FR3010698A1 - Joint d'etancheite a grande amplitude de deplacement - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un joint d'étanchéité (26) conçu pour être interposé entre un capot d'une section arrière d'une nacelle et un turboréacteur d'un ensemble propulsif d'un aéronef, le joint d'étanchéité (26) comportant un corps tubulaire (28) qui s'étend axialement et qui délimite une première cavité interne (30), et une semelle (32) de fixation qui est solidaire du corps tubulaire (28). Le joint d'étanchéité (26) selon l'invention est remarquable en ce qu'il comporte une excroissance (34) qui s'étend globalement radialement depuis le corps tubulaire (28) et qui forme une première lèvre (36a) et une seconde lèvre (36b), l'excroissance (34) délimitant une seconde cavité interne (38).

Description

106 9 8 1 L'invention concerne un joint d'étanchéité à grande amplitude de déplacement destiné à être interposé entre un turboréacteur et une nacelle d'un aéronef. Un aéronef est propulsé par un ou plusieurs turboréacteurs logés 5 chacun dans une nacelle ; chaque nacelle abrite également un ensemble de dispositifs d'actionnement annexes liés à son fonctionnement et assurant diverses fonctions lorsque le turboréacteur est en fonctionnement ou à l'arrêt. Comme le montre la figure 1, une nacelle présente généralement une structure tubulaire comprenant : 10 - une entrée d'air 16 en avant d'un turboréacteur 14, - une section médiane 18 destinée à entourer une soufflante du turboréacteur 14, - une section arrière 20 pouvant éventuellement embarquer des moyens d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de 15 combustion du turboréacteur 14, et - une tuyère d'éjection 22 dont la sortie est située en aval du turboréacteur. Les nacelles modernes sont souvent destinées à abriter un turboréacteur double flux apte à générer par l'intermédiaire des pales de la 20 soufflante en rotation un flux d'air chaud (également appelé flux primaire) issu de la chambre de combustion du turboréacteur. Une nacelle présente généralement une structure externe, dite Outer Fixed Structure (OFS), qui définit, avec une structure interne concentrique, dite Inner Fixed Structure (IFS), comportant un capot entourant la structure du turboréacteur proprement 25 dite en arrière de la soufflante, un canal annulaire d'écoulement, encore appelé veine, visant à canaliser un flux d'air froid, dit secondaire, qui circule à l'extérieur du turboréacteur. Les flux primaire et secondaire sont éjectés du turboréacteur par l'arrière de la nacelle. Chaque ensemble propulsif de l'avion est ainsi formé par une 30 nacelle et un turboréacteur, et est suspendu à une structure fixe de l'avion, par exemple sous une aile ou sur le fuselage, par l'intermédiaire d'un pylône ou d'un mât rattaché au turboréacteur ou à la nacelle. La section arrière de la structure externe de la nacelle est usuellement formée de deux capots (référence 24 sur la figure 1 de la présente 35 demande) de forme sensiblement hémicylindrique, de part et d'autre d'un plan vertical longitudinal de symétrie de la nacelle, et montés mobiles de manière à pouvoir se déployer entre une position de fonctionnement et une position de maintenance qui donne accès au turboréacteur. Les deux capots sont généralement montés pivotants autour d'un axe longitudinal formant charnière en partie supérieure de l'inverseur (ligne de 5 jonction supérieure, à 12 heures). Les capots sont maintenus en position de fermeture au moyen de verrous disposés le long d'une ligne de jonction située en partie inférieure (à 6 heures). On constate donc qu'un ensemble propulsif d'avion intègre des 10 sous ensembles fonctionnels qui possèdent des mouvements relatifs et entre lesquels il convient de gérer l'étanchéité. En particulier, il importe que les deux capots qui entourent le turboréacteur et qui délimitent la veine secondaire sur une partie de son parcours canalisent cette veine secondaire sans fuite vers le turboréacteur. 15 11 est particulièrement important de créer une barrière d'étanchéité entre la partie amont de chaque capot et le turboréacteur pour prévenir toute fuite de la veine secondaire vers le turboréacteur. Une telle fuite est particulièrement néfaste. En effet, la nacelle est conçue et dimensionnée pour une veine 20 secondaire canalisée qui exerce une pression sur sa structure interne. En revanche, la nacelle n'est pas conçue pour faire face à un écopage du flux constituant la veine secondaire vers le turboréacteur. Un écopage important peut conduire à un arrachement de la structure interne de la nacelle. Cependant, l'étanchéité entre les deux capots et le turboréacteur 25 présente une problématique particulière. Tout d'abord, les deux capots sont chacun animés de mouvements axiaux et radiaux par rapport au turboréacteur. Ensuite, compte tenu de la grande dimension des pièces, les deux capots peuvent en fonctionnement connaître des déplacements importants. Un 30 joint interposé entre un capot et le turboréacteur doit donc créer une barrière d'étanchéité quelle que soit la position relative d'un capot par rapport au turboréacteur. Or, compte tenu du coefficient d'écrasement des joints connus et de l'amplitude du déplacement dont il convient d'assurer l'étanchéité, il s'avère 35 que les joints connus à section transversale tubulaire généralement en oméga ne peuvent pas valablement assurer cette étanchéité.

