FR3109405A1 - Turbomachine équipée d’un système de mesure de vitesse d’un arbre de rotor - Google Patents

Turbomachine équipée d’un système de mesure de vitesse d’un arbre de rotor Download PDF

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Abstract

L’invention concerne une turbomachine (10) équipée d’un système (40) de mesure de vitesse de rotation d’un arbre d’un rotor, comportant : - en aval dudit rotor (12, 16), un carter intermédiaire (50), comportant au moins une paroi extérieure cylindrique (52), une paroi intérieure cylindrique (54), et un passage coaxial (56) pour une veine (37) de flux primaire, traversé par un bras radial creux (60), - une roue phonique (62), solidaire de l’arbre, - un capteur (64) à reluctance variable oblong et sensiblement tubulaire, traversant radialement le carter intermédiaire (50) et son bras (60), dont une extrémité active (70) s’étendant à proximité de la roue phonique (62) selon un entrefer (e) déterminé, caractérisée en ce qu’elle comporte un fourreau (76) tubulaire axial sensiblement complémentaire du capteur (64). Figure pour l'abrégé : Figure 6

Description

Turbomachine équipée d’un système de mesure de vitesse d’un arbre de rotor
Domaine technique de l'invention
L’invention se rapporte au domaine des turbomachines et plus particulièrement à un système de mesure de la vitesse de rotation d’un rotor d’une turbomachine, en particulier un rotor de soufflante ou d’un arbre de compresseur basse pression.
Arrière-plan technique
Une turbomachine destinée à motoriser un aéronef commercial est généralement un turboréacteur à double corps ou triple corps qui comprend, d’amont en aval selon le sens de l’écoulement des gaz dans la turbomachine, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, et une turbine basse pression. Le compresseur haute pression et la turbine haute pression sont liés par un arbre haute pression et forment avec lui un corps haute pression. Le compresseur basse pression et la turbine basse pression sont liés par un arbre basse pression et forment avec lui un corps basse pression. L’arbre basse pression est monté coaxialement à l’intérieur de l’arbre haute pression. L’arbre basse pression entraîne généralement en rotation une soufflante, directement ou par l’intermédiaire d’un réducteur. Une partie des gaz aspirés par la soufflante circulent dans une veine primaire qui traverse successivement le compresseur basse pression, le compresseur haute pression, la chambre de combustion, la turbine haute pression, la turbine basse pression et une tuyère d’échappement. La turbomachine comporte des carters intermédiaires, agencés axialement par exemple entre le compresseur basse pression et le compresseur haute pression d’une part, et entre la turbine haute pression et la turbine basse pression d’autre part. Ces carters sont de forme annulaire et comportent une paroi extérieure, une paroi intérieure, et un passage axial annulaire destiné à constituer un tronçon de la veine d’écoulement des gaz.
La mesure de la vitesse de rotation du corps basse pression de la turbomachine est généralement effectuée à l’aide d’un capteur à reluctance variable et d’une roue phonique qui est montée soit sur un arbre du compresseur basse pression, soit, lorsque la turbomachine ne comporte pas de réducteur interposé entre l’arbre du compresseur basse pression et l’arbre de soufflante, sur l’arbre de soufflante.
Le principe de la mesure de vitesse par roue phonique et capteur à reluctance variable est largement connu de l’état de la technique. Pour l’essentiel, il consiste à disposer d’une roue crantée ou crénelée dont les dents passent devant un capteur à reluctance variable, chaque dent modifiant le flux magnétique vu par le capteur selon une fréquence qui dépend de la vitesse de rotation de la roue et du nombre de crans ou de dents. Il est ainsi possible de mesurer la vitesse de rotation de la roue sans aucun contact entre la roue et le capteur.
Toutefois, la fiabilité de cette mesure est conditionnée par le respect d’un entrefer entre le capteur et la roue qui est compris dans une plage de valeurs déterminées.
Compte-tenu des vibrations auxquelles peut être soumise la roue et de son voile, l’entrefer peut varier lors de la rotation de la roue et il est nécessaire que celui-ci demeure dans une plage de valeurs permettant la détection du passage des dents ou d’écrans, sous peine de fausser la mesure de la vitesse. Typiquement, un entrefer permettant d’obtenir une mesure satisfaisante est compris entre 0,4 et 0,6 mm.
Conventionnellement, le capteur est porté par le carter intermédiaire de la turbomachine qui est agencé en aval du compresseur basse pression.
Le carter intermédiaire est à cet effet traversé par un bras radial creux, qui traverse le passage coaxial. Le capteur à reluctance variable est fixé sur la paroi extérieure du carter intermédiaire, traverse le bras radial, et émerge de la paroi intérieure du carter en s’étendant dans une enceinte délimitée par la paroi intérieure du carter intermédiaire, jusqu’à la roue phonique, selon l’entrefer déterminé.
Plus particulièrement, le capteur est monté dans le carter intermédiaire par l’intermédiaire d’un fourreau qui est de forme complémentaire d’une partie du capteur qui traverse radialement le carter intermédiaire. Le fourreau comporte une cuvette, de forme complémentaire d’une partie de la tête du capteur dont l’autre partie fait saillie hors de la paroi extérieure du carter intermédiaire, et un tube qui s’étend radialement à partir de la cuvette au travers du carter intermédiaire en traversant le bras jusqu’à une paroi intérieure du carter intermédiaire. Ce tube est prolongé par un guide sonde, qui reçoit l’extrémité du fourreau et l’extrémité du capteur, et dont la position par rapport à la paroi intérieure du carter intermédiaire est déterminée par une cale de réglage, interposée entre le guide sonde et la paroi intérieure du carter intermédiaire. La position du guide sonde permet le réglage précis de l’extrémité du capteur à l’intérieur de l’enceinte délimitée par le carter intermédiaire, par rapport à la roue phonique.
