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WO 2013/004951
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DISPOSITIF ET PROCEDE DE MESURE DES TEMPS DE PASSAGE DE
SOMMETS D'AUBES DANS UNE TURBOMACHINE
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de
mesure des temps de passage des sommets d'aubes dans un étage d'une
turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.
De manière connue, une turbomachine à double flux comprend une
soufflante à la sortie de laquelle le flux d'air se divise en un flux d'air
primaire circulant à l'intérieur d'un turboréacteur dans un compresseur, une
chambre de combustion et une turbine et en un flux d'air secondaire
circulant autour du turboréacteur.
Le compresseur comprend plusieurs rangées d'aubes mobiles
agencées en alternance avec des rangées d'aubes fixes et entourées par
un carter. Pour éviter un passage d'air en sommet d'aube qui diminuerait le
rendement de la turbomachine, un revêtement en matière abradable est
porté par la surface interne du carter de soufflante et disposé au droit des
aubes de la soufflante.
Lors du fonctionnement de la turbomachine, il est important de
connaître la déformation des aubes mobiles. A cette fin, il est connu de
monter sur le carter des capteurs dont l'élément sensible est agencé au
droit des aubes. Les capteurs sont reliés à des moyens de traitement de
l'information. L'élément sensible de chaque capteur permet de détecter le
passage d'un sommet d'aube (connu en anglais sous le terme de tip
timing ) et il est ainsi possible de déterminer par comparaison entre le
temps de passage théorique d'un sommet d'aube et le temps de passage
mesuré le mode de déformation de l'aube, c'est-à-dire en flexion, en
torsion..., ainsi que l'intensité de la déformation.
Toutefois, l'intégration de capteurs est réalisée par la formation
d'orifices dans le carter au droit des aubes, ce qui fragilise le carter et
forme des cavités au droit des extrémités radialement externes des aubes
lesquelles génèrent des nuisances sonores du fait du passage des aubes à
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grande vitesse.
Un autre inconvénient provient du fait qu'il est difficile de connaître
avec précision le positionnement axial relatif des capteurs par rapport aux
sommets d'aubes. Cette difficulté provient du cumul des tolérances de
fabrication de la roue et des éléments de fixation de la roue sur son rotor
lui-même positionné axialement par rapport au carter portant les capteurs.
Les sollicitations aérodynamiques, thermiques et mécaniques de la
turbomachine en fonctionnement peuvent également influer sur le
positionnement axial relatif des sommets d'aubes par rapport aux
électrodes.
La connaissance de cette donnée est pourtant essentielle pour
déduire du temps de passage des aubes leur déformation en
fonctionnement. En effet, pour le mode de torsion, par exemple, consistant
en une déformation de l'aube autour de son axe longitudinal, un
positionnement axial donné de l'électrode par rapport aux sommets des
aubes peut conduire à détecter le sommet d'aube lorsque le mode de
torsion passe par un noeud (déformation nulle) tandis que pour un autre
positionnement axial de l'électrode par rapport aux aubes, le sommet
d'aube peut être détecté lorsque le mode de torsion passe par un ventre
(déformation maximale), ce qui conduit dans le premier cas à ne pas
détecter la déformation de l'aube et dans le second cas à la détecter.
Toutefois, sans connaissance précise préalable du positionnement axial
des sommets d'aubes par rapport aux électrodes, il est impossible de
savoir si la déformation correspond à une déformation proche ou non d'un
bord axial de l'aube, ce qui ne permet pas de savoir si la déformation doit
être considérée comme faible ou importante.
A défaut de connaissance de la position axiale des capteurs, il est
possible de placer plusieurs capteurs en différentes positions axiales, ce
qui complique la conception de la turbomachine.
Des dispositifs connus permettent de mesurer le positionnement
axial des aubes par rapport aux capteurs. Toutefois, ces dispositifs
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s'avèrent difficiles à mettre en oeuvre et sont également peu précis.
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple,
économique et efficace à ces différents problèmes.
