FR2965884A1 - Joint brosse d'etancheite - Google Patents

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Abstract

Joint brosse d'étanchéité (90) et segment (30A) de joint brosse destinés à servir dans un dispositif rotatif (100). Dans une forme de réalisation, l'invention propose un joint brosse d'étanchéité (90) comprenant : une pluralité de segments (30A) de joint brosse, chaque segment comprenant : une protection arquée (40A) ; une plaque de support arquée ayant, dans la direction circonférentielle, sensiblement la même extension que la protection arquée (40A), la plaque de support arquée ayant une première extrémité et une seconde extrémité ; et une pluralité de poils (70A) de joint brosse entre la plaque de support arquée et la protection arquée (40A), la pluralité de poils (70A) de joint brosse étant obliques par rapport à un axe radial (R) de la plaque de support arquée et à au moins une des première extrémité et seconde extrémité de la plaque de support arquée ; et un élément statique (20) auquel est fixé au moins un segment de la pluralité de segments (30A) de joint brosse.

Description

B11-4111FR 1 Joint brosse d'étanchéité Des formes de réalisation de l'invention concernent globalement les joints brosses et, plus particulièrement, des joints brosses d'étanchéité segmentés ayant une pluralité de poils de brosse obliques par rapport à une extrémité d'une plaque de support. Un tel agencement améliore l'équilibre de pression et le soutien des poils de brosse par la plaque de support, ce qui empêche ou réduit l'endommagement des poils de brosse au voisinage immédiat des extrémités des segments du joint brosse. Un tel agencement réduit également les fuites par des intervalles entre segments, afin d'améliorer les performances du joint brosse d'étanchéité. Les joints brosses d'étanchéité segmentés selon la technique antérieure peuvent comporter des segments munis de poils de brosse à orientation ou inclinaison radiale. Les plaques de support de ces segments ont ordinairement des extrémités parallèles aux poils de brosse. I1 existe généralement des intervalles où des extrémités de segments se rencontrent, afin d'éviter que, en fonctionnement, les segments ne soient immobilisés avec une forme cintrée, si bien que le jeu radial des joints brosses est accru. Par conséquent, il existe des trajets de fuites directs par les intervalles entre les segments des joints brosses, ce qui accentue les fuites et amoindrit l'efficacité des joints. De plus, des poils de brosse au voisinage immédiat d'une extrémité d'un segment risquent de tomber dans l'intervalle et de se trouver endommagés du fait du manque de soutien et d'un moindre équilibrage de pression et/ou du fait d'une excursion du rotor, ce qui aggrave les fuites et provoque également une instabilité des poils de brosse au voisinage, en amoindrissant encore l'efficacité du joint brosse et en provoquant un grave endommagement des poils. Un joint brosse et un segment de joint brosse destinés à servir dans un dispositif tournant sont proposés.
Dans une première forme de réalisation, l'invention propose un joint brosse d'étanchéité comprenant : une pluralité de segments de joint brosse, chaque segment comportant : une protection arquée ; une plaque de support arquée ayant, dans la direction circonférentielle, sensiblement la même extension que la protection arquée, la plaque de support arquée ayant une première extrémité et une seconde extrémité ; et une pluralité de poils de joint brosse d'étanchéité entre la plaque de support arquée et la protection arquée, la pluralité de poils de joint brosse étant obliques par rapport à un axe radial de la plaque de support arquée et au moins une des première extrémité et seconde extrémité de la plaque de support arquée ; et un élément statique auquel est fixé au moins un segment de la pluralité de segments de joint brosse. Dans une autre forme de réalisation, l'invention propose un segment de joint brosse d'étanchéité comprenant : une protection arquée ; une plaque de support arquée ayant, dans la direction circonférentielle, sensiblement la même extension que la protection arquée, la plaque de support arquée ayant une première extrémité et une seconde extrémité ; et une pluralité de poils de joint brosse d'étanchéité entre la plaque de support arquée et la protection arquée, la pluralité de poils de joint brosse d'étanchéité étant obliques par rapport à un axe radial de la plaque de support arquée et à au moins une des première extrémité et seconde extrémité de la plaque de support arquée.
