Brevet FR2786222A1 — publié le 20000526

DISPOSITIF D'ETANCHEITE A LAMELLE L'invention concerne un dispositif d'étanchéité utilisant une lamelle, destiné à assurer l'étanchéité entre deux zones de circulation de fluide. Elle s'applique en particulier aux distributeurs de turbomachine pour assurer l'étanchéité entre une veine aérodynamique dans laquelle passent des gaz chauds et une enceinte d'alimentation en air de refroidissement d'un distributeur. Les dispositifs d'étanchéité à lamelle sont souvent utilisés pour réaliser l'étanchéité aux fluides entre deux éléments de structure attenants présents dans une turbomachine dans laquelle règne une différence de pression élevée de part et d'autre des éléments de structure. Lorsque les éléments de structure sont de forme annulaire, comme c'est le cas pour de nombreux éléments de turbomachine, plusieurs dispositifs d'étanchéité à lamelle de forme courbe sont utilisés et disposés en contact les uns avec les autres de façon à constituer un dispositif d'étanchéité annulaire pratiquement continu disposé entre les éléments de structure. Les dispositifs d'étanchéité à lamelle connus comportent une lamelle mince et souple munie d'un trou dans lequel coulisse une cheville fixée dans l'un des éléments de structure attenants. Pour maintenir la lamelle en position d'étanchéité, le dispositif d'étanchéité peut comporter en outre, tel que décrit par exemple dans le brevet FR 2 649 463, un ressort comportant une première partie montée sur l'un des éléments de structure et une deuxième partie montée sur la cheville qui supporte le dispositif d'étanchéité. Le problème posé par ce dispositif est qu'il présente des fuites au niveau du trou dans lequel coulisse la cheville qui supporte le dispositif d'étanchéité. Le but de l'invention est de résoudre ce problème et de réaliser un dispositif d'étanchéité à lamelle efficace qui ne Tré - soit pas monté à demeure sur les éléments de structure et comportant un système de maintien simple sans cheville, démontable facilement, facile à fabriquer et assurant la stabilité du dispositif d'étanchéité en position fonctionnelle d'étanchéité. Pour cela l'invention concerne un dispositif d'étanchéité comportant au moins une lamelle d'étanchéité dans lequel la lamelle est maintenue en position axiale par une équerre de maintien. L'équerre comporte une première extrémité appuyée sur la lamelle et une deuxième extrémité recourbée en épingle engagée dans une rainure ménagée dans un élément de structure. Avantageusement le maintien en position radiale de la lamelle d'étanchéité est réalisé par des moyens de maintien par pattes recourbées de façon à s'emboiter les unes sous les autres. Lorsque le dispositif d'étanchéité comporte au moins deux lamelles adjacentes jointives, il comporte en outre une tôle couvre-joint disposée ente les lamelles et l'équerre de façon que la tôle couvre-joint recouvre la jointure entre les deux lamelles adjacentes. Selon l'invention, pour assurer une étanchéité aux fluides entre un premier et un deuxième élément de structure, le dispositif d'étanchéité à lamelle est caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins une lamelle d'étanchéité souple disposée en une position d'étanchéité dans un espace séparant le premier et le deuxième éléments de structure et comportant une première et une deuxième génératrices de contact appuyées respectivement sur les premier et deuxième éléments de structure, - une équerre de maintien pour maintenir en permanence la lamelle souple en position d'étanchéité par effet de ri F 3 2786222 pincement de la lamelle entre l'équerre et les premier et deuxième éléments de structure. La figure 1 représente une vue en coupe d'une partie de turbomachine illustrant un exemple d'environnement dans lequel peut être utilisé le dispositif d'étanchéité à lamelle selon l'invention. La turbomachine comporte une chambre de combustion 10 et une turbine à haute pression 11 constituée d'un ou de plusieurs étages. Chaque étage de la turbine comporte une rangée d'aubes directrices de turbine 12 et une rangée d'aubes mobiles de turbine 13 disposées en alternance de manière connue. La