Brevet FR2908183A1 — publié le 20080509

Dispositif et procédé de surveillance de l'état vibratoire d'une machine tournante. DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte au domaine des composants mécaniques des machines tournantes dont les mécanismes de rotation sont sensibles au balourd ou sont susceptibles d'exciter la structure des machines telles que les turbines, les alternateurs, moteurs et réducteurs, etc. et plus particulièrement au domaine des roulements à billes, à aiguilles ou à rouleaux. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les roulements sont des composants mécaniques qui guident la rotation d'un arbre dans un palier en limitant les frottements qui pourraient être occasionnés par le mouvement d'une des deux pièces par rapport à l'autre. Les roulements sont formés par deux bagues coaxiales, l'une dite intérieure et l'autre extérieure entre lesquelles des éléments mobiles sont placés et maintenus. Ces éléments mobiles, généralement des billes, bien qu'emprisonnés entre les deux bagues coaxiales assurent la rotation d'une des bagues par rapport l'autre. Dans certains modèles, les billes sont remplacées par des rouleaux cylindriques ou tronconiques. Les roulements sont alors capables de supporter un effort radial supérieur par rapport aux roulements à billes classiques. De même, certains roulements, dits à aiguilles, utilisent des rouleaux de faible diamètre comparé à leur longueur, présentant l'avantage d'être moins encombrant grâce à un espace radial réduit. Pourtant, même si l'utilisation de roulements réduit les frottements dus à la rotation d'un arbre dans son palier, une fatigue des composants mécaniques va apparaître une fois qu'un certain nombre de rotations est dépassé. Cette détérioration atteint les organes roulants comme les bagues. Elle peut prendre la forme d'une usure naturelle, l'écaillage, d'une corrosion, d'un grippage, d'une abrasion, etcä qui va générer un choc, ou bien prendre 2908183 2 la forme d'un déséquilibrage de l'arbre provoquant un balourd. Cette détérioration de l'état du mécanisme se traduit alors par une vibration qui augmente avec l'usure. Ainsi, il est connu que si l'augmentation des vibrations permet de 5 détecter un défaut, l'analyse des caractéristiques du spectre vibratoire de la machine va permettre d'en identifier la cause et donc de définir le délai avant que le seuil critique ne soit atteint. Suivant le type d'altération du mécanisme, la vibration varie. Le balourd d'un déséquilibrage de l'arbre produit une excitation sinusoïdale tandis que l'écaillage d'une piste d'un roulement va 10 provoquer un choc qui se traduit par une excitation impulsionnelle au passage de chacun des éléments mobiles du roulement sur l'écaille. Actuellement, la principale méthode pour caractériser et surveiller l'état de chaque composant essentiel d'une machine tournante consiste en l'utilisation de capteurs vibratoires de type accéléro-métriques. Le 15 phénomène utilisé dans ce type de capteur est appelé piézo-électricité. Sous l'action d'une force mécanique, certains corps peuvent se polariser. Pour utiliser cette propriété, les capteurs piézoélectriques présentent la forme d'un disque dont chacune des surfaces est reliée à une électrode. Une pression sur une face du capteur génère une contrainte mécanique qui polarise le 20 capteur. La charge générée est par la suite amplifiée pour pouvoir être mesurée. Pour pouvoir mesurer les vibrations dues à une détérioration, ces capteurs piézo-électriques sont disposés à proximité des points stratégiques des principaux composants de la machine surveillée. La fréquence des 25 vibrations du roulement se traduit par une fréquence de contrainte/pression à la surface du capteur, transformée sous la forme d'une variation d'un signal électrique mesuré. II apparaît que l'utilisation de tels capteurs présente de nombreux inconvénients. En plus de leur coût élevé, ces capteurs ne peuvent pas 30 toujours être positionnés au plus près de la source à l'origine de la vibration éventuelle. Or les vibrations engendrées par les défauts du roulement ont la particularité de se propager dans l'ensemble de la structure de la machine. 