BRPI1014290B1 - dispositivo de controle não destrutivo in situ de peças de um motor, em particular de turbomáquina - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE CONTROLE NÃO DESTRUTIVO IN SITU DE PEÇAS DE UM MOTOR, EM PARTICULAR DE TURBOMÁQUINA Dispositivo (10) de controle não destrutivo in situ de peças de um motor, que compreende umas haste (12) que leva em sua extremidade distal um dedo pivotante (14) que leva em uma de suas extremidades uma lâmina (16) de sustentação de uma sonda de controle (18) e em sua extremidade oposta um patim (20) de apoio e/ou de enganchamento em um elemento do motor, esse patim sendo deslocável em uma direção (30) paralela ao dedo.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um dispositivo de controle não destrutivo in situ de peças de um motor, em especial de turbomáquina.

[0002] O controle não destrutivo (CND) de peças de um motor de turbomáquina permite verificar o estado dessas peças sem degradá-las. Em certos casos, esse controle pode necessitar a retirada do motor e sua desmontagem parcial para inspecionar peças dificilmente acessíveis com meios de controle.

[0003] Um dispositivo de controle conhecido compreende uma haste rígida que leva em sua extremidade distal uma sonda de controle ou um sensor. No caso em que a turbomáquina é equipada com orifícios endoscópicos, essa haste é introduzida na turbomáquina através de um desses orifícios para o controle in situ de peças da turbomáquina, o que evita a retirada ou a desmontagem do motor.

[0004] No entanto, a zona acessível por essa haste é bastante limitada e se estende em geral perpendicularmente ao orifício endoscópico e a pequena distância desse orifício. Além disso, quando a sonda levada pela haste deve ser utilizada em uma peça, essa sonda deve ser aplicada com uma certa pressão e durante um tempo determinado sobre uma superfície dessa peça, o que nem sempre é possível com o dispositivo precitado.

[0005] Por exemplo, no caso das juntas de estanqueidade de labirinto de uma turbomáquina, rebordos anulares externos levados pelo rotor da turbomáquina operam junto com blocos de matéria abrasiva levados por plataformas anulares internas das pás de estator da turbomáquina. Para ter acesso aos rebordos de uma junta de labirinto, é preciso, portanto, passar a sonda de controle dentro de um espaço muito estreito que pode ter uma largura ou dimensão axial de cerca de 1 mm, o que não é possível com a haste precitada.

[0006] Daí resulta que certas zonas de uma turbomáquina permanecem dificilmente acessíveis pelos dispositivos de controle não destrutivos conhecidos, pois esses últimos não são projetados para passar através de orifícios ou passagens de pequeno tamanho e através de vários orifícios e/ou passagens consecutivas, não alinhados.

[0007] Além disso, por ocasião do controle de uma peça, a sonda deve em geral ser mantida imóvel em relação ao motor, o que é difícil com a haste precitada, da técnica anterior.

[0008] A invenção propõe uma solução simples, eficaz e econômica aos problemas da técnica anterior.

[0009] Ela tem notadamente como objeto um dispositivo de controle não destrutivo que permite controlar peças quaisquer que sejam suas posições e sua acessibilidade dentro de uma turbomáquina, e manter fixamente a sonda ou o sensor de controle por ocasião de uma etapa de controle.

[0010] Ela propõe para isso um dispositivo de controle não destrutivo in situ de peças de um motor, em especial de turbomáquina, que compreende uma haste longitudinal na extremidade distal da qual é montada uma sonda de controle, caracterizado pelo fato de que ele compreende um dedo longitudinal montado pivotante na extremidade distal da haste, esse dedo levando em uma primeira extremidade meios de sustentação da sonda de controle e em uma segunda extremidade meios de enganchamento em um elemento do motor, esses meios de enganchamento sendo deslocáveis em uma direção paralela ao dedo.