Cette conception présente un certain nombre d’inconvénients.
Typiquement, comme on l’a vu, l’entrefer est d’une valeur très faible comprise entre 0,4 et 0,6 mm. Le réglage de l’entrefer entre le capteur avec la roue phonique est réalisé à l’aide d’une roue phonique étalon qui est mise en positon dans l’enceinte délimitée par la paroi interne du carter intermédiaire, et non pas à l’aide de la roue phonique définitive installée sur l’arbre basse pression, ceci pour des raisons d’accessibilité à l’intérieur de l’enceinte. Le réglage est effectué en modifiant l’épaisseur de la cale qui est interposée entre la paroi intérieure du carter intermédiaire et le guide sonde.
Or, on a constaté que l’entrefer réel pouvait néanmoins être sujet à des dispersions importantes.
En effet, l’installation définitive de l’arbre basse pression comportant la roue phonique peut conduire à une variation aléatoire de l’entrefer de quelques centièmes de millimètre. En outre, le montage de la turbine basse pression et son accostage sur l’arbre basse pression peut également entraîner une variation de l’entrefer de l’ordre de quelques dixièmes de millimètre.
Ainsi, selon cette méthode, il n’est pas possible de garantir le respect de l’entrefer qui a été préalablement réglé avec la roue phonique étalon.
Ceci peut conduire à l’obtention d’un entrefer réel trop réduit, qui peut provoquer un contact entre l’extrémité du capteur et la roue phonique, avec comme conséquence un risque d’endommagement du capteur et/ou de la roue phonique.
Dans ce cas, il est nécessaire de remplacer le capteur endommagé, changer la cale qui est interposée entre la paroi intérieure du carter intermédiaire et le guide sonde, voire de remplacer la roue phonique. Ceci peut entraîner des opérations très lourdes comme le démontage du moteur.
Inversement, l’obtention d’un entrefer réel trop élevé peut fausser la mesure du capteur et conduire à un démontage du moteur afin de changer la cale pour la remplacer par une cale mieux adaptée.
Il existe donc un besoin pour un système de réglage de la position du capteur en situation réelle dans le moteur déjà assemblé, c’est-à-dire avec l’arbre de compresseur basse pression et la turbine basse pression montés, afin de s’affranchir des variations de l’entrefer causé par le montage de l’arbre basse pression et de la turbine basse pression. En outre il existe un besoin pour un système de réglage qui soit facilement accessible de l’extérieur du carter intermédiaire et ne nécessite pas la dépose de l’arbre basse pression en cas de modification du réglage.
Dans ce but, l’invention propose une turbomachine équipée d’un système de mesure dont la position du capteur peut être ajustée de l’extérieur du carter intermédiaire.
Dans ce but, l’invention propose une turbomachine d’aéronef équipée d’un système de mesure de vitesse de rotation d’un arbre d’un rotor, notamment un arbre de compresseur basse pression ou de soufflante, ladite turbomachine comportant :
- en aval dudit rotor, un carter intermédiaire, comportant au moins une paroi extérieure cylindrique, une paroi intérieure cylindrique, et un passage coaxial pour une veine de flux primaire, ledit passage étant traversé par un bras radial creux,
- une roue phonique, solidaire de l’arbre de rotor,
- un capteur à reluctance variable de forme oblongue et sensiblement tubulaire, comportant une tête fixée à ladite paroi extérieure et reçue en partie dans ladite paroi extérieure, et une tige qui s’étend à partir de la tête, qui traverse radialement ladite paroi extérieure, le bras creux du carter intermédiaire, et la paroi intérieure et qui comporte une extrémité active s’étendant jusqu’à proximité de la roue phonique selon un entrefer déterminé,
caractérisée en ce qu’elle comporte un fourreau tubulaire axial de forme sensiblement complémentaire du capteur, dans lequel le capteur est reçu selon une position axiale univoque, et dont la position axiale par rapport au carter intermédiaire est déterminée par un moyen d’épaisseur réglable interposé entre ledit fourreau et la paroi extérieure dudit carter intermédiaire afin de permettre l’ajustement de l’entrefer entre l’extrémité active du capteur et la roue phonique en ajustant l’épaisseur dudit moyen d’épaisseur réglable.
Selon d’autres caractéristiques de la turbomachine :
- le fourreau comporte un tube recevant la tige du capteur et une cuvette tubulaire qui reçoit la tête du capteur selon la position axiale univoque, ladite cuvette étant reçue et immobilisée dans un puits formé dans la paroi extérieure du carter intermédiaire, et le moyen d’épaisseur réglable interposé entre ledit fourreau et ledit carter intermédiaire comporte une cale annulaire d’épaisseur sélectivement déterminée qui est traversée par le tube et qui est reçue dans le puits entre une face transversale de fond du puits et une face transversale de la cuvette du fourreau agencée à la jonction de la cuvette du tube,
- une partie externe de la tête du capteur, qui fait saillie hors de la paroi extérieure du carter intermédiaire comporte une première collerette annulaire radiale qui est reçue contre un premier bossage en saille externe de la paroi extérieure et qui est munie d’une première patte radiale traversée par une vis de fixation reçue dans le premier bossage de la paroi extérieure pour assurer la fixation du capteur, et une entretoise tubulaire est interposée entre la première collerette annulaire radiale et une extrémité libre de la cuvette tubulaire pour qu’une première extrémité de ladite entretoise sollicite l’extrémité libre de la cuvette tubulaire afin de la bloquer au contact du fond du puits,
- l’entretoise tubulaire comporte à sa première extrémité une dent axiale qui est reçue dans une encoche complémentaire formée à l’extrémité libre de la cuvette et qui immobilise en rotation la cuvette par rapport à l’entretoise, et une deuxième extrémité de l’entretoise tubulaire comporte une deuxième collerette annulaire radiale qui est interposée entre la première collerette annulaire radiale du capteur et le premier bossage, et qui comporte une deuxième patte radiale, traversée par la vis de fixation du capteur, pour immobiliser en rotation l’entretoise par rapport au carter intermédiaire,
- le tube du fourreau traverse de manière étanche un moyen d’étanchéité agencé dans la paroi intérieure du carter intermédiaire,
- le moyen d’étanchéité comporte un boîtier qui est délimité par un second bossage tubulaire en saillie interne de la paroi intérieure, ledit second bossage étant fermé par un bouchon d’étanchéité, le tube du fourreau traversant le bossage et un perçage du bouchon, un premier joint torique d’étanchéité étant agencé entre le perçage du bouchon et le tube du fourreau, et un deuxième joint torique d’étanchéité étant agencé entre ledit bouchon et au moins une paroi du bossage,
- le perçage du bouchon comporte un premier tronçon d’un diamètre sensiblement correspondant à celui du tube du fourreau et recevant dans une gorge le premier joint torique et un second tronçon d’introduction tronconique, tourné vers la paroi intérieure, et jointif avec le premier tronçon, permettant le centrage du tube du fourreau dans le premier tronçon.
