FR3084160A1 - Dispositif de mesure de temperature d’un flux aerodynamique dans une veine de turbomachine et turbomachine equipee d’un tel dispositif - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de mesure de température d'un flux aérodynamique d'une turbomachine, comprenant : - un organe aérodynamique (18) destiné à s'étendre à travers le flux aérodynamique circulant dans une veine de turbomachine en présentant un bord d'attaque (21) en amont et un bord de fuite (22) en aval, et une extrémité de pied et une extrémité de tête opposées suivant un axe radial Z, une cavité (29) formée à l'intérieur de l'organe aérodynamique débouchant à l'extérieur de celui-ci par une ouverture (33) à l'extrémité de tête, le bord d'attaque comprenant au moins un orifice d'entrée (30) d'air débouchant dans la cavité, et - au moins une sonde de température (40) montée à l'extrémité de tête de l'organe aérodynamique, Selon l'invention, la sonde de température est maintenue de manière étanche dans l'ouverture et comprend au moins un élément sensible (45) s'étendant dans la cavité, le bord de fuite comprenant au moins un orifice de sortie (31) d'air débouchant dans la cavité pour que le flux aérodynamique entrant dans la cavité par l'orifice d'entrée effleure l'élément sensible agencé sensiblement en regard de l'orifice d'entrée et se dirige vers l'orifice de sortie pour être réinjecté dans ladite veine.

Description

DISPOSITIF DE MESURE DE TEMPERATURE D’UN FLUX AERODYNAMIQUE DANS UNE VEINE DE TURBOMACHINE ET TURBOMACHINE EQUIPEE D’UN TEL DISPOSITIF

1. Domaine de l’invention

La présente invention concerne le domaine de la mesure de température d’un flux aérodynamique, et en particulier d’un flux aérodynamique d’une turbomachine. Elle vise plus précisément un dispositif de mesure pourvu d’un organe aérodynamique tel qu’une aube de turbine intégrant une sonde de température, un module de turbine équipé de ce dispositif ainsi qu’une turbomachine comprenant ce dispositif ou ce module.

2. Etat de la technique

II est connu de mesurer la température du flux aérodynamique circulant dans la turbomachine, et en particulier dans la veine primaire d’une turbomachine double flux servant à propulser un aéronef. La mesure de température est réalisée au niveau des aubages de turbine ou de compresseur de manière à surveiller le bon fonctionnement et l’usure de la turbomachine. Nous nous intéressons plus particulièrement à la mesure de la température du flux aérodynamique qui traverse la turbine basse pression. En effet, la principale mesure devant être suivie dans un module de turbine est la température du flux circulant dans la portion de veine traversant la turbine.

La mesure est effectuée à l’aide d’une sonde de température qui est agencée à proximité de la turbine basse pression, et est généralement connu sous le nom de « sonde EGT >>, l’acronyme EGT signifiant en anglais « Exhaust Gaz Temperature >> pour température du gaz d’échappement. Dans une première approche, plusieurs sondes de température sont insérées directement dans la veine primaire dans laquelle circule le flux primaire. Chaque sonde est fixée à une virole radiale extérieure et à proximité d’une pale de distributeur de turbine. Les sondes de température permettent d’obtenir la température d’échappement (EGT) qui est par exemple affichée sur le tableau de bord de l’aéronef. Cette mesure est intrusive car la sonde de température est installée directement dans la veine primaire ce qui perturbe le flux aérodynamique et dégrade les performances de la turbomachine.

Le brevet FR2933884 décrit une autre approche de la mesure de température. Dans ce document, il est prévu d’installer plusieurs sondes de température chacune au niveau d’une pale de distributeur d’une turbine. La pale de distributeur s’étend radialement à travers le flux aérodynamique de la turbomachine entre une extrémité de pied, radialement intérieure et une extrémité de tête, radialement extérieure. La pale comprend une cavité longitudinale qui débouche à l’extérieur de la pale, d’une part par des orifices d’entrée situés à proximité du bord d’attaque, et le long de celui-ci, et d’autre part par une ouverture formée à l’extrémité de tête de la pale. Le flux aérodynamique entre dans la cavité par les orifices d’entrée et remonte radialement vers l’ouverture où est installée la sonde de température pour être analysé, le flux aérodynamique traversant la sonde pour être évacué à l’extérieur de la pale. Dans cet exemple, le flux aérodynamique est prélevé sur différentes hauteurs radiales de la pale pour mesurer la température d’échappement EGT. Lors de la mesure, le flux aérodynamique est prélevé de la veine primaire puis est réinjecté dans le carter inter-veine (séparant la veine primaire de la veine secondaire) sans passer dans les aubages en aval ce qui crée des dépressions dans la veine primaire. Le flux aérodynamique prélevé impacte alors les performances de la turbine basse pression ainsi que celles de la turbomachine.

3. Objectif de l’invention

Le présent déposant s’est donc fixé notamment comme objectif de limiter l’intrusivité d’un dispositif de mesure et plus précisément, de limiter l’impact aérodynamique d’un dispositif de mesure dans une veine de turbomachine, tout en évitant des modifications structurelles importantes pour des organes de la turbomachine.

