FR3136821A1 - Joint d’étanchéité comprenant un revêtement glissant et hydrophobe - Google Patents

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Abstract

Ce joint d’étanchéité (23) configuré pour être disposé entre un premier élément (17) et un deuxième élément (11) d’un ensemble propulsif dans une configuration assemblée comprend un secteur longitudinal (29) destiné à être en contact avec le deuxième élément (11), le secteur longitudinal (29) étant formé d’une matière étanche aux fluides et au feu et sensiblement élastique, le joint d’étanchéité comprenant un revêtement de matière (31) glissant et hydrophobe recouvrant le secteur longitudinal (29). Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Joint d’étanchéité comprenant un revêtement glissant et hydrophobe
La présente invention concerne un joint d’étanchéité pour un ensemble propulsif, et plus particulièrement un joint d’étanchéité au feu et aux fluides pour un ensemble propulsif.
L'ensemble propulsif peut être par exemple un ensemble du type turboréacteur et nacelle pour la propulsion d'aéronefs.
De manière générale, l’invention s’applique à tout domaine nécessitant la mise en place d’un joint d’étanchéité aux fluides, le joint étant susceptible d’être sensiblement mis en mouvement.
Techniques antérieures
Dans le domaine des nacelles de turboréacteur d’aéronef, divers compartiments sont positionnés les uns à proximité des autres, certains étant susceptibles de comprendre des liquides inflammables, et d’autres étant susceptibles d’être exposés à un feu ou des étincelles, le liquide ne devant en aucun cas passer d’un compartiment à l’autre.
A titre d’exemple, on a représenté sur la en coupe schématique une nacelle 1 d’un turboréacteur.
La nacelle 1 comprend un inverseur de poussée 3 placé en aval, ainsi qu’un moteur 5 positionné au centre de la nacelle sur son axe longitudinal 7.
L’accès au moteur 5 s’effectue par un premier compartiment 9, dit compartiment moteur. L’accès audit premier compartiment 9 s’effectue en particulier par l’ouverture d’un capot mobile 11.
La nacelle comprend également un deuxième compartiment 13 juxtaposé au premier compartiment 9 et comprenant un équipement d’asservissement de l’inverseur de poussée 3.
Le premier compartiment 9 comprend des tuyaux comprenant des fluides inflammables. Lors d’un incident de type éclatement de tuyaux, les fluides sont libérés dans le premier compartiment 9 et sont susceptibles de s’enflammer. Le premier compartiment 9 et les équipements à l’intérieur du premier compartiment 9 sont par ailleurs conçus pour résister en cas de feu, le premier compartiment 9 comprenant par exemple des extincteurs automatiques. Les fluides libérés sont par ailleurs drainés à l’extérieur par des trous de drainage, par exemple positionnés dans le capot mobile 11.
Le deuxième compartiment 13 comprend des équipements qui ne sont pas dimensionnés pour résister au contact des fluides du premier compartiment 9, et encore moins pour résister à un feu dans ledit deuxième compartiment 13.
Un joint d’étanchéité 15 aux fluides et au feu est donc placé entre ces deux compartiments 9 et 13, une extrémité du joint étant en particulier au contact du capot mobile 11 lorsque celui-ci est refermé.
Cependant, le capot mobile 11, et plus généralement l’ensemble de la nacelle 1, étant soumis à des vibrations et déplacements, un revêtement de matière glissant peut être placée sur le joint 15, permettant ainsi de le faire glisser au contact du capot mobile 11, et donc de ne pas l’endommager au risque de diminuer l’étanchéité en créant des fuites.
On a représenté schématiquement sur la un joint d’étanchéité 15 fixé à un premier élément 17 et au contact d’un deuxième élément 11, par exemple le capot mobile 11. Le joint sépare par exemple un premier compartiment 9 d’un deuxième compartiment 13. Un revêtement de matière 19 glissant est apposée sur le joint 15 pour faciliter un contact glissant entre le joint 15 et le deuxième élément 11. Le revêtement de matière 19 est par exemple du méta-aramide, plus communément appelé Nomex®.
Néanmoins, lors d’un éclatement de tuyaux ou d’une fuite en provenance du moteur, une fraction du revêtement de matière 19 peut être imbibée de fluides 21 du premier compartiment 9. Par capillarité, les fluides 21 sont susceptibles de se déplacer le long du joint 15 et de gagner le deuxième compartiment 13. Ceci est accentué par une différence de pression entre le premier compartiment 9 et le deuxième compartiment 13. En conséquence, les équipements du deuxième compartiment 13 peuvent être détériorés par cette infiltration de fluide inflammable, ou se retrouver exposés à un risque de feu dans une zone non feu.
La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de fournir un joint étanche au feu et aux fluides capables en outre de favoriser le glissement dudit joint en empêchant le passage de fluides par capillarité contre le joint.
La présente invention a pour objet un joint d’étanchéité configuré pour être disposé entre un premier élément et un deuxième élément d’un ensemble propulsif dans une configuration assemblée, le joint d’étanchéité comprenant un secteur longitudinal destiné à être en contact avec le deuxième élément, le secteur longitudinal étant formé d’une matière étanche aux fluides et au feu et sensiblement élastique, et comprenant un revêtement de matière glissant et hydrophobe recouvrant le secteur longitudinal.
Ainsi, le joint d’étanchéité est étanche, en contact glissant sans friction avec le deuxième élément, et ne permet pas le passage par capillarité d’un fluide au niveau du contact sans friction.
Avantageusement, le revêtement de matière a un critère de mouillabilité correspondant à un angle de contact supérieur ou égal à 90°.
Dans un mode de réalisation, le revêtement de matière comprend une fibre de carbone imprégnée de résine et/ou de silicone.
Avantageusement, le revêtement de matière comprend une couche hydrophobe réalisée par projection de graphène.
Avantageusement, la matière étanche comprend un matériau liant en élastomère et un matériau de renfort en tissu céramique ou de verre ou de carbone
Dans des modes de réalisation, le revêtement de matière est partiellement noyé dans la matière étanche ou recouvre la matière étanche.
Dans un mode de réalisation, le joint comprend une section transversale de type « omega » comprenant une première partie sensiblement plane fixée au premier élément et une deuxième partie arrondie comprenant le secteur longitudinal.
La présente invention a également pour objet un ensemble propulsif d’un aéronef comprenant un premier compartiment susceptible d’être exposé à un feu et un deuxième compartiment, l’ensemble propulsif comprenant un joint d’étanchéité tel que défini précédemment entre le premier compartiment et le deuxième compartiment.
La présente invention a encore pour objet un aéronef comprenant un ensemble propulsif tel que défini précédemment et/ou un joint tel que défini précédemment.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

