FR2973440A1 - Garniture d'aspiration mecanique et procede associe - Google Patents

Garniture d'aspiration mecanique et procede associe Download PDF

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FR2973440A1
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lining
lining component
stator housing
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Norman Arnold Turnquist
Rodrigo Rodriguez Erdmenger
Xiaoqing Zheng
Robbert Christiaan Pannekeet
Keith Michael Parker
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Abstract

La garniture d'aspiration mécanique (16) comprend une garniture primaire (21), une garniture secondaire (58) et un dispositif de précontrainte (48). La garniture primaire (21) comprend un premier composant de garniture (18) et un deuxième composant de garniture (20). Le premier composant de garniture (18) est configuré pour être fixé à un rotor (12) et pour tourner avec le rotor. La garniture secondaire (58) comprend une pluralité d'éléments souples et est configurée pour être disposée entre le deuxième composant de garniture (20) et un carter de stator (14). Un dispositif de précontrainte (48) est relié au deuxième composant de garniture (20), de manière à ce que le deuxième composant de garniture (20) soit mis sous précontrainte suivant une direction axiale, dans le sens opposé au premier composant de garniture (18), dans un état de repos.

Description

B 12-1675FR 1 Garniture d'aspiration mécanique et procédé associé
La présente invention concerne d'une manière générale des garnitures d'aspiration mécaniques, et en particulier une garniture secondaire comportant une pluralité d'éléments souples d'une garniture d'aspiration mécanique utilisée dans des machines, par exemple un moteur à turbine à gaz. Les garnitures mécaniques sont utilisées pour réduire à un minimum les fuites d'un fluide sous pression par un interstice entre deux composants, d'une zone à haute pression à une zone à basse pression d'une machine. Des garnitures de ce type ont été utilisées dans des machines tournantes, par exemple des turbines à vapeur, des turbines à gaz ou des machines analogues. Dans des applications telles que des moteurs à turbine à gaz, les garnitures d'aspiration mécaniques sont utilisées pour réduire à un minimum les fuites d'un fluide sous pression, par exemple d'air comprimé ou de gaz de combustion, entre un rotor et un stator. Les garnitures, qui sont disposées sur les interstices ou les chemins de fuites entre le stator et le rotor, doivent être aptes à compenser des variations de l'interstice suite à des différences de dilatation thermique et mécanique des composants pendant le cycle de fonctionnement de la machine. Les garnitures d'aspiration mécaniques classiques comportent des éléments d'étanchéité tournants et non tournants se faisant face dans des sens opposés, l'élément d'étanchéité tournant étant fixé au rotor ou étant réalisé d'une seule pièce avec celui-ci. Dans des garnitures de ce type, l'élément d'étanchéité non tournant est typiquement déplaçable axialement et fixé à une partie du stator.
Les éléments d'étanchéité tournants et non tournants sont généralement annulaires et perpendiculaires à l'axe longitudinal du rotor. L'interstice variable entre le rotor et le stator, qui doit être rendu étanche, est habituellement rempli soit en prévoyant une garniture élastique qui est tenue entre les composants, par exemple un joint en feuille, soit en créant un chemin de fuite complexe. Cependant, de tels systèmes d'étanchéité sont soumis à l'usure et à des fuites accrues au fil du temps. Ainsi, aucune de ces garnitures ne satisfait à toutes les exigences de performance et de durée de vie, en raison des interstices initiaux entre les composants, et en raison du contact des garnitures avec les surfaces adjacentes. Par conséquent, il existe un besoin d'un système d'étanchéité perfectionné. Conformément à un exemple de réalisation de la présente invention, une garniture d'aspiration mécanique est divulguée. La garniture d'aspiration mécanique comprend une garniture primaire, une garniture secondaire et un dispositif de précontrainte. La garniture primaire comprend un premier composant de garniture et un deuxième composant de garniture. Le premier composant de garniture est configuré pour être fixé à un rotor et pour tourner avec le rotor. La garniture secondaire comprend une pluralité d'éléments souples et est configurée pour être disposée entre le deuxième composant de garniture et un carter de stator. Un dispositif de précontrainte est fixé au deuxième composant de garniture, de manière à ce que le deuxième composant de garniture soit mis sous précontrainte suivant une direction axiale, dans le sens opposé au premier composant de garniture, dans un état de repos. Conformément à un autre exemple de réalisation de la présente invention, une machine munie d'un exemple de garniture d'aspiration mécanique est divulguée. La garniture est disposée entre le carter du stator et le rotor. Selon un autre exemple de réalisation de la présente invention, un procédé comprend la mise en rotation d'un rotor disposé à l'intérieur d'un carter de stator; et l'actionnement d'une garniture d'aspiration mécanique disposée entre le carter de stator et le rotor. L'actionnement de la garniture d'aspiration mécanique comprend la mise sous précontrainte d'un deuxième composant de garniture suivant une direction axiale, contre un premier composant de garniture d'une garniture primaire, et l'établissement de l'étanchéité entre le deuxième composant de garniture et le carter de stator, par l'intermédiaire d'une garniture secondaire composée d'une pluralité d'éléments souples. Selon un autre exemple de réalisation de la présente invention, un procédé comprend le retrait d'une garniture secondaire existante d'un deuxième composant de garniture configuré pour entrer en contact avec un premier composant de garniture d'une garniture primaire, et le remplacement de la garniture secondaire existante par un joint à brosse.
