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Segment d'étanchéité
La présente invention a trait aux segments d'étanchéité et plus spécialement aux segments d'étanchéité destinés à être utilisés avec les pistons à mouvement alternatif des moteurs à vapeur, moteurs à combustion interne, compresseurs d'air, pompes, etc...
C'est un fait bien connu dans la technique et universel- lement reconnu qu'il faut qu'un segment d'étanchéité s'em- boîte étroitement dans l'alésage du cylindre du moteur en tous pointsautour de sa périphérie afin d'empêcher des fuites à la compression et des fuites d'huile,et qu'un
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segment de pis ton idéal doit présenter csrtaiues des carac- téristiques du caoutchouc, mais qu'il doit .12 morne temps résister à .la. chaleur, au frottement et 8, 11autres éléments auxquels il est exposé, ce que le caoutchouc ne pOl1J:J:ai t évi- d emment pas faire.
Jusquà présent, pratiquement tous les segments 8 el' étan- choité on t été faits en métal moulé, tel gn2 fer fondu, soit sous une forme, so it sous une autre, dans laquelle l'anneau formant le segment est fendu en un point :;""'\1':' son cttà en cou- pant une partie de cet anneau. Un segment de ce type présente normalement une périphérie qui est un véritable cercle, sauf à l'endroit de la fente ou partie découpée. Cette périphérie normale mesure un plus grand diamètreque l'alésage du cylin- dre dans lequel le segment doit être placé, puis son diamètre est réduit pour s'emboîter dans cet alésage en comprimant le segment à l'endroit découpé.
Lorsqu'un segment de ce genre est
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ainsi comprimé dans le but de diminuer son d1élmître pour l'in- troduire dans un alésage de cylindre en conabinaison avec un piston, la forme prise naturellement par le segaent est légè- rement ovale sur sa périphérie et pour le raire entrer de
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àoroe dans l'alésage du cylindre, les côtés postérieurs du segment, par rapport au cotéfendu, doivent 'être déformés ou cintrés vers l'extérieur contre les parois de l'alésage du cylindre. Ceci se fait contre la réaction naturelle du segment.
Cette déformation a pour résultat de donner lieu à une poussée latérale inégale contre la paroi du cylindra, cette poussée
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variant aux différents endroits du pourtour de 1['. p8:.'oi et atteignant son maximum près de la partie du segnent qui est adjacente à la fente. C'est là un défaut 1=z1=,ôrent à tous les segments en métal moulé de ce type, qui a pour effet que le segment s'use plus légèrement en un point \.': T en an autre et qui fait que l'alésage du cylindre ne s'use également pas uni-
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forcément sur toute sa périphérie; il en résulte que le cas
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échéant les côtés du segment opposés au côté fendu tendent à reculer de la paroi du cylindre et à laisser passer le long, du piston une partie du fluide comprimé et de l'huile en sens inverse.
Il se manifeste d'ailleurs aussi d'autres forces dans le fonctionnement d'un moteur à pistons alterna-' tifs qui tendent augmenter l'ovalisation de l'alésage du cylindre, tellcs que claquement du piston et poussée la- térale du piston occasionnée par les mouvements de rotation autour de l'arbre à manivelle et le jeu excessif entre la naroi du cylindre et le piston, pouvant être imputé dans une certaine mesure aux segments usés.
De nombreuses tentatives ont été faites jusqu'à présent pour construire un segment d'étanchéité en métal pour pistons et applications analogues qui résiste méca- niquement et qui ait.une certaine flexibilité sur la paroi du cylindre, tel que des segments on métal moulé relative- ment mince comportant des oicces d'expansion séparées placées derrière le segment dans le but de maintenir la partie déformée contre la paroi du cylindre à un degré plus uniforme de poussée latérale et,
bien que cessegments remplissent la fonction de se conformerà l'alésage du cylindre présentait des défauts d'arrondi, ils ne le font cependant qu'aux dépens de la paroi du cylindre par suite d'une augmentation de frottement causée par la poussée latérale extrêmement forte sur les parois du cylindre. La plupart des segmentde ce genre, de même que les variantes de construction, sont des segments à extrémités ouvertes, c'est-à-direque lesextrémités des fentes ne se ferment pas complètement, car il faut laisser dujeu pour permettre la dilatation thermique.
Cependant, l'objet de l'invention est un segment à extrémités fermées, c'est-à-dire dans lequel les deux extré- mités sont en contact l'une avec l'autre, la dilatation du segment étant absorbée par le grand nombre de lames ou feuilles
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composant le corps du segment.
