Brevet FR2718193A1 — publié le 19951006

La présente invention concerne, de manière générale, les machines comportant au moins un corps avec au moins un cylindre et un piston monté dans l'alésage de ce dernier. Répondent à cette définition, les moteurs thermiques, les compresseurs, les pompes à vide, etc. Plus particulièrement, la présente invention se réfère aux segments d'étanchéité, avec la face du cylindre appelée ci-après face extérieure, et la face opposée du piston, appelée ci-après face intérieure. De manière générale et connue en soi, pour l'étanchéité entre piston et cylindre, il est connu de ménager au moins une gorge annulaire dans le piston, dans laquelle est disposé un segment annulaire d'étanchéité. Ce dernier se présente en général sous la forme d'un anneau métallique relativement mince, délimité entre deux faces planes ménageant entre elles et perpendiculairement un chant extérieur rodé, et présentant une dimension radiale entre ses bordures circulaires, intérieure et extérieure, relativement faible. De manière à permettre, d'une part le montage du segment sur le piston, et d'autre part sans jeu sur ce dernier, du fait de sa dilatation, ce segment est discontinu selon sa circonférence, et présente une fente radiale. De manière à améliorer l'étanchéité entre piston et cylindre, il est connu de disposer sur ledit piston, plusieurs gorges annulaires superposées, comportant respectivement plusieurs segments annulaires d'étanchéité. Cette dernière solution présente différents inconvénients. La multiplication des segments d'étanchéité ne suffit pas, pour améliorer dans des proportions importantes l'étanchéité vis-à-vis de la face extérieure. Cette disposition mobilise en hauteur une partie non négligeable du piston, de telle sorte qu'il est difficile, dans ces conditions, de limiter la dimension axiale ou hauteur dudit piston. Et cette solution ne permet pas de toute façon d'assurer une étanchéité vis-à-vis de la face intérieure, c' est-à-dire de la surface du piston. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. La présente invention a pour objet plus particulièrement une solution permettant de limiter la hauteur du piston, tout en assurant une meilleure étanchéité, avec une pression uniforme sur la face à étancher, en particulier vis-à-vis de la face intérieure. Selon la présente invention, le piston comprend deux parties montées l'une sur l'autre, de manière amovible, par exemple avec des moyens de fixation appropriés, déterminant entre elles un plan de joint perpendiculaire à l'axe du piston et du cylindre. Les deux parties du piston déterminent entre elles une seule gorge annulaire contenant le plan de joint précité. Un segment multiple formant bague continue d'étanchéité, comprenant un empilement d'au moins deux segments élémentaires d'étanchéité, liés angulairement l'un à l'autre, est monté à plat, de manière libre en rotation, dans la gorge, entre les deux parties du piston. Chacun de ces deux segments élémentaires est continu selon sa circonférence, et délimité entre deux bordures circulaires, l'une extérieure et l'autre intérieure. Grâce à la solution selon l'invention, chaque segment d'étanchéité est dimensionné, quant à sa bordure circulaire extérieure, pour assurer son étanchéité vis à vis de la face intérieure du cylindre. De même chaque segment d'étanchéité est dimensionné quant à sa bordure circulaire intérieure, pour assurer son étanchéité vis à vis du diamètre d'un arbre. Dans les deux cas, la gorge du segment en deux pièces autorise un montage aisé de celui-ci. La présente invention apporte encore les avantages déterminants suivants. Un segment multiple d'étanchéité selon l'invention peut être fabriqué, avec une très grande précision, sans outillage particulier, et dans un délai très court, par découpe, par exemple par découpe laser, dans une plaque d'acier traité par exemple. Ses dimensions peuvent être , déterminées et ajustées, par exemple avec un léger serrage sur la face à étancher,pour assurer une étanchéité à plat, par rapport à la face extérieure et/ou intérieure, et ceci sans bandage important, par exemple en forme de poire, ou déformation radiale. Le segment multiple selon l'invention peut être monté très facilement, sans risque de blessure de 1 'opérateur. En prévoyant une bordure intérieure du segment multiple, ayant un rayon légèrement supérieur au rayon du bord intérieur de la gorge annulaire, il est possible de ménager un interstice entre le segment et le piston, permettant la lubrification sous pression dudit segment. La largeur radiale de chaque segment élémentaire, c'est-à-dire sa dimension radiale comprise entre ses bordures