FR3140947A1 - Installation de mesure de l’amortissement procure par des ajouts de matiere sur des talons d’aubes - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une installation de mesure de l’amortissement procuré par des ajouts de matière (30, 32) de talons (22) d’aubes (10), comprenant un banc d’essai (38) et une aube (10) ayant une pale, un pied et un talon (22) opposé dont des bords opposés (26, 28) comportent chacun un ajout de matière (30, 32), le banc d’essai (38) comprenant un dispositif de mise en vibration (40) sur lequel est fixé un bâti (42) et comportant : à une première extrémité (48) du bâti (42), un premier dispositif (50) immobilisant le talon (22), en appui sur ses ajouts de matière (30, 32),à une seconde extrémité (52) du bâti (42), un second dispositif (54) maintenant le pied (16) et le sollicitant axialement et sous couple,un moyen de mesure (56) des vibrations de la pale (12) et un moyen de traitement (58) des mesures. Figure pour l'abrégé : Figure 4
Description
L’invention concerne une installation de mesure de l’amortissement procuré par des ajouts de matières ou « stellites » sur des talons d’aubes de turbine, un banc d’essai mis en œuvre dans une telle installation, et un procédé de mise en œuvre de cette installation.
Les aubes de turbine de turbomachine sont généralement portées par des disques, et sont accolées les unes aux autres sur ces disques, pour former des disques de turbine pouvant être montés dans les turbomachines.
Une aube comporte de manière classique une pale qui s’étend sensiblement suivant une direction axiale déterminée. À une première extrémité de cette pale, l’aube comporte un pied muni d’une plate-forme sensiblement transversale en dessous de laquelle s’étend une racine. Cette racine est destinée à être reçue dans une rainure axiale conforme pratiquée dans le disque. L’ensemble des plates-formes transversales du pied, juxtaposées angulairement, forme globalement une virole périphérique interne du disque de turbine.
À l’extrémité opposée de la pale, l’aube comporte un talon qui comporte également lui aussi une plate-forme transversale.
Les plates-formes transversales des talons des aubes comportent des bords latéraux qui sont complémentaires les uns des autres de manière à être imbriqués les uns avec les autres pour que l’ensemble des plates-formes transversales juxtaposées angulairement forme globalement une virole périphérique externe du disque de turbine. Les bords latéraux des plateformes des talons comportent localement des ajouts de matière, aussi appelés « stellites » qui sont destinés à durcir localement les pièces. Les talons sont donc en contact les uns entre les autres au niveau de ces stellites.
Lors du fonctionnement du moteur, les stellites frottent les uns contre les autres et permettent de dissiper l’énergie vibratoire des aubes, en particulier quand les aubes sont soumises des vibrations correspondant à leurs premiers modes de flexion.
L’amortissement procuré par les stellites permet de diminuer l’amplitude des déformées modales de l’aube et par conséquent de limiter les risques de rupture de l’aube lorsqu’elle est soumise à des hautes fréquences vibratoires.
La qualification de l’amortissement proposé par ces zones de stellites est donc primordiale pour assurer un bon fonctionnement du moteur.
Conventionnellement, les ajouts de matière ou stellites sont rapportés par soudage TIG (acronyme anglo-saxon de Tungsten Inert Gas) manuel ou par un procédé de déposition laser. D’autres procédés de dépose sont envisagés, comme par exemple des procédés de projection thermique.
Il est actuellement souhaité de pouvoir comparer l’amortissement proposé par les stellites avec ces différents types de dépose et avec différents matériaux.
Dans ce cadre, il importe de pouvoir recréer en laboratoire les conditions d’utilisation réelles d’une aube de turbomachine et d’en mesurer l’amortissement lorsqu’elle est soumise à des vibrations. Pour recréer les conditions d’utilisation réelles d’une aube, il est nécessaire en premier lieu de la soumettre à un couple de torsion simulant les efforts aérodynamiques exercés sur la pale, en second lieu de la soumettre au niveau de son pied à un effort sensiblement axial simulant les efforts centrifuges auxquels est soumise l’aube, en troisième lieu de soumettre le talon à un verrouillage axial et tangentiel comme cela est le cas d’une aube dans des conditions réelles d’utilisation, et enfin en quatrième lieu de soumettre l’aube à des températures élevées de l’ordre de 700°C comme cela est le cas d’une aube dans des conditions réelles de fonctionnement du moteur.
Des montages de laboratoire destiné à recréer certaines de ces conditions ont déjà été utilisés mais ils ne permettent pas de recréer l’ensemble des conditions réelles d’utilisation d’une aube.
