FR3032270A1 - Systeme de mesure des alveoles d'un disque de soufflante d'un moteur de type turboreacteur qui sont destinees a porter les aubes de cette soufflante - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un outil de mesure du contour transversal (C) d'une alvéole (12) de disque de soufflante de moteur de type turboréacteur, cette alvéole (12) présentant un contour transversal (C) dont la forme correspond à celle d'une queue d'aronde à sommets arrondis. L'outil comporte trois capteurs optiques (24, 26, 27) montés mobiles en rotation respectivement autour de trois axes parallèles (AX1, AX2, AX3), et des moyens de détermination de la position angulaire de chaque capteur (24, 26, 27) autour de l'axe (AX1, AX2, AX3) autour duquel il est monté rotatif. Les trois capteurs (24, 26, 27) sont agencés pour réaliser des mesures de distance dans un même plan (P) normal aux trois axes (AX1, AX2, AX3), chaque capteur (24, 26, 27) étant apte à mesurer dans le plan (P) la distance qui sépare un point du contour transversal (C) de l'axe (AX1, AX2, AX3) autour duquel il est apte à pivoter.

Description

SYSTÈME DE MESURE DES ALVÉOLES D'UN DISQUE DE SOUFFLANTE D'UN MOTEUR DE TYPE TURBORÉACTEUR QUI SONT DESTINÉES À PORTER LES AUBES DE CETTE SOUFFLANTE DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne la vérification des alvéoles d'un disque de soufflante, qui reçoivent les aubes de cette soufflante, cette vérification consistant à s'assurer de la conformité géométrique de chaque alvéole. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Un moteur de type turboréacteur à double flux 1 tel que celui de la figure 1, comporte une manche d'entrée 2 dans laquelle est admis l'air avant d'être aspiré par les pales d'une soufflante 3. Après avoir passé la région de la soufflante, l'air se divise en un flux primaire central et un flux secondaire qui entoure le flux primaire. Le flux d'air primaire traverse ensuite un premier compresseur 4 situé immédiatement après la soufflante 3 alors que le flux secondaire est propulsé vers l'arrière pour directement générer une poussée additionnelle en étant soufflé autour du flux primaire. Le flux primaire traverse ensuite un second étage de compression 6, avant d'atteindre une chambre 7 où a lieu sa combustion, après injection et vaporisation d'un carburant. Après combustion, ce flux primaire se détend dans une turbine haute pression 8 puis dans une turbine basse pression non représentée pour entrainer en rotation les étages de compression et la soufflante, avant d'être expulsé vers l'arrière du moteur pour générer une poussée. Chaque turbine comporte une succession d'étages comportant chacun une série d'aubes orientées radialement et régulièrement espacées autour d'un arbre de rotation du moteur. Cet arbre central qui s'étend selon un axe longitudinal AX porte les éléments rotatifs de la turbine ainsi que les éléments rotatifs du compresseur et de la soufflante.

Les aubes de la soufflante sont portées par un disque solidaire de ce rotor et qui comporte à sa périphérie une série d'alvéoles régulièrement réparties autour de cet axe et qui s'étendent parallèlement les unes aux autres selon la direction de l'axe de rotation ou en formant un certain angle avec cet axe.

Chaque alvéole est une rainure dont la forme en section transversale s'apparente à un contour en queue d'aronde à sommets arrondis. Chaque alvéole délimite sur toute sa longueur une ouverture rectangulaire débouchant radialement vers l'extérieur du disque, et elle se termine dans les faces avant et arrière de ce disque où elle débouche sous forme d'ouvertures en queue d'aronde à sommets arrondis.

Le montage d'une aube consiste à engager le pied de cette aube dans l'alvéole par une face du disque dans laquelle elle débouche en déplaçant ce pied dans l'alvéole pour l'y engager. Le contour de chaque alvéole vu en coupe transversale, c'est-à-dire dans un plan normal à ses génératrices, est très arrondi au lieu de comporter des angles aigus comme dans le cas d'une forme en queue d'aronde. De même que pour l'ensemble des pièces du moteur, les différentes caractéristiques de ces disques sont contrôlées. Cette vérification consiste en particulier à mesurer la forme du contour d'alvéole dans un plan transversal pour déterminer s'il est conforme ou non à des critères géométriques prédéterminés. En cas de défaut de forme géométrique trop important par rapport à des valeurs de référence, le disque doit être remplacé. L'évaluation de la géométrie de l'alvéole est assurée avec un appareillage métrologique comprenant un palpeur mécanique à touche, cet appareillage étant relativement lourd et fastidieux à manipuler. Ce palpeur a une forme spécifique allongée qui permet de l'engager à l'intérieur de l'alvéole, mais qui est de fait susceptible de fléchir, ce qui tend en outre à fausser les mesures dans certaines configurations. Le but de l'invention est de proposer une solution permettant de remédier à ces inconvénients.

