FR2589568A1 - Procede de mesure aerodynamique d'une section de passage de fluide, et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE MESURE AERODYNAMIQUE DE LA SECTION DE PASSAGE D'UNE OUVERTURE AINSI QUE SON DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE. SELON L'INVENTION, ON REALISE AU MOYEN D'UN BOITIER DE MESURE 20 PLAQUE SUR L'OUVERTURE DONT ON VEUT MESURER LA SECTION DE PASSAGE, UNE CHAMBRE ALIMENTEE EN FLUIDE A FAIBLE DEBIT, ON MESURE LA PRESSION PI A L'INTERIEUR DE LA CHAMBRE 20, LES PRESSIONS PAM ET PAV EN AMONT ET EN AVAL D'UN DEBIT-METRE 19 A TUYERE QUART DE CERCLE, ON DEDUIT DE CES VALEURS L'INVARIANT Q DU DEBIT DE FUITE AU TRAVERS DE L'OUVERTURE ET ON EN DEDUIT LA SECTION DE PASSAGE S1 DE L'OUVERTURE PAR L'EQUATION:S THEORIQUEQ'.S1 Q THEORIQUEOU S THEORIQUE EST LA SECTION GEOMETRIQUE THEORIQUE CALCULEE DE L'OUVERTURE ET Q THEORIQUE L'INVARIANT DE DEBIT THEORIQUE CORRESPONDANT A LA SECTION S THEORIQUE. APPLICATION A LA MESURE DE SECTIONS DE PASSAGE DE DISTRIBUTEURS DE TURBINE OU DE LA PERMEABILITE D'UNE CHEMISE DE REFROIDISSEMENT MULTIPERFOREE NOTAMMENT POUR LES TURBOMACHINES D'AVIATION.
Description
PROCEDE DE MESURE AERODYNAMIQUE D'UNE SECTION
DE PASSAGE DE FLUIDE, ET DISPOSITIF POUR
SA MISE EN OEUVRE
La présente invention a pour objet un procédé et son dispositif de mise en oeuvre, pour la mesure des surfaces notamment des sections de passage de fluide et utilise un moyen de mesure aérodynamique.
DE PASSAGE DE FLUIDE, ET DISPOSITIF POUR
SA MISE EN OEUVRE
La présente invention a pour objet un procédé et son dispositif de mise en oeuvre, pour la mesure des surfaces notamment des sections de passage de fluide et utilise un moyen de mesure aérodynamique.
Dans les écoulements de fluides au travers de conduits de forme géométrique complexe, on se rend compte que la section de passage du fluide (définie comme le rapport du débit-masse de fluide sur le produit vitesse de sortie du fluide par masse spécifique) peut être différente, en général moins grande que la section géométrique théorique de sortie du conduit de fluide, par suite du mode de construction du jet, ou de défaut d'état de surface des parois du conduit.
En outre lorsque le conduit est constitué par des pièces de contours gauches comme ce peut être le cas par exemple pour des secteurs d'étages statoriques de turbomachines tels que notamment les secteurs de distributeur de turbine, la section géométrique théorique elle-même n'est pas d'un calcul simple ni précis.
Or il est important pour les turbomachines, notamment pour les turboréacteurs d'aviation, de bien maîtriser la connaissance précise, d'une part, de la section de passage globale des distributeurs de turbine, ce qui conditionne le débit global de fluide en sortie de la chambre de combustion de la turbomachine et donc son bon fonctionnement, d'autre part de la répartition circulaire des sections de passage, secteur par secteur, du distributeur.
En effet, si la section globale de passage du distributeur est trop fermée par rapport à sa valeur théorique, la turbomachine traduira une tendance au décrochage, tandis que si la section de passage est trop ouverte cela induira une perte de performances de la turbomachine.
D'un autre côté, il s'avère parfois qu'un distributeur ait une section de passage globalement bonne, mais que ce même distributeur soit largement hors cote pris secteur par secteur, ce qui entrante l'existence de points chauds, donc de détérioration des étages de turbine dû à un mauvais mélange de l'air en provenance de la chambre de combustion et issu des différents secteurs du distributeur.
Pour effectuer ces mesures, le brevet français 1 116 948 au nom de la demanderesse, prévoyait non pas de mesurer la section de passage elle-même mais de déterminer la différence de section du distributeur complet avec un distributeur de référence.
Pour ce faire, un écoulement gazeux homogène était divisé en deux parties dirigées respectivement vers un passage réglable et vers un passage où l'on plaçait successivement le distributeur étalon et le distributeur à contrôler, la différence des sections entre la pièce étalon et la pièce à contrôler étant déduite de la variation de section qu'il faut donner au passage réglable pour rétablir l'égalité des pressions totales en amont des deux passages, quand la pièce étalon a été remplacée par la pièce à contrôler.
