Brevet FR2570498A1 — publié le 19860321

La présente invention concerne un procédé d'ins pection de trous pour déterminer si ils ont été convenable- ment usinés et, en particulier un procédé d'inspection des canaux de refroidissement des aubes d'un moteur à turbine à gaz. Les aubes des moteurs à turbine à gaz contiennent des canaux partant d'une partie de leur surface extérieure pour atteindre une chambre intérieure. La figure 1 en donne un exemple, o une aube contient une chambre 3 dans laquelle débouchent des canaux 6 conduisant à une surface extérieure 9. En marche, de l'air comprimé est introduit dans la cham- bre 3, provoquant la circulation de courants d'air de re- froidissement dans les canaux 6, absorbant ainsi de la cha- leur des parois des canaux 6, ainsi que par la surface 9 de l'aube 2 et par conséquent refroidissant cette aube. Pour fonctionner correctement, les canaux 6 doi- vent être construits suivant une configuration connue, car la répartition du courant d'air doit être maîtrisée si on veut obtenir le refroidissement approprié. En d'autres ter- mes, les canaux 6 ne doivent pas être obstrués, ne serait-ce que partiellement. Malheureusement il est difficile de pro- céder à l'inspection des canaux 6 à partir de la surface extérieure 9 dans le but de déceller des obstructions. Une raison de cette difficulté est l'extrême petitesse des ca- naux, une valeur classique de leur diamètre étant 0,3 mm, de -2- sorte qu'il est presque impossible d'insérer une jauge de mesure de diamètre dans les canaux 6. La présente invention a pour objet un nouveau dis- positif perfectionné d'inspection de canaux. La présente invention a pour autre objet un systè- me perfectionné d'inspection des canaux de refroidissement des aubes d'un moteur à turbine à gaz. La description qui va suivre se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: Figure 1, une aube de moteur à turbine à gaz du type que permet d'examiner le procédé de la présente inven- tion. Figure 2, un mode de réalisation de la présente invention; Figure 3, 6 types différents de trous de refroi- dissement et de défauts que peut renfermer l'aube de la figure 1; Figure 4, une mesure de la profondeur de deux des trous de la figure 3. Dans un mode de réalisation de présente invention, on modifie la température des canaux de refroidissement d'une aube de moteur à turbine à gaz, par exemple en intro- duisant dedans un gaz chauffé. On mesure les signatures aux infrarouges des canaux lors du transitoire initial de tempé- rature des canaux et on compare les signatures à une réfé- rence. Cette référence peut être constituée par la signature d'autres canaux contenus par la même aube. La figure 2 illustre un mode de réalisation de la présente invention, dans lequel une conduite 15 reçoit de l'air comprimé, filtré, et le fournit à un point 18 auquel l'air est introduit dans la chambre intérieure 3 ménagée dans l'aube 2 du moteur à turbine à gaz. Le support de l'aube 2 s'effectue au moyen d'un dispositif de maintien 19. Sur la conduite 15 sont branchés un régulateur de pression 21, un élément 23 pour le chauffage de l'air, une électro- -3- vanne 24 et un manomètre 27. Une commande informatisée 30, connue dans l'art, commande l'élément chauffant 23 et la vanne 24 par l'intermédiaire de lignes électriques 33 et 36, respectivement. Un radiomètre de balayage aux infrarouges 39, qu'on désignera ici par appareil photographique IR, tel que le modèle n 525 fabriqué par la Société dite Inframe- trics, de Bedford, MA., prend une image des canaux 6 d'o s'échappe l'air chaud fourni au point 18, et transmet un signal par une ligne électrique 42 à un ensemble électroni- que 45 d'un modèle fabriqué par la Société Inframetrics, lequel est associé au radiomètre modèle n- 525, et transmet des signaux à un moniteur vidéo 47 par une ligne 50. Sur ce moniteur on a représenté une image typique 53. En fonctionnement, un opérateur montera l'aube de S15 turbine dans le dispositif de maintien 19 et actionnera le système de commande 30 au moyen d'un commutateur 57. Le sys- tème de commande provoque l'ouverture du solénoïde 24 et met sous tension l'élément chauffant 23 de manière à envoyer un d'air chaud (non représenté spécifiquement) dans la chambre 3. On a trouvé que le courant d'air chaud a pour effet de faire agir les canaux 6, lorsqu'ils sont de taille très petite (d'un diamètre inférieur à 0,9 millimètre), en radiateurs creux à rayonnement continu. A ce titre, leur comportement se rapproche de celui des sources idéales de rayonnement en conformité avec la loi empirique bien connu de Planck. On a utilisé cette découverte pour l'appliquer à l'inspection des canaux 16 pour en rechercher les obstruc- tions. En figure 3 on a représenté six types d'obstruc- tions dans six zones différentes 70 A-F. La zone 70A con- tient un canal 6A correctement formé. La zone 70B renferme un canal contenant un "détour" provoqué par deux virages contigus brutaux 73 et 76. (A cause de détails qui n'ont pas lieu d'être compris par le lecteur, les parois 73A et 76A ont tendance à se trouver sur la même ligne lorsqu'il se produit un "détour"). La zone 70C présente un canal 6C percé de manière incorrecte, dont le fond est bloqué. La zone 70D contient un canal 6D qui est surmonté d'un chapeau 79 en alliage de brasage ou en matériau de revêtement d'aube. Le cinquième type