FR3037117A1 - - Google Patents

Abstract

La machine à fluide comporte un élément stationnaire (6), un élément rotatif (5) et un joint à labyrinthe (9) comportant une succession de marches stationnaires (11) formées sur l'élément stationnaire (6) et une succession de marches rotatives (14) formées sur l'élément rotatif (5). Le joint à labyrinthe (9) comporte en outre une pluralité d'évidements stationnaires (18) formés chacun dans une partie de paroi radiale (12) d'une marche stationnaire respective (11) et une pluralité d'évidements rotatifs (21) formés chacun dans une partie de paroi radiale (16) d'une marche rotative respective (14). Chaque marche stationnaire (11) définit une saillie stationnaire (19) délimitée par l'évidement stationnaire (18) formé sur ladite marche stationnaire (11) et chaque marche rotative (14) définit une saillie rotative (22) délimitée par l'évidement rotatif (21) formé sur ladite marche rotatif (14). La largeur axiale (Wr) de chacun des évidements stationnaires (18) et des évidements rotatifs (21) est sensiblement égale à la largeur axiale (Wp) de chacune des saillies stationnaires (19) et des saillies rotatives (22).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une machine à fluide, par exemple un compresseur centrifuge, comportant un joint à labyrinthe défini entre un élément rotatif et un élément stationnaire de la machine à fluide et configuré pour minimiser un écoulement de fluide entre une section haute pression et une section basse pression formées à l'intérieur d'un carter de la machine à fluide. Arrière-plan de l'invention US5244216 décrit une machine à fluide comportant : - un carter, - un arbre rotatif situé à l'intérieur du carter, - un élément stationnaire relié au carter, - un élément rotatif relié à l'arbre rotatif, et - un joint à labyrinthe configuré pour minimiser ou réguler un écoulement de fluide à travers le joint à labyrinthe, le joint à labyrinthe comportant : - une succession de marches stationnaires formées sur l'élément stationnaire, chaque marche stationnaire comportant une partie de paroi radiale s'étendant de manière sensiblement parallèle à un axe longitudinal de l'arbre rotatif et une partie de paroi axiale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif, - une succession de marches rotatives formées sur l'élément rotatif, chaque marche rotative comportant une partie de paroi radiale s'étendant de manière sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif et une partie de paroi axiale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif, - une pluralité d'évidements stationnaires, chaque évidement stationnaire étant formé dans la partie de paroi radiale d'une marche stationnaire respective, chaque marche stationnaire définissant une saillie stationnaire délimitée par l'évidement stationnaire formé sur ladite marche stationnaire et par la partie de paroi axiale de ladite marche stationnaire, et - une pluralité d'évidements rotatifs, chaque évidement rotatif étant formé dans la partie de paroi radiale d'une marche rotative respective et de manière adjacente à la partie de paroi axiale d'une marche rotative 3037117 2 adjacente située en amont de ladite marche rotative respective, chaque marche rotative définissant une saillie rotative délimitée par l'évidement rotatif formé sur ladite marche rotative et par la partie de paroi axiale de ladite marche rotative. Une telle configuration du joint à labyrinthe induit des "obstacles" et des 5 restrictions à l'écoulement de fuite et réduit ainsi les fuites de fluide à travers le joint à labyrinthe. Cependant, un tel joint à labyrinthe a des cavités et des passages d'écoulement de formes compliquées, qui réduisent le nombre de marches stationnaires et rotatives disponibles sur une longueur d'étanchéité axiale 10 donnée, et qui sont compliqués à fabriquer. En outre, un tel joint à labyrinthe nécessite une orientation axiale et un montage très précis entre les éléments stationnaires et rotatifs. De plus, la configuration d'un tel joint à labyrinthe serait trop fragile pour être transférée aux machines à fluide de petites tailles et compactes.

