FR2963386A1 - Ensemble d'anneau de garniture flottant - Google Patents

Abstract

Ensemble (100) d'anneau de garniture destiné à servir entre un organe rotatif (102) et un organe fixe (104) d'une turbomachine, l'ensemble comprenant une enveloppe (106) d'anneau de garniture arqué, un segment (110) d'anneau de garniture arqué disposé au moins partiellement dans l'enveloppe (106) d'anneau de garniture, et une pièce à résistance (118) conçue pour permettre au segment (110) d'anneau de garniture de se déplacer dans une direction axiale, par rapport à l'organe rotatif (102), entre une première et une seconde positions en réponse à une condition de pression. Dans une forme de réalisation, la pièce à résistance (118) permet le déplacement lorsque la condition de pression représente environ 30% de la charge de la turbomachine. Est également proposée une topographie modifiée de la surface de l'organe rotatif (102) pour recevoir des dents (116a, 116b) de longueur variable s'étendant depuis le segment (110) d'anneau de garniture, de telle sorte que, lorsque le segment (110) d'anneau de garniture est dans la première position, un intervalle entre le segment (110) d'anneau de garniture et l'organe rotatif (102) soit plus grand que lorsque le segment (110) d'anneau de garniture est dans la seconde position.

Description

B11-3155FR 1 Ensemble d'anneau de garniture flottant

L'invention porte de façon générale sur des turbomachines tournantes et, plus particulièrement, sur un ensemble d'anneau de garniture flottant destiné à servir dans une turbomachine afin d'éviter des frottements temporaires. Dans des machines tournantes telles que des turbines, des joints d'étanchéité sont disposés entre les organes rotatif et fixe. Par exemple, dans les turbines à vapeur, il est courant de prévoir une pluralité de segments d'anneaux de garniture arqués afin de former un joint labyrinthe annulaire entre les organes fixe et rotatif. Ordinairement, les segments d'anneaux de garniture arqués (ordinairement quatre à six par joint annulaire) sont disposés dans une gorge annulaire présente dans l'organe fixe et concentrique à l'axe de rotation de la machine et donc concentrique à la surface d'étanchéité de l'organe rotatif. Chaque segment arqué de joint porte une face d'étanchéité arquée en regard de la surface d'étanchéité de l'organe rotatif. Dans des joints d'étanchéité du type labyrinthe, les faces d'étanchéité portent une série de dents à espacement axial, à orientation radiale, lesquelles dents sont espacées de manière radiale par rapport à une série de dents annulaires à espacement axial formant la surface d'étanchéité de l'organe rotatif. La fonction d'étanchéité est obtenue en créant un écoulement turbulent ou un étranglement de l'écoulement d'un fluide de travail, par exemple de la vapeur, lors de son passage par les intervalles relativement étroits dans le labyrinthe, définis par les dents des faces d'étanchéité et la surface de l'organe rotatif située en regard. La possibilité de conserver des intervalles convenables sans contact physique entre l'équipement rotatif et les pièces fixes permet la formation d'un joint efficace. Si l'intervalle radial entre les faces d'étanchéité des segments et les surfaces d'étanchéité opposées de l'organe rotatif devient trop grand, l'étranglement produit est réduit et l'action d'étanchéité est compromise.

Inversement, si l'intervalle est trop étroit, les dents d'étanchéité risquent de toucher l'élément rotatif, ce qui a pour conséquence que les dents perdent leur profil aigu et leur intervalle étroit et, ensuite, créent moins d'étranglement en compromettant là encore l'action d'étanchéité. Afin de créer et de maintenir une étanchéité voulue et d'éviter un endommagement du rotor et de l'anneau de garniture notamment pendant des conditions de fonctionnement transitoires, il est possible d'utiliser des anneaux de garniture à intervalles variables, à pression positive, par exemple un anneau de garniture tel que celui décrit dans le brevet US n° 7 384 235 dans lequel est proposé un ensemble de ressort qui amène les anneaux de garniture à se déplacer radialement pour entrer et sortir du rotor afin de maintenir les intervalles.