A cette fin, elle propose un étage de turbomachine, comprenant un
capteur capacitif monté sur un carter au droit de la trajectoire de passage
des sommets d'aubes d'une roue mobile pour la mesure des temps de
passage des sommets d'aubes, caractérisé en ce que le capteur comprend
au moins une électrode longiligne fixée sur la face interne du carter et
orientée en oblique par rapport à la trajectoire des sommets d'aubes de
façon à s'étendre le long de l'axe de rotation de la roue en travers des
trajectoires au moins des bords d'attaque ou des bords de fuite des aubes,
et en ce que l'extrémité aval de l'électrode est décalée
circonférentiellement par rapport à son extrémité amont dans le même sens
que les bords de fuite des aubes par rapport aux bords d'attaque des
aubes.
La combinaison selon l'invention d'un capteur capacitif à électrode
longiligne et de son positionnement en travers de la trajectoire au moins
des bords d'attaque ou des bords de fuite des sommets d'aubes permet
d'avoir une information sur le temps de passage d'une zone prédéterminée
de l'aube, à savoir les bords d'attaque ou de fuite des aubes, et ceci
quelque soit le positionnement axial relatif des sommets des aubes par
rapport au capteur.
Ainsi, il n'est plus nécessaire de connaître avec précision le
positionnement axial des capteurs par rapport aux sommets des aubes.
Notons toutefois que l'opérateur effectuant le positionnement de l'électrode
sur la face interne du carter doit s'assurer que celle-ci sera bien
positionnée
en travers de la trajectoire d'au moins les bords d'attaque ou les bords de
fuite des aubes pour tous les régimes de fonctionnement de la
turbomachine.
Selon l'invention, le décalage circonférentiel de l'extrémité aval de
l'électrode par rapport à son extrémité amont dans le même sens que les
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bords de fuite des aubes par rapport aux bords d'attaque des aubes permet
de garantir qu'un seul sommet d'aube à la fois est positionné au droit de
l'électrode, c'est-à-dire aligné selon une direction radiale avec l'électrode.
Ainsi, les signaux obtenus en sortie du capteur sont relatifs à un sommet
d'aube uniquement, ce qui facilite leur interprétation.
Avantageusement, l'électrode est dimensionnée et positionnée de
façon à s'étendre en travers des trajectoires des bords d'attaque et des
bords de fuite des aubes, ce qui permet de mesurer avec une même
électrode les temps de passage des bords d'attaque et des bords de fuite
des aubes.
Selon une caractéristique de l'invention, l'électrode s'étend selon un
axe formant un angle non nul avec un plan passant par le bord d'attaque et
le bord de fuite d'une aube.
Ainsi, dans le cas où l'électrode s'étend simultanément en travers
des bords d'attaque et de fuite des aubes, le bord d'attaque passera en
premier devant l'électrode puis le reste du sommet d'aube passera devant
l'électrode et le bord de fuite sera détecté temporellement en dernier.
Dans une réalisation particulière de l'invention, une seconde
électrode longiligne est fixée sur la face interne du carter et orientée de
manière à former un angle non nul avec la première électrode. Cette
configuration permet, à l'aide des temps de passage du bord d'attaque et
du bord de fuite d'une aube donnée au droit de la première électrode et des
temps de passage du bord d'attaque et du bord de fuite de cette aube
donnée au droit de la seconde électrode, couplés à la vitesse de rotation
des aubes, de connaître la position axiale des bords d'attaque et de fuite
des aubes par rapport au carter.
Avantageusement, des moyens sont prévus pour la détermination du
profil du jeu entre un sommet d'aube et le carter, à partir du signal de
sortie
du capteur et de valeurs de calibrage.
L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un
turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant au moins un étage tel
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que décrit précédemment.
Avantageusement, le ou les capteurs sont recouverts par une
couche d'abradable portée par la face interne du carter au droit des
sommets d'aubes, ce qui évite de faire des orifices de passage pour les
5 capteurs comme dans la technique antérieure, et permet de protéger
les
capteurs capacitifs de l'humidité.
