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Combinaison de deux pièces animées d'un mouvement relatif de va-et-vient et comportant entre elles du lubrifiant.
L'invention concerne une combinaison de deux pièces animées d'un mouvement relatif de va-et-vient et dont les surfaces en regard sont séparées par un espace étroit contenant un lubrifiant.
Comme on le sait, dans une telle combinaison, il se peut que le lubrifiant soit transporté de l'endroit d'alimen- tation vers un autre endroit de cette pièce. 81, dans le voisi- nage de ce dernier endroit, se trouve l'enceinte active d'une machine, par exemple un compresseur, une machine frigorifique, une machine à piston à gaz chaud, une machine à vapeur, ou un moteur à combustion interne, le lubrifiant peut être entraîné avec le fluide actif que contient cette enceinte et se déposer en des endroits indésirables, par exemple sur des échangeurs de
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chaleur, tels que des condenseurs, des réfrigérants, des réchauf- feurs, des récupérateurs. Ce ci nuit aux propriétés calorifiques de ces échangeurs de chaleur, et partant au rendement de la machine.
En outre, le lubrifiant entraîné peut se carboniser, par exemple dans les moteurs à combustion interne, ce qui nuit au fonctionnement de la machine. Cet agencement présente encore un autre inconvénient, à savoir une grande consommation de lubrifiant.
Lorsque, du coté vers lequel est entraîné le lubrifiant, se trouvent d'autres organes qui doivent être lubrifiés ou non, il peut être intéressant de réduire la quantité de lubrifiant entraîné vers ces organes. Si la pièce animée d'un mouvement de va-et-vient comporte des segments, comme c'est le cas pour les pistons, ceux-ci provoquent un effet de pompage, ce qui entraîne un très grand transport de lubrifiant.
Pour réduire le transport de lubrifiant, la combinaison de deux pièces conforme à l'invention présente la particularité qu'une partie déterminée de la surface de la pièce animée d'un, mouvement de va-et-vient est débarrassée de lubrifiant en excès et à cet effet, la pièce mobile comporte au moins une gorge ou rainure qui débouche sur sa surface qui s'étend dans une direction pratiquement perpendiculaire 3 celle de son mouvement de va-et- vient et dont au moins une des parois latérales une inclinaison telle que la projection de sa génératrice ou de sa direction principale axée vectoriellement vers le fond de la rainure, sur la direction du mouvement de la pièce mobile, soit dirigée vers la surface de ladite pièce mobile qui doit être débarrassée de lubrifiant en excès ;
deplus, vu de la partie qui doit être débarrassée de lubrifiant en excès, la pièce nobile qui se trouve au-delà de la rainure est plus écartée de l'autre pièce que la partie opposée de ladite pièce ohile qui se trouve en deca de ladite rainure.
Les bords de la rainure peuvent être légèrement
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arrondis ou en biseau et les parois latérales peuvent comporter quelques irrégularités.
Par "débarrassée de lubrifiant en excès", il y a lieu d'entendre, d'une façon générale que cette partie de surface, débarrassée de lubrifiant en excès, comporte moins de lubrifiant qu'une autre partie. Dans certains cas, les parties de surface qui doivent être débarrassées de lubrifiant en excès, ne comportent pratiquement pas de lubrifiant; par contre, d'autres, portant la même qualification, peuvent en comporter.
Il va de soi que le mouvement de va-et-vient peut être effectué par l'une des pièces ou bien par les deux. Pour obtenir une lubrification suffisante, il est reconmandable que la rainure s'étende sur toute la largeur des surfaces en regard.
Cependant, il n'est pas indispensable que la direction longitu- dinale de cette rainure soit perpendiculaire à la direction de déplacement de la pièce mobile. C'est ainsi que, dans le cas d'une pièce cylindrique de section circulaire, on peut utiliser une rainure en forme d'hélice ou en forme d'ellipse.
Si li répartition de lubrifiant sur la surface de la pièce immobile est irrégulière, on peut, pour obtenir une répartition uniforme du lubrifiant dans la direction longitudi- nale de la rainure, suivant une forme de réalisation de l'inven- tion, ffire en sorte qu'une ou plusieurs des rainures forment une fente capillaire.
