FR3016392A1 - Procede d'identification de la configuration d'equilibrage installee sur un rotor de turbomachine - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'identification de la configuration d'équilibrage installée sur un rotor de turbomachine par l'intermédiaire d'une pluralité de vis (22) formant masses d'équilibrage qui sont montées sur le rotor à différentes positions angulaires de celui-ci, les vis possédant chacune une masse prédéterminée et étant associées chacune à un élément d'identification de leur masse et de leur position angulaire (20N) sur le rotor, le procédé comprenant le balayage sans contact de l'ensemble des vis montées sur le rotor par un appareil d'identification (26) permettant de reconnaître les éléments d'identification de la masse et de la position angulaire associés à chaque vis.

Description

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général de l'équilibrage d'un rotor de turbomachine, et en particulier d'une soufflante de turboréacteur d'avion. De façon connue, un turboréacteur comprend une soufflante alimentant en air un canal d'écoulement primaire dans lequel sont notamment positionnés un compresseur basse-pression, un compresseur haute-pression, une chambre de combustion, une turbine haute-pression et une turbine basse-pression. A son extrémité amont, le turboréacteur comprend une entrée d'air destinée à alimenter la soufflante. Celle-ci comporte notamment un disque sur lequel sont montées des aubes espacées circonférentiellement les unes des autres. Un cône d'entrée fixé sur le disque de la soufflante permet de dévier l'air admis dans le turboréacteur vers les aubes de la soufflante. Pour compenser le balourd affectant la soufflante en rotation lors du fonctionnement du turboréacteur et ainsi réduire les vibrations du moteur, il est connu d'équilibrer celle-ci à l'aide de vis formant masses d'équilibrages qui sont engagées dans le disque ou le cône d'entrée. Plus précisément, ces vis présentent des longueurs qui sont différentes les unes des autres de sorte à leur conférer des masses différentes. Le nombre, la position autour de l'axe de rotation de la soufflante et la longueur de ces vis définissent une configuration d'équilibrage de la soufflante qui est installé sur celle-ci. De même, pour compenser le balourd affectant la turbine basse-pression en rotation lors du fonctionnement du turboréacteur, des clips sont montés sur les extrémités libres des aubes du dernier étage de cette turbine. Le nombre et la position de ces clips définissent une configuration d'équilibrage de la turbine basse-pression qui est installée sur celle-ci. Il est important que les configurations d'équilibrage de la soufflante et de la turbine basse-pression qui ont été effectivement installés soient connues lors du calcul d'une nouvelle solution d'équilibrage. A cet effet, ces configurations d'équilibrage sont stockées dans le calculateur électronique du moteur (également appelé EMU pour « Engine Monitoring Unit ») Le calcul d'une nouvelle configuration d'équilibrage implique donc que I'EMU ait en mémoire les configurations de vis installées dans la soufflante et des clips montés sur le dernier étage de la turbine basse-pression. Or, lors d'une opération de remplacement de l'EMU, ces programmes d'équilibrage sauvegardés en mémoire sont perdus et il est nécessaire de réinitialiser la mémoire du nouvel EMU avec les configurations de vis effectivement installées sur la soufflante et de clips montés sur le dernier étage de la turbine basse-pression. Pour connaître la configuration de vis installées sur la soufflante, 10 il est donc nécessaire de dévisser chaque vis, de noter sa longueur pour en connaître sa masse et de la revisser. De même, pour connaître la configuration des clips montés sur les aubes du dernier étage de la turbine basse-pression, il est nécessaire, soit de démonter partiellement l'arrière du moteur, soit d'utiliser un outil spécifique pour accéder à cet étage et un 15 moyen de visualisation adéquat. Ces opérations d'inspection sont laborieuses et nécessitent une habilitation que n'a pas nécessairement le technicien chargé de réinitialiser la mémoire de l'EMU. Pour pallier de tels inconvénients, la demande de brevet française n° 12 61830 déposée le 10 décembre 2012 par la Demanderesse 20 propose que chaque vis formant masse d'équilibrage présente une tête de vis ayant une caractéristique visuelle particulière associée à sa masse (par exemple une couleur ou une forme particulière) qui est directement détectable à l'oeil nu (les têtes de vis sont dépareillées). Ainsi, lors d'une opération de réinitialisation de la mémoire de I'EMU du moteur, 25 l'identification des masses d'équilibrage qui sont montées sur le rotor, par exemple la soufflante de la turbomachine, est obtenue par simple visualisation des têtes de vis et comparaison des caractéristiques de celles-ci avec une table préétablie. Cependant, avec une telle solution, les erreurs humaines sont 30 possibles lors du relevé des différentes caractéristiques visuelles des têtes de vis et de leur position angulaire sur le rotor de sorte qu'un risque existe que la configuration d'équilibrage installée sur le rotor ne soit pas correctement identifiée.

Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de proposer un procédé d'identification de la configuration d'équilibrage installée sur un rotor de turbomachine qui ne présente pas les inconvénients précités.

Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un procédé d'identification de la configuration d'équilibrage installée sur un rotor de turbomachine par l'intermédiaire d'une pluralité de vis formant masses d'équilibrage qui sont montées sur le rotor à différentes positions angulaires de celui-ci, les vis possédant chacune une masse prédéterminée et étant associées chacune à un élément d'identification de leur masse et de leur position angulaire sur le rotor, le procédé comprenant le balayage sans contact de l'ensemble des vis montées sur le rotor par un appareil d'identification permettant de reconnaître les éléments d'identification de la masse et de la position angulaire associés à chaque vis. Le procédé selon l'invention est remarquable en ce que le relevé des éléments d'identification de la masse et de la position angulaire sur le rotor des masses d'équilibrage se fait par l'intermédiaire, non pas d'un humain, mais d'un appareil d'identification travaillant sans contact. Il en résulte que l'erreur humaine n'est plus possible lors du relevé de la configuration d'équilibrage. De plus, ce procédé d'identification peut être automatisé, ce qui permet de s'affranchir totalement d'un opérateur et donne la possibilité de rendre systématique l'identification de la configuration d'équilibrage du rotor.

Selon un mode de réalisation, le balayage de l'ensemble des vis montées sur le rotor s'effectue par une caméra numérique associée à un logiciel de traitement d'image. Dans ce mode de réalisation, chaque vis est montée dans un trou du rotor qui présente un élément visuel d'identification de sa position 30 angulaire sur le rotor et chaque vis comprend une tête de vis ayant une caractéristique visuelle préalablement associée à sa masse. L'élément visuel d'identification de la position angulaire sur le rotor des vis peut être une marque visuelle, notamment un nombre, apposée au niveau de chaque trou du rotor et associée préalablement à une position angulaire 35 déterminée sur le rotor et les caractéristiques visuelles des têtes de vis peuvent consister en des formes et/ou des couleurs particulières.

Dans un autre mode de réalisation, le balayage de l'ensemble des vis montées sur le rotor s'effectue par un lecteur à radiofréquences de radio-étiquettes associé à un logiciel de traitement de données. Dans ce mode de réalisation, chaque vis est montée dans un trou du rotor par l'intermédiaire d'un écrou, chaque vis comportant une radio-étiquette ayant une puce électronique qui contient un élément d'identification de la masse de la vis, et chaque écrou comportant une radio-étiquette ayant une puce électronique qui contient un élément d'identification de la position angulaire de la vis sur le rotor.

Par ailleurs, le procédé peut comprendre une étape préalable consistant à établir une table dans laquelle chaque élément d'identification de la masse et de la position angulaire des vis est répertorié. Enfin, le procédé peut comprendre en outre le stockage et la transmission automatique de la configuration d'équilibrage identifiée vers 15 un système avionique. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins 20 annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - les figures 1 à 3 sont des vues schématiques d'une soufflante de turboréacteur présentant une configuration d'équilibrage à laquelle s'applique le procédé d'identification selon l'invention ; 25 - la figure 4 montre un exemple d'éléments d'identification de la masse et de la position angulaire sur la soufflante des masses d'équilibrage des figures 1 à 3 ; et - la figure 5 est une vue schématique d'une soufflante de turboréacteur présentant une variante de réalisation de l'invention. 30 Description détaillée de l'invention L'invention s'applique à tout rotor de turbomachine, et notamment à une soufflante de turboréacteur telle que celle qui est représentée de façon très schématique sur les figures 1 à 3. 35 De façon connue, la soufflante 10 d'un turboréacteur comprend notamment un disque 12 centré sur un axe de rotation 14 et sur lequel sont montées des aubes 16 espacées circonférentiellement les unes des autres. Un cône d'entrée d'air 18 est fixé sur le disque 12 en amont de celui-ci pour dévier l'air admis dans le turboréacteur vers les aubes 16 de la soufflante.