turbine haute pression est supportée par une structure comportant, du côté radialement extérieur, un carter extérieur 14 de la chambre de combustion, une bague extérieure 15 de turbine et un carter 16 de turbine reliés ensembles par des boulons. Du côté radialement intérieur de la turbine, un carter intérieur 17 de la chambre de combustion est relié à une bague intérieure 18 de la turbine. De façon classique, de l'air de refroidissement à haute pression circule autour de la chambre de combustion annulaire dans l'enceinte annulaire située entre le carter et la chemise de la chambre de combustion. L'air de refroidissement s'écoule également en aval au travers d'orifices 19, 20, pour refroidir les directrices de turbine. Il est nécessaire d'éviter toute fuite d'air entre les éléments de structure de la turbomachine situés entre la chambre de combustion 10 et l'étage des aubes directrices 12 afin d'obtenir l'écoulement d'air de refroidissement souhaité dans les éléments de la turbomachine. Pour cela, un dispositif d'étanchéité selon l'invention est disposé dans l'espace séparant les éléments de structure de la turbomachine situés entre la chambre de combustion 10 et l'étage des aubes directrices 12. Le dispositif d'étanchéité comporte une lamelle 31 ayant une extrémité intérieure venant en contact avec la paroi avant d'un carter 33 extérieur de l'aube directrice 12 et une extrémité extérieure venant en contact avec la paroi arrière 34 de la chambre de combustion. La lamelle est maintenue dans la position d'étanchéité par des moyens de maintien selon %Iw t 4 2786222 l'invention, décrits ci-dessus en liaison avec les figures 2 à 5. La figure 2 représente une vue en coupe d'un exemple de dispositif d'étanchéité à lamelle, selon l'invention. Le dispositif d'étanchéité comporte une lamelle souple 31 destinée à assurer l'étanchéité entre deux éléments de structure 40, 41 et une équerre de maintien 42 destinée à maintenir axialement et radialement la lamelle souple en position d'étanchéité. La lamelle souple est disposée dans un espace séparant les premier et deuxième éléments de structure , 41 et dans une position d'étanchéité, elle comporte une première 35 et une deuxième génératrice de contact 36 respectivement appuyées sur les premier et deuxième éléments de structure 40, 41. L'équerre de maintien 42 comporte une première extrémité 43 appuyée contre la lamelle d'étanchéité 31 et une deuxième extrémité 44 recourbée en épingle et engagée dans une rainure 46 ménagée dans le deuxième élément de structure 41. La deuxième extrémité 44 de l'équerre 42 maintient la lamelle d'étanchéité 31 en position fonctionnelle d'étanchéité par effet de pincement. La première extrémité 43 de l'équerre 42 est préférentiellement courbée dans une direction opposée à la lamelle pour augmenter la force d'appui exercée sur la lamelle d'étanchéité. L'équerre de maintien 42 peut avantageusement être montée en précontrainte pour obtenir un effet ressort. L'équerre de maintien 42 maintient la lamelle d'étanchéité 31 en position radiale par exemple par un ensemble de pattes s'emboitant les unes sous les autres. Sur la figure 2, la lamelle d'étanchéité 31 comporte des pattes 37 découpées dans son extrémité inférieure et recourbées en équerre qui s'emboitent sous des pattes latérales 45 de l'équerre de maintien 42. La figure 3 représente une vue en coupe d'un exemple de dispositif d'étanchéité à lamelle pour une application à des éléments de structure de forme annulaire. 2786222 Lorsque les éléments de structure sont de forme annulaire, plusieurs dispositifs d'étanchéité à lamelle de forme courbe sont utilisés. Les lamelles sont disposées jointivement les unes au contact des autres de façon à constituer un dispositif d'étanchéité annulaire pratiquement continu entre les éléments de structure. Pour éviter qu'il y ait des fuites entre deux lamelles adjacentes, le dispositif d'étanchéité, selon l'invention, comporte en outre une tôle souple couvre-joint 50 montée entre les lamelles d'étanchéité et une équerre de maintien de façon à recouvrir la jointure entre les deux lamelles d'étanchéité adjacentes. Les deux lamelles