CA2839815A1 - Dispositif et procede de mesure des temps de passage de sommets d'aubes dans une turbomachine - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne la mesure des temps de passage des sommets d'aubes dans une turbomachine, au moyen d'un capteur capacitif monté sur un carter au droit de la trajectoire de passage des sommets (80) des aubes d'une roue de compresseur de la turbomachine. Le capteur comprend au moins une électrode longiligne (70) fixée sur la face interne du carter et orientée en oblique par rapport à la trajectoire des sommets d'aubes (80).
Description
DISPOSITIF ET PROCEDE DE MESURE DES TEMPS DE PASSAGE DE
SOMMETS D'AUBES DANS UNE TURBOMACHINE
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de mesure des temps de passage des sommets d'aubes dans un étage d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.
De manière connue, une turbomachine à double flux comprend une soufflante à la sortie de laquelle le flux d'air se divise en un flux d'air primaire circulant à l'intérieur d'un turboréacteur dans un compresseur, une chambre de combustion et une turbine et en un flux d'air secondaire circulant autour du turboréacteur.
Le compresseur comprend plusieurs rangées d'aubes mobiles agencées en alternance avec des rangées d'aubes fixes et entourées par un carter. Pour éviter un passage d'air en sommet d'aube qui diminuerait le rendement de la turbomachine, un revêtement en matière abradable est porté par la surface interne du carter de soufflante et disposé au droit des aubes de la soufflante.
Lors du fonctionnement de la turbomachine, il est important de connaître la déformation des aubes mobiles. A cette fin, il est connu de monter sur le carter des capteurs dont l'élément sensible est agencé au droit des aubes. Les capteurs sont reliés à des moyens de traitement de l'information. L'élément sensible de chaque capteur permet de détecter le passage d'un sommet d'aube (connu en anglais sous le terme de tip timing ) et il est ainsi possible de déterminer par comparaison entre le temps de passage théorique d'un sommet d'aube et le temps de passage mesuré le mode de déformation de l'aube, c'est-à-dire en flexion, en torsion..., ainsi que l'intensité de la déformation.
Toutefois, l'intégration de capteurs est réalisée par la formation d'orifices dans le carter au droit des aubes, ce qui fragilise le carter et forme des cavités au droit des extrémités radialement externes des aubes lesquelles génèrent des nuisances sonores du fait du passage des aubes à
SOMMETS D'AUBES DANS UNE TURBOMACHINE
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de mesure des temps de passage des sommets d'aubes dans un étage d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.
De manière connue, une turbomachine à double flux comprend une soufflante à la sortie de laquelle le flux d'air se divise en un flux d'air primaire circulant à l'intérieur d'un turboréacteur dans un compresseur, une chambre de combustion et une turbine et en un flux d'air secondaire circulant autour du turboréacteur.
Le compresseur comprend plusieurs rangées d'aubes mobiles agencées en alternance avec des rangées d'aubes fixes et entourées par un carter. Pour éviter un passage d'air en sommet d'aube qui diminuerait le rendement de la turbomachine, un revêtement en matière abradable est porté par la surface interne du carter de soufflante et disposé au droit des aubes de la soufflante.
Lors du fonctionnement de la turbomachine, il est important de connaître la déformation des aubes mobiles. A cette fin, il est connu de monter sur le carter des capteurs dont l'élément sensible est agencé au droit des aubes. Les capteurs sont reliés à des moyens de traitement de l'information. L'élément sensible de chaque capteur permet de détecter le passage d'un sommet d'aube (connu en anglais sous le terme de tip timing ) et il est ainsi possible de déterminer par comparaison entre le temps de passage théorique d'un sommet d'aube et le temps de passage mesuré le mode de déformation de l'aube, c'est-à-dire en flexion, en torsion..., ainsi que l'intensité de la déformation.
Toutefois, l'intégration de capteurs est réalisée par la formation d'orifices dans le carter au droit des aubes, ce qui fragilise le carter et forme des cavités au droit des extrémités radialement externes des aubes lesquelles génèrent des nuisances sonores du fait du passage des aubes à
2 grande vitesse.
Un autre inconvénient provient du fait qu'il est difficile de connaître avec précision le positionnement axial relatif des capteurs par rapport aux sommets d'aubes. Cette difficulté provient du cumul des tolérances de fabrication de la roue et des éléments de fixation de la roue sur son rotor lui-même positionné axialement par rapport au carter portant les capteurs.
Les sollicitations aérodynamiques, thermiques et mécaniques de la turbomachine en fonctionnement peuvent également influer sur le positionnement axial relatif des sommets d'aubes par rapport aux électrodes.
La connaissance de cette donnée est pourtant essentielle pour déduire du temps de passage des aubes leur déformation en fonctionnement. En effet, pour le mode de torsion, par exemple, consistant en une déformation de l'aube autour de son axe longitudinal, un positionnement axial donné de l'électrode par rapport aux sommets des aubes peut conduire à détecter le sommet d'aube lorsque le mode de torsion passe par un noeud (déformation nulle) tandis que pour un autre positionnement axial de l'électrode par rapport aux aubes, le sommet d'aube peut être détecté lorsque le mode de torsion passe par un ventre (déformation maximale), ce qui conduit dans le premier cas à ne pas détecter la déformation de l'aube et dans le second cas à la détecter.
Toutefois, sans connaissance précise préalable du positionnement axial des sommets d'aubes par rapport aux électrodes, il est impossible de savoir si la déformation correspond à une déformation proche ou non d'un bord axial de l'aube, ce qui ne permet pas de savoir si la déformation doit être considérée comme faible ou importante.
A défaut de connaissance de la position axiale des capteurs, il est possible de placer plusieurs capteurs en différentes positions axiales, ce qui complique la conception de la turbomachine.
Des dispositifs connus permettent de mesurer le positionnement axial des aubes par rapport aux capteurs. Toutefois, ces dispositifs
Un autre inconvénient provient du fait qu'il est difficile de connaître avec précision le positionnement axial relatif des capteurs par rapport aux sommets d'aubes. Cette difficulté provient du cumul des tolérances de fabrication de la roue et des éléments de fixation de la roue sur son rotor lui-même positionné axialement par rapport au carter portant les capteurs.
Les sollicitations aérodynamiques, thermiques et mécaniques de la turbomachine en fonctionnement peuvent également influer sur le positionnement axial relatif des sommets d'aubes par rapport aux électrodes.
La connaissance de cette donnée est pourtant essentielle pour déduire du temps de passage des aubes leur déformation en fonctionnement. En effet, pour le mode de torsion, par exemple, consistant en une déformation de l'aube autour de son axe longitudinal, un positionnement axial donné de l'électrode par rapport aux sommets des aubes peut conduire à détecter le sommet d'aube lorsque le mode de torsion passe par un noeud (déformation nulle) tandis que pour un autre positionnement axial de l'électrode par rapport aux aubes, le sommet d'aube peut être détecté lorsque le mode de torsion passe par un ventre (déformation maximale), ce qui conduit dans le premier cas à ne pas détecter la déformation de l'aube et dans le second cas à la détecter.
Toutefois, sans connaissance précise préalable du positionnement axial des sommets d'aubes par rapport aux électrodes, il est impossible de savoir si la déformation correspond à une déformation proche ou non d'un bord axial de l'aube, ce qui ne permet pas de savoir si la déformation doit être considérée comme faible ou importante.
A défaut de connaissance de la position axiale des capteurs, il est possible de placer plusieurs capteurs en différentes positions axiales, ce qui complique la conception de la turbomachine.