L’invention concerne aussi un moyen de mesure pour le réglage de l’entrefer entre l’extrémité active d’un capteur et une roue phonique d’une turbomachine du type précédemment décrit, caractérisé en ce qu’il est configuré pour être substitué au capteur et au fourreau et en ce qu’il est apte à mesurer la distance minimale entre un fourreau de mesure, de forme et de dimensions analogues au fourreau dans le carter intermédiaire, et la roue phonique pour déterminer une épaisseur du moyen d’épaisseur réglable positionnant axialement le fourreau par rapport au carter intermédiaire dans une position garantissant un entrefer compris dans une plage de valeurs déterminée après démontage du moyen de mesure et remontage du capteur et du fourreau en lieu et place du moyen de mesure.
Selon un autre caractéristique du moyen de mesure, celui-ci comporte un support de comparateur qui est reçu dans le puits au contact de la cuvette du fourreau en lieu et place du capteur, et qui reçoit un comparateur dont une touche s’étend au droit de l’axe du fourreau, et un coulisseau qui est reçu dans le fourreau, dont une première extrémité est configurée pour s’étendre au contact de la roue phonique suivant un tour complet de ladite roue, et dont une seconde extrémité est au contact de la touche du comparateur.
L’invention concerne enfin un procédé de réglage de l’entrefer entre l’extrémité active d’un capteur et une roue phonique de turbomachine à l’aide d’un moyen de mesure tels que décrits précédemment, caractérisé en ce qu’il comporte :
- une première étape au cours de laquelle on introduit le fourreau dans le carter intermédiaire avec, entre ledit fourreau et ledit carter intermédiaire, une cale annulaire provisoire d’épaisseur maximale entre la face transversale de fond du puits et la face transversale de la cuvette,
- une deuxième étape au cours de laquelle on introduit et on fixe le comparateur et son support dans le fourreau, le coulisseau venant au contact de la roue phonique,
- une troisième étape au cours de laquelle on effectue un tour complet de la roue phonique pour mesurer la distance minimale entre la roue phonique et le fourreau,
- une quatrième étape au cours de laquelle on calcule, compte tenu de la distance minimale mesurée, une épaisseur de cale annulaire définitive apte à garantir le placement de l’extrémité du capteur dans une plage de valeurs d’entrefer déterminée après démontage du moyen de mesure et remontage du capteur en lieu et place du moyen de mesure,
- une cinquième étape au cours de laquelle on démonte le moyen de mesure,
- une sixième étape au cours de laquelle on démonte la cale annulaire provisoire et on y substitue la cale annulaire définitive,
- une septième étape au cours de laquelle on monte le capteur en lieu et place du moyen de mesure.
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 :
La figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d’une turbomachine,
La figure 2 est une vue schématique en bout d’un capteur à reluctance variable et d’une roue phonique ;
La figure 3 est une vue de détail en coupe d’un carter intermédiaire de la turbomachine recevant un système de mesure de vitesse de rotation selon l’état de la technique ;
La figure 4 est une vue de détail de la figure 3 au niveau de la paroi extérieure du carter intermédiaire ;
La figure 5 est une vue de détail de la figure 3 au niveau de la paroi intérieure du carter intermédiaire ;
La figure 6 est une vue de détail en coupe d’un carter intermédiaire de la turbomachine recevant un système de mesure de vitesse de rotation selon l’invention ;
La figure 7 est une vue de détail de la figure 6 au niveau de la paroi extérieure du carter intermédiaire ;
La figure 8 est une vue de détail de la figure 6 au niveau de la paroi intérieure du carter intermédiaire ;
la figure 9 une vue en coupe d’un moyen de mesure permettant le réglage de l’entrefer ;
La figure 10 est un diagramme bloc illustrant les étapes de réglage d’un capteur à reluctance variable du système de mesure de vitesse de l’invention.
Description détaillée de l'invention
On a représenté à la figure 1 une turbomachine 10 à double flux pour un aéronef. De manière connue, la turbomachine 10 comporte une soufflante 12 et un moteur à turbine à gaz 14. Le moteur à turbine à gaz 14 comporte un compresseur basse pression 16, un compresseur haute pression 18, une chambre de combustion 20, une turbine haute pression 22, une turbine basse pression 24, et une tuyère d'échappement 26. Le rotor du compresseur haute pression 18 et le rotor de la turbine haute pression 22 sont reliés par un arbre haute pression 28 et forment avec lui un corps haute pression (HP). Le rotor du compresseur basse pression 16 et le rotor de la turbine basse pression 24 sont reliés par un arbre basse pression 30 et forment avec lui un corps basse pression (BP). L’arbre basse pression 30 est accouplé à son extrémité amont à un arbre 32 de soufflante qui porte un moyeu 33 de la soufflante 12.