Il se peut que l'une des pièces animées d'un mouvement relatif soit mal guidée ou qu'elle présente de l'usure. Dans ce cas, la partie de la surface de la pièce mobile débarrassée de lubrifiant en excès, peut être rapprochée de la surface de l'au- tre pièce. De plus, l'alimentation en lubrifiant peut être irrégulière, ce qui peut augmenter le transport de lubrifiant.
Pour pallier cet inconvénient, dans une forme de réalusation de l'invention, la pièce mobile peut comporter au moins deux rainures voisines, de même inclinaison, telles que, considérées vers la surface de la pièce mobile qui doit être débarrassée
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de lubrifiant en excès, les parties de surface successives de cette pièce, qui sont séparées par des rainures, soient plus écartées de la surface de l'autre pièce.
Dans une forme de réalisation de l'invention, la combinaison peut avantageusement être Utilisée lorsque les deux pièces sont, du moins essentiellement, cylindriques ou prisma- tiques, par exemple un piston et un cylindre, une tige de piston ou une tige de soupage avec douille correspondante.
La présente invention peut aussi s'appliquer dans le cas de pièces à profils transversaux de formes très diffé- rentes, par exemple le coulisseau d'une crosse dont les profils transversaux peuvent être par exemple plans ou légèrement incurvés.
Dans une forme de réalisation de l'invention, dans le cas d'un piston muni de segments, la rainure se trouve avant les segments, par rapport à la partie de la surface de la pièce mobile qui doit être débarrassée de lubrifiant en excès.
Dans le cas de pistons à double effet, il peut être intéressant d'empêcher que le lubrifiant ne pénètre dans une des enceintes actives qui se trouvent de part et d'autre d'un piston. A cet effet, dans une forme de réalisation de l'invention, la pièce mobile peut comporter au moins deux rainures, écartées l'ane de l'autre et inclinées en sens inverse, l'alimentation en lubrifiant s'effectuant dans l'espace compris entre ces rainures. Cette forme de réalisation peut aussi être utilisée pour une tige guidée dans une douille, par exemple une tige de soupape, dans laquelle le lubrifiant est amené à la surface de la tige, à travers une ouverture appropriée dans la surface de la douille.
Dans une autre forme avantageuse de l'invention, la pièc@ mobile comporte entre la surface au-delà d'une rainure et devint être débarrassée de lubrifiant en excès et la rainure
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suivant" une surface plus rapprochée de la pièce fixe que la première surface.
Dans certains cas, surtout lorsqu'il faut réduire l'alimentation en lubrifiant vers des parties déterminées de la machine, la rainure peut être ménagée dans une bague séparée, par exemple dans un segment de piston.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien compren- dre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La Fig. 1 montre la disposition respective des surfaces et de la rainure de la pièce mobile par rapport à la surface de la pièce fixe.
La Fig. 2 montre une combinaison constituée par un cylindre dans lequel se déplace un piston ; lamoitié de gauche de la figure montre unr forme de réalisation déterminée du piston et la partie de droite en montre une autre.
La Fig. montra une combinaison constituée par une tige qui est animée d'un mouvement de va-et-vient dans un guide; les parties de gauche et de droite de cette figure montrent des formes de réalisation différentes de la rainure.
La Fig. 4 montre un piston qui comporte non seulement une rainure pour rosier le transport de lubrifiant vers des segments, mais aussi une rainure pour réduire le transport de lubrifiant vers une enceinte active.
La Fig. 5 montre un piston qui peut être animé d'un mouvement de va-et-vient dans une machine à double effet.
Comme on le voit sur la Fig. 1, la section transversale de la rainure débouche aux points D et F de la surface de la pièce mobile J. Cette pièce J est animée d'un mouvement de va-et-vient par rapport à la pièce K. La surface de la pièce J
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est séparée par une rainure en deux surfaces partielles, à savoir la partie HF et la partie DE, la partie HF étant plus éloignée de la surface de la pièce K que la partie DE.
La partie HF doit être débarrassée de lubrifiant en excès, tandis que la partie DE peut comporter du lubrifiant.
Les génératrices ou directions principales des parois latérales de la rainure sont indiquées par les vecteurs AD et DL qui sont dirigés vers le fond de la rainure.
La projection AC du vecteur AB et la projection DN du vecteur DL sur la direction du mouvement de va-et-vient de la pièce J, sont dirigées vers la partie HF qu'il y a lieu de débarrasser de lubrifiant en excès.
