Brevet FR2703401A1 — publié le 19941007

TURBOMACHINE EQUIPEE D rUN DISPOSITIF INDICATEUR DE QUANTITE DE PARTICULES ABSORBEES DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne les turbomachines telles que les turboréacteurs utilisés sur les avions. Elle concerne en particulier le contrôle de l'ingestion par la turbomachine de particules nocives, par exemple abrasives. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE Pendant le fonctionnement d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion, se produit l'ingestion de particules telles que du sable ou d'autres particules abrasives qui accélèrent la dégradation de différents organes d'un turboréacteur. Cette ingestion érode certaines parois, par exemple le traitement de surface des aubes et les systèmes d'étanchéité du turboréacteur. Elle accélère également l'usure de certains paliers et risque de colmater des circuits de refroidissement, notamment des aubes de turbines. L'importance de ce phénomène dépend de la durée et des conditions d'utilisation du turboréacteur, ainsi que de la position de celui-ci sur l'avion. Par exemple, sur un quadrimoteur, les turboréacteurs extérieurs peuvent déborder de la piste pendant le roulage, en particulier si la piste est relativement étroite, et se trouver audessus du sable. En conséquence, sur certains aérodromes, il est fréquent que ces turboréacteurs extérieurs absorbent plus de particules polluantes ou nocives que les autres turboréacteurs. Ils se dégradent donc plus vite. Le but de l'invention est donc- de remédier à cet inconvénient en équipant chaque turboréacteur d'un dispositif permettant d'apprécier et éventuellement de mémoriser la quantité totale de particules ingérées. D'autre part, on connaît par le brevet américain US A-4 328 462 un détecteur d'érosion installé sur une turbomachine. Ce détecteur se présente sous la forme d'une capsule érodable, métallique, placée en saillie dans le flux du fluide, air-sable par exemple, sur le rotor du compresseur. Cette capsule renferme une inductance dont la variation des caractéristiques traduit le niveau d'érosion atteint. Ce détecteur présente l'inconvénient de perturber l'écoulement aérodynamique du fluide dans la veine de la turbomachine en pénalisant ainsi son rendement. De plus, il n'est sensible qu'aux particules circulant dans la veine à la hauteur où la capsule est disposée. Le but de l'invention est donc de proposer un autre type de détection ne perturbant pas ltécoulement du fluide dans la veine et capable de mieux détecter la quantité de particules circulant à différentes hauteurs dans la veine de la turbomachine. RESUME DE L'INVENTION L'objet principal de l'invention est donc une turbomachine équipée d'au moins un dispositif indicateur de quantité de particules absorbées par la turbomachine et comportant au moins une face exposée à un flux d'air rentrant à l'intérieur de la turbomachine, cette dernière comportant des éléments mécaniques tels que des bras de carter et des aubes de redresseur d'une soufflante exposés au flux par au moins une face. Selon l'invention, la face de l'indicateur exposé au flux remplace au moins en partie la face avant d'un des éléments mécaniques, de manière à s'intégrer à la turbomachine sans modifier le volume exposé au flux d'air rentrant. Dans une première réalisation principale, le dispositif est une éprouvette érodable dont la face exposée possède une couche érodable remplaçant le bord d'attaque avant d'un bras. Dans ce cas, le bras a de préférence des faces intérieures inclinées en queue d'aronde longitudinale dans laquelle l'éprouvette peut coulisser pour son montage et son démontage. L'éprouvette peut se compléter d'un pied longitudinal faisant office de fond de la queue d'arcnde. L'éprouvette peut également être équipée de deux baguettes ayant une face inclinée pour prendre appui chacune contre les faces intérieures inclinée de la queue d'aronde du bras au moyen d'un ou plusieurs ressorts pour chaque baguette. Une deuxième réalisation principale est un piège à particule constitué d'un bras inférieur dont la face exposée est perforée et d'un bac placé au-dessous du bras, en communication