dont il a déjà été fait mention, est une vue en coupe schématique d’une nacelle d’un ensemble propulsif d’un aéronef selon l’état de la technique ;

dont il a déjà été fait mention, est une vue en coupe schématique d’un joint d’étanchéité selon l’état de la technique ;

est une vue en coupe schématique d’un joint d’étanchéité selon l’invention ; et

est une vue en coupe schématique d’une goutte de liquide sur une surface faiblement mouillable.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
On a représenté schématiquement sur la un joint d’étanchéité 23 selon l’invention.
Le joint d’étanchéité 23 est configuré pour être disposé entre un premier élément 17 et un deuxième élément 11 dans une configuration assemblée.
Le joint d’étanchéité 23 a par exemple une forme allongée et comprend une section transversale de type « Ω » (omega) comprenant une première partie 25 sensiblement plane fixée au premier élément 17 et une deuxième partie 27 arrondie, et plus particulièrement sensiblement tubulaire avec une direction longitudinale qui s’étend dans l’axe de ce tube, une direction transversale s’étendant perpendiculairement à la direction longitudinale. La première partie 25 sensiblement plane peut comprendre des encoches et/ou des déformations intrinsèques à la première partie 25 et/ou dus à des reliefs du premier élément 17.
Le joint d’étanchéité 23 peut également avoir d’autres formes selon son usage.
Le premier élément 17 est par exemple une paroi séparant un premier compartiment 9 d’un deuxième compartiment 13 et illustrée à la .
Ainsi, par exemple, le premier compartiment 9 donne accès à un moteur et est accessible de l’extérieur par capot mobile et le deuxième compartiment 13 qui est juxtaposé au premier compartiment comprend un équipement d’asservissement de l’inverseur de poussée d’une nacelle d’un turboréacteur.
En particulier, le joint d’étanchéité 23 est fixé au premier élément 17 et est destiné à être positionné au contact d’un deuxième élément 11 en configuration assemblée. Le deuxième élément 11 est par exemple le capot mobile 11 évoqué dans les figures 1 et 2.
Le joint d’étanchéité 23 sépare de manière étanche le premier compartiment 9 et le deuxième compartiment 13. Plus particulièrement, le joint d’étanchéité 23 est étanche au fluide et au feu. Le joint d’étanchéité est par exemple compris dans un ensemble propulsif d’un aéronef. On entend par étanche au fluide que le joint d’étanchéité 23, une fois au contact du deuxième élément 11, ne permet pas le passage d’un fluide d’un compartiment à l’autre et que le joint d’étanchéité 23 est imperméable et ne permet pas le passage d’un fluide par capillarité du joint d’étanchéité 23. On entend par étanche au feu que des flammes ne peuvent pas se propager d’un compartiment 9 à l’autre 13 et que le joint d’étanchéité 23 ne doit pas participer à une inflammation en face arrière dans le compartiment 13. Autrement dit, le joint d’étanchéité 23 est résistant au feu.
La deuxième partie 27 est sensiblement tubulaire mais est déformable de sorte que l’appui de la deuxième partie 27 sur le deuxième élément 11 assure l’étanchéité du joint sans détruire le joint d’étanchéité 23.
La deuxième partie 27 du joint d’étanchéité 23 est souple, flexible et comprend un secteur longitudinal 29 destiné à être en contact avec le deuxième élément 11. Le secteur longitudinal 29 est représenté à plat sur la de sorte que le joint d’étanchéité 23 est représenté dans une configuration assemblée. Dans une configuration non assemblée, le secteur longitudinal n’est pas au contact du deuxième élément 11 et forme une bosse.
La deuxième partie 27 du joint d’étanchéité 23, et par conséquent également le secteur longitudinal 29, est formé dans une matière étanche sensiblement élastique, ainsi que résistante au feu et/ou aux hautes températures au-delà de 250°C. La matière étanche comprend un matériau liant, par exemple en élastomère tel que du silicone, et un matériau de renfort, par exemple un tissu céramique, ou de verre ou de carbone.
On entend par matière sensiblement élastique une matière pouvant être déformée par pression et retrouvant sa forme initiale lorsque ladite pression n’est plus exercée.
Le silicone permet d’assurer l’étanchéité au fluide, et présente une certaine résistance à de fortes températures.
Dans certains modes de réalisation, la matière étanche comprend du tissu de verre et/ou du tissu de carbone et/ou du tissu aramide et/ou du tissu céramique, et/ou du tissu de bore, de préférence une superposition de plis de verre et de carbone. De tels matériaux, tout comme les tissus céramiques au sens large, permettent d’assurer une fonction de renfort structurel du joint 23 et d’étanchéité au feu. Ils sont préférablement combinés avec un élastomère comme le silicone.