Une première raison en est qu’ils s’attardent à caractériser l’amortissement de stellites déposés non pas sur des aubes réelles mais sur des éprouvettes destinées à simuler ces aubes, dont les formes sont néanmoins sensiblement éloignées des aubes réelles.
Une deuxième raison en est que les liaisons de ces éprouvettes avec les montages ne reproduisent pas les conditions réelles d’utilisation d’une aube, par exemple en ne proposant que des liaisons de type encastrement des bords du talon qui ne correspondent pas aux interactions d’un talon d’aube pris entre deux talons de deux aubes voisines.
Il existe donc un réel besoin pour une installation de mesure de l’amortissement procuré par des ajouts de matière sur des talons d’aubes de turbine correspondant aux conditions réelles d’utilisation d’une aube, et notamment pour un banc d’essai pouvant être mis en œuvre dans cette installation.
L’invention satisfait à ce besoin en proposant une installation de mesure permettant de recréer les conditions réelles d’utilisation d’une aube de turbomachine.
À cet effet, l’invention propose une installation de mesure de l’amortissement procuré par des ajouts de matière sur un talon d’une aube de turbine, ladite installation comprenant un banc d’essai et une aube de turbine à éprouver, cette aube comprenant une pale de direction sensiblement axiale munie à une première extrémité d’un pied comportant une racine et à une seconde extrémité d’un talon comportant une plateforme transversale dont des bords opposés comportent chacun au moins un ajout de matière, le banc d’essai comprenant un dispositif de mise en vibration sur lequel est fixé un bâti plan sensiblement parallèle à la direction axiale de l’aube, le banc d’essai comportant :
- à une première extrémité du bâti, un premier dispositif apte à immobiliser le talon de l’aube, en appui sur ses ajouts de matière,
- à une seconde extrémité du bâti, un second dispositif apte à maintenir le pied de l’aube et à le solliciter axialement et sous couple,
- dans une partie intermédiaire du bâti, un moyen de mesure des vibrations de la pale en réponse à la mise en vibration du bâti,
- un moyen de traitement des mesures fournies par ledit moyen de mesure.
L’installation permet avantageusement au premier dispositif d’immobiliser le talon de l’aube sur des appuis reproduisant les conditions dans lesquelles chaque talon est en appui sur les talons voisins. Elle permet au second dispositif de simuler les efforts centrifuges et de mise sous couple à laquelle est soumise l’aube en fonctionnement. Le banc d’essai permet donc de tester une aube dans des conditions proches de celles qu’elle rencontre en fonctionnement.
Selon d’autres caractéristiques de l’installation :
- le premier dispositif comporte deux touches qui sont mobiles indépendamment l’une de l’autre, qui sont aptes à être sollicitées au contact de chacun des ajouts de matière par des moyens de sollicitation, et qui sont aptes à être verrouillées au contact de chacun desdits ajouts de matière par des moyens de verrouillage,
- le premier dispositif comporte :
- une première chape, perpendiculaire au bâti, qui est traversée par un premier rotor axial dont une première extrémité arrière est porteuse d’un premier doigt excentré qui est parallèle à la direction axiale de l’aube et qui comporte à son extrémité une première desdites touches mobiles,
- un deuxième rotor, qui est monté tournant dans un alésage axial formé dans le premier rotor, une première extrémité arrière de ce deuxième rotor portant une plaque glissante sur la première extrémité arrière du premier rotor et portant un second doigt qui est parallèle à la direction axiale de l’aube, de même excentration que le premier doigt et qui comporte à son extrémité une seconde des touches mobiles,
- une seconde extrémité avant du premier rotor axial est solidaire d’une platine qui est montée glissante sur une face avant de la première chape, et ladite platine comporte :
- un premier moyen de sollicitation comportant une première oreille, excentrée radialement, qui est apte à être sollicitée par une première vis de pression qui traverse une première patte axiale s’étendant à partir de la face avant de la première chape,
- un premier moyen de verrouillage comportant une lumière en arc de cercle formée dans la platine, centrée axialement, et qui est traversée par une vis de serrage qui est reçue dans la première chape pour serrer la platine contre la face avant de la première chape.
- le second rotor axial comporte :
- un second moyen de sollicitation comportant une seconde oreille s’étendant radialement à partir d’une seconde extrémité avant du second rotor, cette oreille étant apte à être sollicitée par une seconde vis de pression traversant une seconde patte axiale s’étendant à partir d’une face avant de la platine,
- un second moyen de verrouillage comportant un tirant axial qui est fixé au second rotor, qui traverse une plaque transversale portée deux pattes axiales s’étendant à partir de la face avant de la platine, et dont une extrémité avant filetée faisant saillie à partir de la plaque transversale est apte à être tirée par un système vis-écrou pour solliciter axialement le second rotor et sa plaque tournante en blocage contre la première extrémité arrière du premier rotor.
