FR2657922A1 - Dispositif d'etancheite pour tuyere d'echappement et tuyere ainsi obtenue. - Google Patents
Dispositif d'etancheite pour tuyere d'echappement et tuyere ainsi obtenue. Download PDFInfo
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Abstract
Un dispositif d'étanchéité de volet de tuyère d'échappement (66) comporte une plaque d'étanchéité, un élément de support et un moyen pour joindre l'élément de support à la plaque d'étanchéité, ce moyen étant efficace pour permettre à la plaque d'étanchéité de glisser par rapport à l'élément de support afin de s'adapter à tout mouvement thermique différentiel entre ces deux pièces. Dans un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple, le dispositif d'étanchéité de volet de tuyère d'échappement est disposé en combinaison avec une tuyère d'échappement axisymétrique et orientable de section variable (10) et est également efficace pour s'adapter à un vrillage du dispositif d'étanchéité de volet lorsque la tuyère d'échappement est positionnée pour une orientation de poussée.
Description
I La présente invention concerne de façon générale des tuyères
d'échappement de moteur à turbine à gaz, et plus particulièrement une tuyère d'échappement qui comporte un dispositif d'étanchéité de volet de tuyère d'échappement perfectionné. Les tuyères d'échappement de moteur à turbine à gaz classiques d'un certain type comportent des volets d'échappement primaire et secondaire qui sont disposés de manière à définir une tuyère d'échappement de section variable convergentedivergente La tuyère
d'échappement est axisymétrique ou annulaire (symé-
trique axialement) et l'écoulement des gaz d'échappe-
ment est confiné par les volets primaire et secondaire qui sont positionnés de manière circonférencielle de telle sorte qu'ils sont respectivement adjacents les
uns aux autres.
Les volets secondaires, par exemple, ont une extrémité antérieur qui définit une gorge qui présente une section d'écoulement minimum et une extrémité postérieure qui présente une section d'écoulement plus grande pour définir une tuyère divergente qui s'étend en aval de la gorge Les volets secondaires sont variables, ce qui signifie que l'espace entre les volets secondaires, lorsqu'ils sont déplacés depuis une position radiale plus petite jusqu'à une position radiale plus grande, doit nécessairement augmenter Par conséquent, des moyens d'étanchéité des volets de tuyère d'échappement classiques sont prévus de manière appropriée entre des volets secondaires adjacents de manière à confiner l'écoulement des gaz d'échappement et à empêcher toute fuite des gaz d'échappement entre
les volets secondaires.
Dans une tuyère d'échappement axisymétrique évoluée configurée pour obtenir une commande d'orientation de poussée, les volets secondaires peuvent être positionnés non seulement de manière
symétrique par rapport à une ligne centrale longitu-
dinale de la tuyère d'échappement, mais peuvent être positionnés de manière assymétrique par rapport à cette ligne centrale longitudinale pour obtenir une commande d'orientation oblique de l'écoulement Dans une telle position, les volets secondaires adjacents sont positionnés à l'oblique les uns par rapport aux autres, et par conséquent, l'étanchéité de volet de tuyère d'échappement qui est placée entre ces volets doit être efficace pour maintenir également l'étanchéité lorsque les volets secondaires sont positionnés pour une
commande d'orientation.
En outre, puisque la tuyère d'échappement draine des gaz relativement chauds qui sortent de la chambre de combustion, les étanchéités des volets de tuyère d'échappement doivent être capable de s'adapter à ces
températures relativement élevées ainsi qu'aux mouve-
ments différenciels des éléments structurels qui sont
dus à l'échauffement et au refroidissement différen-
tiels de ces derniers.
Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à fournir une nouvelle tuyère d'échappement perfectionnée ainsi qu'un dispositif d'étanchéité de
volet pour celle-ci.
Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un nouveau dispositif d'étanchéité de volet de tuyère d'échappement perfectionné et efficace pour
s'adapter à des mouvements thermiques différentiels.
Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un dispositif d'étanchéité de volet de tuyère d'échappement efficace pour une utilisation dans une tuyère d'échappement de section variable, axisymétrique et dans laquelle il est possible d'effectuer une
commande d'orientation de poussée.
Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un dispositif d'étanchéité de volet de tuyère d'échappement efficace pour s'adapter à la torsion tout en maintenant un contact étanche avec les éléments
adjacents d'une tuyère d'échappement.
Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un dispositif d'étanchéité de volet de tuyère d'échappement qui soit relativement simple et qui
puisse être fabriqué à partir d'une tôle emboutie.