Conformément à un autre exemple de réalisation de la présente invention, un procédé comprend le retrait d'une garniture secondaire existante d'un dispositif de fixation configuré pour relier un deuxième composant de garniture à un carter de stator, et le remplacement de la garniture secondaire existante par un joint à brosse. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de la description de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, où des références identiques désignent des éléments identiques dans toutes les figures et sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une machine, par exemple une turbine à gaz, comportant une garniture d'aspiration mécanique conforme à un exemple de réalisation de la présente invention, - la figure 2 est une vue schématique d'une garniture secondaire d'une garniture d'aspiration mécanique conforme aux aspects de la figure 1, et - la figure 3 est une vue schématique d'une garniture secondaire d'une garniture d'aspiration mécanique conforme à un exemple de réalisation de la présente invention, et - la figure 4 est une vue en coupe d'une machine comportant une garniture d'aspiration mécanique avec une garniture secondaire classique. Comme il sera expliqué ci-après en référence aux modes de réalisation des figures 1 à 3, une garniture d'aspiration mécanique est divulguée. La garniture d'aspiration mécanique décrite à titre d'exemple comprend une garniture primaire avec un premier composant de garniture et un deuxième composant de garniture. Le premier composant de garniture est configuré pour être fixé à un rotor et pour tourner avec le rotor. Une garniture secondaire comportant une pluralité d'éléments souples est disposée entre le deuxième composant de garniture et un carter de stator. Un dispositif de précontrainte est fixé au deuxième composant de garniture, de manière à ce que le deuxième composant de garniture soit mis sous précontrainte suivant une direction axiale, dans le sens opposé au premier composant de garniture, dans un état de repos. Pendant le fonctionnement, le deuxième composant de garniture est mis sous précontrainte en direction du premier composant de garniture. Selon un mode de réalisation particulier, une machine dotée de la garniture d'aspiration mécanique décrite à titre d'exemple est divulguée. Selon un autre mode de réalisation, un procédé concernant la garniture d'aspiration mécanique est divulgué. Dans certains modes de réalisation, la garniture secondaire est un joint à brosse. L'utilisation d'un joint à brosse en tant que garniture secondaire facilite la réduction des forces de frottement agissant sur la garniture secondaire et améliore ainsi le comportement dynamique de la garniture d'aspiration mécanique. La figure 1 représente une machine 10 avec un rotor 12, un carter de stator 14 et une garniture d'aspiration 16. La garniture d'aspiration 16 est configurée pour contrôler les fuites d'un fluide sous pression entre une zone à pression relativement élevée et une zone à pression relativement basse. Dans le mode de réalisation illustré, la machine 10 est un moteur à turbine à gaz, et la garniture d'aspiration 16 est une garniture de pression de refoulement de compresseur, disposée entre le rotor 12 et le carter de stator 14. Le rotor 12 est un arbre principal et le carter de stator 14 est un carter diffuseur. Bien qu'une turbine à gaz soit illustrée ici, la garniture d'aspiration mécanique 16 peut être utilisée dans n'importe quelle application où une garniture à ajustage automatique est souhaitée ou requise. Dans certains exemples non limitatifs, la machine 10 peut être un compresseur centrifuge, une turbine à vapeur, une turbine à gaz, un palier, un bassin collecteur, un générateur électrique ou un dispositif analogue. I1 convient également de noter que les aspects de la présente invention ne sont pas limités à une association avec des machines tournantes mais peuvent être associés à d'autres machines soumises à une chute de pression de fluide pendant leur fonctionnement. La garniture d'aspiration mécanique 16 comprend un premier composant de garniture 18, un deuxième composant de garniture 20 et un dispositif de fixation 22 disposés autour d'un axe longitudinal de la machine 10. Le premier composant de garniture 18 et le deuxième composant de garniture 20 forment ensemble une garniture primaire 21. Le premier composant de garniture 18 est fixé au rotor 12 et peut tourner avec celui-ci. Le premier composant de garniture 18 a sensiblement la forme d'un disque et définit une première surface de garniture primaire 24 regardant dans la direction axiale. Le dispositif de fixation 22 est configuré pour relier le deuxième composant de garniture 20 au carter de stator 14. Le dispositif de fixation 22 est un composant non