2908183 3 Ces vibrations peuvent ainsi changer de milieu du fait du changement de la nature des matériaux, ce qui provoque alors des phénomènes de réflexion, de réfraction mais encore de conversion du mode de propagation. Il est donc important pour mesurer correctement les vibrations d'une machine que les 5 capteurs soient positionnés sur des points de mesure optimums. Dans le cas d'une utilisation de capteurs accéléro-métriques ou piézo-électriques, l'accession à ces points de mesure optimum n'est pas toujours possible. Malheureusement, les vibrations sont amorties au fur et à mesure qu'elles s'éloignent de la source qui leur a donné naissance. Le positionnement de 10 ces capteurs à distance de la source des vibrations entraine alors une atténuation importante du signal mesuré. De plus, il faut noter que ces capteurs vibratoires ont une qualité de mesure qui dépend de la surface contre laquelle ils sont positionnés. Cette surface doit pouvoir transmettre correctement les vibrations mesurées sans 15 qu'il n'y ait de perte d'information. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION La présente invention a pour objet de fournir un capteur capable de palier un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur tout en améliorant la qualité du signal vibratoire mesuré et en proposant une solution à faible coût. 20 Cet objectif est atteint par un dispositif de surveillance des vibrations générées par un roulement d'une machine, formé par deux bagues, l'une extérieure et l'autre intérieure, l'une fixe par rapport au bâti d'une machine et l'autre tournante, coaxiales entre lesquelles au moins un élément roulant est emprisonné et susceptible de se déplacer, et des vibrations générées par 25 d'autres organes de la machine qui transitent par ce roulement, chacun des organes de la machine possédant une signature fréquentielle respective, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de positionnement non-conducteur, monté serré sur la bague de roulement fixe par rapport au bâti de la machine, le moyen de positionnement non- 30 conducteur comportant au moins un logement formant un moyen de positionnement d'au moins un élément conducteur, constituant une première 2908183 4 armature d'un condensateur, à une distance d'une partie conductrice de la bague tournante, formant la seconde armature du condensateur et le moyen de positionnement non-conducteur étant solidaire d'au moins un moyen de cloisonnement, le moyen de cloisonnement permettant de créer entre les 5 deux armatures un espace qui forme un milieu isolant diélectrique et d'assurer l'étanchéité de ce milieu isolant en étant en contact avec une partie de la surface de la bague tournante. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le moyen de cloisonnement est formé par une lame métallique 10 solidaire du moyen de positionnement et en contact avec une partie de la surface de la bague tournante. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le moyen de cloisonnement est formé par un joint élastique solidaire du moyen de positionnement, le joint élastique présentant une lèvre en 15 contact avec une partie de la surface de la bague tournante. Selon une variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le moyen de positionnement non-conducteur positionne au moins trois armatures conductrices radialement par rapport à la seconde armature conductrice formée par une partie de la bague tournante du roulement les 20 axes passant respectivement par les positions de chacun des éléments conducteurs et le centre de rotation du roulement forment entre eux des angles d'au plus 120 . Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que les armatures conductrices en vis à vis sont l'une convexe et l'autre 25 concave dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le moyen de positionnement non-conducteur positionne la première armature conductrice axialement par rapport à la seconde armature conductrice formée par une partie de la surface de la bague tournante du 30 roulement. 2908183 5 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le moyen de positionnement non-conducteur positionne une paire d'armatures conductrices, l'une radialement, l'autre axialement par rapport à l'armature conductrice formée par une partie de la surface de la bague 5 tournante du roulement. