FR2962157A1 - Procede et dispositif pour anneaux de garniture de joint labyrinthe - Google Patents

Abstract

Ensemble d'étanchéité pour turbomachine, comprenant au moins une plaque arquée (44), un élément de sollicitation (48) et un anneau (46) de garniture. De plus, l'ensemble d'étanchéité comprend une pluralité de dents arquées (54) disposées entre l'anneau (46) de garniture et le rotor (20). La pluralité de dents arquées (54) comprend au moins un sous-ensemble de dents arquées (54). Le jeu d'au moins une des dents arquées (54) est différent des jeux du reste des dents arquées (54). Les jeux des dents arquées (54) du ou des sous-ensembles n'augmentent pas en passant d'un côté amont (34) à un côté aval (36) de la turbomachine.

Description

B11-2383FR 1 Procédé et dispositif pour anneaux de garniture de joint labyrinthe

L'invention concerne le domaine des joints d'étanchéité utilisés dans les turbomachines. Plus particulièrement, l'invention porte sur un joint labyrinthe à jeux progressifs destiné à servir à l'interface d'un organe rotatif tel qu'un rotor de turbine ou de compresseur et d'un organe fixe tel qu'un carter ou un stator. Les joints labyrinthes utilisés dans les turbines à gaz, les turbines à vapeur, les moteurs d'aéronefs, les compresseurs et autres systèmes de turbomachines sont sujets à des fuites excessives, car un jeu du rotor peut être conçu de manière à être suffisamment grand pour contribuer à empêcher le rotor de frotter contre le joint. Si le rotor touche effectivement le joint, ce qu'on appellera un frottement de rotor, le joint risque d'être endommagé, ce qui crée par la suite un jeu encore plus grand. En particulier, le frottement de rotor risque de survenir dans une turbine à gaz au cours d'un certain nombre d'états transitoires du rotor qui peuvent comprendre une excitation dynamique du rotor, une déformation thermique relative du rotor et du stator ou un décalage au centre du rotor en raison de l'apparition de plus en plus rapide d'un film de lubrification hydrodynamique dans les paliers lisses. Une flèche risque de survenir lorsqu'une turbine à gaz passe par des vitesses critiques, notamment pendant le démarrage. La déformation peut être provoquée par des écarts thermiques entre différentes pièces présentes dans la turbine à gaz. Un grand jeu entre le joint et le rotor est nécessaire, car un joint labyrinthe risque de ne pas être à même d'ajuster son jeu pendant les états transitoires du rotor, puisqu'il peut faire corps avec le stator. Les jeux entre les organes rotatifs et fixes des turbines à gaz peuvent avoir une incidence sur le rendement et les performances de la turbine. Dans la conception des turbines à gaz, des tolérances faibles entre pièces peuvent aboutir à un plus grand rendement. Des états transitoires similaires de rotors surviennent dans d'autres systèmes de turbomachines tels que des turbines à vapeur, des moteurs d'aéronefs ou des compresseurs et il peut souvent être difficile de prévoir les états transitoires. De plus, les joints labyrinthes peuvent être conçus avec un anneau de garniture à jeu variable à pression positive (VCPPP) qui tend à écarter du rotor le joint labyrinthe à l'aide d'un ressort, ce qui crée un grand jeu. Cela contribue à empêcher un frottement de rotor pendant des états transitoires de démarrage du rotor. Lorsque la différence de pression dans le joint s'accumule au-delà d'une certaine valeur, les forces agissant sur l'anneau de VCPPP amènent celui-ci à se fermer, ce qui provoque un faible jeu du rotor. L'anneau de VCPPP peut être conçu avec un assemblage étanche à la vapeur dans lequel l'anneau de VCPPP touche le carter ou le stator. Le frottement au niveau de cet assemblage peut créer une hystérésis lors de l'ouverture et de la fermeture de l'anneau de VCPPP. S'il y a des états transitoires du rotor après la fermeture de l'anneau de VCPPP, il se produira des frottements du rotor et un endommagement des dents du labyrinthe. Les formes de réalisation qui vont maintenant être décrites ne sont nullement destinées à limiter le cadre de l'invention revendiquée. Au contraire, ces formes de réalisation ne sont destinées qu'à fournir un bref résumé de formes possibles de l'invention. I1 est entendu que l'invention peut couvrir toutes sortes de formes qui peuvent être semblables aux formes de réalisation présentées ci-après, ou différentes de celles-ci. Dans une première forme de réalisation, une turbomachine comprend un boîtier fixe et un rotor tournant autour d'un axe. L'ensemble d'étanchéité pour la turbomachine comprend au moins une plaque arquée montée sur une surface intérieure du boîtier fixe et placée dans un plan radial. De plus, l'ensemble d'étanchéité comprend un anneau de garniture disposé entre le rotor et la plaque. L'anneau de garniture est placé de manière à bouger dans une direction radiale le long de la plaque. L'ensemble d'étanchéité comprend également une pluralité de dents arquées disposées entre l'anneau de garniture et le rotor. La pluralité de dents arquées comprend au moins un sous-ensemble de dents arquées. Le jeu d'au moins une des dents arquées est différent des jeux du reste des dents arquées. Les jeux des dents arquées du ou des sous-ensembles n'augmentent pas progressivement en allant d'un côté amont de la turbomachine à un côté aval de la turbomachine. Les jeux des dents arquées créent une rétroaction passive dans les forces hydrostatiques générées par la pression différentielle dans l'ensemble d'étanchéité, de telle sorte qu'un jeu en bout diminue, des forces radiales dirigées vers l'extérieur amènent l'anneau de garniture à s'écarter du rotor et, à mesure qu'augmente le jeu en bout, des forces radiales dirigées vers l'intérieur amènent l'anneau de garniture à se rapprocher du rotor. Enfin, l'ensemble d'étanchéité comprend également un élément de sollicitation disposé entre la plaque arquée et l'anneau de garniture et relié aux deux. Dans une deuxième forme de réalisation, une turbomachine comprend un boîtier fixe et un rotor tournant autour d'un axe.

L'ensemble d'étanchéité pour la turbomachine comprend au moins une plaque arquée montée sur une surface intérieure du boîtier fixe et est placée dans un plan radial. De plus, l'ensemble d'étanchéité comprend un anneau de garniture disposé entre le rotor et la plaque. L'anneau de garniture est placé de manière à bouger dans une direction radiale le long de la plaque. L'ensemble d'étanchéité comprend également une pluralité de dents arquées disposées entre l'anneau de garniture et le rotor. Le jeu d'au moins une des dents arquées est différent des jeux du reste des dents arquées. Les jeux des dents arquées n'augmentent pas progressivement en allant d'un côté amont de la turbomachine à un côté aval de la turbomachine. Les jeux des dents arquées créent une rétroaction passive dans les forces hydrostatiques générées par la pression différentielle dans l'ensemble d'étanchéité, de telle sorte que lorsque diminue un jeu en bout, des forces radiales dirigées vers l'extérieur amènent l'anneau d'étanchéité à s'écarter du rotor et, à mesure que le jeu en bout augmente, des forces radiales dirigées vers l'intérieur amènent l'anneau de garniture à se rapprocher du rotor. Enfin, l'ensemble d'étanchéité comprend également un élément de sollicitation disposé entre la plaque arquée et l'anneau de garniture et relié aux deux.

