Brevet FR2032492A1 — publié le 19701127

t 2032492 La présente invention est relative aux Joints d'étan-chéité à labyrinthe. Elle est notamment applicable aux espaces annulaires existant entre deux organes en rotation relative, par exem-5 pie un carter et un arbre, dans un moteur utilisant une turbine à gaz ou turboréacteur. Un joint d'étanchéité à labyrinthe comporte deux éléments associés respectivement aux deux organes, et disposés dans l'espace qui les sépare. Ce joint agit en maintenant une 10 pression différentielle du fait qu'il offre au fluide un trajet étranglé et tortueux. Le joint d'étanchéité disposé dans ledit espace ne doit pas comporter de surfaces de friction. Il est possible que l'un des organes subisse une déflexion radiale, en fonctionnement, par exemple due à une 15 vibration de résonance naturelle en lobes ou à des tourbillons ou turbulences dans le fluide. Par si déformation, il est possible que l'un des éléments du joint vienne rencontrer l'autre. Un problème à la solution duquel s ' applique princi-20 « paiement l'invention résulte de la flexibilité qui est requise pour l'un des éléments du joint du fait que,pour des considérations de sécurité au moins l'un desces éléments doit être sus- • ceptible de fléchir sans se rompre. Du fait de cette exigence de flexibilité, l'élément est exposé à des vibrations, soit 25 s'il rencontre l'élément associé, soit du fait même de sa rotation, soit pour les deux raisons à la fois. Lorsqu'on réalise des moyens propres à prévenir, arrêter ou réduire la vibration provoquée, il est important de ne pas diminuer la possibilité de déformation nécessaire .de 50 l'élément du joint. Les moyens adoptés doivent être d'autre part, d'un faible poids, et pouvoir de préférence -être appliqués à des ensembles existants. Conformément à l'invention, un ensemble de joint d'étanchéité à labyrinthe comporte deux organes concentriques 35 et en rotation relative, réalisant entre eux un joint de fluide, le premier organe portant le premier élément du joint annulaire, le second organe portant le second élément du joint annulaire, un intervalle existant entre les deux éléments, au moins le premier élément du joint étant susceptible de fléchir 4-0 en cas de contact accidentel avec le second élément du joint, BÀD ORIGINAL7 70 06665 2 2032492 lequel comporte encore des moyens propres à inhiber les vibrations naturelles d'au moins le premier élément du joint. IJn dispositif réalisé conformément à la présente invention sera décrit ci-dessous, en se référant aux dessins 5 annexés dans lesquels : La figure 1 représente, schématiquement, en coupe longitudinale axiale, une portion de deux organes dont l'un est constitué par un arbre creux et l'autre par un carter, portant deux paires coopérantes d'éléments de joint, un élément de cha-10 que paire étant associé |l des moyens inhibant sa vibration naturelle , et La figure 2 montre une coupe axiale, et partiellement, un turboréacteur auquel l'invention est appliquée. Le premier organe, constitué par l'arbre extérieur 15 10, est stationnaire, et.forme deux surfaces de joint annulaires 12 et 14 s*étendant axialement, et appartenant à des premiers organes respectifs correspondants 16 et 18r- Les surfaces 12 et 14 constituent les premiers éléments de joint. Elles s ' étendent cylindriqûement autour d'un axe 20, et sont concen-20 triques à celui-ci. Un second arbre intérieur 22 tourne autour de l'axe 20, et porte deux arêtes annulaires 24 et 26 constituant les seconds éléments de joint. Ces arêtes s'étendent circonférentiellement autour de l'axe 20, et il existe un jeu limité entre lesdi.tes arêtes et les surfaces opposées, respec-25 tives 12 et 14. Les arêtes 24 et 26 ainsi que les surfaces opposées correspondantes,constituent ensemble un joint d'étanchéité à labyrinthe qui s'oppose à l'écoulement du fluide par l'espace annulaire 28 restant libre entre les deux arbres 10 et 22. Un tel joint d'étanchéité à labyrinthe constitue une 30 forme particulière connue des joints à fluide. Contre les embases ou pieds 30 et 32 des premiers organes 16 et 18 sont fixés des organes 34- et 38 inhibiteurs, de vibrations. Il est nécessaire que ces derniers soient assemblés aux pieds 38 et 40 orientés radialement, appartenant 35 aux organes 16 et 18, mais il faut que les organes 34- et 36 portent étroitement contre les surfaces 12 et 14 au voisinage, des pieds 38 et 40 des organes qui forment ces surfaces. La forme la meilleure à donner aux organes 34- et 36 est la forma en L montr-ée dans les figures. * 40 Du fait de la présence des organes 34- et 36, les sad original 70 06865 2032492 organes 16 et 18 peuvent fléchir localement et radialement vers l'extérieur, au voisinage de leurs pieds, alors que leur fléchissement vers l'intérieur est empoché, les portions 42 et 44- des organes de support 34-, JC portant étroitement contre les 5 organes 16 et 18 en inhibant ainsi les vibrations radiales susceptibles de s'établir autrement dans lendits crganes 16 et 18. La figure 2 représente un tel dispositif incorporé à un turboréacteur propre à constituer le groupe propulseur 10 d'un aéapnef. Ce groupe est de réalisation classique et com-» porte, dans le sens d'écoulement du fluide, un compresseur 54-,. une chambre de combustion 56 et une turbine 58. Il existe une pluralité de joints dans la région désignée par 50, située immédiatement en amont et radialement à l'intérieur de la tur-15 bine 58, ces joints agissant afin d'empêcher qu'une quantité excessive de fluide passe depuis la chambre 28 jusque dans la turbine 58. Les surfaces de joint 12 et 14- qui s'étendent axia-lement sont susceptible de fléchir