FR3112364A1 - Témoin d’usure pour une turbomachine, turbomachine équipée d’un tel témoin d’usure, et procédé de mesure d’un jeu entre la périphérie externe d’une roue aubagée et un revêtement abradable dans une telle turbomachine - Google Patents
Témoin d’usure pour une turbomachine, turbomachine équipée d’un tel témoin d’usure, et procédé de mesure d’un jeu entre la périphérie externe d’une roue aubagée et un revêtement abradable dans une telle turbomachine Download PDFInfo
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Abstract
L’invention concerne un témoin d’usure (1a, 1b) pour une turbomachine (18) d’aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte un corps relié à un doigt (13), ledit corps étant vissé dans un premier élément (22) d’une turbomachine (18), et ledit doigt (13) étant configuré pour s’user par frottement avec un second élément (23) de la turbomachine (18) qui est mobile par rapport audit premier élément (22). L’invention concerne également une turbomachine (18) d’aéronef ou d’essai, comportant : - un carter de stator (28), - au moins un revêtement annulaire (32) abradable, et - au moins une roue aubagée (26a, 26b), caractérisée en ce qu’elle comprend au moins ledit témoin d’usure (1a, 1b). L’invention concerne en outre un procédé de mesure d’un jeu entre une périphérie externe (35) d’une roue aubagée (26a, 26b) et un revêtement (32) abradable dans ladite turbomachine (18). Figure pour l'abrégé : Figure 2
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un témoin d’usure pour une turbomachine, une turbomachine équipée d’un tel témoin d’usure, et un procédé de mesure d’un jeu entre la périphérie externe d’une roue aubagée et un revêtement abradable dans une telle turbomachine.
Arrière-plan technique
Une turbomachine et en particulier une turbomachine d’aéronef comprend au moins une veine annulaire, délimitée par un carter fixe, suivant un axe longitudinal, dans laquelle circule un flux d’air aérodynamique. Ce flux d’air traverse d’amont en aval et successivement un ensemble de compresseur, une chambre de combustion et un ensemble de turbine de la turbomachine. Les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine. L’ensemble de compresseur comprend un ou plusieurs étages de compresseur et l’ensemble de turbine comprend un ou plusieurs étages de turbine. Les étages de compresseur et de turbine comprennent chacun une rangée annulaire d’aubes fixes et une rangée d’aubes rotatives.
Les aubes rotatives d’une roue aubagée peuvent comprendre chacune au moins une léchette à leur extrémité qui se trouve alors en vis-à-vis avec le carter fixe. Cette ou ces léchettes permettent de diminuer l’espace entre l’aube rotative et le carter fixe. Elles permettent donc d'assurer les étanchéités aérodynamiques entre des étages qui se trouvent sous des pressions différentes. Dans certaines configurations de fonctionnement, les léchettes sont susceptibles d'entrer en contact avec le carter fixe, risquant ainsi de provoquer des dégâts important au sein de la turbomachine. Les carters fixes sont alors équipés d’une surface interne abradable qui se trouve ainsi en vis-à-vis des léchettes afin d’éviter ce risque.
Pour optimiser les capacités de la turbomachine, il est recherché d’obtenir un jeu minimum entre la léchette et la surface abradable. Des essais de la turbomachine sont notamment réalisés pour tester et trouver ce jeu minimum.
En outre, lors de l’exploitation de la turbomachine, en particulier lors d’opération de maintenance de la turbomachine, il est nécessaire de connaître l’état d’usure de la surface abradable afin d’éviter notamment que cette dernière soit complètement détruite par frottement avec les léchettes.
Afin de mesurer l’usure de l’abradable ou de connaître le jeu entre la roue aubagée et le revêtement abradable, l’art antérieur propose en particulier deux solutions :
La première solution consiste à intégrer un capteur capacitif au niveau du carter fixe permettant ainsi de mesurer le jeu entre la roue aubagée et le revêtement abradable. Cette solution présente l’inconvénient d’un encombrement trop important au vu de l’environnement machine. En effet, l’espace disponible limité, la présence de joints toriques et la frontière entre plusieurs pièces rendent la mise en œuvre et le positionnement des capteurs capacitifs complexes. En outre, il est nécessaire de surveiller le signal en temps réel rendant compliqué l’exploitation des résultats.
