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Segment d'étanchéité jumelé.
Le but de l'emploi de segments jumelés pour les pistons de moteurs à vapeur et à combustion est d'obtenir une meilleure étanchéité au fluide sous pression qu'avec les segments fendus simples. Avec ces derniers, une partie du fluide comprimé traverse la fente du segment et est perdue pour le travail dans la machine. On peut empêcher ou diminuer ces pertes en plaçant deux segments simples l'un sur l'autre dans la même gorge, et en les orientant l'un par rapport à l'autre de façon à contrarier la position des fentes. Cependant, ces segments ne peuvent pas assurer une étanchéité complète, bien qu'ils se comportent beaucoup mieux que les segments simples. Une partie du fluide sous pression passe toujours à travers les fentes, de même que dans certains cas l'huile de graissage.
Ceci sera mieux compris à l'aide de la fig. 1 du dessin annexé @@@@@@ente en coupe un segment jumelé comprenant deux ,
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segments fendus r et s assemblés, ayant une section en U ou en T. Les gaz sous pression agissant d'en haut passent au travers de.la fente p vers l'arrière du segment et plus loin tout autour du piston vers le fond de la gorge du piston puis à travers l'autre fente t. Toutefois, ce passage est très étroit et provoque des pertes relativement petites. Il existe d'autres passages pour le fluide sous pression à travers la fente et la gorge en U du segment r vers la fente t, à travers le segment r en v et derrière ce segment vers la fente t. Le premier passage à travers la gorge en U résulte du fait que la gorge est plus large et plus profonde que la nervure en T du contresegment.
Suivant la présente invention, on peut supprimer ce passage. En effet, il n'est pas nécessaire que le segment en U, sur le côté gauche des deux coupes de la fig. 1, descende contre le segment en T. En d'autres termes, les deux segments pourraient s'appliquer l'un contre l'autre suivant la ligne x, ce qui n'offrirait pas de passage aux gaz ou à l'huile. Les segments sont donc agencés, comme représenté à la fig. 2. Les segments reçoivent, par suite, en coupe une section en L, cette section en L changeant cependant de sens en un point déterminé entre les fentes.
Les autres figures montrent diverses variantes d'un segment d'étanchéité suivant l'invention, qui consistent en ce que, dans les deux segments correspondants de la section en L, la branche de l'L dirigée dans le sens axial s'étend jusqu'à la partie intérieure du segment du côté de la fente, mais vers sa partie extérieure au dos du segment, lorsque le segment doit servir à l'étanchéité du piston, et inversement, lorsqu'il est destiné à l'étanchéité des tiges de piston. En effet, il convient de remarquer que
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tous les segments dont il s'oo-'t-f- -fn A4--à +, ¯¯
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façon à empêcher que les extrémités du segment fassent saillie, aux fentes, au dehors de la surface du contresegment, lorsque le segment est en position de travail.
On connaît déjà des dispositions dans lesquelles la nervure en T du segment s empêche en partie que les extrémités de la fente du segment r sortent à gauche et en partie que les extrémités de la fente 1 du segment s sortent à droite (fig. 1), ceci étant obtenu grâce à la disposition exacte de la gorge en U et de la nervure en T. C'est de cette façon que les segments suivant la présente invention doivent être tout d'abord constitués. Mais l'invention réalise en outre, vis-à-vis des anciens segments, certains perfectionnements, sans que les segments soient trop compliqués.
Dans la description qui va suivre, on appellera aile axiale de la section en L, l'aile dirigée parallèlement à l'axe et aile radiale, l'aile dirigée perpendiculairement au dit axe.
Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exem-" ple :
Les figs. 1 et 2 sont respectivement des vues en coupe d'un segment jumelé connu et d'un nouveau segment d'après l'invention.
Les autres figures représentent les éléments complémentaires du nouveau segment d'étanchéité en perspective sous différentes formes d'éxécution.
La f ig. 3 représente un segment supérieur vu d'en bas en position oblique avec les deux ailes axiales de la section en L, sans solution de continuité.
La fig. 4 montre un segment inférieur vu d'en haut en position oblique et correspondant au segment de la fig. 3.
La fig. 5 montre un segment supérieur vu d'en bas
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3, mais d'une part avec une aile radiale supprimée et d'autre part avec un talon d'étanchéité sur le dos.
La fig. 6- représente un segment inférieur vu d'en haut en position oblique et correspondant au segment supérieur de la fig. 5, avec des solutions de continuité entre ses ailes axiales de section en @.
La fig. 7 est une vue en coupe d'un segment d'étanohéité composé' des segments des f igs. 5 et 6.
La fig. 8 montre une variante d'un segment supérieur vu d'en bas en position oblique.
La fig. 9 montre le segment inférieur correspondant vu d'en haut en position oblique et
La fig. 10 est une coupe d'un segment d'étanchéité composé de ces segments dont l'aile axiale de la section en L est légèrement rentrée dans le dos de l'un des segments.
