FR3040194A1 - Veine instrumentee de turbomachine - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une veine annulaire d'écoulement d'air, en particulier pour une turbomachine, comprenant deux parois annulaires radialement interne (60) et externe (62), un organe (58, 94) étant allongé selon une direction entre les parois annulaires interne (60) et externe (62) et une première (64, 102) des extrémités interne ou externe de l'organe (58, 94) étant fixée rigidement à une première des parois interne (60) ou externe (62). Selon l'invention, la veine annulaire comporte des moyens de variation, le long de ladite direction, de la position du centre de gravité de l'organe (58, 94).

Description

VEINE INSTRUMENTEE DE TURBOMACHINE

La présente invention concerne une veine annulaire d’écoulement d’air, en particulier pour une turbomachine, telle qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant un organe allongé traversant la veine et pouvant être instrumenté.

Classiquement, un turboréacteur à double flux 10, comme l’illustre la figure 1, est constitué d’une turbine à gaz 12 d’axe de révolution 14 entraînant une roue de soufflante 16 carénée, celle-ci étant généralement placée à l’amont du turboréacteur. La masse d’air aspirée par le moteur est divisée en un flux d’air primaire (flèche A), qui circule dans la turbine à gaz 12 ou corps primaire, et un flux d’air secondaire (flèche B), qui est issu de la soufflante 16 et qui entoure annulairement le corps primaire, les flux d’air primaire et secondaire étant concentriques et évoluant dans une veine annulaire primaire 18 et une veine annulaire secondaire 20 respectivement 8. D’une manière bien connue, le flux d’air primaire (flèche A) est généralement compressé par un compresseur basse pression 22 puis par un compresseur haute pression 24 comprenant chacun des aubages fixes 26 et mobiles disposés alternativement dans la direction de déplacement du flux. L’arbre du compresseur basse pression est relié à la roue de soufflante 4 est entraîné en rotation par l’arbre d’une turbine basse pression agencée en aval (non représenté). L’arbre du compresseur basse pression est entraîné en rotation par l’arbre d’une turbine haute pression agencée en sortie d’une chambre de combustion et en amont de la turbine basse pression (non représentées).

Dans un tel turboréacteur à double corps, on désigne habituellement par carter de soufflante, la paroi annulaire externe 28 entourant la roue de soufflante 16 et par carter intermédiaire 30, un élément structural de la turbomachine intercalé axialement entre les compresseurs, basse pression 22 et, haute pression 24 et qui traverse les veines annulaire primaire 18 et secondaire 20. Ce carter intermédiaire 30 comprend deux parois annulaires radialement interne 32 et externe 34 délimitant, respectivement, intérieurement et extérieurement la veine annulaire 18 d’écoulement du flux d’air primaire, et deux parois annulaires radialement interne 36 et externe 38 délimitant intérieurement et extérieurement la veine annulaire secondaire 20, respectivement.

Dans le cadre du développement d’un turboréacteur, il est nécessaire de tester les performances de celui-ci afin de le certifier. Des turbomachines de développement sont ainsi prévues à cet effet. Sur ces turboréacteurs, un nombre important de mesures est effectué. Sont mesurées, en particulier, les caractéristiques du flux aérodynamique à des positions axiales ou plans de mesures bien définis 40a, 40b, 40c. A cette fin, des organes allongés 42a, 42b, 42c, communément appelés mesureurs, agencés au niveau des plans de mesures 40a, 40b, 40c sont couramment utilisés pour caractériser le flux aérodynamique en mesurant en fonctionnement des paramètres tels que par exemple la pression et la température. Un tel organe 42a, 42b, 42c, comprend une première extrémité radialement externe 44 et une seconde extrémité 46 radialement interne par rapport à l’axe de rotation. Comme représenté en figure 2, la première extrémité 44 de l’organe 42a comprend une embase 48 fixée par boulonnage sur le carter de soufflante 28. L’embase 48 est ainsi fixée rigidement dans toutes les directions sur la paroi 28. L’organe allongé peut s’étendre sensiblement dans une direction radiale comme les organes 42a ou 42b qui sont agencés dans le flux d’air secondaire et fixés rigidement par leur extrémité radialement externe ou comme l’organe 42c qui s’étend sensiblement perpendiculairement depuis la paroi interne 32 délimitant intérieurement la veine d’écoulement du flux d’air primaire.

