FR2947909A1

FR2947909A1 - Dispositif de controle non destructif de pieces dans une turbomachine

Info

Publication number: FR2947909A1
Application number: FR0903398A
Authority: FR
Inventors: Sadia Bousquet; Patrick Gaisnon; Sylvie Mozer; Nicolas Samak
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2011-01-14
Anticipated expiration: 2029-07-09
Also published as: US8299785B2; US20110018530A1; FR2947909B1

Abstract

Dispositif (40) de contrôle non destructif de pièces d'un moteur de turbomachine, comportant une canne longitudinale (42) portant à son extrémité distale un doigt longitudinal (44) portant une lame flexible (46) rétractile ou déployable de support d'une sonde de contrôle (48), cette lame étant guidée en translation axiale sur le doigt entre une position reculée dans laquelle elle s'étend le long du doigt et une position avancée ou déployée dans laquelle elle s'étend en avant du doigt.

Description

Dispositif de contrôle non destructif de pièces dans une turbomachine

La présente invention concerne un dispositif de contrôle non destructif de pièces d'un moteur, en particulier de turbomachine. Le contrôle non destructif (CND) de pièces d'un moteur de turbomachine permet de vérifier l'état de ces pièces sans les dégrader. Dans certains cas, ce contrôle peut nécessiter la dépose du moteur et son démontage partiel pour inspecter des pièces difficilement accessibles avec des moyens de contrôle. Un dispositif de contrôle connu comprend une canne rigide portant à son extrémité distale une sonde de contrôle ou un capteur. Dans le cas où la turbomachine est équipée d'orifices endoscopiques, cette canne est introduite dans la turbomachine à travers un de ces orifices pour le contrôle in situ de pièces de la turbomachine, ce qui évite la dépose du moteur. Cependant, la zone accessible par cette canne est très limitée et s'étend en général au droit de l'orifice endoscopique et à faible distance de cet orifice. De plus, lorsque la sonde portée par la canne doit être utilisée sur une pièce à contrôler, cette sonde doit être appliquée avec une certaine pression et pendant une durée déterminée sur une surface de cette pièce, ce qui n'est pas toujours possible avec le dispositif précité. Par exemple, dans le cas d'une turbomachine comprenant des joints d'étanchéité du type à labyrinthe, chacun de ces joints comporte des léchettes annulaires externes portées par le rotor de la turbomachine et coopérant avec des blocs de matière abradable portés par une plate-forme annulaire interne d'aubes de stator de la turbomachine. Pour accéder aux léchettes d'un joint à labyrinthe, la sonde de contrôle doit être passée à travers un espace très étroit qui peut avoir une largeur ou dimension axiale de l mm environ, ce qui n'est pas possible avec la canne précitée.