Des dispositifs connus permettent de mesurer le positionnement axial des aubes par rapport aux capteurs. Toutefois, ces dispositifs
3 s'avèrent difficiles à mettre en oeuvre et sont également peu précis.
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces différents problèmes.
A cette fin, elle propose un étage de turbomachine, comprenant un capteur capacitif monté sur un carter au droit de la trajectoire de passage des sommets d'aubes d'une roue mobile pour la mesure des temps de passage des sommets d'aubes, caractérisé en ce que le capteur comprend au moins une électrode longiligne fixée sur la face interne du carter et orientée en oblique par rapport à la trajectoire des sommets d'aubes de façon à s'étendre le long de l'axe de rotation de la roue en travers des trajectoires au moins des bords d'attaque ou des bords de fuite des aubes, et en ce que l'extrémité aval de l'électrode est décalée circonférentiellement par rapport à son extrémité amont dans le même sens que les bords de fuite des aubes par rapport aux bords d'attaque des aubes.
La combinaison selon l'invention d'un capteur capacitif à électrode longiligne et de son positionnement en travers de la trajectoire au moins des bords d'attaque ou des bords de fuite des sommets d'aubes permet d'avoir une information sur le temps de passage d'une zone prédéterminée de l'aube, à savoir les bords d'attaque ou de fuite des aubes, et ceci quelque soit le positionnement axial relatif des sommets des aubes par rapport au capteur.
Ainsi, il n'est plus nécessaire de connaître avec précision le positionnement axial des capteurs par rapport aux sommets des aubes.
Notons toutefois que l'opérateur effectuant le positionnement de l'électrode sur la face interne du carter doit s'assurer que celle-ci sera bien positionnée en travers de la trajectoire d'au moins les bords d'attaque ou les bords de fuite des aubes pour tous les régimes de fonctionnement de la turbomachine.
Selon l'invention, le décalage circonférentiel de l'extrémité aval de l'électrode par rapport à son extrémité amont dans le même sens que les
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces différents problèmes.
A cette fin, elle propose un étage de turbomachine, comprenant un capteur capacitif monté sur un carter au droit de la trajectoire de passage des sommets d'aubes d'une roue mobile pour la mesure des temps de passage des sommets d'aubes, caractérisé en ce que le capteur comprend au moins une électrode longiligne fixée sur la face interne du carter et orientée en oblique par rapport à la trajectoire des sommets d'aubes de façon à s'étendre le long de l'axe de rotation de la roue en travers des trajectoires au moins des bords d'attaque ou des bords de fuite des aubes, et en ce que l'extrémité aval de l'électrode est décalée circonférentiellement par rapport à son extrémité amont dans le même sens que les bords de fuite des aubes par rapport aux bords d'attaque des aubes.
La combinaison selon l'invention d'un capteur capacitif à électrode longiligne et de son positionnement en travers de la trajectoire au moins des bords d'attaque ou des bords de fuite des sommets d'aubes permet d'avoir une information sur le temps de passage d'une zone prédéterminée de l'aube, à savoir les bords d'attaque ou de fuite des aubes, et ceci quelque soit le positionnement axial relatif des sommets des aubes par rapport au capteur.
Ainsi, il n'est plus nécessaire de connaître avec précision le positionnement axial des capteurs par rapport aux sommets des aubes.
Notons toutefois que l'opérateur effectuant le positionnement de l'électrode sur la face interne du carter doit s'assurer que celle-ci sera bien positionnée en travers de la trajectoire d'au moins les bords d'attaque ou les bords de fuite des aubes pour tous les régimes de fonctionnement de la turbomachine.
Selon l'invention, le décalage circonférentiel de l'extrémité aval de l'électrode par rapport à son extrémité amont dans le même sens que les
4 bords de fuite des aubes par rapport aux bords d'attaque des aubes permet de garantir qu'un seul sommet d'aube à la fois est positionné au droit de l'électrode, c'est-à-dire aligné selon une direction radiale avec l'électrode.
Ainsi, les signaux obtenus en sortie du capteur sont relatifs à un sommet d'aube uniquement, ce qui facilite leur interprétation.
Avantageusement, l'électrode est dimensionnée et positionnée de façon à s'étendre en travers des trajectoires des bords d'attaque et des bords de fuite des aubes, ce qui permet de mesurer avec une même électrode les temps de passage des bords d'attaque et des bords de fuite des aubes.
Selon une caractéristique de l'invention, l'électrode s'étend selon un axe formant un angle non nul avec un plan passant par le bord d'attaque et le bord de fuite d'une aube.
Ainsi, dans le cas où l'électrode s'étend simultanément en travers des bords d'attaque et de fuite des aubes, le bord d'attaque passera en premier devant l'électrode puis le reste du sommet d'aube passera devant l'électrode et le bord de fuite sera détecté temporellement en dernier.
Dans une réalisation particulière de l'invention, une seconde électrode longiligne est fixée sur la face interne du carter et orientée de manière à former un angle non nul avec la première électrode. Cette configuration permet, à l'aide des temps de passage du bord d'attaque et du bord de fuite d'une aube donnée au droit de la première électrode et des temps de passage du bord d'attaque et du bord de fuite de cette aube donnée au droit de la seconde électrode, couplés à la vitesse de rotation des aubes, de connaître la position axiale des bords d'attaque et de fuite des aubes par rapport au carter.
Avantageusement, des moyens sont prévus pour la détermination du profil du jeu entre un sommet d'aube et le carter, à partir du signal de sortie du capteur et de valeurs de calibrage.
L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant au moins un étage tel que décrit précédemment.
Avantageusement, le ou les capteurs sont recouverts par une couche d'abradable portée par la face interne du carter au droit des sommets d'aubes, ce qui évite de faire des orifices de passage pour les
Ainsi, les signaux obtenus en sortie du capteur sont relatifs à un sommet d'aube uniquement, ce qui facilite leur interprétation.
Avantageusement, l'électrode est dimensionnée et positionnée de façon à s'étendre en travers des trajectoires des bords d'attaque et des bords de fuite des aubes, ce qui permet de mesurer avec une même électrode les temps de passage des bords d'attaque et des bords de fuite des aubes.
Selon une caractéristique de l'invention, l'électrode s'étend selon un axe formant un angle non nul avec un plan passant par le bord d'attaque et le bord de fuite d'une aube.
Ainsi, dans le cas où l'électrode s'étend simultanément en travers des bords d'attaque et de fuite des aubes, le bord d'attaque passera en premier devant l'électrode puis le reste du sommet d'aube passera devant l'électrode et le bord de fuite sera détecté temporellement en dernier.
Dans une réalisation particulière de l'invention, une seconde électrode longiligne est fixée sur la face interne du carter et orientée de manière à former un angle non nul avec la première électrode. Cette configuration permet, à l'aide des temps de passage du bord d'attaque et du bord de fuite d'une aube donnée au droit de la première électrode et des temps de passage du bord d'attaque et du bord de fuite de cette aube donnée au droit de la seconde électrode, couplés à la vitesse de rotation des aubes, de connaître la position axiale des bords d'attaque et de fuite des aubes par rapport au carter.
Avantageusement, des moyens sont prévus pour la détermination du profil du jeu entre un sommet d'aube et le carter, à partir du signal de sortie du capteur et de valeurs de calibrage.
L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant au moins un étage tel que décrit précédemment.
Avantageusement, le ou les capteurs sont recouverts par une couche d'abradable portée par la face interne du carter au droit des sommets d'aubes, ce qui évite de faire des orifices de passage pour les
5 capteurs comme dans la technique antérieure, et permet de protéger les capteurs capacitifs de l'humidité.
