FR2597203A1 - Appareil et procede d'equilibrage d'un systeme tournant notamment des rotors basse pression d'un turboreacteur - Google Patents

Abstract

CET APPAREIL D'EQUILIBRAGE D'UN SYSTEME TOURNANT 1 ASSOCIE A DES MOYENS 2 DE MESURE DE L'AMPLITUDE DE SON BALOURD COMPREND: -UN ENSEMBLE D'EQUILIBRAGE 3 ADAPTE POUR ETRE MONTE SUR LE SYSTEME TOURNANT 1 ET COMPORTANT UN RECEPTEUR 12 ET DES MOYENS 8A-11A, 8B-11B COMMANDES PAR LE RECEPTEUR 12 POUR GENERER, PENDANT LA ROTATION DU SYSTEME, UN BALOURD CORRECTEUR VARIABLE D'AMPLITUDE MR ET DE POSITION ANGULAIRE TH DETERMINEES, ET -UN POSTE DE COMMANDE A DISTANCE EQUIPE D'ORGANES DE SELECTION MANUELLE ET D'AFFICHAGE DES VALEURS DE LA POSITION ANGULAIRE ET DE L'AMPLITUDE DU BALOURD CORRECTEUR A GENERER AINSI QUE D'UN EMETTEUR POUR TRANSMETTRE AU RECEPTEUR DES SIGNAUX REPRESENTATIFS DESDITES VALEURS SELECTIONNEES. APPLICATION A L'EQUILIBRAGE DES ROTORS BASSE-PRESSION DES TURBOREACTEURS DOUBLE FLUX A HAUT TAUX DE DILUTION.

Description

La présente invention concerne un appareil d'équilibrage d'un système tournant et son application à l'équilibrage des rotors basse-pression de turboréacteurs, ainsi qu'un procédé d'équilibrage d'un système tournant au moyen d'un tel appareil.

Malgré tout le soin apporté lors de la conception, de la fabrication et de l'assemblage des réacteurs d'avions, l'expérience montre que la somme de tous les défauts élémentaires peut engendrer des balourds conduisant à des niveaux de vibration dépassant les limites acceptables. I1 est donc dans ce cas indispensable d'équilibrer les réacteurs sur bancs avant leur mise en service sur des avions.

Cet équilibrage est ensuite contrôlé sur piste et rétabli si nécessaire pendant toute la dure de vie des réacteurs.

A cet effet, les réacteurs d'avions sont pourvus chacun d'un capteur d'accélération vibratoire sur un palier et d'un capteur de vitesse de rotation et de position. Ces capteurs sont montés à demeure et la détection et la mesure d'un balourd éventuel sont réalisés en branchant un appareil approprié sur les sorties de signal des capteurs.

L'équilibrage d'un rotor est ordinairement obtenu par enlèvement ou apport d'une certaine masse de matière à une distance déterminée de l'axe de rotation et dans une direction définie. De nombreux dispositifs ont e' été réalisés à cette fin mais ils demandent souvent une mise en oeuvre délicate puisque l'équilibrage est obtenu lorsque l'amplitude et la phase ou position angulaire du balourd correcteur engendré par la masse rapportée sont respectivement sensiblement égale et opposée à celles du balourd résiduel du rotor. On considère que l'équilibrage est obtenu lorsque le niveau du signal de sortie du capteur de vibration passe par une valeur minimale acceptable.

I1 est également connu par la demande de brevet français 83.00004 de déterminer directement l'amplitude et la position angulaire du balourd d'un système tournant grâce à un traitement électronique des signaux délivrés par le capteur d'accélération vibratoire et le capteur de vitesse de rotation et de position associés au système tournant.

Toutefois, l'expérience montre que, même avec un matériel perfectionné de ce type, il est le plus souvent nécessaire de procéder à plus d'une tentative avant d'obtenir un équilibrage satisfaisant d'un réacteur. En effet, l'équilibrage "in situ" d'un réacteur est une opération délicate car - la sensibilité au balourd n'est pas une constante mais
dépend du niveau de balourd, du régime de rotation du
réacteur, etc...

- 1'Qquilibrage "in situ" est généralement un compromis
entre les niveaux vibratoires acceptables de la
soufflante et de la turbine qui sont variables suivant
les régimes de rotation du turboréacteur, - l'équilibrage "in situ" fait appel à une grande
expérience du comportement dynamique de la machine et
requiert une grande habileté opératoire de la part du
technicien qui le met en oeuvre.

L'invention a pour but d'éliminer ces difficultés en fournissant un appareil qui permette d'assurer très simplement et sans nécessiter d'habileté particulière de la part de I'opérateur, l'équilibrage optimal d'un système tournant tel qu'un réacteur.