En effet, ce type de joint en oméga devrait présenter un diamètre incompatible avec l'espace délimité entre les capots et le turboréacteur. On connait un type de joint à grande amplitude de déplacement, décrit et représenté dans le document FR-2920215-A1, qui permet d'assurer 5 une étanchéité efficace. A cet effet, le joint décrit dans le document FR-2920215-A1 comporte un corps de section radiale globalement cylindrique et deux lèvres souples qui s'étendent radialement depuis une génératrice du corps cylindrique. 10 Les lèvres permettent d'étendre l'amplitude du joint sans que le corps de ce dernier soit surdimensionné. Toutefois, ce type de joint d'étanchéité pour nacelle de turboréacteur est généralement réalisé en matière déformable élastiquement, comme du silicone, armé de tissu de verre, pour résister aux contraintes 15 importantes et aux températures élevées auxquelles le joint est soumis. La fabrication d'un tel joint d'étanchéité peut être réalisée au moyen d'un noyau sur lequel des couches de tissus de fibres de verre sont disposées pour obtenir la forme désirée du joint d'étanchéité. Un inconvénient de ce type de joint est la difficulté de fabrication 20 des deux lèvres saillantes radialement selon la méthode décrite ci-dessus. En effet, les lèvres sont drapées en même temps que la partie tubulaire du joint. Toutefois, les opérations de drapage de ces lèvres sont complexes à mettre en oeuvre, et entraînent fréquemment des imperfections de drapage au niveau de l'extrémité des lèvres, ou encore une mauvaise tenue du 25 joint au feu. La présente invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients évoqués précédemment. Un but de la présente invention est d'améliorer l'étanchéité entre un capot d'une partie arrière d'une nacelle et d'un turboréacteur dans un ensemble 30 propulsif d'aéronef lorsque ceux-ci sont susceptibles de connaître des déplacements relatifs de grandes amplitudes. De plus, l'invention vise à proposer un joint d'étanchéité dont la fabrication présente des difficultés limitées. A cet effet, l'invention propose un joint d'étanchéité conçu pour être 35 interposé entre un capot d'une section arrière d'une nacelle et un turboréacteur d'un ensemble propulsif d'un aéronef, le joint d'étanchéité comportant : - un corps tubulaire qui s'étend axialement et qui délimite une première cavité interne, et - une semelle de fixation qui est solidaire du corps tubulaire, ledit joint d'étanchéité étant remarquable qu'il comporte une excroissance qui 5 s'étend globalement radialement depuis le corps tubulaire et qui forme une première lèvre et une seconde lèvre, l'excroissance délimitant une seconde cavité interne. Une telle conception permet au joint d'étanchéité de former une barrière étanche entre le capot et le turboréacteur en cas de déplacement 10 relatif de grande amplitude de ces deux éléments. L'étanchéité est obtenue par l'écrasement du joint, notamment par l'écrasement des deux lèvres. Avantageusement, la seconde cavité délimitée par l'excroissance permet d'améliorer l'écrasement des deux lèvres qui sont formées par 15 l'excroissance. Selon une autre caractéristique, la seconde cavité interne délimitée par l'excroissance et la première cavité interne délimitée par le corps tubulaire communiquent entre elles pour former un volume unique. Une telle conception permet de réaliser l'excroissance et le corps 20 tubulaire du joint autour d'un noyau au cours d'une unique opération d'enrobage du noyau ou de moulage. Selon une disposition préférée de l'invention, la première lèvre et la seconde lèvre présentent chacune une section sensiblement conique de section radiale décroissante vers l'extérieur du joint d'étanchéité. 25 Cette caractéristique permet de créer une double barrière d'étanchéité. Aussi, le corps tubulaire et l'excroissance sont délimités par une enveloppe qui présente une épaisseur globalement constante, ce qui favorise la réalisation du joint autour d'un noyau. 30 De préférence, le joint d'étanchéité présente un plan de symétrie de conception générale, la première lèvre et la seconde lèvre étant agencées symétriquement de part et d'autre dudit plan de symétrie. En outre, l'excroissance est diamétralement opposée à la semelle. Selon un exemple de réalisation préféré, le corps tubulaire 35 présente une section radiale de forme globalement circulaire.