L'invention concerne encore un procédé de mesure des temps de passage des sommets d'aubes dans une turbomachine, caractérisé en ce qu'il consiste :
¨ à fixer au moins un capteur capacitif à électrode longiligne sur une face interne du carter au droit de la trajectoire des sommets des aubes d'une roue de compresseur de la turbomachine, cette électrode étant orientée en oblique par rapport à la trajectoire des sommets d'aubes de façon à s'étendre le long de l'axe de rotation de la roue en travers des trajectoires au moins des bords d'attaque ou des bords de fuite des aubes, l'extrémité aval de l'électrode étant décalée circonférentiellement par rapport à son extrémité amont dans le même sens que les bords de fuite des aubes par rapport aux bords d'attaque des aubes, ¨ à mesurer les variations de capacité électrique de l'électrode en fonction du temps qui résultent des passages des sommets d'aubes en regard de l'électrode, et ¨ à en déduire le temps de passage des bords d'attaque et/ou des bords de fuite des aubes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à
mesurer les variations de la différence de temps de passage des aubes entre les bords d'attaque et les bords de fuite des aubes au cours du temps et à en déduire une information relative à la torsion ou au vrillage des aubes autour de leurs axes longitudinaux.
Il est ainsi possible de déduire l'amplitude de vibration des aubes ou la fréquence de vibrations des aubes en torsion.
L'invention concerne encore un procédé de mesure des temps de passage des sommets d'aubes dans une turbomachine, caractérisé en ce qu'il consiste :
¨ à fixer au moins un capteur capacitif à électrode longiligne sur une face interne du carter au droit de la trajectoire des sommets des aubes d'une roue de compresseur de la turbomachine, cette électrode étant orientée en oblique par rapport à la trajectoire des sommets d'aubes de façon à s'étendre le long de l'axe de rotation de la roue en travers des trajectoires au moins des bords d'attaque ou des bords de fuite des aubes, l'extrémité aval de l'électrode étant décalée circonférentiellement par rapport à son extrémité amont dans le même sens que les bords de fuite des aubes par rapport aux bords d'attaque des aubes, ¨ à mesurer les variations de capacité électrique de l'électrode en fonction du temps qui résultent des passages des sommets d'aubes en regard de l'électrode, et ¨ à en déduire le temps de passage des bords d'attaque et/ou des bords de fuite des aubes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à
mesurer les variations de la différence de temps de passage des aubes entre les bords d'attaque et les bords de fuite des aubes au cours du temps et à en déduire une information relative à la torsion ou au vrillage des aubes autour de leurs axes longitudinaux.
Il est ainsi possible de déduire l'amplitude de vibration des aubes ou la fréquence de vibrations des aubes en torsion.
6 Dans une réalisation avantageuse de l'invention, le procédé consiste à :
¨ à fixer deux capteurs à électrode longiligne du type précité sur la face interne du carter au droit des aubes, les deux électrodes formant un angle non nul l'une avec l'autre, ¨ à mesurer la différence de temps de passage en regard des deux électrodes de l'un au moins du bord d'attaque et du bord de fuite d'une aube donnée, et ¨ à déduire de la différence de temps et de la vitesse de rotation des aubes, le positionnement axial de l'un au moins des bords d'attaque et des bords de fuite des aubes par rapport à l'électrode.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à
la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
¨ la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'une soufflante d'un turboréacteur ;
¨ la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un capteur porté
par le carter de la soufflante de la figure 1, dans la technique antérieure ;
¨ la figure 3 est une représentation schématique d'une déformation de l'aube par torsion ou vrillage selon un axe longitudinal passant par le pied et le sommet d'aube ;
¨ la figure 4 est un graphe de la détection temporelle du passage de sommets d'aubes au droit d'un capteur selon la technique antérieure ;
¨ la figure 5 est une vue schématique du dessus de deux sommets d'aubes consécutifs et d'un capteur longiligne selon l'invention ;
¨ la figure 6 est une représentation schématique du déplacement d'un sommet d'aube en regard d'une électrode longiligne selon l'invention ;
¨ la figure 7 est un graphe de la variation de capacité électrique mesurée par l'électrode longiligne en fonction du temps lors du passage des aubes en regard de l'électrode de la figure 5;
¨ la figure 8 est un graphe représentant l'évolution de la capacité
¨ à fixer deux capteurs à électrode longiligne du type précité sur la face interne du carter au droit des aubes, les deux électrodes formant un angle non nul l'une avec l'autre, ¨ à mesurer la différence de temps de passage en regard des deux électrodes de l'un au moins du bord d'attaque et du bord de fuite d'une aube donnée, et ¨ à déduire de la différence de temps et de la vitesse de rotation des aubes, le positionnement axial de l'un au moins des bords d'attaque et des bords de fuite des aubes par rapport à l'électrode.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à
la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
¨ la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'une soufflante d'un turboréacteur ;
¨ la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un capteur porté
par le carter de la soufflante de la figure 1, dans la technique antérieure ;
¨ la figure 3 est une représentation schématique d'une déformation de l'aube par torsion ou vrillage selon un axe longitudinal passant par le pied et le sommet d'aube ;
¨ la figure 4 est un graphe de la détection temporelle du passage de sommets d'aubes au droit d'un capteur selon la technique antérieure ;
¨ la figure 5 est une vue schématique du dessus de deux sommets d'aubes consécutifs et d'un capteur longiligne selon l'invention ;
¨ la figure 6 est une représentation schématique du déplacement d'un sommet d'aube en regard d'une électrode longiligne selon l'invention ;
¨ la figure 7 est un graphe de la variation de capacité électrique mesurée par l'électrode longiligne en fonction du temps lors du passage des aubes en regard de l'électrode de la figure 5;
¨ la figure 8 est un graphe représentant l'évolution de la capacité
7 électrique selon un agencement différent de l'électrode longiligne par rapport aux sommets d'aubes ;
¨ la figure 9 est une représentation schématique d'une déformation de l'aube par torsion ou vrillage selon un axe longitudinal passant par le pied et le sommet d'aube et d'une électrode longiligne selon l'invention ;
¨ la figure 10 est une vue de schématique du dessus de deux électrodes longilignes selon l'invention et d'un sommet d'aube ;
¨ les figures 11 et 12 sont des représentations schématiques de variantes de réalisation de l'invention.
On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente une soufflante 10 d'une turbomachine d'axe 12, comprenant une roue formée d'un disque 14 portant à sa périphérie une pluralité d'aubes 16 dont les pieds sont engagés dans des rainures du disque 14 et dont les pales 18 s'étendent radialement vers l'extérieur en direction d'un carter 20 de soufflante portant une nacelle 22 entourant extérieurement les aubes 16. La roue de soufflante est entraînée en rotation autour de l'axe 12 de la turbomachine par un arbre 24 fixé par des boulons 26 à une paroi tronconique 28 solidaire de la roue de soufflante. L'arbre 24 est supporté et guidé par un palier 30 lequel est porté par l'extrémité amont d'un support annulaire 32 fixé en aval à un carter intermédiaire (non représenté) disposé en aval d'un compresseur basse-pression 34 dont le rotor 36 est solidaire de la roue de soufflante par l'intermédiaire d'une paroi de liaison 38.
Le carter de soufflante 20 comprend sur une face interne un revêtement de matière abradable 40 disposé au droit des aubes 16 de soufflante et destiné à s'user lors d'un contact avec les extrémités radialement externes des aubes 16. Cette couche de matière abradable 40 permet de réduire les jeux entre les sommets des aubes 16 et le carter de soufflante 20 et ainsi d'optimiser les performances de la turbomachine.