EXPOSÉ DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un outil de mesure du contour transversal d'une alvéole de disque de moteur de type turboréacteur, cette alvéole présentant un contour transversal dont la forme correspond à celle d'une queue d'aronde à sommets arrondis, cet outil comprenant trois capteurs optiques montés mobiles en rotation respectivement autour de trois axes parallèles, ou un capteur optique mobile en rotation et positionnable sélectivement sur chacun de trois axes parallèles, et des moyens de détermination de la position angulaire de chaque capteur autour de l'axe autour duquel il tourne, chaque capteur étant agencé pour réaliser des mesures de distance dans un même plan normal aux trois axes, chaque capteur étant apte à mesurer dans le plan la distance qui sépare un point du contour transversal de l'axe autour duquel il est apte à pivoter. La mise en oeuvre de trois capteurs optiques montés selon une configuration en triangle permet de couvrir tout le profil transversal de l'alvéole dont la forme en queue d'aronde à sommets arrondis s'apparente elle-même à celle d'un triangle. Un capteur unique transversal aurait besoin d'une profondeur de champ supérieure à celle des capteurs actuels, et de plus, l'angle entre la direction de mesure et la tangente au contour au niveau du point mesuré doit rester faible, de sorte qu'un tel capteur unique ne permet pas de mesurer valablement tout le contour. L'invention concerne également un outil de mesure ainsi défini, comprenant en outre des moyens motorisés de mise en rotation de chaque capteur. L'invention concerne également un outil de mesure ainsi défini, dans lequel les moyens de détermination de la position angulaire de chaque capteur sont une roue codeuse associée à chaque capteur. L'invention concerne également un outil de mesure ainsi défini, comprenant un organe d'étalonnage central situé dans le plan de mesure normal aux trois axes de rotation de ces capteurs. L'invention concerne également un outil de mesure ainsi défini, comportant au moins un capteur à miroir de renvoi à angle droit.

L'invention concerne également un outil de mesure ainsi défini, comportant au moins un capteur de type confocal laser. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue schématique d'un turboréacteur à double flux en coupe longitudinale ; La figure 2 est une vue schématique d'un disque de soufflante de réacteur représenté seul en perspective ; La figure 3 une alvéole en section transversale dans laquelle est placé un outil de mesure selon l'invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Comme visible dans la figure 2, un disque de soufflante 11 présente une forme générale de révolution en comportant à son pourtour extérieur une série d'alvéoles 12 régulièrement réparties autour de son axe de rotation AX en s'étendant parallèlement les unes aux autres. Ces alvéoles 12 qui sont fabriquées par exemple par brochage sont destinées chacune à recevoir une pale de soufflante, non représentée dans la figure, les pales s'étendant radialement par rapport à l'axe AX lorsqu'elles sont montées. Comme visible dans la figure 3, le contour C d'une alvéole 12 dans un plan normal à une génératrice de cette alvéole, c'est-à-dire en section transversale, a une forme, qui correspond globalement au contour d'une forme en queue d'aronde dont les angles sont fortement arrondis. Cette forme correspond ainsi à celle d'une lettre U ayant une base de largeur supérieure à la distance séparant les extrémités de ses branches. Ce contour C comporte ainsi un fond 13, correspondant à la base de la lettre U, d'orientation orthoradiale par rapport à l'axe de rotation AX, et qui est prolongé par deux flancs 14, 16 inclinés pour converger l'un vers l'autre et qui correspondent aux branches de la lettre U. Ces flancs 14, 16 forment conjointement l'emplanture de l'alvéole 12, leurs extrémités correspondant aux lèvres ou bords 17, 18 de l'ouverture 19 de cette alvéole selon la direction radiale. Les portions de raccordement du fond 13 avec chaque flanc 14, 16 sont des arrondis repérés par 21 et 22, et la forme du contour C admet un axe de symétrie AS situé à mi-distance entre les deux lèvres 17 et 18 et passant par le centre du fond 13. Selon l'invention, le contrôle de la conformité géométrique du contour d'alvéole C est assuré avec à un outil de mesure 23 comprenant trois capteurs optiques rotatifs 24, 26, 27 montés dans cet outil de manière à être situés aux sommets d'un triangle isocèle en étant portés par trois axes AX1, AX2, AX3 d'orientation perpendiculaire au plan P que définit ce triangle isocèle, de manière à réaliser des mesures de distance dans ce plan P. Lorsque l'outil est en position dans l'alvéole 12 pour réaliser des mesures, ce qui correspond à la configuration de la figure 3, les axes AX1, AX2 et AX3 s'étendent parallèlement à la génératrice de l'alvéole. Le plan P de mesure des capteurs 24, 26, 27 s'étend alors transversalement à l'alvéole, ce plan P correspondant ici au plan de la figure 3. Dans cette configuration, c'est-à-dire lorsque l'outil est en place, le premier capteur 24 et l'axe AX1 qui le porte sont situés à mi-distance entre les deux lèvres 17 et 18. Le second capteur optique 26 et le second axe AX2 sont situés d'une part sensiblement à mi-distance entre l'axe AX1 et le fond 13, et d'autre part sensiblement à mi-distance entre l'axe de symétrie AS et l'arrondi 21. Le troisième capteur 27 et le troisième axe AX3 sont alors en position symétrique de celle de l'axe AX2 par rapport à l'axe de symétrie AS : cet axe AX3 est d'une part sensiblement à mi-distance entre l'axe AX1 et le fond 13, et d'autre part sensiblement à mi-distance entre l'axe de symétrie AS et l'arrondi 22. Dans la situation de la figure 3, le capteur optique rotatif 26 est apte à mesurer la distance entre l'axe AX2 et tout point du contour C faisant partie de l'arrondi 21 et de la portion de fond prolongeant cet arrondi jusqu'à l'axe AS ainsi que de toute une portion du flanc 14 prolongeant cet arrondi 21. De manière analogue, le capteur optique rotatif 27 est en situation pour mesurer tout point de l'arrondi 22, de la portion de fond 13 prolongeant cet arrondi jusqu'à l'axe AS et de toute une portion du flanc 16 prolongeant cet arrondi. Le capteur optique rotatif 24 est quant à lui en situation pour mesurer les points situés au voisinage des lèvres 17 et 18 avec les portions des flancs 14 et 16 correspondantes que ces lèvres terminent pour délimiter l'ouverture 19.