L'invention concerne encore un procédé de mesure des temps de
passage des sommets d'aubes dans une turbomachine, caractérisé en ce
qu'il consiste :
¨ à fixer au moins un capteur capacitif à électrode longiligne sur une
face interne du carter au droit de la trajectoire des sommets des
aubes d'une roue de compresseur de la turbomachine, cette
électrode étant orientée en oblique par rapport à la trajectoire des
sommets d'aubes de façon à s'étendre le long de l'axe de rotation
de la roue en travers des trajectoires au moins des bords d'attaque
ou des bords de fuite des aubes, l'extrémité aval de l'électrode étant
décalée circonférentiellement par rapport à son extrémité amont
dans le même sens que les bords de fuite des aubes par rapport
aux bords d'attaque des aubes,
¨ à mesurer les variations de capacité électrique de l'électrode en
fonction du temps qui résultent des passages des sommets d'aubes
en regard de l'électrode, et
¨ à en déduire le temps de passage des bords d'attaque et/ou des
bords de fuite des aubes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à
mesurer les variations de la différence de temps de passage des aubes
entre les bords d'attaque et les bords de fuite des aubes au cours du temps
et à en déduire une information relative à la torsion ou au vrillage des
aubes autour de leurs axes longitudinaux.
Il est ainsi possible de déduire l'amplitude de vibration des aubes ou
la fréquence de vibrations des aubes en torsion.
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Dans une réalisation avantageuse de l'invention, le procédé consiste à :
¨ à fixer deux capteurs à électrode longiligne du type précité sur la
face interne du carter au droit des aubes, les deux électrodes
formant un angle non nul l'une avec l'autre,
¨ à mesurer la différence de temps de passage en regard des deux
électrodes de l'un au moins du bord d'attaque et du bord de fuite
d'une aube donnée, et
¨ à déduire de la différence de temps et de la vitesse de rotation des
aubes, le positionnement axial de l'un au moins des bords d'attaque
et des bords de fuite des aubes par rapport à l'électrode.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à
la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et
en
référence aux dessins annexés dans lesquels :
¨ la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'une
soufflante d'un turboréacteur ;
¨ la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un capteur porté
par le carter de la soufflante de la figure 1, dans la technique
antérieure ;
¨ la figure 3 est une représentation schématique d'une déformation de
l'aube par torsion ou vrillage selon un axe longitudinal passant par le
pied et le sommet d'aube ;
¨ la figure 4 est un graphe de la détection temporelle du passage de
sommets d'aubes au droit d'un capteur selon la technique antérieure ;
¨ la figure 5 est une vue schématique du dessus de deux sommets
d'aubes consécutifs et d'un capteur longiligne selon l'invention ;
¨ la figure 6 est une représentation schématique du déplacement d'un
sommet d'aube en regard d'une électrode longiligne selon l'invention ;
¨ la figure 7 est un graphe de la variation de capacité électrique mesurée
par l'électrode longiligne en fonction du temps lors du passage des
aubes en regard de l'électrode de la figure 5;
¨ la figure 8 est un graphe représentant l'évolution de la capacité
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électrique selon un agencement différent de l'électrode longiligne par
rapport aux sommets d'aubes ;
¨ la figure 9 est une représentation schématique d'une déformation de
l'aube par torsion ou vrillage selon un axe longitudinal passant par le
pied et le sommet d'aube et d'une électrode longiligne selon l'invention ;
¨ la figure 10 est une vue de schématique du dessus de deux électrodes
longilignes selon l'invention et d'un sommet d'aube ;
¨ les figures 11 et 12 sont des représentations schématiques de variantes
de réalisation de l'invention.
On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente une soufflante 10
d'une turbomachine d'axe 12, comprenant une roue formée d'un disque 14
portant à sa périphérie une pluralité d'aubes 16 dont les pieds sont
engagés dans des rainures du disque 14 et dont les pales 18 s'étendent
radialement vers l'extérieur en direction d'un carter 20 de soufflante portant
une nacelle 22 entourant extérieurement les aubes 16. La roue de
soufflante est entraînée en rotation autour de l'axe 12 de la turbomachine
par un arbre 24 fixé par des boulons 26 à une paroi tronconique 28
solidaire de la roue de soufflante. L'arbre 24 est supporté et guidé par un
palier 30 lequel est porté par l'extrémité amont d'un support annulaire 32
fixé en aval à un carter intermédiaire (non représenté) disposé en aval d'un
compresseur basse-pression 34 dont le rotor 36 est solidaire de la roue de
soufflante par l'intermédiaire d'une paroi de liaison 38.
Le carter de soufflante 20 comprend sur une face interne un
revêtement de matière abradable 40 disposé au droit des aubes 16 de
soufflante et destiné à s'user lors d'un contact avec les extrémités
radialement externes des aubes 16. Cette couche de matière abradable 40
permet de réduire les jeux entre les sommets des aubes 16 et le carter de
soufflante 20 et ainsi d'optimiser les performances de la turbomachine.