[0011] O deslocamento dos meios de enganchamento do dispositivo de acordo com a invenção em uma direção paralela ao dedo permite afastar os mesmos ou aproximar os mesmos dos meios de sustentação da sonda de controle, em função do ambiente específico das peças a controlar do motor. Esses meios de enganchamento são destinados a virem se apoiar sobre um elemento do motor de modo a estabilizar o dispositivo por ocasião do controla das peças. Um elemento do motor pode, por exemplo, ser contido entre os meios de sustentação e os meios de enganchamento do dispositivo de acordo com a invenção para imobilizar o dispositivo por ocasião da operação de controle. Os meios de sustentação da sonsa são projetados para ser introduzidos em espaços muito estreitos de modo a posicionar a sonda de controle em locais dificilmente acessíveis do motor.

[0012] De acordo com uma outra característica da invenção, esses meios de sustentação compreendem uma lâmina de forma alongada que é montada pivotante por uma de suas extremidades na primeira extremidade do dedo, entre uma posição dobrada na qual ela se estende substancialmente paralelamente ao dedo e uma posição estendida na qual ela se estende substancialmente perpendicularmente ao dedo.

[0013] A lâmina de sustentação da sonda de controle tem de preferência em repouso uma forma alongada e ligeiramente encurvada em torno de seu eixo de alongamento. A lâmina de acordo com a invenção é vantajosamente elasticamente deformável em flexão, o que permite notadamente aplicar a sonda com uma certa pressão (que corresponde à flexão da lâmina) sobre a superfície da peça a controlar, quando essa sonda deve estar apoiada sobre a peça por ocasião do controle. Essa lâmina é por outro lado deslocável em pivotamento entre uma posição dobrada na qual ela se estende ao longo e ao lado do dedo e uma posição estendida na qual ela se estende substancialmente perpendicularmente ao dedo. A lâmina é levada para a posição dobrada previamente à introdução da haste na turbomáquina, a fim de proteger a sonda contra eventuais choques com peças circunvizinhas. O pivotamento da lâmina pode ser comandado por um cabo, por exemplo, do tipo “corda de piano”, que se estende ao longo da haste e que é ligado em sua extremidade distal à lâmina. O dispositivo pode compreender meios elásticos de retorno que solicitam a lâmina para sua posição dobrada ou estendida.

[0014] A sonda de controle pode ser fixada, por exemplo, por colagem, em uma extremidade livre da lâmina. A título de exemplo, a sonda de controle é um sensor de correntes de Foucault ou de ultrassons ou uma minicâmera.

[0015] O dedo é vantajosamente montado pivotante por sua parte mediana na extremidade distal da haste, entre uma posição dobrada na qual ele se estende substancialmente paralelamente à haste e uma posição estendida na qual ele se estende substancialmente perpendicularmente à haste. Isso permite aumentar mais as zonas acessíveis pelo dispositivo de acordo com a invenção. O pivotamento do dedo pode ser comandado por um cabo, por exemplo, do tipo “corda de piano”, que se estende ao longo da haste e que é ligado em sua extremidade distal ao dedo ou à lâmina.

[0016] Os cabos precitados podem ser alojados no interior da haste e serem ligados a meios de comando apropriados situados na extremidade proximal da haste.

[0017] O dispositivo pode também compreender meios elásticos de retorno que solicitam o dedo para sua posição dobrada ou estendida.

[0018] Os meios de enganchamento do dispositivo de acordo com a invenção podem compreender uma barra montada deslizante em um entalhe axial correspondente da segunda extremidade do dedo e que leva em sua extremidade livre uma aba de apoio que se estende substancialmente perpendicularmente à barra.

[0019] O deslocamento dos meios de enganchamento pode ser comandado por pelo menos um cabo que se estende ao longo da haste e que é ligado em sua extremidade distal à extremidade da barra oposta à aba de apoio.

[0020] A invenção será melhor compreendida e outros detalhes, características e vantagens da presente invenção aparecerão mais claramente com a leitura da descrição seguinte, feita a título de exemplos não limitativos e em referência aos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1 é uma vista esquemática parcial de um dispositivo de controle de acordo com a invenção, representada em sua posição dobrada ou arrumada; - a figura 2 é uma vista esquemática parcial em perspectiva do dispositivo da figura 1, representada em sua posição estendida; - a figura 3 é uma vista esquemática em corte axial do dispositivo da figura 1, em sua posição estendida; - a figura 4 é uma outra vista bastante esquemática em corte axial do dispositivo da figura 1, e representa meios de comando desse dispositivo; e - as figuras 5 a 8 são vistas esquemáticas em perspectiva de uma parte de um motor de turbomáquina no qual o dispositivo das figuras 1 a 4 é introduzido para o controle in situ de peças, e representam diferentes etapas de posicionamento desse dispositivo no motor.

