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"Bague de garniture pour tiges de piston, etc."
Faisant l'objet de premières demandes de Brevet @éposées en ALLEMAGNE les 15 mars, 18 avril ei. 24 octobre 1929.
L'invention se rapporte à des bagues de garniture pour boîtes à étoupes ou à bourrage cloisonnées et il importe avant tout, en ce cas, que la bague de garniture soit munie d'une ou plusieurs cavités à l'une ou à plusieurs de ses arêtes. Si, en ce qui concerne les boîtes à garniture cloisonnées, ces évidements sont pratiques dans celle ae leurs bagues qui, dans chaque compartiment se trouve voisine
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de la cloison située du côté de la pression la plus faible, il en résulte une atténuation de la pression du fait que le fluide ou milieu sous pression qui s'est introduit dans le dit compartiment pénètre dans ces cavités ou analogues.
En ce qui concerne les bagues compensées de ce genre connues à ce jour, on a prévu une cavité ou rainure circulaire continue destinée à assurer cette compensation.
Lorsque, maintenant, et c'est généralement le cas, l'inter- valle entre l'arête intérieure de la cloison et la tige de piston est relativement grand, il peut arriver que l'in- térieur du compartiment soit mis en communication avec l'air extérieur par cette rainure circulaire des bagues de garni- ture compensées et par l'interstice compris entre l'arête intérieure des cloisons et la tige, rendant ainsi illusoire l'action de la garniture. C'est particulièrement le cas puur les machines du type horizontal, dans lesquelles l'usure des demi-bagues inférieures est particulièrement grande.
Lorsque, d'autre part, la rainure circulaire de compensation de la bague d'étanchéité se trouve au bord extérieur de cette dernière, cette bague n'a pas une portée suffisante contre la cloison voisine et, dans certaines circonstances, il peut facilement se produire qu'elle se coince dans le large intervalle compris entre la tige et l'arête intérieure de la cloison.
On remédie à ces inconvénients suivant linvention en ce que les bagues qu'il s'agit de compenser sont munies de dépressions ou poches formées en cercle dans l'une de
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leurs faces latérales, ces dépressions étant puvertes vers la périphérie et séparées entre elles par des cloisons.
Ces cloisons ou nervures assurent à la bague une portée sur la cloison de compartimentage de la boîte suffisante pour empêcher que la bague vienne se coincer dans l'inter- valle compris entre la tige et l'arête intérieure de la cloison.
D'autre part, si ces dépressions ou échancrures sont formées dans l'une des arêtes interieures des bagues, l'expérience a montré qu'il en résultait une notable dimi- nution de l'usure de la bague en service. La raison en est tout d'abord dans ce que, lorsque c'est le cote de la bague d'où partent les dépressions ou échancrures formées dans la face intérieure qui, dans la boîte à garniture ou le compartiment, est tourné vers le côté à haute pression, le milieu ou fluide sous pression pénètre dans ces cavités, dépressions ou échancrures et, à cet endroit, exerce une pression antagoniste contre la fraction du milieu sous pression qui a contourné la bague et agit sur la face extérieure de celle-ci, c'est-à-dire tend à l'appuyer contre la tige ou l'arbre. lar conséquent,
dans le cas present et par suite de la présence des cavités ou échancrures dans la face intérieure de la bague, celle-ci n'est plus aussi fortement pressée contre l'arbre ou la tige et, par suite, l'usure entre la bague et la tige est notablement réduite.
Cet effet est encore renforcé du fait que le milieu ou le fluide sous pression qui agit sur la face extérieure de la bague se trouve fortement étranglé au cours de son passage
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antérieur à travers 1+interstice très étroit entre la face latérale de la bague et celle de la cloison voisine ou de l'autre bague ou analogue, tandis qu'il peut au contraire arriver avec toute ou presque toute sa force dans les cavités ou échancrures de la face intérieure de la bague. Le milieu sous pression qui, de ce point, agit dans le sens radial vers l'extérieur se trouve donc sous une pression plus forte que celui qui, sur la face extérieure de la bague, agit radialement vers l'intérieur.
De plus, lorsque le milieu sous pression pénètre dans les cavités ou échancrures de la bague, il se produit des tourbillons dont l'effet est d'accentuer encore la différence de pression entre le milieu agissant de l'intérieur vers l'extérieur et celui qui agit de lfextérieur vers l'intérieur. Des es- sais ont montré que la durée de service des bagues munies de telles cavités ou échancrures suivant l'invention est incomparablement plus longue que celle des bagues précédem- ment utilisées et ne comportant pas de telles cavités ou échancrures dans leur face intérieure.
Eventuellement, de telles cavités ou échancrures de compensation peuvent être prévues aussi bien dans celle des faces d'une bague qui est tournée contre la cloison située du côté de la basse pression, que dans la face inté- rieure de cette même bague.
