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Plaque d'étanchéité particulièrement pour machines à combustion interne.
On connaît déjà différents types de plaques d'étanchéité- destinées à rendre étanches les cylindres des machines à combus- tion interne et des pièces de machines analogues, et qui sont composées, de préférence de métal et d'amiante. En général, ces plaques sont réalisées de telle sorte que la principale des piè- ces qui les compose est en amiante et se présente sous forme de plaque comprise entre deux tôles métalliques, de préférence en cuivre, ou. en fer. On connaît d'autre part des garnitures d'étan- chéité dans lesquelles on utilise comme pièce principale un tissu métallique sur les deux faces duquel sont collés des tissus en amiante traités d'une manière spéciale.
Il existe enfin également des garnitures composées d'une tôle de base sur les deux faces de laquelle sont collées et serrées au moyen de tenons dés pla- ques d'amiante.
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Ces garnitures connues présentent un inconvénient qui pro- vient de l'utilisation d'une matière de remplissage mauvaise con- ductrice de chaleur et qui consiste en ce qu'une égalisation de température suffisante ne s'établit pas entre les deux pièces de machines séparées par la garniture, par exemple dans les garnitu- res des têtes de cylindre des machines à combustion interne. Il en résulte des tensions nuisibles. De plus, par suite de l'épais- seur de la matière, les ouvertures qui sont généralement exécu- tées à l'emporte-pièce doivent être munies d'une garniture sertie, de préférence métallique, ce qui augmente l'épaisseur de la gar- niture aux endroits correspondants et a pour effet de provoquer également des tensions défavorables dans les pièces qui doivent être rendues étanches.
En raison des propriétés de l'étanchéité qu'elles permettent d'obtenir, ces garnitures sont désignées généralement comme garnitures à contact linéaire.
On connaît également une garniture d'un type analogue qui se compose exclusivement d'une tôle métallique subdivisée en cellules séparées, les bords des parois des cellules se trouvant tous dans les mêmes plans. Il s'agit là également d'une garniture à contact purement linéaire et dans laquelle des tensions très élevées apparaissent le long des lignes d'étanchéité. Comme dans ce cas la tôle se trouve déformée lors du serrage des pièces de- vant être reliées d'une manière étanche, on ne peut pas obtenir de cette façon un joint étanche d'efficacité durable.
Les garni- tures du type composé d'un tissu ou d'une tôle métallique avec des recouvrements collés en amiante possèdent il est vrai une épaisseur uniforme sur toute leur surface : ceci a pour effet que pour obtenir une étanchéité parfaite, il est nécessaire d'uti- liser des pressions de contact très élevées. Pour cette raison, les garnitures de ce genre sont appelées garnitures à surfaces de contact.
Toutes les garnitures connues sont de plus insuffisamment élastiques pour pouvoir être comprimées plusieurs fois.
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Conformément à l'invention les inconvénients inhérents aux garnitures connues sont éliminés par le fait que la garniture est constituée par un noyau métallique dur et élastique., sur les faces extérieures duquel est appliqué de manière à y adhérer fortement, une matière plus molle, de préférence un métal plus doux. La piè- ce principale d'une plaque d'étanchéité conforme à l'invention est donc constituée par un noyau métallique. Ce noyau métallique est constitué de préférence par une tôle fine en acier à ressort qui est laminée en forme d'une tôle striée à double face, de ma- nière que. des bossages en forme de pyramides alternent avec des évidements de même forme.
On obtient de cette façon que de part et d'autre du milieu de la tôle de base,des bossages se trouvent disposés dans les deux directions, ces bossages jouant le rôle de rondelles élastiques sous l'effet de la pression- exercée sur leurs pointes par les surfaces qui doivent être assemblées d'une manière étanche. Si par exemple une tôle de ce genre était com- primée entre deux plaques planes,elle se trouverait aplatie en donnant naissance à des tensions internes et ramenée à l'épais- seur propre de la tôle. Au contraire, lors de la suppression de la pression., la tôle reprend d'elle-même sa forme initiale, c'est-à-dire la forme striée ou bosselée.
