FR3094495A1 - Capteur de rotation à réglage de l'entrefer amélioré - Google Patents

Capteur de rotation à réglage de l'entrefer amélioré Download PDF

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Abstract

L’invention concerne capteur (1) de rotation d’un arbre (20) de turbomachine, destiné à être inséré dans un orifice (11) ménagé dans un carter (10) de ladite turbomachine, une roue phonique (30) étant monté sur l’arbre, le capteur comprenant - une bride (2) de fixation du capteur destinée à fixer le capteur sur une surface externe (12) du carter autour d’une entrée de l’orifice (11) ; - un corps (4) configuré pour être relié fixement à la bride (2) et s’étendant selon un axe longitudinal (AA’) du capteur, ledit corps (4) du capteur comprenant une extrémité (7) à partir de laquelle un élément sensible (9) destiné à être disposé en face de la roue phonique fait saillie selon l’axe longitudinal (AA’) ; - un tube (6) de guidage configuré pour entourer une partie distale du corps (4) du capteur du côté de l’extrémité (7) du capteur et pour être fixé sur une surface interne (13) du carter (10) autour d’une sortie de l’orifice (11), le tube de guidage comprenant un fond (63) muni d’une ouverture configurée pour être traversée par ledit élément sensible (9) ; et - un ressort (8) destiné à être maintenu en compression entre le fond (63) du tube de guidage et l’extrémité (7) du capteur. Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

Capteur de rotation à réglage de l'entrefer amélioré
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
L’invention concerne un capteur à reluctance variable pour mesurer la vitesse de rotation d’un organe tournant couplée à une roue dentée.
Et l’invention concerne notamment un tel capteur pour mesurer la vitesse de rotation d’une turbomachine d’un aéronef et de préférence pour mesurer un régime de la turbomachine notamment le régime basse pression de la turbomachine.
Un capteur de rotation à reluctance variable permet de mesurer la vitesse de rotation d’un organe tournant en exploitant l’intervalle (entrefer) entre la cible et la tête du capteur.
Dans le cas de la mesure du régime basse pression d’une turbomachine, le capteur à reluctance variable est disposé, avec un entrefer déterminé, au-dessus d’une roue phonique agencée sur l’arbre basse pression de la turbomachine.
Telle que connue, une roue phonique comprend des creux et des dents et en tournant l’alternance des creux et des dents engendre une modification du flux magnétique vu par le capteur à reluctance variable. En effet, le capteur à reluctance variable comporte un aimant permanent qui crée un champ magnétique dans un bobinage. Ce champ magnétique se referme soit dans l’air soit dans le métal de la roue phonique tournant devant le capteur. Il apparaît ainsi des variations de flux dans la bobine et une force électromotrice alternative à ses bornes : la bobine est traversée par le flux magnétique modulé par la variation de l’entrefer.
La variation de flux induit dans la bobine une tension alternative dont la fréquence est égale à la fréquence de passage des dents de la roue phonique, et l’amplitude est donc une fonction de l’entrefer et de la fréquence. La tension ainsi générée permet d’être mesurée et d’être traitée afin de déduire la vitesse de rotation d’un arbre tournant.
Un problème avec ce type de capteur de rotation est que la valeur de l’entrefer doit être réglée de manière précise afin de calculer correctement le régime.
Dans le cas de la mesure du régime de rotation d’un arbre d’une turbomachine, par exemple un arbre (arbre BP) d’un corps basse pression (corps BP) ou un arbre (arbre HP) d’un corps haute pression (corps HP) de la turbomachine, le capteur peut être inséré dans un bras d’un carter au moyen d’un fourreau. Le réglage de l’entrefer est alors effectué au montage de la turbomachine.
Les montages actuels de capteur au-dessus de la roue phonique sont tels que le réglage de l’entrefer nécessite de démonter l’enceinte de la roue ce qui est une opération complexe.
L’invention propose de faciliter le réglage de l’entrefer d’un capteur de rotation disposé au-dessus d’une roue phonique.