15 Résumé de l'invention Un objet de la présente invention est de fournir une machine à fluide ayant un joint à labyrinthe amélioré qui peut surmonter les inconvénients 20 rencontrés avec des joints à labyrinthe classiques. Un autre objet de la présente invention est de fournir un joint à labyrinthe robuste, efficace et facile à fabriquer ayant une conception simple qui permet des tolérances importantes sur des dimensions axiales des éléments stationnaires et rotatifs et un déplacement axial relatif important entre les 25 éléments stationnaires et rotatifs. Ceci est particulièrement important dans des machines à fluide de très petites tailles et compactes, où la longueur axiale totale du joint à labyrinthe est de quelques millimètres et par conséquent la longueur axiale de chaque marche est de quelques centaines de microns. Selon l'invention, une telle machine à fluide comporte : 30 - un carter, - un arbre rotatif situé à l'intérieur du carter, un élément stationnaire relié au carter, un élément rotatif relié à l'arbre rotatif, - un joint à labyrinthe configuré pour minimiser ou réguler un 35 écoulement de fluide à travers le joint à labyrinthe, le joint à labyrinthe comportant : 3037117 3 - une succession de marches stationnaires formées sur l'élément stationnaire, chaque marche stationnaire de ladite succession de marches stationnaires comportant une partie de paroi radiale s'étendant de manière sensiblement parallèle à un axe longitudinal de l'arbre rotatif et une 5 partie de paroi axiale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif, - une succession de marches rotatives formées sur l'élément rotatif, chaque marche rotative de ladite succession de marches rotatives comportant une partie de paroi radiale s'étendant de manière sensiblement 10 parallèle à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif et une partie de paroi axiale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif, - une pluralité d'évidements stationnaires, chaque évidement stationnaire de ladite pluralité d'évidements stationnaires étant formé dans la 15 partie de paroi radiale d'une marche stationnaire respective et de manière adjacente à la partie de paroi axiale d'une marche stationnaire adjacente située en aval de ladite marche stationnaire respective, chaque marche stationnaire étant configurée pour définir une saillie stationnaire délimitée par l'évidement stationnaire formé sur ladite marche stationnaire et par la partie de paroi axiale 20 de ladite marche stationnaire, et - une pluralité d'évidements rotatifs, chaque évidement rotatif de ladite pluralité d'évidements rotatifs étant formé dans la partie de paroi radiale d'une marche rotative respective et de manière adjacente à la partie de paroi axiale d'une marche rotative adjacente située en amont de ladite marche 25 rotative respective, chaque marche rotative étant configurée pour définir une saillie rotative délimitée par l'évidement rotatif formé sur ladite marche rotative et par la partie de paroi axiale de ladite marche rotative, dans lequel la largeur axiale de chacun des évidements stationnaires et des évidements rotatifs est sensiblement égale à la largeur axiale de chacune 3 0 des saillies stationnaires et des saillies rotatives. Une telle configuration, et en particulier un tel dimensionnement des évidements stationnaires et rotatifs et des saillies stationnaires et rotatives, améliore l'efficacité et la robustesse du joint à labyrinthe. En outre, une telle configuration des évidements stationnaires et rotatifs et des saillies 35 stationnaires et rotatives réduit les contraintes de fabrication pour la fabrication 3037117 4 des éléments stationnaires et rotatifs, et réduit ainsi le coût de fabrication de la machine à fluide. De plus, une telle configuration du joint à labyrinthe facilite l'assemblage des éléments stationnaires et rotatifs, et réduit la sensibilité au mouvement axial 5 de l'élément rotatif au cours de l'assemblage et au cours du fonctionnement de la machine à fluide. Dans la présente demande de brevet, les formulations "aval" et "amont" et des formulations similaires sont considérées par rapport à la direction de l'écoulement de fluide à travers le joint à labyrinthe.

10 La machine à fluide peut également comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. Selon un mode de réalisation de l'invention, le joint à labyrinthe est configuré pour minimiser ou réguler un écoulement de fluide entre une section haute pression et une section basse pression formées à l'intérieur du carter.