La seconde extrémité 46 de l’organe opposée à la première extrémité 44 fixée à la turbomachine est généralement libre, c’est-à-dire avec des degrés de libertés dans les directions axiale, radiale et circonférentielle.

Ces organes 42a, 42b, 42c, sont dits intrusifs car ils sont ainsi immergés dans le flux d’air primaire ou secondaire. L’organe de mesure 42a comprend un corps 50 tubulaire de forme extérieure aérodynamique apte à impacter le moins possible l’écoulement d’un flux d’air. Le corps 50 comprend une face amont 52 pourvue d’orifices répartis le long de la direction d’allongement du corps 50. Dans l’exemple de réalisation représenté en figure 2, une buse 54 cylindrique est montée dans chaque orifice de sorte à être en saillie vers l’amont par rapport à la face amont 52. Chaque buse 54 est équipée de moyens de mesure de caractéristiques d’un flux tels que la température ou la pression, par exemple.

De part leur nature intrusive dans les veines aérodynamiques du moteur, une étude du comportement vibratoire des organes instrumentés est systématiquement effectuée en phase de conception. Il s’agit ainsi de limiter les phénomènes de résonance de l’organe susceptibles d’engendrer des fissures dans l’organe de mesure et pouvant impacter son intégrité mécanique. Dans des cas extrêmes, la formation de criques ou de fissures consécutives aux vibrations peut conduire à la dislocation partielle ou totale de l’organe 42a, 42b, 42c. Les débris ainsi libérés circulent dans la veine et peuvent endommager des parties de la turbomachine agencées en aval. On comprend que les dégâts causés par une telle dislocation peuvent être particulièrement importants lorsqu’un organe 42a, 42b, 42c, de mesure est monté dans la veine primaire puisque les débris peuvent endommager la chambre de combustion et les parties fixes et rotatives des turbines haute et basse pression.

Ce phénomène de résonnance de l’organe peut être dû à plusieurs sources d’excitations vibratoires au sein de la turbomachine. Une première source vibratoire est par exemple consécutive du balourd résiduel des ensembles en rotation, c’est-à-dire des rotors basse pression et haute pression. Une seconde source vibratoire a pour origine l’alternance des phases de compression et de dépression due à la rotation d’une rangée d’aubes mobiles. Cette seconde source vibratoire s’avère particulièrement importante lorsque l’organe de mesure est agencé immédiatement en aval d’une roue mobile comme cela est le cas de l’organe 42a de la figure 1. A titre d’exemple, une roue de soufflante, comportant 30 aubes, tournant à une vitesse de rotation de 2000 tours par minute créée une pulsation de 1000 Hz. Si le premier mode propre de l’organe de mesure est voisin de 1000 Hz, l’organe présente alors un risque élevé d’entrer en résonnance.

Un organe de mesure a une fréquence propre qui est fixe et qui est fonction de ses caractéristiques structurelles et dimensionnelles. Lorsque la fréquence de vibration de l’organe /j se rapproche de sa fréquence de résonance frlt le risque de résonnance devient élevé, ce qui augmente les risques de formations de fissures.