Ce noyau métallique sert donc simultanément de tôle de base ou de maintien et comme support élastique permettant. d'obtenir une élasticité durable. Conformément à l'invention, une couche mince d'un métal plus doux est appliquée sur les deux faces de ce noyau métallique. L'application du métal plus doux sur la plaque de base peut être effectuée par n'importe quel procédé connu.
Par exemple, le métal peut être pulvérisé à l'état liquide, ou bien l'enduit en métal doux peut être posé par voie galvanoplas- tique, ou bien encore cet enduit peut être obtenu par immersion de la plaque de base dans une masse de métal fluide, etc.. Il se forme de cette façon- sur la plaque de base des parties métalliques douces qui y adhèrent fortement, qui ne constituent pas une masse
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homogène, mais se trouvent en couches superposées à l'état de grains très fins et qui servent à épouser les moindres irrégula- rités des surfaces à assembler d'une manière étanche, de sorte qu'aucun espace intermédiaire provoquant un manque d'étanchéité ne peut plus subsister.
En même temps l'apport du métal plus doux sur la plaque de base transforme les ondulations à pente raide de cette dernière en des ondulations plus aplaties et sit.uées plus près de la surface, car l'enduit métallique provoque une certaine égalisation.
A l'état comprimé, la garniture conforme à l'invention ne se trouve appliquée, du fait de sa constitution, ni suivant toute sa surface, ni suivant quelques lignes ; elle se trouve au con- traire en contact avec les surfaces qui doivent être assemblées d'une manière étanche suivant un très grand nombre de surfaces circulaires qui constituent à peu près 50 % de la surface totale.
Comme en outre le contact est purement métallique, on crée ainsi une excellente égalisation de température et on obtient de plus un contact par surface avantageux qui est nécessaire pour une garniture d'étanchéité, et en même temps une grande élasticité.
La fabrication de ces garnitures d'étanchéité est extrêmement simple, car ces garnitures peuvent être réalisées par emboutissa- ge direct d'une plaque sans autre usinage.
Un autre avantage de ces garnitures consiste en ce que l'épaisseur de la plaque d'étanchéité peut être modifiée suivant les besoins et être rendue plus forte ou plus faible en diffé - rents endroits de la garniture grâce au mode de préparation de la surface extérieure de celle-ci. Par exemple, l'épaisseur du métal plus doux apporté peut être plus forte à certains endroits qu'à d'autres, suivant la pression de contact désirée, par exemple sur les bords des cylindres.
De plus, suivant l'application envi- sagée, la couche superficielle peut être constituée par plusieurs matériaux de nature différente, ce qui peut être par exemple inté- ressant pour la protection contre la rouille ou contre dautres influences extérieures, par exemple contre une détérioration par
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les acides, ou encore pour empêcher le collage de la garniture.
Pour des garnitures très épaisses ou très élastiques, on peut utiliser également plusieurs noyaux métalliques munis de matières de remplissage.
Un autre perfectionnement de cette plaque d'étanchéité con- siste en ce qu'une garniture intermédiaire peut être disposée entre le,noyau. en tôle et la garniture d'étanchéité proprement dite, cette garniture intermédiaire renforçant les propriétés élastiques du noyau et permettant ainsi d'augmenter l'élasticité de la garniture. Cette garniture intermédiaire peut être consti- tuée en particulier par des fibres fines ou des copeaux métalli- ques disposés d'une manière irrégulière, par exemple en aluminium ou en un alliage d'aluminium, ou encore d'autres matières appro- priées telles que les fibres textiles, les fibres d'amiante, la laine de laitier, la laine de verre ou analogues.