Enfin, les figs. 11 à 16 montrent d'autres formes d'exécution de l'invention avec des surfaces d'appui coniques entre les segments élémentaires.
Suivant la forme d'exécution montrée par les figs.
2, 3 et 4, les fentes ou coupures sont recouvertes comme à l'ordinaire en direction axiale par un contre-segment correspondant et les extrémités du segment ne peuvent pas faire saillie. En outre, des gaz et de l'huile ne peuvent pas pénétrer dans une gorge en U et provoquer l'encrassement. L'aile axiale 2 de la section en L du segment supérieur se trouve à l'intérieur du segment du côté de la fente 4; au dos du segment, par contre, l'aile axiale 5 de l'L se trouve sur la face extérieure du segment. Cette aile passe en 6 de l'une à l'autre branche du segment.
Pour pouvoir assembler deux segments pareils, il est né-
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cessaire de sunnrimpr ion ---+; , ---
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inférieur 7 de la fig. 4 où les ailes 8 et 9 de la section en L ne se joignent pas. Par conséquent, les segments des figs. 3 et 4 peuvent être assemblés. Il y a lieu de remar- quer que les branches 8 ne sont pas plus longues que pour obtenir le jeu suffisant de leurs extrémités dans la gorge
10 à l'intérieur de l'aile 5. Il faut donc que la longueur de la gorge 10 entre les parties 6 soit plus grande que la longueur totale de la branche 8 augmentée de la largeur de la fente 1, lorsque le segment est enfilé sur son pis- ton.
La fig. 5 montre un talon 11 formé au dos du segment 12, qui doit reposer sur le segment 7 de la fig. 6 lequel talon recouvre à l'extérieur, la fente 13 du dit segment 7.
Dans ce but, on supprime une partie de l'aile radiale 14 du segment 7 des deux côtés de la fente 13. A la place on peut, comme connu, ménager verticalement un épaulement à gradins.
Aux figures 8 à 10, l'aile 9 du segment supérieur 15 pénètre dans la gorge 17 du segment inférieur 16, laquelle se trouve en dehors de l'aile 18 du segment inférieur qui à son tour pénètre dans la gorge 10 du segment supérieur.
.Cette dernière gorge doit être plus longue que la longueur totale de l'aile 18 augmentée de la largeur de la fente 19 dans sa plus grande largeur. En face de la fente 20, l'ai- le 21 de la section en L a été légèrement décalée vers l'intérieur de façon à former une nervure en T qui pénètre dans une gorge en U 22 de sorte que la partie gauche de la fig. 10 devient semblable à la partie gauche de la fig.
1, bien que cependant la nervure en T 21 ne puisse pas at- teindre l'aile 18 de l'L. L'huile pénétrant éventuellement dans la gorge en U ne forme pas ainsi un long filet et ne peut pas provoquer d'encrassement assez important pour
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Le talon 11, f igs. 5 et 7 peut être employé dans toutes les formes d'exécution des segments dont il est question ici.
Pour obtenir un fonctionnement correct, des surfaces des segments incurvés dirigées l'une contre l'autre peuvent être excentrées les unes par rapport aux autres tout 'comme dans les segments jumelés connus de la fig. 1. Si la nervure en Tdu segment s est concentrique, c'est à dire si c = c, a doit être plus petit que b, puisque la gorge en U doit être plus large que la nervure en T.
La gorge en U sera donc excentrée. Si l'on considère les figs. 2 à 4, il apparait nettement que les extrémités de l'aile 6 doivent s'appuyer rigoureusement contre l'aile 5 et que la partie restante de l'aile 8 ne doit pas s'appuer rigoureusement contre l'aile 5, car alors le frottement entre les segments pourrait devenir trop important.
Il en est de même pour les ailes 2 et 9. Si les extrémités du segment s'appliquent d'une façon étanohe, il existe en outre un jeu entre les ailes de l'L, même s'il ne comporte qu'une fraction de millimètre, les surfaces opposées seront donc excentrées.
Les segments élémentaires 3 et 7 ont une section en L et en section, leur surface de contact a une forme brisée 23 (fig. 2) formée de trois lignes à angle droit dont deux sont radiales et la troisième qui les relie axiale.
Les segments s'appuient ici l'un contre l'autre par des surfaces planes. Si la gorge du piston a subi une usure de sorte que le fluide sous pression avec lequel le piston travaille, pénètre en v au-dessus du segment et parvient à l'arrière du segment, il arrive que celui-ci est poussé vers l'extérieur contre la paroi du cylindre avec une force plus grande qu'il n'est désiré. Pour cette raison,
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du segment et de la gorge du piston. Du fluide sous pression pénètre également par la fente du segment supérieur en p dans l'espace situé derrière le segment.