4. Exposé de l’invention

On parvient à cet objectif conformément à l’invention grâce à un dispositif de mesure de température d’un flux aérodynamique d’une turbomachine s’étendant autour d’un axe longitudinal X, le dispositif de mesure comprenant :

- un organe aérodynamique destiné à s’étendre à travers le flux aérodynamique circulant dans une veine de la turbomachine, et présentant un bord d’attaque et un bord de fuite respectivement en amont et en aval, l’organe aérodynamique présentant une extrémité de pied et une extrémité de tête suivant un axe radial Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X,

- une cavité formée à l’intérieur de l’organe aérodynamique débouchant à l’extérieur de l’organe aérodynamique par une ouverture à l’extrémité de tête, le bord d’attaque comprenant au moins un orifice d’entrée d’air débouchant dans la cavité, et

- au moins une sonde de température montée à l’extrémité de tête de l’organe aérodynamique, l’au moins une sonde de température étant maintenue de manière étanche dans l’ouverture et comprenant au moins un élément sensible s’étendant dans la cavité, le bord de fuite comprenant au moins un orifice de sortie d’air débouchant dans la cavité de manière que le flux aérodynamique entrant dans la cavité par l’orifice d’entrée effleure l’élément sensible agencé sensiblement en regard de l’orifice d’entrée et se dirige vers l’orifice de sortie pour être réinjecté dans ladite veine.

Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, le flux aérodynamique n’est pas perturbé par une mesure intrusive puisque la sonde de température, et notamment l’élément sensible, sont installés à l’intérieur de l’organe aérodynamique, dans une cavité. Le flux aérodynamique qui entre dans l’organe aérodynamique par l’orifice d’entrée sort de cet organe par l’orifice de sortie qui est situé sur le bord de fuite ce qui permet une réintroduction du flux aérodynamique et en particulier dans la veine primaire. Le flux aérodynamique réinjecté peut ainsi interagir avec d’autres organes de la turbomachine situés en aval de l’organe aérodynamique évitant alors un déficit de performance aérodynamique. De même, une telle configuration implique très peu de modifications structurelles de cet organe puisque seul l’orifice de sortie est formé au niveau du bord de fuite d’un organe étant déjà pourvu d’un orifice d’entrée au niveau de son bord d’attaque.

Le dispositif de mesure comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

L’orifice d’entrée et l’orifice de sortie présentent respectivement un premier axe et un deuxième axe qui sont définis dans un même plan perpendiculaire à l’axe radial.

Les orifices d’entrée et de sortie sont situés radialement à la même hauteur. L’élément sensible est agencé dans la cavité, dans ce plan ou à proximité de ce plan.

La cavité s’étend depuis l’extrémité de tête à l’extrémité de pied et la sonde de température s’étend radialement dans la cavité à travers l’ouverture jusqu’à l’extrémité de pied.

Le dispositif de mesure comprend un support qui est monté à une extrémité distale de la sonde de température et qui est configuré pour maintenir l’extrémité distale en contact avec une paroi de l’extrémité de pied de l’organe aérodynamique.

L’organe aérodynamique comprend une pluralité d’orifices d’entrée, et en particulier entre quatre et six orifice d’entrée, répartis régulièrement le long du bord d’attaque et une pluralités d’orifice de sortie, et en particulier entre quatre et six orifices de sortie, répartis régulièrement le long du bord de fuite, chaque orifice de sortie et chaque orifice d’entrée étant disposé sensiblement à la même hauteur radiale. Chaque élément sensible est en regard d’un orifice d’entrée de la pluralité d’orifices d’entrée.

Une pluralité d’éléments sensibles est répartie régulièrement dans la cavité suivant une hauteur radiale de l’organe aérodynamique.

Le dispositif comprend plusieurs sondes de température maintenues de manière étanche dans l’ouverture, chaque sonde de température comprenant un élément sensible dans la cavité, l’élément sensible étant disposé en regard d’un orifice d’entrée.

La sonde de température comprend un thermocouple.

Le dispositif de mesure comprend des moyens d’étanchéité agencés dans l’ouverture.

L’organe aérodynamique est une pale de distributeur d’une turbine.

L’organe aérodynamique est un bras de liaison d’un carter intermédiaire d’une turbine.

- Chaque orifice d’entrée et de sortie est cylindrique. Une telle configuration permet de limiter la perte de charge.

L’invention concerne également un module de turbine d’axe longitudinal X, comprenant une rangée annulaire de pales de roue mobile, une rangée annulaires de pales de de distributeur en amont de la rangée annulaire de pales de roue mobile, les pales de distributeur et les pales de roue mobile étant réparties circonférentiellement autour de l’axe longitudinal X et agencées radialement dans une veine primaire de la turbomachine, et un dispositif de mesure de température présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées, l’organe aérodynamique formant une pale de distributeur et le flux aérodynamique entrant dans la cavité est réinjecté dans la veine primaire en amont des pales de roue mobile par l’orifice de sortie.