- le second dispositif comporte un dispositif de préhension comportant un mandrin monté tournant au travers d’une seconde chape perpendiculaire au bâti, dont une extrémité avant comporte des mors fixes aptes à emprisonner la racine de l’aube.
- le second dispositif comporte un dispositif général de sollicitation de l’aube comportant :
- une barre de sollicitation axiale, traversant le mandrin et comportant une extrémité avant agencée au contact de la racine de l’aube, apte à être vissée dans le mandrin pour solliciter axialement la racine de l’aube,
- un dispositif de sollicitation sous couple de l’aube, comportant :
- une plaque tournante de sollicitation qui est accouplée à une extrémité arrière du mandrin, qui est guidée en rotation par rapport à une plaque fixe s’étendant perpendiculairement par rapport au bâti, et qui comporte au moins deux bords opposés, tangents à la plaque tournante, offrant chacun une surface d’appui à une vis de pression correspondante qui traverse une patte perpendiculaire au bâti et qui est apte à solliciter la surface d’appui correspondante pour exercer un couple sur la plaque tournante et le mandrin, ladite plaque tournante recevant au moins une vis de blocage qui traverse une lumière en arc de cercle formée dans la plaque fixe et qui est apte à être serrée contre ladite plaque fixe pour immobiliser le mandrin,
- un couplemètre, interposé entre la plaque tournante et le mandrin.
- l’installation comporte des moyens de chauffage par induction du talon et d’une partie intermédiaire de l’aube,
- l’installation comporte des moyens de refroidissement du couplemètre.
L’invention concerne aussi un procédé de mesure de l’amortissement procuré par des ajouts de matière sur un talons d’une aube de turbine à l’aide d’une installation du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu’il comporte :
- une première étape de fourniture d’une aube,
- une deuxième étape au cours de laquelle on maintient le pied de l’aube,
- une troisième étape au cours de laquelle on immobilise le talon de l’aube, en appui sur ses ajouts de matière,
- une quatrième étape au cours de laquelle on sollicite axialement et sous couple le pied de l’aube,
- une cinquième étape au cours de laquelle on met en vibration le bâti, et
- une sixième étape au cours de laquelle le moyen de mesure mesure les vibrations de la pale en réponse à la mise en vibration du bâti.
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 :
On a représenté à la une aube 10 de turbine de turbomachine destiné à être éprouvée dans une installation de mesures d’amortissement réalisée conformément à l’invention.
De manière connue, L’aube 10 comporte une pale 12 de direction sensiblement axiale X. A une première extrémité 14 de la pale 12, l’aube 10 comporte un pied 16 comportant au moins une plate-forme 18 en dessous de laquelle s’étend une racine 20, généralement en forme de queue d’aronde, qui est destinée à être reçue dans une rainure axiale conforme d’un disque de rotor de turbine (non représenté). A une seconde extrémité 15 de la pale 12, l’aube 10 comporte un talon 22 comportant une plate-forme 24 dont des bords opposés 26, 28 comportent des ajouts de matières respectifs 30, 32. Des léchettes 34, s’étendant à partir de la plate-forme 24, sont destinées à coopérer avec un matériau abradable porté par une paroi intérieure d’un carter de turbine (non représenté) entourant les aubes 10.
Comme on peut le voir aux figures 2A et 2B, le bord 26 de la plate-forme 24 comporte, du côté de l’extrados 12a de la pale 12 un ajout de matière 30, aussi appelé « stellite » qui est destiné à amortir le contact de la plate-forme 24 de l’aube 10 avec la plate-forme de l’aube voisine. De la même manière, le bord 28 de la plate-forme 24 comporte, du côté de l’intrados 12b de la pale 12 un ajout de matière 32 qui est destiné à amortir le contact de la plate-forme 24 de l’aube avec la plate-forme de l’aube située du côté opposé.
Actuellement, les ajouts de matière 30, 32 sont réalisés par un procédé de soudage TIG manuel ou par un procédé de déposition laser. D’autres procédés de dépose sont envisagés, comme par exemple des procédés de projection thermique.