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Le sèment de l'invention peut CO::l.:>'!:'llC1J,>e plusieurs centaines ou même un nombre pins grand GJ",0re dc ' :rnelles ou feuilles cl-i,-z,oos6es sensiblement dans mi plan vertical par rapport à la paroi du cylindre, ce.-.. lamelles coopérant l'une contre l'autre d'une manière élastique et compressible.
Son diamètreest prévu, de façon à êtrenormalementsupérieur
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à l'alésage du cylindre et, loI' 3qu T ils ".c t izatroc?.mits dans l'alésage, le piston et les segments y fixés peuvent être tires de haut en bas à travers une pièce conique dont la
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plus petite extrémité est approximiltiY6nh,:,lt do 1:;, grosseur de l'alésage du cylindre quand il entre (3..Y"S le bloc à cylindres. Cette- réduction de diamètre produite tJJ:.' comprec- sion donne lieu à une poussée vers l'extérieur contre la paroi du cylindre, qui s'exerce uniformément en tous pointsautour de la périphérie du segment.
Si l'alésage du cylindre pré-
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sente de légers défauts d'arrondi, C011'(;1::' c'est le cas lorsque de nouveaux segments sont nécessaires, l'extrême 'flexibilité du segment de l'invention lui psrmot de se conf d'hier au contour de l'alésage du cylindre sans nécessiter une poussée appréciable en.un point quelconque de la périphérie du segment.
Si le segment de l'invention est fait avec la même matière ou avecune matière ayant le même degré de dureté que le
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genre de segment en métal coulé dont iI r". 6té ,>xrià précé- der,.11nent. il est facile à concevoir qu'il dure beaucoup plus que les.anciens segments sans permettre à des gaz de le
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traverser. En conséquence, on peut utiliser Ull 8ét,":.1 plus doux que celui des segments antérieurs, tel que le bronze et on obtient la même durée de service qu'avec le sagment antérieur en métal moulé; de plus, en procédant ainsi, on a réduit l'usure sur l'es parois du cylindre, en prolongeant de ce fait l'existence et l'efficacité' de la matière.
La 'somme de compressibilité existant dans le segment
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de l'invention dépend de l'épaisseur et de la nature du métal utilisa, c'est-à-dire que plus fai.ble est l'épais- seur, plus grand est lenombre de lames et que plus forte est la trenpe (:,8 la matière utilisée, plus l'expansibilité est grande.
Lorsque la périphérie du segment s'use, les es- paces compris entre les lames s'étendent légèrement, bien que cette détonte ou extension ne soit pas perceptible en un seul point à l'oeil nu et, lorsque la segment est suf- fisamment usé sur sa périphérie pour que les espaces com- pris entre les lames se détendent complètement jusqu'à leurs limite:
,' normales, ce segment doit être remplacé et ce remplacement peut âtreeffectué olusieurs fois sans réaliser les parois du cylindre, tandis que la durée de service d'un segment reste approximativement aussi longue que celle d'un segment en fer moulé , en supposant qu'on utilise de la matière appropriée, ce qui est rendu possi- ble en raison de la poussée latérale beaucoup plus légère exercée dans le segment de l'invention par rapport aux types de segmentss en métal moulé.
Non seulement le segment de l'invention est idéale- ment approprié pour les remplacements, afin de corriger les défauts d'arrondi ou ovalisations de l'alésage du cylindre mais il convient aussi parfaitement aux cons- tructions neuves, parce qu'un segment de ce genre prolon- ge beaucoup -'La durée d'existence de l'alésage du cylindre, ce qui augmente l'efficacité du moteur dans toutes ses phases de fonctionnement.
Le segment perfectionné de l'invention est constitué par du métal en feuille ou ruban façonné de diverses maniè- res pour présenter différentes formes. Suivant un mode de réalisation, il est composé de plusieurs rubans de métal, à savoir au moins trois, mais de tout nombre impair (cinq, sept, neuf, etc...) que l'on désire. Dans l'exemple décrit, , qui est actuellement la construction préférée, on utilise
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trois ruban::, les deux rubans'extérieur (; ,'!tant en ).:.ne certaine sorte de métal., telle 'que le ¯ bronze, et le ruban central étant en métal plus dur, tel que l'acier.
Au total, l'invention vise à établir un segment per- fectionné pour pistons et applications analogues, qui soit compressible dans le sens longitudinal, qui soit compressible et. flexible transversalement dans le sens de ses diamètres, qui soit,ferma à ses extrémités lorsqu'il est en sorvice et qui forme par conséquent un joint continu, sensiblement inin- terrompu, autour du piston.