Dans une troisième forme de réalisation, une turbine ou un compresseur comprend un rotor tournant autour d'un axe, un boîtier fixe entourant le rotor ; et un ensemble d'étanchéité disposé entre le rotor et le boîtier fixe. Chaque segment de l'ensemble d'étanchéité comprend en outre au moins une plaque arquée montée sur une surface intérieure du boîtier fixe et placée dans un plan radial. Chaque segment de l'ensemble d'étanchéité comprend également un segment arqué d'un anneau de garniture disposé entre le rotor et la plaque. L'anneau de garniture est disposé de manière à bouger dans une direction radiale le long de la plaque. Le segment arqué ne comporte pas d'assemblage d'étanchéité à la vapeur. Chaque segment de l'ensemble d'étanchéité comprend également une pluralité de dents arquées disposées entre l'anneau de garniture et le rotor. La pluralité de dents arquées comprend au moins un sous-ensemble de dents arquées. Le jeu d'au moins une des dents arquées est différent des jeux du reste des dents arquées. Les jeux des dents arquées du ou des sous-ensembles n'augmentent pas progressivement en allant du côté amont de la turbine ou du compresseur à un côté aval de la turbine ou du compresseur. Les jeux dans les dents arquées créent une rétroaction passive dans les forces hydrostatiques générées par la pression différentielle dans l'ensemble d'étanchéité, si bien qu'à mesure que diminue un jeu en bout, des forces radiales dirigées vers l'extérieur amènent l'anneau de garniture à s'écarter du rotor et, à mesure qu'augmente le jeu en bout, des forces radiales dirigées vers l'intérieur amènent l'anneau de garniture à se rapprocher du rotor. Enfin, chaque segment de l'ensemble d'étanchéité comporte un élément de sollicitation disposé entre la plaque arquée et le segment arqué de l'anneau de garniture. L'élément de sollicitation est relié à la plaque arquée et à l'anneau de garniture.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels les mêmes repères désignent des parties identiques sur tous les dessins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un système de turbine selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'une zone d'étanchéité d'un système de turbine, représenté sur la figure 1, ayant un ensemble d'étanchéité selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 3 est une vue en coupe d'un ensemble d'étanchéité avec des dents sur l'anneau de garniture, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 4 est une vue en coupe d'un ensemble d'étanchéité avec des dents sur l'anneau de garniture et des plages en relief sur l'élément rotatif, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 5 est une vue en coupe d'un ensemble d'étanchéité avec des dents sur l'élément rotatif, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 6 est une vue en coupe d'un ensemble d'étanchéité avec des dents sur l'anneau de garniture et une pluralité de plaques, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 7 est une vue en coupe d'un ensemble d'étanchéité avec des dents à la fois sur l'anneau de garniture et sur l'élément rotatif, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 8 est un graphique présentant des jeux en bout en fonction de la position axiale d'un sous-ensemble de huit dents, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 9 est un graphique présentant des jeux en bout en fonction de la position axiale d'un sous-ensemble différent de huit dents, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 10 est un graphique présentant des jeux en bout en fonction de la position axiale d'un autre sous-ensemble de huit dents, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 11 est un graphique présentant des jeux en bout en fonction de la position axiale d'encore un autre sous-ensemble de huit dents, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 12 est un graphique présentant des jeux en bout en fonction de la position axiale d'encore un autre sous-ensemble de huit dents, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 13 est un graphique présentant des jeux en bout en fonction de la position axiale de deux sous-ensembles de dents, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 14 est un graphique illustrant la répartition de pression attendue sous des dents d'un anneau de garniture en fonction du jeu de la dernière dent, ou du jeu en bout, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 15 est un graphique présentant les forces de fermeture et d'ouverture agissant sur un anneau de garniture, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 16 est un graphique illustrant le concept d'un jeu d'équilibre selon une forme de réalisation de la présente invention ; et - la figure 17 est un graphique illustrant la manière dont le jeu d'équilibre dépend du rapport des pressions amont et aval, selon une forme de réalisation de la présente invention. Une ou plusieurs formes spécifiques de réalisation de la présente invention vont maintenant être décrites. Dans le but de fournir une description concise de ces formes de réalisation, tous les détails d'une véritable mise en oeuvre peuvent ne pas être décrits. I1 doit être entendu que, dans l'élaboration de toute mise en oeuvre réelle, comme dans tout projet d'étude ou de conception, de nombreuses décisions spécifiques de la mise en oeuvre doivent être prises pour atteindre les objectifs spécifiques des développeurs, notamment le respect de contraintes liées au système et liées au succès commercial, lesquelles peuvent varier d'une mise en oeuvre à une autre. De plus, il doit être entendu qu'un tel travail de mise au point pourrait être complexe et long, mais serait néanmoins un travail classique de conception, d'élaboration et de fabrication pour un homme du métier à partir de la présente description. Lorsqu'on parle d'éléments de diverses formes de réalisation de la présente invention, les articles indéfinis et définis, au singulier et au pluriel, sont destinés à signifier qu'il existe un seul ou plusieurs des éléments. I1 est entendu que les termes "comportant", "comprenant" et "ayant" sont inclusifs et signifient qu'il peut y avoir des éléments supplémentaires outre les éléments énumérés.

La figure 1 est une vue en coupe d'une forme de réalisation d'un système 10 de turbine, qui peut comprendre divers organes dont certains, pour plus de simplicité, ne sont pas représentés. Dans la forme de réalisation illustrée, le système 10 de turbine à gaz comprend une section compresseur 12, une section chambre de combustion 14 et une section turbine 16. La section turbine 16 comprend un boîtier fixe 18 et un élément rotatif 20, lequel tourne autour d'un axe 22. Des aubes mobiles 24 sont fixées à l'élément rotatif 20 et des aubes fixes sont fixées au boîtier fixe 18. Les aubes mobiles 24 et les aubes fixes 26 sont disposées en alternance dans la direction axiale. I1 y a plusieurs emplacements possibles où peuvent être installés des ensembles d'étanchéité, notamment l'emplacement 28 entre une aube mobile 24 à carénage et le boîtier fixe 18, l'emplacement 30 entre l'élément rotatif 20 et l'aube fixe 26, ou un emplacement d'étanchéité 32 par garniture d'extrémité entre l'élément rotatif et le boîtier fixe 18. La figure 2 est une vue en perspective d'une forme de réalisation de l'ensemble d'étanchéité 32 du système de turbine 10 de la figure 1. De l'air, du combustible ou d'autres gaz pénètrent dans le système 10 de turbine par un côté amont 34 et sortent du système par un côté aval 36. Dans la forme de réalisation illustrée, la direction axiale est indiquée par l'axe 40 et la direction radiale est indiquée par l'axe 42. Une plaque arquée 44 est montée sur la surface arquée du boîtier fixe 18 en regard de l'élément rotatif 20. Dans certaines formes de réalisation, la plaque 24 peut être en acier ou en alliages d'acier.