Plus généralement, les capteurs 26 et 27 permettent de mesurer les flancs actifs ainsi que le fond de l'alvéole, alors que la capteur 24 permet de mesurer l'emplanture de cette alvéole. Complémentairement, l'outil de mesure 23 comprend pour chaque capteur 24, 26, 27 un codeur angulaire, tel qu'une roue codeuse, permettant de connaître en toute situation la position angulaire de chaque capteur par rapport à l'axe qui le porte. Lorsque la procédure de mesure est enclenchée, chaque capteur effectue une rotation complète autour de son axe. Cette rotation, motorisée ou manuelle, est suivie par le codeur angulaire associé à ce capteur, ce qui permet de repositionner chaque point du profil par ses coordonnées polaires dans le référentiel du capteur ayant mesuré ce point. Avantageusement, les capteurs rotatifs sont motorisés de manière à pouvoir réaliser automatiquement des mesures fournissant pour chaque portion de contour transversal les coordonnées polaires de plusieurs points de la portion de contour. Une fois que les points de chaque segment de portion ont été mesurés et acquis, un recalage de ces points est effectué par traitement logiciel, le référentiel de chaque capteur étant connu dans le référentiel de l'outil, soit de façon intrinsèque, soit par étalonnage sur un étalon séparé. Le contour ainsi reconstitué, par exemple dans un référentiel orthogonal, est alors comparé à un profil nominal, par voie logicielle également.