Le joint d’étanchéité 23 comprend un revêtement de matière 31 recouvrant le secteur longitudinal 29, autrement dit positionné et apparent sur l’extérieur du secteur longitudinal. Le revêtement de matière 31 est glissant et hydrophobe. En particulier le revêtement de matière ne nécessite pas l’ajout de lubrifiant.
On entend par revêtement le fait que le revêtement de matière 31 est disposé à la surface du joint d’étanchéité 23, et destiné à être en contact avec le deuxième élément 11 en configuration assemblée.
Par ailleurs, le joint d’étanchéité 23 peut prendre toute sorte de formes de joint, notamment des formes différentes d’une forme en « omega », le joint d’étanchéité comprenant dans tous les cas un revêtement de matière 31 destiné à être en contact avec le deuxième élément 11.
On entend par glissant que le revêtement de matière 31 minimise les frictions lors du contact entre le revêtement de matière 31 et le deuxième élément 11. En particulier, le deuxième élément 11 peut glisser au contact du joint d’étanchéité 23 et en particulier au contact du revêtement de matière 31 sans détériorer et/ou entrainer une partie du joint d’étanchéité 23 dans le cas de mouvements relatifs entre le joint d’étanchéité 23 et le deuxième élément 11. On entend également par glissant que le coefficient de frottement, également appelé coefficient de friction entre le revêtement de matière 31 et le deuxième élément 11 est par exemple inférieur au coefficient de frottement entre le deuxième élément 11 et le matériau du secteur longitudinal 29 non recouvert du revêtement de matière 31.
On entend par hydrophobe que le revêtement de matière 31 n’est pas mouillable et en particulier que la propagation d’un fluide par capillarité le long du revêtement de matière 31 n’est pas possible, ou très faible en comparaison avec l’usage du Nomex®. En particulier, le revêtement de matière 31 a un critère de mouillabilité correspondant de préférence à un angle de contact supérieur ou égal à 90°.
Le critère de mouillabilité correspond à la quantification du mouillage, qui est la capacité d’un liquide à s’étaler sur une surface. L’angle de contact permet la mesure de mouillabilité et équivaut, pour une goutte 33 de liquide représentée sur la , à l’angle A entre la surface 35 au contact de la goutte 33, et la tangente 37 à la paroi 39 de la goutte 33 de liquide au point de contact P entre la surface 35, la goutte 33 et le milieu ambiant 41. Si l’angle de contact A est inférieur à 90°, la goutte 33 s’étale et la surface est dite mouillable. A l’inverse, si l’angle de contact A est supérieur à 90°, la goutte 33 ne s’étale pas et la surface est dite non mouillable, autrement dit elle est hydrophobe.
Dans un mode particulier de réalisation, le revêtement de matière 31 comprend un tissu ou une fibre de carbone imprégnée de silicone. Il s’agit par exemple d’un maillage ou d’un roulement de fibre de carbone pris dans une matrice de silicone de manière à former un revêtement de matière 31 de type matériau composite.
Le coefficient de friction de la fibre de carbone imprégnée est du même ordre que le coefficient de friction du Nomex® tandis que son hydrophobie intrinsèque est largement améliorée comparée à la forte capillarité du Nomex®, l’angle de contact de la fibre de carbone imprégnée étant supérieur ou égal à 90°.
Dans un autre mode de réalisation, le revêtement de matière 31 comprend une couche hydrophobe réalisée par projection de graphène. Ce mode de réalisation utilise les propriétés du carbone détaillées précédemment, à savoir en particulier une hydrophobie suffisante pour permettre le contact glissant du deuxième élément 11 par rapport au joint d’étanchéité 23 sans passage d’un fluide par capillarité le long dudit joint d’étanchéité 23. Dans ce mode de réalisation, la couche hydrophobe est réalisée directement sur la matière étanche du secteur longitudinal 29, ou sur une couche de Meta-aramide, plus communément appelé Nomex®, qui permet un bon glissement ou encore sur une couche de tissu polyester ou tissu carbone imprégné qui permet à la fois le glissement et renforce l’hydrophobie.
Le revêtement de matière 31 est par exemple partiellement noyé dans la matière étanche de la deuxième partie 27 du joint d’étanchéité 23. Cela est par exemple le cas lorsque le revêtement de matière 31 est réalisé lors de la fabrication de ladite deuxième partie 27 du joint d’étanchéité 23.
En variante, le revêtement de matière 31 recouvre la matière étanche de manière à créer une couche distincte de la matière étanche. C’est par exemple le cas lorsque le revêtement de matière 31 est rajouté par superposition après la fabrication de la deuxième partie 27 du joint d’étanchéité 23.
Les différentes alternatives décrites peuvent être combinées les unes avec les autres.

