Brevet FR2023427A1 — publié le 19700821

L'invention concerne les ensembles tournants formés par un rotor et un dispositif à commande par fluide monté coaxiale- ment au rotor de manière à tourner avec lui et comportant au moins deux pièces pouvant se mouvoir angulairement l'une par rapport à l'autre autour- de l'aXe commun de rotation de l'ensem- ble. Un exemple d'un ensemble tournant du type défini ci-dessus est un rotor muni d'aubes à à pas variable et comportant un vérin du type à palettes permettant de faire varier le pas des aubes. L'invention concerne les agencements d'étanchéité entre les pièces mobiles l'une par rapport à l'autre du dispositif à commande par fluide dlun ensemble tournant du type défini cidessus et, selon l'invention, un tel ensemble tournant comprend des agencements disposés entre des surfaces adjacentes faisant partie desdites pièces mobiles l'une par rapport-à l'autre, lesdits agencements comportant au moins un élément d'étanchéité monté librement en direction radiale et qui, pendant la rotation, obéit à la force centrifuge de manière à assurer l'étanchéité au fluide entre les deux surfaces. La disposition peut etre telle que la force centrifuge agisse directement sur l'élément d'étanchéité ou, dans certaines conditions, indirectement, par réaction. Ainsi, au moins un élément de mise en action qui obéit lui-meme à la force centrifuge pendant la rotation peut etre prévu pour mettre sous pression l'élément d'étanchéité. L'élément d'étanchéité peut être directement mis sous pression par le ou les éléments de mise en action. Ou encore, il peut être mis sous pression indirectement par l'intermédiaire d'un dispositif élastique. Le ou les éléments de mise en action peuvent être en métal, par exemple en laiton, tandis que ltélé- ment d'étanchéité peut être à base de matière plastique, par exemple le polytétrafluoréthylène. Lorsqu'on utilise un dispositif élastique, il peut etre formé de caoutchouc souple. T'ensemble tournant peut comprendre un vérin actionné par une pression de fluide et les deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre font alors partie de ce vérin. Ou encore, l'en- semble tournant peut comprendre un amortisseur hydraulique et les deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre font alors partie de cet amortisseur0 Dans un cas comme dans 11 autre, les deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre peuvent, outre cette ,pssibjIité de mouvement relatif, être toutes deux mobiles angulairement par rapport au rotor autour de l'axe de rotation. L'invention s'applique de façon particulièrement avantageuse aux vérins de commande de la variation de pas dks aubes des rotors à aubes à pas variable, déjà mentionnés. La description qui va suivre en regard des dessins anne- xés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut etre réalisée, La figure 1 montre, partiellement en coupe, une turbine à air dynamique à aubes à pas variable, dont le moyeu de rotor est équipé d'un vérin de variation de pas, du type à palettes0 La figure 2 est une vue en coupe du vérin à palettes représenté à,- la figure 1, suivant la ligne II-II de celle-ci, et la figure 3 est une vue agrandie, en coupe, d'un détail d'un dispositif d'étanchéité faisant partie de la construction représentée à la figure 2. Comme le montre la figure 1, une turbine à air dynamique 1 comprend un ensemble tournant constitué par un rotor à aubes 2 monté dans un corps 3 de manière à pouvoir tourner dans des paliers antifriction appropriés (non représentés) autour d'un axe de rotation X. Ce corps, partiellement représenté, présente la forme d'un montant par laquel la turbine à air dynamique peut titre montée de fanon pivotante sur un avion.La monture pivotante (non représentée) permet à la turbine à air dynamique de se déployer d'une zone abritée située à l'intérieur de l'avion pour prendre une position située dans le vent relatif de l'avion lorsqu'il est nécessaire de faire fonctionner la turbine, et de se rétracter dans la zone abritée quand le fonctionnement de la turbine ntest plus nécessaire0 Quand ii est en action, le rotor à aubes 2 entraîne un alternateur 4 servant å fournir à l'avion de l'énergie électrique de secours Le rotor à au,bes-2-,comprend un moyeu 5 sur lequel deux aubes 6 sont montées dans des paliers appropries, Ces aubes ont un pas variable autour de leurs axes longitudinåux de variation de pas Y et, à sa portion,dep'i'ed, à