Pour limiter les phénomènes de résonances, il convient alors de limiter les plages de fonctionnement du moteur à des plages dans lesquelles la fréquence de vibration /j est suffisamment éloignée de la fréquence de résonance frv En d’autres termes, des plages de régimes de fonctionnement du turboréacteur peuvent être interdites en présence de l’organe de mesure, limitant l’intérêt des essais moteurs. Un arrêt de la turbomachine d’essai peut aussi être nécessaire pour changer l’organe, ce qui induit une augmentation des coûts. L’invention a notamment pour but d’apporter une solution simple, efficace et économique aux problèmes de l’art antérieur décrit précédemment. A cet effet, elle propose une veine annulaire d’écoulement d’air, en particulier pour une turbomachine, comprenant deux parois annulaires radialement interne et externe, un organe étant allongé selon une direction entre les parois annulaires interne et externe et une première des extrémités interne ou externe de l’organe étant fixée rigidement à une première des parois interne ou externe, caractérisée en ce que ladite veine annulaire comporte des moyens de variation, le long de ladite direction, de la position du centre de gravité de l’organe. L’invention propose ainsi d’ajouter des moyens de variation du centre de gravité à un organe allongé s’étendant à l’intérieur d’une veine annulaire. Ainsi, lorsque l’organe allongé comprenant des moyens d’instrumentation est soumis à des vibrations proches de sa fréquence de résonnance, il est possible grâce aux moyens de variation de la position du centre de gravité de modifier la fréquence propre de l’organe allongé de manière à l’éloigner de la fréquence de vibration en fonctionnement.

Selon une autre caractéristique de l’invention, les moyens de variation de la position du centre de gravité comprennent des moyens de déplacement d’une masse le long de ladite direction d’allongement.

En effet, compte-tenu de son allongement selon une direction, cet organe peut en première approche, être assimilé à une poutre dont l’une des extrémités est encastrée, et dont l’autre des extrémités est libre. Dès lors, la théorie des poutres peut s’appliquer et stipule que les fréquences propres frt de l’organe sont de la forme :

(1) où at, exprimé en mètre, est un coefficient qui dépend de l’ordre du mode, et des conditions d’accrochage de l’organe sur le carter, i étant un entier naturel et désignant le numéro du mode propre qui est considéré pour le calcul ; L, exprimé en mètre, est la position du centre de gravité de l’organe ; K, exprimé en Newton par mètre, est la raideur de l’organe ; et m, exprimé en kg, est la masse de l’organe.

De cette relation, on déduit que le déplacement du centre de gravité fait évoluer les fréquences propres de l’organe.

Dans une première réalisation, l’organe comporte au moins un conduit reliant un premier réservoir à un second réservoir, le premier réservoir et le second réservoir étant espacés l’un de l’autre le long de ladite direction d’allongement et les moyens de déplacement étant aptes à faire déplacer la masse qui est liquide du premier réservoir vers le second réservoir et inversement.

Le liquide est choisi de manière à être adapté aux conditions de température et de pression auxquelles est soumis l’organe en fonctionnement. Le liquide pourra être de l’eau lorsque l’organe est agencé immédiatement en aval d’une roue de soufflante ou de l’huile lorsque l’organe est agencé dans une turbine basse pression.

Selon une caractéristique additionnelle de l’invention, le premier réservoir peut comprendre une enveloppe rigide formant un corps dans lequel un piston est monté à coulissement pour le déplacement du liquide entre les premier et second réservoirs. L’usage d’un piston monté à coulissement simplifie le dispositif de déplacement de liquide, générateur de vide au niveau du piston, à un simple déplacement du piston.

Le second réservoir peut comporter une enveloppe souple disposée au niveau d’une seconde des extrémités interne et externe opposée à la première extrémité. L’utilisation d’une enveloppe souple permet au liquide de se déplacer et accompagne le déplacement du liquide. Cette enveloppe est fabriquée dans un matériau résistant aux conditions auxquelles est soumis l’organe à la position du plan de mesure. Par exemple cette enveloppe peut être fabriquée en élastomère.