Dans la plupart des cas, les fibres métalliques sont préférables, car elles assu- rent une conduction de chaleur particulièrement bonne entre les deux surfaces devant être assemblées d'une manière étanche.
Le noyau métallique en forme de tôle striée ou bosselée et muni de bossages et d'évidements alternés est d'abord enduit d'un produit collant approprié, de préférence d'une solution de résine artificielle, qui est posé, au pinceau ou par pulvérisation.
Sur cette tôle sont ensuite appliqués par un procédé connu quel- conque, par exemple par projection à l'aide d'air comprimé, des petits copeaux à longues fibres d'un métal plus doux ou d'une ma- tière fibreuse appropriée, et cela de manière qu'ils se superpo- sent d'une manière irrégulière et forment ainsi non pas une masse homogène, mais une couche semblable à un tissu. Grâce à cette couche fibreuse intermédiaire, les rugosités du noyau métallique se trouvent nivelées. Les deux faces extérieures sont ensuite aplanies par laminage.
Sur ces surfaces planes est ensuite appli- quée encore une fois une couche d'un produit collant, après quoi on applique la couche d'étanchéité constituée par un matériau très fin et qui peut être constituée utilement par la même matière que
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la couche intermédiaire mais peut être formée au besoin également d'autres matières. Cette couche remplit les irrégularités subsis- tant encore sur la couche inférieure et donne lieu à une surface plane et régulière. La plaque est ensuite aplanie encore une fois par laminage sur ses deux faces, puis elle est séchée et se trou- ve alors prête.
Si cette garniture est comprimée entre deux surfaces devant être assemblées d'une manière étanche, les particules fines des couches externes pénètrent dans ces surfaces, par exemple dans les stries provenant de leur usinage, et assurent ainsi une étanchéité efficace contre le passage des liquides ou des gaz. Grâce à la présence de la couche intermédiaire constituée par des copeaux ou des fibres assemblés d'une manière irrégulière, on obtient lors de la compression et de la décompression un fonctionnement élas- tique qui est encore augmenté par l'élasticité de la tôle de ba- se, de sorte que l'élasticité désirée de la garniture est assurée par deux éléments constitutifs indépendants l'un de l'autre de la plaque.
Grâce à cet effet de la couche intermédiaire, il est pos- sible d'utiliser dans le cas des garnitures qui sont soumises à des efforts plus faibles, au lieu d'une tôle striée, une tôle de base lisse ayant une élasticité plus faible.
Les différents dispositifs d'étanchéité peuvent être réali- sés directement par emboutissage d'une plaque quelconque sans usinage particulier.
Les essais pratiques de cette garniture ont permis de cons- tater qu'elle assure une étanchéité parfaite et qu'elle est de plus beaucoup moins coûteuse et donc d'un emploi plus économique que toutes les garnitures utilisées jusqu'à présent.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté d'une manière purement schématique au dessin annexé deux formes de réalisation d'une plaque d'étanchéité conforme à l'invention, les dimensions de ses différentes parties ayant été fortement dé.- formées sur le dessin pour plus de clarté.
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La fig.l est une vue en plan d'une plaque d'étanchéité,
La fig.2 en est une section suivant la ligne A-A de la figu- re 1.
La fig.3 représente la. tôle de base vue en plan.
La fig.4 est une coupe suivant la ligne B-B de la figure 3.
La. fig.5 représente un fragment d'une plaque d'étanchéité suivant, une deuxième forme de réalisât!on., dans laquelle la couche superficielle et la couche intermédiaire ont été. partiellement arrachées.
La fig. 6 représente cette plaque en section.