Un tel dispositif donne une précision convenable (= 0,2%) sur la mesure mais ne permet que de mesurer la section globale d'un distributeur et non sa mesure secteur par secteur et donc ne permet pas d'éliminer un distributeur globalement bon mais hors cote secteur par secteur.
En outre ce dispositif nécessite des moyens importants puisque il utilise des écoulements d'air a' fort débit impliquant des installations de gros volume (bâtiment d'une quinzaine de mètres de longueur, installation de soufflerie,...)
Le brevet US 2 879 601 prévoit un appareil de mesure donnant une valeur moyenne des écartements relevés au voisinage de la tête et du pied de deux aubes adjacentes d'un distributeur de turbine afin de calculer une section de passage géométrique de chaque secteur et d'en déduire une section géométrique globale du distributeur.Ce dispositif permet peut-être de donner une.précision convenable a' la mesure de chaque secteur mais ne fournit qu'une valeur géométrique qui, on l'a vu plus haut, peut être notablement différente de la section de passage aérodynamique efficace dudit secteur.
Le brevet US 2 879 601 prévoit un appareil de mesure donnant une valeur moyenne des écartements relevés au voisinage de la tête et du pied de deux aubes adjacentes d'un distributeur de turbine afin de calculer une section de passage géométrique de chaque secteur et d'en déduire une section géométrique globale du distributeur.Ce dispositif permet peut-être de donner une.précision convenable a' la mesure de chaque secteur mais ne fournit qu'une valeur géométrique qui, on l'a vu plus haut, peut être notablement différente de la section de passage aérodynamique efficace dudit secteur.
Il en est de même du brevet US 3 732 946 qui prévoit également une mesure géométrique d'écartement des aubes au moyen d'un dispositif à ultra-sons, trois mesures étant effectuées sur le bord de fuite pour chaque secteur d'aubes de distributeur l'une au pied de l'aube, la deuxième à mi-hauteur et la troisième en tête de l'aube une valeur moyenne étant calculée. Ce dispositif souffre des mêmes inconvénients que le dispositif précédent.
La présente invention a pour but de présenter un procédé de mesure de section de passage aérodynamique d'un conduit de fluide applicable non seulement à des étages statoriques de turbomachines tels que par exemple des distributeurs de turbine, mais également a' d'autres types de conduits d'écoulement, tels que des tôles multiperforées pour lesquelles on ne connaît actuellement qu'un type de mesure, perforation par perforation, et pour lesquelles l'invention permet d'introduire une mesure par secteur de plusieurs perforations, ce qui présente un intérêt important pour la mesure rapide in situ de la perméabilité de pièces, par exemple de chemises de refroidissement multiperforées de canaux de post combustion de turboréacteurs.
L'invention a également pour but de fournir un dispositif de mise en oeuvre du procédé qui nécessite une installation de faible volume, utilisable dans tout atelier et qui puisse être utilisée avec les réseaux d'air comprimé å faible débit existant de façon courante dans les ateliers de fabrication.
Pour atteindre ces buts, on utilise de façon judicieuse le principe de la mesure des débits au moyen de tuyères quart de cercle appliqué à la mesure de faibles débits. Ainsi, de façon générale, l'invention a pour objet un procédé de mesure aérodynamique de la section de passage d'une ouverture pratiquée dans une chambre alimentée en fluide sous pression à faible débit par un moyen d'alimentation, la dite ouverture autorisant un débit de fuite du fluide hors de la chambre, et selon l'invention - on mesure en amont de la chambre au moyen d'un débitmètre à diaphragme a' tuyère quart de cercle, les pressions du fluide en amont, Pam, et en aval, Pav, du diaphragme du débitmètre - on mesure la pression Pi à l'intérieur de la chambre - on calcule l'invariant de débit Q' du débit de fuite au travers de la section de passage de l'ouverture au moyen de la formule
dans laquelle K K et t sont des constantes, caractéristiques du
débitmètre P a P est la différence Pam - Pav . P atm est la pression atmosphérique - on en déduit la section de passage aérodynamique S1 de l'ouverture par la formule S1 = S théorique . cri dans laquelle
Q théorique . S théorique est la section géométrique théorique
calculée de l'ouverture.
dans laquelle K K et t sont des constantes, caractéristiques du
débitmètre P a P est la différence Pam - Pav . P atm est la pression atmosphérique - on en déduit la section de passage aérodynamique S1 de l'ouverture par la formule S1 = S théorique . cri dans laquelle
Q théorique . S théorique est la section géométrique théorique
calculée de l'ouverture.
Q Q théorique est l'invariant de débit correspondant à la
section géométrique S théorique.
section géométrique S théorique.
Lorsqu'on applique le procédé décrit ci-dessus à la mesure de la section de passage S3 d'une partie d'étage statorique complet de compresseur ou de turbine de turbomachine, par exemple de turboréacteur, où la section de passage mesurée S3 est constituée par l'espace libre entre au moins deux aubes de l'étage statorique et ses anneaux interne et externe, la chambre de mesure laissant passer un débit de fuite est alors constituée par - latéralement les aubes et les anneaux interne et externe de l'étage statorique.