A cet effet, l’invention propose un capteur de rotation d’un arbre de turbomachine, destiné à être inséré dans un orifice ménagé dans un carter de ladite turbomachine, une roue phonique étant monté sur l’arbre, le capteur comprenant
- une bride de fixation du capteur destinée à fixer le capteur sur une surface externe du carter autour d’une entrée de l’orifice ;
- un corps configuré pour être relié fixement à la bride et s’étendant selon un axe longitudinal du capteur, ledit corps du capteur comprenant une extrémité à partir de laquelle un élément sensible destiné à être disposé en face de la roue phonique fait saillie selon l’axe longitudinal ;
- un tube de guidage configuré pour entourer une partie distale du corps du capteur du côté de l’extrémité du capteur et pour être fixé sur une surface interne du carter autour d’une sortie de l’orifice, le tube de guidage comprenant un fond muni d’une ouverture configurée pour être traversée par ledit élément sensible ; et
- un ressort destiné à être maintenu en compression entre le fond du tube de guidage et l’extrémité du capteur.
L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible.
Il comprend en outre un fourreau cylindrique configuré pour être disposé dans l’orifice du carter en entourant une partie proximale du corps du capteur et pour être relié fixement à la bride.
Le tube de guidage comprend une collerette destinée à le fixer sur la surface interne du carter à la sortie de l’orifice.
Le tube de guidage s’étend depuis sa collerette selon une partie cylindrique prolongée par une partie convergente vers le fond du tube de guidage.
Le fourreau est de longueur supérieure à l’épaisseur du carter au niveau de l’orifice dans lequel il est destiné à être inséré, et une partie d’extrémité du fourreau est adaptée pour être guidée en translation selon l’axe longitudinal à l’intérieur du tube de guidage.
Il comprend en outre une tête assemblée avec le corps du capteur du côté opposé à l’extrémité du capteur, et dans lequel la bride de fixation du capteur est fixée à ladite tête ou est formée intégralement avec celle-ci.
L’invention concerne également un agencement comprenant un capteur de rotation selon l’invention et une cale configurée pour être traversée par le corps du capteur, ladite cale étant destinée à être interposée entre la bride de fixation du capteur et la surface externe du carter à l’entrée de l’orifice.
L’invention concerne aussi un dispositif de mesure de la vitesse de rotation d’un arbre tournant d’une turbomachine, comprenant un agencement selon l’invention et une roue phonique montée sur l’arbre.
L’invention concerne enfin une turbomachine comprenant
- un carter dans lequel est ménagé un orifice ;
- un arbre tournant ;
- une roue phonique montée sur ledit arbre tournant ;
- un agencement selon l’invention.
L’invention permet d’avoir une souplesse de réglage de l’entrefer d’un capteur de rotation sans augmenter la complexité du montage. Cette souplesse de réglage apporte un gain de temps dès lors qu'on s'aperçoit, une fois le moteur assemblé, que le réglage entre capteur et roue phonique n'est pas adapté.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 illustre schématiquement un agencement d’un capteur selon l’invention ;
la figure 2 illustre une vue du capteur à l’intérieur d’un carter d’une turbomachine.
Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques.
Un capteur 1 de rotation d’un arbre tournant 20 d’une turbomachine est illustré sur lafigure 1. Le capteur 1 de rotation est inséré dans un orifice 11 d’un carter 10 pour être disposé en face d’une roue phonique 30 montée sur l’arbre tournant 20. Le carter 10 est par exemple un capteur intermédiaire d’une turbine basse pression de la turbomachine, l’arbre étant alors un arbre basse pression et le capteur de rotation permet de mesure le régime N1 basse pression de la turbomachine.
Le capteur 1 de rotation et la roue phonique 30 constituent ensemble un dispositif de mesure de la vitesse de rotation d’un arbre tournant 20.
Un tel capteur comprend un axe longitudinal AA’ qui constitue un axe selon lequel le capteur s’étend de l’entrée de l’orifice vers la sorte de l’orifice 11.
L’entrée de l’orifice est l’extrémité libre de l’orifice la plus éloignée de l’arbre tournant tandis la sorte de l’orifice est l’extrémité la plus proche de l’orifice. En outre, les termes au-dessus de et au-dessous sont définis par rapport à la direction longitudinale selon laquelle le capteur s’étend entre l’entrée de l’orifice et la sorte de l’orifice (il en va de même pour les termes interne et externe).
