B11-3572FR 1
Ensemble d'étanchéité pour pièce de transition avec couvre-joint La présente invention porte de façon générale sur les moteurs à turbine à gaz et, plus particulièrement, sur des ensembles d'étanchéité perfectionnés destinés à être montés entre une pièce de transition et un distributeur de turbine de premier étage et autres organes similaires de façon à permettre à de l'air à haute pression de s'échapper. Dans leurs grandes lignes, les moteurs à turbine à gaz peuvent avoir un ensemble d'étanchéité disposé entre une ou plusieurs pièces de transition et un distributeur de premier étage ou analogue. L'ensemble d'étanchéité doit empêcher que de l'air à haute pression ne s'échappe pour rejoindre le flux d'air chaud. L'ensemble d'étanchéité peut absorber le mouvement de la pièce de transition et du distributeur de premier étage l'un par rapport à l'autre, par exemple sous l'effet d'impulsions dynamiques et autres. La pièce de transition et le distributeur de premier étage et/ou les éléments de support de distributeur peuvent ainsi bouger les uns par rapport aux autres dans des directions radiale, circonférentielle et/ou axiale. De plus, la pièce de transition et le distributeur de premier étage peuvent être faits de matières différentes et subir des températures différentes pendant leur fonctionnement. De la sorte, la pièce de transition et le distributeur de premier étage peuvent subir différents degrés de dilatation thermique.
Cette "discordance" à l'interface de la pièce de transition et du distributeur de premier étage et/ou des éléments de support de distributeur nécessite par conséquent un ensemble d'étanchéité efficace pour contenir les produits de combustion et la différence de pression à l'interface. En outre, l'ensemble d'étanchéité doit également empêcher que l'air refoulé par le compresseur ne contourne la chambre de combustion. Les ensembles d'étanchéité selon la technique antérieure peuvent avoir un certain nombre de pièces dont un joint extérieur d'étanchéité, un joint intérieur d'étanchéité et une paire de joints latéraux d'étanchéité. I1 peut être formé un espace dans lequel les joints intérieur et extérieur d'étanchéité sont en interface avec les joints latéraux d'étanchéité. Cet espace risque d'être une source de fuites. En particulier, si les joints latéraux ne sont pas convenablement calés sur les joints intérieur et extérieur, l'espace qui peut être créé peut permettre le passage de fuites d'air. De tels débits de fuites d'air risquent d'empêcher globalement le moteur à turbine à gaz de répondre aux exigences officielles en matière d'émission d'oxydes d'azote (NOX) et/ou d'autres types de réglementations concernant les émissions. De plus, de tels débits de fuites d'air peuvent avoir une incidence sur le rendement de l'ensemble du système. I1 est donc souhaitable d'avoir un ensemble d'étanchéité perfectionné destiné à servir avec une pièce de transition et un distributeur de premier étage ou autre d'un moteur à turbine à gaz. De préférence, un tel ensemble d'étanchéité peut rendre efficacement étanche l'espace entre les distributeurs intérieurs et/ou extérieurs et les joints latéraux. Le fait de rendre étanche cet espace peut aboutir à des améliorations en ce qui concerne les émissions et le rendement global du système. De préférence, les améliorations seront ici peu coûteuses mais durables. La présente invention propose donc un ensemble d'étanchéité destiné à servir avec une pièce de transition et un distributeur de premier étage d'un moteur à turbine à gaz. L'ensemble d'étanchéité peut comprendre un élément formant joint, une pièce formant couvre-joint placée sur l'élément formant joint et un joint latéral placé sur le couvre-joint. La présente invention propose en outre un ensemble d'étanchéité destiné à servir avec une pièce de transition et un distributeur de premier étage d'un moteur à turbine à gaz. L'ensemble d'étanchéité peut comprendre un premier élément formant joint avec un premier couvre-joint placé dans celui-ci, un deuxième élément formant joint avec un deuxième couvre-joint placé sur celui-ci, et un joint latéral placé sur le premier couvre- joint et le deuxième couvre-joint. La présente invention propose en outre un ensemble d'étanchéité destiné à servir avec une pièce de transition et un distributeur de premier étage d'un moteur à turbine à gaz. L'ensemble d'étanchéité peut comprendre un premier élément formant joint avec un premier joint en C et un premier couvre-joint dans un premier angle d'élément formant joint de celui-ci, un deuxième élément formant joint avec un deuxième joint en C et un deuxième couvre-joint dans un deuxième angle d'élément formant joint de celui-ci, et un joint latéral placé sur le premier couvre-joint et le deuxième couvre-joint. Le premier élément formant joint et le deuxième élément formant joint peuvent définir entre eux un intervalle. 