Éléments fondamentaux de la compression : graisseurs de cylindres à alimentation forcée

La société Madison-Kipp Lubricator Co., de Madison (Wisconsin), a commencé à produire des graisseurs à alimentation forcée en 1898. Ce modèle 50 à entraînement par cliquet utilisait le principe du piston et du barillet de Kipp, qui ne nécessitait pas de clapet anti-retour. (Photo : Madison-Kipp Lubricator Co.)

Lorsque les premiers compresseurs alternatifs ont été utilisés à des vitesses et des pressions plus élevées, la lubrification du piston, des segments et de la garniture de la bielle est devenue un problème qu'il a fallu résoudre.

Si la pression du cylindre chutait en dessous de la pression atmosphérique pendant une partie du cycle, des godets de récupération alimentés par gravité pouvaient être utilisés pour lubrifier le cylindre ou la garniture de la tige.

L'invention des lubrificateurs à alimentation forcée a constitué une avancée cruciale qui a permis aux compresseurs alternatifs de fonctionner plus rapidement et de comprimer les gaz à des pressions plus élevées.

Ces dispositifs comportent une ou plusieurs pompes qui injectent de petites quantités de lubrifiant sous pression dans le cylindre et la garniture à chaque course du piston du compresseur, ou selon un autre mécanisme permettant de délivrer une quantité précise en fonction de la vitesse de fonctionnement du compresseur. Le graisseur est entraîné par le vilebrequin du compresseur ou par un petit moteur électrique.

Les systèmes de lubrification forcée sont aujourd'hui courants et disponibles chez de nombreux fabricants.

La mise au point de ces systèmes communs a été motivée par la nécessité de lubrifier les machines à vapeur et les locomotives. La lubrification continue a permis d'augmenter la vitesse des pistons et de réduire les temps d'arrêt et la main-d'œuvre liés à la lubrification des paliers et des bagues du moteur.

La société Richardson-Phenix de Milwaukee a commencé la fabrication de graisseurs en 1904. Ce graisseur à alimentation visible Richardson était proposé avec une ou deux chambres pour différents lubrifiants et une à vingt alimentations pour des pressions allant jusqu'à plusieurs milliers de livres par pouce carré (psig). (Photo : Richardson-Phenix Co.)

Les graisseurs automatiques firent leur apparition dans les années 1860 au Royaume-Uni. Ces dispositifs à vapeur alimentaient en huile de lubrification les cylindres des moteurs à vapeur et parfois aussi les paliers. Les graisseurs à niveau visible, permettant d'observer le débit de lubrification, apparurent vers 1887.

La première invention américaine de graisseurs automatiques est attribuée à Elijah McCoy. Né au Canada, fils d'esclaves affranchis et instruit, McCoy immigra au Michigan, mais ne trouva d'emploi que comme chauffeur et graisseur au Michigan Central Railroad.

Dans son atelier mécanique à domicile à Ypsilanti, il a mis au point un graisseur d'huile automatique pour les moteurs à vapeur des locomotives et des navires.

Cette invention de 1872 fut la première des 50 inventions de McCoy relatives aux systèmes de lubrification. Faute de capitaux pour fabriquer ses lubrificateurs en grande quantité, il cédait généralement les droits de brevet à des employeurs ou les vendait à des investisseurs.

L'une d'elles était la Detroit Lubricator Co. de Detroit, qui prétendait en 1912 être le plus grand fabricant de dispositifs de lubrification au monde.

Les lubrificateurs portant le nom de McCoy n'ont été fabriqués qu'à partir de 1920, année où il a fondé la société Elijah McCoy Manufacturing Company. Fait intéressant, une autre invention de McCoy, un récupérateur d'huile pour moteurs de locomotives, était très appréciée des ingénieurs ferroviaires.

La société McCord Manufacturing Co. de Détroit a commencé la production de graisseurs à alimentation forcée en 1904. Elle fut l'une des premières à proposer des graisseurs à alimentation forcée à double compartiment pour compresseurs et moteurs de machines à vapeur. Ce modèle à double alimentation, à compartiment unique d'un quart et à entraînement par cliquet, coûtait 30 $ en 1914. (Photo : McCord Manufacturing Co.)

Soucieux d'éviter les copies de qualité inférieure, ils le demandaient par son nom, « le vrai de vrai », ce qui est généralement considéré comme l'origine de cette expression emblématique.

À la fin du XIXe siècle, les graisseurs automatiques pour machines à vapeur étaient devenus courants. Ces dispositifs étaient également nécessaires pour un nombre croissant de moteurs à gaz, de compresseurs d'air alternatifs et de compresseurs d'ammoniac utilisés dans la réfrigération et la fabrication de glace. Certains des premiers fabricants de compresseurs ont développé leurs propres graisseurs de cylindres à alimentation forcée.

Par exemple, Norwalk, pionnière dans le développement des compresseurs d'air haute pression, disposait d'un type de lubrificateur à alimentation forcée dès 1885.