Dans une seconde réalisation pratique de l’invention, les moyens de déplacement peuvent comprendre une tige montée mobile en translation, selon la direction d’allongement, dans une cavité de l’organe, cette tige portant la masse, cette dernière étant sous forme d’un solide. L’utilisation d’une tige montée mobile en translation permet d’accroître la précision du contrôle des fréquences propres par le déplacement du centre de gravité de l’organe tout le long de l’organe. La tige peut être creuse ou pleine. Cette réalisation s’avère également plus simple à mettre en oeuvre puisqu’elle ne nécessite pas de réservoirs et de canal reliés à étanchéité qui peut être délicat à réaliser.

Selon une autre caractéristique de cette seconde réalisation pratique, une première des extrémités de la tige mobile traverse ladite première paroi et est reliée à des moyens de mesure de la position de la masse le long de l’organe allongé dans la cavité. L’utilisation de moyens de mesure permet de positionner précisément la masse à l’intérieur de la cavité, ce qui permet de modifier avec précision la fréquence de résonance.

Selon une autre caractéristique de l’invention, ladite masse peut être agencée au niveau d’une seconde extrémité de la tige opposée à la première extrémité.

Le déplacement de la masse modifie les fréquences propres de la tige. Celle-ci peut être placée dans le prolongement de la tige ou décalée par rapport à l’extrémité de la tige. La masse peut être dans une matière différente de celle de la tige ou identique.

La tige peut également comporter des masselottes espacées le long de la tige.

Ces masselottes permettent de limiter la formation de modes propres de la tige en augmentant la rigidité globale de la tige. Ces masselottes peuvent être régulièrement espacées.

De préférence, la masse cumulée des masselottes et celle de la tige ne doit pas excéder 10% de la masse terminale située au bout de la tige.

Selon une autre caractéristique de l’invention, la seconde extrémité de l’organe allongé opposée à ladite première extrémité est totalement libre, c’est-à-dire avec des degrés de libertés dans les directions axiale, radiale et circonférentielle.

Le contrôle des fréquences propres de l’organe est particulièrement important lorsque la seconde extrémité est complètement libre. En effet, dans cette configuration, l’organe est très sensible aux effets aux vibrations.

Notons que l’invention serait également applicable lorsque la seconde extrémité ne possède qu’un seul degré de liberté au niveau de sa seconde extrémité. L’invention concerne également une turbomachine comprenant une veine telle que décrit précédemment et une rangée annulaire d’aubes mobiles entraînées en rotation par un rotor, ladite rangée étant agencée dans la veine en amont dudit organe allongé.

Dans cette configuration, en fonctionnement, les aubes impriment, par leurs rotations, une série de pulsations, alternant compression et dépression, dont la fréquence de cette série de pulsations à la fréquence /, influence la fréquence de vibration de l’organe f± qui peut alors se rapprocher de la fréquence propre fr± de l’organe, le déplacement du centre de gravité permettant ainsi avantageusement de modifier la fréquence de résonance frx de l’organe. L’invention concerne encore un procédé de déplacement du centre de gravité d’un organe d’une veine annulaire dans une turbomachine comportant les étapes consistant à : a) déterminer une première fréquence f± correspondant à la fréquence de vibration dudit organe ; b) déterminer une seconde fréquence fr± correspondant à la première fréquence propre dudit l’organe ; c) calculer la valeur absolue \f± - frx | ; d) effectuer une comparaison de |fx - fr±\ par rapport à un premier seuil consistant à établir un risque de résonance si la valeur absolue de ladite différence est inférieure ou égale au premier seuil ; e) si un risque de résonance a été établi à l’étape précédente, déplacer le centre de gravité de l’organe le long de sa direction d’allongement de manière à réduire la fréquence propre de l’organe lorsque /j > fr± ou à augmenter la fréquence propre de l’organe lorsque/! < frite procédé selon l’invention permet à l’aide de moyens de modification de la position du centre de gravité de modifier la fréquence propre fr± de l’organe afin que cette fréquence soit suffisamment éloignée de la fréquence de vibration /j en fonctionnement de l’organe. Il est ainsi possible de limiter les risques de résonnance de l’organe.