avec une cavité intérieure du bras, pour que les particules recueillies tombent dans le bac. LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description détaillée suivante et qui est annexée de trois figures représentant respectivement - figure 1, en coupe schématique, les endroit où peuvent être implantés les dispositifs selon l'invention dans un turboréacteur - figure 2, en coupe, une première réalisation de l'invention invention - figure 3, en coupe partielle une deuxième réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE DEUX MODES DE REALISATION DE L'INVENTION La figure 1 représente en coupe partielle un turboréacteur utilisé sur les avions civils. On distingue, à l'avant de ce turboréacteur, la soufflante 1 constituée en particulier d'un rotor 2 tournant à l'intérieur d'un carter 7. On distingue en particulier un canal extérieur 4 du flux d'air aspiré par les pales 8 du rotor 2. A travers ce canal extérieur 4 sont disposés des bras 3 et 5 permettant de participer à la tenue mécanique de l'ensemble. Sur l'un des bras 3 fixé au carter 7 se trouve une éprouvette 6 constituant la première réalisation possible du dispositif selon l'invention. Cette éprouvette 6 est placée sur le devant du bras 3. L'un des bras inférieurs 5, fixé au carter 1, a une partie avant 9 perforée. I1 constitue la deuxième réalisation du dispositif indicateur utilisé dans l'invention. On comprend ainsi que le dispositif indicateur utilisé dans l'invention est placé de manière à recevoir une très grande partie du flux d'air utilisé dans la turbomachine. I1 est donc placé à un endroit optimal pour réaliser une mesure concernant la quantité de particules nocives ou abrasives ingérées par le turboréacteur. En référence à la figure 2, on distingue la partie avant d'un bras 3 de la figure 1. Le dispositif indicateur utilisé dans cette solution est donc une éprouvette 6 placée sur le devant de ce bras 3. L'éprouvette 6 a une forme identique à celle que le bord d'attaque devrait avoir sans la présence de cette éprouvette 6, comme le montre la figure 2. Elle est recouverte, en particulier sur sa face avant 20, par une couche érodable 10 (abradable en langue anglaise), c'est à-dire pouvant être attaquée par abrasion par les particules en mouvement qui rentrent à l'intérieur de la soufflante. Différents moyens peuvent être utilisés pour indiquer le niveau d'abrasion de la couche érodable 10 de l'éprouvette 6. En effet, la couche 10 peut être un revêtement multicouche, avec des couches de couleur différentes. On peut également prévoir dans cette couche érodable 10 des parties plus ou moins fragiles pour provoquer par abrasion une modification de forme. Il est également possible d'utiliser la détection électrique ou électronique pour mesurer cette abrasion. L'éprouvette 6 n'est pas nécessairement d'une longueur égale à la longueur du bras 3. Elle peut par exemple être relativement courte pour abaisser le coût de production du dispositif en simplifiant également son système de fixation. A ce sujet, l'éprouvette 6 est de préférence montée coulissante sur le bras 3, pour permettre son montage et son démontage. L'exemple de la figure 2 montre que lléprouvette 6 a un pied longitudinal 11 pouvant être introduit dans le bras 3, perpendiculairement au plan de la figure 2, notamment à l'intérieur de deux parois internes 12 inclinées en queue d'aronde. L'ensemble peut alors être complété de deux baguettes 13 possédant une face inclinée à placer en face des faces internes inclinées 12 du bras 3. Un ou plusieurs ressorts 14 permettent de maintenir chacune des baguettes 13 contre ces faces internes inclinées 12, chacun des ressorts 14 prenant appui sur une nervure 15 reliant le pied 11 à l'éprouvette 6. On comprend ainsi que cette dernière puisse être montée coulissante et sans jeu sur le devant du bras 3, grâce à ce dispositif élastique agissant sur les faces intérieures inclinées 12. Ce type d'éprouvette 6 peut être étalonné préalablement en laboratoire pour déterminer la loi représentant l'usure de la couche 10, en fonction du débit de particules injectées et du temps d'exposition. De cette manière, il est possible de