Il en résulte que certaines zones d'une turbomachine restent difficilement accessibles par les dispositifs de contrôle non destructif connus, car ceux-ci ne sont pas conçus pour passer à travers des orifices ou des passages de petite taille et à travers plusieurs orifices et/ou passages consécutifs non alignés. L'invention propose une solution simple, efficace et économique aux problèmes de la technique antérieure. Elle a notamment pour objet un dispositif de contrôle non destructif permettant de contrôler des pièces quelles que soient leur position et leur accessibilité dans une turbomachine. Elle propose à cet effet un dispositif de contrôle non destructif de pièces d'un moteur, en particulier de turbomachine, comportant une canne longitudinale à l'extrémité distale de laquelle est montée une sonde de contrôle, caractérisée en ce que la canne porte à son extrémité distale un doigt longitudinal portant une lame flexible rétractile ou déployable de support de la sonde de contrôle, cette lame étant guidée en translation axiale sur le doigt entre une position reculée dans laquelle elle s'étend le long du doigt, et une position avancée ou déployée dans laquelle elle s'étend au moins en avant du doigt. Dans ce dispositif, la lame qui porte la sonde de contrôle est configurée pour être introduite dans des espaces très étroits, afin de positionner la sonde dans des endroits difficilement accessibles de la turbomachine. La lame est relativement mince et peut avoir une épaisseur inférieure ou égale à 1 mm environ. Elle a de préférence au repos une forme allongée et légèrement incurvée autour de son axe d'allongement. La lame selon l'invention est avantageusement élastiquement déformable en flexion, ce qui permet notamment d'appliquer la sonde avec une certaine pression (correspondant à la force de rappel élastiquement de la lame) sur la surface de la pièce à contrôler, lorsque cette sonde doit être en appui sur la pièce lors du contrôle. La lame de support de la sonde est en outre rétractile ou déployable sur le doigt entre une position reculée dans laquelle elle s'étend le long et à côté du doigt et une position déployée ou avancée dans laquelle elle s'étend en avant du doigt. La lame est amenée en position reculée préalablement à l'introduction de la canne dans la turbomachine, afin de protéger la sonde contre des éventuels chocs avec des pièces environnantes. Selon une autre caractéristique de l'invention, le doigt est monté pivotant par une de ses extrémités sur l'extrémité distale de la canne, autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la canne. Ceci permet d'augmenter davantage les zones accessibles par le dispositif selon l'invention. Le pivotement du doigt peut être commandé par un câble rigide ou semi-rigide s'étendant le long de la canne et relié à son extrémité distale au doigt. Dans la présente demande, on entend par câble semi-rigide un câble qui est légèrement déformable en flexion. Avantageusement, la lame est fixée par une de ses extrémités sur une bague qui est traversée par le doigt et qui est montée axialement coulissante sur ce doigt. Le déplacement en translation de la lame peut être commandé par un câble rigide ou semi-rigide s'étendant le long de la canne et relié à son extrémité distale à la bague. Les câbles précités peuvent être logés à l'intérieur de la canne et être reliés à des moyens de commande appropriés situés à l'extrémité proximale de la canne.

La sonde de contrôle peut être fixée, par exemple par collage, à une extrémité libre de la lame. A titre d'exemple, la sonde de contrôle est un capteur à courants de Foucault. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la lame est fixée de manière amovible sur le doigt ou sur la bague, ce qui permet notamment de remplacer la lame et donc la sonde, lorsque cette dernière est usée ou lorsque la sonde d'un type particulier doit être remplacée par une sonde d'un autre type. Le dispositif selon l'invention peut en outre comporter un canal optique d'observation s'étendant le long de la canne et débouchant à son extrémité distale au voisinage de l'extrémité distale de la canne. Ceci permet d'inspecter visuellement une pièce ou l'environnement d'une pièce pendant son contrôle au moyen de la sonde, ou de faciliter le déplacement et le positionnement de la canne dans les orifices endoscopiques ou les passages de la turbomachine. La canne peut porter à son extrémité distale un patin anti-dérapant et amortisseur qui, lors du contrôle d'une pièce, est destiné à venir en appui sur un élément du moteur pour stabiliser le dispositif. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemples non limitatifs et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une partie d'une turbomachine comportant des orifices endoscopiques pour le passage d'un dispositif de contrôle selon l'invention ; - la figure 2 est une vue très schématique partielle en coupe axiale du dispositif de la figure 1 ; - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques partielles en perspective du dispositif de la figure 1, et représentent deux positions différentes de la lame de support de la sonde de contrôle selon l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention ; et - la figure 6 est une vue schématique en perspective éclatée du dispositif de la figure 5. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente de manière schématique une partie d'une turbomachine, et en particulier d'un étage de 25 turbine ou de compresseur de cette turbomachine. Cet étage de turbine ou de compresseur comprend une rangée annulaire d'aubes de rotor 10 portées par un disque 12 et tournant à l'intérieur d'une paroi 14 sensiblement cylindrique, et une rangée annulaire d'aubes de stator 16 disposées en amont des aubes de rotor 10 et portées 30 à leurs extrémités radialement externes par la paroi 14. Les aubes de stator 16 sont reliées à leurs extrémités radialement internes à une plate-forme annulaire 18, cette plate-forme 18 et la périphérie externe du disque 12 délimitant avec la paroi 14 la veine d'écoulement des gaz dans la turbomachine. La plate-forme 18 entoure une paroi de rotor 20 sensiblement cylindrique reliant le disque de rotor 12 à un autre disque de rotor (non visible) situé en amont des aubes de stator 16. Un joint d'étanchéité du type à labyrinthe est monté entre la paroi de rotor 20 et la plate-forme 18, et comprend des léchettes annulaires 24 s'étendant radialement vers l'extérieur depuis la paroi de rotor 20 et coopérant avec des blocs de matière abradable 26 fixés à la périphérie interne de la plate-forme 18. La paroi 14 est entourée par un carter à double paroi 28, 30 qui comprend des orifices endoscopiques 32 pour le passage d'un dispositif 40 de contrôle in situ selon l'invention de pièces difficilement accessibles, telles que la paroi de rotor 20 et les léchettes annulaires 24. Le dispositif 40 selon l'invention, mieux visible aux figures 2 à 4, comprend une canne longitudinale 42 rigide portant à son extrémité distale un doigt 44 pivotant sur lequel est montée axialement coulissante une lame 46 flexible et rétractile de support d'une sonde 48 ou capteur de contrôle.

