Brevet FR2729447A1 — publié le 19960719

JOINT D'ETANCHEITE ULTRASOUPLE A DOUBLE JAQUETTE DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne l'étanchéité entre deux volumes o règnent des pressions et des températures différentes délimitées par des pièces fixes les une par rapport aux autres. On utilise un tel joint sur les turbopropulseurs équipant les avions civils et militaires, en particulier dans des endroits d'accès difficile et pour lesquels l'entretien et la maintenance sont délicats à effectuer par le manque d'espace ou d'accessibilité. Art antérieur et problème posé Il est largement connu d'utiliser des joints d'étanchéité pour séparer deux volumes dans lesquels se trouvent des fluides différents, à des pressions et des températures différentes, les pièces délimitant ces volumes étant fixes les unes par rapport aux autres. Dans certains propulseurs, c'est le cas des circuits d'air de pressurisation o l'air chaud sous pression, prélevé au niveau des moteurs et avant de faire son office, circule dans des endroits confinés peu accessibles. Pour ces endroits, les opérations de montage d'entretien et de maintenance peuvent être très difficiles du fait du manque d'espace et/ou d'accessibilité pour l'opérateur. De plus, ce dernier ne peut généralement pas bénéficier d'un outillage d'appoint, du fait de ces difficultés. Ce type de joint doit assurer une certaine étanchéité entre deux éléments de conduit, qui sont généralement de section rectangulaire, le montage devant être effectué avec un serrage très faible. En outre, on doit B 12005.3 JB. pouvoir obtenir un écrasement variable du joint sur plusieurs millimètres, pour que l'approche, l'emboîtement et le verrouillage des éléments du conduit puissent être réalisés à la main, sans utiliser d'outillages mécaniques spéciaux. De plus, il est important de tenir compte du fait que l'écrasement du joint peut ne pas être régulier et peut évoluer dans le temps, durant l'utilisation du dispositif. En effet, suite à des dilatations différentielles thermiques des conduits, la variation du joint sur ce périmètre peut varier de plusieurs millimètres. D'une part, par la demande de brevet français, publiée sous le numéro 2 692 019, on connaît un joint flexible à jaquette utilisé sur les turbopropulseurs d'avions. Ce joint permet d'assurer à la fois l'étanchéité statique entre un milieu intérieur et un milieu extérieur et, d'autre part, l'étanchéité dynamique entre deux parties du milieu intérieur. Il est constitué principalement d'une âme centrale sous la forme d'un ressort entouré de trois enveloppes, dont la deuxième constituant, au moyen d'une jaquette, assure l'étanchéité dynamique entre l'élément mobile et l'élément fixe. L'enveloppe extérieure assure l'étanchéité statique entre les deux parties de l'élément fixe. L'extrémité de la jaquette est en léger contact avec l'élément mobile et permet d'assurer, de part et d'autre de la jaquette, les deux milieux en contact avec l'élément mobile. Grâce à l'extrémité flexible de la jaquette, ce type de joint est construit pour assurer une étanchéité dynamique entre une ou plusieurs pièces fixes et une ou plusieurs pièces statiques. Il n'est pas conçu pour être utilisé dans le cas d'une étanchéité statique à assurer dans des endroits d'accessibilité limitée et o le montage d'un joint est très délicat, notamment concernant le positionnement. B 12005.3 JB. L'objet de l'invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un joint entièrement statique pouvant être monté dans des endroits peu accessibles à un monteur et ne nécessitant pas d'outillage spécial. Résumé de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est un joint d'étanchéité statique ultrasouple, torique, destiné à assurer l'étanchéité entre deux milieux o règnent des températures et des pressions différentes, ces milieux étant délimités tous les deux par deux parois séparées d'un espace de largeur connue, le joint comprenant: - au moins une bande souple de largeur déterminée, 1i5 plus grande que la largeur dudit espace à partager et refermée sur elle-même pour former un anneau; et - une enveloppe externe rigide entourant et maintenant la bande souple dans sa partie centrale en laissant libres les deux extrémités d'étanchéité de la bande souple pour permettre à ces deux extrémités des déformations lors de la mise en place du joint dans l'espace par aplatissement ou écartement