De plus, la section transversale de la plaque peut présenter une forme de T, comme représenté sur la figure 2. La plaque 44 peut faire corps avec le boîtier 18. De plus, la plaque 44 peut être disposée sous la forme d'un anneau complet de 360 degrés, sous la forme de deux arcs de 180 degrés, ou d'arcs plus petits qui forment conjointement un anneau complet. Par ailleurs, dans certaines formes de réalisation, la plaque 44 peut être constituée d'une pluralité de plaques à configuration semblable. Un anneau de garniture arqué 46 est disposé entre la plaque 44 et l'élément rotatif 20. L'anneau 46 peut être constitué par une pluralité de segments qui forment conjointement un anneau complet. Dans certaines formes de réalisation, l'anneau peut être en acier ou en alliages d'acier. De plus, l'anneau est conçu pour s'assembler avec la plaque 44, avec un intervalle 47. Des éléments de sollicitation 48 sont disposés entre le boîtier fixe 18 et l'anneau 46 de garniture. Les éléments de sollicitation 48 servent de courbures porteuses et assurent une grande rigidité dans la direction axiale 40 et une faible rigidité dans la direction radiale 42. La grande rigidité axiale évite un grand déplacement dans la direction axiale. La faible rigidité radiale permet à l'anneau 46 de garniture de bouger dans la direction radiale. De plus, l'élément de sollicitation supporte le poids de l'élément 46 de garniture et empêche celui-ci de toucher l'élément rotatif 20 en l'absence d'écoulement. Dans certaines formes de réalisation, l'élément de sollicitation 48 peut être constitué par une pluralité de courbures.

Une première extrémité 50 de chaque courbure peut être reliée mécaniquement à l'anneau 46 de garniture et l'autre extrémité 52 de chaque courbure peut être reliée mécaniquement au boîtier fixe 18 ou à la plaque 44 lorsque celle-ci a une section en T. Dans certaines formes de réalisation, on peut citer comme exemples de liaison mécanique la fixation par boulons, soudure ou autre technique adéquate pour assujettir mécaniquement deux structures l'une à l'autre. Dans d'autres formes de réalisation, l'extrémité 50 de la courbure peut faire corps avec l'anneau 46 de garniture et être fixée mécaniquement au boîtier 18. Dans encore une autre forme de réalisation, l'extrémité 52 de la courbure peut faire corps avec le boîtier fixe 18 ou la plaque 44 lorsque celle-ci a une section en T, et peut être assujettie mécaniquement à l'anneau 46 de garniture. Dans la présente forme de réalisation, chaque courbure est représentée en porte-à-faux avec un grand rapport largeur/épaisseur. D'autres types de courbure sont possibles et assurent également une grande rigidité axiale et une faible rigidité radiale. L'anneau 46 de garniture comprend en outre une pluralité de dents arquées 54 montées sur la surface de l'anneau, en regard de l'élément rotatif 20. Les segments de chaque dent disposés sur chaque segment de l'anneau 46 forment conjointement un anneau complet entourant l'élément rotatif 20. Dans certaines formes de réalisation, les dents 54 peuvent être en alliage d'acier. Les dents 54 peuvent être organisées en un ou plusieurs sous-ensembles de dents. Le jeu entre l'élément rotatif 20 et au moins une des dents 54 est différent des jeux du reste des dents 54. Autrement dit, les jeux de toutes les dents 54 ne sont pas identiques. Par exemple, un anneau 46 de garniture à six dents 54 peut comporter cinq jeux identiques et un jeu différent. D'autres exemples utilisant six dents 54 comprennent quatre jeux identiques et deux qui diffèrent, trois jeux identiques et trois qui diffèrent, deux jeux identiques et quatre qui diffèrent et six jeux tous différents les uns des autres. De plus, les jeux entre l'élément rotatif 20 et les dents 54 d'au moins un sous-ensemble n'augmentent pas progressivement en allant du côté amont 34 de la turbine ou du compresseur du côté aval 36. Par exemple, les jeux d'au moins un sous-ensemble peuvent diminuer progressivement en allant du côté amont 34 de la turbine ou du compresseur au côté aval 36. Dans certaines formes de réalisation, certains, mais pas la totalité, des jeux peuvent être identiques. Pour que les jeux n'augmentent pas progressivement, la hauteur des dents 54 d'au moins un sous-ensemble ne diminue pas progressivement en allant du côté amont 34 au côté aval 36. Dans certaines formes de réalisation, la hauteur de certaines, mais pas de la totalité, des dents 54 peut être la même. Toute diminution des jeux peut être de nature linéaire, quadratique, parabolique ou arbitraire. De plus, l'espacement entre des dents adjacentes ou sous-ensembles adjacent de dents 54 peut être le même ou peut varier, comme examiné ci-après. La figure 3 est une vue en coupe d'une forme de réalisation d'un ensemble d'étanchéité 60 avec des dents sur l'anneau 46 de garniture. Dans la forme de réalisation illustrée, l'anneau 46 de garniture est relié à la plaque 44 par deux ensembles de courbures, un ensemble amont de courbures 66 et un ensemble aval de courbures 68. La déformabilité radiale de l'ensemble amont 66 et de l'ensemble aval 68 de courbures est illustrée schématiquement sous la forme de ressorts. Dans la forme de réalisation particulière représentée, des agencements amont et aval de courbures sont utilisés pour l'anneau 46 de garniture afin de correspondre aux parties amont et aval de l'anneau entourant la plaque 44. Un intervalle avant 74 existe entre la partie amont de l'anneau 46 de garniture et la plaque 44 et il existe de même un intervalle arrière 76 entre la partie aval de l'anneau de garniture et la plaque. Ces intervalles assurent une résistance à l'écoulement au flux de fuite et doivent être limités le plus possible pour réduire le débit de fuite. Dans certaines formes de réalisation, l'intervalle avant 74 et l'intervalle arrière 76 peuvent mesurer d'environ 50 micromètres à 250 micromètres. La grande rigidité axiale des courbures maintient les intervalles avant et arrière approximativement à la même valeur pendant le fonctionnement. Une poche 78 est présente entre l'anneau 46 de garniture et la plaque 44. La hauteur 79 de la poche 78 est conçue pour permettre un mouvement radial suffisant pour éviter des frottements du rotor pendant des états transitoires du rotor. Des gaz s'échappent par un trajet de fuites 80 passant par l'intervalle avant 74, la poche 78 et l'intervalle arrière 76. Ainsi, l'intervalle avant 74 et l'intervalle arrière 76 sont conçus pour réduire la quantité de gaz qui s'échappe en passant par le trajet 80. De plus, dans une forme de réalisation, l'anneau 46 de garniture ne comprend pas d'assemblage étanche à la vapeur pour supprimer les frottements, ce qui permet à l'anneau de garniture de bouger radialement en réponse à des forces de rétroaction passive examinées plus loin.

Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 3, l'anneau 46 de garniture comprend en outre un sous-ensemble de six dents arquées. D'autres formes de réalisation peuvent comprendre deux ou plus de deux sous-ensembles de dents arquées. Une dent amont 70 et une dent aval 72 sont disposées à la surface de l'anneau 46 de garniture en regard de l'élément rotatif 20. La distance entre la pointe de la dent aval 72 et l'élément rotatif 20 est définie comme jeu en bout aval 84. Dans certaines formes de réalisation, le jeu en bout aval 84 en fonctionnement peut être d'environ 125 micromètres à 380 micromètres. La distance entre la pointe de la dent amont 70 et l'élément rotatif 20 est définie comme jeu en bout amont 82. La différence entre le jeu en bout amont 82 et le jeu en bout aval 84 est définie comme progression 83 du jeu, lequel, dans certaines formes de réalisation, peut mesurer d'environ 400 micromètres à 1400 micromètres. Le jeu en bout amont 82 est plus grand que le jeu en bout aval 84. De plus, le jeu de chaque dent diminue progressivement en allant du côté amont 34 au côté aval 36. La progression du jeu des dents crée des forces de rétroaction passive, lesquelles sont examinées plus loin, agissant sur l'anneau 46 de garniture.

La figure 4 est une vue en coupe d'une autre forme possible de réalisation d'un ensemble d'étanchéité 100 avec des plages en relief 102, qui illustre également la diminution progressive des jeux des dents en allant de l'amont 34 vers l'aval 36. De tels reliefs peuvent servir à créer un passage plus tortueux pour le flux de fuite. Comme illustré sur les figures 3 et 4, l'espacement 86 entre les dents adjacentes peut être uniforme ou non uniforme. Par exemple, dans une forme de réalisation, l'espacement 86 peut augmenter de l'amont 34 vers l'aval 36. En outre, la largeur du joint labyrinthe 88 dépend de la pression différentielle dans celui-ci. Enfin, des gaz s'échappent par le trajet de fuites 90 présent entre la pointe de chaque dent et l'élément rotatif 20, et pour terminer par le jeu en bout aval 84. Ainsi, le jeu en bout aval 84 permet de réduire la quantité de gaz s'échappant par le trajet 90. Parmi les autres dimensions présentées sur les figures 3 et 4 figure la distance 92 entre l'anneau 46 de garniture et la plaque 44. La valeur minimale de la distance 92 doit permettre les états transitoires radiaux attendus. La valeur maximale de la distance 92 est déterminée par des contraintes de conditionnement. La largeur 94 dépend de la pression différentielle d'un côté à l'autre du joint, puisque la plaque 44 ne doit pas se déformer beaucoup sous l'effet de la pression différentielle. La figure 5 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation possible d'un ensemble d'étanchéité 110 avec des dents sur l'élément rotatif 20. Dans la forme de réalisation illustrée, tous les aspects des dents, dont la hauteur, l'espacement et la configuration, peuvent être identiques à ceux des dents disposées sur l'anneau de garniture de la figure 3. L'anneau 46 de garniture est identique à l'anneau de la figure 3, sauf qu'au lieu d'avoir des dents disposées sur la surface en regard de l'élément rotatif 20, un revêtement 112 suppressible par abrasion est disposé sur l'anneau. Dans certaines formes de réalisation, le revêtement 112 suppressible par abrasion peut contenir du nickel, du chrome, de l'aluminium, du nitrure de bore hexagonal, du fer ou une combinaison de ceux-ci. On peut également utiliser d'autres matériaux suppressibles par abrasion. La composition du revêtement 112 suppressible par abrasion est telle que si les pointes de l'une quelconque des dents arrivent au contact du revêtement, la tendance sera de préférence à l'usure du revêtement, sans dommages pour les dents. Dans la forme particulière de réalisation représentée, le jeu en bout aval 84 et le jeu en bout amont 82 représentent les distances entre le revêtement 112 suppressible par abrasion de l'anneau de garniture et des pointes respectivement de la dent aval 72 et de la dent amont 70. D'autres éléments représentés sur la figure 5, communs avec ceux représentés sur la figure 3, sont évoqués plus haut. La figure 6 est une vue en coupe d'une autre forme possible de réalisation d'un ensemble d'étanchéité 120 avec une pluralité de plaques. Dans la forme de réalisation illustrée, outre la plaque intermédiaire 44, il y a une plaque amont 122 et une plaque aval 124.

L'ajout des plaques amont et aval crée un trajet de fuites plus tortueux 80. En particulier, les gaz passant éventuellement par le trajet de fuites 80 peuvent passer par le premier intervalle 126 entre la plaque amont 122 et la partie amont de l'anneau 46 de garniture, le second intervalle 128 entre la partie amont de l'anneau et la plaque intermédiaire 44, le troisième intervalle 130 entre la plaque 44 et la partie aval de l'anneau, et le quatrième intervalle 132 entre la partie aval de l'anneau et la plaque aval 124. Ces intervalles créent une résistance à l'écoulement pour le flux de fuite et doivent être aussi petits que possible afin de réduire le débit de fuite. Un tel trajet 80 peut réduire la quantité de fuites de gaz en comparaison des trajets représentés sur les figures 3 et 5. D'autres éléments représentés sur la figure 6, communs avec ceux représentés sur la figure 3, sont évoqués plus haut.

La figure 7 est une vue en coupe d'une autre forme possible de réalisation d'un ensemble d'étanchéité 140 avec des dents disposées aussi bien sur l'anneau 46 de garniture que sur l'élément rotatif 20. Dans la forme de réalisation illustrée, l'anneau 46 de garniture comporte un sous-ensemble de onze dents arquées. D'autres formes de réalisation peuvent comprendre deux ou plus de deux sous-ensembles de dents arquées. L'anneau 46 de garniture comporte un petit groupe de six dents arquées, comprenant une dent amont 142 et une dent aval 144, disposées sur la surface en regard de l'élément rotatif 20. Par ailleurs l'élément rotatif 20 comporte un second groupe de cinq dents arquées, comprenant une dent amont 146 et une dent aval 148, disposées sur la surface en regard de l'anneau 46 de garniture. L'espacement 86 entre les dents adjacentes sur l'anneau 46 de garniture peut être différent de l'espacement 87 entre les dents adjacentes sur l'élément rotatif 20. Comme dans le cas de l'ensemble d'étanchéité 60 représenté sur la figure 3, les espacements 86 et 87 entre chaque dent peuvent être uniformes ou non uniformes. La largeur du joint labyrinthe 150 dépend de la pression différentielle d'un côté à l'autre de celui-ci et peut être inférieure à celle d'autres joints labyrinthes en raison des jeux plus petits. Utiliser des dents imbriquées les unes dans les autres peut être avantageux, car le trajet de fuites 90 est plus tortueux que dans une forme de réalisation ne comportant qu'un seul groupe de dents, ce qui a pour effet une diminution des fuites. Dans certaines formes de réalisation, un revêtement suppressible par abrasion, semblable à celui représenté sur la figure 5, peut être appliqué sur l'anneau 46 de garniture. D'autres éléments représentés sur la figure 7, communs avec ceux représentés sur la figure 3, sont présentés plus haut. Considérant ensuite diverses formes de réalisation qui comprennent des sous-ensembles avec deux ou plus de deux dents présentant les mêmes jeux, les figures 8 à 12 sont des graphiques qui illustrent le jeu en bout en fonction de la position axiale. Sur ces graphiques, l'abscisse (axe des X) 164 représente la position axiale d'une dent en centimètres et l'ordonnée (axe des Y) 166 représente le jeu en bout en micromètres. Une position axiale plus petite correspond à une position plus proche de l'amont 34 et une position axiale plus grande correspond à une position plus proche du côté aval 36. Dans diverses formes de réalisation, l'espacement entre les dents des sous-ensembles peut être uniforme ou non uniforme.