Ce but est atteint au moyen d'un appareil d'équilibrage d'un système tournant associé à des moyens de mesure de l'amplitude de son balourd qui, conformément à l'invention, comprend - un ensemble d'équilibrage adapté pour être monté sur le
système tournant et comportant un récepteur et des
moyens commandés par le récepteur pour générer, pendant
la rotation du système, un balourd correcteur variable
d'amplitude et de position angulaire déterminées et - un poste de commande à distance équipé d'organes de
sélection manuelle et d'affichage des valeurs de la
position angulaire et de l'amplitude du balourd
correcteur à générer ainsi que d'un émetteur pour
transmettre au récepteur des signaux représentatifs
desdites valeurs sélectionnées.

Avantageusement, les moyens générateurs de balourd correcteur peuvent comporter deux vis orthogonales entre elles et disposées diamétralement par rapport à l'axe de rotation du système tournant, deux moto-réducteurs d'entraînement en rotation des vis et au moins deux écrous de masse identique susceptibles d'être déplacés chacun le long d'une vis en réponse à la rotation de celle-ci.

Les moyens générateurs de balourd correcteur peuvent, également et en option, comporter au lieu de vis, deux plateaux concentriques portant les masses, tournant autour de l'axe de rotation du système tournant et associés a' deux moto-réducteurs d'entraînement en rotation.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble d'équilibrage comprend des moyens de détection du balourd correcteur généré ainsi qu'un émetteur pour transmettre au poste de commande des signaux représenté tatifs de l'amplitude et la position angulaire de ce balourd, le poste de commande comportant lui-même un récepteur traitant ces signaux et pilotant lesdits organes d'affichage.

Suivant encore une autre caractéristique, l'émetteur du poste de commande comprend des moyens commandés par lesdits organes de sélection manuelle pour produire deux signaux proportionnels respectivement à l'amplitude et à la position angulaire du balourd correcteur à générer, des moyens de traitement de ces deux signaux pour en dériver deux autres signaux de pilotage des vis proportionnels à deux composantes orthogonales du balourd à générer, et deux voies d'émission desdits signaux de pilotage, le récepteur de l'ensemble d'équilibrage présentant également deux voies dont les sorties appliquent lesdits signaux de pilotage respectivement aux deux moto-réducteurs des vis.

L'invention a également pour objet l'application de l'appareil défini ci-dessus à l'équilibrage des rotors basse-pression de turboxéacteurs, notamment du type double flux à haut taux de dilution, application suivant laquelle l'ensemble d'équilibrage est adapté pour être fixé à la face avant du disque de la soufflante du turboréacteur et un capot constituant la partie interne de la veine d'air vient recouvrir l'ensemble d'équilibrage.

Enfin, l'invention a également pour objet un procédé d'équilibrage d'un système tournant au moyen d'un appareil tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on monte l'ensemble d'équilibrage sur le système tournant dans une position angulaire repérée, on stabilise celui-ci à une vitesse donnée, on mesure l'amplitude du balourd résiduel du système pour un balourd correcteur d'amplitude nulle, on génère un premier balourd correcteur d'amplitude prédéterminée suivant une première orientation repérée, on mesure l'amplitude du balourd résultant du système, on compare cette deuxième mesure à la première mesure et on en déduit si le balourd résiduel est placé dans l'un ou l'autre de deux demi-cercles situés de part et d'autre d'une ligne perpendiculaire à l'orientation repérée, suivant que le balourd résultant est supérieur ou inférieur au balourd résiduel, on génère un deuxième balourd correcteur de même amplitude et suivant une orientation perpendiculaire à celle du premier balourd correcteur généré, on mesure à nouveau l'amplitude du balourd résultant, on compare cette troisième mesure avec la première mesure et on en déduit un deuxième demi-cercle et, par recoupement avec le premier demi-cercle détecté, un quadrant dans lequel est localisé le balourd résiduel du système, on maintient constante l'amplitude du balourd correcteur et on fait varier son orientation à l'intéxieur du quadrant opposé à celui dans lequel le balourd résiduel a e' été localisé jusqu'à l'obtention d'un balourd résultant minimal, on maintient constante l'orientation du balourd correcteur et on fait varier son amplitude jusqu'à ce que l'amplitude du balourd résultant passe par un minimum minimorum, et on remplace l'ensemble d'équilibrage par une pièce d'équilibrage présentant un balourd correcteur de même amplitude et position angulaire.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la lecture de la description faite, ciaprès, à titre indicatif non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale
d'une partie de turbomachine équipée d'un ensemble
d'équilibrage faisant partie de l'appareil suivant l'invention
- la figure 2 est un schéma électrique unifilaire
simplifié de l'ensemble d'équilibrage de la figure
1;
- la figure 3 est une vue extérieure montrant les
organes de sélection et d'affichage de balourd
correcteur d'un poste de commande associé à
l'ensemble d'équilibrage de la figure 1 pour
constituer l'appareil d'équilibrage suivant l'invention ;;
- la figure 4 est un diagramme explicatif du mode de
génération du balourd correcteur par l'ensemble
d'équilibrage de l'appareil
- la figure 5 est un schéma-bloc de l'émetteur et du
récepteur du poste de commande
- la figure 6 est un diagramme illustrant la
linéarité de la sensibilité au balourd d'un
turboréacteur de série de type particulier
- les figures 7A, 7B, 8A et 8B sont des schémas
illustrant la procédure d'équilibrage mise en
oeuvre au moyen de l'appareil suivant l'invention
- la figure 9 est une vue schématique en coupe axiale
analogue à la figure 1 représentant un ensemble
d'équilibrage selon un second mode de réalisation
de l'invention ;
- la figure 10 est un diagramme analogue à la figure
4 explicatif du mode de génération du balourd
correcteur pour l'ensemble d'équilibrage représenté
à la figure 9.