15 Selon un mode de réalisation de l'invention, les parties de paroi radiale et les parties de paroi axiale des marches stationnaires et des marches rotatives sont sensiblement planes. Selon un mode de réalisation de l'invention, les parties de paroi radiale des marches stationnaires et des marches rotatives s'étendent parallèlement à 20 l'axe longitudinal de l'arbre rotatif. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les parties de paroi radiale des marches stationnaires et des marches rotatives s'étendent selon un angle compris entre environ -5 degrés et environ 5 degrés par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif. Selon un mode de réalisation de l'invention, les parties de paroi axiale 25 des marches stationnaires et des marches rotatives s'étendent perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les parties de paroi axiale des marches stationnaires et des marches rotatives s'étendent selon un angle compris entre environ 85 degrés et environ 95 degrés par rapport à l'axe longitudinal de 30 l'arbre rotatif. Selon un mode de réalisation de l'invention, la largeur axiale de chacun des évidements stationnaires et des évidements rotatifs est égale à la largeur axiale de chacune des saillies stationnaires et des saillies rotatives. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le rapport entre la largeur axiale de 35 chacun des évidements stationnaires et des évidements rotatifs et la largeur 3037117 5 axiale de chacune des saillies stationnaires et des saillies rotatives est compris entre 0,8 et 1,2 ou entre 0,9 et 1,1. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le rapport entre la moyenne des largeurs axiales des évidements stationnaires et des évidements 5 rotatifs et la moyenne des largeurs axiales des saillies stationnaires et des saillies rotatives est compris entre 0,8 et 1,2 ou entre 0,9 et 1,1. Selon un mode de réalisation de l'invention, les marches stationnaires sont axialement décalées les unes des autres et agencées successivement le long d'une surface radiale intérieure de l'élément stationnaire, et les marches 10 rotatives sont axialement décalées les unes des autres et agencées successivement le long d'une surface radiale extérieure de l'élément rotatif. Selon un mode de réalisation de l'invention, la surface radiale intérieure de l'élément stationnaire et la surface radiale extérieure de l'élément rotatif sont opposées l'une à l'autre.

15 Selon un mode de réalisation de l'invention, les marches stationnaires et les marches rotatives sont annulaires. Selon un mode de réalisation de l'invention, les évidements stationnaires et les évidements rotatifs sont annulaires. Selon un mode de réalisation de l'invention, les saillies stationnaires et 20 les saillies rotatives sont annulaires. Selon un mode de réalisation de l'invention, la surface radiale intérieure de l'élément stationnaire et la surface radiale extérieure de l'élément rotatif sont annulaires. Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque saillie stationnaire 25 s'étend de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif, et chaque saillie rotative s'étend de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif. Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque saillie stationnaire fait au moins partiellement face à une saillie rotative respective.

30 Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque saillie stationnaire s'étend radialement vers l'intérieur en direction de la saillie rotative respective, et chaque saillie rotative s'étend radialement vers l'extérieur en direction de la saillie stationnaire respective. Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque saillie stationnaire et 35 la saillie rotative respective délimitent un passage d'écoulement s'étendant de manière sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de l'arbre rotatif.

3037117 6 Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque saillie stationnaire comporte un bord amont et un bord aval et chaque saillie rotative comporte un bord amont et un bord aval, le bord amont de chaque saillie stationnaire étant axialement décalé par rapport au bord amont de la saillie rotative respective 5 d'une distance axiale. Selon un mode de réalisation de l'invention, le bord amont de chaque saillie stationnaire est axialement décalé en amont par rapport au bord amont de la saillie rotative respective. Selon un mode de réalisation de l'invention, les bords amont et aval de 10 chaque saillie stationnaire sont vifs, et les bords amont et aval de chaque saillie rotative sont vifs. Selon un mode de réalisation de l'invention, la distance axiale est plus grande que le mouvement axial relatif autorisé maximal entre l'élément rotatif et l'élément stationnaire au cours du fonctionnement de la machine à fluide.

15 Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque évidement stationnaire fait au moins partiellement face à un évidement rotatif respectif. Selon un mode de réalisation de l'invention, la machine à fluide comporte en outre une succession de cavités ayant chacune une entrée d'écoulement et une sortie d'écoulement, chaque cavité étant partiellement délimitée par un 20 évidement stationnaire et un évidement rotatif, l'entrée d'écoulement de chaque cavité étant positionnée à un emplacement situé entre l'évidement stationnaire respectif et la partie de paroi axiale d'une marche rotative amont. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'entrée d'écoulement de chaque cavité fait face à la partie de paroi axiale de la marche stationnaire aval.

25 Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque cavité est en outre délimitée par la partie de paroi axiale d'une marche stationnaire adjacente située en aval de ladite cavité et par la partie de paroi axiale d'une marche rotative adjacente située en amont de ladite cavité. Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque cavité est annulaire.

30 Selon un mode de réalisation de l'invention, le joint à labyrinthe est configuré de sorte que la pression dans une cavité aval soit inférieure à la pression dans une cavité amont. Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque évidement stationnaire a un fond concave arrondi ou incurvé et chaque évidement rotatif a 35 un fond concave arrondi ou incurvé.

