Brevet FR2751393A1 — publié le 19980123

DISPOSITIF D'ETANCHEITE POUR DES PIECES EN ROTATION L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité pour rendre étanche la fente entre des pièces en rotation l'une par rapport à l'autre, à savoir une pièce intérieure et une pièce extérieure, avec un élément d'étanchéité agencé entre la pièce intérieure et la pièce extérieure et entourant la pièce intérieure. Dans le domaine de la construction des moteurs, il y a toute une série de cas d'applications dans lesquels deux pièces en rotation l'une par rapport à l'autre doivent être rendues étanches au flux de gaz passant à travers le moteur. Un tel cas d'application est par15 exemple l'étanchéification entre les pales directrices et le rotor d'un moteur à réaction. Pour rendre étanches des espaces en forme de fentes annulaires entre des pièces de moteur en rotation l'une par rapport à l'autre, on connaît des dispositifs20 d'étanchéité selon lesquels l'élément d'étanchéité comprend une garniture d'étanchéité à brosses et un support de garniture recevant et portant la garniture d'étanchéité à brosses pour fixer la garniture d'étanchéité à brosses sur la pièce, parmi les deux25 pièces du moteur à étanchéifier l'une par rapport à l'autre, qui se trouve être la pièce extérieure. A cause des grandes différences de température apparaissant au cours du fonctionnement d'un moteur, en particulier entre le rotor et les pales directrices, il30 apparaît en raison des différents réchauffements des variations relativement grandes de la largeur radiale de la fente annulaire entre les pièces en rotation l'une par rapport à l'autre, ces variations ne pouvant être compensées que partiellement par les garnitures35 d'étanchéité à brosses élastiques utilisées actuellement. L'objet de l'invention est donc de proposer un dispositif d'étanchéité du type précité, notamment pour une utilisation dans le domaine de la construction de moteur, qui soit capable de compenser des variations5 relativement grandes de la hauteur radiale de l'espace à étanchéifier. Ce problème est résolu selon la présente invention par un dispositif d'étanchéité tel que le support de garniture est monté dans un dispositif de fixation qui10 est formé par des éléments coulissants agencés sur la pièce intérieure ou sur la pièce extérieure et par des éléments de guidage agencés sur l'autre pièce respective (pièce extérieure ou pièce intérieure), les éléments coulissants étant répartis sur la circonférence du support de garniture et étant logés dans les éléments de guidage de manière à être centrés et mobiles en direction radiale. Selon l'invention, il est prévu un dispositif d'étanchéité destiné à rendre étanche l'espace entre deux pièces en rotation l'une par rapport à l'autre, à savoir une pièce intérieure et une pièce extérieure, avec un élément d'étanchéité agencé entre la pièce intérieure et la pièce extérieure et entourant la pièce intérieure. Selon l'invention, l'élément d'étanchéité est construit25 comme une pièce qui entoure la pièce intérieure en formant un anneau fermé et qui est monté mobile en direction radiale par rapport à la pièce extérieure. La construction de l'élément d'étanchéité sous forme d'anneau fermé a l'avantage que l'élément d'étanchéité30 peut se dilater indépendamment en fonction de la température et peut donc mieux s'adapter à la fente annulaire entre la pièce intérieure et la pièce extérieure. Selon une forme de réalisation de l'invention, il est prévu que l'élément d'étanchéité comprend une 3 garniture d'étanchéité à brosses et un support de garniture pour fixer la garniture d'étanchéité à brosses à la pièce extérieure, la garniture d'étanchéité et le support étant construits comme une unité entourant la pièce intérieure en formant un anneau fermé et le support de garniture étant monté mobile en direction radiale par rapport à la pièce extérieure. Ceci a l'avantage de stabiliser la garniture à brosses au moyen du support de garniture et de former ainsi un élément d'étanchéité10 solide en soi. Un autre avantage est que la garniture d'étanchéité à brosses avec le support de garniture peut être changée facilement. Selon une forme de réalisation, il est prévu que le dispositif d'étanchéité comprend un dispositif de fixation dans lequel le support de garniture est monté centré, mobile en direction radiale par rapport à la pièce extérieure et protégé contre toute torsion en direction circonférentielle. Selon une variante de cette forme de réalisation, il est prévu que le dispositif de