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 schématique d'un moteur à turbine à gaz selon la technique antérieure ; - la figure 2 est une vue en perspective de parties d'un ensemble d'étanchéité pour pièce de transition selon la technique antérieure ; - la figure 3 est une vue latérale de parties de l'ensemble d'étanchéité pour pièce de transition selon la technique antérieure, représenté sur la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en perspective d'un joint avec un couvre-joint selon la présente invention ; et - la figure 5 est une vue en perspective d'un certain nombre de joints avec des couvre-joints, et d'un joint latéral d'un ensemble d'étanchéité pour pièce de transition selon l'invention. Considérant maintenant les dessins, sur lesquels les mêmes repères désignent les mêmes éléments sur toutes les différentes vues, la figure 1 représente une vue schématique d'un moteur 10 à turbine à gaz. Le moteur 10 à turbine à gaz peut comprendre un compresseur 15. Le compresseur 15 comprime un flux d'air entrant 20. Le compresseur 15 délivre le flux d'air comprimé 20 à une chambre de combustion 25. La chambre de combustion 25 mélange le flux d'air comprimé 20 avec un flux de combustible comprimé 30 et enflamme le mélange afin de créer un flux de gaz de combustion 35. Bien qu'une seule chambre de combustion 25 soit représentée, le moteur 10 à turbine à gaz peut comprendre n'importe quel nombre de chambres de combustion 25. Le flux de gaz de combustion 35 est à son tour fourni à une turbine 40. Le flux de gaz de combustion 35 entraîne la turbine 40 de manière à produire un travail mécanique. Le travail mécanique produit dans la turbine 40 entraîne le compresseur 15 et une charge extérieure 45 telle qu'un générateur électrique ou autre. Le moteur 10 à turbine à gaz peut utiliser du gaz naturel, divers types de gaz de synthèse et/ou divers types de combustibles. Le moteur 10 à turbine à gaz peut être un moteur tel que produit par la société General Electric de Schenectady, Etat de New York, notamment un puissant moteur à turbine à gaz 7FA ou autre. Le moteur 10 à turbine à gaz peut avoir d'autres configurations et peut utiliser d'autres types d'organes. D'autres types de moteurs à turbine à gaz peuvent également être utilisés ici. De multiples moteurs 10 à turbine à gaz, d'autres types de turbines et d'autres types d'équipements de production d'énergie peuvent également être employés. Les figures 2 et 3 représentent des parties d'un ensemble d'étanchéité 50 pour pièce de transition selon la technique antérieure. Comme décrit plus haut, l'ensemble d'étanchéité 50 pour pièce de transition peut être disposé entre une pièce de transition 55 et un distributeur 60 de premier étage. Comme représenté sur la figure 2, l'ensemble d'étanchéité 50 pour pièce de transition peut comprendre un certain nombre de joints d'étanchéité 65, dans ce cas un premier joint ou joint intérieur 70 et un deuxième joint ou joint extérieur 75. Un espace ou intervalle 80 peut être présent entre le premier joint 70 et le deuxième joint 75. Un joint latéral d'étanchéité 85 peut être placé autour du premier joint d'étanchéité 70 et du deuxième joint d'étanchéité 75 autour de l'espace 80. Un joint d'étanchéité en C 90 peut être placé entre les joints 70, 75 et le joint latéral 85. D'autres configurations d'ensembles d'étanchéité pour pièces de transition peuvent être utilisées. Comme indiqué plus haut, de l'air peut s'échapper par l'espace ou intervalle 80 si le joint latéral 85 n'est pas correctement calé sur le premier joint 70 et le deuxième joint 75. L'utilisation du joint en C 90 crée seulement