3037117 7 Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément stationnaire a une forme de disque. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément stationnaire est constitué d'une seule pièce et est assemblé dans une direction axiale par 5 rapport à l'élément rotatif. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément stationnaire est constitué de deux pièces séparées et est assemblé dans une direction radiale autour de l'élément rotatif. Selon un mode de réalisation de l'invention, le joint à labyrinthe comporte 10 une admission d'écoulement située en amont des cavités et configurée pour alimenter les cavités avec un écoulement de fluide. Selon un mode de réalisation de l'invention, la machine à fluide est un compresseur centrifuge, une turbine ou une pompe. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément rotatif est formé 15 d'un seul tenant avec l'arbre rotatif. Selon un mode de réalisation de l'invention, les marches stationnaires et rotatives ont sensiblement la même forme, et les évidements stationnaires et rotatifs ont sensiblement la même forme. Cette configuration permet notamment de fabriquer les deux côtés du joint à labyrinthe avec le même outil.

20 Ces avantages, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description suivante à la lumière du dessin ci-annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'une machine à fluide conformément à l'invention.

25 Brève description des dessins La description détaillée suivante d'un mode de réalisation de l'invention sera mieux comprise lorsqu'elle est lue conjointement avec les dessins annexés, étant entendu, cependant, que l'invention n'est pas limitée pas au 30 mode de réalisation spécifique décrit. Les figures 1 et 2 sont des vues partielles en coupe d'une machine à fluide selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 3 est une vue de face d'un élément stationnaire de la machine à fluide de la figure 1.

35 La figure 4 est une vue agrandie d'un détail de la figure 1. La figure 5 est une vue agrandie d'un détail de la figure 4.

3037117 8 La figure 6 est une vue partielle en coupe d'une machine à fluide selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 7 est une vue de face d'un élément stationnaire de la machine à fluide de la figure 6.

5 Description détaillée de l'invention Dans la description qui suit, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références dans les différents modes de réalisation.

10 Les figures 1 à 5 décrivent une machine à fluide 2, par exemple un compresseur centrifuge, une turbine ou une pompe, comportant un carter 3 et un arbre rotatif 4 monté en rotation à l'intérieur du carter 3 et supporté en rotation par des paliers radiaux et des paliers axiaux (non représentés sur les figures). Les paliers axiaux sont configurés pour permettre un mouvement axial 15 très limité de l'arbre rotatif au cours du fonctionnement de la machine à fluide 2. La machine à fluide 2 comporte en outre un élément rotatif 5 fixé à l'arbre rotatif 4, et un élément stationnaire 6 relié au carter 3 et entourant l'élément rotatif 5. Le carter 3 peut par exemple comporter un support fixe (non représenté sur les figures) sur lequel l'élément stationnaire 6 est fixé.

2 0 Comme mieux représenté sur la figure 3, l'élément stationnaire 6 a une forme de disque et comporte une surface périphérique intérieure 7 et une surface périphérique extérieure 8. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 5, l'élément stationnaire 6 est constitué d'une seule pièce, et il est assemblé dans une direction axiale entre deux parties 5a et 5b de l'élément 2 5 rotatif 5. La machine à fluide 2 comporte en outre un joint à labyrinthe étagé 9 configuré pour minimiser ou réguler un écoulement de fluide entre une section haute pression 27 et une section basse pression 29 formées à l'intérieur du carter 3.

30 Le joint à labyrinthe 9 comporte une succession de marches stationnaires annulaires 11 axialement décalées les unes des autres et formées sur la surface périphérique intérieure 7 de l'élément stationnaire 6. Chaque marche stationnaire 11 comporte une partie de paroi radiale annulaire 12 s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal A de l'arbre rotatif 4 et une partie 35 de paroi axiale annulaire 13 s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal A de l'arbre rotatif 4. Les parties de paroi radiale 12 et les parties de paroi 3037117 9 axiale 13 des marches stationnaires 11 sont avantageusement sensiblement planes. Le joint à labyrinthe 9 comporte une succession de marches rotatives annulaires 14 axialement décalées les unes des autres et formées sur une 5 surface périphérique extérieure 15 de l'élément rotatif 5 qui est opposée à la surface périphérique intérieure 7 de l'élément stationnaire 6 et adjacente à celle-ci. Chaque marche rotative 14 comporte une partie de paroi radiale annulaire 16 s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal A de l'arbre rotatif 4 et une partie de paroi axiale annulaire 17 s'étendant perpendiculairement à l'axe 10 longitudinal A de l'arbre rotatif 4. Les parties de paroi radiale 16 et les parties de paroi axiale 17 des marches rotatives 14 sont avantageusement sensiblement planes. Le joint à labyrinthe 9 comporte également une pluralité d'évidements stationnaires annulaires 18 formés sur l'élément stationnaire 6. Chaque 15 évidement stationnaire 18 est formé dans la partie de paroi radiale 12 d'une marche stationnaire respective 11 et de manière adjacente à la partie de paroi axiale 13 d'une marche stationnaire adjacente 11 située en aval de ladite marche stationnaire respective 11. Chaque évidement stationnaire 18 a avantageusement un fond concave arrondi ou incurvé.

