MSP visite culasse 1

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1 MSP visite culasse 1 Objectifs : Dépose et repose d une culasse Méthodes de serrage contrôlé Contrôle de l espace mort Cette première mise en situation pratique concernant la culasse devra permettre d assimiler l ensemble des préparatifs nécessaires à la dépose d une culasse, les différentes méthodes de fixation et de serrage sur le bâti et de procéder au contrôle de l espace mort qui devra être comparé aux mouvements de soupapes. Suite à l étude personnelle de ce document, la MSP permettra la dépose, le contrôle de l espace mort et la repose de la culasse. 1

2 A. Description succincte La culasse permet la fermeture étanche du cylindre par le haut. Elle est fixée sur le bâti par l intermédiaire de tirants sur lesquels se visse un écrou serré au couple, à l angle ou hydrauliquement. Son poids peut aller jusqu à plusieurs tonnes toute équipée. Les culasses des moteurs marins sont en général fabriquées en fonte d acier, des fontes d aluminium ou d alliages sont utilisées pour les culasses de moteurs de voitures, moto, hors bord, etc. Les culasses sont des pièces de fonderie usinées afin d accueillir les éléments suivants. Exemple sur MAN B&W 7 RT-Flex 84, 2T lent kw 2

3 B. Préalables au travaux sur culasse Une dépose de culasse est préconisée à intervalle régulier par le constructeur, mais elle peut aussi être nécessaire en cas d avarie (par exemple une rupture du joint de culasse) ou de visite imposée de piston ou de chemise. Avant tous travaux de maintenance sur le moteur, il doit être consigné afin d opérer en toute sécurité. Préparation du matériel et de l équipe d intervention Étude de la procédure du constructeur Préparation du matériel et vérification de son état de fonctionnement Répartition des tâches et explications aux ouvriers (briefing, tool-box meeting, ) Consignation du moteur Commande en local Isoler le circuit d air de lancement Embrayer le vireur Ouvrir les décompresseurs Stopper le graissage (ou prélubrification) (Isoler l air de contrôle et sécurité) Préparation du cylindre Isoler le réchauffage du moteur Isoler le cylindre en combustible Isoler et vidanger partiellement l eau de chemise du cylindre (suivant les possibilités) (isoler l hydraulique de commande soupape, le graissage, etc.) C. Dépose et repose de culasse a. Dépose de la culasse D après Wärtsilä W46 (cf annexe 1) : 1. Vidanger l eau de réfrigération, démonter la manchette correspondante 2. Déposer le capot de culbuteurs et le calorifugeage de l échappement 3. Virer le moteur avec le vireur électrique jusqu à ce que le piston du cylindre correspondant soit à son PMS, soupapes fermées et culbuteurs libérés. 4. Démonter le support de culbuteur, déposer l ensemble avec les culbuteurs et les poussoirs. 5. Démonter les colliers de liaisons des conduits d échappement et d admission. 6. Déposer les manchettes d huile, d air de lancement et d air de commande. 7. Démonter le tuyau HP d injection 8. Débrancher les sondes de température d échappement et d eau de chemise. Démonter les thermomètres. S assurer que la culasse n est connectée à aucun circuit. 9. Enlever les capots de protection des écrous de fixation de la culasse. 10. Placer l araignée hydraulique sur les écrous, y visser les vérins (voir méthodes de serrage hydraulique) 11. Déposer l araignée et les écrous de fixation. 12. Placer l outil de levage de la culasse et la lever. 13. Déposer la culasse toute équipée. Obturer les ouvertures (échappement, eau, air, huile). Protéger les tirants et assurer les manchettes sur le moteur D après MAN B&W 7RT-Flex 84, moteur 2T lent, KW, BHP (cf annexe 2) 3