Le moteur à turbine à gaz 14 est traversé par un flux de gaz primaire P. Comme l'illustrent les flèches de la figure 1, une veine d'écoulement 37 du flux de gaz primaire P traverse ainsi successivement le compresseur basse pression 16, le compresseur haute pression 18, la chambre de combustion 20, la turbine haute pression 22, la turbine basse pression 24, et la tuyère d'échappement 26. Les arbres HP et BP s'étendent suivant un axe A qui est l'axe longitudinal de la turbomachine 10.
Un séparateur 34 de la turbomachine circonscrit sensiblement le moteur à turbine à gaz 14. Le séparateur 34 est lui-même entouré par un carter annulaire 36 avec lequel il délimite une veine d’écoulement 38 d’un flux secondaire S autour du moteur à turbine à gaz 14. Le flux secondaire S, qui a été représenté par une flèche S sur la figure 1, est produit par la soufflante 12.
En fonctionnement, l'air circule à travers la soufflante 12 et est divisé entre le flux d'air primaire P et le flux d'air secondaire S.
Le flux d'air primaire P est comprimé par les compresseurs BP 16 et HP 18 et il alimente la chambre de combustion 20 où il est mélangé avec du carburant, puis brûlé. Les gaz de combustion chauds produits par la chambre de combustion 20 sont utilisés pour actionner les turbines HP 22 et BP 24. La turbine BP 24 est utilisée pour assurer l'entraînement de la soufflante 12.
Le flux d'air secondaire S mû par la soufflante 12 est acheminé dans la veine 38 et est mélangé aux gaz de combustion sortant de la tuyère 26 pour fournir une poussée à l'aéronef.
Dans le détail, la turbomachine 10 est équipée d’un système de mesure de vitesse 40 permettant de mesurer la vitesse de rotation de l’arbre BP 30 basse pression ou de l’arbre 32 de soufflante, qui se trouve ici être la même vitesse de rotation puisque l’arbre 32 de soufflante est directement lié à l’arbre BP 30. Il convient de noter que dans le cas d’une turbomachine comportant une soufflante accouplée à l’arbre BP 30 par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse, le système de mesure de vitesse mesurerait de préférence la vitesse de rotation de l’arbre BP 30.
De manière connue, la turbomachine comporte un carter interne 42 sur lequel l’arbre de soufflante 32 est monté en rotation par l’intermédiaire de paliers 44 et 46. Dans la configuration qui a été représentée ici, un rotor 48 du compresseur basse pression 16 est porté par l’arbre de soufflante 32, mais cette configuration n’est pas limitative de l’invention. Le système de mesure de vitesse 40 permet ici la mesure de la vitesse de l’arbre 32 de soufflante.
La turbomachine 10 comporte, en aval du rotor 48, un carter intermédiaire 50 qui sépare axialement le compresseur basse pression 16 du compresseur haute pression 18.
Comme on peut le voir à la figure 1, le carter intermédiaire 50 prolonge par ailleurs le séparateur 34 et supporte une aube directrice 51 placée dans le canal de flux secondaire 38.
Au niveau du moteur à turbine à gaz 14, le carter intermédiaire 50 comporte au moins une paroi extérieure cylindrique 52, une paroi intérieure cylindrique 54, et un passage coaxial 56 délimitant un tronçon de la veine 37 de flux primaire, ce passage 56 étant traversé par un bras radial creux 60.
Le système de mesure de vitesse 40 de la turbomachine 10 comporte en outre une roue phonique 62, solidaire de l’arbre basse pression 30. La roue phonique 62 est ici solidaire de l’arbre arbre basse pression 30 mais il sera compris que cette configuration n’est pas limitative de l’invention, et que dans le cas d’une turbomachine comportant un arbre basse pression 30 accouplé à l’arbre de soufflante 32 par l’intermédiaire d’un réducteur, la roue phonique 62 pourrait être aussi fixée à l’arbre de soufflante 32.
En complément de la roue phonique 62, le système de mesure de vitesse 40 comporte un capteur 64 à reluctance variable de forme oblongue et sensiblement tubulaire, comportant une tête 66 fixée à ladite paroi extérieure 52 et reçue en partie dans ladite paroi extérieure 52, et une tige 68 qui s’étend à partir de la tête 66, qui traverse radialement la paroi extérieure 52, le bras creux 60 du carter intermédiaire, et la paroi intérieure 54 et qui comporte une extrémité active 70 s’étendant jusqu’à proximité de la roue phonique 62 selon un entrefer déterminé.
Comment peut le voir schématiquement à la figure 2, le principe de la mesure de vitesse par une roue phonique 62 et un capteur à reluctance variable 64 consiste à disposer d’une roue 62 crantée ou crénelée dont les dents 74 passent devant une extrémité active 70 du capteur à reluctance variable 64 qui recevant une bobine 72, chaque dent modifiant le flux magnétique vu par le capteur 64 de manière à générer aux bornes du capteur 64 une tension V sinusoïdale dont la fréquence dépend de la vitesse de rotation de la roue 62 et du nombre de crans ou de dents 74. Il est ainsi possible de mesurer la vitesse de rotation de la roue 62 sans aucun contact entre la roue 62 et le capteur 64. La valeur de l’entrefer e entre la roue 62 et l’extrémité active 70 du capteur 64 est ici capitale car il y a risque de contact mécanique entre la roue 62 et le capteur 64 si l’entrefer e est trop réduit, et risque d’absence de détection des dents 74 de la roue 62 par le capteur 64 si l’entrefer e est trop grand.
La configuration particulière d’un système de mesure de vitesse 40 selon l’état de la technique a été représentée plus en détail aux figures 3, 4, et 5.