La seconde solution consiste à coller des plots en résines témoin à l’intérieur du carter fixe sur la surface abradable. Cette solution implique de démonter la turbomachine pour observer l’état d’usure des plots et donc de la surface abradable, ce qui rend l’opération couteuse et chronophage. En outre, lors d’une campagne d’essai, devoir démonter la turbomachine pour exploiter les résultats rend impossible ou au moins fastidieux le fait de déterminer avec précision la configuration des différents éléments de la turbomachine impliqués rendant le jeu minimum.
La présente invention a notamment pour but de résoudre tout ou partie des problèmes précités.
L’invention propose à cet effet un témoin d’usure pour une turbomachine d’aéronef comportant un corps de forme allongée le long d’un axe d’allongement et comprenant une première extrémité longitudinale reliée à une tête et une seconde extrémité longitudinale reliée à un doigt s’étendant le long de l’axe d’allongement, ledit corps comportant une première portion axiale filetée, ladite tête étant configurée pour permettre l’entraînement en rotation du témoin d’usure et le vissage de son corps dans un premier élément de la turbomachine, et ledit doigt étant réalisé dans un matériau différent de celui du corps et configuré pour s’user par frottement avec un second élément de la turbomachine qui est mobile par rapport audit premier élément.
Le témoin d’usure de l’invention s’étendant principalement selon son axe d’allongement présente ainsi un encombrement limité, ce qui lui permet notamment d’être intégré facilement dans la turbomachine, en particulier dans un environnement de la turbomachine ayant un espace limité et malgré la possible présence de joints torique et de frontières entre plusieurs pièces composant le premier élément, en particulier un carter de la turbomachine. Lors d’une opération de maintenance, l’invention permet en outre à un opérateur de seulement démonter le témoin d’usure par dévissage afin de prendre les mesures nécessaires, lui évitant ainsi de démonter la turbomachine. L’opérateur pourra également facilement repositionner le témoin d’usure étudié, ou un nouveau témoin d’usure, sur la turbomachine après avoir effectué les mesures nécessaires.
Le témoin d’usure, selon l’invention, peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes avec les autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- le corps comprend une seconde portion axiale située entre ladite première portion axiale et ledit doigt, ledit doigt et ladite seconde portion axiale ayant chacun une forme générale cylindrique et un même diamètre externe.
- ladite tête comprend une empreinte configurée pour recevoir un outil de mise en rotation du témoin d’usure.
- ledit corps et ladite tête sont réalisés en alliage métallique, et ledit doigt est réalisé dans une résine époxy.
La présente invention concerne également une turbomachine comportant :
- un carter de stator de forme générale annulaire qui s’étend autour d’un axe principal de la turbomachine,
- au moins un revêtement annulaire abradable situé à l’intérieur du carter et s’étendant autour dudit axe principal, et
- au moins une roue aubagée située à l’intérieur du carter et du revêtement et dont la périphérie externe est apte à frotter sur ledit revêtement en fonctionnement.
Selon l’invention, la turbomachine comprend au moins un témoin d’usure tel que décrit précédemment, le ou chaque témoin d’usure étant vissé dans un orifice taraudé du carter de façon à ce que la périphérie externe de la roue aubagée puisse venir frotter sur le doigt du ou de chaque témoin d’usure en fonctionnement.
La turbomachine, selon l’invention, peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes avec les autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- le ou chaque témoin d’usure a une orientation radiale par rapport audit axe principal et s’étend dans un plan perpendiculaire à cet axe principal.
- la roue aubagée comprend à sa périphérie externe au moins une léchette annulaire qui s’étend dans ledit plan.
- au moins une cale d’épaisseur calibrée est intercalée entre la tête du témoin d’usure et le carter.
- la cale est du type pelable et comprend des couches superposées et séparables les unes des autres, chacune desdites couches ayant une épaisseur inférieure ou égale à 0,5mm.
La présente invention concerne en outre un procédé de mesure d’un jeu entre la périphérie externe d’une roue aubagée et un revêtement abradable dans une turbomachine telle que décrite précédemment, comprenant les étapes de :
a) dévissage et retrait du témoin d’usure,
b) mesure d’au moins une dimension du témoin d’usure et comparaison de cette dimension à une valeur de référence,
c) détermination du degré d’usure du témoin d’usure et donc dudit jeu.
En outre, l’étape b) du procédé est par exemple réalisée par photogrammétrie.
Également, le procédé peut comprendre, après l’étape c) :
- une étape d) de retrait d’une couche de la cale,
- une étape e) dans laquelle le témoin d’usure ou un nouveau témoin d’usure est vissé à la place de celui retiré, et
- les étapes a) à c) sont répétées,
le cycle représenté par les étapes d), e) puis a) à c) étant éventuellement répété une ou plusieurs fois jusqu’à ce qu’une usure du témoin d’usure soit constatée.
