FR2954486A1 - Procede ameliore de controle de surface d'une partie tournante d'un module de turbomachine d'aeronef, par prise d'empreinte - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de prise d'empreinte d'une surface intérieure (12) d'une virole de liaison (8) entre deux disques (2) d'une partie tournante (1) d'un module de turbomachine d'aéronef, le procédé étant mis en œuvre à l'aide d'un outil déployable (20) équipé de moyens (42) permettant de prendre une empreinte, et comprenant les étapes suivantes : - insertion de l'outil, adoptant une configuration rétractée, dans la partie tournante (1), de manière à venir le positionner en appui dans un alésage (6) défini par l'un des disques (2) ; - déploiement de l'outil de manière à lui faire adopter une configuration déployée dans laquelle les moyens (42) sont en appui contre la virole ; et - extraction de l'outil après qu'il ait été ramené dans sa configuration rétractée.

Description

PROCEDE AMELIORE DE CONTROLE DE SURFACE D'UNE PARTIE TOURNANTE D'UN MODULE DE TURBOMACHINE D'AERONEF, PAR PRISE D'EMPREINTE DESCRIPTION

La présente invention se rapporte au 10 domaine du contrôle de surface d'une partie tournante d'un module de turbomachine d'aéronef, et plus précisément au contrôle de la surface intérieure d'une virole de liaison entre deux disques de la partie tournante, par prise d'empreinte. Le module concerné 15 est préférentiellement un compresseur, ou éventuellement une turbine, pour turbomachine du type turboréacteur ou turbopropulseur. La partie tournante destinée à être contrôlée prend la forme d'une pluralité de disques 20 espacés les uns des autres selon un axe longitudinal sur lequel ils sont centrés, ces disques étant chacun pourvu d'un alésage également centré sur l'axe longitudinal et reliés deux à deux par des viroles de liaison. Cette partie tournante est également dénommée 25 « module disque » ou « Spool » en anglais. De façon connue, chaque disque est prévu pour porter des aubes qui lui sont rapportées ultérieurement, afin de constituer un étage mobile du rotor de compresseur ou de turbine. 30 Etant donné que les viroles de liaison sont reliées aux disques par soudage, il peut s'avérer5 2 important d'inspecter la face intérieure de la soudure, traitée par grenaillage après l'opération de soudage. De façon plus générale, il peut être intéressant d'effectuer un contrôle de la surface intérieure des viroles de liaison par des mesures d'état de surface, par des analyses de conformité du grenaillage, ou encore par des micrographies. Ces opérations réalisées en laboratoire nécessitent habituellement la prise d'une empreinte de la portion de surface intérieure de la virole à contrôler. Cette empreinte est prise à l'aide d'une pâte durcissante qui est appliquée contre la zone à contrôler, puis retirée après son durcissement pour que l'empreinte formée en surface de la pâte puisse ensuite être analysée en laboratoire. La pâte durcie sur laquelle l'empreinte est modelée est également dénommée « réplique ». Pour réaliser une telle empreinte, l'opérateur utilise habituellement un bâtonnet pourvu à son extrémité d'un godet recevant la pâte à l'état non durci. Il insère ensuite manuellement le bâtonnet dans la partie à tester, en passant par les alésages de disque, puis applique la pâte contre la zone concernée de la surface intérieure de virole de liaison. Après le durcissement de la pâte, il extrait le bâtonnet de la partie tournante, puis transmet la pâte durcie au laboratoire. Néanmoins, l'opérateur est généralement confronté à des difficultés d'accès à la surface intérieure de virole à contrôler, pour plusieurs raisons. La première résulte de la combinaison d'un diamètre d'alésage de disque faible, et d'un diamètre 3 de virole élevé. La seconde réside dans le faible écartement longitudinal des disques, retenu pour diminuer autant que possible la longueur des turbomachines.