Conventionnellement, le système de mesure de vitesse 40 comporte un fourreau 76 tubulaire axial qui est de forme sensiblement complémentaire du capteur 64, et qui traverse le bras 60. Le capteur 64 est reçu dans le fourreau 76 selon une position axiale univoque. Le fourreau s’étend sensiblement jusqu’à la paroi intérieure 54 et il est prolongé par un guide sonde tubulaire 78, qui est fixé à l’extrémité du fourreau 76, et qui s’étend sensiblement jusqu’à proximité de la roue phonique 62.
Comme l’illustre la figure 4, la tête 66 du capteur 64 est reçue en partie dans un puits 86 formé dans la paroi extérieure 52 du carter intermédiaire 50. La tête 66 comporte des pattes radiales 88 qui s’étendent au droit d’un bossage 90 de la paroi extérieure 52 du carter intermédiaire 50, et qui sont traversées par des vis de fixation 92 pour assurer la fixation de la tête 66 à la paroi extérieure 52 du carter intermédiaire 50. La tige 68 du capteur 64 est précontrainte par rapport à la tête 66 par l’intermédiaire d’un ressort 94 qui prend appui entre la tête 66 et une collerette 96 solidaire de la tige 68.
Comme l’illustre la figure 3, l’extrémité active 70 du capteur 64 fait saillie hors du guide sonde tubulaire 78 et elle repose sur épaulement 79 formé à son extrémité. Le ressort 94 permet de de solliciter l’extrémité active 70 au contact de l’épaulement 79.
Comme l’illustre plus particulièrement la figure 5, la position axiale du guide sonde 78, et donc du capteur 64, par rapport au carter intermédiaire 50, est déterminée par un moyen d’épaisseur réglable constitué d’une cale 80 qui est interposée entre la paroi intérieure 54 du carter intermédiaire 50 et le guide sonde 78 et qui permet l’ajustement de l’entrefer e entre l’extrémité active 70 du capteur 64 et la roue phonique 62 en ajustant l’épaisseur de la cale 80. Par exemple, le guide sonde 78 comporte des oreilles 82 qui sont traversées par des vis 84 de fixation dans le carter intermédiaire 50, la cale 80 étant annulaire et interposée autour du fourreau 76 entre les oreilles 82 et la paroi intérieure 54 du carter intermédiaire 50.
Cette configuration présente plusieurs inconvénients. Avec un tel système de mesure de vitesse 40, le réglage de l’entrefer e doit être effectué avec une roue phonique étalon et non pas avec la phonique 62 définitive solidaire de l’arbre de soufflante, car on ne disposerait pas de suffisamment de place pour accéder à la cale 80 avec la roue phonique 62 définitive en place. Compte tenu du fait que l’entrefer e est d’une valeur très réduite, typiquement de l’ordre de 0,4 à 0,6 mm, le réglage de l’entrefer e avant le montage du moteur suppose que le montage du moteur n’induit pas de modification significative de position de la roue phonique définitive 62 par rapport à la roue phonique étalon ayant servi au montage.
Or on a constaté que l’installation définitive de l’arbre basse pression ou de l’arbre de soufflante comportant la roue phonique 62 définitive peut conduire à une variation aléatoire de l’entrefer de quelques centièmes de millimètre. En outre, le montage de la turbine basse pression peut également entraîner une variation de l’entrefer de l’ordre de quelques dixièmes de millimètre.
Ainsi, selon cette méthode, il n’est pas possible de garantir le respect de l’entrefer e qui a été préalablement réglé avec la roue phonique étalon.
Ceci peut conduire à l’obtention d’un entrefer e réel trop réduit, qui peut provoquer un contact entre l’extrémité active 70 du capteur 64 et la roue phonique définitive 62, avec comme conséquence un risque d’endommagement du capteur 64 et/ou de la roue phonique 62.
Dans ce cas, il est nécessaire de remplacer le capteur 64 endommagé, de changer la cale 80, voire de remplacer la roue phonique 62. Ceci peut entraîner des opérations très lourdes comme le démontage du moteur, opération qui sont chronophages et génèrent des coûts de maintenance élevés.
Inversement, l’obtention d’un entrefer e réel trop élevé conduit inévitablement à un démontage du moteur afin de changer la cale.
Une configuration selon l’invention permettant de remédier à ces inconvénients a été représentée sur les figures 6 à 8.
De la même manière que précédemment, comme l’illustre la figure 6, le système de mesure 40 comporte un fourreau 76 tubulaire axial qui est de forme sensiblement complémentaire du capteur 64, et qui traverse le bras 60. Le capteur 64 est reçu dans le fourreau 76 selon une position axiale univoque. Le fourreau 76, dans cette configuration, traverse la paroi intérieure 54 et s’étend sensiblement jusqu’à la roue phonique 62.
Comme l’illustre la figure 6, la tête 66 du capteur 64 est reçue en partie dans un puits 86 formé dans la paroi extérieure 52 du carter intermédiaire 50. La tête 66 comporte des pattes radiales 88 qui s’étendent au droit d’un bossage 90 de la paroi extérieure 52 du carter intermédiaire 50, et qui sont traversées par des vis de fixation 92 pour assurer la fixation de la tête 66 à la paroi extérieure 52 du carter intermédiaire 50. La tige 68 du capteur 64 est aussi précontrainte par rapport à la tête 66 par l’intermédiaire d’un ressort 94 qui prend appui entre la tête 66 et une collerette 96 solidaire de la tige 68.
L’extrémité active 70 du capteur 64 fait saillie hors du fourreau 76 et comme précédemment elle est arrêtée axialement contre une face d’épaulement 81 formée à l’extrémité du fourreau 76. Comme l’illustre plus particulièrement la figure 7, la position axiale du fourreau 76, et donc du capteur 64, par rapport au carter intermédiaire 50, est déterminée par un moyen d’épaisseur réglable interposé entre le fourreau 76 et la paroi extérieure 52 du carter intermédiaire 50 afin de permettre l’ajustement de l’entrefer e entre l’extrémité active 70 du capteur 64 et la roue phonique 62 en ajustant l’épaisseur dudit moyen d’épaisseur réglable.
