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GARNITURE SOUPLE POUR PRESSE-ETOUPES.
Pour l'étanchéité des organes tournants des. machines,, tels que les arbres, les essieux et analogues, ainsi que des éléments de machines à mouvement alternatif, comme par exemple les tiges de piston, les poussoirs, ainsi que pour l'introduction de tuyaux dans des appareils, pour le passage des boulons de fixation hors des appareils, etc.., on utilise des presse- étoupes ou garnitures. L'étanchéité est assurée par des garnitures souples en fibres d'amiante, tresses de coton, fibres de chanvre et analogues, qui sont imprégnées de substances lubri fiantes comme le suif, l'huile, la aire, le graphite et autres matières analogues, afin d'obtenir un meilleur ajustement et plus de souplesse, en même temps du'on améliore l'étanchéité et diminue le frottement.
Pour certaines applications particulières, on utilise également des presse-étoupes élastiques avec des garnitures rigides, formées de bagues de charbon, bagues métalliques, laine métallique et analogues.
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La présente invention se rapporte aux garnitures souples du premier genre mentionné ci-dessus. on a trouvé que les masses tressées imprégnées de graphite sont particulièrement appropriées à cette application. Ces garnitures sont particulièrement utilisables dans le cas où l'on désire assurer l'étan- ahéité contre l'introduction de matières capables d'exercer une action chimique necive sur d'autres matières, car le graphite possède la propriété de résister à presque tous les agents chimiques.
Le graphite protège ainsi la masse tressée qui lui sert de support, Ces garnitures ont encore l'avantage de résister pratiquement aux effets de la chaleur, qui ne produit sur le graphite aucune altération, de sorte que la matiè- re textile elle-même se trouve dans une certaine mesure protégée contre l'action de la chaleur. Toutefois, toutes les garnitures souples présentent le grave inconvénient suivant. Malgré l'imprégnation par le graphite, l'huile, le suif, la cire ou matières analogues, la matière de base telle que les fibres d'amiante, le coton, le chanvre, conserve sa structure.
Comme ces matières de support ne sont protégées qu'extérieurement, la couche protectrice est usée et enlevée par frottement sur les surfaces en contact avec les organes de machine rendus étanches, de sorte qu'en de nombreux points, la fibre non protégée est alors soumise au frottement. Mais la plupart des fibres, en particulier les fibres naturelles, comportent, dans leur structure interne, une carcasse ou noyau de dureté déter- minée. Dans de nombreuses matières, cette dureté provient de l'introduction d'acide silicique, qui constitue, on le sait, la substance de soutien et forme la fibre naturelle avec une matière de revêtement.
La conséquence du contact de la fibre non protégée avec l'élément de machine e mouvement est donc une usure d'une part de la garniture, mais aussi d'autre part de l'élément de machine. On sait que même les garnitures souples
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les meilleures produisent des rayures dans la matière la plus dure de l'élément de machine. Des recherches très approfondies ont montré que cet inconvénient tient uniquement à ce que la couche protectrice qui recouvre les fibres imprégnées disparait par frottement, la fibre dure proprement dite frottant alors directement contre l'organe de machine.
Cet inconvénient ne peut être éliminé d'aucune des fibres naturelles ou artificielles, qu'on utilise comme garnitures, même lorsque l'imprégnation est bonne et aopieuse, Toute couche de protection ne repose que sur la surface extérieur re des fibres, tandis que leurs couches internes ne sont pénétrées que par les parties légères et fluides de la matière d'imprégnation. Les matières particulièrement intéressantes comme agents d'anti-friction, telles que le graphite par exemple, ne sont appliquées qua sur la surface de la. fibre, sans pouvoir aller jusqu'aux parties internes de cette dernière.
