Brevet FR2717244A1 — publié le 19950915

L'invention se rapporte à un joint d'étanchéité destiné à un interstice d'étanchéité formé entre deux surfaces de délimitation en regard l'une de l'autre, les surfaces de délimitation pouvant être déplacées tangentiellement l'une par rapport à l'autre, le joint comportant un élément d'étanchéité creux, qui est appliqué de manière étanche sur une surface de délimitation grâce à une pression de fluide engendrée dans sa cavité, une structure de support rigide en flexion, étant fixée sur l'élément d'étanchéité pour réaliser son positionnement et son support. Le but de l'invention consiste à améliorer l'étanchéité, notamment l'étanchéité statique d'un canal de gaz chauds dans une tuyère de réacteur comportant des pièces mobiles en vue de réaliser différents contours de la tuyère de réacteur. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un joint d'étanchéité du type de celui mentionné en introduction, grâce au fait que l'élément d'étanchéité est constitué d'un tuyau flexible en feuille de métal, qui s'étend, en formant la ligne d'étanchéité, le long de la largeur des surfaces de délimitation, et en ce que la structure de support est formée par une patte, qui s'étend dans la direction longitudinale du tuyau flexible, le long de la ligne d'étanchéité, et qui s'avance latéralement au-delà de la section transversale du tuyau flexible. Le joint d'étanchéité conforme à l'invention, comportant un élément d'étanchéité en forme de tuyau flexible, en feuilles de métal de différentes épaisseurs de matériau, est renforcé par une structure de support rigide en flexion. Lors de l'augmentation d'une pression intérieure dans l'élément d'étanchéité, obtenue par une amenée de fluide, le côté arrière de l'élément d'étanchéité se gonfle pour prendre une allure bombée et est, à cette occasion, pressé sur des surfaces de délimitation, tandis qu'un côté avant de l'élément d'étanchéité s'appuie, sur la totalité d'une longueur d'étanchéité, sur une surface de délimitation d'une pièce à mobilité relative, tangentielle. Le joint d'étanchéité conforme à l'invention s'applique également aux extrémités d'une ligne d'étanchéité, de sorte qu'un interstice d'étanchéité est fermé sur la totalité de sa longueur. On obtient une autre configuration avantageuse du joint d'étanchéité conforme à l'invention, lorsque l'élément d'étanchéité en forme de tuyau flexible est revêtu de nitrure de titane, sur ses surfaces de contact, en vue de réduire l'usure de celles-ci, qui pour une utilisation dans des tuyères de réacteur, sont en contact avec des surfaces mobiles. Conformément à une configuration avantageuse de l'invention, dans des parois terminales frontales des éléments d'étanchéité, sont prévues des ouvertures de raccordement pour l'amenée ou l'évacuation de fluide. Du fluide peut s'évacuer hors des éléments d'étanchéité au travers de ces ouvertures. Le fluide évacué peut être remplacé par une amenée de fluide, de sorte que la pression dans l'élément d'étanchéité reste constante. Le joint d'étanchéité conforme à l'invention est particulièrement bien adapté à réaliser l'étanchéité de l'interstice entre les rampes d'une tuyère de réacteur, disposées de manière mobile les unes par rapport aux autres. L'invention va être décrite plus en détail dans la suite, au regard d'une maquette de tuyère pour des groupes de propulsion hypersoniques, faisant office d'exemple de réalisation représenté sur les dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une vue en coupe d'une maquette de tuyère, Fig. 2 un détail de la coupe selon la figure 1, et une vue de dessus d'un joint d'étanchéité conforme à l'invention, Fig. 3 un autre détail de la coupe selon la figure 1, d'un joint d'étanchéité conforme à l'invention. Selon la figure 1, une maquette de tuyère 1 pour des groupes de propulsion hypersoniques, est pourvue d'une entrée 2, au travers de laquelle des gaz chauds sont envoyés dans