Sur la Fig. 2, un piston 1 peut être animé d'un mou- vement de va-et-vient dans le cylindre 2. Sur la partie de gauche du dessin, le piston 1 comporte trois parties cylindriques 3,4 et 5 de diamètres différents. Les séparations entre ces parties cylindriques sont constituées par des rainures 6 et 7.
Le piston de la forme de réalisation montrée sur la partie de droite de la figure ne comporte qu'une seule rainure 8 conforme à l'invention, rainure qui constitue la séparation entre les parties cylindriques 3a et 4a. Pour assurer une bonne délimi- nation de la lubrification, il est nécessaire que le diamètre de la partie 3 soit plus grand que celui de la partie 4, et ce dernier doit à son tour être plus grand que le diamètre de la partie 5. De même, le diamètre de la partie 3a doit être plus grand que celui de la partie 4a. Le piston 1 comporte des segments 9 et 10.
Ce dispositif de lubrification fonctionne de la manière suivante. Pendant le mouvement de va-et-vient du piston, le lubrifiant est transporté vers le haut le long de la paroi du piston. Cet effet est notablement renforcé par l'effet de pom- page des segments 9 et 10. Ces segments s'adaptent en effet avec un certain jeu dans les rainures des pistons et, par suite de ce
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jeu, pendant le déplacement du piston, le segment se déplace quelque peu dans cette rainure. Dp ce fait, le lubrifiant est chassé vers le haut, derrière le segment. Pendant la partie supérieure de la course, les rainures captent le lubrifiant de la paroi de la pièce 2 et le cèdent pendant la partie inférieure de la course. On réduit ainsi le transport de lubrifiant le long de la partie 4 de la paroi.
La forme de réalisation représentée sur la partie de gauche de la Fig. 2, est particulièrement avantageuse lorsque, par suite d'un guidage insuffisant ou d'autres circonstances, la partie 4 de la paroi vient trop près de la paroi 2 du cylindre pu lorsque l'alimentation en lubrifiant est sujette à variations.
Dans ce cas, la rainure 7, qui assume la même fonction que la rainure 6, assure la réduction désirée de la quantité de lubri- fiant. Il va de soi que, dans certains cas, on peut aussi uti- liser plus de deux rainures disposées les unes à la suite des autres.
Sur la Fig. 3, une tige 11 est animée d'un mouvement de va-et-vient dans un guide 12. L'effet de la rainure est le même que celui des rainures représentées sur les figures 1 et 2.
La rainure, qui est représentée sur la partie de gauche du dessin, comporte à sa partie inférieure une paroi latérale 12a, pratiquement perpendiculaire à la direction de déplacement de la pièee et, à sa partie supérieure, une paroi latérale inclinée 13. Pour le bon fonctionnement de ces rainures, il importe qu'au moins une projection, mais de préférence les deux, des géné- ratrices ou directions principales des parois latérales de la rainure, axées vectoriellement vers le fond de la rainure, sur la direction du mouvement de va-et-vient de la pièce mobile, soient dirigées vers la partie de la surface de la pièce qui doit être débarrassée de lubrifiant en excès. La partie cylin- drique de cette tige, située au-delà de la rainure, a un plus
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petit diamètre que la partie cylindrique en-deça de la rainure.
La rainure montrée sur la partie de droite du dessin comporte deux parois latérales obliques 14 et 15. Le fond de la rainure a la forme d'une fente capillaire constituée par les parois latérales 16 et 17. De cette manière, lorsque l'alimentation en lubrifiant est irrégulière, le lubrifiant se repartit aussi uniformément que possible dans la direction longitudinale de la rainure.
Le piston montré sur la Fig. 4 se déplace le long de la paroi de cylindre 21. Ce piston comporte deux rainures, à savoir 22 et 23. Le lubrifiant qui, lors du mouvement de va-et- vient du piston est transporté vers le haut, pénètre dans la rainure 22 d'où il est de nouveau cédé à la paroi du cylindre.