tournant, s'étendant dans le sens axial, et définit une surface d'étanchéité secondaire 26 regardant dans la direction radiale. Le dispositif de fixation 22 a une extrémité 28 avec une bride 30 qui s'étend dans la direction radiale et est fixée au carter de stator 14 par un ou plusieurs éléments de fixation 32. L'autre extrémité 34 du dispositif de fixation 22 comporte un ou plusieurs sièges de ressort 36. Le siège de ressort 36 est lié au dispositif de fixation 22 par un ou plusieurs éléments de fixation 38. Le siège de ressort 36 comprend un rail d'alignement 40 s'étendant radialement vers l'intérieur et associé à une rainure d'alignement 42 du deuxième composant de garniture 20. Le deuxième composant de garniture 20 est lié au dispositif de fixation 22 de manière à ce que le deuxième composant de garniture 20 puisse être déplacé suivant une direction axiale 23 mais pas latéralement. Le deuxième composant 20 a une section sensiblement en forme de L, avec une partie 44 s'étendant dans le sens radial et une partie 46 s'étendant dans le sens axial. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de fixation 22 peut être intégré au carter de stator 14. Dans d'autres modes de réalisation, le deuxième composant de garniture 20 peut être fixé directement au carter de stator 14. Un ou plusieurs dispositifs de précontrainte 48, tels que des ressorts, sont disposés entre le siège de ressort 36 et une bride 50 s'étendant dans le sens radial du deuxième composant de garniture 20. Une extrémité du dispositif de précontrainte 48 est placée dans un logement de ressort 52 de la bride 50. Le dispositif de précontrainte 48 est configuré pour solliciter le deuxième composant de garniture 20 dans le sens opposé au premier composant de garniture 18.
Le deuxième composant de garniture 20 a une partie 54 qui s'étend radialement et définit une deuxième surface d'étanchéité primaire 56 regardant dans la direction axiale. Cette deuxième surface d'étanchéité primaire 56 est disposée à proximité immédiate du premier composant de garniture 18 et fait face à la première surface d'étanchéité primaire 24. Les première et deuxième surfaces d'étanchéité primaires 24, 56 sont configurées de manière à former un chemin en circuit ou un chemin tortueux pour l'écoulement du fluide. La partie 54 radiale du deuxième composant de garniture 20 comporte des passages de fluide (non représentés) pour l'équilibrage hydrostatique du deuxième composant de garniture 20. Une garniture secondaire 58 est disposée dans une gorge 60 de la bride 50 du deuxième composant de garniture 20. Dans le mode de réalisation illustré, la garniture secondaire 58 est un joint à brosse. La garniture secondaire 58 est configurée pour établir l'étanchéité avec la surface d'étanchéité secondaire 26, regardant dans la direction radiale, du dispositif de fixation 22. La garniture secondaire 58 a pour but d'empêcher les fuites de fluide par un chemin entre le deuxième composant de garniture 20 et le dispositif de fixation 22. Il convient de noter ici que la garniture secondaire 58 est soumise à la même différence de pression que la garniture primaire 21, tout en autorisant le mouvement du deuxième composant de garniture 20 suivant la direction axiale 23. Il est répété que la configuration spécifique des composants de garniture et de la structure de montage décrits ici n'a pas de caractère limitatif et peut être modifiée pour s'adapter à une application particulière, sans nuire aux aspects fonctionnels de la garniture d'aspiration mécanique 16. Concernant le fonctionnement de la garniture d'aspiration mécanique 16, le deuxième composant de garniture 20 forme une garniture avec le premier composant de garniture 18. Le ou les dispositifs de précontrainte 48 sollicitent le deuxième composant de garniture 20 dans le sens opposé au premier composant de garniture 18 pour empêcher le contact entre le premier composant 18 et le deuxième composant 20, lorsque la machine 10 est arrêtée. A mesure que la vitesse de marche de la machine augmente, la pression du fluide dans les zones du chemin d'écoulement de fluide augmente. La garniture d'aspiration mécanique 16 est soumise à des pressions croissantes, ce qui a pour effet que le deuxième composant de garniture 20 se déplace en direction du premier composant de garniture 18. La deuxième surface d'étanchéité primaire 56 n'est pas en contact avec la première surface d'étanchéité primaire 24. Comme expliqué plus haut, la garniture secondaire 58 est configurée pour établir l'étanchéité contre la surface d'étanchéité secondaire 26, regardant dans la direction radiale, du dispositif de fixation 22. La garniture d'aspiration mécanique 16 est équilibrée sur le plan de la pression hydrostatique dans un état de fonctionnement sélectionné.