fixation contient des éléments coulissants agencés sur une des pièces, intérieure ou extérieure, et des éléments de guidage agencés sur l'autre pièce respective, extérieure ou intérieure, les éléments coulissants étant logés centrés25 dans les éléments de guidage de manière à être mobiles en direction radiale et fixes en torsion en direction circonférentielle. Un avantage de cette variante est que des oscillations dues au frottement apparaissant entre les éléments coulissants et les éléments de guidage sont30 atténuées et que le comportement en oscillation entre la pièce intérieure et la pièce extérieure est donc amélioré. Selon une forme de réalisation, le dispositif de fixation comprend un élément d'appui qui est conçu sous forme de partie en saillie s'étendant en direction 4 circonférentielle et auquel le support de garniture s'appuie pour fixer sa position en direction axiale. Selon une autre forme de réalisation, il est prévu que les éléments coulissants sont formés par des coulisseaux qui sont prévus sur le support de garniture et qui sont logés mobiles en direction radiale dans des rainures formées par les éléments de guidage. Selon une autre forme de réalisation, il est prévu que les éléments coulissants sont mis en oeuvre par des prolongements, conçus en forme d'arceaux, du support de garniture formé par une pièce en tôle recourbée, ces prolongements étant logés mobiles en direction radiale dans des fentes formées par les éléments de guidage. L'avantage de cette forme de réalisation est le faible15 poids du dispositif d'étanchéité, des dépenses réduites et donc des coûts intéressants lors de la fabrication. Selon une autre forme de réalisation, le dispositif de fixation comprend un anneau porteur prévu sur le support de garniture et formant un évidement s'ouvrant20 radialement vers l'extérieur, une partie en saillie, qui s'étend en direction circonférentielle et qui pénètre avec un jeu radial dans l'évidement de l'anneau porteur, étant prévue sur la pièce extérieure. Enfin, selon une autre forme de réalisation, il est prévu que des éléments de guidage, qui sont fixés à l'anneau porteur contre tout décalage en direction circonférentielle, sont prévus pour chaque partie en saillie. Le dispositif d'étanchéité selon l'invention est avantageusement utilisé pour rendre étanches des espaces en forme de fentes annulaires entre des pièces en rotation l'une par rapport à l'autre d'un moteur à réaction. Le dispositif d'étanchéité selon l'invention est très avantageusement utilisé pour rendre étanche l'espace en forme de fente annulaire entre le rotor et les pales directrices d'un moteur à réaction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: Figure 1 en coupe transversale, une vue partielle d'un dispositif d'étanchéité, agencé entre le rotor et les pales directrices d'un moteur à réaction, selon un premier exemple de réalisation de l'invention; Figure 2 une vue de dessus de l'exemple de réalisation de la figure 1 suivant la flèche A de la figure 1; Figure 3 en coupe transversale, une vue partielle d'un dispositif d'étanchéité agencé entre le rotor et les pales directrices d'un moteur à réaction, selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention; et Figure 4 en coupe transversale, une vue partielle d'un dispositif d'étanchéité agencé entre le rotor et les pales directrices d'un moteur à réaction, selon un troisième exemple de réalisation de l'invention. Dans le premier exemple de réalisation de l'invention qui est représenté en coupe transversale à la figure 1, le dispositif d'étanchéité selon l'invention sert à rendre étanche un espace en forme de fente annulaire entre une pièce intérieure 3, sous forme de30 rotor du moteur à réaction, et une pièce extérieure 4, formée par un certain nombre de segments de pales directrices 10, vis-à-vis du flux passant à travers le moteur à réaction. Le dispositif d'étanchéité contient un support de garniture 1 qui est conçu comme une pièce globalement en 6 forme d'anneau de cercle qui porte une garniture d'étanchéité à brosses 2. De la manière habituelle dans l'état de la technique, la garniture d'étanchéité à brosses 2 est formée par exemple par plusieurs couches 5 d'un matériau d'étanchéité approprié résistant à la chaleur et réfractaire. Le support de garniture 1 et la garniture d'étanchéité à brosses 2 constituent ensemble un élément d'étanchéité ayant la forme d'un anneau fermé qui entoure la pièce intérieure et qui est monté10 "flottant" mobile en direction radiale par rapport à la pièce