D'autres buts et caractéristiques relatives à la cons- truction et au fonctionnement rassortirontde la description qui suit et des dessins annexés, dans lesquels :
La fige l est une vue en perspective illustrant l'une des opérations préliminaires au .cours de la préparation de la matière à segments, qui montre en particulier les trois rubans métalliques individuels.
La fig.2 représente, en perspective également, la seconde opération au cours de laquelle les boucles des ondu- lations représentées dans la fig.l ont été fermées'et compri- mées de telle façon que tous leurs cotés ;soient en contact les uns avec les autres.
La fige 3 est une autre vue en perspective analogue à la :Ci;. 2, mais au cours d'une opération ultérieure :le la conformation. Ici, les extrémités arrondies des ondulations comprimées ont été aplaties pour donner des surfaces plates parallèles.
La fig. 4 représente les rubans sépares sous la forme qu'ils présentent dans la fige 2 avant l'aplatissement ou matriçage des extrémités.
La fige 5 est une vue analogue des rabane séparés après leur aplatissement, suivant-la fige 3.
La fige 6 représente un.segment terminé, dans lequel les .bords des rubans pliés sont destinés à venir en contact avec la
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paroi du cylindre
La fig. 7 est une coupe transversale partielle du fond d'un piston et de'la paroi du cylindre, montrant le montage d'un segment tel que celui de la fig. 6 'en place dans le piston et l'alésage du cylindre.
La fig. 8 contre un segment en la même matière que celui de la fig. 6, mais cette matière étant tournée de 90 par rapport à celle de la fig. 6.
La fig. 9 représente le segment de la fig. 8 en place dans un piston et un alésage de cylindre, de façon analogue à la vue de la fige 7.
La fig. 10 représente le nouveau segment détendu en place dans les gorges d'un piston avant l'introduction dans un alésage de cylindre.
La fig. 11 représente les mêmes piston et segment que la fig. 10, mais après l'introduction dans l'alésage du cylindre et elle représente en particulier la contraction du segment pour lui donner un plus petit diamètre dû à la compression de la matière du segment.
La fig. 12 est une vue de détail des extrémités du segment, montrant l'insertion d'un fil coulissant dans la matière du segment dans le but d'ouvrir le segment avant de l'enfiler sur le fond du piston.
La fig. 13 est une coupe transversale partielle de la partie supérieure d'un cylindre, montrant en élévation un piston,tiré de haut en bas par un collier conique s'appuyant sur le cylindr; en face de son alésage, en vue de contracter la matièredu segment à la grandeur de l'alésage du cylindre âvant l'introduction du segment dans cet alésage.
La fig. 14 représente la matière à. segment analogue à celle de la fig. 3, sauf que le côté inférieur 13 n'a pas été aplati comme le côté supérieur; le côté bouclé permet la pé- nétration de l'huile à l'arrière de la gorge à segment du
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piston, de manière que cette cavité puisse être maintenue pleine d'huile et que cette masse d'huile fasse matelas pour réduire le .cognèrent du piston.
10 désigne un ruban d'acier doux interpose entre deux rubans (le métal plus doux 11, tel que bronze ou autre bon alliage métallique à paliers.
On fait passer les rubans 10 et 11 par un mécanismo ondulateur ou gaufreur (non représente), dans lequel les ondulations ou gaufrages 12 sont formes, après quoi ils sont comprimes dans le sens de la longueur, comme repré- senté dans la fig. 2.
La matière composée par ces rubans est maintenant matricée ouaplatie, sur le dessus des ondu- lations 12, de façon que le métal soit refoulé pour former des cotés plats-parallèles 13, divisés en segments rectan- gulaires plats 14 et présentant des lignes de division 15 les séparant partiellement les uns des Mitres.Les figs. 4 et 5 représentant plus clairement la forme des rubans séparés 10 et 11. La fig. 4'montre les boucles extérieures des ondulations 12 sous leur conformation naturelle, avant l'aplatissement par matriçage représenté par la fig. 5.
Les cavités 16 des rubans 11 correspondent aux boucles uniformes17 du ruban d'acier central 10 et ont approxima-$$$ tivement la même largeur que les éléments de division 18 s'étendant vers l'intérieur, A l'examen de la fig. 5, on voit que les rubans 11 ont maintenant la forme d'une cré- maillère dont lesdents 18 pénètrent en queue d'aronde dans le ruban uniformément ondulé 10 et que les dents 18 des deux rubans 11 alternent de part et d'autre des ondu- lations 17 du ruban 10.
Celui-ci est fait l'origine en acier demio-doux, mais, après avoir été cintré et comprimé pour lui donner la forme représentée dalt la fig.3, il acquiert un certain état trempé, d'où il résulte un effet élastique, lorsque ce ruban, est soumis à =,ne tension ou .une compression.