La figure 1 montre un système tournant autour d'un axe de rotation X-X et constitué par la soufflante 1, pourvue de pales la, formant l'extrémité amont de l'étage bassepression d'un turboréacteur double flux à haut taux de dilution. Un capteur de vibrations 2 de type conventionnel est associé à un palier de la soufflante 1, tandis, qu'un ensemble d'équilibrage amovible 3 est fixé sur la face avant du disque 4 de soufflante par l'intermédiaire d'une bride annulaire 5 solidaire du disque 4.

L'ensemble d'équilibrage 3 comprend un plateau circulaire 6 centre sur l'axe X-X et fixé à sa périphérie à la bride 5 par des vis ou autres. Un boîtier 7 constitué de deux parties fixées de part et d'autre- du plateau 6 par des vis ou autres enferme différents organes de l'ensemble d'équilibrage. Ce boîtier 7 est de forme générale tubulaire et coaxial à l'axe X-X de rotation de la soufflante. Le plateau 6 porte également deux vis 8a et 8b orthogonales entre elles et disposées diamétralement par rapport à l'axe de rotation X-X.La vis 8a est entraînée en rotation par un moteur asservi à courant continu 9a par l'intermédiaire d'un réducteur 10a et d'une roue îla tandis que la vis 8b est également entraînée en rotation par une chaîne cinématique identique comprenant un moteur à couxant continu 9b, un réducteur lOb et une roue llb.

Les vis 8a et 8b portent chacune deux écrous al, a2 et bl, b2 respectivement qui sont disposés de part et d'autre des roues lla, llb, de manière à être déplacés en translation le long de la vis correspondante lorsque celle-ci est entraînée en rotation par le moteur électrique qui lui est associé. Les quatre écrous al, a2, bl et b2, ci-après appelés écrous-masses, ont une masse prédéterminée identique. Ils sont disposés deux à deux sur leur vis respective à une distance donnée l'un de l'autre et sont soumis à des déplacements identiques et de même sens lorsque la vis est entraînée en rotation.Cette distance donnée est telle que, lorsqu'un des écrous-masses est dans sa position radiale extrême la plus éloignée de l'axe X-X, l'autre écrou-masse est dans sa position radiale extrême la plus proche de l'axe X-X et réciproquement.

Le pilotage des moteurs 9 a et 9b est assuré par un récepteur radio-électrique 12 qui reçoit de l'extérieur des signaux de commande par l'intermédiaire d'une antenne 13 tandis qu'un émetteur radio-électrique 14 enfermé comme le récepteur 12 dans le boîtier 7 transmet vers l'extérieur, via l'antenne 13, des signaux représentatifs de la position instantanée des écrous-masses al, a2, bl et b2 recueillie à partir de potentiomètres de recopie non représentés sur la figure 1. Enfin, un capot amovible C de forme conique dont le sommet est traverse par l'extrémité de l'antenne 13 est fixé à la face avant du disque de soufflante 4 et recouvre l'ensemble d'équilibrage 3.