En raison de ces difficultés d'accès, le temps de mise en oeuvre du procédé de prise d'empreinte est allongé. De plus, ces difficultés nuisent à la précision et à la réussite du procédé. Pour faire face à ce problème, l'invention propose un procédé de prise d'empreinte d'une portion de surface intérieure d'une virole de liaison entre deux disques d'une partie tournante d'un module de turbomachine d'aéronef, chaque disque présentant un alésage centré sur un axe longitudinal de ladite partie tournante, ledit procédé étant mis en oeuvre à l'aide d'un outil déployable équipé de moyens permettant de prendre une empreinte, et comprenant les étapes suivantes . insertion de l'outil, adoptant une configuration rétractée, dans la partie tournante, de manière à venir le positionner en appui dans l'un desdits alésages ; - déploiement de l'outil de manière à lui faire adopter une configuration déployée dans laquelle lesdits moyens permettant de prendre une empreinte sont en appui contre la surface intérieure de virole de liaison ; et - extraction de l'outil après qu'il ait été ramené dans sa configuration rétractée.

L'invention est remarquable en ce sens qu'elle prévoit l'utilisation d'un outil de nature 4 déployable lui permettant de présenter un encombrement réduit pour pénétrer dans la partie tournante du module de turbomachine, puis de se déployer pour atteindre la zone à contrôler. Le procédé selon l'invention peut ainsi être mis en oeuvre facilement, sans rencontrer les difficultés d'accès observées dans l'art antérieur. Cette facilité de mise en oeuvre est d'ailleurs accentuée par le fait que l'outil est placé en appui dans l'un des alésages de disque. Cet alésage est donc utilisé de manière astucieuse pour maintenir l'outil dans la partie tournante du module. Grâce à l'invention, le temps de mise en oeuvre du procédé de prise d'empreinte est écourté, et sa précision améliorée.

De préférence, l'étape d'insertion est réalisée en déplaçant l'outil relativement à ladite partie tournante, selon l'axe longitudinal de celle-ci. De préférence, durant son étape d'insertion, l'outil traverse au moins l'un des disques par son alésage, avant de se positionner en appui dans l'un des autres alésages de disque. Néanmoins, lorsque le disque incorporant l'alésage de support de l'outil est l'un des deux disques d'extrémité opposés de la partie mobile, l'outil ne traverse aucun autre disque avant de se positionner en appui dans son disque associé. De façon générale, il est noté que le disque incorporant l'alésage de support est préférentiellement l'un des deux disques situés directement de part et d'autre de la virole de liaison à contrôler, et de préférence celui rencontré en premier par l'outil lors de son insertion par déplacement selon l'axe longitudinal. De préférence, l'outil comporte un organe de centrage définissant un axe central de l'outil et 5 portant une structure déployable dont l'extrémité libre est constituée par des moyens de réception des moyens permettant de prendre une empreinte. L'outil est alors préférentiellement conçu de manière à ce qu'en configuration rétractée, et en projection orthogonale selon la direction de l'axe central, la structure déployable s'inscrit dans le cercle de plus petit diamètre dans lequel s'inscrit ledit organe de centrage. En d'autres termes, tout le long du pourtour de l'organe de centrage, la structure déployable est en retrait radialement vis-à-vis de ce dernier, en ce sens qu'elle ne fait pas saillie radialement vers l'extérieur par rapport à celui-ci. Préférentiellement, il en est de même pour toutes les éventuelles autres portions de l'outil destinées à pénétrer dans la partie à tester, et ceci toujours dans le but de permettre à l'outil de traverser un ou plusieurs alésages de disque avant que son organe de centrage se trouve logé dans son alésage de support, et avant le déploiement de la structure.

De préférence, l'organe de centrage est un disque de diamètre sensiblement identique à celui de l'alésage dans lequel il est positionné. Néanmoins, d'autres formes pourraient être envisagées, comme une forme d'étoile, sans sortir du cadre de l'invention.