L'invention a pour objet un ensemble d'anneau de garniture destiné à servir entre un organe rotatif et un organe fixe d'une turbomachine, l'ensemble comprenant une enveloppe d'anneau de garniture arqué, un segment d'anneau de garniture arqué disposé au moins partiellement dans l'enveloppe d'anneau de garniture, et une pièce à résistance conçu pour permettre le mouvement du segment d'anneau de garniture dans une direction axiale, par rapport à l'organe rotatif, entre une première et une seconde positions en réponse à une condition de pression. Dans une forme de réalisation, la pièce à résistance permet le mouvement lorsque la condition de pression représente approximativement 30% de la charge de la turbomachine. L'invention a également pour objet une topographie modifiée de la surface de l'organe rotatif pour recevoir des dents d'une longueur variable s'étendant depuis le segment d'anneau de garniture, de telle sorte que, lorsque le segment d'anneau de garniture est dans la première position, un intervalle entre le segment d'anneau de garniture et l'organe rotatif soit plus grand que lorsque le segment d'anneau de garniture est dans la deuxième position.

Un premier aspect de l'invention propose un ensemble d'anneau de garniture destiné à servir entre un organe rotatif et un organe fixe d'une turbomachine, l'ensemble comprenant : une enveloppe d'anneau de garniture arqué ayant une gorge annulaire ; un segment d'anneau de garniture arqué ayant une partie servant au montage et une partie servant à l'étanchéité, la partie servant au montage étant disposée au moins partiellement dans la gorge annulaire et la partie servant à l'étanchéité étant tout près de l'organe rotatif ; et une pièce à résistance conçue pour permettre le mouvement du segment d'anneau de garniture dans une direction axiale, par rapport à l'organe rotatif, entre une première et une seconde positions en réponse à une condition de pression. Un deuxième aspect de l'invention propose une turbomachine comprenant : un organe rotatif sensiblement cylindrique ; et un organe fixe comportant un ensemble d'anneau de garniture, l'ensemble d'anneau de garniture comprenant : une enveloppe d'anneau de garniture arqué ayant une gorge annulaire ; un segment d'anneau de garniture arqué ayant une partie servant au montage et une partie servant à l'étanchéité, la partie servant au montage étant disposée au moins partiellement dans la gorge annulaire et la partie servant à l'étanchéité étant tout près de l'organe rotatif ; et une pièce à résistance conçue pour permettre le mouvement du segment d'anneau de garniture dans une direction axiale, par rapport à l'organe rotatif, entre une première et une seconde positions en réponse à une condition de pression. 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 : - la figure 1 est une vue partielle en coupe d'une turbomachine selon la technique antérieure, servant d'illustration ; - la figure 2 est une vue en coupe d'un ensemble d'anneau de garniture destiné à servir entre des organes rotatif et fixe d'une turbomachine selon la technique antérieure ; - les figures 3 à 5 représentent des vues en coupe d'un ensemble d'anneau de garniture destiné à servir entre un organe rotatif et un organe fixe d'une turbomachine selon des formes de réalisation de la présente invention.

On notera que les dessins illustrant la description ne sont pas à l'échelle. Les dessins visent uniquement à illustrer des aspects typiques de l'invention et ne doivent donc pas être considérés comme limitant le cadre de l'invention. Sur les dessins, les mêmes repères désignent des éléments identiques d'un dessin à l'autre.

Considérant la figure 1, il y est représenté une partie d'une turbomachine 5 selon la technique antérieure. La turbomachine 5 comprend une pluralité d'ensembles 10 d'anneaux de garnitures arqués pour créer une étanchéité entre un organe rotatif 12 et un organe fixe 14. Un tel ensemble 10 d'anneau de garniture selon la technique antérieure est représenté sur la figure 2. L'ensemble 10 représenté sur la figure 2 comprend au moins une enveloppe 16 d'anneau de garniture arqué, disposée au moins partiellement dans l'organe fixe 14. L'enveloppe 16 d'anneau de garniture a une gorge annulaire 18. Au moins un segment 20 d'anneau de garniture arqué est également présent, disposé au moins partiellement dans la gorge annulaire 18. L'ensemble 10 comprend en outre un ressort 22 pour déplacer le segment 20 d'anneau de garniture. Le ressort 22 est placé dans la gorge annulaire 18, entre l'enveloppe 16 d'anneau de garniture et le segment 20 d'anneau de garniture, sur un côté du segment 20 d'anneau de garniture qui est radialement opposé à l'organe rotatif 12. Le ressort 22 est conçu de façon à permettre au segment 20 d'anneau de garniture de bouger dans une direction radiale, c'est-à-dire vers et depuis l'organe rotatif 12, comme indiqué par les flèches sur la figure 2.