- en amont un boîtier de mesure de forme géométrique d'étage à mesurer et relié au moyen d'alimentation en fluide - en aval par un occulteur de section aérodynamique connue
S2, maintenu sur les aubes au droit de leur bord de fuite par un moyen d'accrochage et laissant entre lui et les parois latérales de la partie d'étage statorique un intervalle de section aérodynamique S1 permettant le passage du débit de fuite.
S2, maintenu sur les aubes au droit de leur bord de fuite par un moyen d'accrochage et laissant entre lui et les parois latérales de la partie d'étage statorique un intervalle de section aérodynamique S1 permettant le passage du débit de fuite.
Dans ce cas, la section de passage 53 de la partie mesurée est égale à la somme de la section aérodynamique S1 mesurée et de la section aérodynamique S2 de l'occulteur, la section de passage totale de l'étage statorique étant égale à la somme des sections S3 mesurées de toutes les parties constituant l'étage statorique.
Le procédé selon l'invention peut également être appliqué à la mesure de section de passage de secteurs d'étages statoriques. En effet, la tendance actuelle de fabriquer les turbomachines sous forme d'éléments modulaires assemblés conduit de plus en plus à réaliser les étages statoriques, notamment les distributeurs de turbine par assemblage de secteurs composés d'un secteur angulaire d'anneaux interne et externe ccmportant de 1 à 5 ou 6 aubes suivant les types dé moteurs, les différents secteurs étant soit soudés les uns aux autres, soit assemblés par un jonc pour former l'étage complet, cette dernière solution permettant des jeux de fonctionnement ou de dilatation secteur par secteur et permettant également de remplacer de façon simple les seuls secteurs qui auraient pu subir des détériorations en cours de fonctionnement.
Le procédé selon l'invention permet la mesure de ces secteurs et leur appairage pour réaliser des étages statoriques ayant une répartition circulaire constante de ses sections de passage inter-aubes. Dans ce type de fabrication, les aubes latérales extrêmes du secteur ne sont généralement pas situées au droit du secteur angulaire d'anneau réalisé.
La section de passage du secteur n'est alors pas seulement égale à la section libre entre les aubes extrêmes des secteurs mais est constituée également par les espaces libres à l'extérieur des aubes latérales du secteur d'anneau ainsi qu'il sera expliqué plus loin.
Dans ce cas, selon l'invention, pour la mesure de la section de passage d'un secteur de n aubes - on applique de façon étanche latéra-lement de part et d'autre des aubes d'extrémité du secteur deux flancs reconstituant chacun une aube supplémentaire et ses anneaux associés, formant ainsi avec le secteur à mesurer un secteur élargi de n+2 aubes - on applique en amont un boîtier de mesure apte à être plaqué de façon étanche sur le secteur élargi ainsi formé, et relié au moyen d'alimentation en fluide - on applique en aval entre chaque paire d'aubes un occulteur de section aérodynamique connue S2 ;; - on calcule l'invariant de débit du secteur élargi de n+2 aubes, puis sa section aérodynamique - on en déduit la section aérodynamique du secteur de n aubes en retranchant à la section calculée du secteur élargi la valeur théorique de la section d'un secteur primaire formé entre deux aubes adjacentes.
Lorsque le procédé de l'invention est appliqué à la mesure de la section de passage d'un secteur de tôle multiperforée, la chambre est constituée en amont par un bottier de mesure de forme géométrique adaptée à être plaquée de façon étanche sur la tôle multiperforée dont la perméabilité doit être mesurée, le bottier étant relié au moyen d'alimentation en fluide, et en aval par la tôle multiperforée elle-même.
L'invention a également pour objet le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit plus haut.
Selon l'invention celui-ci comprend essentiellement, outre un bâti de positionnement de l'objet dont la section de passage doit être mesurée, un moyen d'alimentation en fluide à faible débit comprenant, en série une arrivée d'air reliée à un réseau d'air comprimé, un régulateur de débit à débit réglable, un débitmètre à diaphragme à tuyère quart de cercle dont la sortie est reliée par un conduit débouchant dans un bottier de mesure, un premier micromanomètre relié au débitmètre pour la mesure de la pression Pam en amont du diaphragme et de la pression Pav en aval du diaphragme, un second micromanomètre relié au bottier de mesure pour la mesure de la pression dans la chambre constituée par le boîtier de mesure et l'objet possédant la section de passage à mesurer.
D'autres caractéristiques du dispositif de mesure selon l'invention et du procédé qu'il applique seront explicitées en regard des planches de figures jointes, lesquelles représentent,de façon non limitative,des modes de réalisation de l'invention.
Parmi ces planches - la figure 1 montre le schéma de principe de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, appliqué à la mesure de la section de passage d'une partie d'un distributeur de turbine.
- la figure 1 a montre un détail de la figure 1 où la pièce à mesurer a été remplacée par un secteur de tôle multiperforée.