déterminer les périodes de visites à effectuer auprès de l'éprouvette 6 pour en tirer les conclusions nécessaires concernant la turbomachine sur laquelle elle est placée. On constate que ce type d'éprouvette ne perturbe pas le fonctionnement et notamment l'aérodynamisme d'un turboréacteur. Sa position dans un bras du carter permet un montage et un démontage relativement facile. De plus, elle est visible depuis l'avant du turboréacteur. En référence à la figure 3, la deuxième réalisation possible du dispositif indicateur utilisé dans l'invention est disposé dans le bras inférieur 5 de la soufflante 1 de la figure 1. En fait, le dispositif indicateur est constitué du bras inférieur 5 lui-même. En effet, sa partie avant 9 est perforée d'une multitude de trous 17. De la sorte, une partie des particules du fluide circulant dans le canal extérieur pénètre dans ces trous 17. Elles sont recueillies à l'intérieur du bras inférieur 5 dans une cavité 18 délimitée par une cloison 21 à l'intérieur du bras 5. L'ensemble se complète d'un bac 19 placé en-dessous du bras inférieur 5 et mis en communication avec la cavité 18. On comprend ainsi que les particules captées par le bras inférieur 5 tombe à l'intérieur de ce bac 19. De la sorte, lors de la maintenance du turboréacteur, les opérateurs peuvent effectuer des visites régulières du bac 19 et le vider éventuellement. Comme pour la première réalisation, cette deuxième réalisation ne modifie pas l'aérodynamisme du turboréacteur, et son entretien et son inspection sont aisés. Bien entendu, un étalonnage préalable est pratiqué dans un laboratoire pour pouvoir déterminer et fixer la loi régissant le débit de particules injectées, le temps et la quantité de particules récupérées compte tenu de la géométrie du bras inférieur et de la surface représentée par les trous 17. La description des deux réalisations représentées par les figures 2 et 3 ne sont que des exemples de réalisation. Le concept principal de l'invention étant d'effectuer un contrôle du flux rentrant dans le canal extérieur au niveau du bord d'attaque d'un ou de plusieurs bras, en utilisant un dispositif ayant la même forme que ces bras. REVENDICATIONS 1. Turbomachine équipée d'au moins un dispositif indicateur de quantIté de particules absorbées par la turbomachine comportant au moins une face ti, 20) exposée à un flux d'air rentrant à l'intérieur de la turbomachine, cette turbomachine comportant des éléments mécaniques tels que des bras (3, 5) de carter (7) exposés au flux par au moins une face, caractérisée en ce que la face (20, 9) de l'indicateur exposée au flux remplace au moins en partie la face avant d'un des éléments mécaniques (3, 5), de manière à s intégrer à la turbomachine sans modifier le volume exposé au flux d'air rentrant, pour ne pas perturber l'aérodynamisme de la turbomachine. 2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif indicateur est une éprouvette érodable (6) dont la face exposée (20) possède une couche érodable (10) remplaçant le bord d'attaque d'un bras (3). 3. Turbomachine selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bras 3 est muni de faces internes inclinées en queue d'aronde (12) entre lesquelles l'éprouvette (6) peut coulisser lors de son montage et de son démontage. 4. Turbomachine selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'éprouvette (6) a un pied longitudinal (11) faisant office de fond de la queue d'aronde. 5. Turbomachine selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'éprouvette (6) est équipée de deux baguettes (13) ayant chacune une face inclinée pour prendre appui chacune sur une face intérieure inclinée (12) de la queue d'aronde du bras (3) au moyen d'un ou plusieurs ressort (14) pour chaque baguette (13). 6. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif indicateur est un piège à particules constitué d'un bras inférieur (5) dont la face exposée (9) est perforée et d'un bac (19) placé en-dessous du bras inférieur (5) et placé en communication avec une cavité intérieure (18) du bras inférieur (5) dans lequel ces particules sont recueillies, pour que ces particules recueillies tombent dans le bac (19).