Le segment 20 d'anneau de garniture, représenté sur la figure 2, comprend en outre une pluralité de dents 24 qui s'étendent radialement depuis le segment 20 d'anneau de garniture vers l'organe rotatif 12. Lorsque le ressort 22 déplace le segment 20 d'anneau de garniture vers et depuis l'organe rotatif 12, les dents 24 se déplacent vers et depuis l'organe rotatif 12. L'organe rotatif 12 peut également comprendre une pluralité de saillies 26 s'étendant depuis la surface de l'organe rotatif 12. Cet agencement est globalement appelé joint labyrinthe, car lorsque le segment 20 d'anneau de garniture est rapproché de l'organe rotatif 12, les dents 24 se rapprochent des saillies 26, ce qui crée une action d'étanchéité sans contact entre l'organe rotatif 12 et le segment 20 d'anneau de garniture, en amenant efficacement le fluide de travail de la turbomachine à suivre un parcours sinueux entre les dents 24 et les saillies 26. Considérant la figure 3, il y est présenté un ensemble 100 de garniture d'étanchéité selon une forme de réalisation de la présente invention. L'ensemble 100 de garniture d'étanchéité est utilisé entre un organe rotatif sensiblement cylindrique 102 (partiellement représenté) et un organe fixe 104 dans une turbomachine (une telle turbomachine 5 est partiellement représentée sur la figure 1). L'organe fixe 104 comporte au moins une enveloppe 106 d'anneau de garniture arqué ayant une gorge annulaire 108. Comme représenté sur la figure 3, l'enveloppe 106 l'anneau de garniture a une face axiale amont 122 et une face axiale aval 124. La gorge annulaire 108 a elle aussi une face axiale intérieure amont 126 (axialement opposée à la face axiale 122) et une face axiale intérieure aval 128 (axialement opposée à la face axiale aval 124). L'ensemble 100 d'anneau de garniture comporte en outre au moins un segment 110 d'anneau de garniture arqué ayant une partie pour montage 112 et une partie pour l'étanchéité 114, la partie pour montage 112 est placée au moins partiellement dans la gorge annulaire 108 et la partie pour l'étanchéité 114 étant tout près de l'organe rotatif 102.

La partie pour l'étanchéité 114 peut comprendre en outre au moins un élément d'étanchéité 117 qui s'étend dans une direction radiale depuis le segment 110 d'anneau de garniture vers l'organe rotatif 102. La figure 3 représente l'élément d'étanchéité au moins unique 117 sous la forme d'une pluralité de dents 116a, 116b qui s'étendent dans une direction radiale vers l'organe rotatif 102, mais n'importe quel moyen d'étanchéité connu peut également être utilisé avec des formes de réalisation de la présente invention. Par exemple, l'élément d'étanchéité 117 peut être un joint lamellaire, un joint à brosse, un joint labyrinthe (dont des types de joints labyrinthes haut-bas, rectiligne/lisse, oblique/lisse, haut-bas/lisse), un joint digital, un joint adaptable en plaque, un joint en bardeau, un joint en nid d'abeilles, un joint abradable ou n'importe quel autre moyen d'étanchéité approprié, entre les organes rotatif et fixe. Les formes de réalisation de la présente invention peuvent être appliquées à diverses zones d'une turbomachine qui nécessitent une étanchéité, notamment l'étanchéité au niveau des emplantures, l'étanchéité au niveau des bouts d'aubages, les zones à garniture d'extrémité et à garniture médiane des turbomachines.