Ces inconvénients sont complètement supprimés. conformément à l'invention, d'après laquelle on réalise la matière de base de la garniture, non plus avec des fibres naturelles, mais avec des fibres artificielles, dans lesquelles, pendant leur formation, c'est-à-dire leur production artificielle, les matières protectrices sont uniformément noyées dans toute la masse, de sorte que ces matières protectrices se trouvent in- aorporées dans les cellules les plus internes. La fibre elle- même n'a donc plus d'autre objet que de former un support pour les matières'de protection et de les relier entre elles, afin de leur permettre d'être constituées en garniture souple, on le comprendra mieux d'après la description de l'exemple suivant d'une réalisation de l'invention.
Le point de départ de la fabrication des fibres artifi- cielles consiste à dissoudre dans des solvants appropriés de la cellulose ou des composés cellulosiques., employés tels quels
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ou amenés à l'état de combinaisons chimiques solubles. Ces solutions constituent une matière filable qui est alors refou- mée, â travers une ou plusieurs filières fines, dont l'écartement dépend du procédé de filage utilisé, dans un agent de précipitation gazeux ou liquide, de sorte que la cellulose ou le composé de cellulose se trouve précipité ou séparé, sous la forme d'un fil textile encore susceptible d'être travaillé.
Si l'on mélange dans ces conditions les solutions filables avec une ou plusieurs des matières de protection indiquées plus haut comme appropriées à la réalisation de garnitures souples telles que le graphite ou un mélange de graphite et d'huile, pris à l'état finement divisé et dans une proportion telle que la teneur en cellulose ou en composés cellulosiques soit juste suffisante pour qu'il soit possible d'obtenir un fil encore assez solide pour pouvoir être ultérieurement travaillé, on obtient une fibre artificielle qui est remplie et liée jus- que dans ses particules les plus petites par la matière de protection, Le procédé de fabrication chimique tel qu'on l'a exposé, n'est limité à aucun type de fibres artificielles, on obtient des fils utilisables aussi bien par le procédé viscose ou cupro-ammoniacal que par le procédé au nitrate, à l'acétate,
ainsi que par tous les procédés du filage partant d'une solu- tion qui peut être mélangée avec les matières de protection envisagées, dans une proportion suffisante.
L'utilisation des fibres décrites ci-dessus pour la pro- duction de garnitures souples, n'a pas seulement le grand avan- tage de réduire à un minimum l'usure des parties de la machine portant la garniture; on a encore constaté, en particulier, que cette garniture résiste à l'action de presque toutes les matiè- res utilisées dans la technique. L'expérience a encore montré que, dans le cas par exemple de l'utilisation du graphite, les particules de graphite sont facilement rendues libres par le
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frottement, et qu'il en résulte un très petit coefficient de frottement.
L'usure extraordinairement faible des organes de machine pourvus de la garniture peut être attribuée, en premier lieu, au fait que le frottement est subi, en très grande partie, par les particules de matières protectrices, par exemple les paillettes de graphite, qui sont solidement ancrées dans les fibres artificielles, mais aussi d'autre part, au fait que les fibres artificielles servant au support des particules protec- trices ont une teneur imperceptible en particules minérales capables de produire un effet de grippement et d*érosion, comme o'est le cas d'une teneur en cendres.
La fabrication de garnitures pour presse-étoupes suivant l'invention peut se faire par exemple en insérant entre l'arbre et la botte du presse-étoupe des tresses de section quadrangulaire, fabriquées de manière connue en soi en réunissant plusieurs fils ou cordes épaisses. Les fils et cordes'sont formés eux-mêmes de fibres capillaires nombreuses, par exemple 1000 à 10000 ou plus, qui d'après l'invention contiennent dans toute la masse de fils une ou plusieurs substances lubréfiantea finement divisées, telles que l'huile, graisse ou graphite, etc, La fabrication des fibres capillaires ou des fila ou cordes se fait d'après un des prooédés usuels aonnus dans l'industrie de la soie artificielle, par exemple au moyen d'une solution de cellulose, dérivés de la cellulose, substances,
albumineuses ou autres substances formatrices de fils, qui contiennent la substance lubréfiante à l'état finement divisé, que l'on fait passer à travers des ouvertures étroites, et que l'on solidifie par l'action de la ohaleur ou de substances chimiques\,
On n'est nullement limita dans la réalisation de l'invention pour la forme des fibres employées pour la fabrication de la garniture de presse-étoupes et contenant la substanoe lubréfiante, par exemple, la garniture de presse-étoupes peut
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@ pister en un nombre très grand de courtes fibres individuel- les, qui sont feutrées en une masse ressemblant à de l'ouate.