Lorsque la différence entre les fréquences fx et frx n’est pas suffisamment importante deux situations se présentent : la première si Λ > fri correspondant à une situation où la fréquence fx de vibration de l’organe est supérieure à sa première fréquence propre frlt la seconde si A < fri correspondant à une situation où la fréquence fx de vibration de l’organe est supérieure à sa fréquence propre frx. Dès lors, il faut éloigner frx de A en évitant l’égalité entre ces deux valeurs. Cela passe par une réduction de frx lorsque A lui est supérieur et une augmentation de /rx lorsque lui est inférieur.

Un tel procédé permet de contrôler les fréquences propres fr. de l’organe en tenant compte de la fréquence d’excitation A de l’organe en fonctionnement. L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 déjà décrite, est une demi-vue schématique en coupe axiale d’un turboréacteur d’aéronef d’un type connu ; - la figure 2 déjà décrite, est une vue schématique en perspective d’un organe de mesure de caractéristiques d’un flux selon la technique connue ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective d’un organe de mesure de caractéristiques d’un flux selon une première réalisation de l’invention ; - la figure 4 est une vue à plus grande échelle de la zone Ilia de la figure 3; - la figure 5 est une vue à plus grande échelle de la zone lllb de la figure 3; - les figures 6 et 7 sont des vues schématiques en perspective et isolées de l’organe de mesure ; - les figures 8 et 9 sont des représentations schématiques d’une seconde réalisation de l’invention.

La figure 3 représente une portion d’une veine annulaire de turbomachine telle qu’une veine annulaire d’écoulement d’un flux d’air secondaire, comportant un dispositif de mesure 56 de caractéristiques d’un flux comprenant un organe de mesure 58 s’étendant dans le flux d’air entre des parois de révolution interne 60 et externe 62 délimitant le flux d’air. Les figures 4 à 7 représentent différentes vues de l’organe de mesure 58 et on se référera dans la suite à ces figures ainsi qu’à la figure 3. L’organe de mesure 58 comprend une première extrémité radialement externe 64 et une seconde extrémité 66 radialement interne. L’extrémité radialement externe est reliée à une portion cylindrique 68 solidaire d’une embase 70 ayant la forme d’un disque et percée de quatre orifices 72 (figures 5, 6 et 7). L’organe de mesure 58 est inséré depuis l’extérieur de la paroi externe 62 dans une ouverture de celle-ci de manière à ce que la portion cylindrique 68 et le disque 70 viennent se loger dans des logements de formes complémentaires formés dans l’épaisseur de la paroi externe 62. Des vis de fixation sont ensuite engagés dans les orifices 72 de l’embase 70 et dans des orifices en vis-à-vis de la paroi externe 62. De cette manière, la première extrémité 64 de l’organe est fixée rigidement dans toutes les directions sur la paroi externe 62 (figure 5).

Selon l’invention, le dispositif de mesure de caractéristiques d’un flux comprend des moyens de variation de la position du centre de gravité de l’organe 58.

Dans les réalisations représentées aux figures, ces moyens comprennent des moyens de déplacement d’une masse. On privilégie le déplacement du centre de gravité de l’organe par le déplacement d’une masse agencée dans l’organe.

Dans la première réalisation de l’invention, les moyens de déplacement d’une masse comprennent une tige 74 montée mobile à translation dans une cavité 76 de l’organe 58. L’organe 58 comprend une première partie amont 78 comportant les orifices de passage de buses 54 de mesure de caractéristiques d’un flux, ces buses 54 comportant une ouverture orientée vers l’amont, et une partie aval 80 logeant la cavité 76 de forme tubulaire dans laquelle la tige 74 peut coulisser. On notera que la surface externe des parties aval 78 et amont 80 ont un profil aérodynamique adapté à l’écoulement d’un flux d’air de manière à limiter l’impact de l’organe de mesure 58 dans le flux d’air.