Le compresseur basse pression 34 comprend une alternance d'aubes fixes 42 portées par un carter externe 44 et de roues mobiles 46 portées par le rotor 36. Chaque roue mobile 46 comprend une pluralité
¨ la figure 9 est une représentation schématique d'une déformation de l'aube par torsion ou vrillage selon un axe longitudinal passant par le pied et le sommet d'aube et d'une électrode longiligne selon l'invention ;
¨ la figure 10 est une vue de schématique du dessus de deux électrodes longilignes selon l'invention et d'un sommet d'aube ;
¨ les figures 11 et 12 sont des représentations schématiques de variantes de réalisation de l'invention.
On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente une soufflante 10 d'une turbomachine d'axe 12, comprenant une roue formée d'un disque 14 portant à sa périphérie une pluralité d'aubes 16 dont les pieds sont engagés dans des rainures du disque 14 et dont les pales 18 s'étendent radialement vers l'extérieur en direction d'un carter 20 de soufflante portant une nacelle 22 entourant extérieurement les aubes 16. La roue de soufflante est entraînée en rotation autour de l'axe 12 de la turbomachine par un arbre 24 fixé par des boulons 26 à une paroi tronconique 28 solidaire de la roue de soufflante. L'arbre 24 est supporté et guidé par un palier 30 lequel est porté par l'extrémité amont d'un support annulaire 32 fixé en aval à un carter intermédiaire (non représenté) disposé en aval d'un compresseur basse-pression 34 dont le rotor 36 est solidaire de la roue de soufflante par l'intermédiaire d'une paroi de liaison 38.
Le carter de soufflante 20 comprend sur une face interne un revêtement de matière abradable 40 disposé au droit des aubes 16 de soufflante et destiné à s'user lors d'un contact avec les extrémités radialement externes des aubes 16. Cette couche de matière abradable 40 permet de réduire les jeux entre les sommets des aubes 16 et le carter de soufflante 20 et ainsi d'optimiser les performances de la turbomachine.
Le compresseur basse pression 34 comprend une alternance d'aubes fixes 42 portées par un carter externe 44 et de roues mobiles 46 portées par le rotor 36. Chaque roue mobile 46 comprend une pluralité
8 d'aubes régulièrement réparties autour de l'axe 12 de la turbomachine et est entourée extérieurement par une couche 48 de matière abradable portée par la surface interne du carter 44 du compresseur basse pression.
Afin de mesurer le temps de passage des aubes et en déduire la déformation de celles-ci en fonctionnement, on dispose plusieurs capteurs sur le carter 20 de soufflante 10 (figure 2). Ce carter 20 comprend des bossages 50 formés sur sa surface externe et espacés circonférentiellement les uns des autres. Chaque bossage 50 comprend un orifice 52 débouchant à l'intérieur du carter 20 dans la veine d'écoulement du flux d'air et contient un capteur 54 de forme sensiblement cylindrique, relié par un câble à des moyens de traitement 56. Chaque capteur 54 comprend une embase annulaire 57 à son extrémité radialement externe.
Une cale annulaire 58 est intercalée entre l'embase 57 et la surface externe du bossage 50. Cette cale 58 assure un réglage du niveau d'insertion du capteur à l'intérieur de l'orifice. Chaque capteur 54 est inséré depuis l'extérieur du carter à l'intérieur d'un orifice 52 et l'épaisseur de la cale est telle que la face active du capteur est en retrait à l'intérieur de l'orifice 52 par rapport au débouché de l'orifice dans la veine d'écoulement d'air. La couche de matière abradable 40 recouvre la surface interne du carter à
l'exception des débouchés des orifices 52. Une cavité 60 est ainsi formée entre les extrémités radialement externes des aubes 18 et la face active ou électrode 62 de chaque capteur 54.
Comme expliqué précédemment, pour déterminer la déformation des aubes en fonctionnement, il est nécessaire de connaître le positionnement axial des capteurs par rapport aux sommets d'aubes.
La figure 3 représente schématiquement le sommet 64 d'une aube en position non déformée Do et deux positions de déformation D1, D2 par torsion de l'aube autour d'un axe longitudinal 65 s'étendant entre son pied et son sommet. L'aube comprend un bord d'attaque 66 et un bord de fuite 68.
Soit trois positions axiales possibles A, B, C d'un capteur par rapport
Afin de mesurer le temps de passage des aubes et en déduire la déformation de celles-ci en fonctionnement, on dispose plusieurs capteurs sur le carter 20 de soufflante 10 (figure 2). Ce carter 20 comprend des bossages 50 formés sur sa surface externe et espacés circonférentiellement les uns des autres. Chaque bossage 50 comprend un orifice 52 débouchant à l'intérieur du carter 20 dans la veine d'écoulement du flux d'air et contient un capteur 54 de forme sensiblement cylindrique, relié par un câble à des moyens de traitement 56. Chaque capteur 54 comprend une embase annulaire 57 à son extrémité radialement externe.
Une cale annulaire 58 est intercalée entre l'embase 57 et la surface externe du bossage 50. Cette cale 58 assure un réglage du niveau d'insertion du capteur à l'intérieur de l'orifice. Chaque capteur 54 est inséré depuis l'extérieur du carter à l'intérieur d'un orifice 52 et l'épaisseur de la cale est telle que la face active du capteur est en retrait à l'intérieur de l'orifice 52 par rapport au débouché de l'orifice dans la veine d'écoulement d'air. La couche de matière abradable 40 recouvre la surface interne du carter à
l'exception des débouchés des orifices 52. Une cavité 60 est ainsi formée entre les extrémités radialement externes des aubes 18 et la face active ou électrode 62 de chaque capteur 54.
Comme expliqué précédemment, pour déterminer la déformation des aubes en fonctionnement, il est nécessaire de connaître le positionnement axial des capteurs par rapport aux sommets d'aubes.
La figure 3 représente schématiquement le sommet 64 d'une aube en position non déformée Do et deux positions de déformation D1, D2 par torsion de l'aube autour d'un axe longitudinal 65 s'étendant entre son pied et son sommet. L'aube comprend un bord d'attaque 66 et un bord de fuite 68.
Soit trois positions axiales possibles A, B, C d'un capteur par rapport
9 à l'aube. Pour la première position A, au passage de l'aube dans l'état de déformation D1 devant l'électrode, le capteur enregistre une variation de la capacité électrique (en unité arbitraire, figure 4) en fonction du temps.
Cette courbe passe par un maximum d'amplitude auquel correspond un temps représentant le temps de passage de la zone A1 du sommet d'aube 64 au droit de l'électrode.
En utilisant plusieurs capteurs répartis circonférentiellement autour de l'axe du carter, il est possible de mesurer le temps de passage de l'aube dans l'état de déformation D2.
Par comparaison entre le temps de passage théorique de l'aube correspondant à une déformation nulle et les temps de passage de l'aube lorsque l'aube est déformée selon les états D1 et D2, il est possible d'estimer la déformation de l'aube (double flèche 67).
Lorsque le capteur est positionné axialement en B correspondant à
une position plus proche du bord d'attaque que la position A, on remarque que l'estimation de la déformation donnera une valeur de déformation plus importante (double flèche 69) pour une déformation réelle toutefois identique.
Lorsque le capteur est positionné en C correspondant à une position très proche du bord d'attaque, on remarque qu'il n'est pas possible de réaliser une estimation de la déformation de l'aube puisque l'aube ne passera devant un capteur que lorsque celle-ci est dans l'état de déformation D2.