Le compresseur basse pression 34 comprend une alternance
d'aubes fixes 42 portées par un carter externe 44 et de roues mobiles 46
portées par le rotor 36. Chaque roue mobile 46 comprend une pluralité
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d'aubes régulièrement réparties autour de l'axe 12 de la turbomachine et
est entourée extérieurement par une couche 48 de matière abradable
portée par la surface interne du carter 44 du compresseur basse pression.
Afin de mesurer le temps de passage des aubes et en déduire la
déformation de celles-ci en fonctionnement, on dispose plusieurs capteurs
sur le carter 20 de soufflante 10 (figure 2). Ce carter 20 comprend des
bossages 50 formés sur sa surface externe et espacés
circonférentiellement les uns des autres. Chaque bossage 50 comprend un
orifice 52 débouchant à l'intérieur du carter 20 dans la veine d'écoulement
du flux d'air et contient un capteur 54 de forme sensiblement cylindrique,
relié par un câble à des moyens de traitement 56. Chaque capteur 54
comprend une embase annulaire 57 à son extrémité radialement externe.
Une cale annulaire 58 est intercalée entre l'embase 57 et la surface externe
du bossage 50. Cette cale 58 assure un réglage du niveau d'insertion du
capteur à l'intérieur de l'orifice. Chaque capteur 54 est inséré depuis
l'extérieur du carter à l'intérieur d'un orifice 52 et l'épaisseur de la cale
58
est telle que la face active du capteur est en retrait à l'intérieur de
l'orifice
52 par rapport au débouché de l'orifice dans la veine d'écoulement d'air. La
couche de matière abradable 40 recouvre la surface interne du carter à
l'exception des débouchés des orifices 52. Une cavité 60 est ainsi formée
entre les extrémités radialement externes des aubes 18 et la face active ou
électrode 62 de chaque capteur 54.
Comme expliqué précédemment, pour déterminer la déformation des
aubes en fonctionnement, il est nécessaire de connaître le positionnement
axial des capteurs par rapport aux sommets d'aubes.
La figure 3 représente schématiquement le sommet 64 d'une aube
en position non déformée Do et deux positions de déformation D1, D2 par
torsion de l'aube autour d'un axe longitudinal 65 s'étendant entre son pied
et son sommet. L'aube comprend un bord d'attaque 66 et un bord de fuite
68.
Soit trois positions axiales possibles A, B, C d'un capteur par rapport
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à l'aube. Pour la première position A, au passage de l'aube dans l'état de
déformation D1 devant l'électrode, le capteur enregistre une variation de la
capacité électrique (en unité arbitraire, figure 4) en fonction du temps.
Cette
courbe passe par un maximum d'amplitude auquel correspond un temps
représentant le temps de passage de la zone A1 du sommet d'aube 64 au
droit de l'électrode.
En utilisant plusieurs capteurs répartis circonférentiellement autour
de l'axe du carter, il est possible de mesurer le temps de passage de l'aube
dans l'état de déformation D2.
Par comparaison entre le temps de passage théorique de l'aube
correspondant à une déformation nulle et les temps de passage de l'aube
lorsque l'aube est déformée selon les états D1 et D2, il est possible
d'estimer la déformation de l'aube (double flèche 67).
Lorsque le capteur est positionné axialement en B correspondant à
une position plus proche du bord d'attaque que la position A, on remarque
que l'estimation de la déformation donnera une valeur de déformation plus
importante (double flèche 69) pour une déformation réelle toutefois
identique.
Lorsque le capteur est positionné en C correspondant à une position
très proche du bord d'attaque, on remarque qu'il n'est pas possible de
réaliser une estimation de la déformation de l'aube puisque l'aube ne
passera devant un capteur que lorsque celle-ci est dans l'état de
déformation D2.
Ainsi, on observe que pour les deux positionnements A, B, il est
possible d'estimer la déformation et que pour le positionnement C ce n'est
pas possible. De plus, dans les deux premiers cas A, B, le fait de ne pas
connaître la position axiale des capteurs par rapport aux aubes ne permet
pas de savoir si la déformation mesurée a été obtenue en bout d'aube ou
dans une partie médiane, ce qui ne permet pas d'apprécier le niveau de la
déformation estimée.