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- Il faut comprendre que les rubans 10 et 11 peuvent être fait en matière extrêmement mince, par exemple de 1 vingtième de millimètre, plus ou moins et qu'un segment de piston complet ayant une longueur par exemple de 20 à 25 cm. est en conséquence composé d'un grand nombre de lames et qu'une sur- face comprenant de légers écartements de 2 dixmillièmes de millimètre peut présenter à l'oeil l'aspect d'une surface ininterrompue et servir comme telle pour certains usages, bien que la matière soit compressible et extensible longi- tudinalement lorsqu'elle est emprisonnée contre ses tendances naturelles. Le rombre des lames est déterminé, pour une lon- gueur donnée, par l'épaisseur du métal utilisé dans les rubans 10 et 11 et on peut le faire varier à volonté dans de grandes limites suivant les conditions.
Dans l'exemple donné, la matière représentée dans la fig. 3 est destinée à s'emboîter dans la gorge 19 du piston 20 et les extrémités - du segment présentent respectivement une saillie 22 et un évidemont correspondant 21 pour leur permettre de s'emboîter l'une dans l'autre. Un fil 23 peut être fixé dans l'extrémité
21 et êre établi pour coulisser dans un trou 24 prévu dans l'extrémité 22 si on le désire, dans le but de guider et de maintenir les extrémités du segment lors de son introduc- tion dans l'alésée d'un cylindre.
Toute autre forme de 'joint sur les extrémités du segment serait suffisante à cet effet, le fil 23 n'étant pas essentiel pour le fonctionnement du segment, mais ayant son utilité pour maintenir ce segment sous la forme circulaire avant le montage sur un piston, ce qui permet de placer facilement le segment dans la gorge 19 'du piston 20.
Lorsque le segment est cintré sous la forme d'un cercle, comme représenté dans la fig.6, il est évident qu'il a un certain effet d'élasticité radiale produit'dans la matière du segment en raison du fait que le ruban central 10 est en métal plus ou moins trempé et que chacun des segments @
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14 s'ouvre légèrement sur la périphérie du aux,
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lignes 13, tandis que sur le bord int .uß du segment, il, y a une tendance à comprimer les lignes on ce point, toutes ces tendances produisant ainsi ue.vivo'poussée vers l'extérieur. 'r"lgré cela, selon l'inve-t':
io on sie.,l remet pas exclusivement à ce genre de poussée latérale du soin de maintenir le contact sur la paroi 25 du cylindre,
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bien que ces forces développées dans le se ment s'exercent sur cette paroi tant que les extrémités 21 et sont
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-maintenues en contact; aussi, on obtient una poussée ra- diaule sur la paroi du cylindre d'une 1.i=>iiére différente qui Ta être décrite, cette poussée ôtant uniforne', ce qui n'est pas le cas lorsqu'on utilise des segments coulés.
Du faut que la matière peut être comprimes dans le sens de la longueur, le segment est construit amont plus long qu'il n'est en réalité une fois place dans l'alé- sage du cylindre, de manière que -le diamètre du segment, quand il est détendu, soit plus grand que celui de l'alé-
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sage du cylindre comme le montre la fig. 10.
Lao piston est maintenant introduit dans l'alésage du cylindre par tout dispositif approprié, par exemple en tirant le piston et son segment à travers un manchon conique 36, dont la petite extrémité a le même diamètre que l'alésage du cy- lindre 'ou est légèrement plus petite.Lorsque le segment
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'30 ou 35, suivant le' cas, est ainsi tire à trav4a. ;r le manchon'conique -36 (fig.l3)/les-lames 0'-l ondulations de ce segment ëont-comprimées, ce qui produit une co ¯lraotioxl - du'diamètre dusegment, fait augmenter la poussée latérale sur la paroi 35 du cylindre et fait conformer le segment
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à tout . contour désiré 'de la paroi 33 du cylindre.
La fig.8 représente le segment avecles bords matri-' ces aplatis 13-placés surlecôté extérieur du serment, de telle façon que les toutes petites fentes traversant
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la surface d'usure assurent la distribution d'huile sur la paroi. du cylindre. -L'élasticité naturelle de ce segment, prise dans le sens de son diamètre, est quelque peu inférieure à celle du segment représenté sur la fig.6, en raison du fait que le métal gaufré est cintré le long du centre des courbes des gaufrages, tandis que dans la fig. 6 le cintrage, du métal se fait dans le sens de la largeur de co métal.