En se reférant à la figure 3, le poste de commande à distance représenté constitue, en combinaison avec l'ensemble d'équilibrage de la figure 1, l'appareil d'équilibrage suivant l'invention. Ce poste de commande 15 comprend deuxgroupes 16 et 17 d'organes de sélection et d'affichage respectivement de l'amplitude et de la phase du balourd correcteur, un bouton 18 de sélection du type de moteur à équilibrer pour adapter les caractéristiques de l'appareil aux paramètres du moteur considéré, et une antenne 19 destinée à transmettre à l'ensemble d'équilibrage 3 des ordres de déplacement des écrousmasses al, a2, bl et b2 et à recevoir de celui-ci les informations relatives à la position réelle de ces écrousmasses. Le groupe d'organes 16 comprend un curseur 20 permettant à l'opérateur de commander l'amplitude du balourd correcteur qu'il souhaite voir appliquer au système tournant par l'ensemble d'équilibrage 3, une échelle 21 graduée en unités de balourd, par exemple en centimètres.grammes, lui permettant de lire la valeur de l'amplitude du balourd correcteur demandé, et un témoin 22 parallèle à l'échelle 21 et sur lequel est affichée la valeur de l'amplitude du balourd correcteur réellement engendré par l'ensemble 3.De même, le groupe d'organes 17 comprend un curseur 23 au moyen duquel l'opérateur commande la phase du balourd correcteur appliqué au système tournant par l'ensemble 3, une échelle 24 graduée de O à 360e permettant à I'opérateur de lire la valeur angulaire de la phase demandée, et un témoin 25 parallèle à l'échelle 24 et sur lequel est affichée la valeur angulaire de la phase du balourd correcteur réellement engendrée par l'ensemble 3.

Le poste de commande 15 comprend un émetteur 26 dont le schéma-bloc est représenté à la figure 5 et qui est destiné à transmettre via les antennes 19 et 13 des signaux de commande au récepteur 12 faisant partie du circuit électrique de l'ensemble 3, dont le schéma unifilaire est représenté à la figure 2.

Cependant, préalablement à la description des figures 2 et 5, on se reportera au graphique de la figure 4 qui illustre le principe de la génération du balourd correcteur par l'appareil conforme à l'invention. Ce graphique représente un système de coordonnées rectangulaires dont l'abscisse symbolise la vis 8b portant les écrous-masses bl et b2 et I'ordonnée symbolise la vis 8a portant les écrous-masses al et a2. L'origine O du système de coordonnées est censée représenter le point d'intersection des vis 8a et 8b, étant entendu qu'en réalité celles-ci sont disposées dans deux plans parallèles mais distincts, légèrement décalés l'un de l'autre suivant la direction de l'axe X-X.On constate que dans la position représentée sur la figure 4, les écrousmasses al et a2 engendrent suivant la direction de la vis 8a un balourd représenté par le vecteur Ba, tandis que les écrous-masses bl et b2 engendrent suivant la direction de la vis 8b un balourd correcteur représenté par le vecteur
BB.

Le balourd correcteur engendré est donc égal à la somme des vecteurs

soit

On peut également écrire que ce balourd correcteur est égal à

pour des écrous-masses al, a2, bl, b2 ayant une masse identique égale à M/2 équivalent à une masse M placée à une distance R de l'origine 0.

Si l'on appelle e l'angle que fait le vecteur -8 avec la vis A, on peut écrire :

avec Ra = Rcos.O et avec Rb = Rsin.O.

L'appareil de commande représenté à la figure 3 permet au moyen des curseurs 20 et 23 de générer des signaux proportionnels respectivement à l'amplitude MR et à la phase e du balourd correcteur demandé, le signal de phase étant lui-même converti en deux signaux de valeurs angulaires dont l'un est proportionnel à cos.e et l'autre à sin.#. Ces deux signaux de valeurs angulaires sont combinés avec le signal d'amplitude MR dans l'émetteur 26 représenté à la figure 5 à laquelle on se reportera maintenant.

L'émetteur 26 comporte deux potentiomètres 27 et 28 polarisés par une source de tension non représentée et dont les curseurs 20 et 23 permettent de générer des tensions électriques proportionnelles à MR et 6 respectivement. Le signal proportionnel à e est appliqué à un bloc de mise en forme 29 qui produit à sa sortie les signaux proportionnels à cos." et sin.e. Les signaux proportionnels à MR et cos.e provenant respectivement du potentiomètre 27 et du bloc 29 sont appliqués à un mélangeur 30, tandis que le signal proportionnel à sinue issu du bloc 29 est appliqué avec le signal proportionnel & MR à un deuxième mélangeur 31.Le signal MR cos.e issu du mélangeur 30 est émis vers l'ensemble 3 via l'antenne 19 par une première voie EA, tandis que le signal MRsin.e issu du mélangeur 31 est transmis vers l'ensemble 3 via l'antenne 19 par une deuxième voie EB.