la maquette de tuyère 1, selon la direction d'une flèche 3. L'entrée 2 comporte des perçages 4, 5 par l'intermédiaire desquels la maquette de tuyère 1 peut être fixée, et est revêtue d'une couche isolante 7. Une rampe 6 se raccorde à l'entrée 2, et est mobile en rotation autour d'un arbre 8. La rampe 6 présente une forme assimilable à celle d'un patin à glace, dont le patin 9 est dirigé vers un axe 10 de la maquette de tuyère 1. Le patin 9 est en trois parties. Sur le patin 9 est montée une surface de délimitation 91, qui est sensiblement plane à l'extrémité arrière 12, et qui s'éloigne de l'axe 10 en étant courbée à la manière d'un arc, sur un côté 13 dirigé vers l'entrée 2. Le patin 9 est pourvu, sur son côté opposé à celui dirigé vers l'axe 10 de la maquette de tuyère 1, de renforts profilés, voire de nervures 14. Un élément de liaison 15 est soudé sur le renfort 14, et présente un alésage 16. A partir de réservoirs qui sont désignés par 17, 18, un fluide de refroidissement, de préférence de l'hydrogène, est amené, par l'intermédiaire de conduites de fluide de refroidissement 19, 20, dans un canal 23, qui s'étend parallèlement à la surface de délimitation 91 et est monté sur celle-ci. Le fluide de refroidissement dans le canal 23 refroidit la surface de délimitation 91 et débouche, à l'extrémité arrière 12, dans la maquette de tuyère 1. Une rampe 21 se raccorde à la rampe 6, et est mobile en rotation autour d'un arbre 24. La rampe 21 présente une forme assimilable à un patin à glace, dont le patin 25 est dirigé vers l'axe 10 de la maquette de tuyère 1. Le patin 25 est en quatre parties. Sur le patin 25 est montée une surface de délimitation 351, qui à son extrémité arrière 27, est plane, et sur son côté 28 dirigé vers l'entrée 2, s'éloigne de l'axe 10 en étant courbée en forme d'arc, vers l'extérieur. Le patin 25 est pourvu, sur son côté opposé à celui dirigé vers l'axe 10 de la maquette de tuyère 1, de renforts profilés, voire de nervures 28. L'élément de liaison 15 est fixé de manière articulée sur l'arbre 24. Des soupapes 29, 30 sont reliées à un fluide de refroidissement, de préférence de l'hydrogène. Des conduites de fluide de refroidissement 31, 32 débouchent dans un canal 49, qui s'étend parallèlement à une surface de délimitation 351, et est monté sur celle-ci. Le fluide de refroidissement dans le canal 49 refroidit la surface de délimitation 351 et débouche à l'extrémité arrière 27, dans la maquette de tuyère 1. Conformément à la figure 2, un élément d'étanchéité 36 en feuilles de métal est monté entre la surface de délimitation 91 et une structure de support 37 rigide en flexion, sur l'entrée 2. Les feuilles de métal présentent des épaisseurs de matériau différentes de 0,1 - 0,4 mm, les feuilles de métal de plus grande épaisseur de matériau se situant sur un côté avant 35 de l'élément d'étanchéité 36, et les feuilles de métal d'épaisseur de matériau moindre, sur un côté arrière 40 de l'élément d'étanchéité 36. Sur le côté avant 35 de l'élément d'étanchéité 36 est fixée une structure de support 39 en métal et rigide en flexion, qui est reliée à la structure de support 37 rigide en flexion, par soudage ou brasage. L'élément d'étanchéité 36 s'appuie de manière étanche et ferme, par l'intermédiaire de surfaces de contact 33 de son côté arrière 40, sur une surface de délimitation 241 de la structure de support 37 rigide en flexion, et par l'intermédiaire de surfaces de contact 34 de son côté avant, sur la surface de délimitation 91 de la structure de support rigide en flexion de la rampe 6, le long de la totalité d'une ligne d'étanchéité (non représentée). Selon la figure 3, un élément d'étanchéité 38 en feuilles de métal est monté entre la surface de délimitation 351 et une surface de délimitation 401 montée sur les renforts 14 de la rampe 6. Les feuilles de métal présentent des épaisseurs de matériau différentes, de 0,1 - 0,4 mm, les feuilles de métal de plus grande