Suivant ce module de turbine, au moins une pale de distributeur de la rangée annulaire de pales de distributeur comprend une sonde de température avec un orifice d’entrée et un orifice de sortie disposés à la même hauteur radiale, l’orifice d’entrée de l’autre pale de distributeur étant disposé à une hauteur radiale différente de la hauteur radiale de l’orifice d’entrée de la pale de distributeur. De la sorte, il est possible de moyenner les températures mesurées de capteur de température montée sur une pale de distributeur de manière à obtenir la température d’échappement EGT.

L’invention concerne encore une turbomachine à double flux d’axe longitudinal X comprenant un dispositif de mesure présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées ou un module de turbine présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées.

L’invention concerne également un procédé de mesure de température d’un flux aérodynamique circulant dans une veine d’une turbomachine s’étendant autour d’un axe longitudinal X, le procédé comprenant les étapes suivantes :

- installation d’une sonde de température dans une cavité qui est formée à l’intérieur d’un organe aérodynamique d’une turbomachine s’étendant à travers le flux aérodynamique et qui débouche à l’extérieur de l’organe aérodynamique,

- prélèvement d’une portion de flux aérodynamique à l’intérieur de la cavité par un orifice d’entrée en amont de l’organe aérodynamique,

- au moins une mesure d’une température de la portion de flux aérodynamique prélevée dans la cavité au niveau d’un élément sensible de la sonde de température au regard de l’orifice d’entrée,

- réinjection de la portion de flux aérodynamique prélevée en aval de l’organe aérodynamique et dans la veine aérodynamique.

Selon le procédé, celui-ci comprend plusieurs mesures de température au niveau respectivement d’éléments sensibles qui sont disposés à des hauteurs radiales différentes des uns des autres.

Selon le procédé, les éléments sensibles sont disposés dans la cavité de l’organe aérodynamique ou sont disposés chacun dans une cavité d’un organe aérodynamique.

Selon le procédé, celui-ci comprend une étape de moyennage des différentes températures mesurées.

5. Brève description des figures

L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :

La figure 1 représente schématiquement en coupe axiale et partielle, un exemple de turbomachine double flux à laquelle s’applique l’invention;

La figure 2 est une vue partielle et en perspective d’un dispositif de mesure selon l’invention ;

La figure 3 est une vue partielle suivant un plan de coupe A-A et en perspective de la figure 2 selon l’invention ;

La figure 4 représente de manière très schématique un exemple de thermocouple ;

La figure 5 est une vue partielle selon le plan de coupe B-B et en perspective de la figure 2 selon l’invention ;

La figure 6 illustre de manière schématique et en perspective un autre mode de réalisation d’un dispositif de mesure comprenant plusieurs sondes de température dans un même organe aérodynamique tel qu’une pale de distributeur d’une turbomachine selon l’invention ;

La figure 7 illustre de manière schématique et suivant une coupe axiale d’un autre mode de réalisation d’un dispositif de mesure comprenant plusieurs éléments sensibles d’une sonde de température installée dans un même organe aérodynamique tel qu’une pale de distributeur d’une turbomachine selon l’invention ;

La figure 8 est une vue en coupe axiale d’un module de turbomachine avec une sonde de température installée dans un organe aérodynamique fixe à travers le flux aérodynamique, l’organe aérodynamique étant agencé axialement entre deux rangées annulaires d’organes mobiles autour d’un axe longitudinal de la turbomachine, sensiblement parallèle au sens de circulation du flux ; et

La figure 9 est une vue de dessus et schématique de la figure 8.

6. Description de modes de réalisation de l’invention

La figure 1 montre une vue en coupe et partielle d’une turbomachine 1 d’axe longitudinal X, en particulier une turbomachine double flux selon l’invention. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce type de turbomachine.

Cette turbomachine 1 à double flux comprend, de manière générale, d’amont en aval une soufflante 2, un ensemble de compresseur 3, une chambre de combustion 4, un ensemble de turbine 5. Dans la présente invention, et de manière générale, les termes « amont >> et « aval >> sont définis par rapport à la circulation des gaz dans la turbomachine et ici suivant l’axe longitudinal X. De même, les termes « radial >>, « interne >> et « externe >> sont définis par rapport à un axe radial Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X et au regard de l’éloignement par rapport à l’axe longitudinal X. La turbomachine 1 comprend une première veine annulaire, dite veine primaire 6 dans laquelle circule un flux primaire ou flux chaud qui traverse l’ensemble de compresseur 3, la chambre de combustion 4, et l’ensemble de turbine 5. La turbomachine 1 comprend également une deuxième veine 7 annulaire, dite veine secondaire dans laquelle circule un flux secondaire ou flux froid autour d’un carter inter-veine 8. Ce dernier enveloppe l’ensemble de compresseur 3, la chambre de combustion 4 et l’ensemble de turbine 5. Les veines primaire et secondaire 6, 7 sont coaxiales. En particulier, la veine secondaire 7 est délimitée radialement par un carter externe 9 annulaire, auquel est fixé un carter de soufflante 10, et le carter inter-veine 8. La veine primaire 6 est délimitée radialement par le carter inter-veine 8 et un carter central 11. La turbomachine 1 comprend en outre une tuyère d’éjection 12 par laquelle sont éjectés le flux primaire et le flux secondaire à l’extérieur de la turbomachine, et en particulier dans l’atmosphère.