Le procédé permet ainsi de démonter et remplacer facilement le témoin d’usure lors de l’utilisation de la turbomachine ou lors d’essais, permettant notamment un positionnement très précis du témoin d’usure sur le carter. En effet, il est possible de maîtriser avec une grande précision le positionnement de l’extrémité du doigt du témoin d’usure dans le carter, au plus proche de la roue aubagée. Le procédé permet en outre de mesurer avec une grande précision, grâce à la photogrammétrie, le jeu entre la périphérie externe de la roue aubagée et du revêtement abradable dans la turbomachine et l’usure de ce revêtement abradable.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
Description détaillée de l'invention
Les figures 1a et 1b représentent un témoin d’usure 1a, 1b pour une turbomachine d’aéronef. Ce témoin d’usure 1a, 1b comporte un corps 2, de forme générale cylindrique allongée le long d’un axe d’allongement Y. Le corps comprend une première extrémité 3 longitudinale qui est reliée à une tête 10 du témoin. Une seconde extrémité 4 longitudinale du corps 2 est reliée à un doigt 13 du témoin. Le doigt 13 s’étend le long de l’axe d’allongement Y. Le corps 2 comporte notamment une première portion axiale 6 filetée selon l’axe Y. Le corps 2 comporte en outre une seconde portion axiale 8 selon l’axe Y. La première portion axiale 6 se situe ainsi entre la tête 10 et la seconde portion axiale 8. La seconde portion axiale 8 se situe entre la première portion axiale 6 et le doigt 13. Le doigt 13 et la seconde portion axiale 8 ont chacun une forme générale cylindrique et par exemple un même diamètre D1 externe. Le doigt 13 s’étend dans le prolongement axial des portions 6, 8. Le doigt 13 comporte en outre une extrémité libre 41.
La tête 10 présente notamment une forme générale cylindrique le long de l’axe Y. La tête 10 a un diamètre D3 supérieur au diamètre D1. Elle comprend deux faces à ses extrémités longitudinales. Une première face 10a étant libre et une seconde face 10b, opposée à la première face 10a, présentant une partie reliée à la première extrémité 3 du corps 2. La première face 10a comprend une empreinte 11 (ici hexagonale) configurée pour recevoir un outil de mise en rotation du témoin d’usure 1a, 1b. La tête 10 est ainsi configurée pour permettre l’entrainement en rotation du témoin d’usure 1a, 1b et le vissage de son corps 2 dans un premier élément (référencé 22 sur la figure 2), par exemple un carter, de la turbomachine. Le corps 2 et la tête 10 sont par exemple réalisés en alliage métallique.
Le doigt 13 est réalisé dans un matériau différent de celui du corps 2 et de la tête 10, notamment en résine époxy, par exemple en résine époxy RCM1. La résine époxy RCM1 est un matériau ayant notamment la caractéristique d’être faiblement cassant, ne s’effritant pas et facile à mettre en œuvre. Le doigt 13 est notamment réalisé par enduction. Suite à l’enduction du doigt 13 sur la seconde extrémité 4 du corps 2, en particulier réalisée manuellement, une polymérisation est réalisée en étuve avant d’être reprise par usinage pour arriver au profil final. Le doigt 13 est ainsi configuré pour s’user par frottement avec un second élément (référencé 23 sur la figure 2), par exemple une roue aubagée, de la turbomachine qui est mobile par rapport au premier élément 22 lorsque la turbomachine est en fonctionnement. Le témoin d’usure 1a, 1b est donc un corps mécanique dont le bout comprend un doigt 13 destiné à témoigner d’une usure engendrée par un élément rotatif. Ce témoin d’usure 1a, 1b est ainsi précis, démontable et s’intègre facilement à des environnements restreints.
Dans la figure 2 est représentée une demi-vue en coupe d’une turbine basse pression 19 d’une turbomachine 18 d’aéronef ou d’essai selon l’invention.
La turbomachine 18 comporte un carter de stator 28 (ci-après dénommé carter) de forme générale annulaire qui s’étend autour de l’axe X principal de la turbomachine 18. La turbomachine 18 comporte également au moins un revêtement annulaire 32 abradable situé à l’intérieur du carter 28 et s’étendant autour de l’axe principal X.