Il est souhaitable de pouvoir comparer l’amortissement proposé par les ajouts de matières issus de ces différents procédés de déposition et réalisés suivant différents matériaux. Pour ce faire, on a proposé différents types de bancs d’essai mais généralement ceux-ci ne s’attachent dans le meilleur des cas qu’à caractériser le comportement du talon 22 de l’aube 10 sans tenir compte des contraintes auxquelles celle-ci est soumise et, plus généralement, ils ne reproduisent pas les conditions auxquelles est soumise l’aube 10 puisqu’ils sont utilisés avec des éprouvettes qui ne reproduisent que très imparfaitement les formes de l’aube 10.
L’invention propose une installation de mesure apte à reproduire les contraintes auxquelles est soumise l’aube 10 en conditions réelles.
Dans ce but, comme l’illustre la , l’invention propose une installation 36 de mesure de l’amortissement procuré par les ajouts de matière 30,32 sur des talons 22 d’aubes 10 de turbine.
L’installation 36 comprend un banc d’essai 38, qui a été représenté généralement à la , et une aube de turbine 10 à éprouver.
Comme l’illustre la , le banc d’essai 38 comprend un dispositif de mise en vibration 40 sur lequel est fixé un bâti plan 42 qui est sensiblement horizontal et parallèle à la direction axiale X de l’aube 10.
Le dispositif de mise en vibration 40 est classiquement constitué d’un pot vibrant qui est porté par un support 44 apte à reposer sur un sol d’un laboratoire et qui comporte un plateau supérieur 46 sur lequel est fixé le bâti plan 42.
Dans la suite de la présente description, on va à présent s’attacher à décrire les différents dispositifs équipant le banc d’essai 38.
Comme l’illustre la , le bâti plan 42 porte à une première extrémité 48 un premier dispositif 50 apte à immobiliser le talon 22 de l’aube 10, en appui sur ses ajouts de matière. À une extrémité opposée 52, le bâti plan 42 comporte un second dispositif 54 apte à maintenir le pied 16 de l’aube 10 et à le solliciter axialement selon l’axe X et sous un couple d’axe X.
En particulier, le second dispositif 54 est destiné à solliciter axialement le pied 16 de l’aube 10 selon l’axe X en direction du talon 22 pour reproduire les efforts centrifuges auxquels est soumise l’aube 10 en fonctionnement. Le second dispositif 54 est également destiné à soumettre le pied 16 de l’aube 10 à un couple d’axe X qui est destiné à reproduire le couple réel auquel est soumise l’aube 10 du fait des efforts aérodynamiques s’exerçant sur la pale 12 lors de l’utilisation de l’aube 10 dans le moteur.
Le bâti 42 porte également un moyen de mesure des vibrations de la pale 12 en réponse à la mise en vibration du bâti 42 par le dispositif de mise en vibration 40. Comme l’illustre la , ce moyen de mesure peut, de manière non limitative de l’invention, être constitué par exemple d’un capteur optique 56, agencé à proximité d’une partie intermédiaire de la pale 12, qui est destiné à mesurer l’amplitude de ses mouvements. Le banc d’essai 38 comporte aussi un moyen de traitement 58 des mesures fournies par ledit moyen de mesure 38. Ce moyen de traitement 58 a été représenté de manière schématique à la . Ce moyen de mesure peut comporter de manière classique un système d’acquisition des informations fournies par le capteur optique 56 ainsi qu’un moyen de traitement informatique de ces informations permettant d’en extrapoler des relevés et des courbes de réponse en fréquence de l’aube 10.
Avantageusement, comme l’illustre la , le banc d’essai 38 peut également comporter des moyens de chauffage 60 par induction du talon 22 et d’une partie intermédiaire de l’aube 10. Ces moyens de chauffage 60 par induction consistent par exemple en un ensemble de spires qui sont traversées par l’aube 10 et qui sont destinées à provoquer son échauffement préalablement à la mesure pour recréer les conditions d’une aube 10 soumis un flux de gaz de combustion chaud.
On s’attache à présent à décrire le premier dispositif 50 en référence aux figures 5 à 7.
D’une manière générale, comme l’illustre la , le premier dispositif 50 comporte deux touches 62 et 64 qui sont mobiles indépendamment l’une de l’autre, qui sont aptes à être sollicitées au contact de chacun des ajouts de matière 30 et 32 de l’aube 10 par des moyens de sollicitation, et qui sont aptes à être verrouillées au contact de chacun desdits ajouts de matière 30 et 32 par des moyens de verrouillage. Dans leur pratique de fonctionnement, ces touches 62 et 64 sont donc préalablement écartées de la plate-forme 24 du talon 22, puis rapprochées de cette plate-forme 24 jusqu’à venir en appui sur les ajouts de matière 30 et 32 pour les immobiliser simplement sans les solliciter.
