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BREVET D'INVENTION
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Dispositif pour rendre étanohesdes pistons, des .---------------------------------------- bottes à bourrage ou des pièces analogues mobiles par rap- port à d'autres. ..¯¯¯¯
La présente Invention se rapporte à un dispositif pour rendre étanohes des pistons, des boîtes à bourrage, ou des pièces analogues qui sont mises en mouvement par rapport à d'autres pièces, l'étanohéité étant réalisée par plusieurs anneaux ou segments d'étanohéité qui sont.disposés o6te à côte. De semblables anneaux ou segments existent par exem- ple dans les machines à piston pour boucher la fente entre e piston et la paroi ou la doublure du cylindre.
Ces moyens
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d'étezoliétté sont employés aussi par exemple pour rendre étanches des tiges d'organes de commande ou des arbres qui exécutent un mouvement de rotation, L'emploi de ces moyens est possible dans les machines des genres les plus divers, par exemple les machines à vapeur, les compresseurs et les souffleries, les machines frigorifiques, les moteurs à com-
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bustion interne, les presses, les pompes, les cylindres de freinage, etc.. Les anneaux ou les segments d'étanohéité s'usent très fortement en servioe et l'usure des différentes pièces diffère vu que la force avec laquelle ces pièces sont pressées sur les pièces mobiles par rapport à elles est ré- partie de façon non uniforme.
Ceci est vrai en particulier pour les pièces d'étanchéité . qui sont faites en matière auto-lubrifiante et qui à cause de leurs avantages sont employées de plus en plus fréquemment dans la pratique. La matière pour des pièces d'étanohéité auto-lubrifiantes est par exemple du graphite, une matière contenant du bronze ou d'autres alliages. '
Dans le cas de plusieurs pièces d'étanohéité disposées l'une derrière l'autre, les pièces les plus fortement usée* se trouvent en des endroits différents. En général, l'usure est la plus forte pour les pièces qui sont.les plus voisiner de la chambre dans laquelle règne la pression la plus élever.
Il est toutefois possible que l'usure la plus grande se pro- duise du côté situé vers la pression la plus faible. Dans le cas de certains processus de travail et de certaines dis- positions, un troisième cas est possible encore, dans lequel les pièces les plus fortement usées sont placées irréguliè- rement.
Par l'usure non uniforme des moyens d'étanchéité, l'ac- tion d'étanohéité laisse très rapidement à désirer et l'on constate une diminution du rendement de la machine considé- rée. Les pièces usées doivent également être remplacées fré- quemment.
La cause de la répartition inégale de la force pressant les moyens d'étanohéité et de l'usure inégale qui en résulte doit être recherchée dans diverses circonstances. Ainsi par exemple le nombre de tours de la machine ou le nombre et la perméabilité des moyens d'étanohéité jouent un rôle. Le
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genre de variation de pression dans la machine ou la grandeur des chambres situées en-dessous et entre les moyens d'étanché- ité peut avoir de 1'importance,
La présente invention a pour but une charge approxima- tivement uniforme des pièces d'étanchéité en vue d'éliminer les inconvénients mentionnés oi-dessus.
Ce résultat est ob- tenu, suivant la présente invention, par le fait que les ré- sistanoes hydrauliques d'écoulement le long des moyens d'é- tanohéité individuels sont réalisées avec des grandeurs dif- férentes et en particulier par le fait par exemple que les intervalles ou les Joints des moyens d'étanchéité- ou les on- gueurs des surfaces d'étanohéité sont faits de grandeurs différentes. Le réglage approximativement uniforme de la force de pression agissant sur les différentes pièces d'é- tanchéité peut également être obtenu par la disposition de canaux de détournement qui peuvent être prévus dans les piè- ces recevant des moyens d'étanohéité ou bien dans ceux-ci mêmes. On peut également employer simultanément plusieurs des moyens mentionnés ci-dessus.
Les résistances d'écoulement de grandeurs différentes peuvent, suivant la présente invention, être disposées de telle manière que ces résistances diminuent ou augmentent dans le sens de la pression la plus élevée vers la pression la plus basse, Les résistances peuvent éventuellement aussi diminuer d'abord et ensuite croître de nouveau ou vice-versa. Dans le cas de machines à double effet, pour lesquelles il règne à peu près les mêmes conditions de tre- vail des deux côtés, les résistances hydrauliques des piè- ces d'étanohéité peuvent également être choisies de telle façon qu'elles augmentent ou diminuent depuis les pièces détanchéité médianes vers les deux côtés.