Le carter de stator 28 délimite une veine annulaire 29 dans laquelle circule un flux d’air aérodynamique F. Le flux d’air F traverse d’amont en aval et successivement un ensemble de compresseur (non représenté sur la figure), une chambre de combustion (non représenté sur la figure) et un ensemble de turbine 19 de la turbomachine 18. Les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation du flux F dans la turbomachine 18. L’ensemble de compresseur comprend un ou plusieurs étages de compresseur. L’ensemble de turbine 19 comprend un ou plusieurs étages 20a, 20b de turbine. Chaque étage de turbine 20a, 20b comprend une rangée annulaire d’aubes fixes à profil aérodynamique, notamment appelée distributeur 24a, 24b et une rangée d’aubes rotatives, notamment appelée roue aubagée 26a, 26b. Sur la figure 2, sont représentés un second étage de turbine 20a comprenant un distributeur 24a de second étage et une roue aubagée 26a de second étage ainsi qu’un troisième étage 20b de turbine comprenant un distributeur 24b de troisième étage et une roue aubagée 26b de troisième étage. Le premier étage de turbine n’est pas ici représenté. L’invention concerne bien sûr également un mode de réalisation dans lequel la turbine comprend un nombre d’étages différent, par exemple un seul étage comprenant une seule roue aubagée.
Les distributeurs 24a, 24b et les roues aubagée 26a, 26b s’étendent radialement à travers la turbine 18. La direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe X.
Les roues aubagée 26a, 26b sont situées à l’intérieur du carter 28 et du revêtement 32 et comprennent une périphérie externe 35 apte à frotter sur le revêtement 32 lorsque la turbomachine 18 est en fonctionnement. La périphérie externe 35 de chaque roue aubagée 26a, 26b comprend, par exemple, au moins une léchette annulaire 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ notamment deux, qui s’étendent radialement dans un plan P, perpendiculaire à l’axe X. Ainsi, la roue aubagée 26a de second étage comprend par exemple une léchette annulaire aval 36a’ et une léchette annulaire amont 36a’’ et la roue aubagée 26b de troisième étage comprend une léchette annulaire amont 36b’ et une léchette annulaire aval 36b’’. Chacune des léchettes annulaire 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’, a par exemple une forme générale en V, et comprend une extrémité 39 en pointe qui se trouve en vis-à-vis du revêtement 32 du carter de stator 28. Les léchettes annulaires 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ permettent d'assurer les étanchéités aérodynamiques entre des enceintes d'air sous des pressions différentes, notamment entre deux étages 20 de la turbine 19.
Comme représenté sur les figures 3 à 5, le revêtement annulaire 32 comprend une surface radialement externe 37 et une surface radialement interne 34. La surface externe 37 du revêtement est positionnée sur une surface interne 33 du carter 28. La surface interne 34 du revêtement 32 qui correspond à la surface libre du revêtement 32 se trouve en vis-à-vis avec la périphérie externe 35 de la roue aubagée 26, plus précisément l’extrémité 39 en pointe des léchettes 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’. La distance entre la surface interne 34 du revêtement 32 et la périphérie externe 35, plus précisément l’extrémité libre 39 des léchettes 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ correspond à un jeu 48 radiale. Ce jeu 48 diminue lors du fonctionnement de la turbomachine, par dilatation thermique des éléments de la turbomachine et en particulier du ou des témoins d’usure 1a, 1b et par exemple des roues aubagées 26a, 26b.
Le revêtement 32, notamment en matériau abradable (structure en nid d’abeille, résine époxy, matériau projeté thermiquement), représente ainsi une interface entre les roues aubagée 26a, 26b et le carter 28, permettant d’éviter la destruction des roues aubagée 26a, 26b si elles venaient à entrer en contact direct avec le carte de stator 28. La périphérie externe 35 des roues aubagée 26a, 26b est ainsi apte à frotter sur le revêtement 32 lorsque la turbomachine 18 est en fonctionnement. Les léchettes 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ peuvent ainsi pénétrer radialement le revêtement 32.
La turbomachine 18 comprend en outre au moins un témoin d’usure 1a, 1b selon l’invention tel que décrit précédemment. La turbomachine 18 comprend ici deux témoins d’usure 1a, 1b, situés respectivement au niveau du second étage 20a et du troisième étage 20b de la turbine 19. Les témoins d’usure 1a, 1b présentent ici une longueur d’extension selon leur axe Y différentes entre eux de manière à s’adapter au mieux à leur positionnement respectif sur la turbomachine. Ainsi, la longueur du témoin d’usure 1b est notamment plus grande que la longueur du témoin d’usure 1a. Alternativement, les témoins d’usure 1a, 1b sont en particulier identique.