des deux extrémités d'étanchéité de cette bande. Ainsi, les difficultés de mise en place, les irrégularités éventuelles du profil des parois du volume à partager peuvent ainsi être compensées par l'aplatissement des extrémités de la bande souple. Dans une première réalisation, le joint possède une âme métallique déformable. Celle-ci est de préférence constituée par un ressort métallique. Une première enveloppe métallique interne peut éventuellement compléter cette réalisation et entourer l'âme métallique déformable. B 12005.3 JB. Dans ce cas, la bande souple est constituée de deux éléments distincts, un intérieur et un extérieur, chacun ayant une partie centrale bombée pour entourer, chacun de leur côté, une moitié de la première enveloppe métallique et se rejoindre à leur extrémité pour constituer deux extrémités d'étanchéité de la bande destinée à assurer l'étanchéité. Dans ce cas, l'enveloppe externe rigide est constituée de préférence de deux éléments, un élément intérieur et un élément extérieur, comprenant chacun une partie centrale bombée, pour être appliquée contre les éléments correspondants de la bande souple. Selon une deuxième réalisation, le joint possède une âme métallique constituée d'un jonc plein, métallique et déformable. Dans une troisième réalisation, la bande souple et l'enveloppe rigide externe ont chacune leur partie centrale bombée pour rigidifier l'ensemble. Elles sont de préférence enroulées sur elles-mêmes l'une dans l'autre sur plusieurs tours pour former un joint torique à plusieurs lèvres sur chaque extrémité d'étanchéité. Dans ce cas, on utilise de préférence un renfort extérieur et/ou un renfort intérieur appliqué à l'extérieur de l'enveloppe extérieure. Liste des figures L'invention, ses différentes réalisations, ses avantages et toutes ses caractéristiques techniques, seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, qui est accompagnée de cinq figures, représentant respectivement: - figure 1, en coupe, le joint selon l'invention dans sa première réalisation; B 12005.3 JB. - figure 2, en coupe, le joint de la figure 1 installé entre deux pièces, dans le cadre de son utilisation; - figure 3, en coupe, le joint selon l'invention dans une deuxième réalisation; - figure 4, en coupe, le joint selon l'invention dans ces deux premières réalisations, complété de deux éléments supplémentaires; et - figure 5, en coupe, le joint selon l'invention dans une troisième réalisation. Description détaillée de plusieurs réalisations En référence à la figure 1 representant la première réalisation du joint, ce dernier possède principalement deux éléments de joint qui sont deux bandes souples, une bande souple intérieure 2I et une bande souple extérieure 2E. Ces deux bandes souples 2I et 2E sont accolées l'une contre l'autre pour former un anneau dont le centre est symbolisé par l'axe longitudinal 1 qui est également l'axe de révolution du joint. Les extrémités respectives 7I et 7E de ces deux bandes souples 21 et 2E se rejoignent, tandis que leurs parties centrales respectives 6I et 6E sont écartées et bombées. Les deux extrémités 7I et 7E des bandes souples 2I et 2E s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal du joint 1. La caractéristique essentielle de cette bande 2 ainsi constituée est sa souplesse et sa résistance aux hautes températures. Dans ce but, cette bande souple 2 peut être constituée de fibres métalliques souples, de tissu ou grillage fin, ou plus généralement, de tissu, fibres ou feutre, en matière minérale ou synthétique. Cette forme est destinée à contenir une âme métallique centrale 3 se présentant par exemple sous la forme d'un ressort hélicoidal à spires jointives. Cette âme B 12005.3 JB. centrale métallique est donc déformable et sert d'ossature générale au joint. Dans cette réalisation, elle est entourée d'une enveloppe interne 4, de préférence métallique. Cette dernière entoure donc l'âme 3 pour lisser les aspérités de celle-ci et faciliter les opérations de déformations du joint. Elle peut, en outre, présenter une section en forme de C non fermé, laissant donc apparaître une ouverture 8 sur le côté. Les bandes souples intérieure 2I et extérieure 2E formant la bande souple 2 entourent donc cet ensemble constitué de l'âme 3 et de l'enveloppe métallique interne 4. Les parties bombées 6I et 6E entourent donc l'enveloppe métallique interne 4. Un dernier élément du joint est