Par ailleurs, l'organe de centrage pourrait lui aussi être de nature déployable, afin de pouvoir s'expanser 6 pour s'adapter au diamètre de son alésage de support, et de pouvoir se rétracter pour faciliter son déplacement à travers les alésages de disque. De préférence, ladite structure déployable 5 comprend un bras monté à rotation de manière excentrée sur ledit organe de centrage. On peut alors prévoir que la rotation du bras par rapport à l'organe de centrage est libre, et que l'étape de déploiement de l'outil s'effectue en 10 faisant tourner l'organe de centrage dans son alésage selon l'axe longitudinal, de manière à provoquer un déploiement dudit bras par gravité. Ici, la mise rotation de l'organe de centrage peut être réalisée manuellement ou de façon motorisée. 15 A cet égard, il est noté que tout autre type de structure déployable est envisageable, par exemple à déploiement automatique par gravité, et/ou à déploiement commandé. Il peut par exemple s'agir d'une structure télescopique, pilotable par vérin(s). 20 Préférentiellement, lesdits moyens permettant de prendre une empreinte sont une pâte durcissante, connue de l'homme du métier. Enfin, l'invention a pour objet un procédé de contrôle d'une portion de surface intérieure d'une 25 virole de liaison entre deux disques d'une partie tournante d'un module de turbomachine d'aéronef, comprenant la mise en oeuvre du procédé de prise d'empreinte tel que décrit ci-dessus, suivie d'une étape d'analyse de l'empreinte réalisée. Cette analyse 30 peut être du type mesure d'état de surface, analyse de conformité du grenaillage, et/ou micrographie. 7 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une partie tournante d'un compresseur de turboréacteur d'aéronef, sur laquelle le procédé de prise d'empreinte selon l'invention est destiné à être réalisé ; - la figure 2 représente une vue de côté d'un outil employé pour la mise en oeuvre d'un procédé de prise d'empreinte selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; - la figure 3a représente une vue de l'outil montré sur la figure 2, en projection orthogonale selon la direction de son axe central ; - la figure 3b est une vue similaire à celle de la figure 3a, sur laquelle l'outil se présente sous une forme différente ; - les figures 4 à 6 montrent différentes étapes successives du procédé de prise d'empreinte ; et - les figures 7a et 7b représentent des vues de côté d'un outil employé pour la mise en oeuvre d'un procédé de prise d'empreinte selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, l'outil se présentant respectivement en configuration rétractée et en configuration déployée. En référence tout d'abord à la figure 1, on 30 peut apercevoir une partie tournante 1 d'un compresseur de turboréacteur d'aéronef, également dénommée 8 « Spool » en anglais. Cette partie tournante 1 est destinée à constituer le noyau du rotor de compresseur. Elle comprend une pluralité de disques 2 espacés les uns des autres selon un axe longitudinal 4 sur lequel ils sont centrés, en étant agencés orthogonalement à ce même axe. Chaque disque 2 est pourvu d'un alésage 6 également centré sur l'axe 4, et relié au disque lui étant directement consécutif à l'aide d'une virole de liaison 8. Ainsi, la partie 1 est constituée d'une alternance de disques 2 et de viroles 8, selon la direction de l'axe longitudinal 4. Bien que cela n'ait pas été représenté, chaque disque 2 est prévu pour porter des aubes de compresseur au niveau de sa périphérie, afin de constituer un étage mobile du rotor de compresseur ou de turbine. A cet égard, il est noté que les viroles 8 établissant les liaisons mécaniques entre les disques 2 sont pourvues extérieurement de systèmes d'étanchéité 10 appelés léchettes, destinées à limiter les fuites durant le fonctionnement du turboréacteur. La partie de rotor 1 montrée sur la figure 1 se présente donc dans un état tel qu'obtenu suite à l'assemblage par soudage des viroles et des disques, avant la fixation des aubes de compresseur, et donc avant l'assemblage du rotor sur le turboréacteur. C'est à ce stade qu'il est habituellement réalisé un contrôle de la surface intérieure 12 des viroles 8, par exemple par des mesures d'état de surface, par des analyses de conformité du grenaillage, ou encore par des micrographies. 9 Ces opérations réalisées en laboratoire requièrent au préalable la prise d'une empreinte de la portion de surface intérieure 12 à contrôler. L'invention porte notamment sur un tel procédé de prise d'empreinte, dont un mode de réalisation préféré va être décrit ci-après. Ce mode de réalisation est mis en oeuvre à l'aide d'un outil déployable 20, dont une conception envisagée est représentée sur les figures 2 et 3a.

Cet outil présente un axe central 22, sur lequel en centré un organe de centrage 24 en forme de disque. Un manchon de préhension 26, également centré sur l'axe 22, lui est fixé rigidement au niveau de l'une des deux faces opposées du disque de centrage 24.

