Brevet FR2890442A1 — publié le 20070309

"Dispositif de mesure d'un effort de serrage axial entre deux brides annulaires" L'invention concerne un dispositif de mesure d'un effort de serrage axial entre deux brides annulaires. Des dispositifs connus permettent de mesurer une force axiale entre deux surfaces. Par exemple, dans le document US-A-6.792.815, est présenté un dispositif permettant de mesurer trois forces et trois moments dans un système de coordonnées orthogonales. Ce io dispositif est composé de deux anneaux circulaires coaxiaux. Les anneaux sont dotés de perçages et d'encoches pour pouvoir fixer les éléments entre lesquels l'utilisateur désire mesurer les efforts. Ces éléments peuvent être par exemple un moteur et son support de fixation comme l'illustre la figure 10 du document is US-A6.792.815. Les deux anneaux circulaires sont reliés entre eux par plusieurs plots parallèles à l'axe des anneaux et répartis le long des anneaux. Des jauges de contraintes sont disposées sur les plots, ainsi, quand une ou des forces sont appliquées sur les anneaux circulaires les jauges de contraintes produisent des signaux représentant des forces, statiques ou dynamiques, exercées sur les deux anneaux. La présente invention a pour but de proposer un dispositif permettant de mesurer l'effort de serrage entre deux brides annulaires. Dans ce but, l'invention propose un dispositif de mesure d'effort de serrage axial entre deux brides annulaires, caractérisé en ce que le dispositif de mesure d'effort comporte au moins deux îlots de mesure comportant chacun au moins une jauge de contraintes, et en ce que les îlots de mesure sont reliés entre eux par une structure, de manière à permettre la mesure en au moins deux points répartis circonférentiellement entre les brides. L'invention permet ainsi de connaître de manière discrète et en des points précis l'effort de serrage exercé entre deux brides. Selon d'autres caractéristiques de l'invention s - les îlots de mesure ont une épaisseur axiale supérieure à l'épaisseur de la structure de liaison; - l'îlot de mesure est confondu avec le plan radial médian de la structure de liaison; - les îlots de mesure et le corps de la structure de liaison io sont réalisés en une seule pièce; - chaque îlot de mesure est délimité radialement par une face intérieure parallèle à l'axe de serrage, et en ce que la jauge de contraintes est fixée sur cette face intérieure; - ladite face intérieure est décollée radialement vers is l'intérieur par rapport à la structure de liaison; - la structure de liaison comporte plusieurs îlots de mesure répartis angulairement de manière régulière; - le corps de la structure de liaison est un anneau circulaire; D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit ainsi qu'au vu des dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un exemple de réalisation d'un dispositif de mesure selon 25 l'invention - la figure 2 est une vue de face du dispositif de mesure de la figure 1 - la figure 3 est une vue de côté du dispositif de mesure de la figure 1 - la figure 4 est une vue de détail en perspective d'un îlot de mesure de la figure 2; - la figure 5 est une vue en section selon la ligne 5-5 de la figure 4; - la figure 6 est un schéma en coupe axiale partielle du dispositif de mesure de la figure 2 agencé entre deux brides et d'un collier de serrage; - la figure 7 est une vue schématique en section selon la ligne 7-7 de la figure 6; - la figure 8 est un diagramme qui représente la répartition angulaire et la valeur des mesures d'effort relevées sur des brides de turbocompresseur avec différents colliers de serrage; - la figure 9 est un schéma qui représente l'invention selon io un deuxième mode de réalisation. Dans la description qui va suivre, des chiffres de références identiques, ou analogues, désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. Par convention, on utilisera à titre non limitatif les termes is "longitudinale", "transversale" ou "verticale" pour désigner respectivement des éléments ou des positions selon les définitions données dans la description et selon le trièdre (L, V, T) représenté sur les figures. En se référant à la figure 1, le dispositif de mesure 10 est traversé en son milieu par un axe longitudinal de symétrie A-A et possède un plan radial de symétrie P perpendiculaire à l'axe A-A. Le dispositif de mesure 10 est destiné à mesurer des forces ici désignées F1 et F2, qui sont exercées globalement selon la direction de l'axe A-A sur des îlots de mesure 12. Selon un premier mode de réalisation préféré, le dispositif de mesure 10 comporte des îlots ou plots de mesure 12 reliés entre eux par une structure annulaire 14, comme illustré en figure 2 et 3. Le nombre d'îlots de mesure 12 peut varier suivant l'utilisation à laquelle est destiné le dispositif de mesure. Dans le premier mode de réalisation, le dispositif comporte huit îlots de mesure 12 qui sont ici répartis angulairement de manière régulière tous les 45 degrés et ils sont chacun à égale distance radiale de l'axe central A-A. Les îlots de mesure 12 sont d'une épaisseur E suivant l'axe A-A. Les îlots de mesure 12, représentés en détail sur les figures 4 et 5, et la structure 14 qui les relie ne forment qu'une seule pièce appelée dispositif de mesure 10. La structure 14 est de forme annulaire cylindrique d'épaisseur axiale e. Elle est délimitée radialement par deux faces, une face radiale intérieure concave 181 et une face radiale extérieure convexe 18E, toutes les deux parallèles à l'axe A-A. La io face radiale intérieure 181 est à une distance R du centre du dispositif de mesure 10. La structure 14 est aussi délimitée axialement par une face inférieure 16 et une face supérieure 17, toutes les deux perpendiculaires à l'axe A-A. is Chaque îlot de mesure 12 est équipé d'une jauge de contraintes 24. Chaque îlot de mesure 12 est délimité radialement par deux faces, une face radiale intérieure concave 201 et une face radiale extérieure convexe 20E, toutes les deux parallèles à l'axe A-A. La face radiale intérieure 201 est à une distance r du centre du dispositif de mesure 10. Chaque