Claims (9)

  1. Joint d’étanchéité (23) configuré pour être disposé entre un premier élément (17) et un deuxième élément (11) d’un ensemble propulsif dans une configuration assemblée, caractérisé en ce qu’il comprend un secteur longitudinal (29) destiné à être en contact avec le deuxième élément (11), le secteur longitudinal (29) étant formé d’une matière étanche aux fluides et au feu et sensiblement élastique, et comprenant un revêtement de matière (31) glissant et hydrophobe recouvrant le secteur longitudinal (29).
  2. Joint d’étanchéité selon la revendication 1, dans lequel le revêtement de matière (31) a un critère de mouillabilité correspondant à un angle de contact (A) supérieur ou égal à 90°.
  3. Joint d’étanchéité selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le revêtement de matière (31) comprend un tissu ou une fibre de carbone imprégnée de résine et/ou de silicone.
  4. Joint d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le revêtement de matière (31) comprend une couche hydrophobe réalisée par projection de graphène.
  5. Joint d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la matière étanche comprend un matériau liant en élastomère et un matériau de renfort en tissu céramique ou de verre ou de carbone.
  6. Joint d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le revêtement de matière (31) est partiellement noyé dans la matière étanche ou recouvre la matière étanche.
  7. Joint d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une section transversale de type « omega » comprenant une première partie (25) sensiblement plane fixée au premier élément (17) et une deuxième partie (27) arrondie comprenant le secteur longitudinal (29).
  8. Ensemble propulsif d’un aéronef comprenant un premier compartiment (9) susceptible d’être exposé à un feu et un deuxième compartiment (13), caractérisé en ce qu’il comprend un joint d’étanchéité (23) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 entre le premier compartiment (9) et le deuxième compartiment (13).
  9. Aéronef caractérisé en ce qu’il comprend un ensemble propulsif selon la revendication 8 et/ou un joint d’étanchéité (23) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
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