Le ou chaque témoin d’usure 1a, 1b est vissé dans un premier élément 22 comme expliqué précédemment, qui correspond ici au carter 28. Les témoins 1a, 1b sont ici vissés chacun dans un orifice taraudé 30 du carter 28, traversant notamment plusieurs pièces composant le carter 28, afin d’atteindre la veine annulaire 29 (représentée sur la figure 2). Les pièces du carter 28 sont usinées afin d’obtenir les orifices 30. L’usinage prévoit notamment un jeu 31 axial, en particulier dans la partie qui accueillera la seconde portion 8 du témoin 1a, 1b. Le jeu 31 correspond à la différence entre le diamètre D2 (représenté sur la figure 5) de l’orifice 30 et le diamètre D1 de la seconde portion 8 ou du doigt 13 du témoin 1a, 1b. Le jeu 31, créé ainsi un espace entre la seconde portion 8 ou le doigt 13 du témoin 1a, 1b et le carter 28. L’usinage peut prévoir un jeu axial supplémentaire, par exemple de 2mm, pour se prémunir des tolérances d’usinage et d’assemblages de toutes les pièces. Les pièces sont ensuite montées en prenant la précaution que chaque orifice 30 soit en vis-à-vis afin de permettre l’insertion du témoin 1a, 1b. De plus, des piges peuvent être intégrées dans les orifices 30 pour vérifier le bon calage angulaire, ainsi qu’un montage à blanc des témoins 1a, 1b.
Une fois les témoins 1a, 1b vissés, l’extrémité libre 41 du doigt 13 de chaque témoin 1a, 1b, vient affleurer la surface interne 34 du revêtement 32 à l’intérieur du carter 28 lorsque la turbomachine 18 n’est pas en fonctionnement. Ainsi, la périphérie externe 35 des roues aubagée 26a, 26b n’est pas en contact avec le doigt 13 du ou de chaque témoin d’usure 1a, 1b lorsque la turbomachine 18 n’est pas en fonctionnement. La périphérie externe 35 des roues aubagée 26a, 26b sera ainsi apte à venir frotter sur le doigt 13 du ou de chaque témoin d’usure 1a, 1b lorsque la turbomachine 18 est en fonctionnement.
Le témoin d’usure 1a, 1b a une orientation radiale par rapport à l’axe principal X, c’est-à-dire que son axe Y s’étend radialement, et s’étend dans le plan P perpendiculaire à l’axe X. Ainsi, le témoin d’usure 1a, 1b se trouvent dans le même plan P qu’une léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ correspondante, permettant notamment une pénétration de cette léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ selon l’axe Y, dans le témoin d’usure 1a, 1b et facilitant ainsi l’exploitation des mesures de la pénétration. En effet, un témoin d’usure 1a, 1b incliné par rapport à la léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ pourrait être difficilement exploitable (pénétration suivant un angle).
Ici le témoin 1a du second étage 20a est positionné au niveau de la léchette aval 36a’’ du second étage 20a, et non au niveau de la léchette amont 36a’, permettant notamment d’éviter des joints toriques ou encore des interfaces de pièces de manière à pouvoir effectuer les orifices 30 sans changer le positionnement des différentes pièces de la turbomachine 18. De manière identique, le témoin 1b du troisième étage 20b est positionné au niveau de la léchette amont 36b’ et du troisième étage 20b, et non au niveau de la léchette aval 36b’’, permettant notamment d’éviter au maximum des joints toriques ou encore des interfaces de pièces de manière à pouvoir effectuer les orifices 30 sans changer le positionnement des différentes pièces de la turbomachine 18. Un joint torique 45 de la turbomachine a par exemple été ajouté pour garantir l’étanchéité de l’ensemble.
Le fonctionnement de la turbomachine 18 influence les conditions de température au sein de la turbomachine 18. Le terme « à chaud » correspond aux conditions lorsque la turbomachine 18 est en fonctionnement. Le terme « à froid » correspond aux conditions lorsque la turbomachine 18 n’est pas en fonctionnement.