Ainsi, on observe que pour les deux positionnements A, B, il est possible d'estimer la déformation et que pour le positionnement C ce n'est pas possible. De plus, dans les deux premiers cas A, B, le fait de ne pas connaître la position axiale des capteurs par rapport aux aubes ne permet pas de savoir si la déformation mesurée a été obtenue en bout d'aube ou dans une partie médiane, ce qui ne permet pas d'apprécier le niveau de la déformation estimée.
L'invention propose donc de résoudre cet inconvénient ainsi que ceux mentionnés précédemment au moyen d'au moins un capteur capacitif comprenant une électrode rectiligne 70 fixée sur la face interne du carter.
L'électrode 70 s'étend le long de l'axe de rotation 72 et en travers de la trajectoire des aubes de sorte qu'au moins les bords d'attaque 66 ou les 5 bords de fuite 68 des aubes passent au droit de l'électrode 70 portée par le carter.
L'électrode 70 est dimensionnée et positionnée sur le carter de manière à ce que la détection des bords d'attaque ou des bords de fuite puisse être réalisée quel que soit l'état de déformation de l'aube. En
Cette courbe passe par un maximum d'amplitude auquel correspond un temps représentant le temps de passage de la zone A1 du sommet d'aube 64 au droit de l'électrode.
En utilisant plusieurs capteurs répartis circonférentiellement autour de l'axe du carter, il est possible de mesurer le temps de passage de l'aube dans l'état de déformation D2.
Par comparaison entre le temps de passage théorique de l'aube correspondant à une déformation nulle et les temps de passage de l'aube lorsque l'aube est déformée selon les états D1 et D2, il est possible d'estimer la déformation de l'aube (double flèche 67).
Lorsque le capteur est positionné axialement en B correspondant à
une position plus proche du bord d'attaque que la position A, on remarque que l'estimation de la déformation donnera une valeur de déformation plus importante (double flèche 69) pour une déformation réelle toutefois identique.
Lorsque le capteur est positionné en C correspondant à une position très proche du bord d'attaque, on remarque qu'il n'est pas possible de réaliser une estimation de la déformation de l'aube puisque l'aube ne passera devant un capteur que lorsque celle-ci est dans l'état de déformation D2.
Ainsi, on observe que pour les deux positionnements A, B, il est possible d'estimer la déformation et que pour le positionnement C ce n'est pas possible. De plus, dans les deux premiers cas A, B, le fait de ne pas connaître la position axiale des capteurs par rapport aux aubes ne permet pas de savoir si la déformation mesurée a été obtenue en bout d'aube ou dans une partie médiane, ce qui ne permet pas d'apprécier le niveau de la déformation estimée.
L'invention propose donc de résoudre cet inconvénient ainsi que ceux mentionnés précédemment au moyen d'au moins un capteur capacitif comprenant une électrode rectiligne 70 fixée sur la face interne du carter.
L'électrode 70 s'étend le long de l'axe de rotation 72 et en travers de la trajectoire des aubes de sorte qu'au moins les bords d'attaque 66 ou les 5 bords de fuite 68 des aubes passent au droit de l'électrode 70 portée par le carter.
L'électrode 70 est dimensionnée et positionnée sur le carter de manière à ce que la détection des bords d'attaque ou des bords de fuite puisse être réalisée quel que soit l'état de déformation de l'aube. En
10 pratique, pour garantir cette détection, le capteur doit s'étendre suffisamment en amont ou en aval du bord d'attaque ou du bord de fuite, respectivement pour garantir sa détection par l'électrode (voir la figure 9 représentant plusieurs états de déformation d'une aube).
Dans une première réalisation de l'invention représentée en figure 5, l'électrode 70 s'étend à la fois en travers des trajectoires des bords d'attaque et des bords de fuite des aubes. Avec un tel agencement, l'électrode peut détecter à la fois le passage des bords d'attaque 66 et des bords de fuite 68 des aubes.
L'extrémité aval 74 de l'électrode 70 est décalée circonférentiellement par rapport à son extrémité amont 76 dans le même sens que les bords de fuite 68 des aubes par rapport aux bords d'attaque 66 des aubes.
Préférentiellement, comme représenté en figure 5, lorsque l'électrode rectiligne 70 est positionnée entre deux sommets d'aubes 79, 81 adjacents, l'axe 77 de l'électrode rectiligne 70 forme un angle non nul avec les plans 78, 83 contenant le bord d'attaque 66 et le bord de fuite 68 des aubes 79, 81. L'axe 77 intercepte le plan 78 en amont du bord d'attaque 66 de l'aube 79 et intercepte le plan 83 en aval du bord de fuite 68 de l'aube 81. De cette manière, on peut garantir que le bord d'attaque 66 passera en premier devant l'électrode rectiligne 70 puis que le reste du sommet d'aube passera devant l'électrode jusqu'au bord de fuite 68.
Dans une première réalisation de l'invention représentée en figure 5, l'électrode 70 s'étend à la fois en travers des trajectoires des bords d'attaque et des bords de fuite des aubes. Avec un tel agencement, l'électrode peut détecter à la fois le passage des bords d'attaque 66 et des bords de fuite 68 des aubes.
L'extrémité aval 74 de l'électrode 70 est décalée circonférentiellement par rapport à son extrémité amont 76 dans le même sens que les bords de fuite 68 des aubes par rapport aux bords d'attaque 66 des aubes.
Préférentiellement, comme représenté en figure 5, lorsque l'électrode rectiligne 70 est positionnée entre deux sommets d'aubes 79, 81 adjacents, l'axe 77 de l'électrode rectiligne 70 forme un angle non nul avec les plans 78, 83 contenant le bord d'attaque 66 et le bord de fuite 68 des aubes 79, 81. L'axe 77 intercepte le plan 78 en amont du bord d'attaque 66 de l'aube 79 et intercepte le plan 83 en aval du bord de fuite 68 de l'aube 81. De cette manière, on peut garantir que le bord d'attaque 66 passera en premier devant l'électrode rectiligne 70 puis que le reste du sommet d'aube passera devant l'électrode jusqu'au bord de fuite 68.
11 La figure 6 représente trois positions P1, P2 et P3 de l'électrode rectiligne par rapport à un sommet d'aube 80. Pour une facilité de représentation, on a représenté trois positions d'une même électrode 70 bien que ce soit l'aube qui se décale par rapport à l'électrode 70.
La première position P1 de l'électrode correspond à celle où le bord d'attaque 66 de l'aube est positionné au droit de l'électrode rectiligne 70 ce qui correspond à l'instant t1 sur la figure 7. La deuxième position P2 de l'électrode correspond à celle où la partie médiane 82 du sommet d'aube 80 est positionnée au droit de l'électrode 70, ce qui correspond à l'instant t2 sur la figure 7. Enfin, la troisième position P3 de l'électrode 70 correspond à celle où le bord de fuite 68 de l'aube est positionné au droit de l'électrode rectiligne 70, ce qui correspond à l'instant t3 sur la figure 7.
Ainsi, pour chaque aube qui passe au droit d'une électrode rectiligne 70 positionnée en travers des trajectoires des bords d'attaque et des bords de fuite et s'étendant en partie selon l'axe de rotation, on obtient un signal de sortie du capteur du type de celui de la figure 7 où le premier maximum obtenu à l'instant t1 correspond à la détection du bord d'attaque 66 de l'aube et où le dernier maximum obtenu à l'instant t3 correspond à la détection du bord de fuite 68 de l'aube.