L'ensemble 100 d'anneau de garniture comprend en outre une pièce à résistance 118 pour permettre le mouvement du segment 110 d'anneau de garniture dans une direction axiale, par rapport à l'organe rotatif 102. Dans une forme de réalisation, la pièce à résistance 118 est placée dans une gorge annulaire 108, entre la partie pour montage 112 du segment 110 d'anneau de garniture et la face axiale interne aval 128 de la gorge annulaire 108. La pièce à résistance 118 peut être placée dans la gorge annulaire 108 en l'associant soit à la partie pour montage 112 soit à l'enveloppe 106 d'anneau de garniture, soit aux deux. De la sorte, la pièce à résistance 118 peut au moins partiellement supporter le segment 110 d'anneau de garniture car, comme une partie de la pièce à résistance 118 est fixée à l'enveloppe 106 d'anneau de garniture et qu'une partie de la pièce à résistance 118 est fixée à la partie pour montage 112, la partie pour montage 112 sera suspendue, c'est-à-dire amenée à flotter, dans la gorge annulaire 108. L'ensemble 100 d'anneau de garniture est appelé agencement de joint "flottant" car l'anneau de garniture 110 peut être placé, c'est-à-dire amené à "flotter", dans une direction axiale dans l'enveloppe 106 d'anneau de garniture sous l'effet d'une pression du fluide de travail circulant dans la turbomachine et d'une rigidité de la pièce à résistance 118. N'importe quel moyen connu pour fixer la pièce à résistance 118 peut être employé, dont le soudage, le brasage, la fixation par collage, la fixation par diffusion, l'assemblage mécanique dont, mais d'une manière nullement limitative, des assemblages à queue d'aronde, des assemblages à tenon et mortaise, des joints flexibles et coulissants, des trous filetés, des vis ou des écrous ou des boulons. La pièce à résistance 118 peut comporter n'importe quel moyen connu pouvant être configuré pour permettre un mouvement axial du segment 110 d'anneau de garniture entre une première et une seconde positions, par rapport à l'organe rotatif 102. On citera comme moyen approprié une pièce à résistance hydraulique, pneumatique ou électromagnétique conçue pour se comprimer ou se déplacer en réponse à une condition de pression, pour permettre au segment 110 d'anneau de garniture de se déplacer dans une direction axiale. Par exemple, comme présenté plus en détail ici, la figure 3 représente un ressort 118, disposé dans la gorge annulaire 108, conçue de façon que le ressort 118 maintienne le segment 110 d'anneau de garniture dans sa première position (figure 3) puis, en réponse à une condition de pression dans la gorge annulaire 108, le ressort 118 permet au segment 110 d'anneau de garniture de se déplacer dans une direction axiale jusque dans sa seconde position (figure 4). Dans un exemple, le ressort 118 peut avoir une rigidité telle qu'il faut une force d'actionnement d'environ 30% de la charge de la turbomachine pour comprimer et permettre le mouvement, aussi la condition de pression pourrait-elle représenter une pression d'environ 30% de la charge de la turbomachine dans la gorge annulaire 108. Un autre exemple de pièce à résistance 118 qui pourrait être utilisée dans une configuration similaire à la présente forme de réalisation consiste en un soufflet, qui se comprimerait et se décomprimerait à la manière d'un ressort. Alors que l'utilisation d'une pièce à résistance 118 est évoquée ici et illustrée sur les figures 3 à 5, il est entendu qu'on pourrait utiliser un ou plusieurs moyens adéquats. La pièce à résistance 118 peut être montée de façon à agir en compression ou en traction. Comme évoqué ici, la pièce à résistance 118 peut être conçue de façon que, en réponse à une condition de pression dans la gorge annulaire 108, la pièce à résistance 118 permette au segment 110 d'anneau de garniture de se déplacer dans une direction axiale. Dans une forme de réalisation, cette condition de pression peut être régulée de manière passive. Par exemple, l'enveloppe 106 d'anneau de garniture peut comporter en outre au moins une ouverture 120 s'étendant depuis la face axiale amont 122 de l'enveloppe 106 d'anneau de garniture jusqu'à la face axiale interne amont 126 de la gorge annulaire, l'ouverture 120 étant conçue pour permettre au fluide de travail, OF, de la turbomachine de passer par l'ouverture 120 pour entrer dans la gorge annulaire 108 et venir au contact de la partie pour montage 112 du segment 110 d'anneau de garniture. L'ouverture 120 peut être constituée par une ouverture ou un trou de n'importe quelle forme ou configuration voulue et peut être placée dans l'endroit voulu dans l'enveloppe 106 d'anneau de garniture. La figure 3 représente une configuration dans laquelle l'ouverture 120 s'étend de manière sensiblement axiale depuis la face amont 122 de l'enveloppe 106 d'anneau de garniture jusqu'à la face axiale interne amont 126 de la gorge annulaire 108, et la pièce à résistance 118 est disposée entre la partie pour montage 112 et la face axiale interne aval 128 de l'enveloppe 106 d'anneau de garniture, axialement à l'opposé de l'ouverture 120. Bien qu'une seule ouverture 120 soit représentée sur la figure 3, de multiples ouvertures 120 peuvent être présentes dans l'enveloppe 106 d'anneau de garniture tout en restant conforme à l'invention. De plus, les ouvertures 120 peuvent être orientées suivant des angles autres qu'une orientation sensiblement axiale (représentée sur la figure 3) à travers l'enveloppe 106 d'anneau de garniture. Par ailleurs, les emplacements des ouvertures 120 et de la pièce à résistance 118 sont interchangeables en fonction des besoins prévus.