Le moyen d’épaisseur réglable pourrait prendre toute forme nécessaire à la bonne réalisation de l’invention. Toutefois, de manière simple, celui-ci est constitué d’une cale 98 annulaire qui est interposée entre le fourreau 76 et la paroi 52 du carter intermédiaire 50.
Plus particulièrement, comme l’illustre la figure 7, le fourreau 76 comporte un tube 100 recevant la tige 68 du capteur 64 et une cuvette tubulaire 102 qui reçoit la tête 66 du capteur 64 selon la position axiale univoque. La cuvette 102 est reçue et immobilisée dans le puits 86 formé dans la paroi extérieure 52 du carter intermédiaire 50. La cale 98 formant le moyen d’épaisseur réglable, d’épaisseur déterminée qui peut être ajustée, est traversée par le tube 100 du fourreau 76 et est reçue dans le puits 86 entre une face transversale 104 de fond du puits et une face transversale 106 de la cuvette 102 du fourreau, face 106 qui est agencée à la jonction de la cuvette 102 et du tube 100.
On comprend donc que, dans cette configuration, il est aisé de régler la position axiale du capteur 64 par rapport au fourreau 76 en démontant le capteur 64 et en modifiant l’épaisseur de la cale 98 sans qu’il soit nécessaire de démonter la turbomachine 10.
Comme précédemment, une partie externe de la tête 66 du capteur 64, qui fait saillie hors de la paroi extérieure 52 du carter intermédiaire 50 comporte une première collerette annulaire 108 radiale qui est reçue contre un premier bossage 90 en saille externe de la paroi extérieure 52 et qui est munie d’une première patte radiale 88 traversée par une vis 92 de fixation reçue dans le premier bossage 90 de la paroi extérieure 52 pour assurer la fixation du capteur 64. Pour garantir la position du fourreau 76 en appui par sa cuvette 102 au fond du puits 86, une entretoise tubulaire 110 est interposée entre la première collerette annulaire 108 radiale du capteur 64 et une extrémité libre 112 de la cuvette tubulaire 102 pour qu’une première extrémité 114 de l’entretoise 110 sollicite l’extrémité libre 112 de la cuvette tubulaire 102 afin de la bloquer au contact du fond du puits 86. Avantageusement, l’entretoise tubulaire 110 comporte un joint torique 116 agencé au contact de la paroi cylindrique du puits 86.
L’entretoise tubulaire 110 comporte de préférence à sa première extrémité 114 une dent axiale (non représentée) qui est reçue dans une encoche complémentaire (non représentée) formée à l’extrémité libre 112 de la cuvette 102 et qui permet ainsi d’immobiliser en rotation la cuvette 102 par rapport à l’entretoise 110.
Par ailleurs, une deuxième extrémité 118 de l’entretoise tubulaire 110 comporte une deuxième collerette annulaire radiale 120 qui est interposée entre la première collerette annulaire radiale 108 du capteur 64 et le premier bossage 90, et qui comporte une deuxième patte radiale 122, traversée par la vis 92 de fixation du capteur 64, pour immobiliser en rotation l’entretoise 110 par rapport au carter intermédiaire 50.
De la sorte, la cuvette 102 du fourreau 76 se retrouve immobilisée par rapport au carter intermédiaire 50, ce qui permet d’éviter toute rotation du fourreau 76 et donc toute dispersion axiale de la position du fourreau 76 du fait d’une éventuelle rotation de celui-ci dans le puits 86.
Selon une autre configuration particulièrement avantageuse de l’invention, comme l’illustre la figure 8, le tube 100 du fourreau 76 traverse de manière étanche un moyen d’étanchéité agencé dans la paroi intérieure 54 du carter intermédiaire 50.
Plus particulièrement, le moyen d’étanchéité comporte un boîtier 122 qui est délimité par un second bossage tubulaire 124 en saillie interne de la paroi intérieure 54, ce second bossage 124 étant fermé par un bouchon d’étanchéité 126. Le boîtier 122 est traversé par le tube 100 du fourreau 76, qui traverse donc le second bossage 124 et un perçage 128 du bouchon 126. Pour assurer l’étanchéité, un premier joint torique d’étanchéité 130 est agencé entre le perçage 128 du bouchon 126 et le tube 100 du fourreau 76, et un deuxième joint torique 132 d’étanchéité et agencé entre le bouchon 126 et est une paroi transversale 134 du second bossage 124.
Pour faciliter l’introduction du tube 100 du fourreau 76 dans le bouchon 126, et éviter la dégradation du joint torique 130, le perçage 128 du bouchon 126 comporte un premier tronçon 136 d’un diamètre sensiblement correspondant à celui du tube 100 du fourreau 76 et recevant dans une gorge le premier joint torique 130 et un second tronçon 138 d’introduction tronconique, tourné vers la paroi intérieure 54, qui est jointif avec le premier tronçon 136, et qui permet ainsi le centrage du tube 100 du fourreau 76 dans le premier tronçon 136.
Pour permettre le réglage de l’entrefer entre l’extrémité active 70 du capteur 64 et la roue phonique 62, le système de mesure 40 comporte un moyen de mesure 140, qui est configuré pour être substitué au capteur 64 et au fourreau 76 et qui est apte à mesurer la distance minimale entre un fourreau de mesure fourreau 76, de forme et de dimensions analogues au fourreau 76 dans le carter intermédiaire 50, et la roue phonique 62 en fonction de la position angulaire de la roue phonique 62. Ceci permet, à l’aide d’une chaîne de cotes entre la roue phonique 62 et le carter intermédiaire 50 de déterminer une épaisseur du moyen d’épaisseur réglable, c’est-à-dire de la cale 98 qui positionne axialement le fourreau 76 par rapport au carter intermédiaire 50, de manière à obtenir une position garantissant un entrefer compris dans une plage de valeurs déterminée adéquate après démontage du moyen de mesure 140 et remontage du capteur 64 et du fourreau 76 en lieu et place du moyen de mesure 140.