L'invention propose donc de résoudre cet inconvénient ainsi que
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ceux mentionnés précédemment au moyen d'au moins un capteur capacitif
comprenant une électrode rectiligne 70 fixée sur la face interne du carter.
L'électrode 70 s'étend le long de l'axe de rotation 72 et en travers de
la trajectoire des aubes de sorte qu'au moins les bords d'attaque 66 ou les
5 bords de fuite 68 des aubes passent au droit de l'électrode 70 portée par
le
carter.
L'électrode 70 est dimensionnée et positionnée sur le carter de
manière à ce que la détection des bords d'attaque ou des bords de fuite
puisse être réalisée quel que soit l'état de déformation de l'aube. En
10 pratique, pour garantir cette détection, le capteur doit s'étendre
suffisamment en amont ou en aval du bord d'attaque ou du bord de fuite,
respectivement pour garantir sa détection par l'électrode (voir la figure 9
représentant plusieurs états de déformation d'une aube).
Dans une première réalisation de l'invention représentée en figure 5,
l'électrode 70 s'étend à la fois en travers des trajectoires des bords
d'attaque et des bords de fuite des aubes. Avec un tel agencement,
l'électrode peut détecter à la fois le passage des bords d'attaque 66 et des
bords de fuite 68 des aubes.
L'extrémité aval 74 de l'électrode 70 est décalée
circonférentiellement par rapport à son extrémité amont 76 dans le même
sens que les bords de fuite 68 des aubes par rapport aux bords d'attaque
66 des aubes.
Préférentiellement, comme représenté en figure 5, lorsque
l'électrode rectiligne 70 est positionnée entre deux sommets d'aubes 79, 81
adjacents, l'axe 77 de l'électrode rectiligne 70 forme un angle non nul avec
les plans 78, 83 contenant le bord d'attaque 66 et le bord de fuite 68 des
aubes 79, 81. L'axe 77 intercepte le plan 78 en amont du bord d'attaque 66
de l'aube 79 et intercepte le plan 83 en aval du bord de fuite 68 de l'aube
81. De cette manière, on peut garantir que le bord d'attaque 66 passera en
premier devant l'électrode rectiligne 70 puis que le reste du sommet d'aube
passera devant l'électrode jusqu'au bord de fuite 68.
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La figure 6 représente trois positions P1, P2 et P3 de l'électrode
rectiligne par rapport à un sommet d'aube 80. Pour une facilité de
représentation, on a représenté trois positions d'une même électrode 70
bien que ce soit l'aube qui se décale par rapport à l'électrode 70.
La première position P1 de l'électrode correspond à celle où le bord
d'attaque 66 de l'aube est positionné au droit de l'électrode rectiligne 70 ce
qui correspond à l'instant t1 sur la figure 7. La deuxième position P2 de
l'électrode correspond à celle où la partie médiane 82 du sommet d'aube
80 est positionnée au droit de l'électrode 70, ce qui correspond à l'instant
t2 sur la figure 7. Enfin, la troisième position P3 de l'électrode 70
correspond à celle où le bord de fuite 68 de l'aube est positionné au droit
de l'électrode rectiligne 70, ce qui correspond à l'instant t3 sur la figure
7.
Ainsi, pour chaque aube qui passe au droit d'une électrode rectiligne
70 positionnée en travers des trajectoires des bords d'attaque et des bords
de fuite et s'étendant en partie selon l'axe de rotation, on obtient un signal
de sortie du capteur du type de celui de la figure 7 où le premier maximum
obtenu à l'instant t1 correspond à la détection du bord d'attaque 66 de
l'aube et où le dernier maximum obtenu à l'instant t3 correspond à la
détection du bord de fuite 68 de l'aube.
Entre les instants t1 et t3, on observe une variation de la capacité
électrique qui reflète la variation du jeu entre le sommet d'aube 80 et
l'électrode 70 depuis le bord d'attaque 66 jusqu'au bord de fuite 68.