- la figure 2 représente un débitmètre à diaphragme à tuyère quart de cercle sur la base duquel est réalisée, pour partie l'invention.
- la figure 3 illustre, à une plus grande échelle, le cas où pour mesurer de faibles sections de passage, on utilise pour la mesure de la pression dans la chambre un tube de
Pitot.
Pitot.
- la figure 4 montre un mode de réalisation du dispositif appliqué à la mesure de section de passage d'un distributeur de turbine.
- la figure 5 représente, vu de coté et la figure 6, vu en perspective, un exemple d'occulteur utilisé pour la mesure de section d'un distributeur de turbine.
- la figure 7 montre en vue de dessus le détail de la fixation du distributeur sur le bâti au niveau du boitier de mesure.
- la figure 8 en représente une coupe selon VIII - VIII de la figure 7.
- la figure 9 montre en vue de dessus l'application du dispositif selon l'invention à la mesure de la section de passage d'un secteur d'étage statorique, le boitier de mesure étant représenté en interrompus.
- la figure 10 représente en coupe une tôle multiperforée munie du boîtier de mesure, la même tôle étant vue également en plan rabattu.
- la figure 11 vise le cas où la mesure d'une tôle multiperforée en l'occurence une chemise de protection thermique de canal de post combustion d'un turboréacteur, est effectuée "in situ", le boitier de mesure étant appliqué directement sur la chemise du moteur.
Le procédé de l'invention tire son principe dans le fait que dans un écoulement, le rapport du débit de l'écoulement sur la section de passage est constant, la mesure du débit permettant, lorsqu'on connaît la valeur constante de ce rapport, de déduire la section de passage de l'écoulement. Pour réaliser un dispositif de faible encombrement qui puisse être utilisé dans tout atelier de réparation de moteur d'avion, ou en contrôle de fabrication de fin de chaîne de production chez le constructeur, il fallait pouvoir utiliser les réseaux de production d'air comprimé usuels dans toutes les usines, donc être à même de mesurer des petits débits de fluide à faible pression.
Ceci est permis au moyen
- d'une chambre de décompression qui va d'une part, réduire les variations de la pression génératrice et d'autre part permettre d'obtenir un débit plus important pour une pression plus faible.
- d'une chambre de décompression qui va d'une part, réduire les variations de la pression génératrice et d'autre part permettre d'obtenir un débit plus important pour une pression plus faible.
- de débitmètres à tuyère en quart de cercle dont un exemple est représenté à la figure 2.
Ce type de débitmètre comprend un diaphragme 1 placé au travers de l'écoulement, celui ci ayant lieu dans le sens de la flèche F. Le diaphragme possède une ouverture circulaire 2 de diamètre d, le bord de l'ouverture 2 ayant une section en quart de cercle dont l'arrondi est tourné vers l'amont de l'écoulement
Deux chambres annulaires 3 et 4 sont réaliséés de part et d'autre du diaphragme et sont en communication avec l'écoulement respectivement en amont et en aval du diaphragme par un jeu 6 existant entre le diaphragme et son logement. Les chambres 3 et 4 sont reliées par des conduits 7 aux entrées d'un manomètre différentiel permettant respectivement la mesure de la pression Pam en amont du diaphragme et de la différence de pressions tP entre l'amont et l'aval du diaphragme.Bien sur, si l'on ne dispose pas de manomètre différentiel la pression Pav en aval du diaphragme peut être mesurée en reliant la chambre 4 à une deuxième entréedu manomètre.
Deux chambres annulaires 3 et 4 sont réaliséés de part et d'autre du diaphragme et sont en communication avec l'écoulement respectivement en amont et en aval du diaphragme par un jeu 6 existant entre le diaphragme et son logement. Les chambres 3 et 4 sont reliées par des conduits 7 aux entrées d'un manomètre différentiel permettant respectivement la mesure de la pression Pam en amont du diaphragme et de la différence de pressions tP entre l'amont et l'aval du diaphragme.Bien sur, si l'on ne dispose pas de manomètre différentiel la pression Pav en aval du diaphragme peut être mesurée en reliant la chambre 4 à une deuxième entréedu manomètre.
Le débit 9 de l'écoulement s'exprime alors sous la forme
ou' i 0 < est le coefficient de débit
- est le coefficient de détente
- S est la section de l'orifice de la tuyère
quart de cercle.
ou' i 0 < est le coefficient de débit
- est le coefficient de détente
- S est la section de l'orifice de la tuyère
quart de cercle.
- tP est la pression différentielle amont-aval Pam
Pav
- y est la masse volumique du gaz en amont de la
tuyère.
Pav
- y est la masse volumique du gaz en amont de la
tuyère.