Plus particulièrement, comme l’illustre la figure 9, le moyen de mesure 140 comporte pour l’essentiel un fourreau de mesure tubulaire 176, de forme et de dimensions dans le carter intermédiaire 50 qui sont analogues au fourreau 76, qui est configuré pour être reçu en lieu et place du fourreau 76. Ce fourreau de mesure 176 reçoit un support 142 d’un comparateur 144 dont une touche 146 s’étend au droit d’un axe B du fourreau de mesure. Le moyen de mesure 140 comporte un coulisseau 148 qui est reçu dans le fourreau de mesure 176, dont une première extrémité 150 est configurée pour s’étendre au contact de la roue phonique 62 suivant un tour complet de ladite roue 62, et dont une seconde extrémité 152 est au contact de la touche 146 du comparateur 144.
Ce moyen de mesure 140 permet de régler de manière très simple l’entrefer entre l’extrémité active 70 du capteur 64 et la roue phonique 62.
Comme l’illustre la figure 10, le réglage est effectué selon un procédé comprenant une première étape ET1 au cours de laquelle on introduit le fourreau de mesure 176, le support de comparateur 142 et le comparateur 144 dans le carter intermédiaire 50 avec, entre le fourreau de mesure 176 et le carter intermédiaire 50, une cale annulaire provisoire (non représentée) d’épaisseur maximale agencée entre le fourreau de mesure 176 et la face transversale 104 de fond du puits 86, le coulisseau 148 venant au contact de la roue phonique 62.
Puis, au cours d’une une deuxième étape ET2, on effectue un tour complet de la roue phonique 62 pour mesurer la distance minimale entre la roue phonique 62 et le fourreau de mesure 176.
Puis, au cours d’une troisième étape ET3, on calcule, compte tenu de la distance minimale mesurée, une épaisseur de cale annulaire définitive 98 apte à garantir le placement de l’extrémité du capteur dans une plage de valeurs d’entrefer e déterminée après démontage du moyen de mesure 140 et remontage du capteur 64 et du fourreau 76 en lieu et place du moyen de mesure 140.
Puis, au cours d’une quatrième étape ET4, on démonte le moyen de mesure 140.
Puis, au cours d’une cinquième étape ET5, on démonte la cale annulaire provisoire et on y substitue la cale annulaire définitive 98.
Enfin, au cours d’une sixième étape ET6, on monte le fourreau 76 et le capteur 64 en lieu et place du moyen de mesure 140.
L’invention permet de simplifier considérablement les opérations de réglage de l’entrefer d’un capteur à reluctance variable associée à une roue phonique d’un système de mesure de vitesse d’une turbomachine ce qui permet simplifier les opérations de maintenance et d’en réduire les coûts.

Claims (10)

  1. Turbomachine d’aéronef (10) équipée d’un système (40) de mesure de vitesse de rotation d’un arbre (30, 32) d’un rotor, notamment un arbre (30, 32) de compresseur basse pression (16) ou de soufflante (12), ladite turbomachine comportant :
    • en aval dudit rotor (12, 16), un carter intermédiaire (50), comportant au moins une paroi extérieure cylindrique (52), une paroi intérieure cylindrique (54), et un passage coaxial (56) pour une veine (37) de flux primaire, ledit passage (37) étant traversé par un bras radial creux (60),
    • une roue phonique (62), solidaire de l’arbre (32) de rotor,
    • un capteur (64) à reluctance variable de forme oblongue et sensiblement tubulaire, comportant une tête fixée (66) à ladite paroi extérieure (52) et reçue en partie dans ladite paroi extérieure (52), et une tige (68) qui s’étend à partir de la tête (66), qui traverse radialement ladite paroi extérieure (52), le bras creux (60) du carter intermédiaire, et la paroi intérieure (54) et qui comporte une extrémité active (70) s’étendant jusqu’à proximité de la roue phonique (62) selon un entrefer (e) déterminé,
    caractérisée en ce qu’elle comporte un fourreau (76) tubulaire axial de forme sensiblement complémentaire du capteur (64), dans lequel le capteur (64) est reçu selon une position axiale univoque, et dont la position axiale par rapport au carter intermédiaire (50) est déterminée par un moyen d’épaisseur réglable (98) interposé entre ledit fourreau (76) et la paroi extérieure (52) du carter intermédiaire afin de permettre l’ajustement de l’entrefer (e) entre l’extrémité active (70) du capteur (64) et la roue phonique (62) en ajustant l’épaisseur dudit moyen d’épaisseur réglable (98).
  2. Turbomachine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le fourreau (76) comporte un tube (100) recevant la tige (68) du capteur (64) et une cuvette tubulaire (102) qui reçoit la tête (66) du capteur (64) selon la position axiale univoque, ladite cuvette (102) étant reçue et immobilisée dans un puits (86) formé dans la paroi extérieure (52) du carter intermédiaire (50), et en ce que le moyen d’épaisseur réglable (98) interposé entre ledit fourreau (76) et ledit carter intermédiaire (50) comporte une cale annulaire d’épaisseur (98) sélectivement déterminée qui est traversée par le tube (100) et qui est reçue dans le puits (86) entre une face transversale de fond (104) du puits et une face transversale (106) de la cuvette (102) du fourreau (76) agencée à la jonction de la cuvette (102) et du tube (100).