Pour diminuer l'ouverture, en v, on a déjà proposé de prévoir les segments de piston avec des surfaces inclinées c'est à dire coniques, coopérant avec des segments qui comportent des surfaces coniques correspondantes formant ressort, segments qui sont comprimés par élasticité contre le segment en question et maintiennent celui-ci comprimé contre les surfaces supérieure ou inférieure de la gorge du piston. On peut également employer dans la présente invention de telles surfaces coniques pour les segments de piston composés avec une section en L, dans lesquels la position de la branche en L alterne dans les deux moitiés des segments élémentaires par le fait qu'on exécute les surfaces adjacentes des segments élémentaires elles-mêmes sous la forme conique.
La section en L de ces éléments a une forme intérieure s'écartant de l'angle droit de sorte que la ligne de séparation entre les segments est inclinée ou interrompue, en coupe, par le segment composé et les surfaces d'appui entre les segments élémentaires deviennent coniques.
La disposition montrée par la fig. 11 se rapproche beaucoup de celle que représente la fig. 2 en ce qui con- oerne la section du segment ; extrémités du segment sont empêchées de dépasser la tranche extérieure du contre-segment, par l'entaille 24 en forme de dent de scie.
A la fig. 12, les dents de scie ont une direction inverse.
Les surfaces inclinées reposant l'une sur l'autre sont suffisamment capables de résister pour maintenir les extrémités du segment. Ici, deux surfaces coniques reposent radialement l'une sur l'autre. Si l'on supprime ces surfaces, on obtient la surface 26 de la fig. 13.
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Comme dans tous les segments décrits précédemment, la position de l'aile de la section en L alterne également ici, c'est à dire que les surfaces coniques de chaque segment élémentaire alternent. De préférence, à l'endroit où le changement a lieu est ménagé un espace neutre 27 comme le montre par exemple la fig. 14 en perspective.
Dans cette disposition, chaque segment élémentaire, (voir figs. 12 et 13) est plus étroit à l'intérieur à l'endroit qui fait vis-à-vis diamétralement à la fente 28, que vers cette fente même. Donc b est plus petit que a. Si l'on désire avoir le segment plus large en b, on peut employer les constructions représentées à la fig. 11 ou aux figs. 15 et 16. La fig. 15 corresponde, la fig. 12, avec la différence que la largeur b est d'une épaisseur égale sur tout le pourtour des segments. C'est le cas également pour la fig. 16 qui correspond à la fig. 11, mais qui représente une plus grande largeur b.
Lorsque la gorge du segment subit une usure telle que le fluide sous pression pourrait passer par elle ou par la fente derrière le segment, la partie plus large du segment en question est appliquée plus fortement contre la paroi du cylindre que la partie plus étroite. Si par conséquent, la partie hachurée à la fig. 11 était appliquée plus fortement vers l'extérieur et par suite subissait une plus grande usure sur la face extérieure, cette partie ferait saillie davantage et soulèverait le segment reposant sur elle. Cela se produit de la même manière dans les deux coupes représentées, à savoir d'autant plus tôt que la tranche du segment est plus étroite en c, où la pression par unité de surface devient alors plus importante que sur le segment supérieur en d.
A la fig. 15, où a égale b, la pression sera plus forte par unité de surface sur la tranche plus étroite c que sur la tranche d et l'usure
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par suite plus grande, en conséquence de quoi les extrémités du segment se trouveront déplacées vers l'extérieur et le segment 29 sera soulevé pour/remplir la gorge du segment.
Les segments décrits ci-dessus sont destinés aux pistons, mais ils peuvent aussi bien être des segments d'étanchéité pour les garnitures de presse-étoupe en les modifiant dans certains détails, en particulier en leur donnant une élasticité vers l'intérieur au lieu de la donner vers l'extérieur, cette dernière disposition étant usuelle pour les segments de piston.
On a indiqué ci-dessus que l'on pourrait avoir des raisons pour faire b plus grand que a. Une de ces raisons pourrait être le travail de façonnage auquel est soumis un segment de piston pour obtenir la forme désirée et l'élasticité nécessaire vers l'extérieur, cette forme devant, dans ce but, être plus épaisse à la partie arrière en diminuant vers l'extrémité du segment. Si b est beaucoup plus petit que a il peut arriver que le segment devienne trop faible pour le façonnage. C'est pourquoi il est préférable de faire b plus grande que a. Mais si l'on veut avoir b plus petit que a, on peut éviter les difficultés en faisant la nervure en T ajourée, c'est à dire qu'on la scie en découpant des fentes sur la surface 27.
Ceci peut être effectué sur tous les segments.
, On remarquera qu'aucune butée spéciale n'est nécessaire pour empêcher que les segments élémentaires exécutent une rotation les uns par rapport aux autres, les extrémités des branches en L servant de butées l'une à l'autre.
En outre, les segments peuvent servir comme segments de protection ignifuge. Ils peuvent aussi être employés comme segments râoleurs d'huile, auquel cas les branches en
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par exemple en faisant que certains fragments soient en- @ levés complètement à différents endroits tout autour du segment, ce qui crée ainsi des passages radiaux pour l'huile râclée.