Il est évident qu'il y a beaucoup plue de résistance lorsqu'on cintre un ruban gaufré en un cercle avec les bords du métal placés sur la périphérie du segment, comme représenté dans les figs. 3 et 6, que lorsque la matière du segment est tournée de 90 , comme représenté dans la fig. 8.
La fig. 14 représente une autre caractéristique de la présente invention résidant en ce que le côté infé- rieur gaufré 40 est laissé sous sa forme originelle représentée dans la fige 2, le côté supérieur seul étant matricé. Les rubans du centre et du dessus 10 et Il res- pectivement sont identiquement les mêmes que dans la fig.
3, mais en laissant les boucles 41 arrondies, sauf un léguer aplatissement à leurs sommets, nécessaire pour satisfaire à certaines nécessités dans la gorge 19 du piston, on peut obtenir un effet très désirable .Natu- rellement, à chaque course du piston, le segment élève un peu d'huile et, lors de la course de descente, une partie de cette huile est refoulée sous le segment entre la surface gaufrée ou dentelée 41, ce qui fait qu'une réser- ve d'huile est toujours maintenue derrière le segment dans la gorge 19 du piston. Cette réserve d'hulle joue un double rôle, à savoir de graisser le segment du piston ' et de former un matelas d'huile, contre lequel le corps 20 du piston peut' s'amortir lorsque le piston tend à.
..exercer une poussée sur un côté du segment. Cet effet
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amortisseur est suffisant pour diminuer le cognement du piston en raison du fait que le facteur temps qui joue dans le déplacement de l'huile lorsque le piston 20 tend à se déplacer de côté contre la paroi 25En cylindre est trop grand pour permettre au piston d'agir rapidemeent et, avant que l'huile puisse être déplacée 'pour venir ou repartir du tour du segment, le piston s'est trop avancé dans sa course pour que le claquement soit perceptible,puis, pendant cette course du piston, la cavité ménagée derrière le segment est de nouveau remplie d'huile.
REVENDICATIONS @ 1: Segment d'étanchéité flexible pour pistons et applications analogues, composé de plusieurs rubans métal- liques, qui sont ondulés ensemble pour former un bloc et 'être étroitement serrés, ces ondulations étant disposées verticalement par rapport à la paroi latérale d'un piston.
2 - Segment d'étanchéité flexible suivant la revendi- cation 1, dans lequel les boucles supérieures des ondula- tions sont aplaties pour former une surface continue plate.
3- Segment d'étanchéité flexiblesuivant la revéndi- cation 1, dans lequel 'les boucles supérieures et les boucles inférieures des'ondulations sont aplaties pour former une surface continue plate.
4 - Segment d'étanchéité flexible suivant les revendi- cations 2 ou 3, dans lequel les extrémités des ondulations formant le segment sont établies de façon à s'emboîter l'une dans l'autre et munies d'un dispositif pour les maintenir en place.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Sealing segment
The present invention relates to sealing rings and more especially to sealing rings intended for use with reciprocating pistons of steam engines, internal combustion engines, air compressors, pumps, etc.
It is a fact well known in the art and universally recognized that a sealing ring must fit tightly into the cylinder bore of the engine at all points around its periphery in order to prevent compression and oil leaks, and that
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The ideal udder segment must have some of the characteristics of rubber, but must withstand dreary weather. heat, friction, and 8, 11 other elements to which it is exposed, which rubber does not do, of course.
So far, virtually all segments 8 and the seal have been made of cast metal, such as molten iron, either in one form or in another, in which the ring forming the segment is split at one point. :; "" '\ 1': 'its cttà by cutting part of this ring. A segment of this type normally has a periphery which is a true circle, except at the location of the slit or cut-out portion. This normal periphery measures a larger diameter than the bore of the cylinder in which the segment is to be placed, then its diameter is reduced to fit into this bore by compressing the segment at the cut location.
When such a segment is
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thus compressed in order to reduce its diameter in order to introduce it into a cylinder bore in conjunction with a piston, the shape taken naturally by the segment is slightly oval on its periphery and to enter it from
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When in the cylinder bore, the posterior sides of the ring, relative to the deflected side, must be deformed or bent outward against the walls of the cylinder bore. This is done against the natural reaction of the segment.
This deformation results in an uneven lateral thrust against the wall of the cylindra, this thrust
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varying at different places around 1 ['. p8:. 'oi and reaching its maximum near the part of the segnent which is adjacent to the slit. This is a defect 1 = z1 =, omitted from all such cast metal segments, which causes the segment to wear more lightly at one point \. ': T at another and which results in the cylinder bore also does not wear out uni-
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necessarily all over its periphery; it follows that the case
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if necessary, the sides of the ring opposite to the split side tend to move back from the cylinder wall and allow part of the compressed fluid and oil to pass along the piston in the opposite direction.