Dans l’exemple représenté, la turbomachine est également à double corps. En particulier, l’ensemble de compresseur 3 ou module de compresseur comprend un compresseur haute pression 13 et un compresseur basse pression 14. L’ensemble de turbine 5 ou module de turbine comprend également une turbine haute pression 15 et une turbine basse pression 16. Le compresseur haute pression 13 est relié à la turbine haute pression 16 via un arbre haute pression (non représenté) pour former un corps haute pression. De même, le compresseur basse pression 14 est relié à la turbine basse pression 16 via un arbre basse pression (non représenté) pour former un corps basse pression. L’arbre basse pression et l’arbre haute pression sont centrés sur l’axe longitudinal X. La soufflante 2 est également reliée à l’arbre basse pression. La chambre de combustion 4 débouche en aval dans la turbine haute pression 15. Cette dernière est également montée en amont de la turbine basse pression 16 dans le sens de la circulation des gaz dans la turbomachine. La turbine basse pression 16, comme la turbine haute pression 15, comprend un ou plusieurs étages. Chaque étage comprend un aubage stator monté en amont d’un aubage mobile. L’aubage stator comprend une pluralité de pales 18 de stator ou fixes, appelées pales de distributeur, qui sont réparties circonférentiellement autour de l’axe longitudinal X. L’aubage mobile comprend une pluralité de pales de roue mobile qui sont réparties également circonférentiellement autour de l’axe longitudinal X. Les pales 18 de distributeur dévient le flux aérodynamique en sortie de la chambre de combustion vers les pales de roue mobile pour que celles-ci soient entraînées en rotation.

En référence à la figure 2, chaque distributeur 17 comprend une pale 18 s’étendant radialement entre une plateforme radialement interne et une plateforme radialement externe. Le distributeur est fixé au carter. Les pales 18 comprennent chacune une extrémité de pied 19 et une extrémité de tête 20 qui sont opposées radialement. L’extrémité de tête 20 de la pale est reliée à la plateforme radialement externe tandis que l’extrémité de pied 19 est reliée à la plateforme radialement interne. Chaque pale 18 comprend un bord d’attaque 21 et un bord de fuite 22 qui sont opposées suivant l’axe longitudinal X. Chaque pale 18 est disposée dans le flux aérodynamique de sorte que le bord d’attaque est placé en amont du bord de fuite 22. Les bords d’attaque et de fuite 21, 22 sont reliées par une surfaces intrados 25 et une surface extrados 26 qui sont opposées suivant un axe transversal T tel que représenté sur la figure 2. L’axe transversal T est perpendiculaire aux axes longitudinal X et radial Z. Chaque pale de distributeur 18 présente un profil aérodynamique avec une forme décroissante du bord d’attaque 21 au bord de fuite 22 de sorte que le bord de fuite se présente sous la forme d’une arête comme cela est visible sur la figure 2.

En référence à la figure 3, chaque pale de distributeur 18 est creuse. Cette-à-dire que chaque distributeur comprend une cavité 29 formée à l’intérieur de la pale de distributeur 18. La pale de distributeur 18 comprend un orifice d’entrée 30 qui est formé sur le bord d’attaque 21. Cet orifice d’entrée 30 débouche dans la cavité de sorte à mettre la cavité 31 en communication avec l’extérieur de la pale. Un orifice de sortie 31 est également localisé au niveau du bord de fuite 22 de la pale. L’orifice de sortie 31 débouche également dans la cavité 29 pour mettre cette dernière en communication avec l’extérieur de la pale. Le flux aérodynamique peut alors entrer dans la cavité 29 par l’orifice d’entrée 30 pour en ressortir au niveau de l’orifice de sortie 31. La cavité 29 s’étend ici radialement et débouche également dans une ouverture 33 de l’extrémité de tête. Comme nous le verrons dans la suite de la description, il n’est pas prévu que le flux aérodynamique s’évacue de l’intérieur de la pale par l’ouverture 33. Cette dernière 33 est définie dans une surface transversale 34 s’étendant dans un plan qui est perpendiculaire à l’axe radial Z. En particulier, l’ouverture 33 traverse également la virole annulaire externe suivant l’axe radial Z.