Il sera compris que la configuration du premier dispositif 50 qui va être décrite à présent n’est pas limitative de l’invention et que les touches 62 et 64 pourraient être mues selon d’autres modes de déplacement.
Comme on peut le voir sur les figures 5 et 7, le premier dispositif 50 comporte une première chape 66, perpendiculaire au bâti 42. Cette première chape comporte un alésage 68, qui est traversé par un premier rotor axial 70. Le premier rotor axial 70 comporte une première extrémité arrière 72 qui est porteuse d’un premier doigt excentré 74 qui est sensiblement parallèle à la direction axiale X de l’aube 10 et qui comporte à son extrémité une première desdites touches mobiles, c’est-à-dire la touche 64.
Ce premier rotor axial 70 comporte un alésage 76 dans lequel est reçu et monté tournant un deuxième rotor axial 78. Une première extrémité arrière 80 du deuxième rotor 78 porte une plaque 82 qui est glissante en rotation sur la première extrémité arrière 72 du premier rotor 70. À partir de cette plaque 82 s’étend un second doigt 84 qui est lui aussi parallèle à la direction axiale X de l’aube 10. Ce second doigt 84 est de même excentration que le premier doigt 74 et il comporte à son extrémité une seconde des touches mobiles, c’est-à-dire la touche 62. Le pivotement relatif des premier et deuxième rotor 70, 78 permet donc d’écarter à volonté ou de rapprocher les touches 62, 64 des ajouts de matière 30 32 de l’aube 10.
Comme on l’a vu, les touches mobiles 62, 64 sont susceptibles d’être mues par des moyens de sollicitation et verrouillées par des moyens de verrouillage.
En ce qui concerne le premier rotor axial 70, comme l’illustrent les figures 6 et 7, une seconde extrémité avant 86 de celui-ci est solidaire d’une platine 88 qui est montée glissante sur une face avant 90 de la première chape. Cette platine 88 comporte un premier moyen de sollicitation comportant une première oreille 91, excentrée radialement par rapport à l’axe X, qui est apte à être sollicitée par une première vis de pression 92. La vis de pression 92 traverse une première patte axiale 94 s’étendant à partir de la face avant 90 de la première chape 66, comme représenté à la . La vis de pression 92 permet de solliciter l’oreille 91 pour faire pivoter le premier rotor axial 70 dans sa position dans laquelle son doigt 74 se rapproche du talon 22, et dans laquelle par suite sa touche 64 entre en contact avec l’ajout de matière 30 du talon 22. Avantageusement, la vis de pression 92 peut-être bloquée par un contre-écrou 96.
Le premier rotor axial 70 comporte aussi un premier moyen de verrouillage comportant au moins une lumière en arc de cercle 98 qui est formée dans la platine 88. Cette lumière en arc de cercle 98 est centrée axialement sur l’axe X elle est traversée par une vis de serrage 100 qui est reçue dans la première chape 66 pour serrer la platine 88 contre la face avant 90 de la première chape 66. De préférence, il sera compris que le premier rotor à 70 comporte plusieurs lumières 98 et autant de vis de serrage 100.
En ce qui concerne le second rotor axial 78, pour assurer son mouvement relatif de rotation par rapport au premier rotor axial 70, celui-ci comporte un second moyen de sollicitation comportant une seconde oreille 102, qui s’étend radialement à partir d’une seconde extrémité 104 avant du second rotor 78. De la même manière que précédemment, cette seconde oreille 102 est apte à être sollicitée par une seconde vis de pression 106 traversant une seconde patte 108 axiale s’étendant à partir d’une face avant 110 de la platine.
Plus particulièrement, deux pattes axiales 108 parallèles s’étendent à partir de la face avant 110 de la platine 88 et sont disposées sensiblement de part et d’autre du second rotor 78. Ces deux pattes axiales 108 portent avantageusement une plaque transversale 112, qui a été représentée en pointillés sur la et en traits pleins sur la , et qui est fixée à l’extrémité des pattes axiales 108 par des vis 113. Cette plaque transversale 112 participe à un second moyen de verrouillage du rotor 78 qui comporte pour l’essentiel un tirant axial 114 qui est fixé au second rotor 78, qui traverse la plaque transversale 112. Ce tirant 114 comporte une extrémité avant 116 filetée, faisant saillie à partir de la plaque transversale 112, qui est apte à être tirée par un système vis-écrou 118. De la sorte le vissage du système vis-écrou 118 permet de solliciter axialement le second rotor 78 de manière que sa plaque tournante 82 se bloque contre la première extrémité arrière 72 du premier rotor 70.