Il n'est pas nécessaire que les fibres contenant la substance introduite aient une section circulaire, telle que celle obte- nue en comprimant une solution à travers des filières rondes, avec solidification subséquente des fibres. Les fibres indivi- duelles peuvent avoir aussi une section approximativement ovale ou à angles droits. Dans ce cas elles se trouvent par consé quent sous la forme d'une bande étroite. De telles fibres en forme de bande peuvent être obtenues par compression de la solution contenant la matière lubrifiante productrice des fils à travers des filières en forme de fente ou bien en découpant en bandes étroites une feuille obtenue d'une telle solution.
L'épaisseur des fibres individuelles (fibres capillai- res) qui renferment la substance lubrifiante ou plusieurs ma- tières lubrifiantes ou un mélange de plusieurs substances lubri- fiantes, peut varier endéans des limites étendues. Par exemple, les fibres individuelles peuvent présenter la résistance usuelle de la soie artificielle de 1 à la deniers (c'est-à-dire 9000 m. d'une telle fibre ont un poids de 1 à 10 gr.). Mais on peut aussi employer des fibres beaucoup plus fortes, par exemple ayant un diamètre de 0,2 à 0,5 mm. ou plus.
La grosseur des particules d'huile, graisse ou graphite, etc., introduites, ou des suspensions de graphite dans l'huile dépend naturellement de l'épaisseur des fibres capillaires et de la manière dont oelles-oi ont été fabriquées. Il est à noter que des fils très fins, qui renferment des matières à grains relativement gros, peuvent être fabriqués par exemple de cette manière que la solution de la substance qui doit former les fils, telle que par exemple une solution d'acétate de cellulose dans l'acétone, qui renferme la matière lubrifiante finement
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divisée, est pressée à travers des ouvertures de tuyères et le fil ainsi formé est rendu encore plus fin par un fort étirage avant sa solidification qui se fait d'une manière connue dans la fabrication de fils ou bandes, etc.
artificiels, De cette manière, on empêche une obstruction des ouvertures de tuyères également dans l'emploi de substances à grains relativement gros.
La quantité de la substance introduite dans les fibres individuelles, telle que graphite ou huile, dépend du degré de lubréfaotin désiré, vers le haut cette quantité de substance ajoutée est limitée seulement par cela que la partie de substance formant le fil, telle que la cellulose régénérée ou l'acétate de cellulose etc. doit être encore suffisamment grande, pour qu'elle contienne encore des fibres continues. En général, afin d'obtenir une bonne lubréfaction, on ne descend pas, pour la. teneur en substance introduite, telle que graphite, en dessous de 10 % (comptés par rapport au poids de la totalité des fibres)..
Des résultats partioulièrements favorables sont obtenus pour une teneur des fibres de 15 et de préférence jusque 25 - 60 pour cent en poids de graphite. Il n'est cependant pas exclu d'incorporer encore d'autres quantités plus grandes de la substance lubréfiante à la masse de fibres,
Dans le cas où. du graphite est incorporé: aux fibres comme substance lubréfiante il est utilisé de préférence sous forme colloïdale.
Dans le cas où les fibres doivent encore contenir une huile en plus de la substance lubréfiante solide, telle que graphite, on peut incorporer cette huile à la solution de substance formatrice de fils en plus de la substance solide, Un effet lubréfiant particulièrement favorable est cependant obtenu, lorsque la substance solide est d'abord mise dans l'huile à l'état finement divisé et que la suspension ainsi obtenue est incorporée au fil.