Préalablement à la mise en place de l'électrode 70 sur le carter, on
réalise une calibration de l'amplitude de la capacité électrique en fonction
de la distance entre le sommet d'aube 80 et l'électrode 70 et en fonction de
la position de l'électrode 70 au droit du sommet d'aube 80. Pour cela, le
bord d'attaque 66 de l'aube 80 est positionnée au droit de l'électrode 70 et
plusieurs mesures de la capacité électrique de l'électrode 70 sont réalisées
en rapprochant le sommet d'aube 80 de l'électrode 70. Cette opération est
répétée pour une pluralité de positions successives P, de l'électrode 70 au
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droit du sommet d'aube 80 jusqu'au positionnement P3 de l'électrode 70 au
droit du bord de fuite 68 de l'aube 80. A l'aide de ces différentes mesures,
on obtient une courbe de calibration de l'amplitude de la capacité électrique
en fonction de la distance de l'électrode 70 au droit du sommet d'aube 80
pour chaque position du sommet d'aube 80 par rapport à l'électrode 70, ce
qui permet d'en déduire les variations du jeu le long du sommet d'une aube
80.
Notons que cette calibration à plusieurs positions du sommet d'aube
80 au droit de l'électrode 70 est nécessaire du fait que la surface du
sommet d'aube 80 positionnée au droit de l'électrode 70 est variable. Ceci
est représenté schématiquement sur la figure 6 où la surface S1 détectée
par l'électrode 70 en position P1 est plus faible que la surface S2 détectée
par l'électrode 70 en position P2.
Connaissant le jeu ji en sommet d'aube pour chaque instant ti entre
les instants t1 et t3, le calcul de ti ¨t1 x100 permet d'obtenir la position
du
t3¨t1
jeu ji le long du sommet d'aube en pourcentage de la distance entre le
bord d'attaque et le sommet d'aube tout en s'affranchissant de la vitesse de
rotation des aubes.
Ainsi, à la différence de la technique antérieure où il n'est possible
de déterminer que le jeu de chaque partie du sommet d'aube qui passe au
droit de l'électrode, il est possible de savoir quelle zone du sommet d'aube
80 est la plus proche du carter et serait susceptible de le toucher.
L'invention permet ainsi une détermination du jeu ji entre le sommet d'une
aube et le carter depuis l'extrémité amont du sommet d'aube 80 joignant le
bord d'attaque 66 jusqu'à l'extrémité aval du sommet d'aube 80 joignant le
bord de fuite 68.
Dans la réalisation de la figure 5, on remarque que l'électrode 70 est
inclinée par rapport à l'axe 72 de manière à ce que le sommet 80 d'une
seule aube peut être positionné au droit de l'électrode à chaque instant. Ce
type de montage permet de simplifier l'interprétation des signaux
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électriques obtenus en sortie du capteur.
Toutefois, dans le cas d'une électrode orientée selon l'axe de
rotation 72 des aubes, le bord d'attaque 66 d'une première aube et le bord
de fuite 68 d'une seconde aube adjacente seraient détectés simultanément
par l'électrode ce qui induirait une augmentation de la capacité électrique
mesurée par le capteur. On obtiendrait une courbe du type de celle de la
figure 8 comportant trois paliers dont le premier entre t1 et t2 correspond
au passage d'une première aube au droit de l'électrode, le second palier
entre t2 et t3 correspond à la détection simultanée du sommet de la
première aube et du sommet de la seconde aube, le troisième palier entre
t3 et t4 correspondant à la détection du sommet de la seconde aube seule.
Avec un tel agencement il est tout à fait possible d'obtenir les temps
de passages des bords d'attaque 66 et des bords de fuite 68 de chacune
des aubes. Toutefois, l'évaluation des jeux en sommets d'aubes s'avère
plus délicate du fait de l'additivité des capacités électriques provenant des
deux aubes au droit de l'électrode qui ne permet pas de distinguer laquelle
des deux parties de chaque aube détectée au même instant est plus
proche ou moins proche de l'électrode.
La figure 9 est une vue similaire à la figure 3 de la technique
antérieure et sur laquelle a été ajoutée une électrode rectiligne 84 orientée
selon l'axe de rotation 72 des aubes. Lorsque l'aube est dans son état non
déformé Do, elle passe au droit de l'électrode 84 entre les instants t1 et t2.
Dans l'état de déformation D1, elle passe au droit de l'électrode entre les
instants t; et t2' . Enfin, dans son état de déformation D2, elle passe au
droit
de l'électrode entre les instants ti" et t2" . Les temps t1, t; et ti"
correspondent aux temps de passage des bords d'attaque 66 de l'aube, et
les temps t2, t2' et t2" correspondent aux temps de passage des bords de
fuite 68 de l'aube.