On décrit à présent en référence aux figures 8 à 11 le second dispositif 54.
Pour l’essentiel, comme l’illustrent les figures 8 et 9, le second dispositif 54 comporte un dispositif de préhension comportant un mandrin 120 monté tournant au travers d’une seconde chape 122 qui est perpendiculaire au bâti. Une extrémité avant 124 du mandrin 120 comporte des mors 126 fixes qui sont aptes à emprisonner la racine 20 de l’aube 10, comme représenté à la .
Pour reproduire au mieux les sollicitations auxquelles l’aube 10 est soumise, le second dispositif 54 comporte un dispositif général de sollicitation de l’aube 10 permettant de la solliciter axialement selon l’axe X et sous couple autour de l’axe X.
Ce dispositif de sollicitation comporte une barre de sollicitation axiale 128 qui traverse le mandrin 120 et qui comporte une extrémité avant 130 qui est agencée au contact de la racine 20 de l’aube 10. La barre de sollicitation 128 est apte à être vissée dans le mandrin 120 pour solliciter axialement la racine 20 de l’aube 10, puis à être bloquée par un contre écrou 132 qui est par exemple reçu dans un alésage 134 du mandrin 120,
Le dispositif général de sollicitation comporte aussi un dispositif de sollicitation sous couple de l’aube 10 qui comporte une plaque tournante de sollicitation 136 qui est accouplée à une extrémité arrière 138 du mandrin 120.
Plus particulièrement, la plaque tournante de sollicitation 136 n’est pas accouplée directement avec l’extrémité arrière 138 du mandrin 120, mais à un couplemètre 140 qui est interposé entre la plaque tournante 136 et le mandrin 120. Ce couplemètre 140 permet de mesurer le couple exercé par la plaque de sollicitation 136 sur le mandrin 120 et donc de régler précisément le couple auquel l’aube 10 est soumise.
La plaque tournante de sollicitation 136 est guidée en rotation par rapport à une plaque fixe 142 qui s’étend perpendiculairement par rapport au bâti 42. Par exemple la plaque tournante comprend un alésage arrière 137 qui reçoit une portée cylindrique 139 s’étendant à l’avant de la plaque fixe 142. Comme l’illustre la , la plaque tournante 136 comporte au moins deux bords opposés 144 et 146, tangents à la plaque qui offrent chacun une surface d’appui à une vis 148, 150 de pression correspondante qui traverse une patte correspondante 152, 154 perpendiculaires au bâti plan 42 et qui est apte à solliciter la surface d’appui correspondante pour exercer un couple sur la plaque tournante 136 et donc sur le mandrin 120.
Avantageusement, les deux vis de pression 148 et 150 ne sont pas identiques. Une des deux vis, comme par exemple la vis 148, est une vis micrométrique alors que la vis 150 est une vis conventionnelle. On peut donc exercer un couple grossier avec la vis 150 conventionnelle sur le mandrin 120 puis affiner ce couple à l’aide de la vis 148 micrométrique.
Une fois le couple requis atteint comme mesuré par le couplemètre 140, la plaque tournante de sollicitation 136 peut être bloquée. À cet effet, comme on peut le voir en particulier à la , la plaque tournante 136 reçoit au moins une vis de blocage 152 qui traverse une lumière 154 en arc de cercle formée dans la plaque fixe 142 et qui est apte à être serrée contre cette plaque fixe 142 pour immobiliser la plaque tournante 136, et par voie de conséquence le mandrin 120.
De préférence, la plaque tournante 136 reçoit quatre vis de blocage 152 et la plaque fixe 142 comporte quatre lumières 154.
De préférence, l’installation comporte aussi des moyens de refroidissement du couplemètre 140. Comme on peut le voir sur la , ces moyens de refroidissement comportent un manchon 156, qui entoure le couplemètre 140 et qui est alimenté par des tubes d’arrivée et de retour de fluides de refroidissement 158, 160. Le couplemètre 140 est en effet un capteur sensible qu’il convient de refroidir pour éviter qu’il ne soit dégradé par un échauffement exagéré provoqué par le chauffage par induction de l’aube 10.
Dans cette configuration, comme l’illustre la , un procédé de mesure de l’amortissement procuré par des ajouts de matière 30, 32 sur un talon 22 d’une aube 10 de turbine à l’aide d’une installation 36 du type décrit précédemment comporte une première étape ET1 de fourniture d’une aube 10. Au cours de cette étape, on sélectionne une aube 10 en fonction du procédé de déposition des ajouts de matière 30, 32 et du matériau de ces ajouts de matières.