Lorsque le fluide de travail (OF) de la turbomachine passe par l'ouverture 120 (ce qui est illustré par la flèche "OF" sur la figure 3) et pénètre dans la gorge annulaire 108, une condition de pression dans la gorge annulaire 108 peut changer. En réponse à cette condition de pression, la pièce à résistance 118 permet au segment 110 d'anneau de garniture de se déplacer dans une direction axiale. Par exemple, la pièce à résistance 118 peut nécessiter une force d'environ 30% de la charge de turbomachine pour permettre le mouvement, c'est-à-dire lorsque la condition de pression correspond à une force du fluide de travail d'environ 30% de la charge de la turbomachine, la pièce à résistance 118 permet le mouvement (par exemple, en étant comprimée ou décomprimée si elle se présente sous la forme d'un ressort ou d'un soufflet), et le segment 110 d'anneau de garniture peut se déplacer axialement d'une première position à une seconde position (de la figure 3 à la figure 4). Autrement dit, lorsque la pression dans la gorge annulaire 108 est inférieure à environ 30% de la charge de la turbomachine, la pièce à résistance 118 ne permet pas de mouvement et le segment 110 d'anneau de garniture reste dans sa première position (figure 3).

Une fois que la pression dans la gorge annulaire 108 atteint environ 30% de la charge de la turbomachine, la pièce à résistance 118 permet un mouvement et le segment 110 d'anneau de garniture vient dans sa seconde position (figure 4). Considérant la figure 4, l'ensemble 100 d'anneau de garniture y est représenté au moment où la pièce à résistance 118 a autorisé le mouvement et le segment 110 d'anneau de garniture est dans sa seconde position. Autrement dit, le segment 110 d'anneau de garniture s'est déplacé dans une direction axiale par rapport à l'organe rotatif 102. Ce mouvement axial du segment 110 d'anneau de garniture est illustré par les doubles flèches des figures 3 et 4. Lorsque le segment 110 d'anneau de garniture est dans la première position (figure 3), un intervalle C l entre l'élément d'étanchéité 117 du segment 110 d'anneau de garniture et l'organe rotatif 102 est plus grand que l'intervalle C2 entre l'élément d'étanchéité 117 du segment 110 d'anneau de garniture et l'organe rotatif 102 lorsque le segment 110 d'anneau de garniture est dans la seconde position (figure 4). Par conséquent, l'élément d'étanchéité 117 est plus proche de l'organe rotatif 102 lorsque le segment 110 d'anneau de garniture est dans la seconde position. Revenant à la figure 3, la configuration de l'élément d'étanchéité 117 et de l'organe rotatif 102 peut également être modifiée par rapport à des configurations existantes de joints labyrinthes selon des formes de réalisation de la présente invention.

Par exemple, l'élément d'étanchéité 117 peut comporter une pluralité de dents 116a, 117a, de longueur variable et une surface de l'organe rotatif 102 peut être modifiée pour comporter une pluralité de creux et de reliefs destinés à absorber les différentes longueurs des dents 116a, 117b. Autrement dit, comme représenté sur la figure 3, les dents 116 peuvent comprendre une première série de dents 116a d'une première longueur et une seconde série de dents 116b d'une seconde longueur, la première longueur étant plus grande que la seconde longueur. La première série de dents 116a (les dents les plus longues) peut alterner avec la seconde série de dents 116b (les dents les plus courtes) comme représenté sur la figure 3, ou peuvent être organisées suivant n'importe quelle configuration voulue. De plus, une topographie de surface de l'organe rotatif 102 peut être modifiée pour comporter au moins trois rayons différents R1, R2 et R3, le rayon R1 étant plus grand que le rayon R2 et le rayon R2 étant plus grand que le rayon R3, comme illustré sur les figures 3 et 4. Le mouvement du segment 110 d'anneau de garniture dans une direction axiale, évoqué ici, permet à des dents de longueurs variables 116a, 116b et à l'organe rotatif 102 à topographie de surface variable d'entrer en interaction d'une manière qui crée un agencement d'étanchéité entre le segment 110 d'anneau de garniture et l'organe rotatif 102. Comme représenté sur la figure 3, lorsque le segment 110 d'anneau de garniture est dans la première position, la première série de dents 116a se trouve tout près d'une surface de l'organe rotatif 102 ayant le rayon R3 et la seconde série de dents 116b se trouve tout près d'une surface de l'organe rotatif 102 ayant le rayon R2. Comme représenté sur la figure 4, lorsque le segment 110 d'anneau de garniture se déplace axialement jusque dans la seconde position, la première série de dents 116a est tout près d'une surface de l'organe rotatif 102 ayant le rayon R2 et une seconde série de dents 116b est tout près d'une surface de l'organe rotatif 102 ayant le rayon R1. Par conséquent, et comme représenté sur les figures 3 et 4, lorsque le segment 110 d'anneau de garniture est dans la seconde position (figure 4), l'intervalle C2 entre les dents 116a, 116b est plus petit que l'intervalle Cl entre les dents 116a, 116b lorsque le segment 110 d'anneau de garniture est dans la première position (figure 3). Lorsqu'on décrit les dents 116a, 116b en déclarant qu'elles sont "tout près" d'une surface particulière de l'organe rotatif 102, il est entendu que, dans ce contexte, "tout près" signifie que les dents 116a, 116b sont proches ou voisines de cette surface particulière de l'organe rotatif 102, ou sont alignées d'une manière sensiblement radiale avec cette surface particulière de l'organe rotatif 102.

