FR3070202A1 - Arbre de transmission pour entrainer un arbre de soufflante d'un prototype de turbomachine dans un banc d'essais d'ingestion et de retention - Google Patents
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Abstract
Banc d'essais de turbomachine (20), comprenant un caisson (26) destiné à recevoir un prototype (31) à tester, un moteur (M) situé hors du caisson, un arbre de transmission (43) pour transmettre une rotation du moteur au prototype (31), cet arbre de transmission s'étendant suivant une direction axiale (AX) en comprenant un arbre d'entrainement accouplé au moteur et un arbre de liaison se montant dans le caisson pour être accouplé à l'arbre d'entrainement et au prototype, cet arbre de liaison étant creux pour être traversé par un toron de câbles reliés à des capteurs équipant le prototype, cet arbre de liaison comportant un tronçon intermédiaire rétractable suivant la direction axiale en incluant un premier élément et un second élément mobiles en translation l'un par rapport à l'autre et solidaires en rotation, pour faciliter le montage de cet arbre de liaison dans le caisson après installation du prototype et de l'arbre d'entraînement.
Description
ARBRE DE TRANSMISSION POUR ENTRAINER UN ARBRE DE SOUFFLANTE D'UN PROTOTYPE DE TURBOMACHINE DANS UN BANC D'ESSAIS D'INGESTION ET DE RETENTION
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des moteurs d'aéronef de type turboréacteur et plus particulièrement à un banc d'essai utilisé pour caractériser le comportement mécanique du module de soufflante lorsqu'un corps étranger est aspiré dans le moteur.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Dans un tel moteur 1, l'air extérieur est admis dans une manche d'entrée 2 pour traverser une soufflante 3, comportant une série d'aubes rotatives de grandes dimensions, puis se sépare en un flux primaire et un flux secondaire. Le flux secondaire est propulsé directement vers l'arrière par la soufflante 3 pour générer une poussée principale. Le flux primaire traverse quant à lui successivement un ensemble de compresseurs 4, une chambre de combustion 6 et un ensemble de turbines 7, avant d'être évacué vers l'arrière par une tuyère 8 en générant une poussée secondaire.
Ce moteur 1 est délimité par un carter externe 9 s'étendant depuis sa partie amont AM pour délimiter la manche d'entrée 2, jusqu'à sa partie aval AV pour délimiter la tuyère 8.
Dans un tel moteur, des corps étrangers, tels que des oiseaux, peuvent s'engouffrer à travers la manche d'entrée 2, percuter la soufflante 3, et provoquer le déplacement voire la rupture d'une aube de soufflante. Une telle rupture d'aube peut entraîner une rupture en cascade des autres aubes et projeter des éclats, entraînant une perte partielle ou totale de propulsion et un début d'incendie. Cet événement est particulièrement sévère pendant le décollage de l'avion, où une poussée maximale est nécessaire.
A cet effet, des essais dits « d'ingestion » sont réalisés pour s'assurer que les aubes résistent à un impact de niveau énergétique prédéterminé, correspondant généralement à l'ingestion d'un ou quelques oiseaux à la vitesse de croisière de l'avion.
A défaut de pouvoir éviter totalement la perte d'aube, par exemple dans le cas d'un vol à travers une nuée d'oiseaux, le moteur doit protéger les composants structuraux essentiels de l'avion, à savoir l'aile remplie de carburant ou encore le fuselage pressurisé. Il s'agit en outre de s'assurer lors d'essais dits « de rétention », que les éclats d'aube détachés restent confinés à l'intérieur du moteur en ne perçant pas la portion de carter entourant la soufflante 3, cette portion étant appelée carter de rétention 11.
Etant donné le coût élevé de tels essais réalisés avec un moteur entier, ils sont préférentiellement réalisés avec un prototype en banc d'essais. Ce prototype comprend une soufflante entraînée par un arbre de transmission pour valider la tenue des aubes lors d'essais d'ingestion. Le prototype est ensuite enrichi du carter de rétention dans le cas d'un essai de rétention visant à valider sa tenue à la perforation.
Différents capteurs sont placés sur le prototype pour recueillir des données acheminées vers un ordinateur situé à l'extérieur du banc par des câbles s'étendant dans l'arbre de transmission monté dans le banc.
Compte tenu de l'accessibilité restreinte aux câbles et à différent éléments de connectique une fois l'arbre de transmission monté, il est nécessaire d'assurer soigneusement le passage et la connexion des câbles dans l'arbre durant l'assemblage au banc, cette opération étant globalement longue et délicate.