[0021] É feito primeiro referência as figuras 1 a 4 que representam um dispositivo 10 de acordo com a invenção de controle não destrutivo de peças de um motor de turbomáquina, esse motor sendo parcialmente descrito no que se segue em referência às figuras 5 a 8.

[0022] O dispositivo 10 compreende uma haste longitudinal 12 (representada em traços pontilhados) na extremidade distal da qual é montado pivotante um dedo 14 que leva em uma de suas extremidades uma lâmina 16 de sustentação de uma sonda de controle 18 e em sua extremidade oposta um patim 20 de apoio e/ou de enganchamento em um elemento do motor.

[0023] A haste 12 leva em sua extremidade distal duas abas longitudinais 22 paralelas e espaçadas uma da outra, o dedo 14 sendo montado pivotante por sua parte mediana em um eixo 24 que se estende entre as extremidades livres das abas 22.

[0024] O dedo 14 é móvel em pivotamento (flecha 250 entre uma posição dobrada representada na figura 1 na qual ele se estende entre as abas e paralelamente ao eixo longitudinal A da haste, e uma posição estendida representada as figuras 2 a 4 na qual ele se estende perpendicularmente a esse eixo A.

[0025] A lâmina 16 tem uma forma alongada e é montada pivotante (flecha 27) por uma de suas extremidades em torno de um eixo 26 levado por uma de suas extremidades do dedo 14, entre uma posição dobrada representada na figura 1 na qual ela se estende ao longo do dedo, e uma posição estendida representada nas figuras 2 a 4 na qual ela se estende perpendicularmente ao eixo B do dedo. A lâmina é de preferência fixada de maneira amovível no dedo de modo a poder ser substituída por uma outra por exemplo em caso de desgaste da lâmina ou da sonda ou para trocar o tipo de sonda.

[0026] A lâmina 16 é relativamente fina e elasticamente deformável em flexão. A sonda de controle 18, que é, por exemplo, uma sonda de correntes de Foucault ou de ultrassons, é fixada por colagem na extremidade livre da lâmina. Em variante ou em complemento, uma câmera miniatura pode ser fixada na extremidade livre da lâmina.

[0027] O patim 20 é fixado em uma extremidade de uma barra 28 que é montada deslizante em um alojamento axial correspondente do dedo, que desemboca em sua extremidade oposta à lâmina 16. O patim 20 se estende substancialmente paralelamente e na mesma direção que a lâmina 16, quando essa última está em posição estendida (figuras 2 a 4).

[0028] O patim 20 é móvel em translação em uma direção paralela ao eixo B do dedo 14 por deslizamento da barra 28 dentro do alojamento do dedo. O deslocamento do patim (flecha 30) faz variar a distância L entre esse patim e a lâmina 16 de sustentação da sonda (figura 2).

[0029] Meios elásticos de retorno 34, tais como uma mola helicoidal, são montados em torno da barra 28 e solicitam o patim 20 para sua posição mais afastada da lâmina 16 (figura 4).

[0030] O dedo 14 leva meios de batente 32 que operam junto com a barra 28 para limitar o trajeto de deslocamento do patim 20 em relação ao dedo.

[0031] A figura 4 representa de maneira esquemática os meios de comando do deslocamento do patim 20 e do pivotamento do dedo 14 e da lâmina 16. Esses meios de comando compreendem cabos 36, 38 e 40, por exemplo, de tipo “corda de piano”, que se estendem ao longo da haste 12 e que são ligados em suas extremidades proximais a meios de comando apropriados situados na extremidade proximal da haste. Esses cabos são, por exemplo, feitos de aço e têm um diâmetro da ordem de 0,5 mm.

[0032] A extremidade distal do cabo 36 é ligada à extremidade da barra 28 oposta ao patim 20 para comandar o deslocamento em translação do patim ao longo do eixo B do dedo. Quando um esforço de tração é aplicado sobre o cabo 36, o patim se aproxima da lâmina 16 de sustentação da sonda.