Un dispositif d'étanchéité de volet de tuyère d'échappement comporte une plaque d'étanchéité, un élément de support et un moyen pour joindre l'élément de support à la plaque d'étanchéité qui soit efficace pour permettre à la plaque d'étanchéité de glisser par rapport à l'élément de support pour s'adapter au mouvement thermique différentiel qui se produit entre la plaque d'étanchéité et l'élément de support Dans un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple, le dispositif d'étanchéité de volet de tuyère d'échappement est placé en combinaison avec une tuyère d'échappement axisymétrique de section variable permettant d'effectuer une orientation de poussée, et ce dispositif d'étanchéité est également efficace pour s'adapter à la torsion de l'étanchéité de volet lorsque la tuyère d'échappement est positionnée pour une
commande d'orientation de poussée.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif d'étanchéité pour tuyère d'échappement de moteur à turbine à gaz comprend: une plaque d'étanchéité ayant une première extrémité et une seconde extrémité opposée; un élément de support ayant une première extrémité et S 'étendant généralement sur une longueur égale à celle de la plaque d'étanchéité pour supporter la plaque d' étanchéité; et un moyen pour joindre l'élément de support à la plaque d'étan- chéité, ce moyen étant efficace pour joindre de manière fixe la première extrémité de l'élément de support à la première extrémité de la plaque d'étanchéité tout en permettant à la seconde extrémité de la plaque d'étanchéité de glisser par rapport à l'élément de support pour s'adapter à tout mouvement thermique différentiel entre la plaque d'étanchéité et l'élément
de support.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention le moyen de jonction comprend en outre: l'élément de support incluant une pluralité de trous de support espacés les uns des autres;une pluralité de rondelles, chacune ayant une région centrale jointe de manière fixe à la plaque d'étanchéité et chacune ayant
une couronne externe espacée de la plaque d'étanché-
ité; et chacune des rondelles étant plus grande qu'un des trous de support respectif et étant disposée à l'intérieur de telle sorte que l'élément de support est disposé entre la couronne externe et la plaque d'étanchéité et que la couronne externe engage par glissement l'élément de support pour joindre l'élément de support à la plaque d'étanchéité tout en permettant
un mouvement de glissement entre ces deux pièces.
La demanderesse estime que ces nouvelles particu-
larités constituent une caractéristique de la présente invention et qu'en cela elles sont pertinentes La présente invention ainsi que d'autres objets et avantages qui lui sont liés sont plus particulièrement écrits en relation avec les figures annexées parmi lesquelles: la figure 1 est une vue en perspective et en
coupe partielle d'une tuyère d'échappement axisymétri-
que de section variable dans laquelle il est possible d'effectuer une commande d'orientation de poussée, cette tuyère d'échappement étant destinée à un moteur à turbine à gaz; la figure 2 est une coupe transversale de la tuyère d'échappement représentée sur la figure 1, cette coupe étant effectuée selon la ligne 2-2; la figure 3 est une coupe transversale de la tuyère d'échappement représentée sur la figure 1, cette coupe étant effectuée selon la ligne 3-3; la figure 4 est une vue d'extrémité de la tuyère d' échappement représentée sur la figure 1, la tuyère étant disposée selon une configuration axisymétrique et la vue étant prise selon la ligne 4-4; la figure 5 est une vue d'extrémité de la tuyère d' échappement représentée sur la figure 1, la tuyère étant disposée selon une position d'orientation de poussée et la vue étant prise selon la ligne 4-4; la figure 6 est une vue de dessus d'un des dispositifs d'étanchéité de volet secondaire de tuyère d'échappement de la tuyère représentée sur la figure 1; la figure 7 est une vue en coupe longitudinale du dispositif d'étanchéité de volet représenté sur la figure 6, cette vue étant prise selon la ligne 7-7; la figure 8 est une vue en coupe agrandie d'une partie du dispositif d'étanchéité de volet représenté sur la figure 7; la figure 9 est une vue en coupe transversale du dispositif d'étanchéité de volet représenté sur les
figures 6 et 7, cette vue étant prise selon la ligne 9-
9; et la figure 10 est une vue en coupe transversale du dispositif d'étanchéité de volet représenté sur les figures 6 et 7, cette vue étant prise selon la ligne -10. Sur la figure 1, on peut voir à tire d'exemple une tuyère d'échappement 10 axysimétrique et orientable de section variable, cette tuyère étant destinée à un moteur à turbine à gaz d'avion Si l'on se reporte aux figures 1 à 3, on peut voir que la tuyère 10 comporte une pluralités de volets d'échappement primaires 12 espacés de manière circonférencielle, chacun ayant une extrémité amont 14 reliée de manière appropriée par pivotement à un châssis de tuyère annulaire 16, chacun de ces volets primaires ayant une extrémité aval 18 La tuyère 10 comporte également une pluralité de volets
d'échappement secondaires 20 espacés de manière circon-
férencielle, chacun ayant une extrémité amont 22 reliée de manière appropriée et orbitale à l'extrémité aval de volet primaire 18, par exemple au moyen d'un joint sphérique, chacun de ces volets secondaires ayant également une extrémité aval 24 Les volets secondaires
20 s'étendent en aval des volets primaires 12.
La tuyère 10 comporte également un moyen de positionnement 26 qui permet de positionner les volets primaires et secondaires 12 et 20 pour commander la section de l'écoulement ainsi défini La tuyère 10 est
considérée comme étant une tuyère convergente-
divergente puisque les volets primaires 12 peuvent être positionnés de manière à définir une voie convergente 28 entre eux, cette voie s'étendant depuis les extrémités amont 14 jusqu'aux extrémités aval 18 La jonction des volets primaires 12 et des volets secondaires 20 définit une gorge 30 qui présente une section d'écoulement minimum Par ailleurs, les volets secondaires 20 peuvent être positionnés de manière à définir une tuyère divergente 32 qui s'étend depuis les extrémités amont 22 et depuis la gorge 30 jusqu'aux
extrémités aval 24.