La garniture secondaire 58 conforme aux aspects de la figure 1 est expliquée en détail ci-après en référence à la figure 2. La garniture secondaire 58 comprend une pluralité d'éléments souples 62 fixés à un dispositif de support 64. Il convient de noter que le terme "élément souple" peut désigner un élément capable de fléchir sans se rompre. Dans certains modes de réalisation, la pluralité d'éléments souples 62 est constituée de fils qui peuvent englober des fils métalliques ou non métalliques ou une combinaison de fils métalliques et non métalliques. Dans certains modes de réalisation, les éléments souples 62 peuvent être constitués d'un alliage métallique, par exemple un alliage de cobalt, tel que HAYNES25®. Un fil souple est une tige en porte-à-faux dont la rigidité radiale est définie par la longueur, le moment d'inertie de sa section transverse et le module d'élasticité du matériau. Conformément à des aspects de la présente invention, chaque élément souple a un diamètre compris dans la plage de 2 à 8 mils (millièmes de pouce), soit de 5,08 10.2 à 20,32 10.2 mm. Il convient de noter que des aspects de la présente invention peuvent également être appliqués à d'autres types de fils. Les éléments souples 62 sont inclinés d'un angle compris entre 75 à 15 degrés par rapport à la direction radiale, de manière à contrôler l'effet de chute de pression et le frottement. Comme expliqué plus haut, la garniture secondaire 58 est disposée dans la gorge 60 du deuxième composant de garniture 20. La garniture secondaire 58 est configurée pour établir l'étanchéité contre la surface d'étanchéité secondaire 26 du dispositif de fixation 22, faisant face radialement au deuxième composant de garniture 20. Les dimensions spécifiques et l'inclinaison des éléments souples 62 améliorent la capacité de la garniture à s'adapter au dispositif de fixation 22.
Chaque élément souple 62 a une première extrémité 66, fixée au dispositif de support 64, et une deuxième extrémité 68 disposée à proximité du dispositif de fixation 22. Dans certains exemples de réalisation, la deuxième extrémité 68 des éléments souples 62 est en contact avec le dispositif de fixation 22. L'élément souple 62 autorise un mouvement radial relativement ample de l'extrémité 68 non tenue, qui permet à son tour de rendre étanche un interstice entre le dispositif de fixation 22 et le deuxième composant de garniture 20. Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif de support 64 comprend une plaque frontale 70, une plaque arrière 72 et une matrice 74 disposée entre la plaque frontale 70 et la plaque arrière 72. Dans certains exemples de réalisation, les plaques frontales et arrière 70, 72 comportent un matériau métallique ou un matériau composite ou une combinaison des deux. Les éléments souples 62 sont serrés entre les plaques frontale et arrière 70, 72. La première extrémité 66 de chaque élément souple 62 est fixée à la matrice 74, et la deuxième extrémité 68 dépasse par rapport aux plaques 70, 72, en direction du dispositif de fixation 22. Dans certains modes de réalisation, la matrice 74 peut comporter une liaison soudée, constituée d'un mélange du matériau de l'élément souple et de matériaux des plaques latérales. Dans certains modes de réalisation, la matrice 74 peut comporter une résine de type époxyde, une résine de type polyimide ou des matières analogues. La matrice 74 est utilisée pour fixer les éléments souples 62 aux plaques frontale et arrière 70, 72.