Le doigt 44 a une forme allongée et est monté pivotant par une de ses extrémités sur l'extrémité distale de la canne 42, autour d'un axe B perpendiculaire à l'axe longitudinal A de la canne. Le doigt 44 est déplaçable autour de cet axe B entre une position représentée aux figures 2 et 3 dans laquelle il s'étend le long de l'axe A de la canne, et une position représentée aux figures 1 et 4 dans laquelle il est incliné par rapport à cet axe. Le doigt 44 pivote autour de l'axe B sur un angle a de 45° environ (figure 2). La lame 46 a une forme allongée, son axe longitudinal s'étendant sensiblement le long de l'axe du doigt 44. La lame est en outre incurvée autour d'un axe perpendiculaire à son axe longitudinal. La lame est élastiquement déformable en flexion de façon notamment à modifier sa courbure. Elle a une faible épaisseur qui est inférieure ou égale à 1 mm environ. La sonde de contrôle 48 est fixée, par exemple par collage, à l'extrémité libre de la lame 46. La lame 46 est fixée de manière amovible ou non par son autre extrémité sur une bague 50 qui est montée axialement coulissante sur le doigt 44 entre une position arrière représentée en figure 3, et une position avant représentée aux figures 1, 2 et 4. Dans l'exemple représenté, la lame 46 est fixée sur le bord annulaire avant de la bague 50 et son extrémité libre est destinée à être située au voisinage de l'extrémité libre du doigt 44 lorsque la bague est en position arrière sur le doigt (figure 3). Dans cette position, la lame est en position rétractée. Lorsque la bague 50 est en position avant sur le doigt (figure 4), la lame est déployée et s'étend en avant du doigt 44. La courbure de la lame est orientée de façon à ce que le dispositif 15 forme sensiblement un S lorsque le doigt 44 est incliné par rapport à l'axe A de la canne 42 et que la lame 46 est déployée (figures 1 et 4). Le déplacement en translation de la bague 50 sur le doigt 44 et le pivotement du doigt sont commandés à distance, depuis l'extrémité proximale de la canne 42, par l'intermédiaire de câbles 52, 54 ou analogue 20 s'étendant le long de la canne 42. Ces câbles 52, 54 sont avantageusement logés à l'intérieur de la canne lorsque cette dernière est tubulaire. Le câble 52 de commande du pivotement du doigt 44 est relié à son extrémité distale au voisinage de l'extrémité proximale du doigt, et le câble 25 54 de commande du déplacement de la bague 50 est relié à son extrémité distale à la bague. Les extrémités proximales de ces câbles 52, 54 sont reliées à des moyens appropriés de commande situés à l'extrémité proximale de la canne 42. Ces câbles 52, 54 sont du type corde à piano et suffisamment 30 rigides pour transmettre une force de traction ou de poussée, depuis l'extrémité proximale de la canne, jusqu'au doigt 44 et à la bague 50, respectivement. Ils sont toutefois légèrement déformables en flexion et leurs parties d'extrémité distales sont destinées à adopter une position légèrement courbée lorsque le doigt est en position inclinée par rapport à l'axe A.