La tige 74 comprend une première extrémité radialement externe 82 et une seconde extrémité radialement interne 84. La seconde extrémité 84 porte une masse 86 qui est un solide de forme sensiblement cylindrique. La première extrémité 82 de la tige traverse la paroi externe 62 et comprend une partie cylindrique 87 de plus grand diamètre servant de partie de préhension sur laquelle une pince 88 est serrée. Cette pince 88 est reliée solidairement à des moyens de mesure comprenant un élément gradué 90. Le déplacement de la tige 74 peut être réalisé par un système du type pignon/crémaillère, par exemple.

Selon l’invention, le déplacement de la masse 86 permet de déplacer le centre de gravité de l’organe 58 ce qui permet de modifier la fréquence propre de l’organe 58.

En effet, on comprend que le mode de fixation de l’organe 58 de mesure, avec la première extrémité externe 64 fixée rigidement dans toutes les directions et la seconde extrémité 66 dépourvue de toute fixation dans les trois directions axiale, radiale et circonférentielle, s’apparente à un modèle de poutre mono-encastré et que le déplacement du centre de gravité permet de modifier la fréquence propre de l’organe 58 (voir l’équation 1 précédemment).

Des masselottes 92 sont régulièrement espacées le long de la tige 74 entre sa première extrémité 64 et sa seconde extrémité 66. Les masselottes 92 permettent d’éviter l’apparition de modes propres de la tige 74. Les masselottes 92 peuvent être par exemple régulièrement espacées le long de la tige 74. La masse cumulée des masselottes 92 et celle de la tige 74ne doit, de préférence, pas excéder 10% de la masse de la masse située au niveau de la seconde extrémité de la tige 74. Cette condition de masse peut impliquer que la tige 74 soit intérieurement creuse.

On note également que la partie 87 de plus grand diamètre au niveau de la première extrémité de la tige 74 ne pénètre jamais dans l’organe 58 et reste à l’extérieur de la veine annulaire. Cette partie permet d’augmenter l’inertie de la tige 74 en déplacement.

En fonctionnement, lorsque la fréquence de résonnance de l’organe 58 est proche de sa fréquence de vibration, il est nécessaire de déplacer la masse 86 afin de modifier la fréquence de résonnance. Le déplacement de la masse 86 vers la seconde extrémité 66 de l’organe 58 non rigidement fixée entraîne une réduction de la première fréquence propre (et des fréquences propres d’ordres supérieures) de l’organe 58. Le déplacement de la masse 86 vers la première extrémité 64 de l’organe 58 rigidement fixée entraîne une augmentation de la première fréquence propre (et des fréquences propres d’ordres supérieures) de l’organe 58 (voir équation 1).

La masse 86 peut être réalisée dans le même matériau que celui de la tige 74 ou dans un matériau différent.

Les figures 8 et 9 représentent une seconde réalisation de l’invention dans laquelle le centre de gravité de l’organe 94 est déplacé au moyen d’une masse 96 liquide déplaçable en entre une première position (figure 8) et une seconde position (figure 9). A cette fin, l’organe 94 comporte au moins un conduit 98 reliant à étanchéité un premier réservoir externe 100 agencé à l’extérieur de la paroi externe 62, au niveau de la première extrémité 102 de l’organe 94, à un second réservoir 104 agencé au niveau de la seconde extrémité 106 de l’organe 94.

Le premier réservoir 100 comprend une enveloppe rigide formant un corps dans lequel un piston 108 est monté à coulissement pour le déplacement du liquide entre les premier 100 et second 104 réservoirs. Le second réservoir 104 comporte une enveloppe souple disposée au niveau de la seconde extrémité 106 de l’organe 94. L’usage d’un piston 108 monté à coulissement simplifie le dispositif de déplacement de liquide, générateur de vide au niveau du piston 108, à un simple déplacement du piston 108. Le piston 108 peut être déplaçable entre plusieurs positions de manière à déplacer une quantité donnée de liquide entre les premier 100 et second 104 réservoirs.