Le moyen de positionnement 26 comporte une pluralité de vérins primaires 34 qui sont espacés de manière circonférencielle et qui peuvent être à
servovalves hydrauliques, chacun de ces vérins compor-
tant une tige primaire 36 extensible qui est reliée de manière appropriée à une bague primaire 38 qui entoure les volets primaires 12 Dans un mode de réalisation particulier, quatre vérins primaires 34 espacés de
manière circonférencielle et équiangle sont utilisés.
Sur le côté arrière de chaque volet primaire 12 est disposée une surface de came incurvée 40 sur laquelle roule une came circulaire 32 qui est montée à rotation de manière appropriée dans la bague primaire 38 Les tiges primaires 36 des vérins primaires 34 peuvent être positionnées de manière à déplacer la bague 38 transversalement par rapport à un axe central longitudinal 44 de la tuyère 10 Lorsque la bague 38
est positionnée selon une position aval, comme repré-
senté plus particulièrement sur la figure 2, les volets primaires 12 forment la gorge 30, cette dernière présentant une section d'écoulement maximum Lorsque la bague 38 est positionnée selon une position amont, les cames 42 roulent sur les surfaces de came 40, et puisque les surfaces de cames 40 sont incurvées, les
volets primaires 12 sont forcés de se déplacer radiale-
ment vers l'intérieur pour former la gorge 30, cette
dernière présentant une section d'écoulement minimum.
Le moyen de positionnement 26 comprend également
une pluralité de vérins secondaires 46 espacés de ma-
nière circonférencielle qui peuvent être à servovalves hydrauliques, ces vérins étant reliés de manière appropriée au châssis 16 et chacun comportant une tige secondaire 48 extensible qui est reliée de manière appropriée à une bague secondaire 50 Dans un mode de réalisation particulier, trois vérins secondaires 46 espacés de manière circonférencielle et équiangle sont utilisés La bague secondaire 50 est reliée par pivotement à une pluralité de bras 52 espacés de manière circonférencielle et situés au niveau des extrémités amont 54 de celle-ci Les bras 52 comportent également des extrémités aval 56, chacune étant reliée par pivotement à l'extrémité aval 24 d'un volet secondaire respectif 20 A approximativement 180 de chaque vérin secondaire 46 est disposée une gaine tubulaire 58 qui est reliée de manière appropriée au châssis 16 et qui comporte une tige de support allongée , cette tige pouvant glisser à l'intérieur La tige de support 60 comporte une extrémité aval 62 qui est reliée de manière appropriée par pivotement à la bague
secondaire 50.
Dans le mode de réalisation particulier, il y a
trois vérins secondaires 46 espacés de manière équi-
angle, et par conséquent trois tiges de support respectives 60 Lors du fonctionnement, les volets secondaires 12 sont positionnés par l'extension des
tiges secondaires 48 qui translatent la bague secon-
daire 50 parallèlement à l'axe central 44, ce qui met en rotation les bras 52 de telle sorte que les volets secondaires 20 tournent par rapport aux extrémités aval de volets primaires 18 Les volets secondaires 20 peuvent être positionnés de manière à soit accroître soit diminuer la section d'écoulement définie au niveau des extrémités aval des volets secondaires 24, cette
section étant classiquement appelée A,.
Le volet secondaire 20 peut être positionné comme décrit ci-avant, de manière axisymétrique par rapport à l'axe central 44 La figure 4 représente une vue de face amont de la tuyère d'échappement 10, cette vue représentant les volets secondaires 20 positionnés de
manière axisymétrique.
Les volets secondaires 20 peuvent également être positionnés pour effectuer une commande d'orientation de poussée des gaz d'échappement depuis la tuyère d'échappement 10 La figure 5 représente une vue de face amont de la tuyère d'échappement 10, cette vue représentant les volets d'échappement secondaires 20 positionnés vers le bas pour effectuer une commande d'orientation de poussée des gaz d'échappement afin
d'imprimer un déplacement par pas à la tuyère d'échap-
pement 10 ainsi qu'à l'avion qui porte la tuyère d'échappement 10 La figure 2 représente le vérin secondaire 46 positionné au sommet de la tuyère d'échappement 10, ce vérin ayant été actionné pour positionner la tige secondaire 48 de manière à incliner la bague 50 Dans le mode de réalisation particulier, trois vérins secondaires 46 sont utilisés et les deux autres vérins secondaires 46 non représentés sur la figure 2 sont actionnés de manière à étendre leurs tiges secondaires respectives 48 d'une course inférieure à celle de la tige secondaire 48 du vérin secondaire supérieur 46 En inclinant la bague
secondaire 50, les volets secondaires 20 sont position-
nés en conséquence comme représenté sur la figure 2 de telle sorte qu'ils orientent les gaz d'échappement
suivant une direction aval.
Si l'on se reporte à nouveau à la figure 4, un espace généralement en forme de part de tarte 64 est
représenté entre les volets secondaires adjacents 20.