Le capteur 1 comprend une tête 3 dans laquelle tous les connecteurs (non représentés) nécessaires au fonctionnement du capteur sont disposés.
Une bride 2 de fixation est disposée au-dessous de la tête 3 du capteur est permet de fixer le capteur 1 sur la surface externe 12 du carter 11 autour de l’entrée de l’orifice 10. Des boulons (non représentés) permettent cette fixation.
Le capteur comprend également un corps 4, par exemple cylindrique, qui s’étend selon l’axe longitudinal AA’ depuis la tête du capteur vers la roue phonique 30.
Le corps 4 comprend une extrémité 7 à partir de laquelle un élément sensible 9 destiné à être disposé en face de la roue phonique fait saillie selon l’axe longitudinal AA’. L’extrémité 7 est, comme visible sur la figure 1, en face de la roue phonique 30. L’élément sensible 9 présente la forme d’un cylindre biseauté à son extrémité et est disposé à une distance e de la roue phonique 30. Cette distance e constitue l’entrefer du capteur.
Un fourreau 5 cylindrique s’étend aussi selon l’axe longitudinal AA’ depuis la tête du capteur vers la roue phonique 30. Le fourreau est disposé dans l’orifice 10 et le corps 4 du capteur est disposé dans le fourreau 5. Le fourreau permet de guider le corps du capteur dans le carter.
Au bout du fourreau 5 est disposé un tube 6 de guidage, par exemple cylindrique, qui s’étend selon l’axe longitudinal AA’. Le tube de guidage permet de guider le corps du capteur jusqu’à la roue phonique 30 (à l’intérieur de la zone interne délimitée par le carter). Le tube 6 de guidage entoure une partie distale du corps 4 du capteur du côté de l’extrémité 7 du capteur et est configuré pour être fixé sur une surface interne 13 du carter 10 autour d’une sortie de l’orifice 11. On précise ici que la partie distale du corps est la partie la plus éloignée de la bride 2 de fixation tandis que la partir proximale du corps est la partie la plus proche de la bride 2 de fixation.
De manière avantageuse, le fourreau 5 présente une longueur supérieure à la longueur de l’orifice 10 et est alors imbriqué au tube 6 de guidage.
Le tube 6 de guidage est quant à lui boulonné sur la surface interne du carter (voir lafigure 2).
Afin de maintenir en position dans le fond du tube de guidage l’extrémité 7 du capteur, un ressort 8 de compression est positionné dans le fond du tube entre le fond et le corps 4 du capteur. Ce ressort permet notamment de compenser les vibrations auxquelles est sujet le capteur pendant le fonctionnement de la turbomachine. De cette façon indépendamment des contraintes appliquées sur le capteur, l’élément sensible du capteur reste en position ce qui permet d’avoir en toute circonstance une mesure de la vitesse de rotation de l’arbre.
De manière avantageuse, le tube de guidage comprend une première partie cylindrique 61 prolongée par une partie convergente 62 prolongée elle-même par une deuxième partie cylindrique 64 ayant un diamètre inférieur à celui de la première partie cylindrique. Le fond 63 du tube de guidage est dans la deuxième partie cylindrique, le ressort 8 étant dans cette deuxième partie autour de l’élément sensible 9. De plus, le tube de guidage comprend un fond 63 muni d’une ouverture configurée pour être traversée l’élément sensible 9.
Afin de fixer la partie interne du capteur constituée par le tube 6 de guidage, ce dernier comprend une collerette 64 permettant de le boulonner sur la surface interne du carter.
Pour régler l’entrefer du capteur, une cale 40 est disposée au-dessus de la bride. La cale 40 est donc à l’extérieur du carter en appui sur la surface externe du carter. C’est l’épaisseur de la cale 40 qui permet de régler l’entrefer depuis l’extérieur du carter. Il est entendu que la cale 40 peut être remplacée par tout dispositif équivalent permettant d’ajuster la distance entre la bride 2 de fixation du capteur et la surface externe 12 du carter.