4 b. Repose de la culasse D après Wärtsilä W46 (cf annexe) : 1. Nettoyer le portage et placer un nouveau joint de culasse et de nouveaux joints toriques sur les manchettes d eau de réfrigération. Graisser les joints toriques avec du savon ou une graisse non huileuse (graisse silicone). Remplacer les joints d étanchéité pour l air d admission, l air de lancement et les manchettes de protection de poussoirs. 2. Fixer l outil de levage de la culasse. 3. Mettre en place la culasse en s assurant que rien ne fasse obstacle. 4. S assurer que la culasse est bien alignée et parallèle aux autres. 5. Placer les écrous de fixation et les serrer à la pression indiquée avec l araignée hydraulique (450 bars). Placer les capots de protection des écrous. 6. Brancher les sondes de températures. 7. Monter le tuyau HP d injection. 8. Monter les manchettes d huiles, de retour combustible, d air de lancement et de commande. 9. Placer l ensemble poussoirs, culbuteurs et leur support. Serrer au couple les boulons de fixation du support. 10. Ajuster les jeux aux culbuteurs. 11. Remettre en place les capots. 12. Remplir en eau et remettre en service la pré lubrification, virer au moins 2 tours avec les décompresseurs ouverts. 13. Effectuer un essai d étanchéité du cylindre : Virer le moteur afin que les soupapes du cylindre soient fermées. Monter un outil permettant d injecter de l air dans le cylindre par le décompresseur et permettant de mesurer la pression à l intérieur. Injecter de l air 5 à 7 bars, noter la pression obtenue au mano. Fermer la ¼ de tour, chronométrer la chute de pression, elle doit durer environ 20 secondes. Si la pression chute rapidement, plusieurs causes possibles : Soupape bloquée ouverte Soupape ou siège détérioré Joint de culasse détérioré Segmentation défectueuse Accumulation de dépôt carboné entre siège et soupape. 4

5 D. Méthodes de serrage contrôlé a. Généralités sur le serrage b. Serrage angulaire Ce serrage est le moins précis des serrages contrôlés. Il consiste à appuyer la pièce à serrer sur la surface de portage et à effectuer un serrage à la clé pour un angle donné. c. Serrage au couple Serrage le plus courant, effectué à la clé dynamométrique, il consiste à obtenir un couple précis donné en newton mètre (Nm) ou mètre kilogramme (mkg) par le constructeur. On peut retenir le rapport suivant entre les 2 unités : 9,806 Nm = 1 mkg. La plupart des pièces sensibles sont serrées au couple, celui-ci peut varier de 20 Nm à plus de 1000 Nm, nous utiliserons alors des clés de différentes longueurs (jusqu à 2,5 m). Une clé de 2,5 m permet de développer un couple de 900 Nm en appliquant un poids d environ 36 kg Au delà de cette force de serrage, seul un serrage à l aide de vérins hydrauliques est possible. d. Serrage hydraulique ou par étirement Le principe est d utiliser la résilience (résistance élastique) du tirant. Procédure et plan en annexe 3 Montage du vérin sur le tirant et dépose de l écrou : Placer la partie fixe autour de l ensemble tirant écrou. Visser la partie mobile sur le tirant en purgeant l huile restante (par une purge dédiée ou la connexion de la pompe HP), jusqu au blocage et desserrer d 1/4 de tour. Connecter la pompe HP, monter progressivement à la pression de montage recommandée. Desserrer l écrou (sans forcer), si l écrou reste bloqué, monter la pression très progressivement en essayant régulièrement de le desserrer. La limite max de pression au démontage est généralement fixée à 110% de la pression de montage. Les vérins sont des pièces fournies par le constructeur du moteur et nécessitent fréquemment des opérations de maintenance. Pour cela, il est recommandé de les tester avant d entamer une opération de maintenance immobilisant le moteur. 5

6 E. Contrôle de l espace mort Définition de l espace mort : c est le volume minimal v, occupé par la masse gazeuse lorsque le piston est à son point supérieur. Définition de la liberté de cylindre : c est la distance minimale, L, qui existe entre le dessus du piston, à son PMS, et la culasse. v L PM S Mise en œuvre de la mesure : Piston à proximité du PMS. Placer un petit plomb souple et cylindrique sur la tête de piston (attention aux emplacements des soupapes et de l injecteur). Serrage de la culasse au couple indiqué (joint en place). Enlever la culasse et mesurer l écrasement du morceau de plomb culasse plomb Epaisseur joint 6

7 F. Annexes 1. Procédure de dépose et repose culasse sur Wärtsilä W46C, 9450 kw 2. Sur MAN B&W 7 RT-Flex 84T, kw 3. Plan et procédure vérins hydraulique MAN 4. Détails culasse MAN 7