Ce déplacement axial du segment 110 d'anneau de garniture entre une première position représentée sur la figure 3 et une seconde position représentée sur la figure 4 contribue à éviter frottements et dommages importants susceptibles d'affecter le segment 110 d'anneau de garniture. Cela contribue à son tour à réduire la baisse de rendement des sections de la turbomachine en régime stable. Pendant des régimes transitoires de la turbomachine tels que le démarrage, l'arrêt, l'accélération progressive, l'augmentation progressive de la charge, l'écoulement vers l'avant/l'écoulement vers l'arrière, un débrayage, et un changement de rapport de transmission aux faibles charges lorsque les niveaux de vibrations sont les plus élevés, la pièce à résistance 118 maintiendra le segment 110 d'anneau de garniture dans la première position (figure 3) afin de maintenir un intervalle C l plus grand entre le segment 110 d'anneau de garniture et l'organe rotatif 102.

Une fois que la turbomachine est en mode de fonctionnement normal, par exemple lorsque le fluide de travail circulant dans la turbomachine atteint une certaine pression, la pièce à résistance 118 autorise la venue du segment 110 d'anneau de garniture dans la seconde position (figure 4) afin de créer un intervalle C2 plus petit entre le segment 110 d'anneau de garniture et l'organe rotatif 102. Dans une autre forme de réalisation, la condition de pression dans la gorge annulaire 108 peut être activement régulée pour déplacer le segment 110 d'anneau de garniture. Autrement dit, la condition de pression peut être modifiée pour correspondre à une pression déterminée, au lieu de se fier à l'écoulement naturel du fluide de travail par la/les ouvertures 120 pour créer la condition de pression. Par exemple, comme représenté sur la figure 5, un système de dérivation 129 de fluide peut être employé pour diriger le fluide de travail de la turbomachine autour du segment 110 d'anneau de garniture afin de réguler la condition de pression dans la gorge annulaire 108. Une fois encore, comme dans le cas du système à commande passive décrit ici, le système de dérivation 129 de fluide peut servir à réguler la condition de pression dans la gorge annulaire 108 de telle sorte que, une fois que la pression dans la gorge annulaire 108 atteint une certaine valeur, par exemple environ 30% de la charge de la turbomachine, la pièce à résistance 118 est comprimée et permet au segment 110 d'anneau de garniture de venir dans sa seconde position.

