Brevet FR2731490A1 — publié le 19960913

PROCEDE DE FABRICATION D'UN JOINT A BROSSE DESCRIPTION L'invention ressortit à un procédé de fabrication d'un joint à brosse, du genre de ceux qui sont couramment utilisés pour établir l'étanchéité entre une pièce mobile et une autre pièce, fixe ou mobile, grâce à un faisceau de fibres retenu dans un boîtier fixé à une des pièces et possédant une partie libre dont l'extrémité libre frotte contre l'autre des pièces. En général, les pièces sont une paroi de séparation de deux enceintes soumises à des pressions différentes, et un arbre qui traverse la paroi ; le faisceau de fibres forme un rideau qui permet de maintenir la différence de pression entre les enceintes. On a conçu de nombreux matériaux, métalliques, organiques ou en céramique pour former les poils, mais la souplesse qu'ils doivent posséder pour leur utilisation devient un inconvénient à la fabrication du joint. En effet, une étape de fabrication doit être consacrée à couper le faisceau d'une manière quelconque à l'extrémité libre des poils pour le mettre à la bonne largeur et pour l'égaliser, ce qui est difficile à faire convenablement. On procède traditionnellement en pressant les poils entre des plaques ou des mâchoires et en les coupant juste au bord de ces outils, qui impliquent cependant une complication de fabrication. On choisit donc de procéder différemment ici, sans structure spéciale pour maintenir les poils, mais en les enduisant d'un produit durcissant, qui les raidit avantageusement, on utilise un liquide tel que de l'eau qu'on congèle. Les poils, qui restent droits quand l'outil de coupe les atteint, sont alors facilement coupés, et le liquide solidifié ou plus généralement l'enduit durci ne complique pas le déroulement de la coupe car il n'a qu'une faible résistance et est facilement cisaillé et détruit aux endroits de passage de l'outil. L'invention sera mieux comprise aux commentaires des figures suivantes annexées à titre illustratif uniquement la figure 1 représente un joint à brosse, les figures 2A à 2E représentent les étapes de fabrication de ce joint conformément à une mise en oeuvre de l'invention, et lesfigures 3A à 3C représentent les étapes de fabrication de ce joint conformément à une autre mise en oeuvre de l'invention. Le joint 1 de la figure 1 est retenu dans un logement annulaire 2 d'une pièce fixe 3 qui peut être une paroi de stator de turbomachine, et ses poils forment un faisceau 4 circulaire ou une collerette de fibres dont l'extrémité libre 5 frotte sur un arbre 6 concentrique à la pièce fixe 3. Deux bagues 7 et 8 forment un logement 9 à l'intérieur duquel le reste du faisceau 4 est logé, et les bagues 7 et 8 sont réunies entre elles par un cordon de soudure 10 ou un autre procédé de liaison sur leur face externe, à l'opposé d'une fente 11 d'où l'extrémité libre 5 du faisceau 4 sort. La fente 11 est délimitée par une lèvre 12 dépendant d'une des bagues 8 et qui s'étend jusque près de l'autre bague 7 : une portion du faisceau 4 est encastrée entre cette dernière bague 7 et la lèvre 12. On passe maintenant aux commentaires des figures 2 pour décrire comment le joint est fait. Tout d'abord (A), un enroulement 14 de fibres est tissé sur une structure de formage en une série de boucles dont certaines ont été représentées. La structure de formage peut consister en un cerceau central fixe 20 et de forme immuable et en deux cerceaux 21 des deux côtés du précédent et parallèles à lui, susceptibles d'être contractés en diamètre et rapprochés du cerceau central 20. Puis (B et C) la structure de formage est pliée de manière que l'enroulement de fibres 14 forme deux cônes puis deux pans sensiblement plans et parallèles. C'est alors qu'on plonge l'enroulement 14 de fibres dans l'eau et qu'on le refroidit jusqu'à la congélation pour former une gangue de glace 22 autour des fibres.On amène ensuite (D) une scie à lame circulaire 16 devant le faisceau de fibres 4, qu'on coupe en deux moitiés à l'emplacement d'une ligne de joint 15 proche du cerceau central 20. Chacune des deux moitiés forme un faisceau 4 qui sera affecté à un joint à brosse différent. Ici, on laisse subsister une partie de la zone pliée, qui forme un bord latéral 17 en partie courbe qui occupe le logement 9. L'étape suivante consiste en effet à installer les bagues 7 et 8 de façon à enserrer le faisceau 4. Après cette étape, qui comprend un soudage des bagues impliquant la fusion de la glace, il faut encore couper l'extrémité libre 18 du faisceau 4, qui forme un bord latéral du faisceau 4 opposé au précédent 17 et s'étendant hors du boîtier constitué par les bagues 7 et 8 pour mettre le faisceau 4 au diamètre souhaité.On utilise (E) un outil tel que, à nouveau, la scie à lame circulaire 16, après avoir reconstruit une gangue de glace 23 autour de cette extrémité libre 18 en la plongeant encore dans de l'eau qu'on a congelée ensuite. L'invention peut bien entendu être appliquée à des joints de formes différentes et peut comprendre des variantes, surtout dans les étapes préliminaires de tissage du faisceau et de mise en forme du faisceau. La nature de l'enduit solidifié ou figé autour du faisceau n'est pas non plus critique. Enfin, la coupe à proprement parler peut être remplacée par un rognage. Un tel exemple de variation secondaire est exposé aux figures 3, où les fibres à couper sont d'abord jointes en touffes 25 emmanchées dans des tubes 26 par une extrémité. Les tubes 26 sont placés côte à côte dans des empreintes 27 concentriques ménagées sur une couronne 28, et ils y sont retenus par un collage pour une brasure. Les touffes 25 sont alors dirigées vers le centre du dispositif et se mêlent à leurs voisines pour former de nouveau le faisceau 4 (A). Deux coupelles 29 circulaires, analogues aux bagues 7 et 8, sont alors approchées, jointes, puis brasées ou collées pour enserrer les parties libres des touffes 25 près des tubes 26 (B). Quand ce sertissage des touffes 25 est accompli, les fibres peuvent être mouillées et congelées comme précédemment puis coupées à l'extrémité libre, opposée aux coupelles 29 et à la couronne 28, par l'outil 16 ; un usinage est enfin accompli par un second outil 30 pour éliminer la couronne 28, les tubes 26 et les portions adjacentes des touffes 25. Un joint à brosse est alors achevé (C). REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un joint à brosse, comprenant une étape de formation d'un faisceau de fibres (4) et une étape de coupe du faisceau, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de raidissement des fibres avant l'étape de coupe en enduisant les fibres d'un produit durcissant (23). 2. Procédé de fabrication d'un joint à brosse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de formation du faisceau consiste en un tissage. 3. Procédé de fabrication d'un joint à brosse suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape de tissage, une première étape de raidissement en enduisant les fibres d'un produit durcissant (22), puis une première étape de coupe pour ôter une partie du faisceau et une étape de montage de bagues (7, 8) constituant une armature du joint autour d'un bord latéral (17) du faisceau adjacent à la partie ôtée, un autre bord latéral (18) du faisceau, situé hors des bagues et à l'opposé du bord latéral monté dans les bagues, étant ôté à une étape de coupe finale. 4. Procédé de fabrication d'un joint à brosse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de formation du faisceau consiste en un rassemblement des fibres en touffes (25) qui sont ensuite mises côte à côte. 5. Procédé de fabrication d'un joint à brosse suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le produit durcissant est de l'eau dont l'étape de durcissement comprend une congélation.