La capacité de chute de pression de la garniture secondaire 58 est intimement liée à la hauteur de barrière "h". I1 convient de noter ici que la hauteur de barrière "h" est la distance entre la surface d'étanchéité secondaire 26, regardant dans la direction radiale, du dispositif de fixation 22 et le bord inférieur 76 de la plaque arrière 72 soutenant les éléments souples 62. Dans le mode de réalisation illustré, la mise en place de la garniture secondaire 58 entre le deuxième composant de garniture 20 non tournant et le dispositif de fixation 22 permet de réduire la hauteur de barrière "h". Dans le mode de réalisation illustré, la hauteur de barrière "h" de la garniture secondaire 58 est comprise dans la plage de 5 à 50 mils (de 0,127 à 1,27 mm). Dans un mode de réalisation spécifique, la hauteur de barrière "h" peut être comprise dans la plage de 10 à 20 mils (de 0,254 à 0,508 mm). Dans des systèmes classiques, un joint à brosse est normalement utilisé pour établir l'étanchéité entre un stator et un rotor et nécessite par conséquent des hauteurs de barrière relativement importantes pour éviter d'éventuelles détériorations des composants, dues au frottement entre le rotor et le stator. La capacité de pression de la garniture secondaire 58 décrite à titre d'exemple est augmentée sensiblement par rapport aux systèmes classiques, parce que le risque de frottement de la plaque arrière 72 contre la surface 26 du dispositif de fixation 22, provoquant la détérioration du dispositif de fixation 22, est réduit. I1 convient de noter ici que les éléments souples 62 sont serrés les uns contre les autres, de manière à maintenir une plus grande différence de pression entre une zone à basse pression et une zone à haute pression. Conformément à l'exemple de réalisation décrit ici, la garniture secondaire 58 avec une hauteur de barrière relativement faible est utilisée entre le dispositif de fixation 22 et le deuxième composant de garniture 20 déplaçable axialement, de manière à réduire les forces de frottement agissant sur la garniture secondaire 58, comparé à la garniture secondaire classique d'une garniture d'aspiration mécanique. I1 convient de noter que, bien qu'un joint à brosse soit décrit ici en référence à la garniture secondaire 58, la garniture secondaire 58 peut également comporter dans certains modes de réalisation une garniture avec plusieurs autres éléments souples. I1 faut souligner que l'élément souple 62 s'adapte au déséquilibre de dilatation thermique entre le deuxième composant de garniture 20 et le dispositif de fixation 22. D'autre part, l'élément souple 62 présente une faible hystérèse, afin de réduire à un minimum la résistance de frottement entre le deuxième composant de garniture 20 et le dispositif de fixation 22. D'autres exemples "d'éléments souples" englobent, sans y être limités, des éléments de compensation à angle (comme dans un joint en feuille), des joints emboîtants, des joints en feuille recouverts ou des patins soutenus par ressort qui peuvent se déplacer radialement en étant supportés par des ressorts mous ou des éléments analogues. La figure 3 représente la garniture secondaire 58 selon un exemple de réalisation de la présente invention. La configuration de la garniture secondaire 58 est similaire à celle du mode de réalisation de la figure 2, sauf que la garniture secondaire 58 est disposée dans une gorge 61 du dispositif de fixation 22. Dans le mode de réalisation illustré, la garniture secondaire 58 est configurée pour établir l'étanchéité contre une surface d'étanchéité 63 du deuxième composant de garniture 20. La première extrémité 66 de chaque élément souple 62 est fixée au dispositif de support 64, et la deuxième extrémité 68 est disposée à proximité du deuxième composant de garniture 20. Dans certains exemples de réalisation, la deuxième extrémité 68 de l'élément souple 62 est en contact avec le deuxième composant de garniture 20. Il convient de souligner que la hauteur de barrière "h" est la distance entre la surface d'étanchéité secondaire 63 du deuxième composant de garniture 20 et le bord inférieur 76 de la plaque arrière 72 soutenant les éléments souples 62. Conformément à l'exemple de réalisation décrit ici, la garniture secondaire 58 avec une hauteur de barrière relativement faible est utilisée entre le dispositif de fixation 22 et le deuxième composant de garniture 20 pouvant être déplacé axialement, de manière à réduire les forces de frottement agissant sur la garniture secondaire 58, comparé à la garniture secondaire classique d'une garniture d'aspiration mécanique. Dans certains modes de réalisation, la garniture secondaire 58 est disposée dans une gorge du carter de stator et configurée pour assurer l'étanchéité contre une surface d'étanchéité 63 du deuxième composant de garniture 20. La figure 4 représente une machine 78 comprenant un rotor 80, un carter de stator 82 et une garniture d'aspiration 84. La garniture d'aspiration mécanique 84 comprend un premier composant de garniture 86, un deuxième composant de garniture 88 et un dispositif de fixation 89 disposés autour d'un axe longitudinal de la machine 78. Le premier composant de garniture 86 et le deuxième composant de garniture 88 forment ensemble une garniture primaire 90. Le premier composant de garniture 86 est fixé au rotor 80 et peut tourner avec celui-ci. Le dispositif de fixation 89 est configuré pour fixer le deuxième composant de garniture 88 au carter de stator 82. Dans le mode de réalisation illustré, une garniture secondaire 92 classique est disposée dans une gorge 94 d'une bride 96 du deuxième composant de garniture 88. La garniture secondaire 92 classique est configurée pour établir l'étanchéité contre une surface d'étanchéité 98, regardant dans la direction radiale, du dispositif de fixation 89. La garniture secondaire 92 classique peut être n'importe quelle garniture classique, telle qu'un segment de piston. Dans certaines machines 78 existantes, la garniture secondaire 92 classique peut être reliée au dispositif de fixation 89 ou fixée directement au carter de stator 82 et être configurée pour établir l'étanchéité contre une surface d'étanchéité du deuxième composant de garniture 88. Conformément aux aspects de la présente invention, la machine 78 est modifiée en retirant la garniture secondaire 92 classique existante et en la remplaçant par un joint à brosse décrit à titre d'exemple, similaire à la garniture secondaire 58 décrite en référence aux figures 1, 2 et 3. Les gorges, par exemple la gorge 94, peuvent être dimensionnées pour recevoir la garniture secondaire 58. L'utilisation d'un joint à brosse de ce type en tant que garniture secondaire facilite la réduction des forces de frottement agissant sur la garniture secondaire, comparé à la garniture secondaire 92 existante. Cela a pour résultat que le comportement dynamique et la durée de vie de la garniture secondaire sont sensiblement améliorés. Bien que seules certaines caractéristiques de l'invention aient été illustrées et décrites ici, l'homme du métier comprendra qu'il est possible d'apporter de nombreuses modifications et de procéder à de nombreux changements.