Le coefficient de détente est une fonction de la forme
où est une fonction du rapport dans lequel d
est le diamètre de l'orifice de tuyère 2 et D est le diamètre de l'écoulement 8. Ainsi par exemple, pour une
où est une fonction du rapport dans lequel d
est le diamètre de l'orifice de tuyère 2 et D est le diamètre de l'écoulement 8. Ainsi par exemple, pour une
<tb> valeur <SEP> t <SEP> P <SEP> égale
<tb> de <SEP> eg <SEP> <SEP> :
<tb> à 0,3, on obtient les valeurs suivantes m . k# #
0,09 0,39 0,8830
0,16 0,411 0,8767
0,25 0,447 0,8659
Le débit s'exprime alors par la relation
ou encore
les différences constantes étant regroupées dans la valeur
K, et T étant la température du fluide.
<tb> de <SEP> eg <SEP> <SEP> :
<tb> à 0,3, on obtient les valeurs suivantes m . k# #
0,09 0,39 0,8830
0,16 0,411 0,8767
0,25 0,447 0,8659
Le débit s'exprime alors par la relation
ou encore
les différences constantes étant regroupées dans la valeur
K, et T étant la température du fluide.
Pour s'affranchir du paramètre T, on peut calculer l'invariant Q du débit, qui s'exprime de façon simple lorsque l'écoulement de fluide est constitué par de l'air.
On applique ce principe de mesure au calcul de l'invariant
Q'de débit de fuite d'une chambre possédant une ouverture autorisant une fuite d'air, en exploitant la formule de calcul du débit vue plus haut, l'invariant de débit Q' étant alors égal à :
où - t tt i E sont les constantes précitées du
débitmètre utilisé
- Pam est la pression en amont du débitmètre
- Pi la pression mesurée dans la chambre
On en déduit alors la section de passage aérodynamique S1 de l'ouverture de fuite de la chambre par la formule S1 = S théorique
où S théorique est la section géométrique calculée d'une ouverture étalon et Q' théorique, l'invariant de débit correspondant à la section étalon S théorique.
Q'de débit de fuite d'une chambre possédant une ouverture autorisant une fuite d'air, en exploitant la formule de calcul du débit vue plus haut, l'invariant de débit Q' étant alors égal à :
où - t tt i E sont les constantes précitées du
débitmètre utilisé
- Pam est la pression en amont du débitmètre
- Pi la pression mesurée dans la chambre
On en déduit alors la section de passage aérodynamique S1 de l'ouverture de fuite de la chambre par la formule S1 = S théorique
où S théorique est la section géométrique calculée d'une ouverture étalon et Q' théorique, l'invariant de débit correspondant à la section étalon S théorique.
Le circuit pneumatique utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est représenté à la figure 1.
I1 comprend un moyen d'alimentation en air comprimé relié à une source 9, (généralement constitué par un réseau classique de distribution comme on en trouve dans tout atelier) dont le circuit peut être isolé par un robinet 10. L'air est épuré dans un filtre 11 ultra fin (par exemple grille à 50 microns). L'air comprimé fourni par les réseaux d'usine étant souvent à des pressions supérieures à 3 bars, il est régulé à 1,5 bar par un régulateur 12 équipé d'un manomètre 13. Un regulateur de débit à débit réglable 14 permet de moduler la pression génératrice dans le circuit.
L'air passe ensuite dans une chambre de décompression 15 qui va d'une part, réduire les variations de la pression de l'air provenant de la source 9 et d'autre part, permettre d'obtenir un débit plus important sous une pression plus faible. Un manomètre 16 permet de connaître la pression à l'intérieur de la chambre 15. Séparé de la chambre 15 par une grille, un réservoir tampon 17 limite les pertes de charges.
La sortie du réservoir 17 est reliée par un conduit 18 à l'amont du débitmètre 19 à tuyère quart de cercle 1, vu plus haut et représenté à la figure 2. La partie aval du débitmètre 19 est reliée par un conduit 8 à un boitier de mesure 20 formant avec l'objet dont on mesure la section de passage, la chambre 21 dont on mesure la pression Pi.
4Jru-premer micromanomètre 22 est relié aux conduits 7 du débitmètre 19 pour mesurer les pressions Pam et Pav en amont et en aval du diaphragme 1. Le manomètre 22 peut être un appareil à deux entrées positives commutables et mesure alors les pressions Pam et Pav, ou un manomètre à une entrée positive pour la mesure de Pam et une entrée différentielle commutable pour la mesure directe de 8 P différence des pressions Pam et Pav.
Un second micromanomètre 23 est relié au boîtier de mesure 20 pour la mesure de la pression Pi dans la chambre 21.
Un thermomètre 27 de contrôle de la température du fluide peut-être interposé entre le débitmètre 19 et le boîtier de mesure 20.
Un dispositif de sécurité est interposé dans le circuit pneumatique entre le régulateur de débit 14 et la chambre de décompression 15 au cas où interviendrait une surpression dans la chambre 15. Le circuit comprend pour ce faire, en parallèle sur les régulateurs 12 et 13, une valve d'échappement 24 commandée par un régulateur pilote 25. Par mesure de sécurité supplémentaire, si le régulateur 25 ou la valve 24 ne fonctionnait pas, l'échappement pourrait se faire par une valve d'échappement calibrée 26 reliée à la chambre 15.
