Brevet FR2816061A1 — publié le 20020503

Dispositif pour relever des données de mesure d'un rotor d'une machine rotative L'invention concerne le domaine des machines rotatives, par exemple des machines dynamoélectriques ou des turbines à gaz, et elle peut être appliquée lorsqu'on réunit par construction le rotor d'une machine de ce genre à des dispositifs de mesure qui servent à relever des données de mesure, par exemple des données concernant des sollicitations physiques du rotor porté par un arbre de rotor. Pour contrôler en service les pièces rotatives d'une machine dynamoélectrique, ainsi que pour estimer des états de fonctionnement non calculables ou pour étalonner des modèles de calcul, on a l'habitude de disposer sur le stator ou sur le rotor et/ou sur l'arbre de rotor des capteurs de mesure ou encore des transducteurs. Les signaux obtenus au moyen de capteurs de ce genre sont apportés par des lignes de mesure à un système de traitement de valeurs de mesure, des équipements télémétriques pouvant être utilisés pour transmettre les valeurs de mesure, par exemple un émetteur disposé sur l'élément rotatif, auquel est associé un récepteur disposé en un emplacement fixe. Les valeurs de mesure intéressantes peuvent être des températures, des valeurs d'allongement et des accélérations, mais aussi des tensions et des courants électriques. Pour des rotors à grande vitesse notamment, c'est-à-dire des rotors dont la vitesse de rotation est de 3000 tours par minute ou plus, il est intéressant d'enregistrer les accélérations radiales, par exemple pour des rotors à montage magnétique en cas de panne du système de régulation magnétique. L'invention fournit un dispositif qui permet d'accéder aisément, en matière de technique de mesure, au rotor d'une machine dynamoélectrique. A cet effet, il est prévu que l'arbre de rotor portant le rotor est pourvu en son centre d'un perçage axial, et qu'un corps porteur du genre tige est introduit dans ce perçage axial, corps qui est équipé d'au moins un capteur de mesure et d'une ligne de mesure menant au capteur de mesure. Un dispositif conçu suivant l'invention convient principalement pour mesurer, en cas d'utilisation de capteurs d'accélération comme capteurs de mesure, des accélérations du rotor. On peut disposer plusieurs capteurs de mesure de ce genre, répartis sur la longueur axiale du rotor. L'utilisation d'un corps porteur pour les capteurs de mesure permet un positionnement précis des capteurs en direction axiale. Par la disposition au centre de l'arbre de rotor, les sollicitations et les déplacements du rotor dans l'espace sont déterminés dans des conditions réelles ; seules sont mesurées les accélérations effectivement intéressantes, agissant dans l'axe passant par le centre de gravité du rotor, ce qui veut dire que le signal de mesure n'est que peu faussé. Un autre avantage est que, comme les forces centrifuges sont faibles, seules de faibles accélérations statiques agissent sur les capteurs de mesure. Le corps porteur du genre tige prévu pour recevoir et positionner les capteurs de mesure peut au besoin être déposé d'une manière simple une fois les tâches de mesure accomplies, et réutilisé. Le corps porteur est opportunément pourvu d'un ou plusieurs évidements du genre poches ou chambres pour recevoir les capteurs de mesure, et d'au moins une rainure s'étendant en direction axiale pour recevoir les lignes de mesure. Ces lignes de mesure ne sont elles aussi exposées qu'à de faibles accélérations, ce qui veut dire qu'elles ne sont que faiblement sollicitées mécaniquement, et elles sont en outre protégées des champs magnétiques et électriques. Au moyen des lignes de mesure, les signaux produits par les capteurs de mesure peuvent être apportés à un poste émetteur, disposé sur la surface de l'arbre de rotor et tournant avec l'arbre de rotor, d'un équipement télémétrique. Les lignes de mesure sortent opportunément du perçage axial de l'arbre de rotor par un perçage s'étendant radialement dans l'arbre de rotor. L'immobilisation des lignes de mesure dans ce perçage (dans la région duquel les lignes de mesure sont soumises à des forces centrifuges assez grandes) peut s'effectuer par le fait que le perçage s'étendant radialement est pourvu de renfoncements s'étendant en direction circonférentielle, et que les lignes de mesure sont immobilisées dans le perçage s'étendant radialement au moyen d'une masse de scellement durcissable. Une immobilisation de ce genre des lignes de mesure est résistante à la force centrifuge et permet de poser les lignes aussi bien de l'intérieur vers l'extérieur qu'à l'inverse. Comme les lignes de mesure sont immobilisées par l'intermédiaire du cramponnage de la masse de scellement durcie sur la paroi du perçage, un faible diamètre de perçage suffit pour une pose rapide et fiable des lignes. Comme composition de scellement, on peut opportunément envisager une composition à deux composants, à réglage élastique et résistance à la température, sur la base d'une résine de polyuréthane. Pour limiter la profondeur de pénétration de cette masse de scellement dans le perçage radial ou encore dans le perçage axial qui s'y raccorde, on peut installer un bouchon constitué d'une masse d'étanchéité pouvant s'expanser et durcissable. Afin de pouvoir retirer le corps porteur du genre tige de l'arbre de rotor, il est recommandé d'intercaler dans la ligne de mesure un connecteur à fiche amovible. L'une des parties d'un connecteur à fiche de ce genre peut alors être éventuellement immobilisée dans le