A froid, l’extrémité libre 41 du doigt 13 affleure la surface interne 34 du revêtement 32. Le témoin d’usure 1a, 1b ne touche donc pas la léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ correspondante, permettant ainsi le montage du témoin 1a, 1b. A chaud, les conditions entraînent une dilatation du témoin d’usure 1a, 1b selon son axe longitudinal Y et de la roue aubagée correspondante 26a, 26b. Comme représenté sur la figure 5, cette dilatation influence la longueur du corps 2 du témoin d’usure 1a, 1b qui va ainsi s’allonger d’une longueur radiale 46 ainsi qu’éventuellement l’extension radiale de la roue aubagée 26a, 26b correspondante et donc des léchettes 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’. La dilatation du témoin 1a, 1b et/ou de la roue aubagée 26a, 26b entraînent un déplacement radial du doigt 13 en direction de l’axe longitudinal X de la turbomachine 18 et un déplacement des léchettes 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ dans le sens inverse. Ces déplacements diminuent ainsi le jeu entre le doigt 13 et la périphérie externe 35 de la roue aubagée 26. A chaud, le doigt 13 peut notamment se faire pénétrer par les léchettes 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ annulaires créant ainsi une entaille d’une profondeur 44 qui permettra de mesurer le jeu 48 comme expliqué en détail dans la suite.
Comme représenté sur la figure 6, au moins une cale 38 d’épaisseur calibrée est intercalée entre la tête 10 du témoin d’usure 1a, 1b et le carter 28. La cale 38 est du type pelable et comprend des couches 40 superposées et séparables les unes des autres. Chaque couche 40 a notamment une épaisseur inférieure ou égale à 0,5mm, par exemple 0,1mm. La cale 38 permet ainsi de régler la position radiale du témoin d’usure 1a, 1b selon son axe Y, plus précisément la position radiale du doigt (non représenté sur la figure) vis-à-vis de la périphérie externe 35 de la roue aubagée (non représentée sur la figure).
Cette cale 38 présente en outre l’avantage de pouvoir régler des hauteurs différentes selon les étages de la turbine, afin notamment de pouvoir utiliser un même format de témoins 1a, présentant en particulier chacun une longueur identique, sur différents étages de la turbomachine même si les étages présentent des profondeurs différentes pour atteindre la veine 29. Ainsi, dans le cas où la profondeur du carter 28 pour atteindre la veine 29 au niveau du troisième étage 20b est supérieure à la profondeur du carter 28 pour atteindre la veine 29 au niveau du second étage 20a, il est possible d’utiliser deux témoins 1a, 1b identique, c’est-à-dire en particulier de longueurs identiques, en réglant l’épaisseur de la cale 38 en enlevant ou rajoutant une ou plusieurs couches 40. Dans cet exemple, il sera possible de disposer une cale moins épaisse, c’est-à-dire présentant moins de couches 40, au niveau du troisième étage 20b qu’au niveau du second étage 20a pour compenser la profondeur supérieure pour atteindre la veine au niveau du troisième étage et ainsi utiliser le même témoin 1a, 1b sur chaque étage de la turbine.
En outre, l’étanchéité entre le témoin d’usure 1a, 1b et le carter 28 est notamment réalisée par l’intermédiaire d’un joint torique 42, en particulier de référence standard. Permettant de garantir l’étanchéité de l’installation du témoin 1a, 1b. Le joint torique 42 se positionne dans une gorge 43, notamment sous le lamage 50 du carter 28. Le joint torique 42 se trouve ainsi intercalé entre la cale 38 et le carter 28. L’utilisation d’un joint torique 42 permet en particulier de ne pas impacter la position finale du doigt 13. Le diamètre D3 de la tête 10 est prévu suffisamment grand pour permettre une surface d’appui suffisante de la tête 10 lors du serrage du témoin d’usure 1a, 1b. Le serrage est réalisé avec un couple spécifique pour éviter le risque de matage des faces d’appuis. Le matage des faces d’appuis entraînerait en effet des perturbations dans la mesure du jeu 48.
Également, il est notamment réalisé un détrompage visuel (non représenté). Plus précisément, un marquage peut être réalisé sur le corps 2 du témoin d’usure 1a, 1b et sur le carter 28, en particulier proche du lamage 50 du carter 28 accueillant le témoin 1a, 1b. Ce marquage permet ainsi d’éviter les erreurs de placement des témoins d’usure 1a, 1b, afin d’éviter par exemple d’inverser le positionnement des témoins 1a, 1b par rapport aux différents étages de turbine.
La figure 7 représente un organigramme d’un procédé selon l’invention de mesure du jeu 48 entre la périphérie externe 35 de la roue aubagée 26a, 26b, notamment la pointe 39 de la léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’, et le revêtement abradable 32 dans une turbomachine 18. Lors de la maintenance de la turbomachine ou lors d’essais, cette mesure des jeux 48, ou variation de jeu 48, doit être précise, afin de permettre notamment des intervalles de mesures ou d’essais de 0,1mm, c’est-à-dire une variation du jeu 48 entre deux essais de 0,1mm.