Diverses formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées au dessin ci-joint dont la fig.l représente un tronçon de tige de piston vu en élévation et l'un des compartiments à garniture vu en coupe; la fig.2 un segment
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de lune des bagues suivant la fig.l, munie de cavités ou échancrures sur l'une de ses faces latérales et vue en plan; la fig. 3 un tronpon de tige de piston vu en élévation et la coupe longitudinale d'un autre type de bofte à garniture; la fig.4 la vue en plan de l'une des bagues de la garniture suivant la fig.3; la fig.5 une vue par le dessous de cette même bague;
la figo6 une vue par le dessus d'une autre bague de cette garniture, la fig.7 la vue perspective d'un segment de cette bague, la fig.8 une coupe longitudinale à travers un autre compartiment de la boite à garniture d'une tige de piston horizontale et la fig.9 une vue en plan de la bague disposée dans le compartiment suivant la fig.8, la tige de piston étant vue en coupe.
Dans chacun des compartiments de la boîte 2 qui entoure la tige de piston 1 (fig.l) est disposée une bague de garniture segmentaire 11 de construction ordinaire et dont les segments sont assemblés comme à l'ordinaire au moyen d'une jarretière élastique 12. Tandis que cette bague est située du côté de la pression la plus forte, autrement dit de l'intérieur de la machine, la seconde bague ou ron- delle segmentaire obturatrice disposée, dans chaque comparti- ment, du côté de la basse pression est munie, comme l'in- dique la fig.2, de dépressions, poches ou cavités 15 ouvertes vers la périphérie et séparées entre elles par des parois intermédiaires ou nervures. Ces cavités sont donc ouvertes aussi bien du côté tourné vers la cloison 3 de la chambre que vers la périphérie de la bague.
Suivant l'exemple d'exé- cution représenté aux figs. 1 et 2, la bague ou rondelle
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obturatrice 13 se compose de deux moitiés assemblées au moyen de la jarretière 14 qui les enserre.
Il est facile de comprendre que le milieu sous pression qui pénètre, entre la tige et la cloison 4 située du côté à haute pression, dans l'espace intérieur de la dite chambre peut, contournant les bagues 11 et 13, pénétrer dans les cavités ou poches 15 et exercer à cet endroit une pression antagoniste qui soulage les bagues de la pression exercée sur elles du côté de la haute pression et tendant à les appliquer contre la paroi de la cloison 3, ce qui permet ainsi aux bagues de se déplacer facilement dans le sens radial au cours des mouvements de va-et-vient de la tige.
En ce cas, le mode de construction spécial des poches 15 évite tout risque d'un coincement des bagues 13 entre la tige 1 et la cloison 3.
Bien entendu, il n'est pas nécessaire que les cavi- tés ou poches 15 présentent la forme en U indiquée, à la fig.2; elles peuvent au contraire avoir toute autre forme désirable. De même ces cavités ou poches peuvent être plus ou moins nombreuses sur ltune des faces de bout de la bague, auquel cas chacune d'elles peut être plus ou moins spacieuse.
Parfois un petit nombre de cavités relativement grandes suffit, cavités qui sont séparées entre elles par des ner- vures transversales.
C'est ce que montre la forme d'exécution suivant les figs. 3 à 7. La fig.3 montre trois compartiments 33, 54, 35 constitués par les cloisons 32 de la boîte. Le comparti- ment 33 se trouve situé du côté de la haute pression, c'est-
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à-dire qu'il est le plus voisin du cylindre; quant au compartiment 35, il est situé du côté de la basse pression, si bien que le milieu sous pression, par exemple la vapeur, subit une chute de pression dans la direction de la flèche r de la figo3o Suivant l'exemple d'exécution représenté, les bagues de joint se composent chacune de trois segments.
Corme l'indique la fig.7, ces segments comportent une partie extérieure 42 ayant une section en forme d'L et une partie intérieure 43 de section rectangulaire, que des rivets 16 ou analogues relient ,1 une à l'autre de telle sorte qu'il soit formé une mortaise 24 à l'une des extrémités du segment et un tenon 25 à l'autre extrémité. La surface plane de la bague présente, du côté portant contre la cloison située du côté à basse pression, une échancrure plate 17 communi- quant avec l'espace libre extérieur de chaque compartiment.
Les segments sont assemblés au moyen d'une jarretière F et, en service, ils sont disposés dans les compartiments de '(Bile sorte que, du côté de la bague tourné vers la haute pression, il soit formé une rainure 29, 30 et 31, du fait que la pression qui s'exerce dans le sens de la flèche 1 applique les bagues contre la cloison correspondante. La grandeur de cette pression est réduite grâce au milieu sous pression qui pénètre dans les cavités 17 et qui exerce un certain effet de compensation.. Dans le premier compartiment 53- sont disposées des bagues de la manière indiquée à la fig.4, c'est-à-dire que leur diamètre intérieur 21 corres- pond exactement à la circonférence de la tige de piston 1 en état de service, et les joints 38 entre les faces de bout des segments 39 sont exactement ajustes.