De même, la semelle présente une section radiale globalement rectiligne. Enfin, le joint d'étanchéité est réalisé en matière déformable élastiquement du type silicone armé de fibres.

La présente invention concerne également un ensemble propulsif pour aéronef comprenant une nacelle entourant un turboréacteur, ladite nacelle comprenant : - une entrée d'air en avant du turboréacteur, - une section médiane entourant une soufflante du turboréacteur, - une section arrière abritant des moyens d'inversion de poussée, comprenant au moins un capot mobile et entourant la chambre de combustion du turboréacteur, ledit ensemble étant remarquable en ce qu'il comprend au moins un joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, interposé entre 15 ledit capot et ledit turboréacteur. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans 20 lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée en perspective, qui illustre un ensemble propulsif d'aéronef comprenant une nacelle et un turboréacteur ; - la figure 2 est une vue partielle en perspective, qui illustre une demi section arrière d'une nacelle, montrant les emplacements des joints selon 25 l'invention ; - la figure 3 est une vue agrandie de détail de la fenêtre III de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une forme de réalisation d'un joint d'étanchéité selon l'invention ; 30 - la figure 5 est une vue en coupe transversale qui illustre une première variante de réalisation du joint selon l'invention ; - la figure 6 est une vue en coupe transversale qui illustre une seconde variante de réalisation du joint selon l'invention. Dans la description et les revendications, on utilisera à titre non 35 limitatif la terminologie longitudinal, vertical et transversal en référence au trièdre L, V, T indiqué aux figures.

A noter que dans la présente demande de brevet, les termes « axial » et «radial » doivent s'entendre par rapport à l'axe A longitudinal du joint d'étanchéité représenté aux figures 4 à 6. Pour les différentes variantes de réalisation, les mêmes références 5 pourront être utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction, par souci de simplification de la description. On a représenté à la figure 1 un ensemble propulsif 10 d'aéronef comprenant une nacelle 12 et un turboréacteur 14. La nacelle 12 comporte d'amont en aval selon le sens 10 d'écoulement de l'air, une entrée d'air 16 agencée en avant du turboréacteur 14, une section médiane 18 destinée à entourer une soufflante du turboréacteur 14, une section arrière 20 conçue pour entourer la chambre de combustion du turboréacteur 14 et une tuyère d'éjection 22 dont la sortie est agencée en aval du turboréacteur 14. 15 La section arrière 20 de la nacelle 12 comporte deux capots 24 mobiles qui sont équipés chacun d'un joint d'étanchéité 26 selon l'invention. Comme on peut le voir à la figure 4, le joint d'étanchéité 26 comporte un corps tubulaire 28 qui s'étend axialement suivant un axe A longitudinal et qui délimite une première cavité 30 interne. 20 Le joint d'étanchéité 26 présente un plan P de symétrie de conception générale qui s'étend verticalement, en référence à la figure 4. Le corps tubulaire 28 présente une section radiale de forme globalement circulaire au repos, le corps tubulaire 28 étant conçu pour se déformer par écrasement en adoptant une section radiale sensiblement ovoïde. 25 De plus, le joint d'étanchéité 26 est équipé d'une semelle 32 de fixation transversale qui est solidaire du corps tubulaire 28 et qui présente une section radiale globalement rectiligne. La semelle 32 est destinée à être fixée, par collage par exemple, sur une surface d'appui 44 de chaque capot arrière 24 de la section arrière 20 30 de la nacelle 12. Aussi, le joint d'étanchéité 26 comporte une excroissance 34 qui s'étend globalement radialement depuis le corps tubulaire 28. L'excroissance 34 est diamétralement opposée à la semelle 32, comme représenté sur la figure 4. Il convient toutefois de noter que le joint selon l'invention n'est pas 35 limité à cette réalisation de l'excroissance. A cet effet, l'excroissance 34 peut tout à fait ne pas être diamétralement opposée à la semelle 32.