[0033] A extremidade distal do cabo 38 é ligada à extremidade da lâmina 16, oposta à sonda 18, de modo a que um esforço de tração sobre esse cabo provoque ao mesmo tempo o pivotamento da lâmina e do dedo a partir de suas posições dobradas até suas posições estendidas respectivas.

[0034] A extremidade distal do cabo 40 é ligada à extremidade da lâmina oposta à sonda de modo a que um esforço de tração sobre esse cabo provoque simultaneamente o pivotamento da lâmina e do dedo a partir de suas posições estendidas até suas posições dobradas respectivas.

[0035] O dedo 14 leva meios 42, 44 de guia dos cabos precitados de modo a orientar os esforços aplicados sobre as peças a deslocar com o auxílio dos cabos, em direções dadas. No exemplo representado, primeiros meios 42 de guia do cabo 36 de comando do deslocamento do patim 20 transformam um esforço de tração paralelo ao eixo da haste 12 em um esforço de tração paralelo ao eixo B do dedo. Segundos meios 44 de guia do cabo 38 de comando do pivotamento do dedo e da lâmina transformam um esforço de tração paralelo ao eixo a da haste em um esforço de tração substancialmente paralelo ao eixo b do dedo.

[0036] O dispositivo 10 de acordo com a invenção pode por outro lado compreender meios elásticos de retorno que solicitam o dedo e/ou a lâmina para suas posições dobradas ou estendidas respectivas.

[0037] Doravante é feito referência às figuras 5 a 8 que representam etapas de um processo de controle in situ de peças de um motor de turbomáquina, com o dispositivo tal como descrito acima.

[0038] A figura 8 é uma vista esquemática parcial em perspectiva de um estágio de turbina ou de compressor da turbomáquina. Esse estágio compreende uma fileira anular de pás de rotor 50 levadas por um disco 52, e uma fileira anular de pás de estator 54 dispostas a montante das pás de rotor 50 e que se estendem radialmente entre uma plataforma anular interna 56 e uma plataforma anular externa 57 (figuras 5 a 8). A plataforma interna 56 circunda uma parede de rotor 58 substancialmente cilíndrica que liga o disco de rotor 52 a um outro disco de rotor 53 situado a montante das pás de estator 54.

[0039] Uma junta de estanqueidade do tipo de labirinto é montada entre a parede de rotor 58 e a plataforma 56, e compreende rebordos anulares 60 que se estendem radialmente para o exterior a partir da parede de rotor 58 e que operam junto com blocos de matéria abrasiva 62 fixados na periferia interna da plataforma 56.

[0040] A plataforma externa 57 compreende orifícios substancialmente radiais para a passagem do dispositivo 10, tal como, descrito precedentemente, para o controle de peças dificilmente acessíveis, tais como a parede de rotor 58 e os rebordos anulares 60.