intérieure et extérieure, peut être beaucoup plus importante que pour les segments usuels, de telle sorte que l'on peut avoir une meilleure dissipation thermique vers le piston, dans le cas de moteurs thermiques par exemple. A épaisseur égale, un segment multiple d'étanchéité selon l'invention assure une meilleure étanchéité, par son chant extérieur uniquement, et il s'use beaucoup plus lentement, sans prendre de jeu important au cours du temps. Un segment multiple selon l'invention ne nécessite pas de positionnement angulaire particulier, notamment s'il est monté sur le piston d'un moteur deux temps. La présente invention est maintenant décrite par référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 représente, en vue éclatée, un segment multiple selon l'invention ; - la figure 2 représente, en vue éclatée, un piston sur lequel est monté le segment multiple de la figure 1 - la figure 3 représente, en coupe axiale, une machine comportant un corps avec un piston et un segment multiple d'étanchéité selon l'invention. Conformément à la figure 3, la machine 1 considérée selon l'invention comporte de manière générale un corps 2 avec au moins un cylindre 3, et un piston 4 monté dans l'alésage du cylindre. Le piston 4 comprend deux parties 6 et 7, montées l'une sur l'autre de manière amovible, grâce à des moyens de fixation 8, consistant dans le cas présent, en un taraudage ~6a prévu sur la partie inférieure du piston 4, avec un alésage coaxial 7a prévu sur la partie supérieure 7 du piston, et une vis 9 réunissant par vissage les parties 6 et 7 (cf. figure 3). Les deux parties 6 et 7 du piston 4 déterminent une seule gorge annulaire débouchante 4a, contenant le plan de joint 10 entre les parties 6 à 7 du piston 4. Conformément à la figure 1, il est prévu un segment multiple consistant en un empilement 12, comprenant dans le cas présent, deux segments élémentaires 51 et 52 d'étanchéité, le segment multiple 51,52 est monté à plat, de manière libre en rotation, dans la gorge 4a, entre les deux parties 6 et 7 du piston, grâce aux moyens de fixation amovible décrits ci-dessus, sous la référence générale 8. Chaque segment élémentaire 51 ou 52 est continu selon sa circonférence, c'est-à-dire ne comporte aucune discontinuité, telle qu'une fente radiale complète. Chaque segment élémentaire 51 ou 52 est délimité entre deux bordures circulaires, à savoir une bordure circulaire extérieure 51a ou 52a, et une bordure intérieure 51b ou 52b. Chaque segment élémentaire 51 ou 52 comporte une pluralité de fentes ou encoches 51c ou 52c radiales, régulièrement réparties selon la circonférence dudit segment, s'étendant radialement, en suivant la circonférence dudit segment, alternativement à partir de la bordure intérieure 51b ou 52b, et. de la ~ bordure extérieure 51a ou 52a. Comme montré par la figure 1, représentant la position angulaire relative des deux segments dans leur disposition liée l'un à l'autre, par exemple par des points de soudure, les deux segments élémentaires 51 et 52 sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, de telle sorte que chaque fente 51c ou 52c de l'un est étanchée par un secteur plein 51d ou 52d de l'autre, situé entre deux fentes radiales. Comme montré par les figures 2 et 3, la largeur radiale, c'est-à-dire la dimension radiale comprise entre les deux bordures circulaires, par exemple 52a et 52b du segment élémentaire 52, est relativement importante, et par exemple au moins égale à 1/8ème du rayon du cylindre 4. En définitive, chaque segment élémentaire selon l'invention se présente sous la forme d'une galette annulaire relativement mince, présentant deux faces planes, délimitant entre elles deux chants cylindriques, l'un intérieur et l'autre extérieur. De manière non représentée, des moyens de calage et liaison angulaire, par exemple un point de soudure ou un ergot prévu sur un segment élémentaire 51, en relation avec un trou prévu dans l'autre segment élémentaire 52, sont ménagés au niveau des faces planes desdits segments, respectivement au contact l'une de l'autre. De cette manière, il est possible de s'assurer que chaque fente 51c ou 52c d'un segment 51 ou 52 est recouverte par un secteur 51d ou 52d d'un autre segment, situé entre deux fentes radiales. Comme représenté plus particulièrement à la figure 3, la bordure intérieure 51b ou 52b d'un segment élémentaire a un rayon légèrement supérieur au rayon du bord intérieur de la gorge annulaire 4a, de manière à ménager un interstice de fuite, notamment pour la lubrification sous pression du segment multiple. Les segments précédemment décrits peuvent être usinés à la demande, par exemple par découpe laser