20 Chaque marche stationnaire 11 définit ainsi une dent ou une saillie stationnaire annulaire 19 délimitée par l'évidement stationnaire 18 formé sur ladite marche stationnaire 11 et par la partie de paroi axiale 13 de ladite marche stationnaire 11. Chaque saillie stationnaire 19 s'étend perpendiculairement à l'axe longitudinal A de l'arbre rotatif 4 et comporte un bord amont et un bord 25 aval. Le joint à labyrinthe 9 comporte également une pluralité d'évidements rotatifs annulaires 21 formés sur l'élément rotatif 5. Chaque évidement rotatif 21 est formé dans la partie de paroi radiale 16 d'une marche rotative respective 14 et de manière adjacente à la partie de paroi axiale 17 d'une marche rotative 30 adjacentel4 située en amont de ladite marche rotative respective 14. Chaque évidement rotatif 21 a avantageusement un fond concave arrondi ou incurvé. Comme mieux représenté sur la figure 5, chaque évidement rotatif 21 fait au moins partiellement face à un évidement stationnaire respectif 18. Chaque marche rotative 14 définit ainsi une dent ou une saillie rotative 35 annulaire 22 délimitée par l'évidement rotatif 21 formé sur ladite marche rotative 14 et par la partie de paroi axiale 17 de ladite marche rotative 14. Chaque saillie 3037117 10 rotative 22 s'étend perpendiculairement à l'axe longitudinal A de l'axe de rotation A et comporte un bord amont et un bord aval. Chaque saillie rotative 22 fait au moins partiellement face à une saillie stationnaire respective 19. En particulier, chaque saillie stationnaire 19 s'étend 5 radialement vers l'intérieur en direction de la saillie rotative respective 22 et chaque saillie rotative 22 s'étend radialement vers l'extérieur en direction de la saillie stationnaire respective 19. En outre chaque saillie stationnaire 19 et la saillie rotative respective 22 délimitent un passage d'écoulement annulaire 23 s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal A de l'arbre rotatif 4.

10 Comme mieux représenté sur la figure 5, le bord amont de chaque saillie stationnaire 19 est axialement décalé en amont par rapport au bord amont de la saillie rotative respective 22 d'une distance axiale D. Avantageusement, la distance axiale D est plus grande que le mouvement axial autorisé maximal de l'élément rotatif 5 au cours du fonctionnement de la machine à fluide.

15 En outre, comme représenté sur la figure 5, la largeur axiale Wr de chacun des évidements stationnaires 18 et des évidements rotatifs 21 est sensiblement égale à la largeur axiale Wp de chacune des saillies stationnaires 19 et des saillies rotatives 22. La machine à fluide 2 comporte en outre une succession de cavités 20 annulaires 24 ayant chacune une entrée d'écoulement 25 et une sortie d'écoulement 26. La sortie d'écoulement 26 et l'entrée d'écoulement 25 de deux cavités adjacentes sont reliées fluidiquement par un passage d'écoulement respectif 23. Chaque cavité 24 est délimitée par un évidement stationnaire 18, un 25 évidement rotatif 21, la partie de paroi axiale 13 d'une marche stationnaire adjacente 11 située en aval de ladite cavité 24 et par la partie de paroi axiale 17 d'une marche rotative adjacente 14 située en amont de ladite cavité 24. L'entrée d'écoulement 25 de chaque cavité 24 est positionnée à un emplacement entre l'évidement stationnaire respectif 18 et la partie de paroi 30 axiale respective 17 et fait face à la partie de paroi axiale respective 13. La machine à fluide 2 comporte en outre une chambre haute pression 27 définie par les éléments rotatifs et stationnaires 5, 6, et située en amont des cavités 24. Le joint à labyrinthe 9 comporte une admission d'écoulement 28 reliée fluidiquement à la chambre haute pression 27 et configurée pour 35 alimenter les cavités 24 avec un écoulement de fluide provenant de la chambre haute pression 27.