Claims (24)

  1. REVENDICATIONS1. Garniture (16) d'aspiration mécanique, comprenant : une garniture primaire (21)avec un premier composant de garniture (18) et un deuxième composant de garniture (20), le premier composant de garniture (18) étant configuré pour être fixé à un rotor (12)et pour tourner avec le rotor (12), une garniture secondaire (58) comprenant une pluralité d'éléments souples (62) et configurée pour être disposée entre le deuxième composant de garniture (20) et un carter de stator (14); et un dispositif de précontrainte fixé au deuxième composant de garniture (20), de manière à ce que le deuxième composant de garniture (20) soit mis sous précontrainte suivant une direction axiale, dans le sens opposé au premier composant de garniture (18), dans un état de repos.
  2. 2. Garniture d'aspiration mécanique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la garniture secondaire (58) se compose d'un joint à brosse comprenant un dispositif de support (64), et la pluralité d'éléments souples se compose d'une pluralité de fils, chaque fil ayant une première extrémité (66), fixée au dispositif de support, et une deuxième extrémité (68) faisant saillie à partir du dispositif de support.
  3. 3. Garniture d'aspiration mécanique selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque fil a un diamètre compris dans la plage de 0,0508 à 0,2032 mm.
  4. 4. Garniture d'aspiration mécanique selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque fil a un angle d'orientation par rapport à la direction radiale compris entre 75 à 15 degrés.
  5. 5. Garniture d'aspiration mécanique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la garniture secondaire (58) a une hauteur de barrière (h) comprise dans la plage de 0,127 à 1,27 mm. .
  6. 6. Machine, comprenant : un carter de stator (14); un rotor (12)disposé dans le carter de stator (14); et une garniture d'aspiration mécanique disposée entre le carter de stator (14) et le rotor (12), la garniture d'aspiration mécanique comprenant : une garniture primaire (21)avec un premier composant de garniture (18) et un deuxième composant de garniture (20), le premier composant de garniture (18) étant fixé à un rotor (12)et pour tourner avec le rotor (12), une garniture secondaire (58) comprenant une pluralité d'éléments souples (62) et disposée entre le deuxième composant de garniture (20) et le carter de stator (14); et un dispositif de précontrainte (48) fixé au deuxième composant de garniture (20), de manière à ce que le deuxième composant de garniture (20) soit mis sous précontrainte suivant une direction axiale, dans le sens opposé au premier composant de garniture (18), dans un état de repos.
  7. 7. Machine selon la revendication 6, comprenant en outre un dispositif de fixation (22) pour fixer le deuxième composant de garniture (20) au carter de stator (14).
  8. 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la garniture secondaire (58) est fixée au deuxième composant de garniture (20), de manière à être en contact avec le dispositif de fixation (22).
  9. 9. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que la garniture secondaire (58) se compose d'un joint à brosse comprenant un dispositif de support fixé au deuxième composant de garniture (20), et la pluralité d'éléments souples (62) se compose d'une pluralité de fils, chaque fil ayant une première extrémité (66), fixée au dispositif de support, et une deuxième extrémité (68) faisant saillie à partir du dispositif de support pour être en contact avec le dispositif de fixation (22).
  10. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que la deuxième extrémité de chaque fil est en contact avec le dispositif de fixation (22), de manière à contrôler les fuites d'un fluide sous pression entre le deuxième composant de garniture (20) et le dispositif de fixation (22), pendant le fonctionnement de la machine.
  11. 11. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que chaque fil a un diamètre compris dans la plage de 0,0508 à 0,2032 mm.
  12. 12. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que chaque fil a un angle d'orientation par rapport à la direction radiale compris entre 75 et 15 degrés.