Ce procédé comprend en particulier les étapes suivantes.
L’étape a) consiste au dévissage et au retrait du témoin d’usure 1a, 1b de l’orifice 30 du carter 28. Grâce notamment à son filetage, le témoin 1a, 1b de l’invention permet ainsi un démontage facile entre les différentes phases d’essai.
L’étape b) correspond à la mesure d’au moins une dimension du témoin d’usure 1a, 1b, en particulier une dimension longitudinale du témoin d’usure 1a, 1b, c’est-à-dire une dimension selon son axe Y. Cette dimension et ensuite comparée à une valeur de référence. La mesure est réalisée par exemple par photogrammétrie. La photogrammétrie est un moyen de mesure extrêmement précis, permettant notamment une précision de 0,015mm. La photogrammétrie peut notamment être utilisée pour mesurer la profondeur 44 de l’entaille crée par la léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ dans le doigt 13.
Cette mesure permet, selon l’étape c), la détermination du degré d’usure du témoin d’usure 1a, 1b, et en particulier de connaître la valeur de pénétration 44 de la léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ dans le doigt 13 du témoin d’usure 1a, 1b. Cette valeur permet alors d’en déduire le jeu 48 entre notamment les léchettes 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ et la surface abradable 32.
L’objectif du témoin d’usure 1a, 1b consiste à ne pas toucher la léchette correspondante 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ lorsque la turbomachine 18 n’est pas en fonctionnement. Lorsque la turbomachine 18 est en fonctionnement, le témoin d’usure 1a, 1b sera pénétré par la léchette correspondante 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’.
L’étape initiale de l’opération utilise ainsi une cale 38 ayant une dimension importante, notamment de 1.5mm, afin de s’assurer que la léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ ne pénètre pas initialement le doigt 13.
Ainsi, le procédé, comprend notamment, après l’étape c), une étape d) et une étape e) permettant d’adapter la longueur du témoin 1a, 1b, en particulier jusqu’à pénétration de la léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’. Ainsi, l’étape d) consiste au retrait d’une couche 40 de la cale 38, par exemple d’une épaisseur de 0,1mm.
L’étape e) consiste à visser un nouveau témoin d’usure 1a, 1b à la place du témoin d’usure 1a, 1b retiré lors de l’étape d) ou éventuellement à visser le même témoin d’usure 1a, 1b. Par conséquent, la distance entre le témoin d’usure 1a, 1b et la périphérie externe 35 de la roue aubagée 26a, 26b a diminué d’une valeur égale à l’épaisseur de la couche 40 retirée à l’étape d).
Suite à l’étape e), les étapes a) à c) sont par exemple répétées. Le cycle représenté par les étapes d), e) puis a) à c) est éventuellement répété une ou plusieurs fois jusqu’à ce qu’une usure du témoin d’usure 1a, 1b soit constatée.
En outre du contrôle de la mesure de la pénétration de la léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’ dans le doigt 13, il est notamment possible de réaliser un contrôle du rayon rotor au droit de chaque léchette 36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’. Ce contrôle peut par exemple être réalisé par MMT, acronyme désignant Machine à Mesurer Tridimensionnelle, lors du montage, et peut en particulier avoir une précision de 0,01mm. Ces différents contrôles permettent ainsi d’afficher une mesure du jeu 48 absolu minimum et du jeu 48 absolu moyen en fonctionnement, notamment avec une précision respectivement de plus ou moins 0,13mm et de plus ou moins 0,19mm pour une phase d’essai. Également, la variation de jeu 48 entre deux phases d’essai offre par exemple une précision de plus ou moins 0,03mm pour le jeu 48 minimum et de plus ou moins 0,09mm pour le jeu 48 moyen.
L’invention propose ainsi un témoin d’usure 1a, 1b pour mesurer avec précision le jeu 48 ou vérifier l’usure du revêtement 32 abradable dans une turbomachine 18. Cette solution permet un montage et démontage rapide du témoin d’usure 1a, 1b et est intégrable dans des environnements réduits tout en garantissant son étanchéité avec le carter 28.
L’invention a été décrite en rapport avec un positionnement des témoins d’usure 1a, 1b positionnés au niveau de l’ensemble de turbine 19 mais pourrait très bien s’appliquer également ou alternativement dans un mode de réalisation dans lequel témoins d’usure 1a, 1b sont positionnés sur un ensemble de compresseur de la turbomachine.