L'excroissance 34 forme une première lèvre 36a et une seconde lèvre 36b qui sont agencées symétriquement de part et d'autre du plan P de symétrie. Selon une alternative non représentée sur les figures, les première et seconde lèvres ne sont pas symétriques par rapport au plan P.

Chaque lèvre 36a, 36b s'étend globalement radialement en saillie par rapport au corps tubulaire 28 de façon à coopérer avec une face d'étanchéité du carter du turbocompresseur 14. La première lèvre 36a et la seconde lèvre 36b présentent chacune une section conique de section radiale décroissante vers l'extérieur du joint 10 d'étanchéité 26. Bien sûr, les première et seconde lèvres 36a et 36b peuvent présenter toute autre forme de section, non exactement conique. Selon un autre aspect, l'excroissance 34 délimite une seconde cavité interne 38. 15 Comme on peut le voir à la figure 4, la seconde cavité interne 38 délimitée par l'excroissance 34 et la première cavité interne 30 délimitée par le corps tubulaire 28 communiquent entre elles pour former un volume unique. De plus, le corps tubulaire 28 et l'excroissance 34 du joint d'étanchéité 26 sont délimités par une enveloppe 40 qui présente une 20 épaisseur globalement constante. Une telle conception permet de fabriquer simultanément les lèvres 36a, 36b et le corps tubulaire 28 du joint d'étanchéité 26 par moulage, par exemple au moyen d'un noyau (non représenté) recouvert par une matière déformable élastiquement. 25 De préférence, la matière utilisée pour réaliser le joint d'étanchéité est du type silicone armé de fibres, comme des fibres de verre ou d'aramide par exemple. Selon une première variante de réalisation de l'invention, représentée à la figure 5, la seconde cavité interne 38 délimitée par 30 l'excroissance 34 et la première cavité interne 30 délimitée par le corps tubulaire 28 sont séparées entre elles par une membrane 42. Selon une seconde variante de réalisation de l'invention, représentée à la figure 6, le corps tubulaire 28 présente une section radiale de forme globalement complexe du type en accordéon, comportant deux angles 35 vifs 43 sortants agencés de part et d'autre du plan P de symétrie.

A titre non limitatif, le corps tubulaire 28 selon la seconde variante de réalisation de l'invention peut former une succession d'angles vifs 43 pour former un corps en accordéon. En référence à la figure 2, le joint d'étanchéité 26 est prévu pour 5 être rapporté et collé sur une surface d'appui 44 de chaque capot arrière 24 de la section arrière 20 de la nacelle 12. En fonctionnement, le joint d'étanchéité 26 qui est embarqué sur chacun des capots 24, vient en contact du turboréacteur 14 et, plus spécialement, vient en contact d'un carter qui entoure le compresseur du 10 turboréacteur 14. Le joint d'étanchéité 26 est alors écrasé entre le capot 24 sur lequel il est embarqué et le carter du turboréacteur 14. Lors du fonctionnement du turboréacteur 14, chacun des deux capots 24 peut connaître des mouvements d'amplitude importante dans une 15 direction radiale mais également dans une direction axiale par rapport au turboréacteur 14. A titre indicatif, on peut constater des déplacements entre un capot 24 et le turboréacteur 14 dont l'amplitude peut être de l'ordre de 20 millimètres. Le joint d'étanchéité 26 selon l'invention permet donc de conserver 20 en toute circonstance un contact et donc de créer une barrière étanche entre le carter du turboréacteur 14 et le capot 24 associé et ce même lorsque l'amplitude radiale est maximale. Le joint d'étanchéité 26 selon l'invention offre une importante capacité d'écrasement qui se traduit, dans un premier temps, par une flexion 25 radiale des deux lèvres 36a, 36b ; dans un second temps, lorsque l'amplitude radiale s'accroît suite au mouvement du capot 24 par rapport au turboréacteur 14, le corps 28 du joint d'étanchéité 26 est susceptible de s'écraser. En cas de mouvement relatif d'un capot 24 de la nacelle 12 par rapport au turboréacteur 14 dans une direction axiale, le joint d'étanchéité 26 30 maintient l'étanchéité grâce à ses deux lèvres 36a, 36b qui sont susceptibles de suivre les mouvements du capot 24 associé. L'invention fournit ainsi un joint d'étanchéité 26 qui permet de maintenir une barrière étanche entre deux éléments qui sont susceptibles de connaître des déplacements relatifs de grande amplitude, l'enveloppe de ce 35 joint d'étanchéité 26, c'est à dire le volume à l'intérieur duquel le joint d'étanchéité 26 est susceptible d'évoluer, reste cependant limitée.