Dans la forme de réalisation- des figures 1 à 4, le noyau mé- tallique est constitué par une plaque 1 en tôle d'acier à ressort ou en un autre métal élastique et qui est par exemple profilée de telle manière que, sur ses deux faces,des bossages a en forme de pyramides alternent régulièrement avec des évidements 3 de forme identique. Sur les deux faces de cette plaque se trouve appliqué. par pulvérisation ou par un autre procédé, un matériau de remplis- sage 4 en métal plus doux qui remplit partiellement les évidements situés entre les bosses et qui forme lors de la compression de la plaque d'étanchéité entre les surfaces à assembler, un grand nom- bre de petites surfaces d'étanchéité, une bonne transmission de chaleur se trouvant en même temps assurée grâce à ces garnitures métalliques.
Bien entendu,la forme striée de la tôle de base peut être également obtenue de toute autre manière convenable.
Dans le cas de la forme de réalisation représentée dans les figures 5 et 6, la. plaque est constituée également par un noyau métallique 1 qui a, par exemple, la forme d'une tôle striée présen- tant des bossages en forme de pyramide faisant saillie sur ses deux faces et séparés par des évidements. Sur les deux faces de cette tôle est disposée, après application d'un produit collant, une garniture intermédiaire 5 constituée par des copeaux métalli- ques fins superposés d'une manière irrégulière à la manière d'un
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tissu et qui remplit les évidements de la tôle et est ensuite aplanie par laminage sensiblement au niveau des pointes des bos- sages. La couche externe est encore constituée par un métal doux appliqué dans un état très fin et elle est également aplanie sur ses deux faces par laminage après son application.
Lors de la compression de la plaque d'étanchéité, les pres- sions se répartissent comme représenté en figure 6 par les flèches 6 et 7, les flèches 6 correspondant aux endroits de plus forte pression s'exerçant sur les pointes du noyau en tôle, tandis que les flèches 7 correspondent aux endroits subissant une pression plus faible.
REVENDICATIONS.
1. Plaque d'étanchéité, particulièrement pour machines à combustion interne, caractérisée par le fait qu'elle est consti- tuée par un noyau métallique dur et élastique suivant la direction de la pression de contact, et sur les deux faces duquel est appli- quée une matière plus molle, notamment un métal plus doux, de telle manière que le noyau fléchisse lors de la compression et que l'étanchéité se produise sur un grand nombre de petites sur- faces.
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Sealing plate especially for internal combustion machines.
Various types of sealing plates are already known which are intended to seal the cylinders of internal combustion machines and similar machine parts, and which are preferably made of metal and asbestos. In general, these plates are produced in such a way that the main part of which they are made is made of asbestos and is in the form of a plate between two metal sheets, preferably of copper, or. made of iron. On the other hand, sealing gaskets are known in which a metallic fabric is used as the main part, on both sides of which special treated asbestos fabrics are glued.
Finally, there are also gaskets made up of a base sheet on the two faces of which are glued and clamped by means of tenons of asbestos plates.
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These known linings have a drawback which arises from the use of a poor heat conductor filling material and which consists in that sufficient temperature equalization is not established between the two separate machine parts. by the lining, for example in the gaskets of cylinder heads of internal combustion machines. This results in harmful tensions. In addition, owing to the thickness of the material, the openings which are generally punched must be provided with a crimped gasket, preferably metallic, which increases the thickness of the material. seal in the corresponding places and has the effect of also causing unfavorable tensions in the parts which must be sealed.
Because of the sealing properties that they make it possible to obtain, these gaskets are generally referred to as linear contact gaskets.
A lining of a similar type is also known which consists exclusively of a metal sheet subdivided into separate cells, the edges of the walls of the cells all being in the same planes. This is also a purely linear contact seal and in which very high voltages appear along the sealing lines. As in this case the sheet is deformed during the clamping of the parts to be connected in a sealed manner, it is not possible in this way to obtain a sealed seal of lasting efficiency.
The gaskets of the type made up of a fabric or of a metal sheet with glued asbestos overlays have it is true a uniform thickness over their entire surface: this has the effect that to obtain a perfect seal, it is necessary to 'Use very high contact pressures. For this reason, gaskets of this kind are referred to as contact surface gaskets.