Claims (12)
- Témoin d’usure (1a, 1b) pour une turbomachine d’aéronef (18), caractérisé en ce qu’il comporte un corps (2) de forme allongée le long d’un axe d’allongement (Y) et comprenant une première extrémité (3) longitudinale reliée à une tête (10) et une seconde extrémité (4) longitudinale reliée à un doigt (13) s’étendant le long de l’axe d’allongement (Y), ledit corps (2) comportant une première portion (6) axiale filetée, ladite tête (10) étant configurée pour permettre l’entraînement en rotation du témoin d’usure (1a, 1b) et le vissage de son corps (2) dans un premier élément (22) de la turbomachine (18), et ledit doigt (13) étant réalisé dans un matériau différent de celui du corps (2) et configuré pour s’user par frottement avec un second élément (23) de la turbomachine (18) qui est mobile par rapport audit premier élément (22).
- Témoin d’usure (1a, 1b) selon la revendication 1, dans lequel le corps (2) comprend une seconde portion (8) axiale située entre ladite première portion (6) axiale et ledit doigt (13), ledit doigt (13) et ladite seconde portion (8) axiale ayant chacun une forme générale cylindrique et un même diamètre (D1) externe.
- Témoin d’usure (1a, 1b) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite tête (10) comprend une empreinte (11) configurée pour recevoir un outil de mise en rotation du témoin d’usure (1a, 1b).
- Témoin d’usure (1a, 1b) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit corps (2) et ladite tête (10) sont réalisés en alliage métallique, et ledit doigt (13) est réalisé dans une résine époxy.
- Turbomachine (18) d’aéronef ou d’essai, comportant :
- un carter de stator (28) de forme générale annulaire qui s’étend autour d’un axe (X) principal de la turbomachine (18),
- au moins un revêtement annulaire (32) abradable situé à l’intérieur du carter (28) et s’étendant autour dudit axe principal (X), et
- au moins une roue aubagée (26a, 26b) située à l’intérieur du carter (28) et du revêtement (32) et dont la périphérie externe (35) est apte à frotter sur ledit revêtement (32) en fonctionnement,
caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un témoin d’usure (1a, 1b) selon l’une des revendications précédentes, le ou chaque témoin d’usure (1a, 1b) étant vissé dans un orifice (30) taraudé du carter (28) de façon à ce que la périphérie externe (35) de la roue aubagée (26a, 26b) puisse venir frotter sur le doigt (13) du ou de chaque témoin d’usure (1a, 1b) en fonctionnement. - Turbomachine (18) selon la revendication 5, dans laquelle le ou chaque témoin d’usure (1a, 1b) a une orientation radiale par rapport audit axe principal (X) et s’étend dans un plan (P) perpendiculaire à cet axe principal (X).
- Turbomachine (18) selon la revendication 6, dans laquelle la roue aubagée (26a, 26b) comprend à sa périphérie externe (35) au moins une léchette annulaire (36a’, 36a’’, 36b’, 36b’’) qui s’étend dans ledit plan (P).
- Turbomachine (18) selon l’une des revendications 5 à 7, dans laquelle au moins une cale (38) d’épaisseur calibrée est intercalée entre la tête (10) du témoin d’usure (1a, 1b) et le carter (28).
- Turbomachine (18) selon la revendication 8, dans laquelle la cale (38) est du type pelable et comprend des couches (40) superposées et séparables les unes des autres, chacune desdites couches (40) ayant une épaisseur inférieure ou égale à 0,5mm.
- Procédé de mesure d’un jeu (48) entre la périphérie externe (35) d’une roue aubagée (26a, 26b) et un revêtement (32) abradable dans une turbomachine (18) selon l’une des revendications 5 à 9, comprenant les étapes de :
a) dévissage et retrait du témoin d’usure (1a, 1b),
b) mesure d’au moins une dimension du témoin d’usure (1a, 1b) et comparaison de cette dimension à une valeur de référence,
c) détermination du degré d’usure du témoin d’usure (1a, 1b) et donc dudit jeu (48). - Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’étape b) est réalisée par photogrammétrie.
- Procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel, la turbomachine (18) étant telle que définie à la revendication 9, il comprend, après l’étape c) :
- une étape d) de retrait d’une couche (40) de la cale (38),
- une étape e) dans laquelle le témoin d’usure ou un nouveau témoin d’usure (1a, 1b) est vissé à la place de celui retiré, et
- les étapes a) à c) sont répétées,
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