l'intérieur du moyeu, chaque aube porte un pignon conique 7 qui en est solidaire et dont l'axe de rotation coïncide avec l'axe longitudinal respectif de variation de pas de l'aube Des roues dentées coniques 8 et 9 dont les axes de rota tion coïncident avec l'axe de rotation X engrènent avec les pignons coniques 7, les points d'engrènement des dents de la roue 8 avec les dents des pignons 7 étant respectivement diamétralement opposés aux points d'engrènement des dents de la roue 9 avec les dents des pignons 7. Un vérin fO, du type à palettes, est prévu à l'intérieur du moyeu 5 et la roue conique 8 est solidaire du carter cylindrique 11 de ce vérin, tandis que la roue conique 9 est solidaire de l'arbre creux 12 dudit vérin. Le carter Il et l'arbre 12 sont tous deux mobiles angulairement l'un par rapport à l'autre autour de l'axe 1, le carter 11 étant supporté dans le moyeu 5 de manière à permettre un déplacement angulaire du carter par rapport au moyeu. Etant donné que les deux composants du vérin peuvent se mouvoir angulairement en sens opposés autour de l'axe de rotation X, les couples de rotation appliqués aux aubes 6 par l'intermédiaire des engrenages coniques sont égaux et s'additionnent autour des axes longitudinaux de variation de pas Y. Etant donné que ces couples sont aussi appliqués en des points diamétralement opposés à chaque pied d'aube, on obtient en équilibrage de la eharge à laquelle est soumis chacun des paliers de pied d'aube. On se réfèrera maintenant aux figures 2 et 3 ; l'arbre creux 12 du vérin 10 est muni de trois palettes 13, 14 et 15 dont chacune est munie d'une encoche radiale 16 qui loge un élément respectif d'étanchéité 17 formé de polytétrafluoréthylène renforcé. Chaque élément d'étanchéité est monté librement dans son encoche 16 en direction radiale et il est en contact d'étanchéité avec la surface intérieure cylindrique lia du carter 11. Le carter 11 est muni de trois contre-palettes 18, 19 et 20 qui lui sont fixées par des boulons passants dirigés axialement (non représentés) qui traversent des trous 21 percés dans lesdites contre-palettes. Chacune des contre-palettes est munie de deux éléments d'étanchéité en caoutchouc 22 et 23 logés dans des rainures 24 et 25 prévues dans la surface radialement extérieure de la conte palette. Pendant le fonctionnement de la turbine à air dynamique, les forces centrifuges aident les éléments d'étanchéité 17, 22 et 23 dans leur fonction dlétanchéité vis-à-vis de la surface cylindrique ila du carter, les éléments d'étanchéité tendant aussi à se mouvoir vers l'extérieur dans leurs rainures-pour en trer en contact d'étanchéité plus serré avec la surface 1150 En outre, chaque contre-palette 18, 19, 20 est munie, à sa surface radialement intérieure, d'une rainure 26 qui ioge un dispositif d'étanchéité indiqué par la référence générale 27 qui est nécessaire pour assurer l'étanchéité entre la surface extérieure cylindrique 28 de l'arbre creux et la surface radialement intérieure 18a de la contre-palette considérée, la surface 18a étant plus éloignée de l'axe de rotation X de la turbine que la surface 280 Ainsi, un élément dtétanchéité tel que celui qui est logé dans les rainures 24 et 25 ne serait pas satisfaisant dans cette position en raison du fait que la force centrifuge engendrée lors de la rotation, du vérin avec la turbine aurait pour effet d'éloigner l'élément d'étanchéité hors de contact d'étanchéité avec la surface 28o Par conséquent, la rainure 26 de chaque contre-palette 18, 19, 20 est munie d'un dispositif d'étanchéité, indiqué sur la figure 3, dans lequel un élément élastique 29 en caoutchouc souple est confiné à la base de la rainure et deux éléments de mise en action en laiton 30 et 31 à section rectangulaire sont en contact avec des portions 32 et 33 de l'élément 29, espacées l'une de l'autre0 La portion centrale 34 de l'élément 29 est en contact avec un élément d'étanchéité 35 de section rectangulaire disposé entre les éléments 30 et 31.L'élément d'étanchéité 35 est en polytétrafluoréthylène renforcé et s'étend radialement vers l'intérieur au-delà des éléments en laiton 30 et 319 en entrant en contact avec la surface 28 de l'arbre creux 120 En fonctionnement de la turbine à air dynamique9 le vérin 10 tourne avec le rotor à aubes 2 et les éléments en laiton 30 et 31 de chaque dispositif d'étanchéité 27 sollicités radialement vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge, comprimant