La turbomachine 1 est complétée par un dispositif de mesure de température qui permet d’effectuer des mesures de la température du flux aérodynamique dans la veine primaire. En particulier, la mesure est réalisée au niveau de la turbine basse pression. Le dispositif de mesure de température comprend un organe aérodynamique s’étendant à travers le flux aérodynamique de la turbomachine, et plus précisément dans le flux primaire. L’organe aérodynamique est ici la pale du distributeur de la turbine basse pression. Toutefois, l’organe aérodynamique peut être un bras de liaison d’un carter intermédiaire. Ce dernier est solidarisé en amont à un carter de la turbine haute pression 15 et en aval par un carter de la turbine basse pression 16. Le dispositif de mesure comprend également une sonde de température 40 pour mesurer la température du flux qui entre à l’intérieur de la pale. La sonde de température 40 est maintenue au sommet de la pale 18 à l’endroit de l’ouverture 33 et est installée de manière étanche dans celleci. L’ouverture 33 présente une section circulaire. Bien entendu, l’ouverture 33 peut présenter une section de forme différente du moment que celui-ci permette le passage de la sonde de température. Des moyens d’étanchéité 37 sont montés dans l’ouverture 33. De la sorte, les moyens d’étanchéité empêchent que le flux aérodynamique qui entre à l’intérieur de la pale soit évacué radialement à l’extérieur vers le carter à partir de cette ouverture 33. Ces moyens d’étanchéité 37 comprennent avantageusement un joint d’étanchéité. Ce dernier est par exemple un joint torique. Le matériau utilisé peut être un élastomère. Suivant une caractéristique avantageuse, la sonde de température est fixée sur la pale de distributeur avec des moyens de fixation. Les moyens de fixation peuvent comprendre un filetage externe réalisé sur une partie du corps de la sonde de température 40 coopérant avec un filetage interne d’un écrou fixé sur la surface transversale 34. Un joint métallique peut être installé entre l’écrou et la surface transversale 34 de manière à supporter les températures élevées régnant dans la turbomachine.

Comme cela est illustré sur les figures 2, 3 et 5, la sonde de température 40 comprend un élément sensible 45 qui est agencé dans la cavité 29. En particulier l’élément sensible 45 est situé sensiblement en regard de l’orifice d’entrée 30. Dans cet exemple de réalisation, une seule sonde de température 40 est maintenue au niveau de l’extrémité de tête 20 d’une pale. Les pales adjacentes de la rangée annulaire de pales de distributeur comprennent chacune (ou quelques-unes) une sonde de température avec un élément sensible en regard d’un orifice d’entrée. Dans ce cas, les orifices d’entrées (de même que les éléments sensibles) sont placés à une hauteur radiale différente de celui des autres pales de sorte que des mesures de température soient effectuées à différentes hauteurs. Les mesures de températures sont ensuite moyennées pour obtenir la température d’échappement.

De manière avantageuse, mais non limitativement, la sonde de température 40 est un thermocouple comme illustré sur la figure 4. Le thermocouple comprend deux conducteurs métalliques 50, 51 distincts qui sont soudés ensemble à leurs premières extrémités en un point de soudure 52 qui est destiné à mesurer la température. Les conducteurs métalliques sont de nature différente. Les deuxièmes extrémités de chaque conducteur métallique sont reliées à des moyens de mesure connectés à un système de traitement d’informations 60 de la turbomachine. Comme nous pouvons le voir sur les figures 2 et 3, les conducteurs métalliques sont protégés par une gaine métallique 53 qui s’étend radialement dans la cavité et à l’extérieur de la pale en traversant l’ouverture 33. Les moyens d’étanchéité 37 entourent une portion de la gaine métallique au niveau de l’ouverture 33. Le point de soudure 52 est protégé entièrement par la gaine métallique 53 qui s’étend jusqu’à une extrémité libre. C’est cette extrémité libre qui comprend l’élément sensible et qui est effleurée par le flux aérodynamique. De manière alternative, le point de soudure est à l’extérieur de la gaine métallique. Suivant encore une autre alternative, le point de soudure est protégé par une portion de la gaine métallique qui comprend un rétreint.

En référence à la figure 5 qui représente une section transversale de la pale 18, nous distinguons que l’élément sensible 45 (point de soudure protégé par la gaine métallique et à son extrémité libre) est logé dans une première portion 29a de la cavité 29 qui présente des dimensions supérieures à une deuxième portion 29b allongée radialement. La première portion 29a de la cavité 29 présente une forme ovale ou oblongue. Quant à la deuxième portion 29b de la cavité, celle-ci présente une section transversale sensiblement circulaire. Nous voyons également que l’orifice d’entrée 30 et l’orifice de sortie 31 présentent chacun une section radiale circulaire. L’orifice d’entrée est cylindrique. Celui-ci est incliné par rapport à l’axe longitudinale X. L’axe de l’orifice d’entrée 30 est en effet incliné par rapport à l’axe longitudinal X et s’étend dans un plan XT qui comprend l’axe longitudinal X et un axe transversal T perpendiculaire à l’axe longitudinale X et à l’axe radial Z. L’angle d’inclinaison a entre l’axe C de l’orifice d’entrée et l’axe longitudinal est compris en 5 et 15°. L’a>e D de l’orifice de sortie 31 est également incliné par rapport à l’axe longitudinal X. L’ange d’inclinaison β ente l’axe D et l’axe longitudinale X est compris entre 5 et 20°. L’axe hcliné de l’orifice de sortie entraîne que celui-ci débouche sur la surface intrados 26 de la pale de distributeur et à proximité immédiate du bord de fuite 22. L’orifice de sortie est également cylindrique. L’orifice de sortie est creusé dans la matière de la pale 18 pour déboucher d’une part, dans la cavité 29 et d’autre part, sur la surface intrados de la pale. Les premier et deuxième axes C et D respectivement des orifices d’entrée et de sortie sont définies dans un même plan P. Ce plan est parallèle au plan XT. De manière avantageuse, les orifices d’entrée et de sortie sont situés radialement à la même hauteur. Le flux aérodynamique qui entre dans la cavité par l’orifice d’entrée 30 effleure l’élément sensible 45 ou le contourne puis se dirige vers l’orifice de sortie 31 pour être réinjecté dans le flux primaire, dans la veine primaire, vers les pales de roue mobile de sorte que celles-ci soient entraînées en rotation.

