Brevet FR2011947A1 — publié le 19700313

lia présente invention a pour objet des joints à labyrinthe, tels que ceux utilisés entre un élément rotatif, un "rotor" flâna le cas présent, et un élément non rotatif, "stator" dans le cas présent, destiné à empêcher ou réduire l'écoulement de gaz entre 5 les espaces situés sur les faces opposées du joint* Bans la description, le terme "gaz" désigne plus particulièrement l'air. Se tels joints consistent souvent en une série de brides annulaires sur le rotor ou le stator, qui coopèrent avec les bri-3j0 des annulaires de l'autre élément, ou qui créent une série de petits espaces entre les deux éléments* Si de tels joints s'engagent ensemble, par suite d'une augmentation d'excentricité entre les éléments pour quelque raison que ce soit, ou par suite de hautes températures, il s (ensuit un 15 frottement qui altère l'un des éléments, ou bien use les parties engagées des joints. Il est compréhensible que, aftme si les éléments ne sont pas altérés, mais que les joints sont usés, lorsque les éléments redeviennent concentriques, 1' espace du joint sera trop grand, et il 20 se produira un écoulement de gaz excessif dans le joint* $a présente invention prévoir un joint évitant ou diminuant de tels inconvéients. Selon la présente invention, un joint comprend une série annulaire de doigts ou éléments similaires espacés selon une circon-25 férence, fixés à ou formant une partie d'un élément de rotor ou de stator, lesdits doigts étant disposés, et montés de telle façon qu'ils soient pliants l'un par rapport à l'autre, dans un m%me sens, vers l'élément* les doigts sont placés, de préférence, de façon à être pliés 30 radiale ment dans un plan transversal commun aux éléments, et sont montés, de préférence, sur l'élément stationnaire. De préférence, un plateau-joint est monté sur l'élément pourvu de doigts ou éléments similaires, l'élément-joint étant également pourvu d'une série annulaire de doigts ou éléments similaires, 35 espacés suivant une circonférence, qui sont disposés de telle 69 20146 2 2011947 façon, que lorsqu'il se produit unfrottement, ils soient également plies radialement, dans la même direction que les doigts de l'é-lément-joint, les espaces entre les doigts adjacents étant disposes au milieu de la largeur des doigts, sur l'élément—joint» 5 lie plateau-joint peut s'engager avec, ou être espacé axiale- ment des doigts sur l'élément-joint. Deux ou plusieurs séries annulaires de doigts ou éléments similaires, peuvent être fixées à, ou former une partie de l'élément-joint, de façon |i être axialement espacées 10 Les extrémités libres des doigts ou éléments similaires ad jacents à l'autre élément, peuvent avoir des surfaces planes, ou être alternativement pourvues de brides disposées selon une circonférence. De façon similaire, la surface de l'autre partie peut être 15 plane, ou être pourvue de birdes disposées selon une circonférence. Afin que l'invention soit mieux comprise, il sera décrit un joint conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés qui représentent s - figure 1, une vue en coupe d'un moteur à turbine à gaz à 20 écoulement axial, pourvu d'un joint selon l'invention ; - figure 2, une vue agrandie du joint ; - figure 3» une autre vue agrandie, dans la direction de la flèche III de la figure 2» - figure 4» une vue en coupe selon la ligne IV-IT de la fi-25 gure 3» et - figure 5» une autre forme de joint. Si l*on se reporte à la figure 1, la référence 10 représente un moteur à turbine à gaz, muni d'un compresseur basse pression 12, d'un compresseur haute pression 14» d*un équipement de combustion 30 16, d'une turbine haute pression 18 et d'une turbine basse pression 20, la turbine haute pression et la turbine basse pression 18 et 20 étant reliées en connexion aux compresseurs haute et basse pression 14 et 12, respectivement» Lorsque le moteur à turbine à gaz fonctionne, de la chaleur 35 est transférée aux ailettes de la turbine, à partir des gaz chauds, 69 20146 2011947 puis transférée aux disques 22 de la turbine» lia chaleur est absorbée et dispersée en dirigeant un écoulement d'air comparativement froid sur les disques de la turbine, ledit air provenant d'un étage sélectionné des moyens de compression du moteur, où la 5 pression est supérieure à la pression du flux de gaz chauds. Pour 1'accomplissement de sa fonction de refroidissement, l'air, ou bien est déchargé directement dans l'atmosphère, ou bien rejoint le flux de fluide en action. Afin dtempêcher que le fluide en action se heurte au disque 10 de turbine 22» un joint 24» non représenté sur la figure 1, est prévu aux extrémités extérieures de chaque disque 22* lies figures 2, 3 et 4» et plus particulièrement les figures 3 et 4 représentent les joints de façon plus détaillée* Comme il ressort de ces figures, chaque joint comprend un élément rotatif 13 et un élément stationnaire* l'élément rotatifs comprend une extension annulaire 26, reliée à, ou formant une partie du disque 22, tandis que 1*élément stationnaire est relié à une structure fixe convenable, à l'intérieur du moteur, et adjacente au disque, l'élément stationnaire comprend un anneau 28, relié à ladite 20 structure fixe, concentrique