Brevet FR2623267A1 — publié le 19890519

JOINTS D'ETANCHEITE A BALAIS A PERFORMANCES AMELIOREES La présente invention concerne des joints d'étanchéité à balais, et plus particulièrement des joints d'étanchéité à balais capables d'absorber des interférences radiales nette- ment plus importantes que les joints d'étanchéité à balais actuellement connus. Plus précisément, l'invention concerne un joint d'étanchéité à balai comprenant une paire de plaques latérales axialement distantes entre elles d'un montant pré- déterminé, et au moins deux segments de poils serrés, chaque segment étant pris en sandwich entre les plaques latérales et possédant des extrémités libres partant en saillie de ces der- nières. Un exemple du type de joint d'étanchéité à balai actuelle- ment-connu est décrit et revendiqué dans le brevet britannique UK-1.450. 553, au nom du demandeur. Ce joint comprend une paire de plaques latérales entre lesquelles est maintenue une plura- lité de poils de bala.i, et desquelles les poils partent libre- ment en saillie de l'un ou l'autre des bords en formant un angle d'environ 45 avec la tangente des plaques latérales. Les poils sont assemblés solidairement aux plaques latérales par soudage ou brasage ou tout autre procédé adéquat. Les joints d'étanchéité à balais ont pour fonction d'assu- rer l'étanchéité du jeu entre deux pièces rotatives l'une par rapport à l'autre. Une application bien connue d'un tel joint est dans un moteur à turbine à gaz, o le joint est monté dans un élément et les poils entrent en contact avec un deuxième élément, tel par exemple qu'un arbre. La croissance radiale de l'arbre, due par exemple à des modifications de température ou de forces centrifuges, est normalement absorbée par la fle- xion des poils. Dans des conditions de service normales, les poils fléchissent dans le plan du joint. Toutefois, lorsque des interférences radiales excessives apparaissent entre l'arbre et le jdinoles poils ont tendance à s'étaler et se déplacer axia- lement le long de l'arbre. L'efficacité du joint est temporai- rement réduite par le mouvement axial des poils et les poils peuvent prendre une configuration déformée permanente qui nuit à l'efficacité à long terme et à la longévité du joint d'é- tanchéité. La présente invention a pour but de fournir un joint d'é- tanchéité à balai qui soit capable de réduire et, si possible, de supprimer les inconvénients des joints à balais actuelle- ment connus, en fournissant un joint d'étanchéité à balai qui soit capable d'absorber des interférences radiales nettement plus importantes sans pertes significatives en ce qui concerne ses performances. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les segments sont distants entre eux d'un montant prédéterminé, afin de définir ainsi un jeu. Selon une caractéristique sup- plémentaire, les plaques latérales sont de forme annulaire, et les extrémités libres des poils partent radialement en sail- lie des plaques. Selon une autre caractéristique, les extré- mités libres des poils partent en saillie des plaques latéra- les en formant un angle avec le rayon du joint d'étanchéité, et dans le plan du joint. Dans un cas comme dans l'autre, les poils peuvent partir en saillie radialement vers l'intérieur des plaques latérales annulaires, et agir sur la surface ra- dialement extérieure d'un arbre pour y assurer l'étanchéité. L'invention va être maintenant décrite plus précisément, à simple titre d'exemple, en référence au dessin annexé, dans lequel: Figure 1 est une vue en coupe transversale d'un joint d'é- tanchéité à balai actuellement connu; Figure 2 est une représentation schématique d'un joint d'é- tanchéité à balai mettant en oeuvre la présente invention, et Figure 3 est une vue agrandie d'une partie du joint d'é- tanchéité représenté à la figure 2. Selon la figure 1, un joint d'étanchéité à balai 10 com- prend globalement une paire de plaques annulaires axialement distantes 12, 14 et une pluralité de poils serrés 16 qui sont pris en sandwich entre les plaques. Les poils 16 s'étendent globalement radialement des plaques latérales, et leurs extré- mités libres agissent sur l'élément vis-à-vis duquel ils as- surent l'étanchéité. A la figure 1, les poils 16 sont repré- sentés s'étendant radialement vers l'intérieur et agissant sur un arbre 18. L'expansion radiale t de l'arbre,au-delà de celle que le joint 10 est conçu pour absorber,force les poils à s'étaler axialement le long de l'arbre 18, dans la direc- tion des flèches A, A. On remarquera que, tandis que les poils s'étalent axiale- ment, l'efficacité du joint d'étanchéité se réduit considéra- blement. Dans certains cas, il se produit une déformation per- manente des poils 16, qui a un effet dramatique sur les per- formances du joint dans des conditions normales de service et réduit considérablement la durée de vie des joints d'étanchéi- té. Selon les figures 2 et 3, la présente invention propose que le joint d'étanchéité 10 comprenne deux ou plusieurs seg- ments 20 constitués de poils serrés 16, lesquels segments sont circonférentiellement distants entre eux d'un montant prédéterminé, afin de former un jeu G. Le jeu G, mieux visi- ble à la figure 3, donne aux poils (dont un est représenté en 22) de chaque segment 20 une liberté de mouvement nettement supérieure dans le plan du joint 10. L'extrémité du poil 22 peut par exemple se déplacer de la position a à une position b radialement et circonférentiellement déplacée. On remar- quera que le jeu G va permettre à chacun des poils 16 de s'étaler circonférentiellement et radialement d'un degré su- périeur à ce qui lui était précédemment possible. La défor- mation axiale des poils 16 est réduite, voire éliminée. On remarquera en outre que le jeu G va fournir un parcours de fuite permettant à l'air de passer d'un côté du joint 10 à l'autre. Ce taux de fuite peut être soit exploité comme par- tie d'une fuite contrôlée à des fins de pressurisation, soit réduit en disposant une seconde rangée de segments 20, cir- conférentiellement distants de ceux de la première rangée. L'air s'échappant par le premier jeu G sera confronté à un segment 20 de poils serrés à travers lesquels il lui sera difficile de passer. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité à balai, comprenant une paire de plaques latérales axialement distantes entre elles d'un mor- tant prédéterminé, et au moins deux segments de poils serrés, chaque segment étant pris en sandwich entre les plaques laté- rales et possédant des extrémités libres partant en saillie de ces dernières, caractérisé en ce que les segments (20) sont distants entre eux d'un montant prédéterminé, afin de définir ainsi un jeu (G). 2. Joint d'étanchéité à balai selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques latérales (12, 14) sont de forme annulaire, et les extrémités libres des poils (16) par- tent radialement en saillie des plaques. 3. JOint d'étanchéité à balai selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités libres des poils (16) partent en saillie des plaques latérales (12, 14) en formant un angle avec le rayon (R) du joint d'étanchéité (10), et dans le plan du joint d'étanchéité. 4. Joint d'étanchéité à balai selon la revendication 2, caractérisé en ce que les poils (16) partent en saillie ra- dialement vers l'intérieur des plaques latérales annulaires (12, 14), et agissent sur la surface radialement extérieure d'un arbre (18) pour y assurer l'étanchéité. 5. Joint d'étanchéité à balai selon la revendication 3, caractérisé en ce que les poils (16) partent en.saillie ra- dialement vers l'intérieur des plaques latérales annulaires (12, 14), et agissent sur la surface radialement extérieure d'un arbre (18) pour y assurer l'étanchéité.'