Le but de l'invention est d'apporter une solution permettant de remédier à cet inconvénient.
EXPOSE DE L'INVENTION
A cet effet, l'invention a pour objet un banc d'essais de turbomachine, comprenant un caisson destiné à recevoir un prototype à tester, un moteur situé hors du caisson, un arbre de transmission pour transmettre une rotation du moteur au prototype, cet arbre de transmission s'étendant suivant une direction axiale en comprenant un arbre d'entraînement accouplé au moteur et un arbre de liaison se montant dans le caisson après installation du prototype pour être accouplé à l'arbre d'entraînement et au prototype, cet arbre de liaison étant creux pour être traversé par un toron de câbles reliés à des capteurs équipant le prototype, cet arbre de liaison comportant un tronçon intermédiaire rétractable suivant la direction axiale en incluant un premier élément et un second élément mobiles en translation l'un par rapport à l'autre et solidaires en rotation, pour faciliter le montage de cet arbre de liaison dans le caisson après installation du prototype et de l'arbre d'entraînement.
Avec cette solution, le montage de l'arbre de liaison étant facilité, il en résulte une installation du prototype, de l'arbre d'entraînement et du toron de câbles facilitée, en permettant à un opérateur de rétracter et déployer au besoin l'arbre de liaison pour son assemblage et l'acheminement des câbles du toron, mais également en permettant de ne pas se soucier de l'incertitude sur la valeur de la distance entre l'arbre d'entraînement et le prototype quand ils sont montés.
L'invention concerne également un banc d'essais ainsi défini, dans lequel le premier élément comprend une portion d'insertion pourvue de cannelures externes et s'engageant dans une extrémité du second élément, ce second élément comprenant des cannelures internes avec lesquelles les cannelures externes s'engrènent par complémentarité de forme.
Avec cet agencement, les premier et second éléments sont couplés en rotation tout en garantissant leur guidage en translation l'un par rapport à l'autre.
L'invention concerne également un banc d'essais ainsi défini, dans lequel le second élément comporte une première et une seconde couronne de centrage situées de part et d'autre des cannelures suivant la direction axiale pour venir chacune en appui contre le premier élément.
Avec cet agencement, les efforts de flexion appliqués à l'arbre de liaison ne transitent pas par les cannelures, évitant ainsi que celles-ci ne se déforment et que le guidage en translation des premier et second éléments ne soit détérioré.
L'invention concerne également un banc d'essais ainsi défini, dans lequel le premier élément comprend un collet sur lequel est en appui la première couronne de centrage, ce collet présentant une étendue suivant la direction axiale qui est supérieure à la course de rétractation du tronçon intermédiaire suivant cette direction axiale.
Avec cet agencement, l'alignement entre les premier et second éléments est conservé lors de leur déplacement axial relatif pour éviter du balourd.
L'invention concerne également un banc d'essais ainsi défini, dans lequel le caisson est délimité par une paroi de fermeture aval comprenant un orifice traversant et supportant un palier de guidage en rotation de l'arbre d'entraînement qui traverse cette paroi de fermeture aval au niveau de l'orifice, et dans lequel le caisson est destiné à être sous vide avec le palier assurant l'étanchéité du caisson en encapsulant de façon étanche l'orifice.
L'invention concerne également un banc d'essais ainsi défini, dans lequel l'arbre de transmission intègre un dispositif de connexion électrique comportant un connecteur aval monté dans une cavité de l'arbre d'entraînement entourée par une cloche formant évasement en extrémité amont de cet arbre d'entraînement, et un connecteur amont qui s'enfiche sur le connecteur aval dans un espace délimité par la cloche et une bride située en extrémité aval de l'arbre de liaison, cette bride étant destinée à être solidarisée à la cloche.
L'invention concerne également un banc d'essais ainsi défini, dans lequel le connecteur aval est monté de manière étanche dans la cavité.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est un schéma de principe d'un turboréacteur double flux à soufflante amont carénée en coupe longitudinale ;
La figure 2 est vue globale en coupe d'un banc d'essais d'ingestion et de rétention selon l'invention ;
La figure 3 est une vue partielle en coupe et en perspective d'un banc d'essais d'ingestion et de rétention selon l'invention ;
La figure 4 est vue en coupe d'une portion d'arbre de transmission prévue dans le caisson du banc d'essais d'ingestion et de rétention selon l'invention.
La figure 5 est vue en coupe de détails du dispositif de connexion électrique situé dans l'arbre de transmission selon l'invention.
La figure 6 est une vue en coupe du tronçon intermédiaire rétractable de l'arbre de transmission du banc d'essais selon l'invention.