Ces signaux MRsin.e et MRcos.B sont reçus via l'antenne 13 par le récepteur 12 à deux voies de l'ensemble d'équilibrage 3 dont le circuit est représenté à la figure 2. Le récepteur 12 est connecté à une source d'alimentation électrique 32, par exemple des piles au lithium, logée dans le boîtier 7 de l'ensemble 3, pour piloter les moteurs 9a et 9b par ses sorties RA et RB respectivement. La sortie R A véhicule le signal MRcos.B qui attaque le moteur 9a par l'intermédiaire d'un comparateur 33a pour faire tourner la vis 8a. De même, la sortie RB véhicule le signal MRsin.e qui attaque le moteur électrique 9b par l'intermédiaire d'un comparateur 33b pour faire tourner la vis 8b.Les vis 8a et 8b sont associées respectivement à des potentiomètres de recopie 34a et 34b qui génèrent en 35a et 35b des signaux repré- sentatifs de la position angulaire des vis 8a et 8b respectivement. Le signal 35a est appliqué d'une part à l'émetteur 14 et d'autre part au comparateur 33a pour assurer un asservissement de la position de la vis 8a en fonction du signal MRcos.B reçu sur la sortie RA De même, le signal 35b est appliqué d'une part à émetteur 14 et d'autre part au comparateur 33b pour réaliser un asservissement de la position de la vis 8b en fonction du signal MRsin.6 présent sur la sortie RB.

Les signaux 35a et 35b sont transmis au récepteur 36 du poste de commande 15 (fig5) par l'émetteur 14 via les antennes 13 et 19. Le récepteur 36 comprend un étage de réception proprement dit 37 à deux voies sur les sorties duquel sont présents les signaux MRcos.B et MRsin.e correspondant à la position réelle du balourd correcteur.

Ces signaux sont élevés au carré dans des étages 37a et 37b et sont sommés dans un étage 38 qui délivre donc un signal M2R2. L'étage suivant 39 délivre un signal MR qui est la racine carrée du signal présent à son entrée et qui assure la commande du témoin 22. Le signal MRsin.O est divisé par le signal MR dans un étage 40 et un étage 41 délivre le signal e à partir du signal sinue appliqué à son entrée par l'étage 40. Le signal e pilote le témoin 25 du poste de commande 15.

Un exemple de procédure d'équilibrage des rotors basse pression d'un turboréacteur double flux à haut taux de dilution au moyen de l'appareil d'équilibrage décrit cidessus sera maintenant donné en se référant tout d'abord à la figure 6. Cette figure est un diagramme simplifié pour les besoins de la démonstration illustrant la sensiBilité au balourd d'un turboréacteur fabriqué par la Demanderesse. Ce diagramme montre que le balourd exprimé en centimètre x grammes est une fonction linéaire du niveau vibratoire exprimé en MILS, mesuré au moyen dU capteur de vibration 2 associé à un palier de la soufflante 1. Suivant les spécifications du constructeur, le niveau vibratoire ne doit pas excéder 10 MILS au cours de la procédure d'essai et d'équilibrage est considéré comme acceptable si le niveau est ramené au-dessous de 4MILS.

Bien que l'appareil d'équilibrage suivant l'invention soit particulièrement adapté à l'équilibrage de systèmes tournants dont la sensibilité au balourd est connue, turboréacteurs de série par exemple, il doit être cependant entendu que cet appareil n'est pas limité à une telle application.

L'ensemble d'équilibrage 3 est monté sur le turboréacteur comme représenté à la figure 1 avant l'installation de celui-ci au banc où l'équilibrage est une des premières opérations réalisées. D'autre part, le bouton 18 du poste de commande 15 est placé dans la position correspondant au type de moteur à équilibrer, ce qui revient à sélectionner les échelles appropriées d'amplitude et de phase. Ces opérations effectuées, le moteur est lancé et stabilisé à une vitesse prédéterminée de, par exemple, 4000 t/mn.

L'appareil d'équilibrage étant réglé au montage pour qu'à la position 0 des curseurs 20 et 23 corresponde effectivement un balourd correcteur nul de l'ensemble 3 et une position angulaire repérée de la vis 9a par rapport à la face avant de la soufflante 1, l'opérateur lit le niveau vibratoire fourni par le capteur 2 associé à l'un des paliers de la soufflante. Ce niveau vibratoire est par exemple de 7 MILS.

L'opérateur entame alors la première étape de la procédure d'équilibrage en affichant avec le curseur 20 un balourd de 990 cm.g correspondant à un niveau vibratoire de 3
MILS, de sorte que les 10 MILS maximaux seraient atteints si le balourd correcteur généré était en phase avec le balourd résiduel du système. Le curseur 23 de commande de la phase étant maintenu à 0, la manoeuvre du curseur 20 a donc pour seul effet dé déplacer les écrous-masses al et a2 le long de la vis 8a qui représente la direction à partir de laquelle est mesuré l'angle e comme on l'a vu précédemment à propos de la description de la figure 4. La phase du balourd correcteur généré est donc à cet instant de Oe.

Deux cas de figures peuvent alors se présenter, qui sont illustrés respectivement par les figures 7A et 8A sur lesquelles les points BAG représentent la position du balourd correcteur généré par l'ensemble 3, les points BAR représentent la position du balourd résiduel du système tournant à équilibrer et les points BAT reprEsentent la position du balourd résultant de la combinaison du balourd correcteur et du balourd résiduel.