îlot de mesure 12 est délimité axialement par une face supérieure 22 et une face inférieure 23, toutes les deux perpendiculaires à l'axe A-A. L'épaisseur axiale E de chaque îlot de mesure 12 est supérieure à l'épaisseur axiale e de la structure annulaire 14. La distance r est inférieure à la distance R. Les jauges de contraintes 24 sont fixées sur les faces intérieures 201 des îlots de mesure 12 et chaque jauge de contraintes 24 mesure la déformation de la face 201 associée. Les figures 6 et 7 représentent le dispositif de mesure 10 dans son environnement. L'environnement comporte ici des brides de serrage 26 et un collier de serrage 28 du type "V-band". Le collier de serrage 28 en "V" comporte un boulon 30 permettant de serrer le collier de serrage 28 et d'exercer une pression autour des brides 26 qui se traduit par un effort de serrage axial selon l'axe A-A. s Le dispositif de mesure 10 est placé entre les deux surfaces d'appui 26A et 26B des brides 26 et est sensiblement coaxial aux brides 26. Par conséquent les surfaces d'appui 26A et 26B des brides 26 sont en contact et en appui de serrage sur les surfaces 22 et 23 des îlots de mesure 12. io Ainsi, lorsque l'on applique un couple de serrage au boulon 30, le collier de serrage 28 exerce une pression sur les brides 26, puis les brides 26 exercent des forces axiales F1 et F2 sur les surfaces 22 et 23 des îlots de mesure 12. Les forces F1 et F2 déforment les faces 201 des îlots de mesure 12 selon l'axe A-A, is ce qui permet aux jauges de contraintes 24 de mesurer l'effort de serrage axial entre les brides 26 en une série de points ou zones discrètes réparties le long des brides annulaires 26. A titre d'exemple, la figure 9 illustre un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de mesure 10. Le dispositif de mesure 10 selon le deuxième mode de réalisation est en partie analogue au dispositif de mesure 10 selon le premier mode de réalisation à la différence près que sa structure de liaison est en forme "d'étoile" afin de pouvoir utiliser le dispositif de mesure 10 entre deux brides serrées par exemple par des boulons axiaux 40. A cet effet, le dispositif de mesure 10 comporte des îlots de mesure 12 et une structure 14. La structure 14 est composée de branches 32 reliées entre elles au centre du dispositif de mesure 10. Chaque branche 32, ici au nombre de huit, porte à son extrémité libre radiale extérieure un îlot de mesure 12. Les branches 32 et les îlots de mesure 12 ne forment qu'une seule pièce. La figure 9 illustre la position des brides de serrage 26, des boulons 40 permettant le serrage des brides 26 et du dispositif de mesure 30. La forme en "étoile" de la structure 34 du dispositif de mesure 10 permet de libérer une partie des surfaces d'appui 26A et 26B des brides de serrage 26 et permet ainsi une fixation et un serrage par boulons. L'invention permet d'obtenir des mesures discrètes en différents points de mesure entre deux brides de serrage. Grâce à la géométrie des dispositifs de mesure 10, notamment grâce à l'absence de surfaces et d'arêtes communes entre les faces 201 supportant les jauges de contraintes 24 et la io structure 14, les forces axiales sont exercées sur les faces radiales opposées des îlots de mesure 12 et la structure de liaison 14 n'interfère pas. Ainsi les forces axiales ne se propagent pas ou peu à travers la structure 14 et les mesures effectuées sont précises et is locales, elles permettent de déterminer la ou les zones sur lesquelles l'effort de serrage est par exemple le plus faible. La figure 8 représente à titre d'exemple la répartition des efforts entre les deux brides d'un turbocompresseur serré par un collier de serrage 28. Ceci permet de visualiser la zone d'appui où l'effort de placage est le plus faible et permet de se rendre compte d'une éventuelle zone de fuite. L'invention permet par exemple de connaître l'évolution des mesures dans le temps. Ainsi il est possible, par exemple, d'effectuer des mesures sur des brides 26 de turbocompresseur soumises à des vibrations et/ou des changements de température afin de connaître l'évolution des efforts dans le temps. Enfin, l'invention permet de déterminer l'effort de serrage global exercé par le collier de serrage 28 sur deux brides 26 à partir des mesures relevées par les différentes jauges de contraintes 24. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure (10) d'un effort de serrage axial entre deux brides annulaires (26), caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux îlots de mesure (12) comportant chacun au moins une jauge de contraintes (24), et en ce que les îlots de mesure (12) sont reliés entre eux par une structure de liaison (14), de manière à permettre la mesure en au moins deux points répartis circonférentiellement entre les brides (26). 2. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 1, io caractérisé en ce que les îlots de mesure (12) ont une épaisseur (E) axiale supérieure à l'épaisseur (e) de la structure de liaison (14). 3. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le plan radial médian (P) de l'îlot de mesure is (12) est confondu avec le plan radial médian (P) de la structure de liaison (14). 4. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les îlots de mesure (12) et le corps de la structure de liaison (14) sont réalisés en une seule pièce. 5. Dispositif de mesure (10) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque îlot de mesure (12) est délimité radialement par une face intérieure (201) parallèle à l'axe de serrage (A-A), et en ce que la jauge de contraintes (24) est fixée sur cette face intérieure (201). 6. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite face intérieure (201) est décollée radialement vers l'intérieur par rapport à la structure de liaison (14). 7. Dispositif de mesure (10) selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure de liaison (14) comporte plusieurs îlots de mesure (12) répartis angulairement de manière régulière. 8. Dispositif de mesure (10) selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de la structure de liaison (14) est un anneau circulaire.