All the known linings are moreover insufficiently elastic to be able to be compressed several times.
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In accordance with the invention, the drawbacks inherent in known linings are eliminated by the fact that the liner consists of a hard and elastic metal core., On the outer faces of which is applied so as to strongly adhere thereto, a softer material, of preferably a softer metal. The main part of a sealing plate according to the invention therefore consists of a metal core. This metal core is preferably made of a thin spring steel sheet which is rolled into the form of a double-sided checkered sheet. bosses in the form of pyramids alternate with recesses of the same shape.
In this way, we obtain that on either side of the middle of the base sheet, bosses are placed in both directions, these bosses playing the role of spring washers under the effect of the pressure exerted on their points. by the surfaces which must be assembled in a sealed manner. If, for example, a sheet of this type were compressed between two flat plates, it would be flattened giving rise to internal tensions and reduced to the thickness of the sheet itself. On the contrary, when the pressure is removed, the sheet returns by itself to its initial shape, that is to say the ridged or embossed shape.
This metal core therefore serves simultaneously as a base or support sheet and as an elastic support allowing. to achieve lasting elasticity. According to the invention, a thin layer of a softer metal is applied to both sides of this metal core. The application of the softer metal to the base plate can be accomplished by any known method.
For example, the metal can be sprayed in the liquid state, or the soft metal coating can be applied by electroplating, or this coating can be obtained by immersing the base plate in a mass of fluid metal, etc. It forms in this way - on the base plate of the soft metal parts which adhere strongly to it, which do not constitute a mass
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homogeneous, but are found in superimposed layers in the state of very fine grains and which serve to match the slightest irregularities of the surfaces to be assembled in a sealed manner, so that no intermediate space causing a lack of tightness does not can no longer survive.
At the same time the addition of the softer metal on the base plate transforms the steeply sloping corrugations of the latter into more flattened undulations and located closer to the surface, because the metal coating causes a certain leveling.
In the compressed state, the lining according to the invention is not applied, because of its constitution, neither along its entire surface, nor along a few lines; on the contrary, it is in contact with the surfaces which must be assembled in a sealed manner along a very large number of circular surfaces which constitute approximately 50% of the total surface.
As furthermore the contact is purely metallic, thus an excellent temperature equalization is created and in addition an advantageous surface contact which is necessary for a gasket, and at the same time a high elasticity is obtained.
The manufacture of these gaskets is extremely simple, since these gaskets can be produced by direct stamping of a plate without further machining.
Another advantage of these gaskets is that the thickness of the sealing plate can be changed as required and made stronger or weaker in different places of the gasket by the way the outer surface is prepared. of it. For example, the thickness of the softer metal supplied may be greater in some places than in others, depending on the desired contact pressure, for example on the edges of the rolls.
In addition, depending on the intended application, the surface layer may consist of several materials of different nature, which may be useful for example for protection against rust or against other external influences, for example against deterioration. through
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acids, or to prevent sticking of the packing.
For very thick or very elastic fillings, it is also possible to use several metal cores provided with filling materials.
Another improvement of this sealing plate consists in that an intermediate gasket can be arranged between the core. sheet metal and the sealing gasket proper, this intermediate gasket reinforcing the elastic properties of the core and thus making it possible to increase the elasticity of the gasket. This intermediate lining can be constituted in particular by fine fibers or metal shavings arranged in an irregular manner, for example of aluminum or of an aluminum alloy, or also of other suitable materials such as textile fibers, asbestos fibers, slag wool, glass wool or the like.
In most cases, metallic fibers are preferable, as they provide particularly good heat conduction between the two surfaces to be joined in a sealed manner.
The metal core in the form of a corrugated or embossed sheet and provided with alternating bosses and recesses is first coated with a suitable adhesive product, preferably an artificial resin solution, which is applied, by brush or by spraying .