Cas 1 (figure 7A) : après l'exécution de l'ordre correspondant à la génération d'un balourd correcteur BAG de 990 cm.g et de phase angulaire 0, l'opérateur constate que le niveau vibratoire fourni par le capteur 2 a baissé.

Cela indique que le balourd résiduel BAR est situé dans le demi-cercle 90-180-270* opposé au demi-cercle contenant le balourd généré BAG.

Cas 2 (figure 8A) : après la génération du balourd correcteur BAG de 990 cm.g et de phase ou position angulaire 0, l'opérateur constate que le niveau vibratoire lu sur le capteur 2 a augmenté. Ceci signifie donc que le balourd résiduel BAR est situé dans le même demi-cercle hachuré 270-0-90 que le balourd correcteur BAG.

L'opérateur passe ensuite à la deuxième étape de la procédure d'équilibrage où, laissant la commande d'amplitude sur 990 cm.g, il affiche 90- sur la commande de phase au moyen du curseur 23. Le balourd correcteur généré BAG est donc situé sur l'axe 0-90-.

Cas 1 (figure 7B) : après l'exécution de cet ordre, il apparaît que le niveau vibratoire a augmenté. Ceci signifie que le balours résiduel BAR est situé comme le balourd correcteur BAG dans le demi-cercle hachuré 0-90-180-. Compte tenu de l'information recueillie au cours de la première étape pour le cas 1, l'opérateur en déduit que le balourd résiduel BAR se trouve à l'intersection des deux demi-cercles localisés, à savoir le quadrant doublement hachuré compris entre 90 et 180'.

Cas 2 (figure 8B) : après avoir commandé un balourd BAG de phase ou position angulaire 909, l'opérateur constate une augmentation du niveau vibratoire. I1 en déduit par conséquent que le balourd résiduel BAR se trouve comme le balourd correcteur BAG dans le demi-cercle hachuré 0-90 180'. Le balourd résiduel BAR est donc placé dans le secteur d'intersection de ce demi-cercle et du demi-cercle localisé & la première étape, à savoir le quadrant doublement hachuré compris entre 0 et 90 .

La troisième étape de la procédure d'équilibrage consiste à explorer au moyen du curseur 23 de commande de phase le quadrant opposé à celui qui a été déduit de l'étape 2.

Le niveau vibratoire lu à partir du capteur 2 passera nécessairement par un minimum lorsque la phase du balourd
BAG généré par l'ensemble 3 sera opposée à celle du balourd résiduel BAR. On comprend immédiatement que ce minimum sera situé dans le quadrant compris entre 2700 et 0. dans le cas 1 et dans le quadrant compris entre 180 et 270" dans le cas-l.

Lorsque ce niveau vibratoire minimal a e' été atteint, la quatrième étape de la procédure d'équilibrage consiste à conserver dans une position inchangée le curseur 23 et à manipuler le curseur 20 pour faire varier l'amplitude du balourd généré BAG jusqu'à ce que le niveau vibratoire fourni par le capteur 2 passe par un minimum minimorum.

La procédure d'équilibrage du système est alors achevee et il ne reste plus qu'à stopper le moteur, à déposer l'ensemble d'équilibrage 3 et à le remplacer par un cône avant moteur équipé de vis d'équilibrage provoquant un balourd de mêmes caractéristiques (amplitude et position angulaire) que celui généré par l'ensemble 3.

L'appareil d'équilibrage décrit ci-dessus peut être utilisé aussi bien lors de l'essai de réception d'un moteur sur banc qu'a l'occasion d'un arrêt de celui-ci, par exemple pour un changement de filtre. Cet appareil a entre autres avantages d'être d'une grande fiabilité en raison de sa simplicité mécanique, d'un champ centrifuge minimal pour les composants, de contacts électriques fixes, et de l'utilisation de composants éprouvés du commerce. Il est également d'une utilisation simple grâce à ses deux commandes indépendantes (amplitude et phase du balourd) et aux indicateurs des caractéristiques instantanées du balourd généré et présente de par sa conception l'avantage de ne nécessiter qu'un seul processus d'équilibrage par moteur.En outre, ce processus est aisé à mettre en oeuvre et ne nécessite qu'environ une demi-heure, même pour un opérateur peu expérimenté. On notera également que cet appareil est adaptable à différents types de turboréacteurs ou autres systèmes tournants.