radialement, de sorte que si une certaine excentricité se produit au cours de la rota-20 tion relative dés organes en mouvement, occasionnée par exemple par des tourbillons ou turbulences, ou du fait d'une vibration en lobes, ce déplacement radial local n'occasionnera pas de dommages. Les organes 16 et 18, toutefois, restent susceptibles d'entrer en vibration naturelle, notamment du fait de leur lon-25 gueur et de leur possibilité de céder radialement. SI leur tendance à la vibration était empêchée en réalisant- les pieds de ces organes de façon plus rigide, par exemple en augmentant leur épaisseur, leur fléchissement radial nécessaire serait localisé eh des peints des organes 50 16 et 18 situés entre leur pied et leur extrémité libre. Les parties fléchissantes de ces organes devraient alors se déformer suivait des angles plus grands que ceux qui correspondent à un fléchissement iesdits organes directement à partir de leur pied. Ils seraient ainsi exposés à des contraintes plus 35 importantes. Grâce £. la présente invention, les parois cylindriques 16 et 18 peuvent être d'épaisseur uniforme. Dans la forme de réalisation représentée, les arêtes 24- et 26 sont portées par de courtes parois cylindriques 4-6 et 48 mais, dans des variantes de réalisation, lesdites ^ parois pourront être plus longues, et nécessiter alors la pré- ËÀD ÔRJG'NAlT 70 0686S 4 2032492 sen.ce de couronnes de support analogues à celles décrites ci-dessus, mais appartenant à l'autre partie du joint, de façon qu'elles puissent flécliir' radialement pour des raisons de sécurité, tout en n'étant pas exposées à des vibrations de résonance. • Dans d'autres variantes le réalisation, l'arbre tournant pourra constituer l'organe extérieur du joint, les arêtes pourront alors être portées par 1 'autre. organe-, à condition que 1? premier comporte des surfaces de joint en regard. Dans les cas où les arêtes sont orientées radialement vers l'intérieur, les organes de support agiront pour permettre un fléchissement crienté radialement vers l'intérieur, c'est-à-dire dans le sens opposé à celui dont il a été question ci-dessus. Dans la disposition décrite et représentée, les organes 34 et 35 sont fixés aux parois 38 et 40 au moyen de rivets, mais tout autre mode de fixation rigide peut être également adopté. De plus, les organes 34- et 36 décrits soiit des couronnes continues. Ils pourront toutefois jouer le même rôle s'ils ne constituent pas des couronnes continues, mais coupées ou séparées en. un point ou en un certains nombres de points péripliériquement répartis. ;=* original 70 06865 c; 2032492 BSVEHDISAIIOBS 1 - Dispositif de joint d'étanchéité à labyrinthe comportant deux organes concentriques et en rotation relative, réalisant entre eux un joint de fluide, le premier organe portant lo pr.;- 5 mier élément du joint annulaire, le second organe portant le second élément du joint annulaire, un intervalle existant entre les deux éléments, ce dispositif étant caractérisé en ce que le premier élément au joint (12) est susceptible de fléchir en cas de contact accidentel avec le second élément du joint 24, 10 ce joint comportant encore dos moyens (*>4) propres à inhiber Le~ vibrations naturelles d'au moins le premier élément de joint (12) 2 - Dispositif suivant la Revendication 1, caractérisé par le fait que le premier élément de joint (12) est situé radialement 15 à l'extérieur du second élément (24). 3 - Dispositif suivant la Revendication 1 ou la Revendication 2, caractérisé par le fait que le., premier élément (12) est constitué par une surface cylindrique «'étendant axialement. £ - Dispositif suivant l'une des Revendications 1 à 3S caracté-20 risé» par le fait que- le second élément Q24) est constitué pax* une arête orientée radialement, et s'étendant circenférentiel-lement. 5 - Dispositif suivant l'une des Revendications 1^4, caractérisé par le fait que le premier élément (12) est statiormair-e. 25 6 - Dispositif suivant l'une des Revendications 1 à j, caractérisé par le fait que le premier élément est porté par ime parci. cylindrique (15) qui, à l'une de ses extrémités, est elle-même supportée par une parci radiale ou conique (3S)j les moyens in-nibiteurs de vibrations agissant pour empêcher le fléchissement 30 radial vers l'intérieur de la paroi cylindrique (10). 7 - Dispositif suivant la Revendication 5, caractérisé par le fait que les organes (3':-) inhibiteurs de vibrations comportent \in organe qui est fixé à la paroi radiale conique et qui visn.t buter outre la surface (12) de la paroi cylindrique (1c) tcur- 35 née radialement vers l'intérieur. 8 - Dispositif suivant la Revendication 7i caractérisé par le fait que l'organe inhibiteur de vibrations est de section en 1, 1 BAD 70 06865 6 2032492 en coupe suivant iu pian radial qui passe par l'axe de rotation (20) audit organe. 9 - Dispositif s-tirent la Revendication 7 et la Revendication £, caractérisé par le fait que l'organe (34) est constitué par une couronne continue. 10 - Dispositif suivant l'une des Revendications 1 à S, caractérisé par le "ait que le premier élément de joint (12) est porté par un organe cylindrique (16) de section uniforme. 11 - Dispositif suivant l'une des Revendications 1 à 10, carac-' térisé par le fait qu'on prévoit deux ou plusieurs joints d'étanchéité à fluide similaires (12, 24, 14, 25) montés pour agir en série entre l^s deux éléments en rotation relative. 12 - Dispositif suivant l'une des Revendications 1 à 11, carac-' térisé par lo fait que l'un des deux éléments concentriques est l'arbre creux (22) en rotation appartenant à un moteur utilisant une turbine à gaz, ou turboréacteur. BAD ORIGINE