Plusieurs fabricants spécialisés de lubrificateurs ont également émergé, se concentrant principalement sur les applications pour les machines à vapeur, les locomotives et les machines de traction à vapeur.

Les premières versions du graisseur à alimentation forcée moderne sont apparues au début du XXe siècle. En 1898, OG Kipp et un associé fondèrent une entreprise pour fabriquer un système de lubrification automatique qu'ils avaient inventé. Installée à Madison, dans le Wisconsin, en 1902, l'entreprise fut rebaptisée Madison-Kipp Lubricator Co.

En 1914, Madison-Kipp annonçait être le plus grand fabricant exclusif de graisseurs à alimentation forcée au monde et en avoir produit plus de 500 000.

Son graisseur robuste modèle 50 pouvait accueillir de un à cinquante points d'alimentation contre des pressions allant jusqu'à 2000 psig (138 bar).

Elle utilisait le principe du piston et du barillet Kipp, ne nécessitant ni clapet anti-retour ni dispositif similaire. Des tubes indicateurs permettaient de contrôler la quantité exacte d'huile distribuée, et des boutons de réglage permettaient d'ajuster chaque débit à la fraction de goutte près par course du piston. Le modèle 50 était encore produit trente ans plus tard.

La société Manzel Brothers Co. de Buffalo a commencé à produire des pompes à huile à alimentation forcée vers 1905. En 1914, ce modèle HA était proposé systématiquement avec un essai gratuit de 30 jours. (Photo : Manzel Brothers Co.)

Deux autres graisseurs à alimentation forcée furent brevetés en 1904. L'un d'eux, conçu par Henry Winkenwerder de la Milwaukee Metal Working Co., était fabriqué par la Richardson-Phenix Co. de Milwaukee. Les graisseurs Richardson-Phenix étaient largement mis en avant dans la publicité du début des années 1900, avec une ou deux chambres pour différents lubrifiants et une à vingt alimentations pour des pressions allant jusqu'à plusieurs milliers de psig.

L'autre brevet de 1904 était celui de John F. McCanna, dont la société de Chicago l'a fabriqué pendant une courte période avant d'être rachetée par la McCord Manufacturing Co. McCord, de Détroit, produisait des graisseurs à alimentation forcée pour les locomotives, ainsi que pour les premières automobiles.

En 1915, très peu étaient utilisés pour les automobiles, cependant l'utilisation des graisseurs McCord augmentait rapidement pour les moteurs à gaz, les moteurs à vapeur et les compresseurs d'air de toutes sortes .

Les premiers graisseurs McCord étaient disponibles avec une à quatorze alimentations, y compris un modèle spécial à double compartiment pour les moteurs à vapeur et les compresseurs d'air et d'ammoniac.

Adolph et Charles Manzel de Buffalo ont déposé plusieurs brevets pour des pompes à huile et des graisseurs à alimentation forcée entre 1905 et 1927. Une publicité de 1908 de la Manzel Brothers Co. montrait un graisseur mécanique avec une à six alimentations pour les moteurs de traction.

Un prospectus de 1910 indiquait que Manzel possédait la plus grande usine des États-Unis entièrement consacrée à la fabrication de pompes à huile à alimentation forcée.

Le brevet déposé par Adolph en 1912 a servi de base aux graisseurs à alimentation forcée de Manzel pendant des décennies. Une publicité de 1914 proposait des essais gratuits de 30 jours et promettait des économies d'huile de lubrification de 30 à 60 %.

Le graisseur automatique Rochester à entraînement par embrayage positif, fabriqué par Greene, Tweed & Co. de New York, était utilisé pour la lubrification de tous types de machines à vapeur, de pompes et de compresseurs d'air et d'ammoniac, 1914. (Photo : Greene, Tweed & Co)

Les systèmes de lubrification Graco Manzel sont toujours disponibles aujourd'hui. Fait intéressant, un autre fabricant actuel de systèmes de lubrification à alimentation forcée a commencé à distribuer les lubrificateurs Manzel vers 1922.

Sloan Brothers s'est spécialisé dans l'intégration de systèmes de lubrification complets, en étant pionnier dans l'application de la technologie des blocs diviseurs aux compresseurs d'air et de gaz. Après que ses concurrents aient emboîté le pas, Sloan a commencé à fabriquer ses propres composants de lubrification dans les années 1970.

La société Greene, Tweed and Co. a été fondée en 1863 à Manhattan et fut l'un des premiers fabricants de garnitures de tiges de piston pour machines alternatives.

L'entreprise fabriquait également d'autres produits sous licence. Parmi ceux-ci figurait le graisseur automatique Rochester, utilisé dès 1914 sur tous types de machines à vapeur, pompes et compresseurs d'air et d'ammoniac. Ce graisseur, doté d'un embrayage interne, était présenté comme silencieux.

La technologie des lubrificateurs à alimentation forcée a continué d'évoluer au cours du siècle dernier, les lubrificateurs fiables d'aujourd'hui comprenant des instruments de surveillance et de protection sophistiqués .