Sur la figure 6 est représenté un autre mode de réalisation d’un dispositif de mesure comprenant une pale 18 et au moins une sonde de température 40. Les éléments décrits précédemment et identiques dans la suite de la présente description portent les mêmes références numériques. La pale 18 comprend une plateforme radialement externe 35 et une plateforme radialement interne 36. Ces plateformes radialement externe et interne 35, 36 sont coaxiales. Ces plateformes 35, 36 forment chacune une portion de la veine primaire dans laquelle circule le flux primaire aérodynamique. L’extrémité de tête 20 de la pale est reliée à la plateforme radialement externe 35. De même, l’extrémité de pied 19 de la pale est reliée à la plateforme radialement interne 36. La pale comprend une cavité 29 formée à l’intérieur de celle-ci. La pale 18 comprend une pluralité d’orifices d’entrée 30 qui débouche chacun dans la cavité 29. Les orifices d’entrée 30 sont répartis régulièrement radialement le long du bord d’attaque 21. Cette pale 18 est également complétée par une pluralité d’orifices de sortie 31 qui est formée au niveau du bord de fuite 22. De même, les orifices de sortie 31 sont répartis radialement régulièrement le long du bord de fuite 22. Dans cet exemple de réalisation, plusieurs sondes de température sont montées sur une seule et même pale 18. Nous voyons sur la figure 6 quatre sondes de température. Les sondes de température sont maintenues au niveau de l’extrémité de tête 20 de la pale et en particulier dans l’ouverture 33 prévue à cet effet. L’ouverture 33 traverse la paroi de la virole annulaire externe de part et d’autre suivant l’axe radial Z. Les sondes sont montées également de manière étanche dans cette ouverture 33. Les moyens d’étanchéité 37 sont logés dans l’ouverture 33 et entourent les gaines métalliques des sondes de température 40. Chaque sonde de température comprend un élément sensible 45 dans la cavité. En particulier, chaque sonde de température comprend une première portion qui s’étend radialement et une deuxième portion qui s’étend axialement. La deuxième portion comprend l’élément sensible 45. Chaque élément sensible comprend une extrémité disposée en regard d’un orifice d’entrée. Ainsi, l’élément sensible 45a est en regard de l’orifice d’entrée 30a, l’élément sensible 45b est en regard de l’orifice d’entrée 30b, l’élément sensible 45c est en regard de l’orifice d’entrée 30c, et l’élément sensible 45d est en regard de l’orifice d’entrée 30d. De même, chaque orifice de sortie est situé sensiblement à la même hauteur radiale qu’un orifice d’entrée. En particulier, les orifices de sortie 31a, 31 d, 31c, et 31 d sont respectivement à la même hauteur radiale des orifices d’entée 30a, 30b, 30c et 30d ou encore que leurs axes s’étendent respectivement dans le même plan que les axes des orifices d’entée 30a, 30b, 30c et 30d.

Chaque sonde de température, comprend comme pour le mode de réalisation précédent, un thermocouple. Chaque thermocouple comprend une gaine métallique dans laquelle s’étendent les conducteurs métalliques. La gaine métallique s’étend dans la cavité et présente une portion qui s’étend à l’extérieur de la pale.

Suivant un autre de réalisation illustré sur la figure 7, le dispositif de mesure comprend un distributeur 18 et une sonde de température 40. Les éléments décrits précédemment et identiques dans la suite de la présente description portent les mêmes références numériques. La pale de distributeur 18 comprend une cavité 29 formée à l’intérieur de celle-ci . La pale 18 comprend également une pluralité d’orifices d’entrée 30 d’air agencés sur le bord d’attaque et une pluralité d’orifices de sortie 31 d’air agencés au niveau du bord de fuite 22. Les orifices d’entrée sont répartis régulièrement le long du bord d’attaque 21. Chaque orifice d’entrée 30 débouche dans la cavité 29. Les orifices de sortie sont répartis régulièrement le long du bord de fuite 22. Ceux-ci débouchent chacun dans la cavité. Il y le même nombre d’orifice d’entrée et d’orifice de sortie. Dans cet exemple, il y a cinq orifices d’entrée et cinq orifices de sortie. Chaque orifice d’entrée est situé radialement à la même hauteur que chaque orifice de sortie. Dans le mode de réalisation précédent de la figure 6, une seule sonde de température comprend plusieurs éléments sensibles 45.