extérieure 4. Un élément d'appui 9 en forme de bord ou de bourrelet s'étendant de manière coaxiale à la pièce intérieure est prévu sur la pièce extérieure 4, il sert15 de surface d'appui pour le support de garniture 1 de telle sorte que la position de ce support par rapport à la direction axiale du rotor est fixée, un mouvement du support de garniture 1 par rapport à l'élément d'appui 9 étant en même temps possible en direction radiale. Ce faisant, l'élément d'appui 9 est agencé sur le côté aval du flux à étanchéifier par l'élément d'étanchéité de telle sorte que les forces dues au flux agissant sur l'élément d'étanchéité sont interceptées par l'élément d'appui 9. En outre, l'élément d'appui 9 a pour tâche de25 rendre étanche au flux le support de garniture 1 par rapport à la pièce extérieure 4. Des éléments coulissants 5 sont construits sur le côté du support de garniture 1 qui est opposé à l'élément d'appui 9, ils coopèrent avec des éléments de guidage 630 construits sur la pièce extérieure 4 de façon à rendre possible d'une part un mouvement du support de garniture 1 et donc de la garniture d'étanchéité à brosses 2 en direction radiale et d'empêcher d'autre part une torsion du support de garniture 1 en direction circonférentielle.35 De cette manière, les éléments de guidage 6 et les éléments coulissants 5 permettent un centrage sûr du support de garniture. Les éléments coulissants 5 et les éléments de guidage 6 constituent avec l'élément d'appui 9 un dispositif de fixation pour l'élément d'étanchéité formé par le support de garniture 1 et par la garniture d'étanchéité à brosses 2, ce dispositif de fixation permettant un mouvement de cet élément d'étanchéité seulement en direction radiale afin de compenser des variations de dimensions apparaissant à cause de10 différences de température. Comme on le voit à la figure 2, les éléments de guidage 5 sont répartis à intervalles réguliers sur la circonférence du support de garniture 1. Deux éléments de guidage 6 sont prévus des deux côtés de chaque élément15 coulissant 5 pour chacun des segments de pales directrices 10 formant la pièce extérieure 4, sachant que chaque segment a la largeur B. Les éléments coulissants 5 sont logés dans ces éléments de guidage 6 de manière à être mobiles en direction radiale et fixes en direction circonférentielle. A cet effet, les éléments de guidage 6 sont à une telle distance les uns des autres qu'ils laissent entre eux une rainure 7 qui a une largeur un peu plus grande que celle de l'élément coulissant 5 de telle sorte que l'élément coulissant 5 peut glisser dans un25 sens ou dans l'autre en direction radiale entre les éléments de guidage 6 comme un coulisseau. Au lieu des éléments de guidage 6 isolés, il peut aussi être prévu un collet circonférentiel continu qui est interrompu à chaque fois par la rainure 7 s'étendant axialement et qui30 forme ainsi des épaulements circonférentiels. Dans le deuxième exemple de réalisation de l'invention qui est représenté à la figure 3, le dispositif d'étanchéité sert comme dans le premier exemple de réalisation à rendre étanche une fente35 annulaire entre une pièce intérieure 3, formée par un 8 rotor d'un moteur à réaction, et une pièce extérieure 4, formée par un certain nombre de segments de pales directrices 10. Le support de garniture 1 est formé par une pièce en tôle recourbée qui s'appuie par un des ses5 côtés contre un élément d'appui 9 prévu sur la pièce extérieure 4. Sur le côté opposé à l'élément d'appui 9, la pièce en tôle formant le support de garniture 1 comporte des prolongements construits en forme d'arceaux qui constituent des éléments coulissants 5 qui sont logés10 mobiles en direction radiale dans des fentes formées par des éléments de guidage 6 prévus sur la pièce extérieure 4. Les éléments coulissants 5 et les éléments de guidage 6 coopèrent à nouveau avec l'élément d'appui 9 pour avoir un montage qui permet un mouvement en direction radiale du support de garniture 1 et donc de la garniture d'étanchéité à brosses 2 mais qui fixe la position du support de garniture 1 par rapport à la direction axiale du rotor et empêche un décalage du support de garniture 1 en direction circonférentielle. La fonction essentielle20 est un centrage sûr du support de garniture 1 avec en même temps un mouvement relatif possible en direction radiale. Le troisième exemple de réalisation, représenté à la figure 4, du dispositif d'étanchéité selon l'invention sert aussi à rendre étanche une fente annulaire entre une pièce intérieure 3, formée par un rotor d'un moteur à réaction, et une pièce extérieure 4, formée par des segments de pales directrices 10. Le support de garniture 1 est formé par une pièce en tôle recourbée qui porte la garniture d'étanchéité à brosses 2. Un anneau porteur 8, également construit sous forme de pièce en tôle recourbée, est agencé sur le support de garniture 1, il forme un évidement 12 qui s'ouvre radialement vers l'extérieur et dans lequel pénètre une partie en saillie35 13 prévue sur la pièce extérieure 4, c'est-à-dire sur 9 chacun des segments de pales directrices 10, et s'étendant en direction circonférentielle. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif porteur formé par l'anneau porteur 8 et coopérant avec les parties en5 saillie 13 sur les segments de pales directrices 10 sert aussi bien à fixer le support de garniture 1 et donc la garniture d'étanchéité à brosses 2 par rapport à la direction axiale du rotor 3 qu'à permettre un mouvement du support de garniture 1 en direction radiale. Pour10 empêcher un décalage ou une torsion du support de garniture 1, il est prévu pour chacune des parties en saillie 13 des éléments de guidage 6 qui sont formés dans l'exemple de réalisation montré à la figure 4 par de petites plaques et qui sont fixés à l'anneau porteur 8.15 Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails20 peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité pour rendre étanche la fente entre des pièces (3, 4) en rotation l'une par rapport à l'autre, à savoir une pièce intérieure (3) et une pièce extérieure (4), avec un élément d'étanchéité (1, 2), qui est agencé entre la pièce intérieure (3) et la pièce extérieure (4), qui entoure la pièce intérieure (3), qui est construit comme un anneau fermé et qui est monté mobile en direction radiale par rapport à la pièce extérieure (4), caractérisé en ce que le support de garniture (1) est monté dans un dispositif de fixation (5, 6, 9; 6, 8, 13) qui est formé par des éléments coulissants (5) agencés sur la pièce intérieure (3) ou sur la pièce extérieure (4) et par des éléments de guidage (6) agencés sur l'autre pièce respective (pièce extérieure (4) ou pièce intérieure (3)), les éléments coulissants (5) étant répartis sur la circonférence du support de garniture (1) et étant logés dans les éléments20 de guidage (6) de manière à être centrés et mobiles en direction radiale. 2. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (1, 2) comprend une garniture d'étanchéité à brosses (2) qui est maintenue dans le support de garniture (1). 3. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (5, 6, 9) comprend un élément d'appui (9) qui est construit sous forme de partie en saillie s'étendant en direction circonférentielle et auquel le support de garniture (1) s'appuie de façon étanche, surface contre surface, pour fixer sa position en direction axiale. 4. Dispositif d'étanchéité selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments coulissants (5) sont formés par des coulisseaux qui sont 1l prévus sur le support de garniture (1) et qui sont logés mobiles en direction radiale dans des rainures (7) formées par les éléments de guidage (6). 5. Dispositif d'étanchéité selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments coulissants (5) sont formés par des prolongements, construits en forme d'arceaux, du support de garniture (1) formé par une pièce en tôle recourbée, ces prolongements étant logés mobiles en direction radiale dans des fentes formées par les éléments de guidage (6). 6. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (6, 8, 13) comprend un dispositif porteur (8) prévu sur le support de garniture (1) et formant un évidement (12) s'ouvrant radialement vers l'extérieur et en ce qu'une partie en saillie (13), qui s'étend en direction circonférentielle et qui pénètre avec un jeu radial dans l'évidement (12) de l'anneau porteur (8), est prévue sur la pièce extérieure (4).20 7. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 6, caractérisé en ce que des éléments de guidage (6), qui sont fixés à l'anneau porteur (8), sont prévus pour chaque partie en saillie (13). 8. Utilisation d'un dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 7 pour rendre étanche la fente annulaire entre des pièces, en rotation l'une par rapport à l'autre, d'un moteur à réaction. 9. Utilisation d'un dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 7 pour rendre étanche l'espace en forme de fente annulaire entre le rotor et les pales directrices d'un moteur à réaction.