Dans le cas ou il est plus particulièrement appliqué a l'équilibrage d'un turboréacteur, l'appareil facilite l'obtention d'un bon compromis pour l'équilibrage de l'ensemble soufflante-turbine, permet le rejet rapide des moteurs pour lesquels un tel compromis ne peut être obtenu et assure la livraison ou la mise au point de moteurs présentant un équilibrage optimal. Ces différentes améliorations se traduisent par une réduction de coût de l'équilibrage, une diminution de la dégradation des performances par rapport aux valeurs théoriques, une amélioration de la tranquilité de marche assurant une sécurité et un confort accrus en utilisation et une diminution des recours en garantie consécutifs à l'existence de niveau vibratoire du turboréacteur situé hors des tolérances admises.L'appareil est tout particulièrement approprié à l'équilibrage des rotors basse-pression des turboréacteurs double flux à haut taux de dilution qui, en raison du diamètre élevé de la soufflante, présentent une grande susceptibilité au balourd.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation donné à titre d'exemple et de nombreuses modifications peuvent y être apportées.

Ainsi, par exemple, selon un mode de réalisation représenté à la figure 9, les masses sont fixées chacune sur un plateau 42a et 42b, dont la rotation est réalisée par un moteur asservi 43a et 43b par l'intermédiaire d'un réducteur 44a et 44b. Un schéma simplifié a été représenté à la figure 10 sur laquelle le balourd généré est

et l'amplitude a une valeur 2m r Cos 8/2, e étant l'angle des deux rayons OA et OB aboutissant au centre de gravité des masses et la phase correspond à l'angle oR de la bissectrice OC de l'angle O par rapport à l'axe OX.

Dans le système à déplacement circulaire des masses, l'émetteur possède également 2 voies - une voie A commande le plateau 42a - une voie B commande le plateau 42b.

Les leviers de commande de l'émetteur affichent - l'amplitude du balourd - autrement dit l'angle e tel que
cos e = Balourd généré
2 2mr - la position du balourd - autrement dit l'angle cl
Si

est l'angle du rayon aboutissant au centre de gravité de la masse du plateau 42a et

celui du rayon aboutissant au centre de gravité de la masse du plateau 42b, les relations entre les angles sont les suivantes

soit

D'où on obtient la commande du plateau 42a

et la commande du plateau 42b

En fait, les masses ml du plateau 42a à la distance au centre de gravité à rl de l'axe et m2 du plateau 42b à la distance au centre de gravité à r2 de l'axe sont telles que
mlrl = m2 r2 =
Par construction, le plateau 42a tourne à l'intérieur du plateau 42b.

Plus généralement tout moyen approprié pour déplacer deux ou plusieurs masses peut etre utilisé en remplacement du système vis-écrou décrit.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Appareil d'équilibrage d'un système tournant associé à des moyens de mesure de l'amplitude de son balourd, caractérisé en ce qu'il comprend - un ensemble d'équilibrage (3) adapté pour etre monté sur le système tournant (1) et comportant un récepteur (12) et des moyens (8a-lla, 8b-llb) commandés par le récepteur (12) pour générer, pendant la rotation du système, un balourd correcteur variaDle d'amplitude (MR) et de position angulaire (9) déterminées, et - un poste de commande à distance (15) équipé d'organes (16,17) de sélection manuelle et d'affichage des valeurs de la position angulaire (8) et de l'amplitude (MR) du balourd correcteur à générer ainsi que d'un émetteur (26) pour transmettre au récepteur (12) des signaux représentatifs desdites valeurs sélectionnées (e, MR).

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens générateurs de balourd correcteur comprennent deux vis (8a, 8b) orthogonales entre elles et disposées diamétralement par rapport à l'axe de rotation (X-X) du système tournant, deux moto-réducteurs (9a, lova, 9b, lOb) d'entraînement en rotation des vis sans fin, et au moins deux écrous (al-a2, bl-b2) de masse identique (M/2) susceptibles d'etre déplacés chacun le long d'une vis (8a, 8b) en réponse à la rotation de celle-ci.

3. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens générateurs de balourd correcteur comprennent deux plateaux concentriques (42a, 42b), susceptibles de tourner, l'un (42a) à l'intérieur de l'autre (42b) autour de l'axe de rotation (X-X) du système tournant, deux motoréducteurs (43a, 43b, 44a, 44b) d'entraînement en rotation des plateaux (42a, 42b), chaque plateau (42a, 42b) portant une masse respectivement ml et m2 ramenée au centre de gravité à une distance respective rl et r2 de l'axe telles que

ml rl = m2 r2 = mr

4.Appareil selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'émetteur (26) du poste de commande (15) comprend des moyens (27, 28) commandés par lesdits organes de sélection manuelle (20, 23) pour produire deux signaux proportionnels respectivement à l'amplitude (MR) et à & la position angulaire (#) du balourd correcteur à générer, des moyens (29-31) de traitement de ces deux signaux (MR, 9) pour en dériver deux autres signaux (MR cos. e, MRsin. e > de pilotage des vis (8a, 8b) proportionnels à deux composantes

orthogonales du balourd

à générer, et deux voies (EA EB > d'émission desdits signaux de pilotage, le récepteur (12) de l'ensemble d'équilibrage (3) présentant également deux voies dont les sorties (RA, RB > appliquent lesdits signaux de pilotage (MRcos. e,

MRsin. #) respectivement aux deux motoréducteurs (9a-lOa, 9b-10b) des vis (8a, 8b).

5. Appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'émetteur du poste de commande comporte deux moyens de commande, respectivement un pour chaque plateau (42a, 42b), le balourd correcteur à générer étant affiché par son amplitude, fonction de l'angle e tel que cos 8/2 = balourd généré/2 mr et par sa position ou phase, angle de la bissectrice de l'angle e par rapport à l'axe OX , e étant l'angle des deux rayons aboutissant au centre de gravité des masses ml et m2des plateaux (42a, 42b), les signaux de pilotage émis pour la commande des plateaux (42a, 42b), étant respectivement 2α + #

2 et 20(

2

6.Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble d'équilibrage (3) comprend des moyens (34a, 34b) de détection du balourd correcteur généré ainsi qu'un émetteur (14) pour transmettre au poste de commande (15) des signaux représentatifs de l'amplitude (MR) et de la position angulaire (8) de ce balourd, le poste de commande (15) comportant lui-mrne un récepteur (36) traitant ces signaux et pilotant lesdits organes d'affichage (22, 25).

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de détection du balourd correcteur généré comprennent deux potentiomètres (34a, 34b) de recopie de la position angulaire des vis (8a, 8b) associés respectivement à ces dernières.

8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits potentiomètres (34a, 34b) font chacun partie d'une boucle (33a-35a, 34b-35b) d'asservissement de la position de la vis (8a, 8b) à laquelle ils sont associés.

9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que chacune des vis (8a, 8b) porte deux écrous-masses (al-a2, bl-b2) de masse identique (M/2) disposés à une distance prédéterminée l'un de l'autre et agencés pour subir des déplacements de même sens en réponse à la rotation de la vis sans fin correspondante.

10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que l'ensemble d'équilibrage (3) comprend d'une part un plateau (6) destiné à être fixé sur le système tournant (1) et sur lequel les vis (8a, 8b) sont montées à rotation et d'autre part un bottier tubulaire (7) coaxial à l'axe (X-X) de rotation du système et enfermant le récepteur (12), l'émetteur (14), les moto-réducteurs (9a-10a, 9b-lOb) d'entraînement des vis et une source (32) d'alimentation en énergie des moto-reducteurs.

11. Application de l'appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 à l'équilibrage des rotors basse pression de turboréacteurs, notamment du type double flux à haut taux de dilution, caractérisée en ce que l'ensemble d'équilibrage (3) est adapté pour être fixé à la face avant du disque (4) de la soufflante (1) du turboréacteur et en ce qu'un capot (C) constituant la partie interne de la veine d'air vient recouvrir l'ensemble d'équilibrage (3).

12. Procédé d'équilibrage d'un système tournant au moyen d'un appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on monte l'ensemble d'équilibrage (3) sur le système tournant (1) dans une position angulaire repérée, on stabilise celui-ci à une vitesse donnée, on mesure l'amplitude du balourd résiduel (BAR) du système (1) pour un balourd correcteur d'amplitude nulle, on génère un premier balourd correcteur (BAG) d'amplitude (MR) prédéterminée suivant une première orientation repérée < e = O' > , on mesure l'amplitude (BAT) du balourd résultant du système, on compare cette deuxième mesure (BAT) à la première mesure (BAR) et on en déduit si le balourd résiduel (BAR) est placé dans l'un ou l'autre de deux demi-cercles situés de part et d'autre d'une ligne perpendiculaire à l'orientation repérée, suivant que le balourd résultant (BAT) est supérieur ou inférieur au balourd résiduel (BAR), on génère un deuxième balourd correcteur (BAG) de même amplitude et suivant une orientation (e = 90*) perpendiculaire à celle du premier balourd correcteur généré, on mesure à nouveau l'amplitude (BAT) du balourd résultant, on compare cette troisième mesure avec la première mesure et on en déduit un deuxième demi-cercle et, par recoupement avec le premier demi-cercle détecté, un quadrant dans lequel est localisé le balourd résiduel (BAR) du système, on maintient constante l'amplitude (MR) du balourd correcteur (BAG) et on fait varier son orientation à l'intérieur du quadrant opposé à celui dans lequel le balourd résiduel (BAR) a été localisé jusqu'à l'obtention d'un balourd résultant (BAR) minimal, on maintient constante l'orientation (e) du balourd correcteur (BAG) et on fait varier son amplitude (MR) jusqu'à ce que l'amplitude du balourd résultant (BAR) passe par un minimum minimorum, et on remplace l'ensemble d'équilibrage (3) par une pièce d'équilibrage présentant un balourd correcteur (BAG) de même amplitude (MR) et position angulaire {