Un moyen de calcul numérique 28 par exemple un microordinateur, est prévu pour effectuer, de façon programmée, le calcul de l'invariant de débit, de la section de passage mesurée, ainsi que des valeurs moyennes des sections rapportées au nombre de sectionsmesurées et que de la section de passage totale de l'objet à mesurer, cecn à partir des pressions Pam et Pav, ou Pam et a P recueillies sur les micromanomètres 22 et 23, et de la pression atmosphérique, prise comme constante quotidienne.
Si l'on dispose seulement de micromanomètres 22 et 23 à lecture digitale, un opérateur doit lire les mesures et les indroduire dans le moyen de calcul 28, mais si les micromanomètres sont à sorties numériques, ils peuvent être reliés par des cables 29 à des entrées numériques du moyen de calcul 28 et le processus de calcul est alors complètement automatisé.
Lorsque le dispositif ainsi décrit est utilisé pour la mesure des sections de passage d'un étage statorique, tel que par exemple le distributeur de turbine de turbomachine représenté aux figures 4,7 et 8 on dispose le distributeur 30 équipé d'une ceinture extérieure 31 verrouillée par un crochet de serrage élastique 32 sur le banc de mesure 33 équipé d'un plateau 34 doté de moyens de positionnement du distributeur permettant la rotation de ce dernier.
Les moyens de positionnement sont constitués par un plateau tournant 35 dont la rotation est guidée par des galets 36. Le distributeur 30 équipé de sa ceinture 31 est posé sur le plateau tournant et en est rendu solidaire par des moyens de fixation 37 & patin et levier à ressort, moyens communément appelés "sauterelles" nom qui sera employé ci-après. Le plateau 35 comporte autant de sauterelles que le distributeur a de secteurs et les sauterelles sont disposées de façon à ce que le patin de celles-ci recouvrent les intersections des secteurs.
Sur le secteur à mesurer dont la section est constituée par l'espace libre entre deux aubes adjacentes 38, mesurée au droit de leur bord de fuite 39 et les anneaux interne et externe du distributeur, on dispose un occulteur 40 (figures 5 et 6) constitué par une plaquette de forme géométrique simple (rectangulaire par exemple) solidaire de deux crochets 41 permettant son accrochage sur le bord d'attaque des aubes 38.
La section aérodynamique S2 de l'occulteur est connue et est telle qu'il ne laisse passer entre lui et les aubes 38 adjacentes qu'un faible débit de fuite.
Sur ce secteur équipé de l'occulteur 40 on positionne le boitier de mesure 20 en mettant en contact le bord d'attaque de l'aube 38 avec une butée de position 45.
Pour assurer l'étanchéité de la chambre de mesure 21 formée par les anneaux interne et externe du distributeur 35, le boîtier 20, les aubes 38 et l'occulteur 40, le boitier 20 est équipé d'un joint d'étanchéité 42 et d'un patin d'étanchéité interne 43 verrouillable par une sauterelle.
Le boitier de mesure est lui-même verrouillé en position de travail par une sauterelle 44.
On effectue alors la mesure de la section de passage S1 du débit de fuite entre les aubes 38 et l'occulteur 40, selon le principe vu plus haut.
La section de passage réelle de secteur est alors obtenue en effectuant la somme S3 de la section S1 mesurée et de la section S2 de l'occulteur, connue.
On répète l'opération autant de fois que nécecsaire, les moyens de calcul 28 mémorisant les valeurs de chaque mesure, et calculant la valeur moyenne, l'écart de chaque mesure par rapport à la moyenne, et la valeur globale de la section de passage totale du distributeur lorsque tous les sècteurs ont été mesurés.
A la figure 9, on a représenté l'application du procédé et du dispositif précédent à la mesure d'un secteur indépendant pris isolément et comportant par exemple deux aubes 46, 47.
La section de passage à mesurer est déterminée comme l'espace libre 48 entre les aubes 46, 47 auquel s'ajoutent les espaces 49, 50 respectivement délimités par les parties externes 51, 52 et 53, 54 des secteurs d'anneaux d'une part et les aubes 46,47 d'autre part. Pour mesurer la section de passage ainsi définie, on positionne le secteur au moyen de 3 sauterelles 37 entre deux flasques 55, 56 pouvant coulisser dans deux gorges circulaires 57, 58 et comportant des moyens de rappel élastiques 59,60 leur permettant de se plaquer contre les extrémités latérales 51,52 et 53,54 du secteur mesuré. Les flasques 55,56 sont constitués par deux parties d'anneaux interne et externe reliés entre eux par une aube 61,62 du même type que celles 46,47 du secteur à mesurer.Les aubes 61,62 sont disposées de telle sorte que, une fois les flasques 55,56 appliqués contre les extrémités du secteur, l'espace entre les aubes 46 et 61, respectivement 47 et 62 soit égal à l'espace inter-aubes 48 du secteur.