épaisseur de matériau se situant sur un côté avant 35 de l'élément d'étanchéité 38, et les feuilles de métal d'épaisseur de matériau moindre, sur un côté arrière 40 de l'élément d'étanchéité 38. Sur les renforts 14, est montée une pièce de support de joint d'étanchéité 44 rigide en flexion, comportant la surface de délimitation 401, sur laquelle s'appuie de manière étanche et ferme, l'élément d'étanchéité 38, par des surfaces de contact 33a de son côté arrière 40. Des surfaces de contact 34a du côté avant de l'élément d'étanchéité 38 s'appuient sur la surface de délimitation 351 de la rampe 21, le long de la totalité d'une ligne d'étanchéité (non représentée). Une structure de support 39 en métal et rigide en flexion, est reliée au côté avant 35 et à la pièce de support de joint d'étanchéité 44, par soudage ou brasage. La pièce de support de joint d'étanchéité 44 est pourvue d'un évidement 43 et d'une ouverture de raccordement 42 pour un fluide, qui débouche dans le côté arrière 40 de l'élément d'étanchéité 38. Les éléments d'étanchéité 36, 38 sont pourvus d'ouvertures de raccordement pour l'amenée et l'évacuation de fluide. Les éléments d'étanchéité 36, 38 sont munis de parois terminales frontales 47, qui garantissent des lignes d'étanchéité fermées, sur la totalité de la longueur à rendre étanche. Les parois terminales frontales 47 sont réalisées à la manière de couvercles des éléments d'étanchéité 36, 38, et peuvent être assemblées par soudage aux éléments d'étanchéité 36, 38. Les parois terminales frontales 47 renferment des perçages 48. Du fluide, par exemple de l'air chaud, peut sortir des éléments d'étanchéité 36, 38 par l'intermédiaire des perçages 48, et est compensé par du fluide, par exemple de l'air froid qui suit, pouvant parvenir dans les éléments d'étanchéité 38, par exemple par l'intermédiaire de l'ouverture de raccordement 42. Les surfaces de contact 33, 34, 33a, 34a des éléments d'étanchéité 36, 38 peuvent être revêtues en surface, d'une couche de nitrure de titane. Le joint d'étanchéité conforme à l'invention, comprenant les éléments d'étanchéité 36, 38, peut notamment être utilisé entre les rampes 6, 21 d'une tuyère de réacteur, disposées de manière mobile les unes par rapport aux autres. REVENDICATIONS. 1. Joint d'étanchéité destiné à un interstice d'étanchéité formé entre deux surfaces de délimitation (91, 351; 241, 401) en regard l'une de l'autre, les surfaces de délimitation pouvant être déplacées tangentiellement l'une par rapport à l'autre, le joint comportant un élément d'étanchéité creux, qui est appliqué de manière étanche sur une surface de délimitation grâce à une pression de fluide engendrée dans sa cavité, une structure de support rigide en flexion, étant fixée sur l'élément d'étanchéité pour réaliser son positionnement et son support, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (36, 38) est constitué d'un tuyau flexible en feuille de métal, qui s'étend, en formant la ligne d'étanchéité, le long de la largeur des surfaces de délimitation, et en ce que la structure de support est formée par une patte (39), qui s'étend dans la direction longitudinale du tuyau flexible, le long de la ligne d'étanchéité, et qui s'avance latéralement au- delà de la section transversale du tuyau flexible. 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (36, 38) en forme de tuyau flexible est revêtu de nitrure de titane, sur ses surfaces de contact (33, 34, et 33a, 34a). 3. Joint d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans des parois terminales frontales (47) des éléments d'étanchéité (36, 38), sont prévues des ouvertures de raccordement pour l'amenée ou l'évacuation de fluide. 4. Utilisation d'un joint d'étanchéité selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que le joint d'étanchéité assure l'étanchéité de l'interstice entre les rampes (6, 21) d'une tuyère de réacteur, disposées de manière mobile les unes par rapport aux autres.