Dans les second et
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troisième compartiments 34 et 35, les segments sont disposés suivant la fig.6, de telle manière, que les joints 22, 23,24 entre les segments de bague ne sont pas fermés et les extré- mités de ces segments ne portent, par conséquent, pas les unes contre les autres. La tension de la jerretiére F qui tend à rassembler les segments applique la face intérieure 34 de la bague contre la périphérie de la tige de piston 1.
Des joints correspondants 26, 27, 28 sont, de même, prévus entre les faces de bout des segments de bague sur la face arrière de la bague.
Suivant la fig.3, il n'est prévu que trois compar- timents. Au lieu de cela, ces compartiments peuvent exister en plus grand nombre. On peut aussi, dans certains cas, construire la bague du second compartiment 34 de la même. manière que celle du premier, 33, les troisième, quatrième compartiments et les suivants dans la direction de la basse pression étant établis suivant les figs. 5 et 6. Au lieu de disposer une seule bague dans chaque compartiment, on peut en prévoir plusieurs.
Suivant la forme d'exécution d'après les fige. 8 et 9, la bague 50 se compose de trois segments égaux et présente à son arête intérieure une échancrure ou rainure 51. La bague 50 est disposée dans le compartiment 52 de telle sorte que l'échancrure ou rainure 51 soit située du côté de la haute pression, c'est-à-dire vers l'intérieur du cylindre.
Ici encore, la bague 50 est, de préférence, entourée d'une jarretière de forme et de construction quelconque, non indi- quée au dessin et par laquelle les segments de la bague sont maintenus assemblés.
Le milieu sous pression, par exemple la vapeur sous
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haute pression, qui s'introduit dans le compartiment 52 par l'interstice compris entre la tige 1 et la cloison latérale 53 de ce compartiment peut, comme on le voit, accéder sans difficulté à l'évidement circulaire 51 de la bague 50, et de là, elle exerce sur la bague une pression non seulement dans le sens axial mais aussi radial vers l'extérieur.
La fraction de la vapeur ou autre milieu sous pression qui srinfiltre entre la cloison 53 du compartiment et la face latérale adjacente de la bague 50 subit ici, comme on le conçoit aisément, un fort étranglement après lequel seulement elle arrive dans l'espace demeuré libre du compartiment au delà de la face extérieure de la bague 50, d'oÙ elle exerce sur la bague une pression dirigée ra- dialement vers l'intérieur. C'est donc contrairement à cette pression de la vapeur étranglée que s'exerce celle de la vapeur vive qui a pénétré dans l'espace 51. La pression tendant à appliquer la bague 5C sur la tige 1 est ainsi considérablement réduite et il en résulte une notable dimi- nution de l'usure de la bague 50 dans sa région périphérique intérieure.
Suivant l'exemple d'exécution représenté à la fig.8, le compartiment 52 ne contient qu'une seule bague de garni- ture. Toutefois, au lieu de cela, on peut aussi prévoir à cet endroit plusieurs bagues, deux par exemple, auquel cas et à volonté seule la bague située du coté de la haute pression pourra présenter une cavité ou échancrure dans sa face intérieure, ou bien encore les deux bagues, ou la to- talité de celles que contient le compartiment, pourront être munies d'une telle cavité ou échancrure.
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Au lieu de prévoir une cavité ou rainure circulaire dans la face intérieure- de la bague- on peut, aussi dans ce cas, choisir la disposition suivant laquelle la face intérieure de la bague présente, sur l'un de ses côtés, un certain nombre de poches ou dépressions distinctes les unes des autres et analogues à celles qui, suivant les figs.
2 ou 6, sont formées dans l'arête extérieure de la bague.
Un tel mode de construction, de la bague présente sur celui qu'indiquent les figs. 8 et 9 cet avantage particulier que la bague porte sur toute sa largeur contre la tige ou 1 arbre, ce qui élimine le risque- d'un basculement latéral de celle- ci. Les bagues peuvent aussi être munies, sur leur arête intérieure exposée au milieu sous pression, de dépressions non pas en forme de poches mais angulaires, tellea qu'on peut facilement les réaliser en entaillant ou en limant cette arête.
La forme et le mode de construction des baguea de garniture qu'il y a lieu d'utiliser peuvent être quelconques; l'invention est donc applicable aux bagues de garniture segmentaires de toutes les constructions possibles. De même, le métal dont les bagues sont constituées peut être quel- conque; l'invention est applicable aux cas aussi bien de bagues en métal antifriction que de bagues en métal dur ou de bagues en graphite ou charbon ou analogues.