3037117 11 La machine à fluide 2 comporte également une chambre basse pression 29 définie par les éléments rotatifs et stationnaires 5, 6, et située en aval des cavités 24. Le joint à labyrinthe 9 comporte une sortie d'écoulement 31 reliée fluidiquement à la chambre basse pression 29.

5 En cours d'utilisation, un écoulement de fluide entre dans la première cavité 24, qui est adjacente à la chambre haute pression 27, par l'intermédiaire de l'admission d'écoulement 28 et de l'entrée d'écoulement 25 de ladite première cavité 24. Etant donné que l'entrée d'écoulement 25 fait face à la partie de paroi axiale 13 de la marche stationnaire aval 11, l'écoulement de 10 fluide heurte ladite partie de paroi axiale 13. Un tel impact génère un premier écoulement de recirculation F1 à l'intérieur d'une partie supérieure de la première cavité 24, un deuxième écoulement de recirculation F2 à l'intérieur d'une partie inférieure de la première cavité 24 et un écoulement de fuite F3 descendant vers la sortie d'écoulement 26 de la première cavité 24 dans une 15 direction sensiblement parallèle à la partie de paroi axiale 13. En raison du changement de direction au niveau de la sortie d'écoulement 26, un troisième écoulement de recirculation F4 est créé au niveau des bords décalés de la saillie stationnaire 19 et de la saillie rotative 22. Le troisième écoulement de recirculation F4 réduit la surface d'écoulement efficace de l'écoulement de fuite 20 F3 sortant de la cavité 24 au niveau de la sortie d'écoulement 26. Après avoir traversé le passage d'écoulement 23, l'écoulement de fuite F3 entre ensuite dans la deuxième cavité 24 où des premier, deuxième et troisième écoulements de recirculation et un écoulement de fuite sont également générés, et où l'écoulement de fuite entre dans la troisième cavité 24, et ainsi de suite.

25 La génération d'un premier écoulement de recirculation F1, d'un deuxième écoulement de recirculation F2, d'un troisième d'écoulement de recirculation F3 et d'un écoulement de fuite F4 dans les cavités successives 24 réduit en grande partie les fuites de fluide à travers le joint à labyrinthe 9 et permet d'obtenir un faible taux de fuite à travers le joint à labyrinthe 9.

30 Les figures 6 et 7 décrivent une machine à fluide 2 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui diffère du mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 5 essentiellement en ce que l'élément stationnaire 6 est constitué de deux pièces séparées 6a, 6b, et qu'il est assemblé dans une direction radiale autour de l'élément rotatif 5, qui est réalisé sous forme d'une 35 partie unitaire.