There are, moreover, other forces also manifested in the operation of a reciprocating piston engine which tend to increase the out-of-roundness of the cylinder bore, such as the clicking of the piston and the lateral thrust of the piston caused. by rotational movements around the crankshaft and excessive play between the cylinder head and the piston, which may to some extent be attributed to worn rings.
Many attempts have heretofore been made to construct a metal seal ring for pistons and the like which is mechanically resistant and has some flexibility on the cylinder wall, such as relative molded metal rings. - thin layer with separate expansion oicces placed behind the segment for the purpose of keeping the deformed portion against the cylinder wall to a more uniform degree of lateral thrust and,
although these segments perform the function of conforming to the cylinder bore exhibited rounding defects, however, they do so only at the expense of the cylinder wall as a result of an increase in friction caused by the extremely high lateral thrust on the cylinder walls. Most segments of this kind, as well as construction variants, are segments with open ends, i.e. the ends of the slits do not close completely, since clearance must be left to allow thermal expansion.
However, the object of the invention is a segment with closed ends, that is to say in which the two ends are in contact with each other, the expansion of the segment being absorbed by the large part. number of blades or sheets
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composing the body of the segment.
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The seed of the invention can CO :: l.:> '!:' llC1J,> e several hundred or even a large number GJ ", 0re dc ': rnels or leaves cl-i, -z, oos6es substantially in mid vertical plane relative to the wall of the cylinder, ce.- .. lamellae cooperating against each other in an elastic and compressible manner.
Its diameter is planned, so as to be normally
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cylinder bore and, loI '3qu T they ".c t izatroc? .mits in the bore, the piston and the rings attached to it can be pulled up and down through a tapered part whose
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smaller end is approximiltiY6nh,:, lt do 1:;, size of cylinder bore as it enters (3..Y "S the cylinder block. This reduction in diameter produced tJJ :. 'compression gives to an outward thrust against the cylinder wall, which is exerted uniformly at all points around the periphery of the segment.
If the cylinder bore pre-
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feels slight rounding defects, C011 '(; 1 ::' this is the case when new segments are necessary, the extreme 'flexibility of the segment of the invention allows it to rely yesterday on the contour of bore the cylinder without requiring appreciable thrust at any point on the periphery of the segment.
If the segment of the invention is made with the same material or with a material having the same degree of hardness as the
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kind of cast metal segment of which iI r ". 6té,> xrià above, .11nent. it is easy to conceive that it lasts much longer than the old segments without allowing gases to
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to cross. Consequently, Ull 8et, ":. 1 softer than that of the anterior segments, such as bronze, can be used and the same service life is obtained as with the anterior cast metal sagment; moreover, by proceeding in this way, wear on the cylinder walls has been reduced, thereby prolonging the existence and efficiency of the material.
The sum of compressibility existing in the segment
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of the invention depends on the thickness and the nature of the metal used, that is to say that the thinner the thickness, the greater the number of blades and the stronger the trenpe ( :, 8 the material used, the greater the expandability.
When the periphery of the segment wears out, the spaces between the blades extend slightly, although this detachment or extension is not perceptible at a single point with the naked eye and, when the segment is suf- ficiently worn on its periphery so that the spaces included between the slats relax completely to their limit:
Normally, this ring must be replaced and this replacement can be done several times without making the cylinder walls, while the service life of a ring remains approximately as long as that of a cast iron ring, assuming that A suitable material is used which is made possible by the much lighter side thrust exerted in the segment of the invention compared to types of cast metal segments.
Not only is the segment of the invention ideally suited for replacements, in order to correct defects in rounding or ovalization of the cylinder bore, but it is also perfectly suitable for new constructions, because a segment of this kind greatly prolongs the life of the cylinder bore, which increases the efficiency of the engine in all its operating phases.
The improved segment of the invention is formed of sheet or strip metal shaped in various ways to have different shapes. According to one embodiment, it is composed of several metal ribbons, namely at least three, but of any odd number (five, seven, nine, etc.) that is desired. In the example described, which is currently the preferred construction, we use
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three ribbons ::, the two outer ribbons (;, '! both in).:. do some kind of metal., such as bronze, and the central tape being a harder metal, such as steel .
All in all, the invention aims to provide an improved segment for pistons and the like, which is compressible in the longitudinal direction, which is compressible and. flexible transversely in the direction of its diameters, which is, closed at its ends when it is in sorvice and which therefore forms a continuous seal, substantially uninterrupted, around the piston.