  13. 13. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la garniture secondaire (58) est reliée au dispositif de fixation (22), de manière à être en contact avec le deuxième composant de garniture (20).
  14. 14. Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce que la garniture secondaire (58) se compose d'un joint à brosse comprenant un dispositif de support relié au dispositif de fixation (22), et la pluralité d'éléments souples se compose d'une pluralité de fils, chaque fil ayant une première extrémité, fixée au dispositif de support, et une deuxième extrémité faisant saillie à partir du dispositif de support pour être en contact avec le deuxième composant de garniture (20).
  15. 15. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que la garniture secondaire (58) a une hauteur de barrière comprise dans la plage de 0,127 à 1,27 mm. .
  16. 16. Procédé, comprenant : la mise en rotation d'un rotor (12) disposé à l'intérieur d'un carter de stator (14); et l'actionnement d'une garniture d'aspiration mécanique disposée entre le carter de stator (14) et le rotor (12), comprenant : la mise sous précontrainte d'un deuxième composant de garniture (20) suivant une direction axiale, contre un premier composant de garniture (18) d'une garniture primaire, le premier composant de garniture (18) étant fixé au rotor (12)et le deuxième composant de garniture (20) étant fixé au carter de stator (14); et l'établissement de l'étanchéité entre le deuxième composant de garniture (20) et le carter de stator (14), par l'intermédiaire d'une garniture secondaire (58) composée d'une pluralité d'éléments souples (62).
  17. 17. Procédé selon la revendication 16, comprenant la mise en contact d'une extrémité de la pluralité d'éléments souples (62), constitués d'une pluralité de fils de la garniture secondaire (58), avec un dispositif de fixation (22) configuré pour relier le deuxième composant de garniture (20) au carter de stator (14), de manière à contrôler les fuites d'un fluide sous pression entre le deuxième composant de garniture (20) et le dispositif de fixation (22).
  18. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que chaque fil a un diamètre compris dans la plage de 0,0508 à 0,2032 mm.
  19. 19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que chaque fil a un angle d'orientation par rapport à la direction radiale compris entre 75 et 15 degrés.
  20. 20. Procédé selon la revendication 16, comprenant la mise en contact d'une extrémité de la pluralité d'éléments souples, constitués d'une pluralité de fils de la garniture secondaire (58), avec le deuxième composant de garniture (20), de manière à contrôler les fuites d'un fluide sous pression entre le deuxième composant de garniture (20) et un dispositif de fixation (22) configuré pour relier le deuxième composant de garniture (20) au carter de stator (14), la garniture secondaire (58) étant reliée au dispositif de fixation (22).
  21. 21. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la garniture secondaire (58) a une hauteur de barrière comprise dans la plage de 0,127 à 1,27 mm. .
  22. 22 Procédé comprenant : le retrait d'une garniture secondaire (92) existante d'un deuxième composant de garniture (88) configuré pour entrer en contact avec un premier composant de garniture (86) d'une garniture primaire, le premier composant de garniture (86) étant fixé à un rotor (80), et le deuxième composant de garniture (88) étant fixé à un carter de stator (82) par l'intermédiaire d'un dispositif de fixation (89); et le remplacement de la garniture secondaire (92) existante par un joint à brosse, une extrémité d'une pluralité de fils du joint à brosse étant en contact avec le dispositif de fixation (89) pour contrôler les fuites d'un fluide sous pression entre le deuxième composant de garniture (88) et le dispositif de fixation (89).
  23. 23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que la garniture à brosse a une hauteur de barrière comprise dans la plage de 0,127 à 1,27 mm. .
  24. 24. Procédé comprenant : le retrait d'une garniture secondaire (92) existante d'un dispositif de fixation (89) configuré pour relier un deuxième composant de garniture (88) à un carter de stator (82), la garniture secondaire (92) existante étant en contact avec un deuxième composant de garniture (88) configuré pour entrer en contact avec un premier composant (86) d'une garniture primaire, le premier composant de garniture (86) étant fixé à un rotor (80), et le remplacement de la garniture secondaire (92) existante par un joint à brosse, une extrémité d'une pluralité de fils du joint à brosse étant en contact avec le deuxième composant de garniture (88), de manière à contrôler les fuites d'un fluide sous pression entre le deuxième composant de garniture (88) et le dispositif de fixation (89).