Le liquide est choisi de manière à s’adapter aux conditions de température et de pression à la position du plan de mesure. A ce titre, il pourra être de l’eau au niveau de la soufflante ou de l’huile au niveau de la turbine basse pression. Le réservoir peut avoir une capacité de 5 millilitres. D’autres moyens de déplacement du liquide peuvent être utilisés tels qu’une pompe, par exemple, située à l’extérieur de la veine d’air. L’enveloppe souple du second réservoir 104 peut être fabriquée dans un matériau permettant de résister aux conditions de température et de pression à la position du plan de mesure, par exemple, en élastomère.

En fonctionnement, le déplacement du piston 108 vers la première extrémité 102 de l’organe 94 entraîne le déplacement du volume de fluide du premier réservoir 100 (figure 8) vers le second réservoir 104 (figure 9). Cela a pour effet de réduire les fréquences propres de l’organe 94. Lorsqu’il s’agit d’augmenter les fréquences propres, le piston 108 est déplacé dans une direction opposée, ce qui a pour conséquence d’aspirer le liquide vers le premier réservoir 100, le second réservoir 104 souple se déformant.

La mise en œuvre du déplacement sera contrôlée par un système permettant de comparer la fréquence de vibration à la fréquence de résonnance de l’organe fr±. A ce titre, l’organe peut comporter une jauge de contrainte dynamique ou tout autre système de détermination de la fréquence de vibration reliée à un système de traitement de l’information qui va analyser et adapter la position de la masse en fonction de la valeur absolue de la différence entre une première fréquence f± de vibration dudit organe et la fréquence de résonnance frx correspondant à la première fréquence propre dudit l’organe afin de vérifier que le comportement de l’organe est conforme à l’attendu. Dès lors, le procédé de déplacement du centre de gravité de l’organe comporte les étapes consistant à : a) déterminer une première fréquence f± correspondant à la fréquence de vibration dudit organe ; b) déterminer une seconde fréquence fr± correspondant à la première fréquence propre dudit l’organe ; c) calculer la valeur absolue \f± — frx | ; d) effectuer une comparaison de |fx - /rj par rapport à un premier seuil consistant à établir un risque de résonance si la valeur absolue de ladite différence est inférieure ou égale au premier seuil ; e) si un risque de résonance a été établi à l’étape précédente, déplacer le centre de gravité de l’organe le long de sa direction d’allongement de manière à réduire la fréquence propre de l’organe lorsque f± > fr± ou à augmenter la fréquence propre de l’organe lorsque f± < fn-

En fonctionnement, l’organe va vibrer à une fréquence suite, principalement, à l’excitation fréquentielle f issue de la rotation des aubes sans pour autant exclure d’autres sources de vibrations. Lorsque les fréquences f± et fr± ne sont pas suffisamment éloignées, deux cas se présentent : fi > fri correspondant à une situation où la fréquence f± de vibration de l’organe est supérieure à la fréquence propre frx - fi < fri correspondant à une situation où la fréquence de vibration de l’organe est supérieure à la fréquence propre fr±.

En pratique, la différence \f± - frt \ doit au moins être égale à 10% de la valeur de fr± et dans l’absolu ne doit pas être inférieure à 5% de fr±. Le procédé de déplacement du centre de gravité de l’organe 58, 94 permet de sécuriser la dynamique vibratoire de l’organe en asservissant la position du centre de gravité à la différence |/x - frx | et en maintenant la fréquence f± à au plus 95% de fr± ou au moins 105% de frx donc à l’exclusion de l’intervalle [0,95 fr± ; 1,05 frf\ et de préférence l’intervalle [0,9 fr± ; 1,1 /rj. Dès lors, il faut éloigner fr± de fx en évitant l’égalité entre ces deux valeurs. Cela passe par une réduction de frx lorsque fx lui est supérieur et une augmentation de fr± lorsque lui est inférieur.

Concrètement, la réduction de frx s’obtient en déplaçant la masse 86, 96 vers l’extrémité non rigidement fixée et, l’augmentation de frx s’obtient en déplaçant la masse vers l’extrémité rigidement fixée.