Le joint selon l'invention permet ainsi de prévenir un écopage de la veine secondaire vers le turboréacteur 14. La présente description de l'invention est donnée à titre d'exemple non limitatif.

On comprendra que la forme géométrique du corps tubulaire 28 du joint d'étanchéité 26 n'est pas limitée aux exemples décrits précédemment. De même, la forme géométrique de l'excroissance 34 peut varier, l'excroissance pouvant adopter une section radiale aux contours plus arrondis par exemple.10

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Joint d'étanchéité (26) conçu pour être interposé entre un capot (24) d'une section arrière (20) d'une nacelle (12) et un turboréacteur (14) d'un 5 ensemble propulsif (10) d'un aéronef, le joint d'étanchéité (26) comportant : - un corps tubulaire (28) qui s'étend axialement et qui délimite une première cavité interne (30), et - une semelle (32) de fixation qui est solidaire du corps tubulaire (28), 10 ledit joint d'étanchéité (26) étant caractérisé en ce qu'il comporte une excroissance (34) qui s'étend globalement radialement depuis le corps tubulaire (28) et qui forme une première lèvre (36a) et une seconde lèvre (36b), l'excroissance (34) délimitant une seconde cavité interne (38). 15
2. 2. Joint d'étanchéité (26) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde cavité interne (38) délimitée par l'excroissance (34) et la première cavité interne (30) délimitée par le corps tubulaire (28) communiquent entre elles pour former un volume unique. 20
3. 3. Joint d'étanchéité (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première lèvre (36a) et la seconde lèvre (36b) présentent chacune une section sensiblement conique de section radiale décroissante vers l'extérieur du joint d'étanchéité (26). 25
4. 4. Joint d'étanchéité (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps tubulaire (28) et l'excroissance (34) sont délimités par une enveloppe (40) qui présente une épaisseur globalement constante. 30
5. 5. Joint d'étanchéité (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (26) présente un plan (P) de symétrie de conception générale, la première lèvre (36a) et la seconde lèvre (36b) étant agencées symétriquement de part et d'autre dudit plan (P) de symétrie. 35
6. 6. Joint d'étanchéité (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'excroissance (34) est diamétralement opposée à la semelle (32).
7. 7. Joint d'étanchéité (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps tubulaire (28) présente une section radiale de forme globalement circulaire.
8. 8. Joint d'étanchéité (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé en matière déformable élastiquement du type silicone armé de fibres.
9. 9. Ensemble propulsif (10) pour aéronef comprenant une nacelle (12) entourant un turboréacteur (14), ladite nacelle comprenant : - une entrée d'air (16) en avant du turboréacteur, - une section médiane (18) entourant une soufflante du turboréacteur, une section arrière (20) abritant des moyens d'inversion de 20 poussée, comprenant au moins un capot (24) mobile et entourant la chambre de combustion du turboréacteur, ledit ensemble étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un joint d'étanchéité (26) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, interposé entre ledit capot (24) et ledit turboréacteur (14).