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9291067B2 (en) * 2013-11-11 2016-03-22 General Electric Company Rotary machine aspirating seal assembly and method of assembling the same
US9109459B2 (en) * 2013-11-11 2015-08-18 General Electric Company Apparatus and systems for sealing a rotary machine using a self-cleaning face seal
US9587501B2 (en) * 2013-11-11 2017-03-07 General Electric Company Rotary machine secondary sealing assembly and method of assembling the same
US10161259B2 (en) * 2014-10-28 2018-12-25 General Electric Company Flexible film-riding seal
WO2017180682A1 (fr) * 2016-04-14 2017-10-19 General Electric Company Joint d'étanchéité de face d'aspiration anti-formation de cône
US10344602B2 (en) 2016-04-18 2019-07-09 General Electric Company Gas turbine engine transition duct and turbine center frame
WO2017196563A1 (fr) * 2016-05-11 2017-11-16 General Electric Company Configuration de dents de joint d'étanchéité de face d'aspiration
US10683769B2 (en) * 2016-08-26 2020-06-16 General Electric Company Centrifugally activatable seal for a rotary machine and method of assembling same
US10359117B2 (en) 2017-03-06 2019-07-23 General Electric Company Aspirating face seal with non-coiled retraction springs
US10329938B2 (en) * 2017-05-31 2019-06-25 General Electric Company Aspirating face seal starter tooth abradable pocket
US11378188B2 (en) 2017-07-10 2022-07-05 Siemens Energy, Inc. Generator seal assembly
US10458267B2 (en) 2017-09-20 2019-10-29 General Electric Company Seal assembly for counter rotating turbine assembly
US10711629B2 (en) 2017-09-20 2020-07-14 Generl Electric Company Method of clearance control for an interdigitated turbine engine
US10563772B2 (en) 2017-11-13 2020-02-18 General Electric Company Seal assembly and an associated method thereof
US10900570B2 (en) * 2018-11-27 2021-01-26 General Electric Company Aspirating face seal assembly for a rotary machine
US10895324B2 (en) * 2018-11-27 2021-01-19 General Electric Company Aspirating face seal assembly for a rotary machine
US10968763B2 (en) * 2019-02-01 2021-04-06 Raytheon Technologies Corporation HALO seal build clearance methods
US11428160B2 (en) 2020-12-31 2022-08-30 General Electric Company Gas turbine engine with interdigitated turbine and gear assembly

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1215422A2 (fr) * 2000-12-15 2002-06-19 General Electric Company Joint brosses pour alésage de palier
US20020140176A1 (en) * 2000-09-25 2002-10-03 General Electric Company Hydrogen seal ring having seal at ring intersegment
US20040256807A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Nitin Bhate Retrofittable non-metallic brush seal assembly
DE102007027364A1 (de) * 2006-06-10 2007-12-13 General Electric Co. Atmende Labyrinthdichtung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1199656A (fr) * 1981-11-21 1986-01-21 Samuel C.W. Wilkinson Garniture d'isolement etanche aux liquides
DE3514382C1 (de) * 1985-04-20 1986-06-12 Motoren Turbinen Union Buerstendichtung
US5284347A (en) * 1991-03-25 1994-02-08 General Electric Company Gas bearing sealing means
US5174584A (en) * 1991-07-15 1992-12-29 General Electric Company Fluid bearing face seal for gas turbine engines
US5474306A (en) * 1992-11-19 1995-12-12 General Electric Co. Woven seal and hybrid cloth-brush seals for turbine applications
US5749584A (en) * 1992-11-19 1998-05-12 General Electric Company Combined brush seal and labyrinth seal segment for rotary machines
DE4315004C1 (de) * 1993-05-06 1994-07-07 Mtu Muenchen Gmbh Wellendichtung mit hintereinander angeordneten Dichtringen
US7032903B1 (en) * 1999-04-06 2006-04-25 Turbocare, Inc. Brush-seal designs for turbines and similar rotary apparatus
US20080107525A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 General Electric Company Shaft seal formed of tapered compliant plate members
RU2350811C1 (ru) * 2007-10-17 2009-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Способ изготовления щеточного уплотнения и устройство для его осуществления
RU2386038C2 (ru) * 2008-05-04 2010-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" Рабочая лопатка турбомашины
RU2397391C1 (ru) * 2008-12-29 2010-08-20 Кирилл Анатольевич Михайлов Способ изготовления и устройство уплотнения с упругим элементом
GB2480680B (en) * 2010-05-28 2012-10-03 Alstom Technology Ltd Labyrinth seal

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020140176A1 (en) * 2000-09-25 2002-10-03 General Electric Company Hydrogen seal ring having seal at ring intersegment
EP1215422A2 (fr) * 2000-12-15 2002-06-19 General Electric Company Joint brosses pour alésage de palier
US20040256807A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Nitin Bhate Retrofittable non-metallic brush seal assembly
DE102007027364A1 (de) * 2006-06-10 2007-12-13 General Electric Co. Atmende Labyrinthdichtung

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