La figure 7 est une vue en perspective de cannelures d'un premier et d'un second élément de l'arbre de transmission du banc selon l'invention.
La figure 8 est une vue en coupe de détails de l'arbre de transmission au niveau de l'accouplement entre les premier et second éléments.
La figure 9 est une vue en coupe de l'arbre de transmission selon un premier mode de montage conformément à l'invention.
La figure 10 est une vue en coupe de l'arbre de transmission selon un second mode de montage conformément à l'invention.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
Comme visible sur la figure 2, un banc d'essais d'ingestion et de rétention 20 comprend une structure porteuse 21 de révolution qui est prolongée à la fois par une enveloppe structurelle amont cylindrique 22 fermée à l'amont AM par une paroi de fermeture amont 23, et par une enveloppe aval cylindrique 24 fermée à l'aval AV par paroi de fermeture aval 25, délimitant conjointement un caisson 26.
La structure porteuse 21 inclut deux couronnes 27 et 28, concentriques qui sont reliées entre elles par des colonnes d'élastomères 29, avec une couronne extérieure 27 à partir de laquelle s'étendent l'enveloppe amont 22 et l'enveloppe aval 24, et une couronne intérieure 28 sur laquelle est monté concentriquement un anneau rigide de rattachement 30.
Le banc 20 est destiné à recevoir un prototype 31 comprenant un module de soufflante qui correspond à une partie amont d'un moteur réel. Le module de soufflante comporte une soufflante, représentée uniquement à la figure 2, qui inclut un disque de soufflante 32 portant des aubes 32a, et un arbre rotatif basse pression 33 s'étendant suivant une direction axiale AX qui est coaxiale avec les couronnes 27 et 28. Cet arbre rotatif 33 est creux et s'étend dans le caisson 26 depuis une extrémité amont 34 évasée qui porte le disque de soufflante 32 dans l'enveloppe structurelle amont 22, jusqu'à une extrémité aval 36 située en région centrale de la structure porteuse 21.
Ce prototype 31 comprend d'autre part un organe de support 38 qui correspond à une partie avale simplifiée d'un moteur réel, tout en étant dimensionné pour en être représentatif en matière de flexibilité. L'organe de support 38 est monté au banc 20 en étant assemblé à l'anneau de rattachement 30 par des liaisons vis-écrou 39, visibles notamment à la figure 3. En outre l'arbre rotatif 33 est guidé en rotation dans le banc 20 par l'organe de support 38 au niveau d'un premier palier 41 situé au voisinage du disque de soufflante 32, et d'un second palier 42 situé au voisinage de l'interface avec l'anneau rigide 30.
Selon le type d'essai réalisé, le module de soufflante peut être enrichi d'un carter de rétention non représenté qui prolonge l'organe de support 38 pour entourer les aubes de soufflante.
Le banc 20 comprend un arbre de transmission 43 creux qui s'accouple avec l'arbre rotatif basse pression 33 pour l'entraîner en rotation. L'arbre de transmission 43 s'étend suivant l'axe AX depuis une première extrémité 44 liée à l'extrémité aval 36 de l'arbre rotatif 33 par bridage, jusqu'à une seconde extrémité 45 située à l'extérieur du caisson 26 pour être liée à un moteur d'entraînement électrique extérieur M. Cet arbre de transmission 43 traverse le caisson 26 par un orifice 46 formé dans la paroi de fermeture aval 25. En outre, le vide est établi dans le caisson 26 pour que le moteur électrique M n'ait pas à fournir la puissance nécessaire à la compression d'air entrant dans le système.
L'arbre de transmission 43 est supporté en rotation dans le banc 20 par un palier 47 prévu au voisinage de la paroi de fermeture aval 25. Le palier 47 comporte deux roulement à billes 48 juxtaposés et incluant chacun une bague intérieure liée en rotation à arbre de transmission 43 et une bague extérieure fixe par rapport au caisson 26, comme visible sur la figure 4. Le palier 47 assure l'étanchéité du caisson 26 en encapsulant l'orifice 46 avec une paroi conique 49, attendu que cet arbre de transmission 43 traverse la paroi de fermeture aval 25.