Sur l'autre face, le disque 24 porte une structure déployable 30, comprenant ici un bras 32 monté librement à rotation sur le disque 24, de façon excentrée, selon un axe secondaire 34 parallèle à l'axe central 22. Pour ce faire, un organe de pivotement 36 centré sur l'axe 34 raccorde l'une des extrémités du bras 32 et le disque 24, à proximité de la périphérie de celui-ci. L'autre extrémité du bras 32 porte quant à elle des moyens de réception 40 d'une pâte durcissante 42 capable de prendre une empreinte, ces moyens de réception prenant la forme d'un godet, éventuellement équipé de moyens spécifiques de retenu de la pâte. Ici, le bras 32 dispose d'une longueur inférieure au diamètre du disque de centrage 24. Les figures 2 et 3a montrent l'outil 20 30 dans une configuration rétractée, dans laquelle son encombrement maximal dans la direction radiale est 10 exclusivement dicté par le disque de centrage 24. Ainsi, en projection orthogonale selon la direction de l'axe central 22, telle que montrée sur la figure 3a, l'ensemble de la structure déployable 30 s'inscrit dans le cercle C de plus petit diamètre dans lequel s'inscrit le disque de centrage 24. Ici, le cercle C correspond à la circonférence du disque 24. En d'autres termes, la structure déployable, même lorsqu'elle contient la pâte durcissante 42 dans le godet 40, est entièrement masquée par le disque de centrage 24 dans la direction de l'axe central 22. En référence à la figure 3b, on peut apercevoir une alternative de réalisation pour l'outil 20, dans laquelle son organe de centrage 24 prend la forme d'une étoile s'inscrivant dans le cercle C. Les figures 4 à 6 montrent différentes étapes du procédé de prise d'empreinte mis en oeuvre à l'aide de l'outil 20.

Tout d'abord, l'outil 20 équipé de la pâte durcissante 42 et occupant sa configuration rétractée est placé en regard de la partie de rotor 1, de sorte que son axe central 22 soit confondu avec l'axe longitudinal 4 de la partie 1, agencé horizontalement.

Un déplacement relatif entre l'outil et la partie 1 est opéré, selon la direction de l'axe 4, préférentiellement en maintenant la partie 1 fixe, et en déplaçant manuellement l'outil 20 en le tenant par son manchon 26. Ici, la portion à contrôler se situe sur la virole de liaison de liaison 8 la plus à gauche sur la figure 4. Ainsi, l'outil en configuration 11 rétractée traverse tout d'abord l'alésage 6 du disque 2 le plus à droite, avant d'atteindre l'alésage suivant. Cette traversée, schématisée sur la figure 4, ne pose pas de problème étant donné que la structure déployable de l'outil et la pâte 42 ne font pas saillie radialement vers l'extérieur par rapport au disque de centrage 24, dont le diamètre est sensiblement identique à celui des alésages 6. Après la traversée du premier alésage, le déplacement longitudinal de l'outil 20 est poursuivi jusqu'à ce que son disque de centrage 24 vienne se positionner en appui dans l'alésage 6 du disque du milieu montré sur la figure 5. A ce stade où l'outil se trouve toujours en configuration rétractée, centré par rapport à la partie 1, l'étape d'insertion de l'outil est achevée. Il est noté que cette configuration rétractée est obtenue en maintenant l'organe de pivotement 36 à l'altitude la plus haute par rapport à l'axe central 22, permettant au bras 32 de s'étendre selon la direction d'un diamètre du disque de centrage 24. Ensuite, une étape de déploiement de l'outil 20 est réalisée, simplement en faisant tourner le disque de centrage 24 dans son alésage 6, selon l'axe de centrage 22 confondu avec l'axe longitudinal 2. Cette mise en rotation du disque 24 peut être facilement obtenue en faisant simplement tourner le manchon 26 de l'outil depuis l'extérieur de la partie 1, comme cela a été schématisé par la flèche de la figure 5. 12 Au cours de la rotation du disque 24, l'organe de pivotement 36 se déplace vers le bas, entraînant avec lui l'extrémité du bras 32 à laquelle il est rapporté. Du fait de la gravité, le bras 32 reste en position verticale suspendu à l'organe de pivotement 36, et se déploie donc progressivement pendant la rotation de ce dernier, en pénétrant dans l'espace axial entre les deux disques 2 reliés par la virole de liaison 8 à contrôler. Ce déploiement radial est achevé lorsque la pâte 42 portée par le godet de l'outil 20 arrive en appui contre la portion à tester de la surface intérieure 12 de virole, tel que cela a été représenté sur la figure 6. L'appui de la pâte est maintenu pendant le temps nécessaire à son durcissement, en conservant l'outil dans sa configuration déployée. Ensuite, l'outil 20 est ramené dans sa configuration rétractée, en faisant tourner le manchon 26 dans un sens opposé à celui retenu lors du déploiement. Enfin, l'outil en configuration rétractée est extrait de la partie 1 avec la pâte durcie logée dans son godet, par simple déplacement selon la direction de l'axe 4. La pâte durcie 42 pourvue de l'empreinte peut ensuite être transmise au laboratoire pour analyse. Les figures 7a et 7b montrent une alternative de réalisation pour l'outil 20, dans laquelle la structure déployable 30 comprend de plus un second bras 32 monté librement à rotation sur une extrémité du premier bras 32. Cette conception permet à la structure déployable 30 d'être déployée radialement 13 sur une plus grande longueur que l'outil à bras unique, et s'avère donc intéressant lorsque le diamètre des viroles est beaucoup plus élevé que celui des alésages de disque.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.10