perçage axial, et l'autre partie sur le corps porteur. Outre des capteurs d'accélération, on peut aussi disposer des capteurs de température, par exemple pour contrôler des moyens de refroidissement. Le corps porteur peut aussi recevoir dans sa ou ses rainures des lignes de mesure qui mènent à des capteurs de mesure disposés sur la surface du rotor, par exemple des capteurs extensométriques. Un exemple de réalisation du dispositif suivant l'invention est représenté sur les figures 1 à 6, parmi lesquelles : la figure 1 est une représentation de principe concernant l'association d'un corps porteur, équipé de capteurs de mesure, à l'arbre de rotor d'une machine dynamoélectrique, la figure 2 représente un corps porteur avec des capteurs de mesure associés, la figure 3 représente en détail l'association d'un capteur de mesure au corps porteur, les figures 4 et 5 sont des vues en coupe transversale du corps porteur avec le capteur de mesure associé et les lignes de mesure associées, et la figure 6 représente comment les lignes de mesure sont dirigées hors du perçage axial par un perçage s'étendant radialement. La figure 1 représente un rotor 1 d'une machine dynamo- électrique, qui est doté d'un arbre 2 étagé et d'un corps 3 de rotor. Un perçage 4 axial réalisé sous forme de perçage borgne est ménagé dans l'arbre 2, perçage qui s'étend depuis une extrémité de l'arbre jusque dans la région de l'autre extrémité. Un deuxième perçage 5, s'étendant radialement, est ménagé dans l'arbre à l'extrémité du perçage borgne. Un corps 10 porteur du genre tige est introduit dans le perçage 4 axial, corps qui est équipé de trois capteurs 11 de mesure dans la région de la partie 3 centrale de rotor. Des lignes 12 de mesure non représentées en détail ici s'étendent le long du corps porteur, lignes qui, à une extrémité du corps porteur, sont dirigées vers l'extérieur sur la surface de l'arbre de rotor, en passant par le perçage 5 s'étendant en oblique. Suivant la figure 2, le corps 10 porteur du genre tige est pourvu à son extrémité de gauche d'un perçage 18 taraudé, afin de pouvoir l'immobiliser à l'extrémité correspondante de l'arbre de rotor. De plus, des évidements 13 du genre poches sont prévus sur le corps porteur, dans lesquels sont disposés les capteurs 11 de mesure. Les lignes 12 de mesure s'étendant le long du corps porteur mènent à une connexion 14 à fiche, à partir de laquelle des lignes 15 de mesure s'étendent plus loin. Suivant la figure 3, un capteur 11 de mesure est immobilisé dans un évidement 13 du genre poche du corps 10 porteur au moyen d'une vis 16. Suivant la figure 4, le capteur 11 de mesure est disposé centralement par rapport à l'axe du corps 10 porteur. Suivant les figures 4 et 5, le corps 10 porteur du genre tige est en outre pourvu de deux rainures 17 s'étendant en direction axiale, dans lesquelles des lignes 12 de mesure sont posées ou peuvent être posées. Une nervure 18 reste présente entre les deux rainures. La figure 6 représente un arbre 20 de rotor, dans lequel le perçage 21 s'étendant axialement est réalisé traversant. Il est en outre prévu un perçage 22 s'étendant en oblique, qui débouche dans le perçage 21 s'étendant axialement. Le perçage s'étendant en oblique est pourvu, dans la région voisine de la surface de l'arbre, de rainures 23 s'étendant annulairement, qui peuvent avoir une forme de section rectangu ! aire, triangulaire ou semi-circulaire. Ces rainures, ou un taraudage disposé sur une longueur correspondante, servent à l'ancrage d'une composition d'étanchéité durcissable, au moyen de laquelle doivent être immobilisées des lignes 24 de mesure s'étendant en hélice dans le perçage. Afin que la masse de scellement à introduire ne s'écoule pas dans le perçage 21 axial, il est prévu à la transition entre le perçage 21 axial et le perçage 22 s'étendant en oblique un bouchon 25 constitué d'une composition d'étanchéité pouvant s'expanser. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour relever des données de mesure d'un rotor (1) porté par un arbre (2) de rotor d'une machine rotative, caractérisé en ce que l'arbre (2) de rotor est pourvu en son centre d'un perçage (4) axial, et un corps (10) porteur du genre tige est introduit dans le perçage axial, corps qui est équipé d'au moins un capteur (11) de mesure et d'une ligne (12) de mesure menant au capteur de mesure. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (10) porteur du genre tige est pourvu d'un évidement (13) pour recevoir le capteur (11) de mesure et d'au moins une rainure (17) s'étendant en direction axiale pour recevoir la ligne (12) de mesure. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps (10) porteur du genre tige est équipé d'au moins trois capteurs (11) de mesure disposés à distance axiale les uns des autres. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les lignes (12,24) de mesure sortent de l'arbre de rotor par un perçage (5,22) s'étendant radialement ou en oblique. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le perçage (4) axial est réalisé sous forme de perçage borgne, et en ce que le perçage (5) s'étendant radialement ou en oblique est disposé à l'extrémité du perçage axial. 6. Dispositif suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le perçage (22) s'étendant radialement ou en oblique est pourvu de renfoncements (23) s'étendant en direction circonférentielle, et en ce que les lignes (24) de mesure sont immobilisées dans le perçage s'étendant radialement ou en oblique au moyen d'une composition de scellement durcissable.