En outre, cet arbre de transmission 43 est issu de l'assemblage, au voisinage amont du palier 47, d'un arbre de liaison 51 creux et d'un arbre d'entraînement 52 creux. L'arbre de liaison 51 est prévu intégralement dans le caisson 26 en s'étendant depuis l'arbre basse pression 33 jusqu'au voisinage amont du palier 47, tandis que l'arbre d'entraînement 52 s'étend depuis l'extérieur du caisson 26, pour être entraîné en rotation par le moteur d'entraînement M, jusqu'à l'arbre de liaison 51 en logeant entièrement le palier étanche 47. Plus précisément, l'arbre de liaison 51 comprend, au voisinage amont du palier étanche 47, une bride 53 qui s'accouple en rotation à une cloche 54 dépassant hermétiquement du palier étanche 47, cette cloche 54 étant solidaire en rotation avec l'arbre d'entraînement 52 en étant prévu en extrémité amont de celui-ci.
Différents capteurs, tels que des accéléromètres ou des jauges de déformations sont placés sur le prototype 31 pour recueillir une pluralité de données d'essais. Ces données sont acheminées depuis les capteurs vers un ordinateur de stockage et de visualisation des données qui se situe à l'extérieur du caisson 26, par l'intermédiaire de câbles électriques passant à l'intérieur de l'arbre rotatif 33 et l'arbre de transmission 43.
Afin d'assurer l'étanchéité du caisson 26, ces câbles ne traversent pas directement le palier étanche 47, mais sont scindés en un toron de câbles amont 56 et un toron de câbles aval 57 reliés ensemble par un dispositif de connexion électrique 58 situé dans l'arbre de transmission 43, au niveau de l'interface entre l'arbre de liaison 51 et l'arbre d'entraînement 52. Les câbles du toron amont 56 s'étendent depuis une extrémité amont liée aux capteurs jusqu'à une extrémité aval liée au dispositif de connexion 58 en s'étendant successivement dans l'arbre rotatif 33 et dans l'arbre de liaison 51, tandis que les câbles du toron aval 57 s'étendent depuis une extrémité liée à l'ordinateur jusqu'à une extrémité liée au dispositif de connexion 58 en passant dans l'arbre d'entraînement 52.
Comme visible plus en détail en figure 5, le dispositif de connexion 58 comporte un connecteur amont 59 et un connecteur aval 61 assemblables par enfichage. Le connecteur amont 59 comprend à ses extrémités des fiches de contact femelles 62, et des ports de raccordement 64 auxquels viennent se brancher les câbles du toron amont 56. Complémentairement, le connecteur aval 61 comprend à ses extrémités des fiches de contact mâles 66, sur lesquelles les fiches de contact 62 du connecteur amont 59 s'enfichent pour établir une liaison électrique entre les connecteurs, et des ports de raccordement 68 pour le branchement des câbles du toron aval 57.
En outre, l'arbre d'entraînement 52 comprend en extrémité amont située dans le caisson 26 et entourée par la cloche 54, un capot pourvu d'une cavité 69 incluant des orifices 70 débouchant dans l'arbre d'entraînement 52. Le connecteur aval 61 est imbriqué hermétiquement dans la cavité 69 de façon à ce que les ports de raccordement 68 soient en vis-à-vis des orifices 70 afin qu'il soit accessibles pour le branchement des câbles du toron aval 57 depuis l'intérieur de l'arbre d'entraînement 52. Le connecteur amont 59 se branche au connecteur aval 61 en amont du palier étanche 47, dans un espace délimité par la bride 53 et la cloche 54 quand les arbres de liaison 51 et d'entraînement 52 sont assemblés, avec les fiches de contact 66 dépassant à l'amont de la cavité 69.
La bride 53 et la cloche 54 sont notamment dimensionnés pour former un évasement ponctuel de l'arbre de transmission 43 afin de délimiter un espace de grandeur suffisante pour accueillir le connecteur amont 59 et le connecteur aval 61, qui dans le cas contraire présentent chacun un gabarit trop important pour passer dans l'arbre de transmission 43.
L'arbre de liaison 51 est issu de l'assemblage, dans l'ordre qui suit, de trois tronçons 71, 72 et 73, respectivement amont, intermédiaire et aval, qui sont délimités entre eux par deux interfaces 74 et 76, comme illustré aux figures 4 et 6.
Le tronçon amont 71 est de petite étendue en s'étendant depuis l'extrémité 44 de l'arbre de liaison 51 jusqu'à l'interface 74 prévue au proche voisinage aval de cette même extrémité 44. Le tronçon aval 73 prolonge l'arbre d'entraînement 52 jusqu'à l'interface 76 prévu au voisinage amont du palier étanche 47. Le tronçon intermédiaire 72 relie ensemble le tronçon amont 71 et le tronçon aval 73 respectivement au niveau des interfaces 74 et 76.