La bague 50 peut également être montée de manière amovible sur le doigt. Le caractère amovible du montage de la lame sur la bague ou de la bague sur le doigt autorise le remplacement de la lame par une autre lame, par exemple en cas d'usure de la lame ou de la sonde ou pour changer le type de sonde dont la lame est équipée.

La sonde 48 peut être un capteur du type à courants de Foucault. Dans ce cas, cette sonde doit être appliquée avec une certaine pression sur une surface de la pièce à contrôler et pendant une durée déterminée. Ceci est rendu possible par le fait que la lame est élastiquement déformable en flexion. En effet, lorsque le dispositif est dans une position de contrôle d'une pièce, l'extrémité libre de la lame portant la sonde est appliquée sur la surface à contrôler et la lame est légèrement déformée en flexion, cette déformation générant un rappel élastique qui assure la mise en appui de la sonde avec une pression donnée contre la surface de la pièce à contrôler.

Pour immobiliser le dispositif selon l'invention lors du contrôle de la pièce, la canne 42 comprend à son extrémité distale un patin 56 antidérapant et amortisseur destiné à être en appui sur un élément de la turbomachine. Ce patin peut par exemple être réalisé en élastomère. Dans le cas de la figure 1, le patin 56 prend appui sur le bord d'un orifice endoscopique 34 de la paroi 14 à travers lequel passe la canne 42. Pour faciliter le positionnement du dispositif dans la turbomachine, celui-ci peut en outre être équipé d'un canal optique 58 s'étendant le long de la canne 42, ce canal optique 58 débouchant à son extrémité distale au voisinage de l'extrémité distale de la canne et étant relié à son extrémité proximale à un oculaire ou une caméra. Le canal optique 58 peut être formé d'un faisceau de fibres optiques et/ou d'une série de lentilles.

On se réfère désormais aux figures 5 et 6 qui représentent une variante de réalisation plus détaillée du dispositif 140 selon l'invention, dans laquelle la lame 146 comprend à son extrémité opposée à la sonde de contrôle 148 des pattes 160 destinées à être engagées dans une fente 162 de l'extrémité avant de la bague 150 et à coopérer par encliquetage élastique avec cette bague pour assurer le montage amovible de la lame sur la bague. Un pion cylindrique 164 est engagé dans des orifices de l'extrémité avant de la bague 150 et traverse un orifice correspondant de la lame 146, situé entre ses deux pattes 160, pour assurer le verrouillage de la lame sur la bague. Ce pion 164 comprend à une extrémité une tête d'appui sur une face supérieure de la bague et reçoit à son extrémité opposée des moyens 166 du type circlips, qui prennent appui sur une face inférieure de la bague. La bague 150 est tubulaire et est traversée axialement par le doigt 144 qui comprend une gorge longitudinale 167 de logement des câbles (non représentés) de commande du déplacement de la bague et du pivotement du doigt. La bague 150 porte à son extrémité arrière une tige cylindrique 168 s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du doigt 144 et destinée à coulisser dans une encoche 170 longitudinale du doigt s'étendant sur une partie médiane et supérieure du doigt, pour assurer le guidage en translation de la bague sur le doigt. Le câble de commande du pivotement du doigt est relié à son extrémité distale à la partie médiane de cette tige 168.

