FR2738046A1 - Joint d'etancheite a labyrinthe - Google Patents

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Jacques Marie Pierre Stenneler
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Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
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Abstract

Joint d'étanchéité à labyrinthe constitué de léchettes (5) usant une garniture abradable (2) pour ne laisser subsister qu'un très petit jeu entre un rotor (4) et un stator (1). Les léchettes sont construites en alliage à mémoire de forme et présentent la propriété de s'incliner de côté comme représenté pour interrompre momentanément l'usure de la garniture quand une température de transition d'état correspondant à un échauffement trop important est dépassée. On évite ainsi les dégâts causés par des échauffements excessifs. L'invention s'applique aux turbines à gaz de moteur d'avion.

Description

JOINT D' ETANCHEITE A LABYRINTHE
DESCRIPTION
L'invention ressortit à un joint d'étanchéité à labyrinthe.
Les joints de ce genre sont maintenant couramment utilisés dans l'aéronautique, en particulier pour assurer l'étanchéité entre les différents étages des turbines à gaz. Ils comprennent une garniture annulaire de matière d'usure facile généralement appelée abradable dans cette technique, souvent formée d'une structure en nid d'abeilles et qui est fixée à l'une des parties de la machine qui se font face et entre lesquelles le joint est établi, généralement au rotor ; et des crêtes circulaires appelées léchettes parallèles entre elles, plus dures que la garniture et concentriques à elle, fixées à l'autre des parties (généralement le stator).Les extrémités libres des léchettes défilent contre la garniture en y creusant un sillon dont la profondeur dépend des dimensions réelles des pièces de la machine et du joint ainsi que des dilatations différentielles auxquelles ces éléments sont soumis pour les différents régimes du moteur.
L'avantage de ces joints est qu'il n'existe que de faibles jeux entre les léchettes et la garniture dans les conditions ordinaires de service de la machine, à travers lesquels les fuites de gaz sont donc faibles.
L'usure de la garniture par le frottement des léchettes est concentrée essentiellement au début de l'existence du joint. Peuvent alors être produits des échauffements assez importants pour endommager une virole servant d'armature de soutien et de fixation à la garniture proprement dite ou même le carter auquel la garniture est fixée. I1 peut s'agir d'une fusion de la virole ou d'une rupture du carter, et des incendies peuvent même être causés si ces pièces sont en titane pour les rendre plus légères, ce qui est souvent choisi pour le carter.
L'objet de la présente invention est de limiter l'échauffement du joint et notamment de la garniture et des pièces adjacentes en interrompant le frottement momentanément quand une température déterminée est franchie.
L'invention concerne ainsi un joint d'étanchéité à labyrinthe disposé entre deux éléments en rotation relative d'une machine, composé d'une garniture annulaire fixée à l'une des parties et construite en une matière d'usure facile, et de crêtes circulaires fixées à l'autre des parties concentriques à la garniture et ayant des extrémités libres défilant devant la garniture, les crêtes étant assez dures pour user la garniture en frottant contre elle ; ce joint est caractérisé en ce que les crêtes sont construites en matière à mémoire de forme et conçues pour s'incliner de côté, de façon réversible, quand une température de transition est dépassée. Cette déformation les dégage de la garniture et interrompt donc le frottement et l'échauffement.
On se reporte maintenant aux figures suivantes, qui illustrent une réalisation particulière de l'invention
la figure 1 représente un joint dans son état
normal
la figure 2 représente le joint quand la
température de transition a été atteinte ;
et les figures 3, 4 et 5 représentent certaines
constructions possibles pour les léchettes.
La figure 1 représente un carter de stator 1 auquel est fixée une garniture 2 d'abradable formée d'une couche de lamelles jointes en nid d'abeilles et dressées sur la surface d'une virole 3 qui est fixée au carter 1 par une brasure. Un rotor 4 est muni de léchettes 5, crêtes circulaires et parallèles entre elles, ici au nombre de trois et qui s'effilent vers une extrémité libre 6 dirigée vers la garniture 2.
L'invention peut s'appliquer à toutes les constructions concevables du rotor 4 : il peut être d'un bloc avec les léchettes 5 (ainsi à la figure 3, où il est représenté sous la référence 34), ou bien les léchettes 5 peuvent appartenir à une pièce séparée. On a ainsi représenté des léchettes 5 solidaires d'une couronne 40 engagée dans une gorge 41 du rotor 44 de la figure 4, d'une couronne 50 frettée autour d'une portée 51 du rotor 54 de la figure 5 ou d'une couronne 52 soudée en bout à l'extrémité 53 opposée de ce rotor 54.
Dans toutes ces conceptions, les léchettes 5 sont en matière à mémoire de forme et ont la propriété de s'incliner ou de se coucher de côté, ce qui dégage leurs extrémités libres 6 de la garniture 2 dès qu'une température de transition est dépassée.
C'est ce qu'illustre la figure 2. Des matières présentant cette propriété de mémoire de forme sont connues : il s'agit d'alliages de titane et de nickel ou à base de fer, de manganèse et soit de chrome soit de silicium, sans que cette liste soit exclusive. Les léchettes 5 peuvent être construites à partir d'un bloc par enlèvement de la matière intermédiaire et à la forme de la figure 2, l'usinage étant réalisé au-dessus de la température de transition. Puis un refroidissement est opéré au-dessous de cette température, et une déformation mécanique est imposée aux léchettes 5 pour les redresser et leur donner la forme de la figure 1. Le franchissement de la température de transition dans un sens ou dans l'autre conférera automatiquement et de façon réversible la forme de la figure 1 ou de la figure 2 aux léchettes 5.
Dès que l'échauffement excessif se sera dissipé, les léchettes 5 se redresseront donc pour amener le joint en condition de fonctionnement, et l'usure de la garniture 2 sera reprise à un rythme convenable.

Claims (1)

  1. REVENDICATION
    Joint d'étanchéité à labyrinthe disposé entre deux éléments en rotation relative (1, 4) d'une machine, composé d'une garniture annulaire (2) fixée à l'un des éléments (1) et construite en une matière d'usure facile, et de crêtes circulaires (5) fixées à l'autre des éléments, concentriques à la garniture et ayant des extrémités libres (6) défilant devant la garniture (2), les crêtes (3) étant assez dures pour user la garniture en frottant contre elle, caractérisé en ce que les crêtes sont construites en matière à mémoire de forme et conçues pour s'incliner de côté, de façon réversible, quand une température de transition est dépassée.
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