En outre, le tronçon amont 71 et le tronçon intermédiaire 72 comportent chacun une bride au niveau de leur extrémités en vis-à-vis l'une de l'autre, prévues à l'interface 74. Ces brides assurent l'assemblage et le couplage en rotation des deux tronçons 71 et 72 en étant maintenues l'une contre l'autre par une série de boulons.
De la même manière, le tronçon intermédiaire 72 et le tronçon aval 73 comportent chacun une bride au niveau de leur extrémités en vis-à-vis l'une de l'autre, pour lier ensemble ces deux tronçons au niveau de l'interface 76.
L'idée à la base de l'invention est de prévoir un arbre de liaison 51 télescopique pouvant se déployer pour venir en affleurement avec l'arbre rotatif 33 et l'arbre d'entraînement 52 pour assurer leur couplage en rotation, et pouvant se rétracter pour permettre à un opérateur d'assurer le passage et le branchement des câbles du toron 57.
A cet effet, le tronçon intermédiaire 72 est rétractable en comportant un premier élément 77 et un second élément 78 qui sont tubulaires et qui s'emboîtent l'un dans l'autre en pouvant coulisser l'un par rapport à l'autre, le second élément 78 entourant localement le premier élément 77, comme visible en détail sur la figure 6. En particulier, le premier élément 77 et le second élément 78 comportent respectivement une extrémité libre 79 et 81, autrement dit non assemblée, le premier élément étant globalement situé en amont du second élément tandis que l'extrémité 79 du premier élément 77 est située en aval de l'extrémité 81 du second élément 78.
Le premier élément 77 présente un diamètre extérieur mesuré au niveau de son extrémité libre 79 qui est inférieur à celui mesuré à la base de la bride d'assemblage au niveau de l'interface 74. Plus précisément, ce premier élément 77 comprend une première portion cylindrique 82 qui s'étend sur environ les deux tiers de ce premier élément 77 depuis l'interface 74, en présentant un diamètre constant noté Dl. Cette première portion 82 est prolongée vers l'aval par une seconde portion conique 83, formant un angle d'environ 15° avec la première portion 82, et dont le diamètre extérieur décroît continûment depuis la valeur Dl jusqu'à une valeur D2. Une troisième portion délimitant un anneau 84 prolonge la seconde portion conique 83, cet anneau 84 étant formé d'un collet 86 présentant un diamètre extérieur D3 supérieur à D2 et dont les arêtes vives amont et aval sont adoucies respectivement par un congé 87 et un chanfrein circonférentiel 88. Enfin, la troisième portion formant l'anneau 84 est prolongée depuis la base du chanfrein 88 par une quatrième portion 89 dit d'insertion, qui s'étend jusqu'à l'extrémité libre 79 en étant destinée à entièrement loger le second élément 78.
La portion d'insertion 89 présente dans sa région centrale, c'est-à-dire entre l'anneau 84 et l'extrémité libre 79, des cannelures externes 91 régulièrement espacées sur son pourtour. Ces cannelures 91 s'étendent selon la direction AX et sont obtenues par exemple par brochage, fraisage ou par toute autre technique d'usinage pour la formation de cannelures. En outre, cette portion d'insertion 89 présente un diamètre extérieur constant D4 le long de son étendue non cannelée, qui est inférieur au diamètre D2.
Le second élément 78 est décrit ci-après en considérant le premier élément 77 logeant d'ores et déjà ce second élément 78, attendu que le premier élément 77 et le second élément 78 sont deux pièces rapportées et assemblées dont la forme et les dimensions respectives sont définies dépendamment des unes des autres.
Au niveau de l'extrémité libre 81 du second élément 78, est prévu une première couronne de centrage interne 92 qui s'étend vers l'intérieur et vient en appui contre le collet 86 du premier élément 77. A cet égard, le diamètre intérieur du second élément 78 mesuré au niveau de cette couronne 92 est sensiblement égal au diamètre D3.
Une seconde couronne de centrage interne 93 dépasse du second élément 78 pour venir en appui contre la portion d'insertion 89 du premier élément 77 au voisinage de son extrémité libre 79. Le diamètre intérieur du second élément 78 mesuré au niveau de cette couronne 93 est sensiblement égal au diamètre D4.
Les couronnes 92 et 93 forment des centrages précis qui assurent une rectitude maîtrisée du tronçon intermédiaire 72 dans son ensemble.
Des cannelures internes 94 sont prévues au niveau d'une zone du second élément 78 qui se situe entre les couronnes de centrage 92 et 93. Ces cannelures internes 94 sont également obtenues par exemple par brochage, ou par toute autre technique de formation de cannelures, et sont régulièrement espacées sur le pourtour du second élément 78 en étant dirigée suivant l'axe AX.