Un tel procédé permet de contrôler les fréquences propres fr± de l’organe en tenant compte de la fréquence d’excitation induite par le fonctionnement de la turbomachine.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1. Veine annulaire d’écoulement d’air, en particulier pour une turbomachine, comprenant deux parois annulaires radialement interne (60) et externe (62), un organe (58, 94) étant allongé selon une direction entre les parois annulaires interne (60) et externe (62) et une première (64, 102) des extrémités interne ou externe de l’organe (58, 94) étant fixée rigidement à une première des parois interne (60) ou externe (62), caractérisée en ce que ladite veine annulaire comporte des moyens de variation, le long de ladite direction, de la position du centre de gravité de l’organe (58, 94).
2. 2. Veine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de variation de la position du centre de gravité comprennent des moyens de déplacement d’une masse (86, 96) le long de ladite direction d’allongement.
3. 3. Veine selon la revendication 2 caractérisée en ce que l’organe comporte au moins un conduit (98) reliant un premier réservoir (100) à un second réservoir (104), le premier réservoir (100) et le second réservoir (104) étant espacés l’un de l’autre le long de ladite direction d’allongement et les moyens de déplacement étant aptes à faire déplacer la masse qui est liquide (96) du premier réservoir (100) vers le second réservoir (104) et inversement.
4. 4. Veine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le premier réservoir (100) comprend une enveloppe rigide formant un corps dans lequel un piston (108) est monté à coulissement pour le déplacement du liquide entre les premier (100) et second (104) réservoirs.
5. 5. Veine selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le second réservoir (104) comporte une enveloppe souple disposée au niveau d’une seconde des extrémités interne (106) et externe (102) opposée à la première extrémité.
6. 6. Veine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de déplacement comprennent une tige (74) montée mobile en translation, selon la direction d’allongement, dans une cavité (76) de l’organe (58), cette tige (74) portant la masse (86).
7. 7. Veine selon la revendication 6, caractérisée en ce qu’une première (82) des extrémités de la tige (74) mobile traverse ladite première paroi (62) et est reliée à des moyens de mesure de la position de la masse le long de l’organe (58) allongé dans la cavité (76).
8. 8. Veine selon les revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que ladite masse (86) est agencée au niveau d’une seconde extrémité (84) de la tige (74) opposée à la première extrémité (82).
9. 9. Veine selon les revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la tige (74) comporte des masselottes (92) espacées le long de la tige (74).
10. 10. Veine selon la revendication 9, caractérisée en ce que la seconde extrémité (66) de l’organe (58) allongé opposée à ladite première extrémité (64) est libre.
11. 11 .Turbomachine caractérisée en ce qu’elle comprend une veine selon l’une des revendications précédentes et une rangée annulaire d’aubes mobiles entraînées en rotation par un rotor, ladite rangée étant agencée dans la veine en amont dudit organe allongé (58).
12. 12. Procédé de déplacement du centre de gravité d’un organe d’une veine annulaire dans une turbomachine selon l’une des revendications 1 à 11, comportant les étapes consistant à : a) déterminer une première fréquence /j correspondant à la fréquence de vibration dudit organe (58, 94) ; b) déterminer une seconde fréquence frx correspondant à la première fréquence propre dudit l’organe (58, 94) ; c) calculer la valeur absolue |fx - fr±\ ; d) effectuer une comparaison de |f± - /VJ par rapport à un premier seuil consistant à établir un risque de résonance si la valeur absolue de ladite différence est inférieure ou égale au premier seuil ; e) si un risque de résonance a été établi à l’étape précédente, déplacer le centre de gravité de l’organe (58, 94) le long de sa direction d’allongement de manière à réduire la fréquence propre de l’organe (58, 94) lorsque /j > frx ou à augmenter la fréquence propre de l’organe (58, 94) lorsque /j < />!