à l'extension annulaire 26, ledit anneau étant pourvu d'une série annulaire de doigts ou éléments similaires espacés suivant une circonférence, ou des projections 30 radiales, dirigées vers l'intérieur de l'anneau 28* Gomme il est visible sur la figure 3» les extrémités libres 25 des doigts ou projections se terminent à proximité de la surface extérieure de l'extension 26, et peuvent être recouvertes d'un aétal réducteur de friction, par exemple du carbure de tungstène. lies doigts ou projections 30 sont également inclinés dans la direction de rotation du disque de turbine 22, les extrémités li-30 bres étant déplacées selon la circonférence, par rapport à l'autre extrémité de chaque doigt adjacent. Afin d'empêcher une faite d'air froid par les interstices 32 entre les doigts 30, un plateau-joint 34 est fixé à l'élément stationnaire, ledit plateau-joint 34 étant identique de construction 35 à l'élément stationnaire, mais positionné de telle façon que les 69 20146 * 2011947 intervalles entre les doigts adjacents soient disposés au milieu de la largeur du doigt 30 sur l'élément stationnaire, c'est-à-dire un demi-pas# Dans l'autre construction représentée figure 5» les doigts 5 30 s'étendent axialement par rapport à l'élément 28, en direction du rotor» Comme dans l'exemple précédent, un plateau-joint 34 est fixé à l'élément 28, ledit plateau étant identique de construction à l'élément 28, mais positionné de telle façon que les intervalle* entre les doigts adjacents soient disposés à peu près au milieu 10 de la largeur des doigts, sur l'élément 28. Ainsi, lorsque l'on utilise les joints décrits ci-dessus, il s*ensuit un frottement entre l'un ou plusieurs des doigts de l'élément stationnaire, et l'extension 26 des doigts 30 sera pliée radialement ou selon la circonférence, dans la direction de pro-15 jection des doigts, réduisant ou évitant la pression de frottement qui peut se produire si les doigts ne sont pas pliables* On évite ainsi une destruction du joint par les pressions de frottement, et lorsque les sources d'usure disparaissent, l'espace entre les extrémités libres des doigts et l'extension redevient 20 ce qu'il était avant le frottement» XI est compréhensible que, en outre, pour permettre des mouvements radiaux des doigts 30, des interstices 32 permettent également une expansion des doigts suivant la circonférence, lorsqu* ils chauffent» 25 Au lieu d'être inclinés suivant la circonférence de l'anneau 28, les doigts 30 peuvent être inclinés suivant l'axe de l'anneau, ou alternativement selon la circonférence et selon l'axe de l'anneau, dans les deux cas, le fait essentiel étant que les doigts peuvent être repliés lors d'un frottement éventuel, 30 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier» 69 20146 5 2011947 BEVETOnMIOHS 1) Elément de joint caractérisé en ce qu'il comprend une série annulaire de doigts ou éléments similaires espacés suivant la circonférence, fixé à, ou formant une partie d'un élément de 5 rotor ou d'un élément de stator, lesdits doigts étant disposés et montés sur l'élément pour être pliés l'un par rapport à l'autre dans un môme sens vers l'élément. 2) Elément de joint selon la revendication 1, dans lequel lesdits doigts ou éléments similaires se projettent radialement 10 audit élément, et sont montés et disposés sur l'élément, de façon à Ôtre pliables radialement et selon la circonférence, dans un plan commun* 3) Elément de joint selon la revendication. 1, dans lequel les doigts ou éléments similaires se projettent axialement à l'é- 15 lément, et sont montés et disposés sur l'élément, de façon à pouvoir être pliés axialement et selon la circonférence, dans un plan ooaaun* 4) Elément de joint selon les revendications 2 et ?» dans lequel les doigts ou éléments similaires ont leurs extrémités li- 20 brea déplacées selon la circonférence, par rapport à l'extrémité adjacente, et reliée audit élément de rotor et de stator* 5) Elément de joint selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les extrémités libres des doigts ou éléments similaires sont pourvues d'un revêtement en carbure de tungstène. 25 6) Elément de joiJifc Belon l'une des revendications précéden tes, dans lequel les extrémités libres des doigts ou éléments similaires sont pourvues de birdes s'étendant suivant la circonférence. 7) Elément de joint selon la revendication 3»- dans lequel 30 les extrémités libres desdits doigts ou éléments similaires sont pourvues de brides disposées eoaxialement à l'axe dudit éléments 8) Elément de joint selon les revendications précédentes, sur lequel est prévu un plateau-joint, et pourvu d'une série annulaire de doigts ou éléments similaires pouvant être pliés selon 35 la circonférence, montés de façon à être pliés l'un par rapport 69 20146 6 2011947 à 1'autre, et par rapport au plateau-joint, dans le même sens, vers ledit élément, le plateau-joint étant disposé de telle façon que les doigts soient parallèles aux doigts de l'élément joint, les espaces situés entre les doigts adjacents étant au milieu de 5 la largeur des doigts, sur l'élément joint. 9) Element joint dans lequel les doigts sur le plateau-joint, s*engagent avec les doigts sur l'élément-joint. BAD original y