Les cannelures 91 et 94 présentent des formes complémentaires et s'engrènent ensemble, avec chaque cannelure 94 étant destinée à loger un interstice entre deux cannelures 91, et réciproquement chaque cannelure 91 étant destinée à loger un interstice entre deux cannelures 94, comme visible à la figure 7. Cet agencement permet d'assurer le couplage en rotation du premier élément 77 et du second élément 78, tout en permettant leur déplacement relatif suivant la direction AX. Les cannelures 91 et 94 illustrées sur la figure 7 sont des cannelures à flancs parallèles et au nombre de 6, mais l'invention ne se limite pas à ce mode de réalisation et permet l'utilisation de cannelures de forme et en nombre différent dès lors que le coulissement et le couplage en rotation du premier élément 77 et du second élément 78 est permis. Notamment, l'invention pourrait prévoir des cannelures rectilignes ou à flancs en développante de cercle, autrement dit que les faces latérales des cannelures ne sont pas parallèles mais inclinées les unes par rapport aux autres.
Le second élément 78 présente un diamètre intérieur D5 constant sur les quatre cinquième de sa longueur, depuis l'interface 76 jusqu'à la couronne 93. Ce second élément 78 présente également un diamètre intérieur D6 constant entre la couronne de centrage 92 et les cannelures 94, le diamètre intérieur D6 étant supérieur à D5 qui est lui-même supérieur à D4.
En outre, les efforts de flexion appliqués à l'arbre rotatif de liaison 51 transitent par les couronnes de centrage 92 et 93, et non pas par les cannelures 91 et 94 qui risqueraient de se déformer. A cet égard, la plage de positions possibles relatives du premier élément 77 et du second élément 78 correspond à l'ensemble X des positions pour lesquelles les deux couronnes 92 et 93 sont toujours en appui sur le premier élément 77, comme illustré à la figure 8. En pratique, il est prévu que l'étendue axiale du collet 86 soit supérieure à la course axiale effective de rétractation de l'arbre de liaison afin d'éviter tout désengagement des couronnes de centrages 92 et 93 avec le premier élément 77, conduisant au désalignement des premier et second éléments 77 et 78. Si un tel désalignement se produisait, l'arbre de liaison 51 serait soumis à du balourd entraînant des efforts importants au niveau des brides de fixation, voire la ruine de l'assemblage par rupture des liaisons boulonnées et des bagues de roulements.
On distingue dès lors une position entièrement déployée de la portion d'insertion 89, et plus généralement du tronçon intermédiaire 72, lorsque la couronne 93 est au proche voisinage aval AV de l'extrémité libre 79, et une position entièrement rétractée lorsque l'extrémité 81 comprenant la couronne de centrage 92 est au proche voisinage de la limite amont AM du collet 86. Autrement dit, il subsiste toujours un écart de sécurité axial entre la couronne de centrage 92 et l'interface entre le collet 86 et le congé 87 en position entièrement rétractée, et un écart axial entre la couronne de centrage 92 et l'interface entre le collet 86 et le chanfrein circonférentiel 88 en position entièrement déployée.
D'une manière générale, l'invention permet de faciliter l'installation du prototype, de l'arbre de liaison et du toron de câbles dans le banc, en permettant à un opérateur de rétracter et déployer au besoin l'arbre de liaison 51 pour acheminer les câbles du toron amont 56, mais également en permettant de ne pas se soucier des défauts axiaux de fabrication.
En effet, l'arbre de liaison 51 permet de s'affranchir de l'incertitude sur la valeur de la distance axiale entre le palier étanche 47, plus précisément la portion d'arbre d'entraînement qui dépasse de ce palier étanche 47, et l'arbre rotatif basse pression 33, cette valeur de distance étant inconnue jusqu'au montage du prototype 31 au banc d'essais 20. Cet aspect constitue un gain en simplicité en comparaison avec l'utilisation d'un arbre de liaison simple, autrement dit non télescopique, qui nécessiterait de prévoir à son interface avec l'arbre rotatif base pression et/ou l'arbre d'entraînement, une cale de réglage usinée lors du montage pour rattraper le différentiel de longueur.