En particulier, la sonde de température 40 comprend un corps 41 qui s’étend radialement dans la cavité 29 depuis l’ouverture 33 jusqu’à l’extrémité de pied 19. Le corps 41 présente une forme cylindrique à section circulaire. Toutefois, le corps 41 peut présenter une section différente dès lors que celui-ci permette l’intégration de la sonde de température dans la cavité. En particulier, le corps 41 comprend une extrémité proximale 42 qui est maintenue dans l’ouverture 33 de manière étanche à l’aide de moyens d’étanchéité 37 pour éviter des fuites de flux aérodynamique à travers l’ouverture 33. Le corps 41 comprend également une extrémité distale 43 opposée radialement à l’extrémité proximale 42. L’extrémité distale 43 de la sonde de température est maintenue par un support 46 configuré de manière à être en contact avec une paroi de l’extrémité de pied de la pale (au fond de la cavité). Le support est réalisé dans un matériau élastique qui autorise les dilatations axiales et radiales de la sonde de température et qui est capable d’absorber les vibrations de la sonde de température. Le support 46 est fixé à l’extrémité distale 43 de la sonde de manière amovible. A cet effet, le support 46 comprend un logement interne (non représenté) conformé de manière à recevoir l’extrémité distale 43 de la sonde de température 40. Ce logement présente, dans le présent exemple, une section transversale circulaire. Le logement permet plus précisément de limiter les déplacements de la sonde de température suivant l’axe transversal T tout en autorisant les déplacements de celle-ci suivant l’axe longitudinal. Une telle configuration facilite le montage et le démontage de la sonde de température dans le support 46 et également dans la turbomachine.

Plusieurs éléments sensibles 45 sont montés dans la cavité 29 et sont réparties régulièrement dans la cavité 29 suivant la hauteur radiale de la pale. De manière avantageuse, chaque élément sensible 45 est agencé à la même hauteur qu’un orifice d’entrée et qu’un orifice de sortie. Plus précisément, comme c’est le cas des modes de réalisation précédents, l’élément sensible 45 est agencé en regard d’un orifice d’entrée 30. De la sorte, le flux aérodynamique entrant dans la cavité par l’orifice d’entrée effleure l’élément sensible 45 qui est en regard de celui-ci et se dirige vers l’orifice de sortie correspondant pour être réinjecté dans le flux aérodynamique et en particulier dans la veine primaire.

Pour tous les modes de réalisation, une pression de captation P1 du flux d’air au niveau du bord d’attaque 21 est égale à la pression totale du flux d’air dans la veine primaire 6. A l’inverse, une pression de sortie P2 au bord de fuite 22 est inférieure à la pression de captation P1. Cette pression de sortie P2 correspond à une pression statique. Ainsi, même si des pertes de charge au passage du flux aérodynamique au niveau du ou des éléments sensibles font diminuer la pression de captation P1, cette dernière reste toujours supérieure à la pression de sortie P2 (pression statique) au bord de fuite. De même, la perte de charge au niveau des éléments sensibles sera inférieure à la perte de charge faite par les aubages dans la veine.

Suivant un procédé de mesure de température d’un flux aérodynamique circulant dans une veine, celui-ci comprend les étapes suivantes :

- installation d’une sonde de température 40 dans une cavité 29 qui est formée à l’intérieur d’un organe aérodynamique (ici la pale 18 de distributeur) d’une turbomachine s’étendant à travers le flux aérodynamique, et qui débouche à l’extérieur de l’organe aérodynamique,

- prélèvement d’une portion de flux aérodynamique à l’intérieur de la cavité 29 par un orifice d’entrée 30 en amont de l’organe aérodynamique,

- au moins une mesure d’une température du flux aérodynamique prélevée dans la cavité 29 au niveau d’un élément sensible 45 de la sonde de température au regard de l’orifice d’entrée,

- réinjection de la portion de flux aérodynamique prélevée en aval de l’organe aérodynamique et dans la veine aérodynamique.

Le procédé comprend également plusieurs mesures de température au niveau respectivement d’éléments sensibles qui sont disposés à des hauteurs radiales différentes des uns des autres. Les éléments sensibles sont tous disposés dans la cavité de l’organe aérodynamique ou sont disposés chacun dans une cavité d’un organe aérodynamique.

Le procédé comprend en outre une étape de moyennage des différentes températures mesurées.

Sur les figures 8 et 9 est illustré un exemple de module de turbine selon l’invention. Ce module de turbine 5 comprend une rangée annulaire 61 de pales de distributeur montée en amont d’une rangée annulaire 62 de pales de roue mobile. Ces rangées annulaires 61, 62 sont réparties circonférentiellement autour de l’axe longitudinal X de la turbomachine. Les pales de distributeur et de roue mobile s’étendent radialement dans la veine primaire 6 de la turbomachine. Une autre rangée annulaire 62’ de pales de roue mobile est agencée en amont de la rangée annulaire 61 de pales de distributeur. Le dispositif de mesure, installé dans le module de turbine, est formé d’une des pales de distributeur 18 dans laquelle est agencée la sonde de température 40. Nous voyons alors que la sonde de température 40 s’étend radialement mais à l’intérieur de la pale de distributeur. Le flux aérodynamique circule de l’amont vers l’aval, et sensiblement suivant l’axe longitudinal de la turbomachine. S’agissant du dispositif de mesure, le flux aérodynamique entre par au moins un orifice d’entrée 30 à l’intérieur de la pale 18, effleure un élément sensible 45 (qui est en regard de l’orifice d’entrée 30), et est évacué de la pale 18 par l’orifice de sortie 31. Le flux aérodynamique est réinjecté en amont des pales de roue mobile entraînées alors en rotation. Sur cette figure, nous voyons que le flux est évacué ou réinjecté sur la surface intrados de la pale. Toutefois, dans une solution alternative, le flux est réinjecté par la surface extrados de la pale et toujours en amont de la rangée annulaire 62’ de pales de roue mobile. L’équilibre des pressions permet la réintroduction du flux aérodynamique prélevé pour la réalisation de la mesure dans la veine primaire.