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'un seul espace formant le milieu isolant diélectrique est commun à la paire de condensateurs formé par les deux armatures conductrices positionnées par le moyen de positionnement non-conducteur d'une part et 10 l'armature conductrice formée par une partie de la surface de la bague tournante du roulement d'autre part. Un avantage de l'invention est que le capteur capacitif formé par la paire d'armatures du condensateur peut être disposé à l'intérieur du roulement, c'est-à-dire à l'endroit optimum où l'ensemble des informations 15 vibratoires transitent sans que celles-ci n'aient été amorties. Un autre avantage de l'invention est que ces capteurs sont positionnés au plus proche des pièces en mouvement permettant d'obtenir un signal de grande qualité avec peu de pertes. Un autre avantage de l'invention est que ces capteurs capacitifs 20 permettent d'avoir accès d'une part aux efforts radiaux et d'autre part aux efforts axiaux des roulements. Un autre avantage du dispositif de l'invention se caractérise par son faible encombrement qui lui permet d'être directement intégré à la machine. Un autre avantage apporté par l'invention est le faible coût de sa 25 mise en oeuvre. Ceci permet de l'utiliser systématiquement lors de la conception de la machine au niveau industriel et ainsi de suivre en continu l'état vibratoire de la machine et donc son endommagement. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'au moins un moyen de positionnement non-conducteur positionne trois 30 paires d'éléments conducteurs sur chaque face du roulement, ces trois paires étant positionnées à égale distance de l'axe de rotation du roulement de sorte que, dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement, 2908183 6 les plans passant respectivement par les axes de symétrie de chacune des paires d'éléments conducteurs et le centre de rotation du roulement forment entre eux des angles de 120 , chacune des trois paires d'éléments conducteurs comprend un premier élément conducteur positionné 5 radialement et un second élément conducteur positionné axialement par rapport à la bague tournante du roulement pour former respectivement les premières armatures de six condensateurs différents. Un autre avantage d'un dispositif selon l'invention avec plusieurs capteurs capacitifs disposés à 120 par rapport à l'axe coaxial des bagues 10 du roulement est que la localisation de l'éventuel défaut est réalisée avec une plus grande précision. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le moyen de positionnement non-conducteur est une bague non-conductrice solidaire de la bague du roulement fixe par rapport au bâti de la 15 machine. Un autre avantage du dispositif de l'invention est que l'utilisation d'une bague non-conductrice comme moyen de positionnement permet un positionnement rapide et précis des différents capteurs capacitifs sur le roulement. 20 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de réglage de la distance qui sépare les armatures participant à la formation d'un même condensateur. Un autre avantage du dispositif de l'invention est que le réglage de la distance entre les armatures permet de définir la sensibilité et la valeur du 25 condensateur à vide. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que les paires d'armatures de chacun des condensateurs sont associées à un montage électronique respectif formant un amplificateur de charge destiné à délivrer en temps réel un signal représentatif des déplacements 30 d'une armature par rapport à l'autre dus aux vibrations lors du fonctionnement du roulement mécanique. 2908183 7 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que chaque paire d'armatures est associée à un montage électronique formant un amplificateur de charge (AC), la seconde armature formée par la bague tournante est reliée à la masse et la première armature positionnée 5 par un moyen de positionnement non-conducteur est reliée à l'entrée inverseuse d'un Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) à haute impédance par un câble blindé dont le blindage est relié à l'entrée non-inverseuse de l'ALI, l'entrée non-inverseuse de l'ALI étant reliée à un générateur fournissant une tension continue, la sortie de l'ALI étant reliée à son entrée inverseuse via un 10 condensateur et une résistance montés en parallèle. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que la sortie de l'Amplificateur Linéaire Intégré est reliée à l'entrée d'un convertisseur analogique digital dont la sortie est utilisée par un circuit à microprocesseur pour calculer la variation de distance, par l'exécution d'un 15 programme mettant en oeuvre la formule : dx = -- Cf O VS 2.V.SS et pour déclencher une alarme par comparaison du résultat obtenu avec un seuil mémorisé, Llx représentant la variation de la distance (d) séparant les deux armatures du condensateur, ,n V8 représentant la variation de la tension 20 à la sortie de l'amplificateur, V représentant la composante continue de la tension à l'entrée de l'amplificateur, Sc représentant la sensibilité de la capacité et Cf représentant la capacité du condensateur reliant la sortie de l'ALI à l'entrée inverseuse. Un autre avantage du dispositif selon l'invention est que la mesure 25 du signal vibratoire est faite avec une très grande immunité aux bruits de fond avec un courant de polarisation très faible. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de détection de la fréquence de rotation du roulement pour réaliser des mesures lorsque les bagues du roulement sont 30 dans une position définie l'une par rapport à l'autre. 2908183 8 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de traitement fréquentiel du signal vibratoire mesuré au niveau des armatures du condensateur permettant d'obtenir le signal vibratoire d'au moins un des différents organes 5 de la machine par comparaison avec les signatures vibratoires respectives de chacun des organes de la machine enregistrées au niveau d'au moins un moyen de mémorisation. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de traitement temporel du 10 signal vibratoire d'au moins un des organes de la machine permettant d'obtenir plusieurs paramètres statistiques de ce signal pour être comparé avec des paramètres statistiques de défauts enregistrés au niveau d'un moyen de mémorisation. Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé qui 15 permette de mesurer en temps réel, précisément et à distance de petites variations de capacités dues aux vibrations du roulement en évitant la mesure de capacités parasites dues à un effet d'antenne. Cet objectif est atteint grâce à un procédé de surveillance des vibrations générées par un roulement d'une machine formé par deux bagues, 20 l'une fixe et l'autre tournante, comprenant au moins un capteur capacitif et des vibrations générées par d'autres organes de la machine qui transitent par ce roulement, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de mesure des charges induites par couplage capacitif sur une première armature conductrice du condensateur à écartement variable positionnée par 25 un moyen de positionnement non-conducteur, solidaire de la bague fixe par rapport au bâti, une seconde armature conductrice formée par une partie de la surface de la bague tournante du roulement étant à un potentiel fixé. Selon une variante de l'invention, le procédé est caractérisé en ce que la paire d'armatures étant associée à un montage électronique formant 30 un amplificateur de charge, l'armature étant formée par la bague tournante reliée à la masse, l'armature étant positionnée par le moyen de positionnement non-conducteur et reliée à l'entrée inverseuse d'un 2908183 9 Amplificateur Linéaire Intégré (AU) à haute impédance par un câble blindé dont le blindage est relié à l'entrée non-inverseuse de l'ALI, l'entrée noninverseuse de l'ALI étant reliée à un générateur fournissant une tension continue, la sortie de l'ALI étant reliée à son entrée inverseuse via un 5 condensateur et une résistance montés en parallèle, le procédé comprend au moins une étape de calcul de la variation de la distance séparant les deux armatures du condensateur à partir de la variation de la tension à la sortie d'un amplificateur de charge en utilisant la relation : dx=Cf 0VS 2 .V .SS 10 Ax représentant la variation de la distance (d) séparant les deux armatures du condensateur, LVS représentant la variation de la tension à la sortie de l'amplificateur, V représentant la composante continue de la tension à l'entrée de l'amplificateur, S, représentant la sensibilité de la capacité et Cf représentant la capacité du condensateur reliant la sortie de l'ALI à l'entrée 15 inverseuse. Selon une variante de l'invention, le procédé est caractérisé en ce que, la sortie de l'Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) étant reliée à l'entrée d'un convertisseur analogique digital dont la sortie est utilisée par un circuit à microprocesseur pour calculer la variation de distance par l'exécution d'un 20 programme, le procédé comprend au moins une étape de déclenchement d'une alarme après comparaison de la variation (dx) de l'écartement entre les deux armatures avec une valeur seuil. Selon une autre variante de l'invention, le procédé est caractérisé en ce que, le dispositif comprenant un moyen de mémorisation de la signature 25 vibratoire de chacun des organes de la machine, le procédé présente au moins : une étape de mesure du signal vibratoire au niveau des armatures du condensateur positionné au niveau du roulement, 2908183 10 une étape de comparaison du signal vibratoire mesuré avec la signature vibratoire mémorisée d'au moins un organe défini de la machine, une étape de détermination puis d'extraction du signal 5 vibratoire propre à l'organe défini de la machine depuis le signal vibratoire mesuré. Selon une autre variante de l'invention, le procédé est caractérisé en ce que, le dispositif comprenant un moyen de mémorisation de valeurs seuils de défaut de plusieurs paramètres statistiques, le procédé présente au 10 moins : une étape de mesure du signal vibratoire au niveau des armatures du condensateur positionné au niveau du roulement, une étape de calcul de paramètres statistiques du signal vibratoire mesuré, 15 une étape de comparaison des paramètres statistiques calculés avec des valeurs seuils de défauts mémorisées, une étape de détermination de l'importance du défaut. Selon une autre variante de l'invention, le procédé est caractérisé en ce que, le dispositif comprenant au moins un moyen d'affichage, le procédé 20 présente au moins une étape d'affichage de l'importance et de la position d'un défaut. Un avantage de l'invention est que le procédé comprenant au moins une étape de traitement des signaux délivrés par les capteurs capacitifs par l'utilisation d'au moins une technique d'analyse vibratoire, il permet de 25 déterminer l'origine, la nature et/ou l'importance des défauts du roulement et des organes surveillés de la machine. Un autre avantage de l'invention est que le procédé permet une surveillance continue du roulement et des organes de la machine. 2908183 11 DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION L'invention, ses caractéristiques et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux figures 5 annexées dans lesquelles : la figure 1 représente une vue du dispositif de l'invention selon un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement, le dispositif étant représenté en coupe selon un plan passant par l'axe de rotation (Z-Z) du roulement. 10 - les figures 2a et 2b représentent une partie détaillée de la figure 1 (2a), ainsi qu'une variante (2b). la figure 3 représente une vue du dispositif de l'invention selon l'axe de rotation (Z-Z) du roulement. la figure 4 représente un schéma du montage électronique du 15 dispositif de l'invention. Le roulement mécanique est formé de deux bagues coaxiales, l'une intérieure (2) et l'autre extérieure (1) entre lesquelles sont disposés et maintenus emprisonnés des éléments roulants (3). Ces différentes pièces sont généralement réalisées en acier pour demeurer résistantes à la 20 compression. La face interne de la bague extérieure (1), tout comme la face externe de la bague intérieure (2), présente un chemin incurvé pour s'adapter à la forme des éléments roulants (3). La combinaison des deux chemins situés sur les bagues respectives assure le maintien des éléments roulants (3) entre les deux bagues (1&2) tout en garantissant leur 25 déplacement dans un circuit circulaire centré sur l'axe de rotation (Z-Z) du roulement, coaxial aux deux bagues. L'écartement entre les éléments roulants est maintenu constant grâce à une cage non représentée sur la documentation. Les éléments roulants (3) peuvent être de plusieurs types. 30 Généralement, il s'agit de billes mais dans certains modèles, les billes sont remplacées par des rouleaux cylindriques ou tronconiques. Les roulements 2908183 12 sont alors capables de supporter un effort radial supérieur par rapport aux roulements à billes classiques. Pour réduire l'espace radial, le diamètre des rouleaux peut être diminué par rapport à leur longueur ; les éléments roulants sont alors appelés aiguilles. Les différents éléments roulants (3) sont 5 généralement maintenus à distance entre eux par une cage qui permet leur répartition homogène dans le circuit circulaire formé par les deux bagues (1 &2). Pour supprimer tout jeu éventuel et par la même occasion toute vibration inutile risquant de fausser les mesures, le roulement mécanique