Pour effectuer le montage du prototype 31 et de l'arbre d'entraînement 52 avec le toron aval 57 sans se soucier de l'installation de l'arbre de liaison 51 et du toron amont 56, il est nécessaire de procéder comme il suit :
Le montage du prototype 31 débute notamment par l'assemblage de l'organe de support 38 avec l'anneau de rattachement 30 de la structure porteuse 21 en respectant un alignement précis avec le palier étanche 47 suivant l'axe AX. Ce prototype 31 est ensuite enrichi de sa soufflante, en montant l'arbre rotatif basse pression 33 traversant dans les deux paliers 41 et 42, et en installant le disque de soufflante 32 au niveau de l'extrémité 34 de cet arbre rotatif 33. Dans le cas d'essais de rétention, un carter de rétention est accroché à une bride d'une partie fixe du prototype 31. Ce prototype est enfin muni de capteurs à l'amont de l'arbre basse pression 33.
L'arbre d'entraînement 52 est par ailleurs installé au niveau du palier étanche 47 en connectant une extrémité des câbles du toron aval 57 dans les ports 68 du connecteur aval 61 du dispositif de connexion 58. L'autre extrémité des câbles du toron aval 57 est alors branchée directement ou indirectement à l'ordinateur.
Une fois l'arbre rotatif 33 et l'arbre d'entraînement 52 montés au banc 20, ainsi que les câbles du toron aval 57 reliant l'ordinateur au connecteur aval 61, le montage de l'arbre de liaison 51 ainsi que le passage et la connexion des câbles du toron 57 sont réalisés suivant un premier ou un second protocole de montage, ce choix étant permis par la capacité de rétractation axiale de l'arbre de liaison 51.
Le premier protocole de montage vise à connecter d'abord l'extrémité aval des câbles du toron amont 56 au dispositif de connexion 58, et procéder à l'assemblage de l'arbre de liaison 51 au banc 20 en acheminant l'extrémité amont du toron amont 56 jusqu'aux capteurs, comme illustré à la figure 9. Plus précisément ce premier protocole de montage consiste successivement à :
a) monter l'extrémité 44 du tronçon amont 71 à l'extrémité aval 36 de l'arbre basse pression 33 ;
b) raccorder l'extrémité aval des câbles du toron amont 56 aux ports de raccordement 64 du connecteur amont 59 ;
c) enficher les fiches de contact 62 du connecteur amont 59 sur les fiches de contact 66 du connecteur aval pour assembler le dispositif de connexion 58 ;
d) positionner la bride 53 du tronçon aval 73 en vis-à-vis et à distance de la cloche 54 et faire passer l'extrémité amont des câbles du toron amont 56, à travers ce tronçon aval 73 qui n'est pas encore monté ;
e) rapprocher le tronçon aval 73 vers l'arbre d'entraînement 52 tout en tirant l'extrémité amont des câbles du toron amont 56 vers l'amont afin qu'ils soient tendus une fois la bride 53 en contact avec la cloche 54, puis fixer le tronçon aval 73 à l'arbre d'entraînement 52 en enfermant le dispositif de connexion 58 au sein de l'espace délimité entre la bride 53 et la cloche 54 ;
f) positionner le tronçon intermédiaire 72 dans son état rétracté à distance de l'axe AX, et faire passer en son sein les câbles du toron amont 56 en engageant d'abord leur extrémité amont dans le second élément 78 ;
g) engager l'extrémité amont des câbles du toron amont 56 dans l'arbre basse pression 33 et rapprocher le tronçon intermédiaire 72 dans son état rétracté de l'axe AX, tout en tirant vers l'amont l'extrémité amont des câbles pour qu'elle dépasse à l'amont de l'arbre basse pression 33 quand le tronçon intermédiaire est aligné avec l'axe AX;
i) fixer le second élément 78 au tronçon aval 73 au niveau de l'interface 76, puis déployer le tronçon intermédiaire 72 pour amener le premier élément 77 contre le tronçon amont 71 et les fixer ensemble au niveau de l'interface 74 ;
j) brancher l'extrémité amont des câbles du toron amont 56 aux capteurs installés sur le prototype 31.
Contrairement au premier protocole, le second protocole prévoit de connecter d'abord l'extrémité amont des câbles du toron amont 56 aux capteurs avant de connecter leur extrémité aval au dispositif de connexion 58, comme illustré sur la figure
10. Ce second protocole consiste successivement à :
a') enficher les fiches de contact 62 du connecteur amont 59 sur les fiches de contact 66 du connecteur aval pour assembler le dispositif de connexion 58 ;
b') raccorder l'extrémité 44 du tronçon amont 71 à l'extrémité aval 36 de l'arbre basse pression 33 ;
c') engager l'extrémité amont des câbles du toron amont 56 successivement dans le tronçon amont 71 et l'arbre basse pression 33 jusqu'à déboucher à l'amont de cet arbre basse pression 33, puis effectuer leur branchement aux capteurs équipant le prototype 31 ;
d') assembler à distance de l'axe AX le tronçon aval 73 avec le tronçon intermédiaire 72 dans son état rétracté, et engager l'extrémité aval des câbles du toron amont 56 dans le premier élément 77.