Le contour reconstitué à partir des mesures est alors comparé à un contour nominal côté avec les tolérances appropriées, pour déterminer si la forme géométrique du contour d'alvéole C est située dans ou hors d'une plage de tolérance. Les capteurs optiques utilisés sont des capteurs de faibles dimensions pour être adaptés aux difficultés d'accès de l'alvéole qui est petite. Il peut s'agir de capteurs du type confocal laser très coaxiaux, c'est-à-dire à faible ouverture angulaire du trajet du faisceau, et sans triangulation. Ces capteurs peuvent être des capteurs à miroir de renvoi à angle droit pour simplifier l'intégration et le montage dans l'outil de mesure : le capteur génère un faisceau parallèlement à l'axe de rotation qui le porte et un miroir situé au niveau du plan de mesure P permet de réaliser des mesures dans ce plan. En exploitation, l'outil selon l'invention est engagé dans une alvéole par son ouverture qui débouche dans un flanc du disque, de manière à réaliser les mesures dans cette alvéole, ces mesures pouvant éventuellement être faites successivement dans plusieurs sections transversales le long de cette alvéole. L'outil de mesure peut être solidarisé au support sur lequel le disque de soufflante est installé pour la vérification, au moyen d'une vis et de deux plots de centrage ou de positionnement. L'appareillage comprend avantageusement des moyens de translation pour déplacer l'outil longitudinalement dans chaque alvéole afin d'y réaliser des mesures dans plusieurs sections transversales. L'étalonnage de l'outil peut être réalisé sur un banc d'étalonnage dédié, de façon notamment à identifier les positions relatives des axes AX1, AX2 et AX3 portant les trois capteurs 24, 26 et 27. L'outil est alors placé dans l'étalon, qui présente une forme dont le contour transversal a une géométrie connue avec précision, et chaque capteur est activé pour faire un tour complet en réalisant une série de mesures. Les positions relatives des trois axes AX1, AX2 et AX3 ainsi que les origines de codeurs angulaires sont ensuite déduites de ces mesures et de la géométrie du contour de l'étalon. Avantageusement, l'outil comporte lui-même un organe d'étalonnage situé entre les trois axes AX1, AX2 et AX3, dans le plan P de mesure des capteurs 24, 26, 27. Dans ces conditions, lorsque les capteurs 24, 26 et 27 sont activés pour tourner en réalisant une série de mesure, ils mesurent chacun la position d'une portion du contour de cet organe d'étalonnage central. De manière analogue, les positions relatives des trois axes et les origines des codeurs angulaires peuvent ensuite être déduites de ces mesures et de la géométrie de l'organe central d'étalonnage qui est connue avec précision.

D'une manière générale, l'invention permet de passer d'un mode de mesure à bille de palpage mécanique à un mode de mesure sans contact, au moyen de capteurs optiques. Ceci permet de s'affranchir de problèmes de flexion du palpeur et également d'éviter le nivellement des irrégularités de la surface, auquel donne lieu une mesure avec bille de palpage. L'invention a été décrite en mettant en oeuvre trois capteurs agencés sur un outillage. En alternative, un seul et même capteur peut être déplacé pour être placé successivement sur chacun des trois axes, ce qui peut être opportun pour vérifier la géométrie d'une alvéole de faibles dimensions, du fait de l'encombrement réduit d'un outillage comprenant un seul capteur, vis-à-vis d'un outillage comprenant trois capteurs. Par ailleurs, l'invention a été décrite dans le cadre d'une alvéole de disque de soufflante de moteur d'avion, mais elle s'applique d'une façon générale à la vérification de la géométrie d'une alvéole qui ne fait pas nécessairement partie d'un disque de soufflante.15

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1. Outil de mesure du contour transversal (C) d'une alvéole de disque (11) de moteur de type turboréacteur, cette alvéole (12) présentant un contour transversal (C) dont la forme correspond à celle d'une queue d'aronde à sommets arrondis, cet outil comprenant trois capteurs optiques (24, 26, 27) montés mobiles en rotation respectivement autour de trois axes parallèles (AX1, AX2, AX3), ou un capteur optique (AX1, AX2, AX3) mobile en rotation et positionnable sélectivement sur chacun de trois axes parallèles (AX1, AX2, AX3), et des moyens de détermination de la position angulaire de chaque capteur (24, 26, 27) autour de l'axe (AX1, AX2, AX3) autour duquel il tourne, chaque capteur (24, 26, 27) étant agencé pour réaliser des mesures de distance dans un même plan (P) normal aux trois axes (AX1, AX2, AX3), chaque capteur (24, 26, 27) étant apte à mesurer dans le plan (P) la distance qui sépare un point du contour transversal (C) de l'axe (AX1, AX2, AX3) autour duquel il est apte à pivoter.
2. 2. Outil selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens motorisés de mise en rotation de chaque capteur (24, 26, 27).
3. 3. Outil selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de détermination de la position angulaire de chaque capteur (24, 26, 27) sont une roue codeuse associée à chaque capteur (24, 26, 27).
4. 4. Outil selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant un organe d'étalonnage central situé dans le plan (P) de mesure normal aux trois axes (AX1, AX2, AX3) et entre ces trois axes (AX1, AX2, AX3).
5. 5. Outil selon l'une des revendications 1 à 4, comportant au moins un capteur (24, 26, 27) à miroir de renvoi à angle droit.
6. 6. Outil selon l'une des revendications 1 à 4, comportant au moins un capteur de type confocal laser.