La partie cylindrique du piston située au-delà de cette rainure a un plus petit diamètre que la partie cylindrique du piston en- deça de cette rainure. La quantité de lubrifiant amenée aux segments 24 et 25 peut être réglée par un choix judicieux de la distance A entre le segment 24 et la rainure 22. Si cette distance est plus grande que la course du piston, il est possible que ce segment ne reçoive pas ou pratiquement pas de lubrifiant, car il balaie une paroi pratiquement sèche. Si cette distance est plus petite que la course, le segment vient plus ou moins en contact avec la pellicule de lubrifiant sur la paroi de cylindre 21, ce qui provoque l'entraînement d'une plus ou moins grande quantité de lubrifiant.
La paroi du piston est telle que, pour assu -rer un meilleur guidage, la partie voisine des segments de piston 24 et 25 a un diamètre égal au diamètre du piston en-deça de la rainure, les segments 24 et 25 transportant plus loin la quantité réglée de lubrifiant. Bien que cette quantité puisse être notablement plus petite que la quantité de lubrifiant fournie à la rainure 22, il peut être néfaste que cette quantité pénètre dans l'enceinte active de la machine. Pour éviter cet inconvénient,
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on peut donner à la rainure 23 l'une des formes représentées sur les figures. La partie cylindrique au-delà de la rainure 23 a un plus petit diamètre que la partie cylindrique du piston en-deça de cette rainure. Sur cette figure, la rainure 22 est quelque peu arrondie ou en biseau à ses extrémités, à savoir en 26 et en 27.
Dans certains cas, par exemple, dans les moteurs à combustion interne, le piston peut comporter uniquement une rainure régulatrice 22.
Le piston 30 de la Fig. 5 balaie la paroi 31 du cylindre d'une machine à double effet. Comme, dans une machine à double effet, on utilise non seulement l'enceinte active située au-dessus du piston mais aussi cette située au-dessous de ce piston, il Importe que les deux enceintes restent exemptes de lubrifiant en excès. Dans ce cas, le piston comporte deux parties, dont l'une empêche pratiquement la pénétration de lubrifiant dans l'une des enceintes et l'autre, la pénétration de lubrifiant dans l'autre enceinte. Dans ce piston, le lubrifiant est amené à travers le jeu de canaux 32 et 33 et parvient dans l'enceinte par une fente située entre les rainures 34 et 35. Dans le cas d'une lubrification continue, le lubrifiant en excès est évacué par les canaux 36 et 37. Ceci assure en même temps un bon refroi- dissement du piston et de la tige.
Dans ce cas aussi, le piston transporte le lubrifiant dans la direction des rainures. Les délimitations de lubrification qui sont sontituées par les rainures 34 et 35 et les parties de paroi correspondantes, font en sorte que le lubrifiant ne soit pas transporté plus loin ou qu'il n'y soit transporté que partiellement. Les rainures 34 et 35 peuvent évidemment avoir les diverses formes montrées sur les autres figures. Dans ce cas aussi, la partie des pistons éloignée de l'alimentation en combustible par rapport à la partie du piston comprise entre la rainure et le point d'ali- mentation en lubrifiant, a un plus petit diamètre que cette dernière partie du piston, L'alimentation en lubrifiant peut
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aussi s'effectuer par la paroi du cylindre.
Dans ce cas il est cependant nécessaire que l'alimentation s'effectue en regard de la partie du piston comprise entre les rainures. Dans cette forme de réalisation, l'alimentation en lubrifiant peut être discontinue; on dispose alors de toute liberté dans la déter- mination de la longueur de la course du piston par rapport à la distance comprise entre les rainures du piston. Il est cependant nécessaire que le dosage du lubrifiant s'effectue dans la position requise du piston.
Bien que toutes les figures se rapportent à des pistons verticaux et des tiges de piston animées d'un mouvement vertical, l'invention permet aussi d'obtenir une bonne délimination de la lubrification lorsque ces organes sont inclinés ou horizontaux.
Dans ce qui précède, il a toujours été question d'un mouvement de va-et-vient rectiligne de la pièce, mais il va de soi qu'il ne doit pas nécessairement en être ainsi : au mouvement rectiligne peut se supperposer accidentellement ou intentionnel- lement un autre mouvement par exemple une rotation ou un dépla- cement latéral. Ce cas se rencontre, par exemple, dans les pis- tons à commande par mécanisme à disque de nutation. Le mouvement de va-et-vient ne doit pas nécessairement être rectiligne, sa trajectoire peut aussi être incurvée, comme c'est le cas par exemple pour les mouvements de bascule.
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées à la combinaison qui vient d'être décrite notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.