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 en coupe d'un dispositif rotatif ayant un joint brosse d'étanchéité et un rotor ; - la figure 2 représente des parties d'un segment de joint brosse selon une forme de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente un segment de joint brosse selon une forme de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente une partie d'un joint brosse selon une forme de réalisation de l'invention ; - la figure 5 représente une partie d'un joint brosse d'étanchéité selon une autre forme de réalisation de l'invention ; - la figure 6 représente une partie d'un joint brosse d'étanchéité selon encore une autre forme de réalisation de l'invention ; et - la figure 7 représente un segment de joint brosse d'étanchéité selon à nouveau une autre forme de réalisation de l'invention.
On notera que les dessins illustrant l'invention ne sont pas à l'échelle. Les dessins sont destinés seulement 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 sur les différents dessins.
Considérant maintenant les dessins, la figure 1 représente une vue en coupe d'un dispositif rotatif 100 (par exemple, une turbine à gaz, une turbine à vapeur, un générateur, etc.) comprenant un rotor 10 entouré par un élément statique sensiblement circulaire 20 et un joint brosse 90 intercalé. Le joint brosse d'étanchéité 90 comprend une pluralité de segments 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F dont un ou plusieurs peut/peuvent être fixés à l'élément statique 20. Un tel joint brosse d'étanchéité peut comporter n'importe quel nombre de segments, ordinairement de deux à douze segments. Pour plus de concision, les segments seront décrits plus en détail uniquement en référence au segment 30A. Chaque segment 30A comprend une protection arquée 40A, une plaque de support arquée (représentée sur les figures ultérieures et décrite plus en détail ci-après), et une pluralité de poils 70A de brosse. La pluralité de poils 70A de brosse sont disposés entre la protection 40A et la plaque de support et s'étendent au-delà d'un bord intérieur arqué 46A de la protection 40A, de façon que les poils 70A de brosse puissent assurer une étanchéité contre le rotor 10 lorsque celui-ci tourne sur un trajet A. Comme on peut le voir sur la figure 1, les poils 70A de brosse sont obliques suivant un angle a par rapport à un axe radial R du rotor 10, au segment 30A et à l'élément statique 20. De même, une première extrémité 42A et une seconde extrémité 44A de la protection 40A sont inclinées respectivement suivant un angle 13 et un angle y par rapport à l'axe radial R. Bien que cela ne soit pas essentiel, les angles 13 et y sont ordinairement identiques, mais ils peuvent être différents de l'angle a des poils. Globalement, ces angles vont, par exemple, d'environ 1 ° à environ 60° par rapport à l'axe radial R. Comme le comprendra un spécialiste de la technique, afin que des segments adjacents du joint brosse d'étanchéité 90 s'alignent correctement et assurent une étanchéité effective, une première extrémité (par exemple 42A) d'une première protection (par exemple 40A) doit évidemment avoir une inclinaison sensiblement identique à l'inclinaison d'une seconde extrémité (par exemple 44F) d'une seconde protection adjacente (par exemple 40F).
La figure 2 représente une protection 40A, des poils 70A de brosse et une plaque de support arquée 50A selon une forme de réalisation de l'invention. La plaque de support arquée 50A est représentée avec, dans la direction circonférentielle, la même extension que la protection 40A. Les poils 70A de brosse, la première extrémité 42A et la seconde extrémité 44A sont respectivement inclinés suivant un angle a, R et y par rapport aux axes radiaux R1 et R2. Une première extrémité 72A et une seconde extrémité 74A des poils 70A sont inclinées sensiblement suivant le même angle a. Comme représenté sur la figure 2, les angles R et y sont sensiblement identiques. La plaque de support 50A comporte une première extrémité 52A et une seconde extrémité 54A dont chacune est sensiblement parallèle, respectivement, à un axe radial R1, R2.