L'invention est expliquée aux fig. 1 à 6 et on y a représenté achéjmatiquement des exemples de réalisation.
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Les fig. 1 à 3 montrent la naissance des défauts d'étanchéité. K désigne l'anneau ou le segment d'étanchéité, p le piston ou la doublure de la botte à bourrage, v la paroi du cylindre, la tige de piston ou pièce analogue. S'il règne une surpression du coté gauche de l'anneau, il se produit des défauts d'étanehéité d'une part à la surface de contact ou de glissement 11 entre l'anneau et la paroi du cylindre, d'autre part dans les surfaces 12 entre l'anneau et la paroi d'appui du piston. Pour tenir compte de la fabrication, du montage et de la mobilité de l'anneau dans la rainure du piston, on a l'habitude de faire la rainure un peu plus grande que la largeur de l'anneau, de sorte qu'il se forme un intervalle m.
Lorsque la pression p1 du côté gauche de l'anneau est plus grande que la pression p2 du côté droit, l'anneau est refoulé contre la paroi latérale de la rainure 12.
Dans l'espace a entre l'anneau et le piston il règne approximativement la même pression p1 du fluide que celle régnant au même moment devant l' anneau.
Dans le cas d'anneaux divisés, également dans le cas de segments, il se produit encore d'autres défauts d'étanohéité par le ou les joints z qui sont visibles aux fig. 2 et 3. Les lois valables pour le passage à travers les tentes z sont très différentes des lois applicables pour l'écoulement le long des surfaces de contact 11 et 12 (fig. 1).
Suivant le cas, la résistance varie proportionnellement à la vitesse ou au carré de la vitesse.
Dans un anneau ordinaire non chargé ou un segment dont les surfaces de contact ou de glissement sont suffisamment rodées, les forces agissant perpendiculairement sur la surface de contact se répartissent, dans les deux hypothèses indiquées, de la manière visible à la fig. 1.
La grandeur des pressions spécifiques p1 et p2 et en conséquence les efforts de pression agissant sur les diffé-
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rente anneaux sont différents. Suivant la présente invention, on obtient dans tous les moyens d'étanchéité ou dans une par- tie de ceux-ci approximativement des pressions d'application de même grandeur par le fait que la résistance de passage hy- draulique des différente moyens d'étanchéité est choisie d'une manière appropriée.
Comme exemple de réalisation de l'invention, on a repré- senté à la fig.4 schématiquement un piston à quatre anneaux d'étanchéité ou segments d'étanchéité k1-k4. Les joints z des anneaux ou des segments, dont la position e,st visible à la fig, 8 et à la fig. 3, ont des grandeurs différentes et la grandeur des joints diminue ou augmente dans les anneaux de piston successifs suivant le cycle de travail de la machi- ne et d'autres circonstances indiquées ci-dessus.
La fig. 5,montre un exemple de réalisation à quatre an- neaux ou segments k1-k4. Les différentes résistances hydrau- @ liques sont obtenues dans ce cas par des choix différents des longueurs l1- l"1" des surfaces de contact. La longueur de ces surfaces de contact entre les anneaux et les pièces se mouvant par rapport à celles-ci peut augmenter ou diminuer.
Il est également possible de rendre différente la longueur de la surface de contact l2 sur le côté des anneaux de pis- ton (voir fig. 1), ou également la longueur des deux surfaces de contact. pans l'exemple de réalisation représenté schématiquement à la fig. 6, les canaux d'écoulement b1 sont disposés dans @ la surface de contact de l'anneau. Les canaux peuvent passer également toutefois à travers l'intérieur de l'anneau ou peuvent être placés d'une manière quelconque dans les joints z dont la position est visible aux fig. 2 et 3,
Il va de soi qu'il est possible également de combiner plusieurs des moyens indiqués ci-dessus et d'employer en même temps plusieurs de ces moyens. Les moyens d'étanchéité
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peuvent également être divers.
Ils peuvent être déchargea complètement ou partiellement ou pas du tout. Ils peuvent également être pourvus de couches sous-jacentes élastiques ou de garnitures intérieures ou être faits sans moyen de ee genre. Les moyens d'étanchéité peuvent également être réalisés en plusieurs pièces (voir fig. 3) ou en une pièce (voir fig. 2). Le fluide que les anneaux ou les segments d'étanchéité doivent empêcher de pénétrer peut être quelcon- que, par exemple un gaz, de l'air, un liquide quelconque.