On forme ainsi un secteur élargi de 4 aubes que l'on mesure au moyen du boitier de mesure 20 figuré en pointillé sur la figure 9, après avoir placé des occulteurs entre chaque paire d'aubes.
On obtient la section de passage du secteur seul en retranchant à la valeur obtenue la section de passage théorique d'un seul espace inter-aubes.
Ce moyen de mesure permet ainsi d'appairer des secteurs pris isolément pour former des distributeurs ayant une répartition circulaire correcte de ses sections de passage ou lors du remplacement d'un secteur, de choisir en magasin le secteur le plus approprié au distributeur à réparer.
Dans le cas (figure 3) où la section à mesurer entre deux aubes est très petite, il peut arriver que les turbulences de l'écoulement dans la chambre 21 rendent la mesure difficile.
Celle-ci sera néanmoins possible, selon l'invention en disposant dans la chambre 21 un tube de Pitot 63 relié au mi cromanomètre 23.
L'invention s'applique également à la mesure de la perméabilité d'un secteur (68) de tôle multiperforée (figures 1 a, 19,11) servant par exemple de chemise de protection thermique (69) dans les canaux de post- combustion de turbomachines. De tels canaux sont ondulés et comportent de nombreuses rangées de perforations 70, 71 en quinconce, éventuellement de diamètres différents. La mesure précise de la perméabilité de telles viroles, donc de la section de passage équivalente à la somme des surfaces de tous les orifices est déterminante pour s'assurer que le refroidissement par impact de la paroi du canal de post combustion est régulière et satisfaisante.
Le principe de mesure est identique au précédent la seule différence consistant dans le fait que le boîtier de mesure 20 est conformé pour s'adapter de façon étanche à la géométrie de la virole à mesurer et que la mesure est effectuée directement sur la virole, éventuellement montée sur le moteur, le banc de mesure pouvant être déplacé vers le moteur. Une telle mesure-est plus précise et plus rapide que la mesure Solex auparavant employée qui nécessitait une prise de mesure trou par trou.
L'invention s'applique donc tout particulièrement à la construction des moteurs d'aviation modernes pour lesquels les contraintes de qualité sont de plus en plus serrées.
Claims (14)
1 - Procédé de mesure aérodynamique de la section de passage d'une ouverture pratiquée dans une chambre alimentée en fluide sous pression à faible débit par un moyen d'alimentation, ladite ouverture autorisant un débit de fuite du fluide hors de la chambre, caractérisé en ce que - on mesure en amont de la chambre (21) au moyen d'un débitmètre à diaphragme à tuyère quart de cercle, les pressions du fluide en amont, Pam, et en aval, Pav, du diaphragme (1) du débitmètre (19);; - on mesure la pression Pi à l'intérieur de la chambre
(21) - on calcule l'invariant de débit Q'du débit de fuite au
travers de la section de passage de l'ouverture au moyen
de la formule
dans laquelle
sont des constantes, caractéristiques du débitmètre
est la différence Pam - Pav est la pression atmosphérique - on en déduit la section de passage aérodynamique S1 de
l'ouverture par la formule
S 1 = S théorique
dans laquelle S S théorique est la section géométrique théorique
calculée de l'ouverture
Q' théorique est l'invariant de débit correspondant à
la section géométrique S théorique.
2 - Procédé de mesure selon la revendication 1, appliqué à la mesure de la section de passage S3 d'une partie d'étage statorique complet (30), par exemple de compresseur ou de turbine, notamment pour turboréacteurs, la section de passage S3 étant constituée par l'espace libre entre au moins deux aubes (38) de l'étage statorique et ses anneaux interne et externe, caractérisé en ce que la chambre est constituée par - latéralement les aubes (38) et les anneaux interne et externe de l'étage statorique - en amont un boitier de mesure (20) de forme géométrique adaptée à être plaqué de façon étanche à la partie d'étage à mesurer et relié au moyen d'alimentation en fluide - en aval par un occulteur (40) de section aérodynamique connue S2, maintenu sur les aubes (38) au droit de leur bord de fuite (39) par un moyen d'accrochage (41) et laissant entre lui et les parois latérales de la partie d'étage statorique un intervalle de section aérodynamique S1 permettant le passage du débit de fuite.
3 - Procédé de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section de passage S3 de la partie mesurée est égale à la somme de la section aérodynamique S1 mesurée et de la section aérodynamique S2 de l'occulteur, la section de passage totale de l'étage statorique étant égale à la somme des sections S3 mesurées de toutes les parties constituant l'étage.