Le système de dérivation 129 de fluide peut comprendre une série de tuyaux ou de conduits conçus pour faire circuler le fluide de travail de la turbomachine autour du segment 110 d'anneau de garniture. Par exemple, comme illustré sur la figure 5, le système de dérivation 129 de fluide peut comprendre au moins un conduit ou tuyau 130 s'étendant depuis une entrée 132 située à un emplacement dans l'organe fixe 104 en amont du segment 110 d'anneau de garniture jusqu'à une sortie 134 à un emplacement dans l'organe fixe 104 en aval du segment 110 d'anneau de garniture. L'entrée 132 est conçue pour réorienter le fluide de travail qui circule normalement dans la turbomachine entre le segment 110 d'anneau de garniture et l'organe rotatif 102, par le système de dérivation 129 de fluide et autour du segment 110 d'anneau de garniture. Au moins une vanne de commande de dérivation 136 se trouve entre l'entrée 132 et la sortie 134 pour réguler la circulation dans le système de dérivation 129 de fluide. La vanne 136 peut être actionnée manuellement ou automatiquement. Un fonctionnement automatique peut être soit direct soit associé à un dispositif de commande de la machine. Lorsque la vanne 136 est ouverte, le système de dérivation 129 de fluide offre nettement moins de résistance à l'écoulement en comparaison des fuites entre les éléments d'étanchéité 117 et l'organe rotatif 102. Cela a pour conséquence une nette diminution de la chute de pression dans le segment 110 d'anneau de garniture. Un exemple de système de dérivation de fluide à fonctionnement par activation est décrit dans la demande de brevet US n° 2008/0169616. Un joint labyrinthe est représenté ici sur les figures pour illustrer des formes de réalisation de la présente invention mais, comme doit le comprendre un spécialiste de la technique, l'ensemble 100 d'anneau de garniture décrit ici peut être utilisé sur n'importe quel type de joint utilisé entre des organes rotatif et fixe d'une turbomachine dont, mais de manière nullement limitative, des joints à brosses, des joints lamellaires, des joints digitaux, des joints adaptables en plaques, des joints en bardeaux, des joints en nid d'abeilles et des joints abradables. La terminologie employée ici sert uniquement à décrire des formes de réalisation particulières et n'est pas destinée à limiter l'invention. Au sens de la présente description, il est entendu que les articles indéfinis et définis au singulier couvrent également les formes plurielles, à moins que le contexte n'indique clairement le contraire. I1 sera également entendu que les termes "comprend" et/ou "comprenant", employés dans la présente description, indiqueront la présence de détails, entiers, étapes, opérations, éléments et/ou pièces cités, mais n'excluent pas la présence ou l'ajout d'un ou de plusieurs autres détails, entiers, étapes, opérations, éléments, pièces et/ou groupes de ceux-ci.

Liste des repères 10 15 20 25 Turbomachine Ensembles d'anneaux de garniture Organe rotatif Organe fixe Enveloppe d'anneau de garniture Gorge annulaire Segment d'anneau de garniture Ressort Dents Partie pour le montage Partie pour l'étanchéité Elément d'étanchéité Pièce à résistance Ouverture Face axiale amont Face axiale aval Face axiale interne amont Face axiale interne aval Rayons Système de dérivation de fluide Conduit ou tuyau Entrée Sortie Vanne de régulation de dérivation 5 10, 100 12, 102 14, 104 16, 106 18, 108 20, 110 22 24, 116a, 116b 112 114 117 118 120 122 124 126 128 R1,R2etR3 129 130 132 134 136