On this sheet are then applied by any known process, for example by spraying with the aid of compressed air, small long-fiber chips of a softer metal or of a suitable fibrous material, and this in such a way that they overlap in an irregular manner and thus form not a homogeneous mass, but a tissue-like layer. Thanks to this intermediate fibrous layer, the roughness of the metal core is leveled. The two outer faces are then flattened by rolling.
On these flat surfaces is then applied once more a layer of a tacky product, after which the sealing layer is applied consisting of a very fine material and which can usefully be made of the same material as
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the intermediate layer but can be formed if necessary also from other materials. This layer fills in the irregularities still remaining on the lower layer and gives rise to a flat and regular surface. The plate is then flattened once more by rolling on both sides, then it is dried and then found ready.
If this gasket is compressed between two surfaces to be assembled in a sealed manner, the fine particles of the outer layers penetrate these surfaces, for example in the ridges resulting from their machining, and thus provide an effective seal against the passage of liquids or gases. Thanks to the presence of the intermediate layer consisting of chips or fibers assembled in an irregular manner, during compression and decompression an elastic operation is obtained which is further increased by the elasticity of the base sheet. - Is, so that the desired elasticity of the lining is ensured by two independent constituent elements of the plate.
By virtue of this effect of the intermediate layer, it is possible to use in the case of linings which are subjected to lower forces, instead of a checkered plate, a smooth base plate having a lower elasticity.
The various sealing devices can be produced directly by stamping any plate without special machining.
Practical tests of this seal have shown that it ensures perfect sealing and that it is also much less expensive and therefore more economical to use than all the seals used up to now.
By way of example, two embodiments of a sealing plate according to the invention have been described below and shown in a purely schematic manner in the accompanying drawing, the dimensions of its various parts having been greatly reduced. .- formed on the drawing for clarity.
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Fig.l is a plan view of a sealing plate,
Fig. 2 is a section along line A-A in Fig. 1.
Fig. 3 represents the. base plate plan view.
Fig. 4 is a section taken along line B-B of Fig. 3.
Fig. 5 shows a fragment of a following sealing plate, a second embodiment, in which the surface layer and the intermediate layer have been. partially torn off.
Fig. 6 shows this plate in section.
In the embodiment of FIGS. 1 to 4, the metal core consists of a plate 1 made of spring steel sheet or of another elastic metal and which is for example profiled in such a way that, on its two faces, bosses a in the form of pyramids alternate regularly with recesses 3 of identical shape. On both sides of this plate is applied. by spraying or by some other method, a softer metal filler 4 which partially fills the recesses between the bumps and which, when the sealing plate is compressed between the surfaces to be joined, forms a big name - small sealing surfaces, good heat transmission being at the same time ensured thanks to these metal gaskets.
Of course, the ridged shape of the base sheet can also be obtained in any other suitable manner.
In the case of the embodiment shown in Figures 5 and 6, the. The plate is also formed by a metal core 1 which has, for example, the shape of a corrugated sheet having pyramid-shaped bosses projecting on its two faces and separated by recesses. On both sides of this sheet is disposed, after application of a sticky product, an intermediate liner 5 consisting of fine metal chips superimposed in an irregular manner in the manner of a
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fabric and which fills the recesses of the sheet and is then flattened by rolling substantially at the level of the tips of the bumps. The outer layer is still a soft metal applied in a very fine state and is also flattened on both sides by rolling after its application.
When the sealing plate is compressed, the pressures are distributed as shown in Figure 6 by arrows 6 and 7, arrows 6 corresponding to the places of greatest pressure exerted on the points of the sheet core, while the arrows 7 correspond to places undergoing lower pressure.
CLAIMS.
1. Sealing plate, particularly for internal combustion machines, characterized by the fact that it is constituted by a hard and elastic metal core in the direction of the contact pressure, and on both sides of which is applied. A softer material, especially a softer metal, so that the core flexes during compression and sealing occurs on a large number of small surfaces.