En effet, la cale permet de reculer/avancer le capteur et c’est grâce au ressort 8 au fond du tube 6 de guidage que l’élément sensible est maintenu entre le fond du tube de guidage et le corps 4 du capteur. La tête du capteur est maintenue fixe.
Une fois en place la cale est montée avec la bride de fixation sur la surface externe du capteur et l’entrefer est maintenu par la force de compression du ressort 8.
En effet, du fait de la longueur du corps 4 du capteur, on peut avoir un ballotement de l’extrémité 7 sous les vibrations du moteur si cette extrémité reste « libre ». La compression du ressort provoque un appui qui limite grandement les effets du porte à faux et évite donc le ballotement. Le ressort permet le maintien en position de l’élément sensible lors du fonctionnement du moteur (vibrations).

Claims (9)

  1. Capteur (1) de rotation d’un arbre (20) de turbomachine, destiné à être inséré dans un orifice (11) ménagé dans un carter (10) de ladite turbomachine, une roue phonique (30) étant monté sur l’arbre, le capteur comprenant
    - une bride (2) de fixation du capteur destinée à fixer le capteur sur une surface externe (12) du carter autour d’une entrée de l’orifice (11) ;
    - un corps (4) configuré pour être relié fixement à la bride (2) et s’étendant selon un axe longitudinal (AA’) du capteur, ledit corps (4) du capteur comprenant une extrémité (7) à partir de laquelle un élément sensible (9) destiné à être disposé en face de la roue phonique fait saillie selon l’axe longitudinal (AA’) ;
    - un tube (6) de guidage configuré pour entourer une partie distale du corps (4) du capteur du côté de l’extrémité (7) du capteur et pour être fixé sur une surface interne (13) du carter (10) autour d’une sortie de l’orifice (11), le tube de guidage comprenant un fond (63) muni d’une ouverture configurée pour être traversée par ledit élément sensible (9) ; et
    - un ressort (8) destiné à être maintenu en compression entre le fond (63) du tube de guidage et l’extrémité (7) du capteur.
  2. Capteur de rotation selon la revendication 1, comprenant en outre un fourreau (5) cylindrique configuré pour être disposé dans l’orifice (11) du carter (10) en entourant une partie proximale du corps (4) du capteur et pour être relié fixement à la bride (2).
  3. Capteur selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel le tube (6) de guidage comprend une collerette (64) destinée à le fixer sur la surface interne (13) du carter à la sortie de l’orifice (11).
  4. Capteur selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le tube (6) de guidage s’étend depuis sa collerette (64) selon une partie cylindrique (61) prolongée par une partie convergente (62) vers le fond (63) du tube de guidage.
  5. Capteur selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le fourreau (5) est de longueur supérieure à l’épaisseur du carter (10) au niveau de l’orifice (11) dans lequel il est destiné à être inséré, et une partie d’extrémité du fourreau est adaptée pour être guidée en translation selon l’axe longitudinal (AA’) à l’intérieur du tube (6) de guidage.
  6. Capteur selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant en outre une tête (3) assemblée avec le corps (4) du capteur du côté opposé à l’extrémité (7) du capteur, et dans lequel la bride (2) de fixation du capteur est fixée à ladite tête (3) ou est formée intégralement avec celle-ci.
  7. Agencement comprenant un capteur (1) de rotation selon l’une des revendications précédentes et une cale (40) configurée pour être traversée par le corps (4) du capteur, ladite cale étant destinée à être interposée entre la bride (2) de fixation du capteur et la surface externe (12) du carter (10) à l’entrée de l’orifice (11).
  8. Dispositif de mesure de la vitesse de rotation d’un arbre (20) tournant d’une turbomachine, comprenant un agencement selon la revendication précédente et une roue phonique (30) montée sur l’arbre (20).
  9. Turbomachine comprenant
    - un carter (10) dans lequel est ménagé un orifice (11)
    - un arbre tournant (30) ;
    - une roue phonique montée sur ledit arbre tournant ;
    - un agencement selon la revendication 7.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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