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble (100) d'anneau de garniture destiné à servir entre un organe rotatif (102) et un organe fixe (104) dans une turbomachine, l'ensemble comprenant : une enveloppe (106) d'anneau de garniture arqué ayant une gorge annulaire (108) ; un segment (110) d'anneau de garniture arqué ayant une partie pour le montage (112) et une partie pour l'étanchéité (114), la partie pour le montage (112) étant disposée au moins partiellement dans la gorge annulaire (108) et la partie pour l'étanchéité (114) étant tout près de l'organe rotatif (102) ; et une pièce à résistance (118) conçue pour permettre un déplacement du segment (110) d'anneau de garniture dans une direction axiale, par rapport à l'organe rotatif (102), entre une première et une seconde positions en réponse à une condition de pression.
2. 2. Ensemble d'anneau de garniture selon la revendication 1, dans lequel la pièce à résistance (118) est choisie dans le groupe composé de : un ressort et un soufflet.
3. 3. Ensemble d'anneau de garniture selon la revendication 1, dans lequel la partie pour étanchéité (114) comporte une pluralité de dents (116a, 116b) qui s'étendent dans une direction radiale depuis le segment d'anneau de garniture arqué (110) vers l'organe rotatif (102), lorsque la pluralité de dents (116a, 116b) comportent une première série de dents (116a) d'une première longueur et une seconde série de dents (116b) d'une seconde longueur, la première longueur étant plus grande que la seconde longueur, et dans lequel une surface de l'organe rotatif (102) comporte des surfaces ayant au moins trois rayons différents (R1, R2 et R3), le rayon R1 étant plus grand que le rayon R2 et le rayon R2 étant plus grand que le rayon R3, et dans lequel, dans la première position, la première série de dents (116a) est tout près d'une surface de l'organe rotatif (102) de rayon R3 et la seconde série de dents (116b) est tout près d'unesurface de l'organe rotatif (102) du rayon R2 et, dans la deuxième position, la première série de dents (116a) est tout près d'une surface de l'organe rotatif (102) ayant comme rayon R2, et la deuxième série de dents (116b) est tout près d'une surface de l'organe rotatif (102) de rayon R1.
4. 4. Ensemble d'anneau de garniture selon la revendication 3, dans lequel, en réponse au fait que le segment (110) d'anneau de garniture arqué est dans la première position, un intervalle entre le segment (110) d'anneau de garniture arqué et un organe rotatif (102) est plus grand que l'espace entre le segment (110) d'anneau de garniture arqué et l'organe rotatif (102) dans la deuxième position.
5. 5. Ensemble d'anneau de garniture selon la revendication 1, dans lequel l'enveloppe (106) d'anneau de garniture arqué comprend en outre une ouverture (120) s'étendant depuis un premier côté de l'enveloppe (106) d'anneau de garniture arqué jusqu'à une première face axiale de la gorge annulaire (108), l'ouverture (120) étant conçue pour permettre au fluide de travail de la turbomachine de passer par l'ouverture (120) et d'entrer dans la gorge annulaire (108) pour venir au contact du segment (110) d'anneau de garniture arqué.
6. 6. Ensemble d'anneau de garniture selon la revendication 1, dans lequel la condition de pression consiste en une pression dans la gorge annulaire (108) égale à environ 30% d'une charge de la turbomachine.
7. 7. Ensemble d'anneau de garniture selon la revendication 1, comprenant en outre un système de dérivation (129) de fluide pour faire circuler le fluide de travail de la turbomachine autour du segment (110) d'anneau de garniture arqué afin de réguler l'état de pression dans la gorge annulaire (108), le système de dérivation (129) de fluide comprenant en outre une vanne (136) pour réguler la circulation du fluide dans le système de dérivation (129) de fluide.
8. 8. Turbomachine, comprenant : un organe rotatif sensiblement cylindrique (102) ; et un organe fixe (104) comprenant un ensemble (100) d'anneau de garniture, l'ensemble (100) d'anneau de garniture comprenant :une enveloppe (106) d'anneau de garniture ayant une gorge annulaire (108) ; un segment (110) d'anneau de garniture arqué ayant une partie pour montage (112) et une partie pour étanchéité (114), la partie pour montage (112) étant placée au moins partiellement dans la gorge annulaire (108) et la partie pour l'étanchéité (114) étant tout près de l'organe rotatif (102) ; et une pièce à résistance (108) conçue pour permettre le mouvement du segment (110) d'anneau de garniture dans une direction axiale, par rapport à l'organe rotatif (102), entre une première et une seconde positions en réponse à une condition de pression.
9. 9. Turbomachine selon la revendication 8, dans laquelle la partie pour étanchéité (114) comporte une pluralité de dents (116a, 116b) qui s'étendent dans une direction radiale depuis le segment (110) d'anneau de garniture arqué vers l'organe rotatif (102), la pluralité de dents (116a, 116b) comportant une première série de dents (116a) d'une première longueur et une seconde série de dents (116b) d'une seconde longueur, la première longueur étant plus grande que la seconde longueur ; et dans laquelle une surface de l'organe relatif (102) comporte des surfaces ayant au moins trois rayons différents (R1, R2 et R3), le rayon R1 étant plus grand que le rayon R2 et le rayon R2 étant plus grand que le rayon R3, et dans laquelle, dans la première position, la première série de dents (116a) est tout près d'une surface de l'organe rotatif (102) de rayon R3 et la seconde série de dents (116b) est tout près d'une surface de l'organe rotatif (102) de rayon R2, et, dans la seconde position, la première série de dents (116a) est tout près d'une surface de l'organe rotatif (102) de rayon R2 et la seconde série de dents (116b) est tout près d'une surface de l'organe rotatif (102) de rayon R1.
10. 10. Turbomachine selon la revendication 8, dans laquelle l'enveloppe (106) d'anneau de garniture arqué comporte en outre une ouverture (120) s'étendant depuis un premier côté del'enveloppe (106) d'anneau de garniture arqué jusqu'à une première face axiale de la gorge annulaire (108), l'ouverture (120) étant conçue pour permettre au fluide de travail de la turbomachine de passer par l'ouverture (120) et d'entrer dans la gorge annulaire (108) pour venir au contact du segment (110) d'anneau de garniture arqué, et dans laquelle la pièce à résistance (118) est placée entre la partie pour montage (112) du segment (110) d'anneau de garniture arqué et une seconde face axiale de la gorge annulaire (108) axialement à l'opposé d'au moins une ouverture (120).