Cet espace 64 doit être rendu étanche pour empêcher les gaz d'échappement de s'écouler entre les volets
secondaires adjacents 20 Pour un fonctionnement axisy-
métrique de la tuyère d'échappement 10, comme représenté sur la figure 4, les volets secondaires 20 sont mis en rotation à l'identique autour des extrémités aval de volets primaires respectives 24 et accroissent ou diminuent tout simplement la section
d'écoulement circulaire A représentée sur la figure 4.
Cependant, comme représenté sur la figure 5, lorsque les volets secondaires 20 sont positionnés de manière à donner une orientation aux gaz d'échappement, les volets secondaires adjacents 20 sont positionnés à l'oblique les uns par rapport aux autres Par conséquent, l'espace entre les volets secondaires adjacents 20, indiqué en 64 ', a une forme plus complexe puisque les volets secondaires adjacents 20 ne définissent plus tout simplement une circonférence qui est généralement et continuement circulaire, mais une circonférence qui est généralement discontinue pas à pas Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention donné à titre d'exemple, un dispositif d'étanchéité secondaire de volet de tuyère d'échappement 66 est prévu pour rendre étanche l'espace
64 situé entre les volets secondaires adjacents 20.
Un dispositif d'étanchéité primaire de volet de tuyère d'échappement 68 est utilisé pour rendre étanche
l'espace situé entre les volets primaires adjacents 12.
Le dispositif d'étanchéité de volet primaire 68 comporte une structure nervurée 70 qui a l'apparence d'une échine dorsale et qui a une extrémité amont 72 qui est reliée de manière appropriée par pivotement au châssis 16, comme représenté sur les figures 1 et 3 La structure nervurée 70 comporte également une extrémité aval 74 en forme de U Une plaque d'étanchéité primaire généralement rectangulaire 76 est reliée de manière fixe à la structure nervurée 70 et est positionnée pour mettre en contact les volets primaires adjacents 12 de
manière à constituer des étanchéités.
Le dispositif d'étanchéité secondaire de volet de tuyère d'échappement 66 selon un mode de réalisation particulier de la présente invention donné à titre d'exemple est plus particulièrement représenté sur les figures 6 à 10 Si l'on se reporte aux figures 6 et 7, on peut voir que le dispositif d'étanchéité de volet de
tuyère d'échappement 66 comporte un axe central longi-
il
tudinal 78 et un axe transversal 80 qui est perpendicu-
laire à l'axe central longitudinal Le dispositif
d'étanchéité 66 comporte en outre une plaque d'étan-
chéité 82 relativement mince, allongée et souple qui est alignée parallèlement à l'axe central 78 La plaque d'étanchéité 82 comporte une surface interne 84 qui est orientée radialement vers l'intérieur de manière à faire face à l'axe longitudinal 44 de la tuyère d'échappement ainsi qu'aux gaz de combustion La plaque d'étanchéité 82 comporte également une surface externe 86 qui est orientée radialement vers l'extérieur de manière à faire face aux volets secondaires 20 La plaque d'étanchéité comporte également une première
extrémité amont 88 et une seconde extrémité aval 90.
Le dispositif d'étanchéité de volet 66 comporte en outre un élément de support 92 dont une première extrémité amont 94 est adjacente à l'extrémité amont 88 de la plaque d'étanchéité et dont une seconde extrémité aval 96 est adjacente à l'extrémité aval 90 de la plaque d'étanchéité L'élément de support 92 est allongé et s'étend généralement sur une longueur égale à celle de la plaque d'étanchéité 82 et parallèlement à l'axe central 78 de manière à supporter la plaque
d'étanchéité 82.
Le dispositif d'étanchéité de volet 66 comporte en outre un moyen 98 pour joindre l'élément de support 92 à la plaque d'étanchéité 82, le moyen de jonction 98 étant efficace pour joindre de manière fixe l'extrémité amont 94 de l'élément de support à l'extrémité amont 88
de la plaque d'étanchéité tout en permettant à l'extré-
mité aval 90 de la plaque d'étanchéité de glisser par rapport à l'élément de support 92 de manière à s'adapter à un mouvement thermique différentiel entre
la plaque d'étanchéité 82 et l'élément de support 92.
Le moyen de jonction 98 comporte l'extrémité amont 94 de l'élément de support qui est jointe de manière fixe à l'extrémité amont 88 de la plaque d'étanchéité, au moyen d'un soudage par points par exemple, comme représenté par une pluralité de points de soudure colinéaires 100 espacés transversalement Le moyen de jonction 98 comporte en outre l'élément de support 92 qui comprend une pluralité de trous de support 102 espacés les uns des autres, comme représenté sur la figure 6, un de ces trous 102 étant représenté de manière plus claire sur la figure 8 Le moyen de jonction 98 comporte également une pluralité de rondelles ondulées 104, de préférence circulaires, chacune des rondelles 104 étant placée dans un trou de support respectif 102 Chaque rondelle 104 comporte une région centrale 106 qui est jointe de manière fixe à la surface externe 106 de la plaque d'étanchéité 82, par exemple au moyen d'un point de soudure 108 La rondelle 104 comporte également une couronne externe 110 qui fait corps avec elle, qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis la région centrale 106 et qui est espacée parallèlement à la surface externe 86 de la plaque d'étanchéité Chacune des rondelles 104 est plus grande qu'un des trous de support respectif 102 de telle sorte que l'élément de support 92 soit placé entre la couronne externe 110 et la surface externe 86 de la plaque d'étanchéité et que la couronne externe engage par glissement l'élément de support 92 pour joindre l'élément de support 92 à la plaque d'étanchéité 82 tout en permettant un mouvement de
glissement entre ces deux pièces.