Dans la forme de réalisation représentée sur le graphique 160 de la figure 8, un sous-ensemble 162 comporte un premier jeu 168, un deuxième jeu 170 et un troisième jeu 172, lesquels diminuent progressivement. Pour illustrer la relation entre la hauteur et le jeu des dents, une dent 173 est représentée à titre de référence au-dessus du troisième jeu 172. Les deux jeux suivants 176 sont identiques et sont inférieurs aux trois jeux 174. Comme représenté sur la figure 8, les jeux n'augmentent pas progressivement de l'amont 34 vers l'aval 36, ce qui crée des forces de rétroaction passive comme examiné plus loin. Ainsi, bien que certaines des dents du sous-ensemble 162 aient la même hauteur, il n'y a pas d'augmentation des jeux dans le sous-ensemble 162 en allant de l'amont 34 vers l'aval 36. Par ailleurs, certaines formes de réalisation d'ensembles d'étanchéité peuvent comprendre plus d'un sous-ensemble 162, comme décrit plus loin. La figure 9 est un graphique 180 présentant des jeux en fonction de la position axiale d'un sous-ensemble 182 de huit dents. Dans la forme de réalisation illustrée, les deux premiers jeux 184 sont identiques. De même, les deux deuxièmes jeux 186, les deux troisièmes jeux 188 et les deux quatrièmes jeux 190 sont identiques chacun. De plus, les deux premiers jeux 184 sont plus grands que les deux deuxièmes jeux 186, lesquels sont plus grands que les deux troisièmes jeux 188 qui sont plus grands que les deux quatrièmes jeux 190. Autrement dit, bien que quatre paires de jeux dans le sous-ensemble 182 soient chacune identique, il n'y a pas d'augmentation progressive des jeux en passant de l'amont 34 à l'aval 36. D'autres formes de réalisation peuvent comporter plus de deux dents ayant les mêmes jeux. Comme représenté sur la figure 9, les jeux n'augmentent pas dans le sous-ensemble 182 en passant de l'amont 34 à l'aval 36, ce qui crée des forces de rétroaction passive.

La figure 10 est un graphique 200 présentant des jeux en fonction de la position axiale d'un sous-ensemble 202 de huit dents. Dans la forme de réalisation illustrée, les quatre premiers jeux 204 sont identiques. De même, les quatre deuxièmes jeux 206 sont identiques et sont inférieurs aux quatre premiers jeux 204. D'autres formes de réalisation peuvent comporter plus ou moins que quatre dents à jeu identique. De plus, certaines formes de réalisation peuvent comprendre un premier groupe de jeux identiques avec plus ou moins de dents qu'un deuxième groupe à jeux identiques. Comme représenté sur la figure 10, les jeux des dents n'augmentent pas dans le sous- ensemble 202 en allant de l'amont 34 vers l'aval 36, ce qui crée des forces de rétroaction passive. La figure 11 est un graphique 210 présentant des jeux en fonction de la position axiale d'un sous-ensemble 212 de huit dents. Dans la forme de réalisation illustrée, les deux premiers jeux 214 sont identiques. Les quatre jeux suivants 216 sont également identiques et sont plus petits que les deux premiers jeux 214. Les deux derniers jeux 218 sont identiques et sont plus petits que les quatre jeux 216. Par une modification du nombre de dents ayant le même jeu, la répartition des forces de rétroaction passive le long de l'anneau de garniture peut être ajustée pour répondre aux besoins d'une application particulière. D'autres formes de réalisation peuvent comporter plus ou moins de dents avec des jeux identiques. Comme représenté sur la figure 1l, les jeux des dents n'augmentent pas de l'amont 34 vers l'aval 36 dans le sous-ensemble 212, ce qui crée des forces de rétroaction passive.

La figure 12 est un graphique 230 présentant des jeux en fonction de la position axiale d'un sous-ensemble différent 232 de huit dents. Dans la forme de réalisation illustrée, les quatre premiers jeux 234 sont identiques. Les deux jeux suivants 236 sont identiques eux aussi et sont plus petits que les quatre premiers jeux 234. Les deux derniers jeux 238 sont identiques et sont plus petits que les deux jeux 236. En comparaison de la figure 11, les forces radiales dirigées vers l'intérieur qui amènent l'anneau de garniture à se rapprocher du rotor sont plus grandes vers l'amont 34 de la figure 12, car les quatre premiers jeux 234 sont plus petits que les quatre premiers jeux de la figure 11. En modifiant les jeux dans un sous-ensemble, la répartition des forces de rétroaction passive le long de l'anneau de garniture peut être ajustée pour convenir aux besoins d'une application particulière. D'autres formes de réalisation peuvent comporter plus ou moins de dents avec des jeux identiques. Comme représenté sur la figure 12, les jeux des dents n'augmentent pas de l'amont 34 vers l'aval 36 dans le sous-ensemble 232, ce qui crée des forces de rétroaction passive. La figure 13 est un graphique 250 présentant des jeux en fonction de la position axiale de deux sous-ensembles de dents. Dans la forme de réalisation illustrée, le premier sous-ensemble 252 et le deuxième sous-ensemble 254 comprennent chacun quatre dents. Le premier sous-ensemble 252 comprend un premier jeu 256, un deuxième jeu 258, un troisième jeu 260 et un quatrième jeu 262, tous différents les uns des autres. Le deuxième sous-ensemble 254 comprend un premier jeu 264, un deuxième jeu 266, un troisième jeu 268 et un quatrième jeu 269, également tous différents les uns des autres. Dans d'autres formes de réalisation, les premier et deuxième sous-ensembles 252 et 254 peuvent comporter des dents de même hauteur, comme représenté sur les figures 8 à 12. Comme représenté sur la figure 13, les jeux des dents du premier sous-ensemble 252 diminuent progressivement en passant de l'amont 34 à l'aval 36, ce qui crée des forces de rétroaction passive dans le sous-ensemble 252. De plus, les jeux des dents du deuxième sous-ensemble 254 diminuent progressivement en passant de l'amont 34 à l'aval 36, ce qui crée des forces de rétroaction passive dans le sous-ensemble 254. D'autres formes de réalisation peuvent contenir plus de deux sous-ensembles, des forces de rétroaction passive étant créées dans au moins un sous-ensemble de l'ensemble d'étanchéité. De plus, le fait d'utiliser deux ou plus de deux sous-ensembles peut créer un trajet plus tortueux pour le flux de fuite dans l'ensemble d'étanchéité, car chaque sous-ensemble peut comporter des dents avec des jeux diminuant progressivement. Enfin, l'espacement entre les sous-ensembles peut être uniforme ou non uniforme.