3037117 12 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs mais au contraire elle en embrasse tous les modes de réalisation de celle-ci.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Machine à fluide (2) comportant : - un carter (3), un arbre rotatif (4) situé à l'intérieur du carter (3), - un élément stationnaire (6) relié au carter (3), - un élément rotatif (5) relié à l'arbre rotatif (4), - un joint à labyrinthe (9) configuré pour minimiser ou réguler un écoulement de fluide à travers le joint à labyrinthe (9), le joint à labyrinthe (9) comportant : - une succession de marches stationnaires (11) formées sur l'élément stationnaire (6), chaque marche stationnaire (11) de ladite succession de marches stationnaires (11) comportant une partie de paroi radiale (12) s'étendant de manière sensiblement parallèle à un axe longitudinal (A) de l'arbre rotatif (4) et une partie de paroi axiale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal (A) de l'arbre rotatif (4), - une succession de marches rotatives (14) formées sur l'élément rotatif (5), chaque marche rotative (14) de ladite succession de marches rotatives (14) comportant une partie de paroi radiale (16) s'étendant de manière sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (A) de l'arbre rotatif (4) et une partie de paroi axiale (17) s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal (A) de l'arbre rotatif (4), - une pluralité d'évidements stationnaires (18), chaque évidement stationnaire (18) de ladite pluralité d'évidements stationnaires (18) étant formé dans la partie de paroi radiale (12) d'une marche stationnaire respective (11) et de manière adjacente à la partie de paroi axiale (13) d'une marche stationnaire adjacente (11) située en aval de ladite marche stationnaire respective (11), chaque marche stationnaire (11) étant configurée pour définir une saillie stationnaire (19) délimitée par l'évidement stationnaire (18) formé sur ladite marche stationnaire (11) et par la partie de paroi axiale (13) de ladite marche stationnaire (11), et - une pluralité d'évidements rotatifs (21), chaque évidement rotatif (21) de ladite pluralité d'évidements rotatifs (21) étant formé dans la partie de paroi radiale (16) d'une marche rotative respective (14) et de manière adjacente à la partie de paroi axiale (17) d'une marche rotative adjacente (14) située en amont de ladite marche rotative respective (14), chaque marche 3037117 14 rotative (14) étant configurée pour définir une saillie rotative (22) délimitée par l'évidement rotatif (21) formé sur ladite marche rotative (14) et par la partie de paroi axiale (17) de ladite marche rotative (14), dans lequel la largeur axiale (Wr) de chacun des évidements stationnaires (18) et des évidements rotatifs (21) est sensiblement égale à la largeur axiale (Wp) de chacune des saillies stationnaires (19) et des saillies rotatives (22).
2. 2. Machine à fluide (2) selon la revendication 1, dans laquelle les 10 marches stationnaires (11) sont décalées axialement les unes des autres et agencées successivement le long d'une surface radiale intérieure (7) de l'élément stationnaire (6), et les marches rotatives (14) sont décalées axialement les unes des autres et agencées successivement le long d'une surface radiale extérieure (15) de l'élément rotatif (5). 15
3. 3. Machine à fluide (2) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque saillie stationnaire (19) s'étend de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal (A) de l'arbre rotatif (4), et chaque saillie rotative (22) s'étend de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe 20 longitudinal (A) de l'arbre rotatif (4).
4. 4. Machine à fluide (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle chaque saillie stationnaire (19) fait au moins partiellement face à une saillie rotative respective (22). 25
5. 5. Machine à fluide (2) selon la revendication 4, dans laquelle chaque saillie stationnaire (19) et la saillie rotative respective (22) délimitent un passage d'écoulement (23) s'étendant de manière sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (A) de l'arbre rotatif (4). 30
6. 6. Machine à fluide (2) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle chaque saillie stationnaire (19) comporte un bord amont et un bord aval et chaque saillie rotative (22) comporte un bord amont et un bord aval, le bord amont de chaque saillie stationnaire (19) étant axialement décalé par rapport au 35 bord amont de la saillie rotative respective (22) d'une distance axiale (D). 3037117 15
7. 7. Machine à fluide (2) selon la revendication 6, dans laquelle la distance axiale (D) est plus grande que le mouvement axial relatif autorisé maximal entre l'élément rotatif (5) et l'élément stationnaire (6) au cours du fonctionnement de la machine à fluide (2). 5
8. 8. Machine à fluide (2) selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle les bords amont et aval de chaque saillie stationnaire sont vifs, et les bords amont et aval de chaque saillie rotative sont vifs. 10
9. 9. Machine à fluide (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle chaque évidement stationnaire (18) fait au moins partiellement face à un évidement rotatif respectif (21).
10. 10. Machine à fluide (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 15 comportant en outre une succession de cavités (24) ayant chacune une entrée d'écoulement (25) et une sortie d'écoulement (26), chaque cavité (24) étant partiellement délimitée par un évidement stationnaire (18) et un évidement rotatif (21), l'entrée d'écoulement (25) de chaque cavité (24) étant positionnée à un emplacement entre l'évidement stationnaire respectif (18) et la partie de 20 paroi axiale (17) d'une marche rotative amont (14).
11. 11. Machine à fluide (2) selon la revendication 10, dans laquelle l'entrée d'écoulement (25) de chaque cavité (24) fait face à la partie de paroi axiale (13) de la marche stationnaire aval (18). 25
12. 12. Machine à fluide (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle la machine à fluide (2) est un compresseur centrifuge, une turbine ou une pompe. 30
13. 13. Machine à fluide (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle l'élément rotatif (5) est formé d'un seul tenant avec l'arbre rotatif (4).
14. 14. Machine à fluide (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 35 13, dans laquelle les marches stationnaires et rotatives ont sensiblement la 3037117 16 même forme, et les évidements stationnaires et rotatifs ont sensiblement la même forme.