e') rapprocher l'ensemble formé du tronçon intermédiaire 72 dans son état rétracté et du tronçon aval 73 vers l'axe AX, tout en tirant vers l'aval l'extrémité aval des câbles du toron amont 56 jusqu'à ce qu'elle dépasse à l'aval du tronçon aval 73 une fois l'ensemble aligné avec l'axe AX ;
f') fixer le premier élément 77 au tronçon amont 71 au niveau de l'interface 74, et brancher l'extrémité aval des câbles du toron amont 56 aux ports 64 du connecteur amont 59, attendu que l'opérateur peut passer la main dans l'espace formé entre le tronçon aval 73 et l'arbre d'entraînement 52 quand ce dernier est rétracté.
g') déployer le tronçon intermédiaire 72 en faisant coulisser axialement le second élément 78 pour amener la bride 53 du tronçon aval 73 contre la cloche 54, et fixer ensemble la bride 53 et la cloche 54.
Claims (7)
- REVENDICATIONS1. Banc d'essais de turbomachine (20), comprenant un caisson (26) destiné à recevoir un prototype (31) à tester, un moteur (M) situé hors du caisson, un arbre de transmission (43) pour transmettre une rotation du moteur (M) au prototype (31), cet arbre de transmission (43) s'étendant suivant une direction axiale (AX) en comprenant un arbre d'entraînement (52) accouplé au moteur (M) et un arbre de liaison (51) se montant dans le caisson (26) après installation du prototype (31) pour être accouplé à l'arbre d'entraînement (52) et au prototype (31), cet arbre de liaison (51) étant creux pour être traversé par un toron de câbles (56) reliés à des capteurs équipant le prototype (31), cet arbre de liaison (51) comportant un tronçon intermédiaire (72) rétractable suivant la direction axiale (AX) en incluant un premier élément (77) et un second élément (78) mobiles en translation l'un par rapport à l'autre et solidaires en rotation, pour faciliter le montage de cet arbre de liaison (51) dans le caisson (26) après installation du prototype (31) et de l'arbre d'entraînement (52).
- 2. Banc d'essais selon la revendication 1, dans lequel le premier élément (77) comprend une portion d'insertion (89) pourvue de cannelures externes (91) et s'engageant dans une extrémité (81) du second élément (78), ce second élément comprenant des cannelures internes (94) avec lesquelles les cannelures externes (91) s'engrènent par complémentarité de forme.
- 3. Banc d'essais selon la revendication 2, dans lequel le second élément (78) comporte une première et une seconde couronne de centrage (92 ; 93) situées de part et d'autre des cannelures internes (94) suivant la direction axiale (AX) pour venir chacune (92 ; 93) en appui contre le premier élément (77).
- 4. Banc d'essais selon la revendication 3, dans lequel le premier élément (77) comprend un collet (86) sur lequel est en appui la première couronne de centrage (92), ce collet (86) présentant une étendue suivant la direction axiale (AX) qui est supérieure à la course de rétractation du tronçon intermédiaire (72) suivant cette direction axiale (AX).
- 5. Banc d'essais selon la revendication 1, dans lequel le caisson (26) est délimité par une paroi de fermeture aval (25) comprenant un orifice (46) traversant et supportant un palier (47) de guidage en rotation de l'arbre d'entraînement (52) qui traverse cette paroi de fermeture aval (25) au niveau de l'orifice (46), et dans lequel le caisson (26) est destiné à être sous vide avec le palier (47) assurant l'étanchéité du caisson (26) en encapsulant de façon étanche l'orifice (46).
- 6. Banc d'essais selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'arbre de transmission (43) intègre un dispositif de connexion électrique (58) comportant un connecteur aval (61) monté dans une cavité (69) de l'arbre d'entraînement (52) entourée par une cloche (54) formant évasement en extrémité amont de cet arbre d'entraînement (52), et un connecteur amont (59) qui s'enfiche sur le connecteur aval (61) dans un espace délimité par la cloche (54) et une bride (53) située en extrémité aval de l'arbre de liaison (51), cette bride (53) étant destinée à être solidarisée à la cloche (54).
- 7. Banc d'essais selon la revendication 6, dans lequel le connecteur aval (61) est monté de manière étanche dans la cavité (69).
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