La figure 14 est un graphique 270 illustrant les résultats de simulations de répartition de pression sous des dents d'un anneau de garniture en fonction du jeu de la dernière dent, ou jeu en bout. Sur le graphique, l'abscisse 164 représente la position axiale d'une dent en centimètres et l'ordonnée 274 représente la pression sous la dent en mégapascals, pour une pression amont de 12,8 MPa et une pression aval de 10,3 MPa. Les courbes de ce graphique sont appelées profil axial de pression. Trois cas sont illustrés : le premier cas 276 présente la répartition de pression lorsque le jeu de la dernière dent est de 125 micromètres, le deuxième cas 278 représente un jeu de 380 micromètres et le dernier cas 280 présente les résultats avec un jeu de 635 micromètres. Ces trois cas sont utilisés dans la simulation servant à indiquer le changement de profil de pression (et de la force qui en résulte sur l'anneau de garniture) à mesure que l'anneau de garniture se déplace radialement vers l'intérieur ou vers l'extérieur. Chaque cas comporte un seul sous-ensemble de cinq dents arquées, les dents pour les trois cas situées aux mêmes points dans la direction axiale et avec les mêmes largeurs de joints. L'espacement entre chaque dent augmente de gauche à droite sur l'abscisse 164, ce qui rend non uniforme l'espacement. De plus, la progression du jeu des dents pour chaque cas est la même, à savoir environ 760 micromètres et la progression s'effectue d'une façon linéaire. Autrement dit, en utilisant comme exemple le cas 276, les jeux, en allant de la dent amont à la dent aval, seraient de 890, 699, 508, 318 et 125 micromètres. De la sorte, le jeu de la dent amont pour le cas 278 serait de 1140 micromètres et, pour le cas 280, serait de 1395 micromètres. Sur les graphiques représentés, la pression sous chaque dent respective du cas 276 est supérieure à celle des cas 278 et 280. Ainsi, à mesure que le jeu sous la dernière dent change du fait du changement de jeu en bout, le profil de pression change comme illustré sur la figure 14. La figure 15 est un graphique 290 présentant l'équilibre des forces dans la direction radiale pour l'anneau 46 de garniture ; les forces de fermeture et d'ouverture agissant sur l'anneau de garniture sont respectivement désignées par 300 et 302. Deux forces différentes agissent sur un anneau de garniture. Les premières, les forces hydrodynamiques, sont des forces sustentatoires créées sur l'anneau de garniture en raison de la rotation du rotor. Les secondes, des forces hydrostatiques, sont des forces créées sur l'anneau de garniture en raison de la pression différentielle dans l'ensemble d'étanchéité ou d'un éventuel flux de fuite créé. Les forces hydrodynamiques sont insignifiantes en comparaison des forces hydrostatiques. La rétroaction passive des formes de réalisation décrites est conçue pour affecter les forces hydrostatiques en donnant une conception plus robuste. Revenant à la figure 15, les flèches les plus longues représentent la pression la plus forte. Dans une forme de réalisation, la distance 292 du côté amont 34 au début de l'intervalle pour la plaque peut être d'environ 2,5 cm à 5 cm. De même, la distance 296 de l'intervalle au côté aval 236 peut également être d'environ 2,5 cm à 5 cm. La largeur de l'intervalle 294 peut être d'environ 1,2 cm à 4 cm.

Les distances 292, 294 et 296 peuvent toutes être conçues pour modifier la force de fermeture 300. L'espacement 298 entre chaque dent peut être uniforme ou non uniforme. Les flèches représentées dirigées vers le bas et agissant sur le dessus de l'anneau de garniture représentent la force de fermeture 300. Corrélativement, les flèches orientées vers le haut et agissant sur le dessous de l'anneau de garniture représentent la force d'ouverture 302. Sur le graphique représenté, trois valeurs de pression différentes sont exercées en tant que forces de fermeture 300. En premier lieu, une forte pression 304 est exercée sur les parties amont de l'anneau de garniture, correspondant à la distance amont 292. En second lieu, une pression intermédiaire 306 est exercée sur la partie formant intervalle de l'anneau de garniture, correspondant à la distance 294 de l'intervalle. Enfin, une faible pression 308 est exercée sur les parties aval de l'anneau de garniture correspondant à la distance aval 296. La pression, et donc la force de fermeture, dans chaque section ne sont pas affectées par le mouvement radial de l'anneau de garniture, comme représenté par les flèches ayant la même hauteur. Considérant les forces d'ouverture 302, la pression en amont 304 est égale à la force de fermeture par haute pression et la pression du côté aval 308 est égale à la force de fermeture par faible pression. Les forces d'ouverture 302 diminuent progressivement de l'amont vers l'aval en fonction de la diminution du jeu des dents. La zone sous le profil de pression de la figure 15 correspond à la force d'ouverture 302 sur l'anneau 46 de garniture. Pour un petit jeu en bout, comme dans le cas 276, la zone sous le profil de pression est plus grande que la zone sous le profil de pression pour le grand jeu en bout, comme dans le cas 280. Ainsi, la force d'ouverture est supérieure pour un petit jeu en bout et inférieure pour un grand jeu en bout. De grands jeux en bout ont pour effet des forces radiales nettes négatives ou dirigées vers l'intérieur, et des petits jeux en bout ont pour effet des forces radiales nettes positives, ou dirigées vers l'extérieur. Le jeu là où les forces de fermeture et d'ouverture sont égales les unes aux autres représente le jeu d'équilibre. Le jeu d'équilibre est affecté par un certain nombre de variables dont le profil de progression de jeu (par exemple linéaire, quadratique, parabolique, etc.), l'espacement entre les dents, les largeurs 292, 294 et 296 des sections de l'anneau de garniture, et le rapport de l'intervalle avant à l'intervalle arrière. Lorsque plusieurs sous-ensembles sont présents, l'espacement entre sous-ensembles peut être une variable supplémentaire affectant le jeu d'équilibre. On peut agir sur ces variables pour réaliser un jeu d'équilibre voulu, avec lequel les fuites sont réduites. La figure 16 est un graphique 320 de résultats de simulations illustrant le concept d'un jeu d'équilibre. Sur le graphique, l'abscisse 322 représente le jeu de la dernière dent en micromètres et l'ordonnée 324 représente la force radiale nette en newtons. Ici, une force radiale positive correspond à une force radiale vers l'extérieur provoquant l'ouverture de l'anneau de garniture et une force radiale négative correspond à une force radiale vers l'intérieur provoquant la fermeture de l'anneau de garniture. La courbe 326 illustre le changement de force radiale nette en fonction du jeu de la dernière dent. Le jeu d'équilibre 328 survient lorsque la force radiale nette est nulle, ne provoquant aucun mouvement de l'anneau de garniture. Pour cette simulation, le jeu d'équilibre 328 survient à environ 340 micromètres. La relation entre le jeu d'équilibre et le rapport des pressions est examinée ci-après en référence à la figure 17. La figure 17 est un graphique 340 de résultats de simulations présentant la manière dont le jeu d'équilibre dépend du rapport des pressions amont et aval. Sur le graphique, l'abscisse 322 représente le jeu de la dernière dent en micromètres et l'ordonnée 324 représente la force radiale nette en newtons. Trois cas sont illustrés : le premier cas 346 représente les forces radiales lorsque la pression amont est forte, le deuxième cas 348 représente les forces radiales lorsque la pression est proche d'une valeur intermédiaire et le dernier cas 350 représente les résultats avec une pression faible. Dans les trois cas, le rapport de la pression amont à la pression aval est le même ; la seule différence est la différence de pression pour chaque cas. Ainsi, les résultats de simulations de ces trois cas démontrent que, pour une valeur particulière du rapport des pressions amont et aval, l'ensemble d'étanchéité aura à peu près la même valeur de jeu d'équilibre, quelles que soient les valeurs des pressions. Par conséquent, un avantage du joint proposé est que même en présence d'états transitoires plus marqués d'un rotor, un faible jeu est maintenu, ce qui aboutit à une réduction des fuites et un meilleur rendement. Cela est dû au fait que la rétroaction passive induit des forces radialement vers l'extérieur sur l'anneau de garniture lorsque le jeu est petit et des forces radialement vers l'intérieur lorsque le jeu est grand. Cela démontre le phénomène de rétroaction passive présenté par les ensembles d'étanchéité à jeux progressifs décrits dans les formes de réalisation précédentes. Cette rétroaction passive fonctionne sans capteurs ni actionneurs supplémentaires risquant de tomber en panne ou de manquer de fiabilité dans les conditions rudes régnant dans une turbine ou un compresseur. A mesure que changent les conditions de pression, le jeu d'équilibre s'ajuste de manière à réduire le risque de dégât et de trajets de fuites dans la turbine ou le compresseur.