La soufflante 10 comprend également une pluralité de trous 201 à 20N (par exemple au nombre de 36) qui sont régulièrement espacés autour de son axe de rotation 14. Ces trous 201 à 20N sont par exemple formés à la périphérie extérieure du cône d'entrée d'air 18. Ils pourraient alternativement être pratiqués directement dans le disque 12 de la soufflante. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 3, ces trous 201 à 20N s'étendent selon une direction radiale et présentent chacun une section droite de forme circulaire et un même diamètre. Au moins certains des trous 201 à 20N sont destinés à recevoir 15 des vis 22 formant masses d'équilibrage. Ces vis présentent un même diamètre mais des longueurs différentes, ce qui permet d'obtenir un lot de vis ayant des masses différentes. Le nombre, la position angulaire autour de l'axe de rotation 14 de la soufflante et la masse des vis 22 montées sur le cône d'entrée d'air 20 de la soufflante définissent une configuration d'équilibrage de la soufflante qui est installée sur celle-ci dans le but de réduire les vibrations du corps basse-pression du turboréacteur lors de son fonctionnement. Une telle configuration d'équilibrage de la soufflante est propre à chaque moteur et est élaborée lors de la livraison du moteur. La façon 25 dont cette configuration est élaborée puis traduit en termes de positionnement angulaire des masses d'équilibrage sur la soufflante est bien connue de l'homme du métier et ne sera pas détaillée ici. De plus, à chaque vis 22 formant masse d'équilibrage est associé un élément d'identification de sa masse. Dans le mode de 30 réalisation des figures 1 à 3, cet élément d'identification de masse est la tête de vis 22a qui possède une caractéristique visuelle particulière qui est préalablement associée à sa masse. Par caractéristique visuelle particulière, on entend ici une caractéristique de forme et/ou de couleur permettant de distinguer les vis 35 entre elles à l'oeil nu. Comme exemples de formes différentes, les têtes de vis 22a peuvent ainsi avoir une forme carrée, de cercle, d'hexagone, etc ou être pourvues de traits. Comme exemples de couleurs différentes, les têtes de vis 22a peuvent être peintes en rouge, jaune, vert, etc. On pourra se référer à la demande de brevet française n° 12 61830 déposée le 10 décembre 2012 par la Demanderesse qui décrit en détails la réalisation de ces éléments d'identification visuelle de la masse des vis d'équilibrage. Une table de correspondance est établie dans laquelle est recensée chaque vis pouvant être utilisée comme masse d'équilibrage dans la soufflante en y listant chaque forme et/ou couleur de tête de vis associée à la masse de la vis correspondante. Cette table de correspondance est stockée dans une mémoire d'un ordinateur de travail 24 (figure 3). Par ailleurs, à chaque trou 201 à 20N est associé un élément d'identification de sa position angulaire sur le cône d'entrée d'air 18 de la soufflante. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, cet élément d'identification de la position angulaire des trous est une marque visuelle, notamment un nombre, apposée au niveau de chaque trou 201-20N et associée préalablement à une position angulaire déterminée sur le cône d'entrée d'air de la soufflante. Ainsi, à titre d'exemple, le nombre 1 sera apposé au niveau du 20 trou 201, le nombre 2 sera apposé au niveau du trou 202 directement adjacent au trou 201 dans le sens horaire, etc. Bien entendu, d'autres marques visuelles pourraient être apposées pour identifier visuellement la position angulaire des différents trous du cône d'entrée d'air de la soufflante dans lesquels sont montées les vis formant masse d'équilibrage. 25 Une autre table de correspondance est établie dans laquelle est recensée chaque marque visuelle d'identification de la position angulaire des trous du cône d'entrée d'air de la soufflante, ainsi que la position angulaire correspondante des trous sur le cône d'entrée d'air. Cette table de correspondance est également stockée dans une mémoire de 30 l'ordinateur de travail 24. Selon l'invention, le procédé d'identification de la configuration d'équilibrage ainsi installée sur la soufflante comprend le balayage sans contact de l'ensemble des vis 22 montées sur le cône d'entrée 18 de la soufflante 10 par un appareil d'identification permettant de reconnaître les 35 éléments d'identification de la masse et de la position angulaire associés à chaque vis.

Ce procédé est automatique, en ce sens qu'il ne nécessite pas l'intervention d'un opérateur pour faire la correspondance entre les différentes vis montées sur le cône d'entrée de la soufflante et leur position angulaire sur celui-ci.

Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 3, l'appareil d'identification est une caméra numérique 26 qui associée à un logiciel de traitement d'image embarqué dans l'ordinateur de travail 24. Cette caméra 26 vient balayer (automatiquement ou à l'aide d'un opérateur) l'ensemble des trous 201 à 20N du cône d'entrée d'air de la soufflante dans lesquels 10 sont montées les vis 22 formant masse d'équilibrage (la caméra fait un tour complet du cône d'entrée d'air). Les images des trous enregistrées pendant ce balayage complet du cône d'entrée d'air sont transmises à l'ordinateur de travail 24 par tout moyen de transfert approprié pour y être traitées. 15 Ces images sont typiquement celles représentées par la figure 4 : sur cette figure, sont représentées les images de 36 trous 201 à 2036 du cône d'entrée d'air de la soufflante et les images de têtes 22a de vis formant masses d'équilibrage qui sont montées dans certains de ces trous. Le logiciel de traitement d'image de l'ordinateur de travail traite 20 ces images en reconnaissant automatiquement les nombres 1 à 36 apposés au niveau de chaque trou 201 à 2036 du cône d'entrée d'air de la soufflante, ainsi que les différentes formes des têtes de vis 22a. En s'aidant des tables de correspondance stockées dans sa mémoire, l'ordinateur de travail peut alors automatiquement identifier la 25 configuration d'équilibrage installée sur la soufflante. L'acquisition, la transmission et le traitement des images pourra se faire de façon automatique sans l'intervention d'un opérateur. La figure 5 représente une variante de réalisation du procédé d'identification de la configuration d'équilibrage installée sur la soufflante 30 selon l'invention. Dans cette variante de réalisation, chaque vis 22 formant masse d'équilibrage comporte une radio-étiquette 28 ayant une puce électronique qui contient une donnée d'identification de la masse de la vis. De plus, les vis 22 formant masse d'équilibrage sont montées 35 dans l'un des trous 201 à 20N du cône d'entrée d'air 18 de la soufflante par l'intermédiaire d'un écrou 30, ces écrous comportant chacun une radio- étiquette 32 ayant une puce électronique qui contient une donnée d'identification de la position angulaire de la vis correspondante sur le cône d'entrée d'air. Toujours dans cette variante de réalisation, le procédé comprend le balayage sans contact de l'ensemble des vis 22 montées sur le cône d'entrée d'air de la soufflante par l'intermédiaire d'un lecteur à radiofréquences de radio-étiquettes 34 (également appelé lecteur RFID pour « Radio Frequency Identification ») qui est associé à un logiciel de traitement de données embarqué dans l'ordinateur de travail 24.

Ce lecteur à radiofréquences 34 vient balayer (automatiquement ou à l'aide d'un opérateur) l'ensemble des trous 201 à 20N du cône d'entrée d'air de la soufflante dans lesquels sont montées les vis 22 formant masse d'équilibrage. Au cours de ce balayage, le lecteur à radiofréquences 34 enregistre et transmets à l'ordinateur de travail les données relatives à la masse des vis et à la position angulaire des trous correspondant qui sont stockées dans les puces électroniques des radio-étiquettes associées à chaque vis et à chaque trou du cône d'entrée d'air de la soufflante. Le logiciel de traitement de données peut alors automatiquement identifier la configuration d'équilibrage installée sur la soufflante. Selon une variante de réalisation non représentée, le système d'identification de la configuration d'équilibrage installée sur la soufflante est embarqué à bord de l'avion pour communiquer au système avionique qui gère l'état d'équilibrage de la soufflante. De la sorte, un tel système connaît automatiquement et en permanence l'état d'équilibrage de la soufflante du moteur sans avoir besoin d'un opérateur pour le renseigner.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'identification de la configuration d'équilibrage installée sur un rotor (10) de turbomachine par l'intermédiaire d'une pluralité de vis (22) formant masses d'équilibrage qui sont montées sur le rotor à différentes positions angulaires de celui-ci, les vis possédant chacune une masse prédéterminée et étant associées chacune à un élément d'identification de leur masse (22a ; 28) et de leur position angulaire (201-20N ; 32) sur le rotor, le procédé comprenant le balayage sans contact de l'ensemble des vis montées sur le rotor par un appareil d'identification (26 ; 34) permettant de reconnaître les éléments d'identification de la masse et de la position angulaire associés à chaque vis.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le balayage de l'ensemble des vis montées sur le rotor s'effectue par une caméra numérique (26) associée à un logiciel de traitement d'image.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel chaque vis (22) est montée dans un trou (201-20N) du rotor qui présente un élément visuel d'identification de sa position angulaire sur le rotor et chaque vis comprend une tête de vis (22a) ayant une caractéristique visuelle préalablement associée à sa masse.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'élément visuel d'identification de la position angulaire sur le rotor des vis est une marque visuelle apposée au niveau de chaque trou du rotor et associée préalablement à une position angulaire déterminée sur le rotor.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la marque visuelle apposée au niveau de chaque trou du rotor est un nombre.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel les caractéristiques visuelles des têtes de vis consistent en des formes et/ou des couleurs particulières.
7. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le balayage de l'ensemble des vis montées sur le rotor s'effectue par un lecteur à radiofréquences de radio-étiquettes (34) associé à un logiciel de traitement de données.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel chaque vis (22) est montée dans un trou (201-20N) du rotor par l'intermédiaire d'un écrou (30), chaque vis comportant une radio-étiquette (28) ayant une puce électronique qui contient un élément d'identification de la masse de la vis, et chaque écrou comportant une radio-étiquette (32) ayant une puce électronique qui contient un élément d'identification de la position angulaire de la vis sur le rotor.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 15 comprenant une étape préalable consistant à établir une table dans laquelle chaque élément d'identification de la masse et de la position angulaire des vis est répertorié.
10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 20 comprenant en outre le stockage et la transmission automatique de la configuration d'équilibrage identifiée vers un système avionique.