La figure 3 représente la plaque de support 50A en place derrière la protection 40A et les poils 70A de brosse afin de former le segment 30A. Comme on peut le voir sur la figure 2, une partie 51A de la plaque de support 50A s'étend au-delà de la seconde extrémité 74A du groupe de poils. La partie 51A sert à supporter une partie des poils de brosse d'un segment adjacent. Un tel agencement est représenté sur la figure 4, où un prolongement 71B des poils 70B de brosse est disposé en face de la partie 51A de la plaque de support 50A lorsque les segments 30A et 30B sont en place. Cette conception à intervalle étagé est rendue possible par les extrémités obliques 72A, 74A des poils 70A, combinées avec les extrémités sensiblement radiales 52A, 54A de la plaque de support 50A. D'autres formes de réalisation incluant une conception d'intervalle étagé sont évidemment possibles. Par exemple, la figure 5 représente une forme de réalisation de l'invention dans laquelle la partie 151A de la plaque de support 150A s'étend au-delà de la première extrémité 142A de la protection arquée 140A plutôt qu'au-delà de la seconde extrémité 144A, comme ce serait le cas dans la forme de réalisation représentée sur les figures 2 à 4.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, telle que celle représentée sur la figure 6, la première extrémité 252A, la seconde extrémité 254A, ou les deux, de la plaque de support 250A peut/peuvent être inclinées suivant un angle 8 par rapport, respectivement, à des axes radiaux R1, R2. Ordinairement, l'angle 8 doit être par rapport à un côté d'un axe radial opposé à celui de l'angle a. Ainsi, l'angle a sera ordinairement "positif" (comme défini dans le sens de rotation du rotor) et l'ange 8 sera "négatif" (contraire au sens de rotation du rotor), de façon que l'angle "négatif" 8 agrandisse la partie 251A de la plaque de support 250A s'étendant au-delà de la première extrémité 272A des poils 270A. Au sens de la présente description, les qualificatifs "positif" et "négatif" servent uniquement à illustrer des côtés opposés d'un axe radial plutôt qu'une valeur quelconque d'un angle par rapport à un tel axe. L'angle 8 peut avoir une valeur similaire à celle de l'angle a, c'est-à-dire d'environ 1 ° à environ 60°, tandis que R et y peuvent être identiques soit à l'angle a des poils soit à l'angle 8 de l'extrémité de la plaque de support. Pour des raisons de fabrication, la protection peut avoir la même inclinaison que les poils et peut être alignée avec le groupe de poils le long des extrémités des segments. La figure 7 représente un segment 330A de joint brosse d'étanchéité selon une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle la première extrémité 342A et la seconde extrémité 344A de la protection 340A sont sensiblement parallèles, respectivement, aux axes radiaux R1 et R2, tout comme les extrémités de la plaque de support (non représentées). Ainsi, seuls les poils 370A de la brosse sont obliques suivant un angle a par rapport aux axes radiaux R1 et R2. Un tel agencement crée une paire de vides 362A, 364A entre la protection 340A et la plaque de support, vides dans lesquels des poils de brosse appartenant à un segment adjacent peuvent être insérés pendant l'assemblage du joint brosse. La terminologie employée ici vise uniquement à décrire des formes particulières de réalisation et n'est pas destinée à limiter l'invention. Au sens de la présente description, les articles indéfinis et définis au singulier sont destinés à couvrir également les formes plurielles, à moins que le contexte n'indique clairement le contraire. I1 sera en outre entendu que les termes "comporte" et/ou "comportant", lorsqu'ils sont utilisés dans la présente description, précisent la présence de détails, entiers, étapes, opérations, éléments et/ou composants mentionnés, mais n'excluent pas la présence ou l'ajout d'un ou de plusieurs autres détails, entiers, étapes, opérations, éléments, composants et/ou groupes de ceux-ci.