Entre les instants t1 et t3, on observe une variation de la capacité
électrique qui reflète la variation du jeu entre le sommet d'aube 80 et l'électrode 70 depuis le bord d'attaque 66 jusqu'au bord de fuite 68.
Préalablement à la mise en place de l'électrode 70 sur le carter, on réalise une calibration de l'amplitude de la capacité électrique en fonction de la distance entre le sommet d'aube 80 et l'électrode 70 et en fonction de la position de l'électrode 70 au droit du sommet d'aube 80. Pour cela, le bord d'attaque 66 de l'aube 80 est positionnée au droit de l'électrode 70 et plusieurs mesures de la capacité électrique de l'électrode 70 sont réalisées en rapprochant le sommet d'aube 80 de l'électrode 70. Cette opération est répétée pour une pluralité de positions successives P, de l'électrode 70 au
La première position P1 de l'électrode correspond à celle où le bord d'attaque 66 de l'aube est positionné au droit de l'électrode rectiligne 70 ce qui correspond à l'instant t1 sur la figure 7. La deuxième position P2 de l'électrode correspond à celle où la partie médiane 82 du sommet d'aube 80 est positionnée au droit de l'électrode 70, ce qui correspond à l'instant t2 sur la figure 7. Enfin, la troisième position P3 de l'électrode 70 correspond à celle où le bord de fuite 68 de l'aube est positionné au droit de l'électrode rectiligne 70, ce qui correspond à l'instant t3 sur la figure 7.
Ainsi, pour chaque aube qui passe au droit d'une électrode rectiligne 70 positionnée en travers des trajectoires des bords d'attaque et des bords de fuite et s'étendant en partie selon l'axe de rotation, on obtient un signal de sortie du capteur du type de celui de la figure 7 où le premier maximum obtenu à l'instant t1 correspond à la détection du bord d'attaque 66 de l'aube et où le dernier maximum obtenu à l'instant t3 correspond à la détection du bord de fuite 68 de l'aube.
Entre les instants t1 et t3, on observe une variation de la capacité
électrique qui reflète la variation du jeu entre le sommet d'aube 80 et l'électrode 70 depuis le bord d'attaque 66 jusqu'au bord de fuite 68.
Préalablement à la mise en place de l'électrode 70 sur le carter, on réalise une calibration de l'amplitude de la capacité électrique en fonction de la distance entre le sommet d'aube 80 et l'électrode 70 et en fonction de la position de l'électrode 70 au droit du sommet d'aube 80. Pour cela, le bord d'attaque 66 de l'aube 80 est positionnée au droit de l'électrode 70 et plusieurs mesures de la capacité électrique de l'électrode 70 sont réalisées en rapprochant le sommet d'aube 80 de l'électrode 70. Cette opération est répétée pour une pluralité de positions successives P, de l'électrode 70 au
12 droit du sommet d'aube 80 jusqu'au positionnement P3 de l'électrode 70 au droit du bord de fuite 68 de l'aube 80. A l'aide de ces différentes mesures, on obtient une courbe de calibration de l'amplitude de la capacité électrique en fonction de la distance de l'électrode 70 au droit du sommet d'aube 80 pour chaque position du sommet d'aube 80 par rapport à l'électrode 70, ce qui permet d'en déduire les variations du jeu le long du sommet d'une aube 80.
Notons que cette calibration à plusieurs positions du sommet d'aube 80 au droit de l'électrode 70 est nécessaire du fait que la surface du sommet d'aube 80 positionnée au droit de l'électrode 70 est variable. Ceci est représenté schématiquement sur la figure 6 où la surface S1 détectée par l'électrode 70 en position P1 est plus faible que la surface S2 détectée par l'électrode 70 en position P2.
Connaissant le jeu ji en sommet d'aube pour chaque instant ti entre les instants t1 et t3, le calcul de ti ¨t1 x100 permet d'obtenir la position du t3¨t1 jeu ji le long du sommet d'aube en pourcentage de la distance entre le bord d'attaque et le sommet d'aube tout en s'affranchissant de la vitesse de rotation des aubes.
Ainsi, à la différence de la technique antérieure où il n'est possible de déterminer que le jeu de chaque partie du sommet d'aube qui passe au droit de l'électrode, il est possible de savoir quelle zone du sommet d'aube 80 est la plus proche du carter et serait susceptible de le toucher.
L'invention permet ainsi une détermination du jeu ji entre le sommet d'une aube et le carter depuis l'extrémité amont du sommet d'aube 80 joignant le bord d'attaque 66 jusqu'à l'extrémité aval du sommet d'aube 80 joignant le bord de fuite 68.
Dans la réalisation de la figure 5, on remarque que l'électrode 70 est inclinée par rapport à l'axe 72 de manière à ce que le sommet 80 d'une seule aube peut être positionné au droit de l'électrode à chaque instant. Ce type de montage permet de simplifier l'interprétation des signaux
Notons que cette calibration à plusieurs positions du sommet d'aube 80 au droit de l'électrode 70 est nécessaire du fait que la surface du sommet d'aube 80 positionnée au droit de l'électrode 70 est variable. Ceci est représenté schématiquement sur la figure 6 où la surface S1 détectée par l'électrode 70 en position P1 est plus faible que la surface S2 détectée par l'électrode 70 en position P2.
Connaissant le jeu ji en sommet d'aube pour chaque instant ti entre les instants t1 et t3, le calcul de ti ¨t1 x100 permet d'obtenir la position du t3¨t1 jeu ji le long du sommet d'aube en pourcentage de la distance entre le bord d'attaque et le sommet d'aube tout en s'affranchissant de la vitesse de rotation des aubes.
Ainsi, à la différence de la technique antérieure où il n'est possible de déterminer que le jeu de chaque partie du sommet d'aube qui passe au droit de l'électrode, il est possible de savoir quelle zone du sommet d'aube 80 est la plus proche du carter et serait susceptible de le toucher.
L'invention permet ainsi une détermination du jeu ji entre le sommet d'une aube et le carter depuis l'extrémité amont du sommet d'aube 80 joignant le bord d'attaque 66 jusqu'à l'extrémité aval du sommet d'aube 80 joignant le bord de fuite 68.
Dans la réalisation de la figure 5, on remarque que l'électrode 70 est inclinée par rapport à l'axe 72 de manière à ce que le sommet 80 d'une seule aube peut être positionné au droit de l'électrode à chaque instant. Ce type de montage permet de simplifier l'interprétation des signaux
13 électriques obtenus en sortie du capteur.
Toutefois, dans le cas d'une électrode orientée selon l'axe de rotation 72 des aubes, le bord d'attaque 66 d'une première aube et le bord de fuite 68 d'une seconde aube adjacente seraient détectés simultanément par l'électrode ce qui induirait une augmentation de la capacité électrique mesurée par le capteur. On obtiendrait une courbe du type de celle de la figure 8 comportant trois paliers dont le premier entre t1 et t2 correspond au passage d'une première aube au droit de l'électrode, le second palier entre t2 et t3 correspond à la détection simultanée du sommet de la première aube et du sommet de la seconde aube, le troisième palier entre t3 et t4 correspondant à la détection du sommet de la seconde aube seule.
Avec un tel agencement il est tout à fait possible d'obtenir les temps de passages des bords d'attaque 66 et des bords de fuite 68 de chacune des aubes. Toutefois, l'évaluation des jeux en sommets d'aubes s'avère plus délicate du fait de l'additivité des capacités électriques provenant des deux aubes au droit de l'électrode qui ne permet pas de distinguer laquelle des deux parties de chaque aube détectée au même instant est plus proche ou moins proche de l'électrode.