constitué par une enveloppe externe rigide intérieure 5I et une enveloppe externe rigide extérieure SE. Ces dernières entourent donc respectivement les bandes souples intérieure 2I et extérieure 2E par une partie centrale bombée 9I et 9E. On note que les extrémités de ces deux enveloppes intérieure 5I et extérieure 5E sont plus courtes que les extrémités respectives 7I et 7E des bandes souples 2I et 2E, de manière à laisser ces extrémités libres et permettre l'utilisation de leur souplesse pour effectuer l'étanchéité désirée. L'enveloppe rigide interne 3 et l'enveloppe rigide externe 5 sont de préférence métalliques et constituées, plus particulièrement, d'un métal laminable couramment utilisé, tel que l'aluminium, l'argent, le cuivre, le nickel, l'acier inoxydable ou l'inconel, résistant aux conditions de fonctionnement. En référence à la figure 2, on comprend mieux comment le joint selon l'invention est disposé ou mis en place dans le logement 13 ou l'endroit o il doit être installé. Il est en fait placé entre deux pièces fixes 11 et 12 qui sont de révolution autour de l'axe 1 du joint. La pièce fixe 12 forme un logement 13 torique dans lequel le B 12005.3 JB. joint est globalement placé. Une fois le joint mis en place, ces extrémités de frottement, c'est-à-dire les extrémités d'étanchéité intérieures 7I et extérieures 7E sont recourbées car la distance séparant les parois de la première pièce fixe 11 du fond de la cavité 13 est plus courte que la distance séparant ces extrémités d'étanchéité 7E et 7I. La souplesse du matériau utilisé permet cet état de fait. On peut remarquer que les extrémités supérieures sont recourbées toutes les deux dans le même sens, c'est-à-dire vers l'intérieur du joint, tandis que les extrémités inférieures sont recourbées chacune dans un sens contraire. Ceci est un exemple de positionnement de ce joint. L'écrasement de ces extrémités réalise l'étanchéité entre l'intérieur d'un conduit formé par les volumes intérieurs des pièces fixes 11 et 12 et centré autour de l'axe longitudinal 1, et l'extérieur de ce conduit. Le joint peut ainsi empêcher un fluide chaud et sous pression de s'échapper d'une telle canalisation. Suivant les imperfections de planéité de ces deux pièces fixes 11 et 12 constituant des brides et selon les dilatations différentielles de celles-ci, les extrémités d'étanchéité 7I et 7E du joint sont plus ou moins écrasées, mais sont toujours en contact avec les surfaces en vis-à-vis de ces pièces. En référence à la figure 3, le joint qui y est représenté est une variante du premier joint selon l'invention. Il utilise les mêmes éléments extérieurs, c'est-à-dire une enveloppe externe rigide constituée de deux éléments, un élément intérieur 5I et un élément extérieur 5E. Par contre, l'âme métallique 3 et l'enveloppe interne 4 du joint de la figure 1 sont remplacées par une âme métallique pleine constituée de préférence par un jonc plein métallique 15. Cette solution est de préférence retenue lorsque le diamètre extérieur des parties bombées 9I et 9E de l'enveloppe externe est inférieur ou égal à 3 mm. B 12005.3 JB. En référence à la figure 4, dans toutes ces réalisations du joint selon l'invention, lorsque celui-ci a une forme bombée, et en particulier lorsqu'il est de grande taille, il peut être intéressant d'utiliser un ou deux renforts métalliques autour du joint. Ainsi, un renfort métallique interne 20I constitué d'une couronne présentant une rainure en V 21I sur sa surface extérieure est appliqué par cette dernière sur l'enveloppe extérieure interne 5I du joint. De même, un renfort métallique extérieur 20E, constitué d'une couronne et présentant une rainure en V 21E pratiquée sur sa surface interne peut être appliqué par cette dernière contre l'enveloppe rigide externe extérieure 5E. On peut également utiliser un de ces renforts indépendamment l'un de l'autre. Ces renforts métalliques 20I et 20E évitent la désolidarisation éventuelle des composants du joint. En référence à la figure 5, une autre conception du joint selon l'invention prévoit d'utiliser une bande souple unique 22, enroulée sur elle-même autour de l'axe longitudinal 1, et une enveloppe unique 23, également enroulée sur elle-même. Ces deux éléments sont enroulés l'un dans l'autre, de sorte que le joint présente globalement dans sa section, telle qu'elle est représentée sur cette figure, une alternance entre la bande souple et