Other objects and features relating to construction and operation will be found in the following description and the accompanying drawings, in which:
Fig 1 is a perspective view illustrating one of the preliminary operations during the preparation of the segmented material, which shows in particular the three individual metal ribbons.
Fig. 2 shows, also in perspective, the second operation during which the loops of the corrugations shown in fig. 1 have been closed and compressed so that all their sides are in contact with each other. with the others.
Figure 3 is another perspective view similar to: Ci ;. 2, but during a subsequent operation: the conformation. Here, the rounded ends of the compressed corrugations have been flattened to give parallel flat surfaces.
Fig. 4 shows the separate ribbons in the form they present in the rod 2 before the flattening or stamping of the ends.
Fig. 5 is a similar view of the separated rabane after their flattening, following Fig. 3.
Fig. 6 represents a finished segment, in which the edges of the folded tapes are intended to come into contact with the
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cylinder wall
Fig. 7 is a partial cross section of the bottom of a piston and of the cylinder wall, showing the mounting of a ring such as that of FIG. 6 'in place in the piston and cylinder bore.
Fig. 8 against a segment of the same material as that of FIG. 6, but this material being rotated by 90 relative to that of FIG. 6.
Fig. 9 represents the segment of FIG. 8 in place in a piston and a cylinder bore, similar to the view of fig 7.
Fig. 10 shows the new segment relaxed in place in the grooves of a piston before introduction into a cylinder bore.
Fig. 11 shows the same piston and segment as in FIG. 10, but after the introduction into the bore of the cylinder and it represents in particular the contraction of the segment to give it a smaller diameter due to the compression of the material of the segment.
Fig. 12 is a detailed view of the ends of the segment, showing the insertion of a sliding wire in the material of the segment in order to open the segment before threading it onto the bottom of the piston.
Fig. 13 is a partial cross section of the upper part of a cylinder, showing in elevation a piston, pulled from top to bottom by a conical collar resting on the cylinder; opposite its bore, in order to contract the material of the segment to the size of the bore of the cylinder before the segment is introduced into this bore.
Fig. 14 represents the material to. segment similar to that of FIG. 3, except that the lower side 13 has not been flattened like the upper side; the looped side allows oil to penetrate behind the segment groove of the
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piston, so that this cavity can be kept full of oil and that this mass of oil forms a mattress to reduce the impact of the piston.
10 denotes a strip of mild steel interposed between two strips (the softer metal 11, such as bronze or other good bearing metal alloy.
The tapes 10 and 11 are passed through a corrugating or embossing mechanism (not shown), in which the corrugations or embossings 12 are formed, after which they are compressed lengthwise, as shown in fig. 2.
The material composed by these ribbons is now stamped or flattened, on top of the corrugations 12, so that the metal is forced to form flat-parallel sides 13, divided into flat rectangular segments 14 and having dividing lines. 15 partially separating them from the bolsters. Figs. 4 and 5 more clearly showing the shape of the separate ribbons 10 and 11. FIG. 4 'shows the outer loops of the corrugations 12 in their natural conformation, before the flattening by stamping represented by FIG. 5.
The cavities 16 of the ribbons 11 correspond to the uniform loops 17 of the central steel tape 10 and are approximately the same width as the inwardly extending dividers 18. On examination of FIG. 5, it can be seen that the ribbons 11 now have the form of a rack, the teeth 18 of which penetrate in a dovetail manner into the uniformly corrugated strip 10 and that the teeth 18 of the two ribbons 11 alternate on either side of the corrugations 17 of the ribbon 10.
This one is originally made of semi-mild steel, but, after having been bent and compressed to give it the shape shown in fig. 3, it acquires a certain hardened state, from which an elastic effect results, when this tape is subjected to =, no tension or compression.
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- It should be understood that the tapes 10 and 11 can be made of extremely thin material, for example 1 twentieth of a millimeter, more or less and that a complete piston ring having a length for example of 20 to 25 cm. is consequently composed of a large number of blades and that a surface comprising slight spacings of 2 tenths of a millimeter may present to the eye the appearance of an uninterrupted surface and serve as such for certain uses, although that the material is compressible and stretchable longitudinally when trapped against its natural tendencies. The thickness of the blades is determined, for a given length, by the thickness of the metal used in the tapes 10 and 11 and can be varied at will within wide limits depending on the conditions.
In the example given, the material shown in FIG. 3 is intended to fit into the groove 19 of the piston 20 and the ends - of the segment have respectively a projection 22 and a corresponding recess 21 to allow them to fit into one another. A 23 wire can be fixed in the end
21 and be set up to slide into a hole 24 provided in end 22 if desired, for the purpose of guiding and holding the ends of the segment as it is inserted into the bore of a cylinder.