  3. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’une partie externe de la tête (66) du capteur (64), qui fait saillie hors de la paroi extérieure (52) du carter intermédiaire (50) comporte une première collerette annulaire radiale (108) qui est reçue contre un premier bossage (90) en saille externe de la paroi extérieure (52) et qui est munie d’une première patte radiale (88) traversée par une vis (92) de fixation reçue dans le premier bossage (90) de la paroi extérieure (52) pour assurer la fixation du capteur (64), et en ce qu’une entretoise tubulaire (110) est interposée entre la première collerette annulaire radiale (108) et une extrémité libre (112) de la cuvette tubulaire (102) pour qu’une première extrémité (114) de ladite entretoise (110) sollicite l’extrémité libre (112) de la cuvette tubulaire (110) afin de la bloquer au contact du fond du puits (86).
  4. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’entretoise tubulaire (110) comporte à sa première extrémité (114) une dent axiale qui est reçue dans une encoche complémentaire formée à l’extrémité libre (112) de la cuvette (102) et qui immobilise en rotation la cuvette (102) par rapport à l’entretoise (110), et en ce qu’une deuxième extrémité (118) de l’entretoise tubulaire (110) comporte une deuxième collerette annulaire radiale (120) qui est interposée entre la première collerette annulaire radiale (108) du capteur (64) et le premier bossage (90), et qui comporte une deuxième patte radiale (122), traversée par la vis de fixation (92) du capteur, pour immobiliser en rotation l’entretoise (110) par rapport au carter intermédiaire (50).
  5. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le tube (100) du fourreau (76) traverse de manière étanche un moyen d’étanchéité agencé dans la paroi intérieure (54) du carter intermédiaire (50).
  6. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le moyen d’étanchéité comporte un boîtier (122) qui est délimité par un second bossage tubulaire (124) en saillie interne de la paroi intérieure (54), ledit second bossage (124) étant fermé par un bouchon d’étanchéité (126), le tube (100) du fourreau (76) traversant le bossage (124) et un perçage (128) du bouchon (126), un premier joint torique d’étanchéité (130) étant agencé entre le perçage (128) du bouchon (126) et le tube (100) du fourreau (76), et un deuxième joint torique d’étanchéité (132) étant agencé entre ledit bouchon (126) et au moins une paroi (134) du bossage (124).
  7. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le perçage (128) du bouchon (126) comporte un premier tronçon (136) d’un diamètre sensiblement correspondant à celui du tube (100) du fourreau (76) et recevant dans une gorge le premier joint torique (130) et un second tronçon d’introduction tronconique (138), tourné vers la paroi intérieure (54), et jointif avec le premier tronçon (136), permettant le centrage du tube (100) du fourreau (76) dans le premier tronçon (136).
  8. Moyen de mesure (140) pour le réglage de l’entrefer (e) entre l’extrémité active (70) d’un capteur (64) et une roue phonique (62) d’une turbomachine (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est configuré pour être substitué au capteur (64) et au fourreau (76) et en ce qu’il est apte à mesurer la distance minimale entre un fourreau de mesure (176), de forme et de dimensions analogues au fourreau (76) dans le carter intermédiaire (50), et la roue phonique (62) pour déterminer une épaisseur du moyen d’épaisseur réglable (98) positionnant axialement le fourreau (76) par rapport au carter intermédiaire (50) dans une position garantissant un entrefer (e) compris dans une plage de valeurs déterminée après démontage du moyen de mesure (140) et remontage du capteur (64) et du fourreau (76) en lieu et place du moyen de mesure (140).
  9. Moyen de mesure (140) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de mesure (140) comporte :
    • le fourreau (176) de mesure tubulaire, de forme et de dimensions dans le carter intermédiaire (50) correspondant sensiblement au fourreau (76) qui est configuré pour être reçu dans le carter (50) intermédiaire en lieu et place du fourreau (76) et du capteur (64),
    • un support (142) de comparateur qui est reçu dans le fourreau de mesure (176), et qui reçoit un comparateur (144) dont une touche (146) s’étend au droit de l’axe (B) du fourreau de mesure (176),
    • un coulisseau (148) qui est reçu dans le fourreau de mesure (176), dont une première extrémité (150) est configurée pour s’étendre au contact de la roue phonique (62) suivant un tour complet de ladite roue (62), et dont une seconde extrémité (152) est au contact de la touche (146) du comparateur.
  10. Procédé de réglage de l’entrefer (e) entre l’extrémité active (70) d’un capteur (64) et une roue phonique (62) d’une turbomachine selon l’une des revendications 2 à 7 à l’aide d’un moyen de mesure (140) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comporte :
    • une première étape (ET1) au cours de laquelle on introduit le fourreau de mesure (176), le support de comparateur (142) et le comparateur (144) dans le carter intermédiaire (50) avec, entre ledit fourreau (176) et ledit carter intermédiaire (50), une cale annulaire provisoire d’épaisseur maximale agencée entre le fourreau de mesure (176) et la face transversale (104) de fond du puits (86), le coulisseau (148) venant au contact de la roue phonique (62),
    • une deuxième étape (ET2) au cours de laquelle on effectue un tour complet de la roue phonique (62) pour mesurer la distance minimale entre la roue phonique (62) et le fourreau de mesure (176),
    • une troisième étape (ET3) au cours de laquelle on calcule, compte tenu de la distance minimale mesurée, une épaisseur de cale annulaire définitive (98) apte à garantir le placement de l’extrémité (70) du capteur (64) dans une plage de valeurs d’entrefer (e) déterminée après démontage du moyen de mesure (140) et remontage du capteur (64) et du fourreau (76) en lieu et place du moyen de mesure (140),
    • une quatrième étape (ET4) au cours de laquelle on démonte le moyen de mesure (140),
    • une cinquième étape (ET5) au cours de laquelle on démonte la cale annulaire provisoire et on y substitue la cale annulaire définitive (98),
    • une sixième étape (ET6) au cours de laquelle on monte le fourreau (76) et le capteur (64) en lieu et place du moyen de mesure (140).
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