Dans cet exemple de réalisation, une température du flux aérodynamique est mesurée au niveau de chaque élément sensible de la sonde de température disposé à une hauteur radiale prédéterminée. Les températures mesurées au niveau des éléments sensibles sont ensuite moyennées électriquement pour obtenir la température d’échappement EGT recherchée.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de mesure de température d’un flux aérodynamique d’une turbomachine (1) s’étendant autour d’un axe longitudinal X, le dispositif de mesure comprenant :

   - un organe aérodynamique (18) destiné à s’étendre à travers le flux aérodynamique circulant dans une veine (6, 7) de turbomachine (1), et présentant un bord d’attaque (21) et un bord de fuite (22) respectivement en amont et en aval, l’organe aérodynamique présentant une extrémité de pied (19) et une extrémité de tête (20) opposées suivant un axe radial Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X,

   - une cavité (29) formée à l’intérieur de l’organe aérodynamique (18) débouchant à l’extérieur de l’organe aérodynamique par une ouverture (33) à l’extrémité de tête (20), le bord d’attaque (21) comprenant au moins un orifice d’entrée (30, 3a, 30b, 30c, 30d) d’air débouchant dans la cavité (29), et

   - au moins une sonde de température (40) montée à l’extrémité de tête (20) de l’organe aérodynamique (18), caractérisé en ce que l’au moins une sonde de température (40) est maintenue de manière étanche dans l’ouverture (33) et comprend au moins un élément sensible (45, 45a, 45b, 45c, 45c, 45d) s’étendant dans la cavité (29), le bord de fuite (22) comprenant au moins un orifice de sortie (31,31a, 31b, 31c, 31 d) d’air débouchant dans la cavité (29) de manière que le flux aérodynamique entrant dans la cavité (29) par l’orifice d’entrée (30, 3a, 30b, 30c, 30d) effleure l’élément sensible (45, 45b, 45c, 45c, 45d) agencé sensiblement en regard de l’orifice d’entrée (30) et se dirige vers l’orifice de sortie (31,31a, 31b, 31c, 31 d) pour être réinjecté dans ladite veine (6, 7).
2. 2. Dispositif de mesure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’orifice d’entrée (30, 3a, 30b, 30c, 30d) et l’orifice de sortie (31, 31a, 31b, 31c, 31 d) sont situés radialement à la même hauteur.
3. 3. Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité (29) s’étend depuis l’extrémité de tête (20) à l’extrémité de pied (19) et la sonde de température (40) s’étend radialement dans la cavité (29) à travers l’ouverture (33) jusqu’à l’extrémité de pied (19).
4. 4. Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un support (46) est monté à une extrémité distale (43) de la sonde de température (40) et est configuré pour maintenir l’extrémité distale (43) en contact avec une paroi de l’extrémité de pied (19) de l’organe aérodynamique.
5. 5. Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe aérodynamique (18) comprend entre quatre et six orifices d’entrée (30) répartis régulièrement le long du bord d’attaque (30) et entre quatre et six orifices de sortie (31, 31a, 31b, 31c, 31 d) répartis régulièrement le long du bord de fuite (22), chaque orifice de sortie (31, 31a, 31b, 31c, 31 d) et chaque orifice d’entrée (30, 3a, 30b, 30c, 30d) étant disposés sensiblement à la même hauteur radiale.
6. 6. Dispositif de mesure selon l’une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend plusieurs sondes de température (40) maintenues de manière étanche dans l’ouverture (33), chaque sonde de température (40) comprenant un élément sensible (45) dans la cavité (29), l’élément sensible (45) étant disposé en regard d’un orifice d’entrée (30).
7. 7. Dispositif de mesure selon l’une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens d’étanchéité (37) agencés dans l’ouverture (33).
8. 8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe aérodynamique (18) est une pale de distributeur d’une turbine basse pression (16) d’une turbomachine.
9. 9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque orifice d’entrée et de sortie (30, 31 ) est cylindrique.
10. 10. Module de turbine d’axe longitudinal X, comprenant une rangée annulaire de pales de roue mobile, une rangée annulaire de pales de distributeur en amont de la rangée annulaire de pales de roue mobile, les pales de distributeur et les pales de roue mobile étant réparties circonférentiellement autour de l’axe longitudinal X et agencées radialement dans une veine primaire (6) de la turbomachine, et un dispositif de mesure de température selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’organe aérodynamique formant une pale de distributeur et le flux aérodynamique entrant dans la cavité (29) étant réinjecté dans la veine primaire (6) en amont des pales de roue mobile par l’orifice de sortie (31).
11. 11. Turbomachine (1) à double flux d’axe longitudinal X comprenant un dispositif de

    5 mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 ou un module de turbine selon la revendication 10.