Plus spécifiquement, comme représenté sur les figures 6 et 8, les trous 102 et les rondelles 104 sont circulaires dans le mode de réalisation particulier, les trous 102 ayant un diamètre d 1, les rondelles 104 ayant un diamètre externe d 2 et la région centrale 106 de la rondelle étant circulaire et ayant un diamètre d 3 La région centrale 106 de la rondelle est plus petite que le trou de support respectif 102, d 3 étant inférieur à d 1 La couronne externe de la rondelle est plus grande qu'un des trous de support respectif 102, le diamètre d 2 étant supérieur à di de telle sorte que l'élément de support 92 soit piégé entre la couronne
externe 110 et la plaque d'étanchéité 82 afin d'empê-
cher tout mouvement relatif de l'élément de support 92 perpendiculairement à la plaque d'étanchéité 82, et ce tout en permettant un mouvement de glissement relatif
1 o suivant les directions longitudinale et transversale.
Dans le mode de réalisation particulier, le dispositif d'étanchéité de volet 66 est placé dans la tuyère d'échappement 10, l'axe longitudinal 78 du dispositif d'étanchéité étant aligné de manière généralement parallèle avec l'axe longitudinal 44 de la tuyère, comme représenté sur la figure 1 De manière analogue, les rondelles 104 et les trous de support respectifs 102 sont généralement alignés parallèlement à l'axe longitudinal 78 du dispositif d'étanchéité et sont arrangés selon une pluralité de rangées 112 qui sont espacées transversalement et qui sont parallèles à l'axe longitudinal 78, comme représenté sur la figure 6 Pour le mode de réalisation particulier représenté, trois rangées 112 sont utilisées, chaque rangée incluant sept rondelles 104 espacées longitudinalement et sept trous de support respectifs 102 de manière à assurer un maintien généralement perpendiculaire et uniforme de la plaque d'étanchéité 82 sur l'élément de
support 92.
Comme représenté sur les figures 6 et 8, chacun des trous de support 102 a un premier côté amont 114 et un second côté aval 116 situé à l'opposé Le côté amont 114 est placé plus près de l'extrémité amont 94 de
l'élément de support que ne l'est l'extrémité aval 116.
Chacune des régions centrales 106 des rondelles est initialement positionnée tout près du côté amont 114, elle lui est adjacente et peu entrer en contact avec lui, et ce avant que le dispositif d'étanchéité de volet 66 ne soit exposé à des températures élevées des gaz d'échappement qui sont évacués de la chambre de combustion et qui sont canalisés au travers de la
tuyère d'échappement 10.
Puisque la plaque d'étanchéité 82 est directement exposée aux gaz de combustion chauds dans la tuyère
d'échappement 10, la plaque d'étanchéité 82 s'échauf-
fera, et ce faisant se dilatera plus vite que l'élément de support 92 Par conséquent, la région centrale 106 de rondelle qui est fixée à la plaque d'étanchéité 82 se translatera longitudinalement en aval depuis les points de soudure 100 qui fixent la plaque d'étanchéité 82 à l'élément de support 92 La plaque d'étanchéité 82 est ainsi libre de se dilater longitudinalement par rapport à l'élément de support 92, et ce avec un mouvement différentiel entre ces deux pièces, ce mouvement étant rendu possible par l'espace qui existe entre les régions centrales 106 de la rondelle et le côté aval 116 du trou Les diamètres relatifs dl, d 2 et d 3 sont de préférence choisis de manière à assurer qu'un mouvement de glissement adéquat de la région centrale 106 de la rondelle est possible à l'intérieur du trou de support 102 et de manière à permettre une adaptation aux valeurs attendues du mouvement différentiel Puisque la couronne externe 110 est plus grande que le trou de support 102, l'élément de support 92 est retenu contre la plaque d'étanchéité 82, mais ce maintien permet un mouvement de glissement longitudinal
entre ces deux pièces.
La plaque d'étanchéité 82, dans le mode de
réalisation particulier, présente des coupes transver-
sales en forme d'arc 118 depuis l'extrémité aval 90 de la plaque d'étanchéité jusqu'à l'extrémité amont 94 de la plaque d'étanchéité et peut être définie par un rayon R 1 et par un rayon R 4, comme représenté sur la figure 7 Les figures 9 et 10 représentent deux des
coupes transversales 118, une première coupe transver-
sale 118 a qui est adjacente à l'extrémité aval 90 de la plaque d'étanchéité et qui a un rayon de courbure R 2 et une seconde coupe transversale 118 b qui est adjacente à l'extrémité amont 88 de la plaque d'étanchéité et qui a un rayon de courbure R 3 Le rayon de courbure Ri au niveau de l'extrémité aval 90 de la plaque d'étanchéité a une valeur d'environ 13,97 cm et le rayon des coupes transversales 118 croît de manière continue de R 1 à R 4, R 4 étant sensiblement plus grand, la coupe transversale
118 associée à R 4 étant généralement droite ou plate.