Liste des repères 10 système de turbine 12 section compresseur 14 section chambre de combustion 16 section turbine 18 boîtier fixe 20 élément rotatif 22 axe 24 aubes mobiles 26 aubes fixes 28 endroit entre l'aube mobile à carénage et le boîtier fixe 30 endroit entre l'élément rotatif et l'aube fixe 32 endroit d'étanchéité par garniture d'extrémité 34 côté amont 36 côté aval 40 axe axial 42 axe radial 44 plaque arquée 46 anneau arqué de garniture 47 intervalle 48 éléments de sollicitation 50 première extrémité de courbure 52 autre extrémité de courbure 54 dents arquées 60 ensemble d'étanchéité avec des dents sur l'anneau de garniture 66 courbures amont 68 courbures aval 70 dent côté amont 72 dent côté aval 74 intervalle avant 76 intervalle arrière 78 poche 79 hauteur de la poche 80 trajet de fuites entre la plaque arquée et l'anneau arqué de garniture 82 jeu en bout amont 83 progression du jeu 84 jeu en bout aval 86 espacement entre les dents adjacentes de l'anneau de garniture 87 espacement entre les dents adjacentes de l'élément rotatif 88 largeur du joint labyrinthe 90 trajet de fuites entre l'anneau arqué de garniture et l'élément rotatif 92 distance entre l'anneau de garniture et la plaque 94 largeur de la plaque arquée 100 ensemble d'étanchéité à plages en relief 102 plages en relief 110 ensemble d'étanchéité avec des dents sur l'élément rotatif 112 revêtement suppressible par abrasion 120 ensemble d'étanchéité avec pluralité de plaques 122 plaque amont 124 plaque aval 126 premier intervalle 128 deuxième intervalle 130 troisième intervalle 132 quatrième intervalle 140 ensemble d'étanchéité avec des dents à la fois sur l'anneau de garniture et l'élément rotatif 142 dent amont de l'anneau de garniture 144 dent aval de l'anneau de garniture 146 dent amont de l'élément rotatif 148 dent aval de l'élément rotatif 150 largeur du joint labyrinthe utilisant des dents imbriquées 160 graphique du sous-ensemble 162 162 sous-ensemble de huit dents 164 abscisse (axe des X) 166 ordonnée (axe des Y) 168 premier jeu 170 deuxième jeu 172 troisième jeu 173 dent 174 trois jeux suivants 176 deux jeux suivants 180 graphique du sous-ensemble 182 182 sous-ensemble différent de huit dents 184 deux premiers jeux 186 deux deuxièmes jeux 188 deux troisièmes jeux 190 deux quatrièmes jeux 200 graphique du sous-ensemble 202 202 autre sous-ensemble de huit dents 204 quatre premiers jeux 206 quatre deuxièmes jeux 210 graphique du sous-ensemble 212 212 encore un autre sous-ensemble de huit dents 214 deux premiers jeux 216 quatre jeux suivants 218 deux derniers jeux 230 graphique du sous-ensemble 232 232 encore un autre sous-ensemble de huit dents 234 quatre premiers jeux 236 deux jeux suivants 238 deux derniers jeux 250 graphique du sous-ensemble 252 252 premier sous-ensemble 254 deuxième sous-ensemble 256 premier jeu du premier sous-ensemble 258 deuxième jeu du premier sous-ensemble 260 troisième jeu du premier sous-ensemble 262 quatrième jeu du premier sous-ensemble 264 premier jeu du deuxième sous-ensemble 266 deuxième jeu du deuxième sous-ensemble 268 troisième jeu du deuxième sous-ensemble 269 quatrième jeu du deuxième sous-ensemble 270 graphique présentant la répartition de la pression sous les dents de l'anneau de garniture 274 ordonnée - pression sous la dent 276 premier cas 278 deuxième cas 280 dernier cas 290 graphique illustrant l'équilibre des forces dans la direction radiale pour l'anneau de garniture 292 distance du côté amont au début de l'intervalle 294 largeur de l'intervalle 296 distance de l'intervalle au côté aval 298 espacement entre chaque dent 300 forces de fermeture 302 forces d'ouverture 304 forte pression 306 pression intermédiaire 308 faible pression 320 graphique présentant le concept de jeu d'équilibre 322 abscisse - jeu de la dernière dent 324 ordonnée - force radiale nette 326 courbe illustrant un changement de force radiale nette en fonction du jeu de la dernière dent 328 jeu d'équilibre 340 graphique illustrant la manière dont le jeu d'équilibre dépend du rapport des pressions 346 premier cas 348 deuxième cas 350 dernier cas