Le doigt 144 est articulé à son extrémité proximale sur un axe 172 porté par un embout 174 fixé à l'extrémité distale de la canne 142, cet axe 172 définissant l'axe B précité de pivotement du doigt. L'embout 174 porte un patin 156 anti-dérapant et amortisseur du type précité. Le doigt 144 porte en outre au voisinage de son extrémité proximale 30 une tige cylindrique 176 s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du doigt, et sur la partie médiane de laquelle est fixée l'extrémité distale du câble de commande du pivotement du doigt. Le contrôle de la paroi de rotor 20 de la figure 1 au moyen du dispositif selon l'invention est réalisé comme suit. Le doigt 44, 144 et la lame 46, 146 sont amenés dans leurs positions représentées en figure 3, c'est-à-dire que le doigt 44, 144 est aligné avec l'axe A de la canne 42, 142 et la lame 46, 146 est rétractée et s'étend le long du doigt. Le dispositif 40, 140 est engagé dans les orifices 32 du carter à double paroi 28, 30 et l'orifice 34 de la paroi 14, jusqu'à ce que le doigt 44, 144 soit situé dans la veine d'écoulement des gaz du compresseur ou de la turbine. Le doigt 44, 144 est ensuite déplacé en pivotement autour de l'axe B sur 45° environ et la canne 42, 142 est tournée autour de son axe A, de façon à ce que l'extrémité libre de la lame 46, 146 soit située au niveau de l'espace annulaire 58 entre le bord annulaire aval de la plate-forme interne 18 des aubes de stator 16 et le bord annulaire amont du disque 12 portant les aubes de rotor 10. La lame 46, 146 est alors déployée en déplaçant la bague 50, 150 sur le doigt vers l'avant, jusqu'à ce que la sonde de contrôle 48, 148 vienne en appui sur la surface extérieure de la paroi de rotor 20 portant les léchettes annulaires 24. Ceci provoque une légère déformation élastique en flexion de la lame, dont la force de rappel élastique assure le maintien de la sonde contre la paroi 20. Le contrôle de la paroi 20 au moyen de la sonde 48, 148 peut alors commencer. La paroi de rotor 20 est déplacée en rotation autour de son axe de façon à contrôler une zone annulaire complète (s'étendant sur 360°) de cette paroi au moyen de la sonde.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (40) de contrôle non destructif de pièces d'un moteur, en particulier de turbomachine, comportant une canne longitudinale (42) à l'extrémité distale de laquelle est montée une sonde de contrôle (48), caractérisé en ce que la canne porte à son extrémité distale un doigt longitudinal (44) portant une lame flexible (46) rétractile ou déployable de support de la sonde de contrôle (48), cette lame étant guidée en translation axiale sur le doigt entre une position reculée dans laquelle elle s'étend le long du doigt et une position avancée ou déployée dans laquelle elle s'étend au moins en partie en avant du doigt.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame (46) est élastiquement déformable en flexion.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le doigt (44) est monté pivotant par une de ses extrémités sur l'extrémité distale de la canne (42), autour d'un axe (B) sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal (A) de la canne.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le pivotement du doigt (44) est commandé par un câble (52) rigide ou semi- rigide s'étendant le long de la canne (42) et relié à son extrémité distale au doigt.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lame (46) est fixée par une de ses extrémités sur une bague (50) qui est traversée par le doigt (44) et qui est montée axialement coulissante sur ce doigt.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le déplacement en translation de la lame (46) sur le doigt (44) est commandé par un câble (54) rigide ou semi-rigide s'étendant le long de la canne (42) et relié à son extrémité distale à la bague (50).
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sonde de contrôle (48) est fixée, par exemple par collage, à une extrémité libre de la lame (46).
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que la lame (46) est fixée de manière amovible sur le doigt (44) ou la bague (50).
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lame (46) a au repos une forme allongée et incurvée autour d'un axe perpendiculaire à son axe d'allongement. 10
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un canal optique (58) d'observation s'étendant le long de la canne (42) et débouchant à son extrémité distale au voisinage de l'extrémité distale de la canne.
11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, 15 caractérisé en ce que la canne (42) porte à son extrémité distale un patin (56) anti-dérapant et amortisseur qui, lors du contrôle d'une pièce, est destiné à être en appui sur un élément du moteur pour stabiliser le dispositif.
12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce que la sonde de contrôle (48) est un capteur à courants de Foucault.