La figure 9 est une vue similaire à la figure 3 de la technique antérieure et sur laquelle a été ajoutée une électrode rectiligne 84 orientée selon l'axe de rotation 72 des aubes. Lorsque l'aube est dans son état non déformé Do, elle passe au droit de l'électrode 84 entre les instants t1 et t2.
Dans l'état de déformation D1, elle passe au droit de l'électrode entre les instants t; et t2' . Enfin, dans son état de déformation D2, elle passe au droit de l'électrode entre les instants ti" et t2" . Les temps t1, t; et ti"
correspondent aux temps de passage des bords d'attaque 66 de l'aube, et les temps t2, t2' et t2" correspondent aux temps de passage des bords de fuite 68 de l'aube.
La variation entre les temps t1, t; et ti" renseigne sur l'activité
Toutefois, dans le cas d'une électrode orientée selon l'axe de rotation 72 des aubes, le bord d'attaque 66 d'une première aube et le bord de fuite 68 d'une seconde aube adjacente seraient détectés simultanément par l'électrode ce qui induirait une augmentation de la capacité électrique mesurée par le capteur. On obtiendrait une courbe du type de celle de la figure 8 comportant trois paliers dont le premier entre t1 et t2 correspond au passage d'une première aube au droit de l'électrode, le second palier entre t2 et t3 correspond à la détection simultanée du sommet de la première aube et du sommet de la seconde aube, le troisième palier entre t3 et t4 correspondant à la détection du sommet de la seconde aube seule.
Avec un tel agencement il est tout à fait possible d'obtenir les temps de passages des bords d'attaque 66 et des bords de fuite 68 de chacune des aubes. Toutefois, l'évaluation des jeux en sommets d'aubes s'avère plus délicate du fait de l'additivité des capacités électriques provenant des deux aubes au droit de l'électrode qui ne permet pas de distinguer laquelle des deux parties de chaque aube détectée au même instant est plus proche ou moins proche de l'électrode.
La figure 9 est une vue similaire à la figure 3 de la technique antérieure et sur laquelle a été ajoutée une électrode rectiligne 84 orientée selon l'axe de rotation 72 des aubes. Lorsque l'aube est dans son état non déformé Do, elle passe au droit de l'électrode 84 entre les instants t1 et t2.
Dans l'état de déformation D1, elle passe au droit de l'électrode entre les instants t; et t2' . Enfin, dans son état de déformation D2, elle passe au droit de l'électrode entre les instants ti" et t2" . Les temps t1, t; et ti"
correspondent aux temps de passage des bords d'attaque 66 de l'aube, et les temps t2, t2' et t2" correspondent aux temps de passage des bords de fuite 68 de l'aube.
La variation entre les temps t1, t; et ti" renseigne sur l'activité
14 vibratoire de l'aube au niveau de son bord d'attaque 66 tandis que la variation entre les temps t2, t2' et t2" renseigne sur l'activité vibratoire de l'aube au niveau de son bord de fuite 68. La variation entre les différences de temps t1 ¨t2, t; 42 et ti" ¨t2" renseigne sur la torsion ou le vrillage de l'aube selon son axe longitudinal 65.
Ainsi, selon l'invention, il est possible d'accéder à l'information sur le temps de passage des bords d'attaque 66 et des bords de fuite 68 des aubes sans connaître préalablement la position axiale de l'électrode 84 par rapport aux aubes.
Dans une réalisation particulière de l'invention, une seconde électrode rectiligne 86 est fixée sur la face interne du carter et orientée de manière à former un angle non nul avec la première électrode 84 et avec un plan 78 passant par le bord d'attaque et le bord de fuite de l'aube (figure 10).
Lorsque le sommet de l'aube 80 passe au droit de la première électrode 84, celle-ci enregistre en A1 un temps de passage t1 du bord d'attaque 66 et en A2 un temps de passage t2 du bord de fuite 68. Au passage du sommet d'aube 80 au droit de la seconde électrode 86, cette dernière enregistre en A3 un temps de passage t3 du bord d'attaque 66 et en A4 un temps de passage t4 du bord de fuite 68.
La différence de temps t3 ¨t1 multipliée par la vitesse de rotation (rad.s-1) des aubes permet d'avoir une estimation de la distance d'arc (en radians) parcourue par le bord d'attaque 66 entre les points A1 et A3. A
cette valeur d'arc correspond un arc unique 88 s'étendant en direction circonférentielle et interceptant les deux électrodes 84, 86, ce qui permet d'obtenir les positions réels des points A1 et A3 sur les électrodes et donc le positionnement axial des bords d'attaque 66 par rapport au carter. De manière similaire, il est possible d'obtenir le positionnement axial des bords de fuite 68 des aubes en utilisant la différence de temps t4 ¨t2.
Toutefois ce mode de calcul suppose que l'amplitude de déformation de l'aube est négligeable au regard de la distance d'arc parcourue par l'aube, ce qui en pratique est généralement le cas. Dans une configuration où la déformation de l'aube ne serait pas négligeable au regard de la 5 distance d'arc parcourue par l'aube, il est possible d'effectuer des traitements numériques tels que par exemple une moyenne des temps t3 ¨t1 et t4 ¨t2 sur plusieurs tours.
Dans le cas où l'on souhaite obtenir des informations en relation uniquement avec les bords d'attaque 66 ou les bords de fuite 68 des 10 aubes, il est possible de positionner et dimensionner les électrodes 90, de manière à ce qu'elle s'étendent uniquement en travers des bords d'attaque 66 (figure 11) ou des bords de fuite 68 (figure 12) des aubes, respectivement.
Dans la description effectuée en référence aux dessins, les
Ainsi, selon l'invention, il est possible d'accéder à l'information sur le temps de passage des bords d'attaque 66 et des bords de fuite 68 des aubes sans connaître préalablement la position axiale de l'électrode 84 par rapport aux aubes.
Dans une réalisation particulière de l'invention, une seconde électrode rectiligne 86 est fixée sur la face interne du carter et orientée de manière à former un angle non nul avec la première électrode 84 et avec un plan 78 passant par le bord d'attaque et le bord de fuite de l'aube (figure 10).
Lorsque le sommet de l'aube 80 passe au droit de la première électrode 84, celle-ci enregistre en A1 un temps de passage t1 du bord d'attaque 66 et en A2 un temps de passage t2 du bord de fuite 68. Au passage du sommet d'aube 80 au droit de la seconde électrode 86, cette dernière enregistre en A3 un temps de passage t3 du bord d'attaque 66 et en A4 un temps de passage t4 du bord de fuite 68.
La différence de temps t3 ¨t1 multipliée par la vitesse de rotation (rad.s-1) des aubes permet d'avoir une estimation de la distance d'arc (en radians) parcourue par le bord d'attaque 66 entre les points A1 et A3. A
cette valeur d'arc correspond un arc unique 88 s'étendant en direction circonférentielle et interceptant les deux électrodes 84, 86, ce qui permet d'obtenir les positions réels des points A1 et A3 sur les électrodes et donc le positionnement axial des bords d'attaque 66 par rapport au carter. De manière similaire, il est possible d'obtenir le positionnement axial des bords de fuite 68 des aubes en utilisant la différence de temps t4 ¨t2.