l'enveloppe. Pour rigidifier cet assemblage constituant le joint, ces deux éléments possèdent chacun une partie bombée centrale analogue de manière à s'imbriquer ou s'emboîter l'une dans l'autre. Bien entendu, la bande souple 22 est plus large (ou haute) que l'enveloppe 23 de manière à pouvoir laisser libres ces extrémités 22E. De manière à renforcer le joint, l'enveloppe 23 peut présenter un enroulement supplémentaire 26 interne ou 27 externe. Quelques points de soudure peuvent être prévus pour éviter le déroulement de ces deux éléments dans cette réalisation. B 12005.3 JB. La bande souple est également constituée de fibres, de tissu, de treillis métallique souple, de matières fibreuses minérales ou synthétiques. Sa hauteur doit être égale à la largeur de l'enveloppe 23 augmentée de l'écrasement maximal possible, c'est-à- dire de un à dix millimètres. Dans toutes ces figures, le corps du joint a été représenté avec des parties bombées et des âmes métalliques ayant une section cylindrique pleine ou creuse. Il est très possible de réaliser des joints utilisant des sections carrées, rectangulaires, triangulaires ou oblongues. Pour certaines réalisations, en particulier pour des joints de grande dimension, il est intéressant d'utiliser les renforts métalliques décrits à la figure 4. On conçoit qu'avec le joint selon l'invention, une étanchéité statique, c'est-à-dire entre deux pièces fixes l'une par rapport à l'autre puisse être obtenue, compte tenu de certaines difficultés de montage ou d'accessibilité et d'imperfections concernant la planéité des surfaces o doit être réalisée l'étanchéité grâce à l'écrasement des deux extrémités souples du joint. B 12005.3 JB. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité ultrasouple torique destiné à assurer l'étanchéité entre deux milieux o règnent des températures et des pressions différentes, ces deux milieux étant délimités tous deux par deux parois (11, 12) séparées par un espace (13), le joint comprenant au moins: - une bande souple (2, 22) de largeur déterminée, plus grande que la largeur dudit espace et refermée sur elle-même pour former elle-même un anneau; et - une enveloppe externe rigide (5I, 5E, 23) entourant et maintenant la bande souple (2, 22) dans sa partie centrale (6I, 6E, 24) en laissant libres les deux extrémités d'étanchéité (7I, 7E, 22E) de celles-ci, pour permettre à ces dernières des déformations lors de la mise en place du joint dans l'espace (13) par aplatissement de ces deux extrémités d'étanchéité (7I, 7E, 22E). 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une âme métallique déformable (3, 15). 3. Joint selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'âme métallique est constituée d'un ressort (3). 4. Joint selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une enveloppe interne rigide (4) est placée autour de l'âme métallique (3), à l'intérieur de la bande souple (2). 5. Joint selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bande souple est constituée de deux éléments, un extérieur (2E) et un intérieur (2I) ayant chacune une partie centrale (6E, 6I) bombée pour entourer chacun de leur côté une moitié de l'enveloppe rigide interne (4) et se rejoindre à leurs extrémités (7I, 7E) pour constituer les deux extrémités d'étanchéité de la bande souple. 6. Joint selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe externe constituée de deux éléments, un extérieur (5E) et un intérieur (5I) comprenant une partie centrale bombée (9E, 9I), chaque élément étant B 12005.3 JB. l appliqué contre l'élément correspondant (2E, 2I) de la bande souple (2). 7. Joint selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une âme métallique réalisée sous la forme d'un jonc plein (15) déformable. 8. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande souple (22) et l'enveloppe rigide externe (23) ont une partie centrale bombée (24, 25) pour rigidifier l'ensemble. 9. Joint selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bande souple (22) et l'enveloppe externe (23) sont enroulées sur elles-mêmes l'une dans l'autre, présentant ainsi plusieurs tours afin de former un joint torique à plusieurs lèvres à chaque extrémité (22E). 10. Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un renfort métallique extérieur (20E) appliqué à l'extérieur du joint et/ou un renfort métallique intérieur (20I) appliqué à l'intérieur du joint. B 12005.3 JB.