Any other form of seal on the ends of the ring would be sufficient for this purpose, the wire 23 not being essential for the functioning of the ring, but having its utility to maintain this ring in the circular form before mounting on a piston, which makes it possible to easily place the segment in the groove 19 'of the piston 20.
When the segment is bent in the form of a circle, as shown in fig. 6, it is evident that it has some effect of radial elasticity produced in the material of the segment due to the fact that the central strip 10 is made of more or less hardened metal and that each of the segments @
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14 opens slightly on the periphery of the aux,
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lines 13, while at the int .uß edge of the segment there is a tendency to compress the lines at this point, all of these tendencies thus producing a lively outward thrust. 'r "Despite this, according to the invest-t':
io on sie., l does not rely exclusively on this kind of lateral thrust of the care to maintain contact on the wall 25 of the cylinder,
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although these forces developed in the segment are exerted on this wall as long as the ends 21 and are
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-maintained in contact; also, one obtains a thrust radiating on the wall of the cylinder of a 1.i => iiére different which to be described, this thrust removing uniform, which is not the case when using cast segments .
Because the material can be compressed lengthwise, the segment is constructed upstream longer than it actually is when placed in the bore of the cylinder, so that -the diameter of the segment , when it is relaxed, is larger than that of the al-
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sage of the cylinder as shown in fig. 10.
The piston is now introduced into the cylinder bore by any suitable device, for example by pulling the piston and its ring through a tapered sleeve 36, the small end of which has the same diameter as the cylinder bore 'or is slightly smaller.
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'30 or 35, as the case may be, is thus drawn at work. ; r the conical sleeve -36 (fig.l3) / the-blades 0'-l corrugations of this segment are-compressed, which produces a co ¯raotioxl - of the diameter of the segment, increases the lateral thrust on the wall 35 of the cylinder and conforms the segment
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asset . desired contour 'of the wall 33 of the cylinder.
Fig. 8 represents the segment with the flattened die edges 13-placed on the outer side of the oath, so that the very small slits crossing
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the wear surface ensure the distribution of oil on the wall. of the cylinder. -The natural elasticity of this segment, taken in the direction of its diameter, is somewhat less than that of the segment shown in fig. 6, due to the fact that the embossed metal is bent along the center of the curves of the embossings , while in fig. 6 the bending, of the metal is done in the direction of the width of co metal.
Obviously, there is much more resistance when bending an embossed tape into a circle with the edges of the metal placed on the periphery of the segment, as shown in figs. 3 and 6, that when the segment material is rotated by 90, as shown in fig. 8.
Fig. 14 shows another feature of the present invention residing in that the lower embossed side 40 is left in its original form shown in Fig 2, the upper side alone being stamped. The center and top ribbons 10 and II respectively are identically the same as in FIG.
3, but by leaving the loops 41 rounded, except for a bequeath flattening at their tops, necessary to satisfy certain necessities in the groove 19 of the piston, a very desirable effect can be obtained. Naturally, with each stroke of the piston, the segment raises a little oil and, during the downstroke, part of this oil is forced under the segment between the embossed or serrated surface 41, so that an oil reserve is always maintained behind the segment in the groove 19 of the piston. This oil reserve plays a dual role, namely to lubricate the piston ring 'and to form an oil mattress, against which the piston body 20 can dampen as the piston tends to.
..exert a push on one side of the segment. This effect
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shock absorber is sufficient to decrease the knock of the piston due to the fact that the time factor which plays in the displacement of the oil when the piston 20 tends to move sideways against the wall 25 In cylinder is too large to allow the piston to move. act quickly and, before the oil can be moved 'to come or go around the segment, the piston has advanced too far in its stroke for the clicking to be perceptible, then, during this stroke of the piston, the cavity made behind the ring is again filled with oil.
CLAIMS 1: Flexible sealing ring for pistons and the like, composed of several metal tapes, which are corrugated together to form a block and to be tightly tightened, these corrugations being arranged vertically with respect to the side wall of the valve. A piston.
2. A flexible sealing segment according to claim 1, wherein the upper loops of the corrugations are flattened to form a continuous flat surface.
3- Flexible sealing segment according to claim 1, wherein the upper loops and lower loops of the corrugations are flattened to form a continuous flat surface.
4 - Flexible sealing segment according to claims 2 or 3, in which the ends of the corrugations forming the segment are established so as to fit into each other and provided with a device to hold them in place. square.
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