Toutefois ce mode de calcul suppose que l'amplitude de déformation de l'aube est négligeable au regard de la distance d'arc parcourue par l'aube, ce qui en pratique est généralement le cas. Dans une configuration où la déformation de l'aube ne serait pas négligeable au regard de la 5 distance d'arc parcourue par l'aube, il est possible d'effectuer des traitements numériques tels que par exemple une moyenne des temps t3 ¨t1 et t4 ¨t2 sur plusieurs tours.
Dans le cas où l'on souhaite obtenir des informations en relation uniquement avec les bords d'attaque 66 ou les bords de fuite 68 des 10 aubes, il est possible de positionner et dimensionner les électrodes 90, de manière à ce qu'elle s'étendent uniquement en travers des bords d'attaque 66 (figure 11) ou des bords de fuite 68 (figure 12) des aubes, respectivement.
Dans la description effectuée en référence aux dessins, les
15 électrodes 70, 84, 86, 90, 82 sont de forme rectiligne. On comprend toutefois que les électrodes peuvent avoir une forme longiligne sans pour autant être rectiligne. Dans ce cas, les électrodes peuvent avoir une forme courbe adaptée de façon à s'étendre le long de l'axe de rotation 72 de la roue en travers des trajectoires au moins des bords d'attaque 66 ou des bords de fuite 66 des aubes. D'autres formes d'électrode sont également possibles telles que par exemple une forme en zig-zag comprenant une succession de parties courbées ou bien une succession de parties rectilignes agencées bout à bout.
Si l'invention a été décrite en référence à une turbomachine, on comprend toutefois que l'invention est applicable à tout sous-ensemble d'une machine comprenant un carter et une roue à aubes tournant à
l'intérieur du carter lequel porte au moins une électrode agencée et dimensionnée comme décrit ci-dessus.
En particulier, l'invention est applicable à une soufflante de turbomachine comme décrit précédemment et représentée en figure 1.
Si l'invention a été décrite en référence à une turbomachine, on comprend toutefois que l'invention est applicable à tout sous-ensemble d'une machine comprenant un carter et une roue à aubes tournant à
l'intérieur du carter lequel porte au moins une électrode agencée et dimensionnée comme décrit ci-dessus.
En particulier, l'invention est applicable à une soufflante de turbomachine comme décrit précédemment et représentée en figure 1.
Claims (10)
1. Etage de turbomachine, tel qu'un étage de compression, comprenant un capteur capacitif monté sur un carter au droit de la trajectoire de passage des sommets (80) d'aubes d'une roue mobile pour la mesure des temps de passage des sommets d'aubes, caractérisé en ce que le capteur comprend au moins une électrode longiligne (70, 90, 92) fixée sur la face interne du carter et orientée en oblique par rapport à la trajectoire des sommets d'aubes (80) de façon à s'étendre le long de l'axe de rotation (72) de la roue en travers des trajectoires au moins des bords d'attaque (66) ou des bords de fuite (68) des aubes et en ce que l'extrémité aval (74) de l'électrode (70) est décalée circonférentiellement par rapport à son extrémité amont (76) dans le même sens que les bords de fuite (68) des aubes par rapport aux bords d'attaque (66) des aubes.
2. Etage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (70) est dimensionnée et positionnée de façon à s'étendre en travers des trajectoires des bords d'attaque (66) et des bords de fuite (68) des aubes.
3. Etage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'électrode (70) s'étend selon un axe formant un angle non nul avec un plan (78) passant par le bord d'attaque (66) et le bord de fuite (68) d'une aube.
4. Etage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde électrode longiligne (86) fixée sur la face interne du carter et orientée de manière à former un angle non nul avec la première électrode (84).
5. Etage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détermination du profil du jeu entre un sommet d'aube (80) et le carter, à partir du signal de sortie du capteur et de valeurs de calibrage.
6. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisé en ce qu'elle comprend au moins un étage selon l'une des revendications précédentes.
7. Turbomachine selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur est recouvert par une couche d'abradable portée par la face interne du carter au droit des sommets d'aubes.
8. Procédé de mesure des temps de passage des sommets d'aubes dans une turbomachine, caractérisé en ce qu'il consiste :
¨ à fixer au moins un capteur capacitif à électrode longiligne (70) sur une face interne du carter au droit de la trajectoire des sommets des aubes d'une roue de compresseur de la turbomachine, cette électrode (70) étant orientée en oblique par rapport à la trajectoire des sommets d'aubes de façon à s'étendre le long de l'axe de rotation (72) de la roue en travers des trajectoires au moins des bords d'attaque (66) ou des bords de fuite (68) des aubes, l'extrémité aval (74) de l'électrode (70) étant décalée circonférentiellement par rapport à son extrémité amont (76) dans le même sens que les bords de fuite (68) des aubes par rapport aux bords d'attaque (66) des aubes, ¨ à mesurer les variations de capacité électrique de l'électrode (70) en fonction du temps qui résultent des passages des sommets d'aubes (80) en regard de l'électrode, et ¨ à en déduire le temps de passage des bords d'attaque (66) et/ou des bords de fuite (68) des aubes.
¨ à fixer au moins un capteur capacitif à électrode longiligne (70) sur une face interne du carter au droit de la trajectoire des sommets des aubes d'une roue de compresseur de la turbomachine, cette électrode (70) étant orientée en oblique par rapport à la trajectoire des sommets d'aubes de façon à s'étendre le long de l'axe de rotation (72) de la roue en travers des trajectoires au moins des bords d'attaque (66) ou des bords de fuite (68) des aubes, l'extrémité aval (74) de l'électrode (70) étant décalée circonférentiellement par rapport à son extrémité amont (76) dans le même sens que les bords de fuite (68) des aubes par rapport aux bords d'attaque (66) des aubes, ¨ à mesurer les variations de capacité électrique de l'électrode (70) en fonction du temps qui résultent des passages des sommets d'aubes (80) en regard de l'électrode, et ¨ à en déduire le temps de passage des bords d'attaque (66) et/ou des bords de fuite (68) des aubes.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste à
mesurer les variations de la différence de temps de passage des aubes entre les bords d'attaque (66) et les bords de fuite (68) des aubes au cours du temps et à en déduire une information relative à la torsion ou au vrillage des aubes autour de leurs axes longitudinaux (65).
mesurer les variations de la différence de temps de passage des aubes entre les bords d'attaque (66) et les bords de fuite (68) des aubes au cours du temps et à en déduire une information relative à la torsion ou au vrillage des aubes autour de leurs axes longitudinaux (65).
10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il consiste :
¨ à fixer deux capteurs à électrode longiligne (84, 86) du type précité
sur la face interne du carter au droit des aubes, les deux électrodes (84, 86) formant un angle non nul l'une avec l'autre, - à mesurer la différence de temps de passage en regard des deux électrodes (84, 86) de l'un au moins du bord d'attaque (66) et du bord de fuite (68) d'une aube donnée, et - à déduire de la différence de temps et de la vitesse de rotation des aubes, le positionnement axial de l'un au moins des bords d'attaque (66) et des bords de fuite (68) des aubes par rapport à l'électrode (84, 86).
¨ à fixer deux capteurs à électrode longiligne (84, 86) du type précité
sur la face interne du carter au droit des aubes, les deux électrodes (84, 86) formant un angle non nul l'une avec l'autre, - à mesurer la différence de temps de passage en regard des deux électrodes (84, 86) de l'un au moins du bord d'attaque (66) et du bord de fuite (68) d'une aube donnée, et - à déduire de la différence de temps et de la vitesse de rotation des aubes, le positionnement axial de l'un au moins des bords d'attaque (66) et des bords de fuite (68) des aubes par rapport à l'électrode (84, 86).
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