d'obstruction est représenté dans la zone 70E et constitue le cas ou aucun canal même partiel, n'existe. Ce canal complètement bouché a pour référence 6E. La zone F contient un canal 6F partiellement bloqué, l'obstruction ayant pour référence 83. (Les cas des deux zones 70D et 70F peuvent avoir pour origine des incidents dans lesquels il y a débordement de l'alliage de brasage et formation du cha- peau 79 dans la zone 70D, ou débordement et formation de l'obstruction 83 dans la zone 70F. Parfois, on utilise un alliage de brasage pour assujettir un bout d'aube 85, figure 1, à une aube 2. En outre, l'alliage de brasage ou quel- qu'autre matériau de revêtement peut quelquefois former un chapeau 79 dans la zone 6D de la figure 3). On a trouvé que certaines de ces six obstructions peuvent être distinguées des autres en se basant sur leurs signatures aux infrarou- ges, à la suite de leur détection par l'appareil photogra- phique aux infrarouges 39 de la figure 2. A titre d'exemple, lors du transitoire initial, suivant immédiatement l'introduction d'air chaud (de préfé- rence à une température de 95 C ou plus) dans la chambre 3 de l'aube 2, les canaux 6A-6E de la figure 3 rayonnent avec des intensités décroissantes de la gauche vers la droite de la figure. Le canal 6A est le plus brillant et le canal 6E le plus sombre. (Le canal 6F n'est pas pris en considéra- tion). Après environ 2 secondes, les trois canaux 6A, 6B et 6C ont presque la même brillance, le canal 6D est moins brillant, et le canal absent 6E dans la zone 70E rayonne au même niveau que le reste de l'arrière plan. Les différences de brillances précédentes permet- tent de donner plusieurs renseignements importants. Tout d'abord, lors du transitoire, le canal bloqué 6C peut se distinguer du canal ouvert 6A, comme l'est le canal à détour 6B. En second lieu, le canal coiffé 6D commence à rayonner de la même manière que les canaux 6A, 6B et 6C à la suite du transitoire initial à cause du pouvoir émissif du matériau de brasage dont est constitué le chapeau 79. Cette similari- té permet au canal 6D d'être distingué du canal absent de la zone 70E. Le chapeau du canal rayonne davantage à cause de sa température plus élevée. Le canal absent et le canal re- couvert d'une coiffe 6D pourraient, sinon, sembler identi- ques pour un observateur visuel. En troisième lieu, les ré- sultats montrent que le canal 6B à "détour" achemine de fait de l'air de refroidissement et peut être utilisé en canal de refroidissement dans une aube. Un observateur examinant le canal 6B avec la sonde à aiguille 88 serait semblablement barrée probablement avec le canal bloqué 6C, car l'insertion de la sonde 88 aurait des effets similaires dans les deux canaux. L'observateur utilisant la sonde 88 placerait proba- blement le canal 6B en canal bloqué 6C et concluerait qu'il n'achemine aucun air de refroidissement. On n'a pas été en mesure de déceler les obstruc- tions 83 du canal 6F de la figure 3. Néanmoins, sur la base de son expérience avec le reste des canaux de la figure 3, on considère que théoriquement le canal partiellement bloqué 6F rayonnera légèrement moins que le canal ouvert 6A pendant le transitoire. En outre, le canal partiellement bloqué 6F doit rayonner d'une manière à peu près identique à celle du canal ouvert 6A à la suite du transitoire. Ainsi, la combi- naison de la radiance transitoire et de la radiance en régi- me permanent (c'est-à-dire la radiance inférieure à celle du canal dégagé 6A en premier lieu, suivi de la radiance supé- rieure à celle du canal à détour 6B ou du canal bloqué 6C) indique la présence de l'obstruction partielle 83. Bien qu'on ait décrit l'utilisation d'air chaud dans la traversée d'un canal froid, la présente invention -6 - envisage l'utilisation d'air froid dans la traversée d'un canal relativement chaud. Le paramètre important est que la température, et par conséquent le pouvoir émissif, des ca- naux 6A-6F de la figure 3 soit rendue différente de celle du matériau 9 de la surface. On vient de décrire une invention dans laquelle on détermine les obstructions présentes dans un canal en mesu- rant la signature aux infrarouges du canal lorsqu'il est traversé par un gaz chauffé (ou refroidi), tel que l'air-et, plus spécifiquement,- la signature aux infrarouges se produi- sant lors de la phase transitoire initiale de l'injection d'air. On compare les signatures aux infrarouges les unes avec les autres mais, naturellement, on peut les comparer à une autre référence, par exemple, à une photographie de canaux ayant fait l'objet d'un examen antérieur. - 7 - REVENDICATIONS 1. Procédé d'inspection d'un canal (6), caractéri- se en ce qu'il consiste (a) amener la température du canal à varier; (b) mesurer le transitoire de la signature aux infrarouges du canal; et (c) comparer le transitoire mesure a une référence. 2. Procédé d'inspection des canaux de' refroidisse- ment des aubes d'un moteur à turbine à gaz, caractérisé en ce qu'il consiste à: (a) faire varier la température des canaux (6) en y introduisant un gaz; (b) examiner les canaux avec un radiomètre aux infrarouges de balayage (39) et produire une image (47) qui indique les intensités relati- ves du rayonnement du corps noir -émis par les canaux; et (c) comparer les intensités du paragraphes (b) les unes aux autres lors du transitoire ini- tial de température des canaux.