d'étanchéité adjacentes et la tôle couvre-joint sont maintenues en position axiale par l'équerre de maintien. L'équerre de maintien 42, la tôle couvre-joint 50 et les lamelles d'étanchéité 31 se maintiennent mutuellement en position radiale par exemple par un ensemble de pattes s'emboitant les unes sous les autres. Sur les figures 3, 4, 5, les lamelles d'étanchéité adjacentes comportent des pattes recourbées en équerre qui s'emboitent sous des pattes latérales de l'équerre de maintien; la tôle couvre-joint 50 comporte deux pattes latérales 51 recourbées en double équerre qui s'emboitent sous les pattes des deux lamelles d'étanchéité adjacentes. L'ensemble est maintenu en position fonctionnelle d'étanchéité par engagement de l'équerre de maintien 42 dans une rainure 46 ménagée dans le deuxième élément de structure 41. L'invention présente l'avantage d'utiliser des pièces constituées uniquement de tôles embouties faciles à fabriquer. Le dispositif d'étanchéité réalisé est léger, compact et de faible coût. 6 2786222 L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précisément décrits. En particulier, l'équerre de maintien représentée sur les figures est disposée obliquement par rapport à la lamelle d'étanchéité, mais elle peut également5 être disposée parallèlement à la lamelle d'étanchéité. En outre, l'équerre de mantien peut être précontrainte ou non. Le système de maintien en position radiale peut être réalisé de façon différente qu'au moyen de pattes s'emboitant les unes sous les autres. L'utilisation de pattes n'est qu'un10 exemple de réalisation particulièrement simple ne nécessitant pas de pièces supplémentaires. 7 2786222 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité à lamelle pour assurer une étanchéité aux fluides entre un premier et un deuxième élément de structure, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins une lamelle d'étanchéité souple (31) disposée en une position d'étanchéité dans un espace séparant le premier (40) et le deuxième (41) éléments de structure et comportant une première (35) et une deuxième (36) génératrices de contact appuyées respectivement sur les premier et deuxième éléments de structure (40, 41), - une équerre de maintien (42) pour maintenir en permanence la lamelle en position d'étanchéité, par effet de pincement de la lamelle entre l'équerre et les premier et deuxième éléments de structure. 2. Dispositif d'étanchéité à lamelle selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équerre de maintien comporte une première extrémité (43) appuyée contre la lamelle d'étanchéité (31) et une deuxième extrémité (44) recourbée en épingle et engagée dans une rainure (46) ménagée dans le deuxième élément de structure (41) pour assurer le positionnement axial de la lamelle d'étanchéité (31). 3. Dispositif d'étanchéité à lamelle selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la lamelle d'étanchéité (31) comporte, dans une extrémité inférieure, des pattes (37) recourbées en équerre qui s'emboîtent sous des pattes latérales (45) de l'équerre de maintien (42) pour assurer le maintien de la lamelle d'étanchéité en position radiale. 4. Dispositif d'étanchéité à lamelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équerre de maintien (42) est montée en précontrainte. 5. Dispositif d'étanchéité à lamelle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux lamelles x d'étanchéité adjacentes jointives et en ce qu'il comporte en outre une tôle couvre- joint (50) montée entre les lamelles d'étanchéité et l'équerre de maintien de façon à recouvrir la jointure entre les deux lamelles d'étanchéité adjacentes.5 6. Dispositif d'étanchéité à lamelle selon la revendication , caractérisé en ce que les lamelles d'étanchéité adjacentes comportent des pattes (37) recourbées en équerre qui s'emboitent sous des pattes latérales (45) de l'équerre de maintien et en ce que la tôle couvre-joint (50) comporte deux pattes latérales (51) recourbées en double équerre qui s'emboitent sous les pattes (37) des deux lamelles d'étanchéité adjacentes pour assurer le maintien des lamelles d'étanchéité et de la tôle couvre-joint en position radiale.15 r1K Y