Une coupe transversale en forme d'arc qui change de manière continue 118 de la plaque d'étanchéité 82 est préférée car elle offre une meilleure adaptation à l'espace en forme de part de tarte situé entre des volets secondaires adjacents 52, comme représenté sur
la figure 4.
Si l'on se reporte à nouveau aux figures 6 à 9, la plaque d'étanchéité 82 comporte un premier bord d'étanchéité 120 et un second bord d'étanchéité opposé 122 qui est généralement parallèle à l'axe central longitudinal 78 pour entrer en contact avec des volets secondaires adjacents 20 dans la tuyère d'échappement et pour constituer des étanchéités avec Les premier et second bords d'étanchéité 120 et 122 sont définis par des extrémitésconvexes des coupes transversales 118 du dispositif d'étanchéité de volet 66, et dans le mode de réalisation particulier, ces premier et second bords d'étanchéité sont des parties de l'élément de
support 92.
L'élément de support 92 comprend de préférence une plaque relativement mince qui a une pluralité de
nervures raidisseuses 124 qui sont espacées longitudi-
nalement Les nervures ont généralement une coupe transversale en forme de U et peuvent être formées par simple emboutissage de la plaque d'élément de support 92 pour créer des cannelures qui définissent les
nervures 124 Les nervures 124 sont généralement dispo-
sées parallèlement à l'axe transversal 80 et sont généralement espacées longitudinalement les unes des autres Dans le mode de réalisation particulier, les rondelles 104 et leurs trous de support respectifs 102 sont disposés entre des nervures adjacentes 124 dans une partie plane 126 d'une forme de canal définie entre les nervures Puisque l'élément de support 92 est
relativement mince, il est aussi relativement souple.
Cependant, les nervures 124 fournissent une rigidité
structurelle préférentielle à l'élément de support 92.
Plus spécifiquement, les nervures 124 sont placées parallèlement à la direction transversale 80 et par conséquent, lorsque le dispositif d'étanchéité de volet 66 est placé dans la tuyère d'échappement 10, les premier et second bords d'étanchéité 120 et 122 étant adjacents et en contact avec les volets secondaires 20, les nervures 124 constituent une rigidité radiale qui permet une adaptation aux forces radiales des gaz d'échappement qui agissent sur la surface interne 84 de la plaque d'étanchéité Cependant, les nervures 124 sont espacées longitudinalement les unes des autres et par conséquent, les parties 126 d'une forme de canal ne sont pas structurellement rigides Ceci permet au dispositif d'étanchéité de volet 66 de se vriller par rapport à l'axe longitudinal 78 pour s'adapter au décalage des volets secondaires adjacents 52, comme
représenté par exemple sur la figure 5.
Par conséquent, les dispositifs d'étanchéité de volet 66, qui incluent l'élément de support 92 et la plaque d'étanchéité 82, sont autorisés à se vriller par rapport à l'axe central longitudinal 78 tout en étant rigides selon des plans transversaux qui s'étendent au travers de chacune des nervures 124 Qui plus est, puisque les trous de support 102 sont plus grands que les régions centrales 106 des rondelles et puisque la région centrale de chaque rondelle est initialement adjacente au côté aval 116 du trou et est espacée de manière équidistante des troisième et quatrième côtés 128 et 130 transversaux et opposés des trous 104, comme représenté sur la figure 6, le vrillage de la plaque d'étanchéité 82 peut être permis Non seulement la région centrale 106 de chaque rondelle peut glisser librement parallèlement à l'axe longitudinal 78, mais elle peut également glisser librement suivant n'importe quelle direction parallèle à l'axe transversal 80 pour s'adapter au vrillage du dispositif d'étanchéité de
volet 66.
La plaque d'étanchéité 82 est l'élément de support 92 sont tous deux de préférence minces de telle sorte qu'ils puissent être fabriqués de manière classique par emboutissage Dans un mode de réalisation donné à titre d'exemple, la plaque 82 et l'élément 92 ont 0,51 mm d'épaisseur et sont formés à partir d'un matériau de volet d'échappement classique tel que le
matériau connu commercialement sous le nom de René 41.
Chacun des dispositifs d'étanchéité de volet 66 est placé dans la tuyère d'échappement 10, comme représenté sur la figure 1, au moyen d'une paire
d'éléments de maintien classiques en forme de T 132.
L'élément de maintien 132 comporte une base 134 qui est reliée de manière appropriée et fixe à l'élément de support 92 et deux extrémités d'élément en forme de T 136 qui sont en contact glissant avec les surfaces externes des volets secondaires 20 pour retenir les premier et second bords d'étanchéité 120 et 124 contre la surface interne des volets secondaires 20 Le dispositif d'étanchéité de volet 66 comporte également un axe de maintien 138 situé au niveau de l'extrémité amont de la plaque d'étanchéité 82, cet axe étant positionné dans l'extrémité aval en forme de U 74 du dispositif d'étanchéité de volet primaire 68 Une liaison de centrage classique 140 comporte une base 142 qui est fixée de manière appropriée et fixe à l'élément de support 92 La liaison 140 est reliée de manière appropriée aux volets secondaires adjacents 20 pour maintenir le dispositif d'étanchéité de volet 66 suivant une position centrée lors du mouvement des
volets secondaires 20.