dans une bande d'acier traité, et ceci sans outillage spécialisé. Ensuite, les faces planes de chaque segment sont rodées avec une grande précision, et les diamètres utiles, intérieur et/ou extérieur, sont obtenus par rectification ou rodage de leurs chants intérieur et/ou extérieur, avec des paquets de segments élémentaires empilés. Bien entendu, selon l'invention, le segment multiple précédemment décrit peut comprendre un nombre supérieur de segments élémentaires, disposés au contact les uns des autres, ou séparés les uns des autres par des entretoises appropriées. REVENDICATIONS 1. Machine (1) comportant un corps (2) avec au moins un cylindre (3), au moins un piston (4) monté dans l'alésage du cylindre, comportant au moins une gorge annulaire (4a) dans laquelle est disposé un segment (51, 52) annulaire d'étanchéité, caractérisée en ce que le piston (4) comprend deux parties (6, 7) montées l'une sur l'autre de manière amovible (8), déterminant entre elles un plan de joint (10) perpendiculaire à l'axe (11) du piston (4) et du cylindre (3), avec une seule gorge annulaire (4a) contenant le plan de joint (10), et un segment multiple (12) formant bague continue d'étanchéité, comprenant un empilement d'au moins deux segments éIémentaires (51, 52) d'étanchéité, liés angulairement l'un à l'autre, continus selon leurs circonférences respectives, et délimités chacun entre deux bordures circulaires (51a, 51b, 52a, 52b), est monté à plat de manière libre en rotation dans la gorge (4a) entre les deux parties (6, 7) du piston. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que, d'une part chaque segment élémentaire C51, 52) comporte une pluralité de fentes ou encoches (51c, 52c) radiales, régulièrement réparties selon la circonférence dudit segment, s'étendant radialement à partir de la bordure intérieure (51b, 52b) ou de la bordure extérieure (5 la, 52a) dudit segment, et d'autre part les deux segments élémentaires (51, 52) sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, dans la gorge annulaire (4a), de telle sorte que chaque fente de l'un est étanchée par un secteur (51d, 52d) de l'autre, situé entre deux fentes radiales (51c, 52c). 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fentes (51c, 52c) d'un segment élémentaire (51, 52) s'étendent radialement alternativement à partir de la bordure intérieure et de la bordure extérieure (51a, 52a). 4. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plan de joint (10) détermine l'une des faces planes de la gorge annulaire (4a).. 5. Machine selon le revendication 1, caractérisée en ce que la bordure intérieure (51b, 52b), opposée à la face active (51a, 52a) d'un segment multiple à un rayon légèrement supérieur au rayon du bord intérieur de la gorge annulaire (4a), de manière à ménager un interstice, 'notamment pour la lubrification sous pression dudit segment et pour régler la pression de contact dudit segment sur le cylindre 3 en rendant la pression de contact dudit segment indépendante de la pression d'explosion. 6. Segment multiple d'étanchéité (51, 52) destiné à être monté dans une machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Segment multiple d'étanchéité (51, 52), caractérisé en ce qu'il comprend un empilement d'au moins deux segments élémentaires (51, 52) d'étanchéité, liés angulairement l'un à l'autre, continus selon leurs circonférences respectives, et délimités chacun entre deux bordures circulaires (51a,51b,52a,52b). 8. Segment selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque segment élémentaire (51,52) comporte une pluralité de fentes (51c, 52c) ou encoches radiales, régulièrement réparties selon la circonférence dudit segment, s'étendant radialement à partir de la bordure intérieure (51b, 52b) ou de la bordure extérieure (51a, 52a) dudit segment. 9. Segment multiple selon la revendication 7, ou 8, ou 9, caractérisé. en ce que des moyens de calage angulaire sont ménagés au niveau des faces planes des segments élémentaires (51,52) respectivement, au contact l'une de l'autre, de telle sorte que chaque fente (51c, 52c) de l'un est étanchée par un secteur (51d, 52d) de l'autre, situé entre deux fentes radiales. 10 . Segment multiple d'étanchéité selon les revendications 5 ou 6 ou 7 ou 8 ou 9 ou 10 caractérisé en ce que la face extérieure (51a, 52a) ou la face intérieure (51b, 52b) peut être usinée pour constituer la face active d'étanchéité, c'est à dire -la face de contact dudit segment avec un cylindre 3 ou avec un arbre non représenté. Quand le segment fait l'étanchéité avec un arbre, le dit segment est monté statique dans le corps 2 qui est alors constitué de deux pièces comme le piston 4.