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de prise d'empreinte d'une portion de surface intérieure (12) d'une virole de liaison (8) entre deux disques (2) d'une partie tournante (1) d'un module de turbomachine d'aéronef, chaque disque présentant un alésage (6) centré sur un axe longitudinal (4) de ladite partie tournante, ledit procédé étant mis en oeuvre à l'aide d'un outil déployable (20) équipé de moyens (42) permettant de prendre une empreinte, et comprenant les étapes suivantes . - insertion de l'outil (20), adoptant une configuration rétractée, dans la partie tournante (1), de manière à venir le positionner en appui dans l'un desdits alésages (6) ; - déploiement de l'outil (20) de manière à lui faire adopter une configuration déployée dans laquelle lesdits moyens (42) permettant de prendre une empreinte sont en appui contre la surface intérieure (12) de virole de liaison (8) ; et - extraction de l'outil (20) après qu'il ait été ramené dans sa configuration rétractée.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'insertion est réalisée en déplaçant l'outil (20) relativement à ladite partie tournante (1), selon l'axe longitudinal (4) de celle-ci.30 15
3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que durant son étape d'insertion, l'outil (20) traverse au moins l'un des disques (2) par son alésage (6), avant de se positionner en appui dans l'un des autres alésages de disque.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'outil (20) comporte un organe de centrage (24) définissant un axe central (22) de l'outil et portant une structure déployable (30) dont l'extrémité libre est constituée par des moyens de réception (40) des moyens (42) permettant de prendre une empreinte.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'outil (20) est conçu de manière à ce qu'en configuration rétractée, et en projection orthogonale selon la direction de l'axe central (22), la structure déployable (30) s'inscrit dans le cercle (C) de plus petit diamètre dans lequel s'inscrit ledit organe de centrage (24).
6. 6. Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de centrage est un disque (24) de diamètre sensiblement identique à celui de l'alésage (6) dans lequel il est positionné.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ladite structure déployable (30) comprend un bras (32) monté à 16 rotation de manière excentrée sur ledit organe de centrage (24).
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la rotation du bras (32) par rapport à l'organe de centrage (24) est libre, et en ce que l'étape de déploiement de l'outil (20) s'effectue en faisant tourner l'organe de centrage (24) dans son alésage (6) selon l'axe longitudinal (4), de manière à provoquer un déploiement dudit bras (32) par gravité.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens permettant de prendre une empreinte sont une pâte durcissante (42).
10. 10. Procédé de contrôle d'une portion de surface intérieure d'une virole de liaison entre deux disques d'une partie tournante d'un module de turbomachine d'aéronef, comprenant la mise en oeuvre du procédé de prise d'empreinte selon l'une quelconque des revendications précédentes, suivie d'une étape d'analyse de l'empreinte réalisée.25