Comme représenté sur les figures 1 et 9, la nervure 124 de la coupe transversale 118 a qui est adjacente à l'extrémité aval 96 de l'élément de support 92 est disposée au-dessous des premier et second bords d'étanchéité adjacents 120 et 122 afin d'empêcher la nervure 124 d'interférer avec les volets secondaires adjacents 20 Les nervures 124 de la coupe transversale 118 b qui sont adjacentes à l'extrémité amont 94 de l'élément de support 92 sont généralement en forme d'arc, présentent une forme convexe dirigée vers l'extérieur comme représenté sur les figures 10 et 1 et s'interpénètrent avec les premier et second bords d'étanchéité 120 et 122 pour empêcher une quelconque interférence de la nervure 124 avec les volets
secondaires adjacents 20.
Bien qu'ait été décrits ici des modes de réalisation particuliers de la présente invention, d'autres modifications de l'invention apparaîtront à l'évidence à l'homme de l'art, et ces modifications qui
se déduisent de la description qui précède s'inscrivent
naturellement dans la cadre de la présente invention.
Plus spécifiquement, et à titre d'exemple seule-
ment, bien que le dispositif d'étanchéité de volet secondaire 66 selon la présente invention ait une utilité particulière dans une tuyère de section variable axysimétrique et orientable, il peut également être utilisé dans une tuyère non orientable ou dans d'autres tuyères qui nécessitent des bords d'étanchéité et 122 similaires pour une adaptation au mouvement thermique différentiel Bien que les bords d'étanchéité 102 et 122 soient formés comme des parties de la plaque de support 92, ils peuvent également être formés comme des parties de la plaque d'étanchéité 82 o l'élément de support 92 ne recouvre pas la plaque d'étanchéité 82 Bien qu'un mode de réalisation particulier des nervures raidisseuses en forme de U 124 ait été décrit, d'autres types de nervures raidisseuses peuvent également être utilisées Qui plus est, le dispositif d'étanchéité de volet primaire 68 peut être réalisé selon le mode de réalisation préféré du dispositif d'étanchéité de volet secondaire 66 bien que les volets primaires 12 ne soient pas orientables et ne se
vrillent pas.
Claims (20)
1 Dispositif d'étanchéité pour tuyère d'échap-
pement de moteur à turbine à gaz, caractérisé en qu'il comprend: une plaque d'étanchéité ( 82) ayant une première extrémité ( 88) et une seconde extrémité opposée ( 90); un élément de support ( 92) ayant une première extrémité ( 94) et s'étendant généralement sur une longueur égale à celle de la plaque d'étanchéité ( 82) pour supporter la plaque d'étanchéité ( 82); et un moyen ( 98) pour joindre l'élément de support ( 92) à la plaque d'étanchéité ( 82), ce moyen ( 98) étant efficace pour joindre de manière fixe la première extrémité de l'élément de support ( 94) à la première extrémité de la plaque d'étanchéité ( 88) tout en permettant à la seconde extrémité de la plaque d'étanchéité ( 90) de glisser par rapport à l'élément de support ( 92) pour s'adapter à tout mouvement thermique différentiel entre la plaque d'étanchéité ( 82) et
l'élément de support ( 92).
2 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que le moyen de jonction ( 98) comprend en outre: l'élément de support ( 92) incluant une pluralité de trous de support espacés les uns des autres ( 102); une pluralité de rondelles ( 104), chacune ayant une région centrale ( 106) jointe de manière fixe à la plaque d'étanchéité ( 82) et chacune ayant une couronne externe ( 110) espacée de la plaque d'étanchéité ( 82); et chacune des rondelles ( 104) étant plus grande qu'un des trous de support respectif ( 102) et étant disposée à l'intérieur de telle sorte que l'élément de support ( 92) est disposé entre la couronne externe ( 110) et la plaque d'étanchéité ( 82) et que la couronne externe ( 110) engage par glissement l'élément de support ( 92) pour joindre l'élément de support ( 92) à la plaque d'étanchéité ( 82) tout en permettant un
mouvement de glissement entre ces deux pièces.
3 Dispositif d'étanchéité, selon la revendica-
tion 2, caractérisé en ce qu'il a un axe central longitudinal ( 78) et en ce que le moyen de jonction ( 98) comprend en outre les rondelles ( 104) et les trous de support respectifs ( 102) qui sont alignés
parallèlement & l'axe central longitudinal ( 78).
4 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 2, caractérisé en ce qu'il a un axe central longitudinal ( 78) et un axe transversal ( 80) disposé perpendiculairement à l'axe central et en ce que le moyen de jonction ( 98) comprend en outre les rondelles ( 104) et les trous de support respectifs ( 102) qui sont arrangés dans une pluralité de rangées ( 112) espacées transversalement et parallèles à l'axe central
longitudinal ( 78).
5 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 2, caractérisé en ce que les rondelles ( 104) et
les trous de support ( 102) sont circulaires.