un contact linéaire avec le joint latéral et risque donc d'avoir une efficacité faible pour limiter le débit de fuite. La figure 4 représente une partie d'un ensemble d'étanchéité 100 pour pièce de transition. L'ensemble d'étanchéité 100 pour pièce de transition peut comprendre un certain nombre d'éléments d'étanchéité 110. Les éléments d'étanchéité 110 peuvent comprendre un premier joint d'étanchéité ou joint intérieur 120, un deuxième joint d'étanchéité ou joint extérieur 125 et/ou d'autres types de joints d'étanchéité. Dans le présent exemple, les éléments d'étanchéité 110 comprennent un joint en tissu 130 et un joint en C 140. D'autres configurations peuvent être utilisées. Le joint en C 140 de l'élément d'étanchéité 110 peut ne pas s'étendre sur toute la longueur de celui-ci. Au contraire, un couvre-joint 150 peut être placé à une extrémité ou dans un angle 160 de celui-ci. Le couvre-joint 150 peut comporter une zone de montage 170 destinée à se fixer à l'élément formant joint 110 et une aile ou un rebord 180 de prolongement qui s'étend dans le sens de la longueur d'un joint latéral d'étanchéité 190 (cf. figure 5). Le couvre-joint 150 peut être fixé à l'élément formant joint 110 par soudage, brasage ou autre. Le couvre-joint 150 peut également faire corps avec l'élément formant joint 110 ou le joint latéral 190. Chaque couvre-joint 150 peut mesurer environ la moitié de la largeur du joint latéral d'étanchéité 190 afin de permettre au joint latéral 190 de reposer sur celui-ci lorsque le premier joint 120 et le deuxième joint 125 sont installés. Le couvre-joint 150 peut avoir à peu prés la hauteur du joint en C 140 afin de créer une étanchéité le long de l'élément d'étanchéité 110. Le couvre-joint 150 et les éléments de celui-ci peuvent avoir d'autres cotes, formes et configurations. En particulier, le couvre-joint 150 peut avoir des dimensions et une forme pour une configuration particulière du joint latéral 190. Le couvre-joint 150 peut être fait de n'importe quel type de matières réfractaires. La figure 5 représente le premier joint 120 et le deuxième joint 125 avec, sur ceux-ci, le joint latéral 190 de l'ensemble d'étanchéité 100 pour pièce de transition. Le premier joint 120 et le deuxième joint 125 peuvent définir entre eux un espace ou intervalle 200, comme décrit plus haut. Ainsi qu'on peut le voir, chaque élément d'étanchéité 110 possède un couvre-joint 150 dans l'angle 160 de celui-ci, un premier couvre-joint 210 et un deuxième couvre-joint 220. Les ailes ou rebords prolongés 180 de chaque couvre-joint 150 sont ainsi alignés avec le joint latéral 190. En particulier, les couvre-joints 150 constituent une surface plane sur laquelle le joint latéral 190 peut s'appliquer de manière à réduire les fuites d'air via l'espace 200. Les couvre-joints 150 assurent de très faibles fuites en créant une surface de contact avec le joint latéral 190, à la différence de la ligne de contact que l'on rencontre lors de l'utilisation, par exemple, uniquement des joints en C 140 décrits plus haut. L'un des couvre-joints 150 peut également s'étendre jusque dans l'espace 200 et chevaucher le couvre-joint adjacent 150 afin de limiter encore les fuites. L'utilisation des couvre-joints 150 dans l'ensemble d'étanchéité 100 pour pièce de transition peut ainsi réduire les émissions et améliorer le rendement global du système. Les couvre-joints 150 permettent d'atteindre ces objectifs en limitant le débit de fuites par l'espace ou l'intervalle 200 en installant correctement le joint latéral 190 sur celui-ci.
Liste des repères
10 moteur à turbine à gaz 15 compresseur 20 flux d'air 25 chambre de combustion 30 flux de combustible 35 flux de gaz de combustion 40 turbine 45 charge 50 ensemble d'étanchéité pour pièce de transition 70 premier joint d'étanchéité 75 deuxième joint d'étanchéité 80 espace 85 joint latéral d'étanchéité 90 joint d'étanchéité en C 100 ensemble d'étanchéité pour pièce de transition 110 éléments formant joints 120 premier joint d'étanchéité 125 deuxième joint d'étanchéité 130 joint d'étanchéité en tissu 140 joint d'étanchéité en C 150 couvre-joint 160 angle 170 surface de montage 180 rebord prolongé 190 joint latéral d'étanchéité 200 espace 210 premier couvre-joint 220 deuxième couvre-joint