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble d'étanchéité pour turbomachine, la turbomachine comprenant un boîtier fixe (18) et un rotor (20) tournant autour d'un axe (22), l'ensemble d'étanchéité comprenant : au moins une plaque arquée (44) montée sur une surface intérieure du boîtier fixe (18) et placée dans un plan radial ; un anneau (46) de garniture disposé entre le rotor (20) et la plaque (44), l'anneau (46) de garniture étant disposé de manière à se déplacer dans une direction radiale (42) le long de la plaque (44) ; une pluralité de dents arquées (54) disposées entre l'anneau (46) de garniture et le rotor (20), la pluralité de dents arquées (54) comprenant au moins un sous-ensemble de dents arquées (54), le jeu d'au moins une des dents arquées (54) étant différent des jeux du reste des dents arquées (54), les jeux des dents arquées (54) du ou des sous- ensembles n'augmentant pas progressivement d'un côté amont (34) de la turbomachine à un côté aval (36) de la turbomachine, les jeux des dents arquées (54) créant une rétroaction passive dans les forces hydrostatiques générées par la pression différentielle d'un côté à l'autre de l'ensemble d'étanchéité, de telle sorte que, à mesure que le jeu en bout diminue, les forces radiales vers l'extérieur amènent l'anneau (46) de garniture à s'éloigner du rotor (20) et, à mesure que le jeu en bout augmente, les forces radiales vers l'intérieur amènent l'anneau (46) de garniture à se rapprocher du rotor (20) ; et un élément de sollicitation (48) disposé entre la plaque arquée (44) et l'anneau (46) de garniture et relié aux deux.
2. 2. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel il y a deux ou plus de deux sous-ensembles de dents arquées (54) dans lequel une combinaison des jeux des dents arquées (54) est répétée dans les deux ou plus de deux sous-ensembles de dents arquées (54).
3. 3. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel l'élément de sollicitation (48) agit à la manière d'un palier et empêche l'anneau (46) de garniture de bouger dans la direction axiale (40) etpermet à l'anneau (46) de garniture de bouger dans la direction radiale (42).
4. 4. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel la rétroaction passive dans les forces hydrostatiques maintient un jeu d'équilibre entre les dents arquées (54) du ou des sous-ensembles et le rotor (20), de telle sorte que les dents arquées (54) du ou des sous-ensembles sont empêchées de toucher le rotor (20) pendant les états transitoires du rotor.
5. 5. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel les dents arquées (54) du ou des sous-ensembles sont montées sur l'anneau (46) de garniture.
6. 6. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel les dents arquées (54) du ou des sous-ensembles sont montées sur le rotor (20).
7. 7. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel un premier groupe des dents arquées (54) d'un sous-ensemble est monté sur l'anneau (46) de garniture ; dans lequel un deuxième groupe des dents arquées (54) du sous-ensemble est monté sur le rotor (20) ; et dans lequel le premier groupe des dents arquées (54) du sous-ensemble et le deuxième groupe des dents arquées (54) du sous-ensemble sont agencés de telle manière que les dents arquées (54) sont imbriquées les unes dans les autres.
8. 8. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel l'élément de sollicitation (48) comporte une pluralité de courbures montées mécaniquement sur la plaque arquée (44) et l'anneau (46) de garniture ; et dans lequel les courbures sont conçues pour permettre à l'anneau (46) de garniture de bouger dans la direction radiale (42) tout en l'empêchant de bouger dans une direction radiale (40).
9. 9. Ensemble d'étanchéité pour turbomachine, la turbomachine comprenant un boîtier fixe (18) et un rotor (20) tournant autour d'un axe (22), l'ensemble d'étanchéité comprenant :au moins une plaque arquée (44) montée sur une surface intérieure du boîtier fixe (18) et placée dans un plan radial ; un anneau (46) de garniture disposé entre le rotor (20) et la plaque (44), l'anneau (46) de garniture étant disposé de manière à bouger dans une direction radiale (42) le long de la plaque (44) ; une pluralité de dents arquées (54) disposées entre l'anneau (46) de garniture et le rotor (20), le jeu d'au moins une des dents arquées (54) étant différent des jeux du reste des dents arquées (54), les jeux des dents arquées (54) n'augmentant pas progressivement d'un côté amont (34) de la turbomachine à un côté aval (36) de la turbomachine, les jeux des dents arquées (54) créant une rétroaction passive dans les forces hydrostatiques générées par pression différentielle d'un côté à l'autre de l'ensemble d'étanchéité, de telle sorte que, à mesure que diminue le jeu en bout, des forces radiales vers l'extérieur amènent l'anneau (46) de garniture à s'écarter du rotor (20) et que, à mesure qu'augmente le jeu en bout, des forces radiales vers l'intérieur amènent l'anneau (46) de garniture à se rapprocher du rotor (20) ; et un élément de sollicitation (48) disposé entre la plaque arquée (44) et l'anneau (46) de garniture, et monté sur les deux.
10. 10. Turbine ou compresseur, comprenant : un rotor (20) tournant autour d'un axe (22) ; un boîtier fixe (18) entourant le rotor (20) ; et un ensemble d'étanchéité disposé entre le rotor (20) et le boîtier fixe (18), chaque segment de l'ensemble d'étanchéité comprenant en outre : au moins une plaque arquée (44) montée sur une surface intérieure du boîtier fixe (18) et placée dans un plan radial ; un segment arqué d'un anneau (46) de garniture, disposé entre le rotor (20) et la plaque (44), l'anneau (46) de garniture étant placé de manière à bouger dans une direction radiale (42) le long de la plaque (44), le segment arqué ne comportant pas d'assemblage d'étanchéité à la vapeur ;une pluralité de dents arquées (54) disposées entre l'anneau (46) de garniture et le rotor (20), la pluralité de dents arquées (54) comprenant au moins un sous-ensemble de dents arquées (54), le jeu d'au moins une des dents arquées (54) étant différent des jeux du reste des dents arquées (54), les jeux des dents arquées (54) du ou des sous-ensembles n'augmentant pas progressivement en allant d'un côté amont (34) de la turbine ou du compresseur à un côté aval (36) de la turbine ou du compresseur, les jeux des dents arquées (54) créant une rétroaction passive dans les forces hydrostatiques générées par pression différentielle d'un côté à l'autre de l'ensemble d'étanchéité, de telle sorte que, à mesure que diminue le jeu en bout, des forces radiales vers l'extérieur amènent l'anneau (46) de garniture à s'écarter du rotor (20) et, à mesure qu'augmente le jeu en bout, les forces radiales vers l'intérieur amènent l'anneau (46) de garniture à se rapprocher du rotor (20) ; et un élément de sollicitation (48) disposé entre la plaque arquée (44) et le segment arqué de l'anneau (46) de garniture, l'élément de sollicitation (48) étant monté sur la plaque arquée (44) et l'anneau (46) de garniture.