4 - Procédé de mesure selon la revendication 3, appliqué à la mesure de la section de passage d'un secteur de n aubes, plusieurs secteurs constituant, une fois assemblés entre eux un étage statorique, la section de passage étant constituée par l'espace libre entre les anneaux interne et externe du secteur au droit du bord de fuite des aubes, caractérisé en ce que - on applique de façon étanche latéralement de-part et d'autre des aubes d'extrémité (46, 47) du secteur deux flancs reconstituant chacun une aube supplémentaire (respectivement 61, 62) et ses anneaux associés (55, 56) formant ainsi avec le secteur à mesurer un secteur élargi de n+2 aubes - on applique en amont un boîtier de mesure (20) apte à être plaqué de façon étanche sur le secteur élargi ainsi formé, et relié au moyen d'alimentation en fluide - on applique en aval entre chaque paire d'aubes un occulteur (40) de section aérodynamique connue S2 ; - on calcule l'invariant de débit du secteur élargi de n+2 aubes, puis sa section aérodynamique ; - on en déduit la section aérodynamique du secteur de n aubes en retranchant à la section calculée du secteur élargi la valeur théorique de la section d'un secteur primaire formé entre deux aubes adjacentes.
5 - Procédé de mesure selon la revendication 1 appliqué à la mesure de la section de passage d'un secteur (68) de tole multiperforée, notamment pour une chemise de protection thermique (69) de tuyère de turboréacteur, caractérisé en ce que la chambre (21) est constituée en amont par un boitier de mesure (20) de forme géométrique adaptée à être plaquée de façon étanche sur la tole (68) multiperforée dont la perméabilité doit être mesurée, le bottier étant relié au moyen d'alimentation en fluide, et en aval par la tole multiperforée elle-même.
6 - Procédé de mesure selon la revendication 5 caractérisé en ce que la section de passage réelle S3 du secteur de tole multiperforée est égale à la section S1 de passage du débit de fuite, mesurée.
7 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison, outre un bâti (34) de positionnement de l'objet dont la section de passage doit être mesurée ; un moyen d'alimentation en fluide à faible débit comprenant en série une arrivée d'air (9) reliée à un réseau d'air comprimé, un régulateur de débit à débit réglable (14), un débitmètre (19) à diaphragme (1) à tuyère quart de cercle dont la sortie est reliée par un conduit (8) débouchant dans un boîtier de mesure (20); un premier micromanomètre (22) relié au débitmètre (19) pour la mesure de la pression Pam en amont du diaphragme (1) et due la pression Pav en aval du diaphragme, un second micromanomètre (23) relié au boîtier de mesure (20) pour la mesure de la pression dans la chambre (21) constituée par le boitier de mesure et l'objet possédant la section de passage à mesurer.
8 - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte en série entre le régulateur de débit (14) et le débitmètre (19) une chambre de décompression (15) en série avec un réservoir tampon (17).
9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que le premier micromanomètre (22) est à deux positions commutables, l'une à mesure absolue pour la mesure de la pression Pam, l'autre à mesure différentielle pour la mesure directe de la valeur 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, pour mesure de sections de passage de faible dimension, caractérisé en ce que la mesure de la pression
Pi dans la chambre (21) formée par le bottier -(20) et la pièce à mesurer est effectuée parl'intermédiaire d'un tube de Pitot (63) disposé dans la chambre et relié au second micromanomètre (23).
11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de calcul numérique (28) de la section de passage de l'objet à mesurer à partir des mesures lues sur le premier et le second micromanomètres (22, 23).
12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que les premiers et le second micromanomètres sont à lecture digitale.
13 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le premier et le second micromanomètres (22, 23) sont à sortie numérique et sont reliés (en 19) à des entrées du moyen de calcul numérique (28).
14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 13 pour la mesure de la section de passage totale d'un étage statorique (30), notamment d'un distributeur de turbine de turboréacteur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens tournants (35, 36, 37) de positionnement de l'étage statorique (30) sur le bâti, le boîtier de mesure étant fixe et la mesure effectuée secteur par secteur.
15 - Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que le moyen de calcul (28) effectue la sommation des valeurs des sections de passage de chaque secteur pour fournir la section de passage totale de l'étage statorique.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8516426A FR2589568B1 (fr) | 1985-11-06 | 1985-11-06 | Procede de mesure aerodynamique d'une section de passage de fluide, et dispositif pour sa mise en oeuvre |
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| FR8516426A FR2589568B1 (fr) | 1985-11-06 | 1985-11-06 | Procede de mesure aerodynamique d'une section de passage de fluide, et dispositif pour sa mise en oeuvre |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2589568A1 true FR2589568A1 (fr) | 1987-05-07 |
| FR2589568B1 FR2589568B1 (fr) | 1987-12-04 |
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ID=9324554
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| FR8516426A Expired FR2589568B1 (fr) | 1985-11-06 | 1985-11-06 | Procede de mesure aerodynamique d'une section de passage de fluide, et dispositif pour sa mise en oeuvre |
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| FR (1) | FR2589568B1 (fr) |
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1985
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|---|---|
| FR2589568B1 (fr) | 1987-12-04 |
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