ainsi les portions espacées l'une de l'autre 32 et 33 de l'élément en caoutchouc souple 290 Etant donné que chaque éiément élastique est confiné dans sa rainure 26, sa portion centrale 34 est ainsi amenée à se dilater radialement vers l'intérieur et, du fait que cette portion de 11 élément 29 s'appuie sur l'élément 35, ce dernier est sollicité radialement vers l'intérieur et entre en contact obligatoire d'étanchéité avec la surface 28 de l'arbre creux 12o Des orifices appropriés tels que 36 et 37 sont prévus pour amener du liquide sous pression aux six chambres formées dans le vérin et évacuer du liquide de celles-ci. Des soupapes de commande de forme appropriée sont prévues à cet effet et peuvent être actionnées sous la dépendance d'un régulateur sensible à la vitesse (non représenté) qui fait partie de l'ensemble de turbine à air dynamique. L'invention n'est pas limitée au cas où chacun des dispositifs d'étanchéité 27 présente deux éléments obéissant à la force centrifuge car on peut aussi utiliser un seul de ces éléments ou encore, plus de deux. En outre, l'invention n'est pas limitée au matériau mentionné pour les éléments du dispositif d'étanchéité 27. Dans le mode d'exécution décrit ci-dessus, le vérin décrit plus spécialement en regard des figures 2 et 3 est utilisé dans une turbine à air dynamique pour faire varier le pas des aubes de celle-ci, mais, dans d'autres modes d'exécution de l'invention, on pourrait utiliser des vérins similaires dans des ensembles tournants d'une autre forme servant à d'autres usages. Ou encore, les ensembles tournants pourraient comprendre des dispositifs à pression de fluide dont chacun serait similaire par sa construction au vérin représenté aux figures 2 et 3, mais qui pourraient fonctionner en amortisseurs hydrauliques. il va de soi que les modes de réalisation décrits ne- sont que des exemples et que l'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela dn cadre de l'invention REVENDICATIONS 1. Ensemble tournant formé par un rotor et un dispositif à commande par fluide monté coaxialement- au rotor de manière i tourner avec lui et comportant au moins deux pièces pouvant se mouvoir angulairement l'une par rapport à l'autre autour de l'axe commun de rotation de l'ensemble, caractérisé par le fait qu'il comprend des agencements d'étanchéité disposés entre des surfaces adjacentes faisant partie desdites pièces mobiles l'une par rapport à l'autre, lesdits agencements d'étanchéité comportant au moins un élément d'étanchéité monté librement en direction radiale et qui, pendant la rotation, obéit à la force centrifuge de manière à assurer l'étanchéité au fluide entre les deux surfaces. 20 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la force centrifuge agit indirectement sur l'élément d'étanchéité, par réaction. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'au moins un élément de mise en action; qui obéité lui mdme à la force centrifuge pendant la rotation, est prévu pour mettre sous pression l'élément d'étanchéité'0 40 Ensemble selon la revendication 39 caractérisé par le fait que l'élément d'étanchéité est mis sous pression indirectement par le ou les éléments de mise en action, par l'intermédiaire d'un dispositif élastique0 50 Ensemble selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que le ou les éléments de mise en action sont en métal. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit métal est le laiton. 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait que l'élément d'étanchéité est à base de matière plastique. 8. Ensemble selon la revendication 79 caractérisé par le fait que ladite matière plastique est le polytétrafluoréthylèneO 9. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le dispositif élastique est en caoutchouc souple0 10. Ensemble selon lsune quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend un vérin à commande par pression de fluide et que les deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre font partie dudit vérin. île Ensemble selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qutil comprend un amortisseur hydraulique et que les deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre font partie dudit amortisseur. 12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les deux pièces mobiles sont non seulement mobiles l'une par rapport à l'autre mais peuvent aussi se mouvoir angulairement par rapport au rotor, autour de l'axe de rotation.