Puis, au cours d’une deuxième étape ET2 on maintient le pied 16 de l’aube 10 dans les mors 126 du mandrin 120. Puis au cours d’une troisième étape ET3, on immobilise le talon 22 de l’aube 10, en appui sur ses ajouts de matière 30, 32 à l’aide du premier dispositif 50 en rapprochant les doigts 74, 84, comme expliqué précédemment.
Puis au cours d’une quatrième étape ET4, on sollicite axialement et sous couple le pied de l’aube 10 à l’aide du second dispositif 54, comme précédemment expliqué.
Puis au cours d’une cinquième étape ET5, on met en vibration le bâti 42. De préférence, au cours de cette cinquième étape, on chauffe par induction l’aube 10 pour l’amener dans ses conditions de fonctionnement réelles. Enfin, au cours d’une sixième étape ET6, le moyen de mesure 56 mesure les vibrations de la pale 12 en réponse à la mise en vibration du bâti 42. On peut alors traiter les mesures réalisées par le moyen de mesure 56 pour, par exemple, en déduire une courbe de réponse en fréquence de la pale 12 de l’aube 10.
L’invention permet donc de tester de manière simple et efficace différents ajouts de matière 30, 32 sur des aubes 10.
Claims (10)
- Installation (36) de mesure de l’amortissement procuré par des ajouts de matière (30, 32) sur un talon (22) d’une aube (10) de turbine, ladite installation (36) comprenant un banc d’essai (38) et une aube de turbine (10) à éprouver,
l’aube comprenant une pale (12) de direction sensiblement axiale (X) munie à une première extrémité (14) d’un pied (16) comportant une racine (20) et à une seconde extrémité (15) d’un talon (22) comportant une plateforme (24) transversale dont des bords opposés (26, 28) comportent chacun au moins un ajout de matière (30, 32),
le banc d’essai (38) comprenant un dispositif de mise en vibration (40) sur lequel est fixé un bâti plan (42) sensiblement parallèle à la direction axiale (X) de l’aube (10), le banc d’essai (38) comportant :- à une première extrémité (48) du bâti (42), un premier dispositif (50) apte à immobiliser le talon (22) de l’aube (10), en appui sur ses ajouts de matière (30, 32),
- à une seconde extrémité (52) du bâti (42), un second dispositif (54) apte à maintenir le pied (16) de l’aube (10) et à le solliciter axialement et sous couple,
- dans une partie intermédiaire du bâti (42), un moyen de mesure (56) des vibrations de la pale (12) en réponse à la mise en vibration du bâti (42), et
- un moyen de traitement (58) des mesures fournies par ledit moyen de mesure (56).
- Installation (36) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le premier dispositif (50) comporte deux touches (62, 64) qui sont mobiles indépendamment l’une de l’autre, qui sont aptes à être sollicitées au contact de chacun des ajouts de matière (30, 32) par des moyens de sollicitation, et qui sont aptes à être verrouillées au contact de chacun desdits ajouts de matière (30, 32) par des moyens de verrouillage.
- Installation (36) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le premier dispositif (50) comporte :
- une première chape (66), perpendiculaire au bâti (42), qui est traversée par un premier rotor axial (70) dont une première extrémité arrière (72) est porteuse d’un premier doigt excentré (74) qui est parallèle à la direction axiale (X) de l’aube (10) et qui comporte à son extrémité une première (64) desdites touches mobiles (62, 64),
- un deuxième rotor (78), qui est monté tournant dans un alésage axial (76) formé dans le premier rotor (70), une première extrémité arrière (80) de ce deuxième rotor (78) portant une plaque (82) glissante sur la première extrémité arrière (72) du premier rotor (70) et portant un second doigt (84) qui est parallèle à la direction axiale (X) de l’aube (10), de même excentration que le premier doigt (74) et qui comporte à son extrémité une seconde (62) des touches mobiles (62, 64). - Installation (36) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’une seconde extrémité avant (86) du premier rotor axial (70) est solidaire d’une platine (88) qui est montée glissante sur une face avant (90) de la première chape (66), et en ce que ladite platine (88) comporte :
- un premier moyen de sollicitation comportant une première oreille (91), excentrée radialement, qui est apte à être sollicitée par une première vis de pression (92) qui traverse une première patte axiale (94) s’étendant à partir de la face avant (90) de la première chape (66),
- un premier moyen de verrouillage comportant une lumière (98) en arc de cercle formée dans la platine (88), centrée axialement, et qui est traversée par une vis de serrage (100) qui est reçue dans la première chape (66) pour serrer la platine (88) contre la face avant (90) de la première chape (66). - Installation (36) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le second rotor axial (78) comporte :
- un second moyen de sollicitation comportant une seconde oreille (102) s’étendant radialement à partir d’une seconde extrémité avant (104) du second rotor (78), cette oreille (102) étant apte à être sollicitée par une seconde vis de pression (106) traversant une seconde patte axiale (108) s’étendant à partir d’une face avant (110) de la platine (88),
- un second moyen de verrouillage comportant un tirant axial (114) qui est fixé au second rotor (78), qui traverse une plaque transversale (112) portée deux pattes axiales (108) s’étendant à partir de la face avant (110) de la platine, (88) et dont une extrémité avant filetée (116) faisant saillie à partir de la plaque transversale (112) est apte à être tirée par un système vis-écrou (118) pour solliciter axialement le second rotor (78) et sa plaque tournante (82) en blocage contre la première extrémité arrière (72) du premier rotor (70). - Installation (36) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second dispositif (54) comporte un dispositif de préhension comportant un mandrin (120) monté tournant au travers d’une seconde chape (122) perpendiculaire au bâti (42), dont une extrémité avant (124) comporte des mors fixes (126) aptes à emprisonner la racine (20) de l’aube.
- Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le second dispositif (54) comporte un dispositif général de sollicitation de l’aube (10) comportant :
- une barre de sollicitation axiale (128), traversant le mandrin (120) et comportant une extrémité avant (130) agencée au contact de la racine (20) de l’aube (10), apte à être vissée dans le mandrin (120) pour solliciter axialement la racine (20) de l’aube (10),
- un dispositif de sollicitation sous couple de l’aube, comportant :- une plaque tournante (136) de sollicitation qui est accouplée à une extrémité arrière (138) du mandrin (120), qui est guidée en rotation par rapport à une plaque fixe (142) s’étendant perpendiculairement par rapport au bâti (42), et qui comporte au moins deux bords opposés (114, 146), tangents à la plaque tournante (136), offrant chacun une surface d’appui à une vis de pression correspondante (106) qui traverse une patte (152, 154) perpendiculaire au bâti (42) et qui est apte à solliciter la surface d’appui correspondante pour exercer un couple sur la plaque tournante (136) et le mandrin (120), ladite plaque tournante (136) recevant au moins une vis de blocage (152) qui traverse une lumière (154) en arc de cercle formée dans la plaque fixe (142) et qui est apte à être serrée contre ladite plaque fixe (142) pour immobiliser le mandrin (120),
- un couplemètre (140), interposé entre la plaque tournante (136) et le mandrin (120).
- Installation (36) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte des moyens de chauffage (60) par induction du talon (22) et d’une partie intermédiaire de l’aube (10).
- Installation (36) selon la revendication 7, caractérisée en ce qu’elle comporte des moyens de refroidissement (156, 158, 160) du couplemètre (140).
- Procédé de mesure de l’amortissement procuré par des ajouts de matière (30, 32) sur un talon (22) d’une aube (10) de turbine à l’aide d’une installation selon l’une des revendication 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte :
- une première étape (ET1) de fourniture d’une aube (10),
- une deuxième étape (ET2) au cours de laquelle on maintient le pied (16) de l’aube (10),
- une troisième étape (ET3) au cours de laquelle on immobilise le talon (22) de l’aube (10), en appui sur ses ajouts de matière (30, 32),
- une quatrième étape (ET4) au cours de laquelle on sollicite axialement et sous couple le pied (16) de l’aube (10),
- une cinquième étape (ET5) au cours de laquelle on met en vibration le bâti (42), et
- une sixième étape (ET6) au cours de laquelle le moyen de mesure mesure les vibrations de la pale (12) en réponse à la mise en vibration du bâti (42).
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH02297037A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-07 | Hitachi Ltd | 翼の振動測定方法及びその装置 |
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| CN103743556A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-04-23 | 西安交通大学 | 具有围带和凸台拉金结构汽轮机叶片的测试装置 |
| FR3079929A1 (fr) * | 2018-04-10 | 2019-10-11 | Safran Aircraft Engines | Dispositif d'essai vibratoire pour aubes de turbine de turbomachine. |
| CN113740042A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-12-03 | 西安交通大学 | 燃气轮机叶片阻尼器系统振动接触特性实验测试装置及方法 |
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2022
- 2022-10-17 FR FR2210705A patent/FR3140947A1/fr active Pending
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