[0041] O controle da parede de rotor 58 e dos rebordos 60 com o auxílio do dispositivo 10 de acordo com a invenção é realizado como se segue. O dedo 14 e a lâmina 16 são levados para suas posições dobradas representadas na figura 1 na qual o dedo 14 é alinhado com o eixo A da haste 12 e a lâmina 16 se estende ao longo do dedo. O dispositivo 10 é introduzido a partir do exterior em um dos orifícios da plataforma externa 57, até que o dedo 14 esteja situado entre as duas plataformas 56 e 57 (figura 5), quer dizer na corrente de escoamento dos gases do compressor ou da turbina. Um esforço de tração é aplicado sobre o cabo 38 de modo a que o dedo 14 pivote em torno do eixo 24 e que a lâmina 16 pivote em torno do eixo 26 (figura 6), a partir de suas posições dobradas até suas posições estendidas respectivas representadas nas figuras 2 a 4. Esses pivotamentos podem ser facilitados pelos meios elásticos de retorno precitados do dispositivo. O patim de apoio 20 é por outro lado solicitado para sua posição mais afastada da lâmina 16, pelos meios elásticos 34 precitados. A haste 12 é em seguida girada em torno de seu eixo A, de modo a que a extremidade livre da lâmina 16 esteja situada ao nível do espaço anular 64 que se estende axialmente entre a borda anular a jusante da plataforma interna 56 das pás de estator 16 e a borda anular a montante do disco 53. O dispositivo é deslocado em translação ao longo do eixo A da haste na direção da plataforma interna 56, até que o dedo 14 esteja situado na proximidade dessa plataforma e que a lâmina 16 esteja introduzida no espaço 64 precitado. O dedo 14 pode de novo ser deslocado em rotação em torno do eixo A da haste 12 (flecha 66 na figura 7), de modo a que o patim 20 e a lâmina 16 venham se apoiar sobre as bordas anulares a montante e a jusante, respectivamente, da plataforma interna 56. Um esforço de tração é em seguida aplicado sobre o cabo 36 de modo a que o patim se desloque na direção da lâmina e seja mantido fixamente conta a borda anular a montante da plataforma 56. Essa plataforma 56 é então contida entre o patim 20 e a lâmina 16 e o dispositivo é imobilizado sobre a plataforma para o controle dos rebordos 60 (figura 8). Nessa posição, a sonda de controle 18 está apoiada sobre a superfície exterior da parede de rotor 58 que leva os rebordos anulares 60 (figura 8). Isso provoca uma ligeira deformação elástica em flexão da lâmina, cuja força de retorno elástico assegura a retenção da sonda contra a parede 58. O controle da parede 58 com o auxílio da sonda 18 pode então começar. A parede de rotor 58 é deslocada em rotação em torno de seu eixo de modo a controlar uma zona anular completa (que se estende em 360°) dessa parede com o auxílio da sonda.

Claims (12)

1. Dispositivo (10) de controle não destrutivo in situ de peças de um motor, em particular de turbomáquina, que compreende uma haste longitudinal (12) na extremidade distal da qual é montada uma sonda de controle (18), caracterizado pelo fato de que ele compreende um dedo longitudinal (14) montado pivotante na extremidade distal da haste, esse dedo levando em uma primeira extremidade meios (16) de sustentação da sonda de controle e em uma segunda extremidade meios (20) de enganchamento em um elemento do motor, esses meios de enganchamento sendo deslocáveis em uma direção (30) paralela ao dedo.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de sustentação compreendem uma lâmina (16) de forma alongada que é montada pivotante por uma de suas extremidades na primeira extremidade do dedo (14), entre uma posição dobrada na qual ela se estende substancialmente paralelamente ao dedo e uma posição estendida na qual ela se estende substancialmente perpendicularmente ao dedo.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a lâmina (16) é elasticamente deformável em flexão.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a sonda de controle (18) é fixada, por exemplo, por colagem, na extremidade livre da lâmina (16).

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que ele compreende meios elásticos de retorno que solicitam a lâmina (16) para sua posição dobrada ou estendida.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que ele compreende pelo menos um cabo de comando do pivotamento da lâmina (16) a partir de sua posição estendida até sua posição dobrada e/ou a partir de sua posição dobrada até sua posição estendida, o ou os cabos de comando se estendendo ao longo da haste (12).

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dedo (14) é montado pivotante por sua parte mediana na extremidade distal da haste (12), entre uma posição dobrada na qual ele se estende substancialmente paralelamente à haste e uma posição estendida na qual ele se estende substancialmente perpendicularmente à haste.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que ele compreende meios elásticos de retorno que solicitam o dedo (14) para sua posição dobrada ou estendida.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que ele compreende pelo menos um cabo de comando do pivotamento do dedo (14) a partir de sua posição estendida até sua posição dobrada e/ou a partir de sua posição dobrada até sua posição estendida, o ou os cabos de comando se estendendo ao longo da haste (12).

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que os meios de enganchamento compreendem uma barra (28) que é montada deslizante em um entalhe axial correspondente da segunda extremidade do dedo (14) e que leva em sua extremidade livre uma aba de apoio (20) que se estende substancialmente perpendicularmente à barra.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o deslocamento dos meios de enganchamento (20) é comandado por pelo menos um cabo que se estende ao longo da haste (12) e que é ligado em sua extremidade distal à extremidade da barra oposta à aba de apoio.

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a sonda de controle (18) é um sensor de correntes de Foucault ou de ultrassons ou uma câmera.

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