Liste des repères R, R1 et Rz R et y a 100 20 90 10 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 330A 40A, 40F, 140A, 240A, 340A 46A 42A, 142A, 342A 44A, 44F, 144A, 344A 70A, 70B, 170A, 270A, 370A 71B 72A 74A 50A, 150A, 250A 51A, 151A, 251A 52A, 252A 54A, 254A 362A, 364Aaxes radiaux angles inclinaison des poils du joint brosse dispositif rotatif rotor élément statique joint brosse d'étanchéité
segments de joint brosse protection bord intérieur arqué première extrémité seconde extrémité poils de joint brosse prolongement première extrémité seconde extrémité plaque de support partie première extrémité seconde extrémité vides

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Joint brosse d'étanchéité (90) comprenant une pluralité de segments (30A) de joint brosse d'étanchéité, chaque segment (30A) comportant une protection arquée (40A) une plaque de support arquée (50A) ayant, dans la direction crconférentielle sensiblement la même extension que la protection arquée (40A), la plaque de support arquée (50A) comportant une première extrémité (52A) et une seconde extrémité (54A) ; et 10 une pluralité de poils (70A) de joint brosse entre la plaque de support arquée (50A) et la protection arquée (40A), la pluralité de poils (70A) de joint brosse étant obliques par rapport à un axe radial (R) de la plaque de support arquée (50A) et au moins une des première extrémité (52A) et seconde extrémité (54A) de la plaque 15 de support arquée (50A) , et un élément statique (20) auquel est fixé au moins un des différents segments (30A) de joint brosse.
  2. 2. Joint brosse d'étanchéité (90) selon la revendication 'l, dans lequel au moins une des première extrémité (52A) et seconde 20 extrémité (54A) de la plaque de support arquée (50A) est sensiblement parallèle à un axe radial (R) de la plaque de support arquée (50A).
  3. 3. Joint brosse d'étanchéité (90) selon la revendication 2, dans lequel la première extrémité (52A) et la seconde extrémité 25 (54A) de la plaque de support arquée (50A) sont toutes deux sensiblement parallèles à des axes radiaux de la plaque de support arquée (50A).
  4. 4. Joint brosse d'étanchéité (90) selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de poils (70A) de joint brosse ont une inclinaison positive par rapport à l'axe radial (R) de la plaque de support arquée (50A).
  5. 5. Joint brosse d'étanchéité (90) selon la revendication 4, dans lequel une première extrémité (42A) et/ou une seconde extrémité (44A) de la protection arquée (40A) est/sont sensiblement parallèles aux poils (70A) de joint brosse.
  6. 6, Joint brosse d'étanchéité (90) selon la revendication 4, dans lequel au moins une des première extrémité (252A) et seconde extrémité (254A) de la plaque de support arquée (250A) a une inclinaison négative, par rapport à l'are radial (R) de la plaque de support arquée (250A).
  7. 7. Joint brosse d'étanchéité (90) selon la revendication 6, dans lequel au moins une des première extrémité (252A) et seconde extrémité (254A) de la plaque de support arquée a une inclinaison négative entre environ 1 ° et 60° par rapport à faxe radial (R) de la plaque de support arquée (250A).
  8. 8. Joint brosse d'étanchéité (90) selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de poils (70A) de joint brosse a unie inclinaison positive, d'environ 1 à environ 60° par rapport à l'axe radial (R) de la plaque de support arquée (50A).
  9. 9. Joint brosse d'étanchéité (90) selon la revendication 8, dans lequel au moins une des première extrémité (252A) et seconde extrémité (254A) de 1a plaque de support arquée (250A) a une inclinaison négative, d'environ 1° à environ 60° par rapport à l'axe radial (R) de la plaque de support arquée (50A).
  10. 10. Joint brosse d'étanchéité (90) selon la revendication 1, dans lequel au moins une des première extrémité (342A) et seconde extrémité (344A) de la protection arquée (340A) est sensiblement parallèle â l'axe radial (R).
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