6 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 2, dans lequel chacun des trous de support ( 102) a un premier côté ( 114) et un second côté opposé ( 116),, le premier côté ( 114) étant disposé plus près du premier côté, de l'élément de support ( 94),, et en ce que chacune des régions centrales de rondelle ( 106) est plus petite qu'un trou de support respectif ( 102) et est initialement positionnée tout près du premier côté ( 114) de ce trou avant que 1 e dispositif d'étanchéité
ne soit exposé & une température élevée.
7 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 2, caractérisé en ce que la plaque d'étanchéité ( 82) comporte un axe central longitudinal ( 78) et un axe transversal ( 80) disposé perpendiculairement & l'axe central, un premier bord d'étanchéité ( 120) et un second bord d'étanchéité opposé ( 122) disposes généralement parallèlement & l'axe central longitudinal ( 78) pour entrer en contact avec les éléments ( 20) dans la tuyère d'échappement ( 10) afin de constituer des
étanchéités avec.
8 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 7, caractérisé en ce que la plaque d'étanchéité ( 82) a des coupes transversales en forme d'arc ( 118) et en ce que les premier et second bords ( 120, 122) définissent les extrémités respectives ( 94, 96) de l'élément de support ( 92) qui est fixé & la plaque
d'étanchéité ( 82).
9 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 8, caractérisé en ce que les coupes transversales ( 118) changent de rayon depuis la première extrémité de plaque d'étanchéité ( 88) jusqu'& la seconde extrémité
de plaque d'étanchéité ( 90).
10 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 9, caractérisé en ce que la coupe transversale ( 118) est sensiblement droite au niveau de la seconde
extrémité de plaque d'étanchéité ( 90).
11 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 8, caractérisé en ce que les premier et second bords d'étanchéité ( 120, 122) sont définis par des
extrémités convexes de l'élément de support ( 92).
12 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 2, caractérisé en ce que l'élément de support ( 92) comporte une plaque ayant une pluralité de nervures
raidisseuses espacées les unes des autres ( 124).
13 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 12, caractérisé en ce que les trous de support
( 102) sont disposés entre les nervures ( 124).
14 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 12, caractérisé en ce qu'il a un axe central longitudinal ( 78) et un axe transversal ( 80) disposé perpendiculairement à l'axe central et en ce que les nervures ( 124) sont disposées parallèlement à l'axe transversal ( 80) et sont espacées longitudinalement les
1 o unes des autres.
Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 14, caractérisé en ce que les trous de support
( 102) sont disposés entre les nervures ( 124).
16 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 15, caractérisé en ce que les rondelles ( 104) et les trous de support respectifs ( 102) sont arrangés en une pluralité de rangées ( 112) espacées tranversalement
et parallèles à l'axe central longitudinal ( 78).
17 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre trois rangées ( 112) transversalement espacées, chaque rangée comprenant sept rondelles ( 104) et sept trous de
support respectifs ( 102).
18 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 16, caractérisé en ce que la plaque d'élément de support ( 92) est souple et en ce que les nervures raidisseuses ( 124) sont espacées longitudinalement pour permettre à la plaque de support ( 92) et à la plaque d'étanchéité ( 82) de se vriller par rapport à l'axe central longitudinal ( 78) tout en étant rigide selon des plans transversaux qui s'étendent au travers de
chacune des nervures ( 124).
19 Dispositif d'étanchéité selon la revendica-
tion 18, caractérisé en ce que chacun des trous de support ( 102) a un premier côté ( 114) et un second côté opposé ( 116), le premier côté ( 114) étant disposé plus près du premier côté d'élément de support ( 94) et en ce que chacune des régions centrales de rondelle ( 106) est plus petite qu'un trou de support respectif ( 102) et est initialement positionnée tout près du premier côté s ( 114) du trou avant que le dispositif d'étanchéité ne soit exposé & une température élevée, ce pour permettre à la plaque d'étanchéité ( 82) de se dilater thermiquement depuis la première extrémité de plaque d'étanchéité ( 88) par rapport à l'élément de support ( 92) et de se vriller autour de l'axe central
longitudinal ( 78).
Tuyère d'échappement à section variable, caractérisée en ce qu'elle comprend: une pluralité de volets d'échappement primaires ( 12) espacés de manière circonférencielle; une pluralité de volets d'échappement secondaires ( 20) espacés de manière circonférencielle et s'étendant en aval des volets primaires ( 12); un moyen ( 26) pour positionner les volets primaires et secondaires ( 12, 20) pour commander la section d'écoulement ainsi définie i une pluralité de dispositifs d'étanchéité ( 66) selon la revendication 19, chacun étant disposé entre des volets d'échappement secondaires adjacents ( 20), les premier et second bords d'étanchéité ( 120, 122) étant disposés de manière à dtre en contact étanche
avec les seconds volets d'échappement adjacents ( 20).
21 Tuyère d'échappement selon la revendication , caractérisée en ce que les volets d'échappement secondaires ( 20) sont orientables et en ce que les dispositifs d'étanchéité ( 66) sont vrillables lorsque les volets d'échappement secondaires ( 20) sont orientés pour maintenir un contact étanche entre les premier et second bords d'étanchéité ( 120, 122) et les volets
d'échappement secondaires adjacents ( 20).
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