La variation entre les temps t1, t; et ti" renseigne sur l'activité
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vibratoire de l'aube au niveau de son bord d'attaque 66 tandis que la
variation entre les temps t2, t2' et t2" renseigne sur l'activité vibratoire
de
l'aube au niveau de son bord de fuite 68. La variation entre les différences
de temps t1 ¨t2, t; 42 et ti" ¨t2" renseigne sur la torsion ou le vrillage de
l'aube selon son axe longitudinal 65.
Ainsi, selon l'invention, il est possible d'accéder à l'information sur le
temps de passage des bords d'attaque 66 et des bords de fuite 68 des
aubes sans connaître préalablement la position axiale de l'électrode 84 par
rapport aux aubes.
Dans une réalisation particulière de l'invention, une seconde
électrode rectiligne 86 est fixée sur la face interne du carter et orientée de
manière à former un angle non nul avec la première électrode 84 et avec
un plan 78 passant par le bord d'attaque et le bord de fuite de l'aube (figure
10).
Lorsque le sommet de l'aube 80 passe au droit de la première
électrode 84, celle-ci enregistre en A1 un temps de passage t1 du bord
d'attaque 66 et en A2 un temps de passage t2 du bord de fuite 68. Au
passage du sommet d'aube 80 au droit de la seconde électrode 86, cette
dernière enregistre en A3 un temps de passage t3 du bord d'attaque 66 et
en A4 un temps de passage t4 du bord de fuite 68.
La différence de temps t3 ¨t1 multipliée par la vitesse de rotation
(rad.s-1) des aubes permet d'avoir une estimation de la distance d'arc (en
radians) parcourue par le bord d'attaque 66 entre les points A1 et A3. A
cette valeur d'arc correspond un arc unique 88 s'étendant en direction
circonférentielle et interceptant les deux électrodes 84, 86, ce qui permet
d'obtenir les positions réels des points A1 et A3 sur les électrodes et donc
le
positionnement axial des bords d'attaque 66 par rapport au carter. De
manière similaire, il est possible d'obtenir le positionnement axial des bords
de fuite 68 des aubes en utilisant la différence de temps t4 ¨t2.
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Toutefois ce mode de calcul suppose que l'amplitude de déformation
de l'aube est négligeable au regard de la distance d'arc parcourue par
l'aube, ce qui en pratique est généralement le cas. Dans une configuration
où la déformation de l'aube ne serait pas négligeable au regard de la
5 distance d'arc parcourue par l'aube, il est possible d'effectuer des
traitements numériques tels que par exemple une moyenne des temps
t3 ¨t1 et t4 ¨t2 sur plusieurs tours.
Dans le cas où l'on souhaite obtenir des informations en relation
uniquement avec les bords d'attaque 66 ou les bords de fuite 68 des
10 aubes, il est possible de positionner et dimensionner les électrodes 90,
92
de manière à ce qu'elle s'étendent uniquement en travers des bords
d'attaque 66 (figure 11) ou des bords de fuite 68 (figure 12) des aubes,
respectivement.
Dans la description effectuée en référence aux dessins, les
15 électrodes 70, 84, 86, 90, 82 sont de forme rectiligne. On comprend
toutefois que les électrodes peuvent avoir une forme longiligne sans pour
autant être rectiligne. Dans ce cas, les électrodes peuvent avoir une forme
courbe adaptée de façon à s'étendre le long de l'axe de rotation 72 de la
roue en travers des trajectoires au moins des bords d'attaque 66 ou des
bords de fuite 66 des aubes. D'autres formes d'électrode sont également
possibles telles que par exemple une forme en zig-zag comprenant une
succession de parties courbées ou bien une succession de parties
rectilignes agencées bout à bout.
Si l'invention a été décrite en référence à une turbomachine, on
comprend toutefois que l'invention est applicable à tout sous-ensemble
d'une machine comprenant un carter et une roue à aubes tournant à
l'intérieur du carter lequel porte au moins une électrode agencée et
dimensionnée comme décrit ci-dessus.
En particulier, l'invention est applicable à une soufflante de
turbomachine comme décrit précédemment et représentée en figure 1.