est 10 légèrement précontraint. Sur le roulement, au moins un élément additionnel, non-conducteur, est rajouté. Il s'agit d'un moyen de positionnement non-conducteur (4) monté serré sur la bague de roulement qui demeure fixe par rapport au bâti de la machine. Cette bague fixe par rapport au bâti peut être soit la bague extérieure (1), soit la bague intérieure (2). Dans le cadre de la 15 réalisation de l'invention représentée par les différentes figures, la bague extérieure (1) est fixe par rapport au bâti tandis que la bague intérieure (2) est mobile ou tournante. Le moyen de positionnement non-conducteur (4), solidaire de la bague fixe, se place alors au niveau de l'ouverture radiale située entre les bagues extérieure (1) et intérieure (2) de façon à faire une 20 jonction entre la bague fixe et la bague tournante du roulement. Ce moyen de positionnement non-conducteur, réalisé en matériau isolant, solidaire de la bague fixe du roulement, vient former un condensateur à écartement variable avec une partie de la bague tournante du roulement. Pour cela, le moyen de positionnement non-conducteur (4) comporte au 25 moins un logement de positionnement pour placer une première armature conductrice (5) du condensateur à proximité d'une partie conductrice de la bague tournante qui forme une seconde armature (6). La distance qui sépare les deux armatures conductrices (5&6) est alors très faible, de l'ordre du dixième de millimètre. L'espace (7) séparant les deux armatures est un 30 milieu isolant dit diélectrique. Pour former cet espace, le moyen de positionnement non-conducteur positionne d'une part la première armature (5) à distance de la bague tournante et est associé d'autre part à au moins 2908183 13 un moyen de cloisonnement (8) qui se prolonge de chaque côté de l'armature (5) jusqu'à venir en contact avec la surface d'une partie de la bague tournante. Le moyen de cloisonnement (8), solidaire du moyen de positionnement non-conducteur (4), réalise ainsi un espace entre les deux 5 armatures conductrices (5&6) qui forme un milieu isolant diélectrique (7). De plus, le moyen de cloisonnement (8) assure l'étanchéité du milieu isolant (7) ainsi créé. Ce moyen de cloisonnement (8) peut être formé par une lame métallique solidaire du moyen de positionnement (4), la lame métallique venant en contact avec une partie de la surface de la bague tournante. Ce 10 moyen de cloisonnement (8) peut aussi être formé par un joint élastique solidaire du moyen de positionnement (4), le joint élastique présentant une lèvre qui vient en contact avec une partie de la surface de la bague tournante. Suivant le type de vibration mesurée, le positionnement de l'armature 15 va différer. Dans le cas de mesures de vibrations radiales, le moyen de positionnement non-conducteur (4) positionne l'armature conductrice (5.1) à proximité et radialement par rapport à la surface de la bague tournante, entre les bagues intérieure (2) et extérieure (1) du roulement. Dans le cas de mesures de vibrations axiales, le rnoyen de positionnement non-conducteur 20 (4) place l'armature conductrice (5.2) à proximité d'une des surfaces axiales de la bague tournante, orientée vers l'extérieure du roulement. Dans les deux cas de figure, le moyen de positionnement non-conducteur (4) positionne d'une part une armature conductrice (5) par rapport à l'armature conductrice (6) de la bague tournante du roulement, et est d'autre part solidaire d'au 25 moins un moyen de cloisonnement (8) de l'espace (7) qui sépare les deux armatures conductrices (5&6). Selon un mode de réalisation particulier, le moyen de positionnement non-conducteur (4) vient positionner deux armatures conductrices (5.1&5.2) au même niveau de la bague tournante. L'une de ces armatures est une 30 armature conductrice (5.1) disposée radialement, l'autre est une armature conductrice (5.2) disposée axialement par rapport à l'armature conductrice (6) que forme la bague tournante. Dans une telle situation, les deux 2908183 14 armatures conductrices (5.1&5.2), qui sont positionnées par le moyen de positionnement non-conducteur (4) en regard de faces différentes de la bague tournante, peuvent partager un même espace diélectrique (7). Cet espace diélectrique (7) est alors cloisonné par au moins un moyen de 5 cloisonnement (8), solidaire du moyen de positionnement non-conducteur (4) et dirigé vers les surfaces de la bague tournante situées en regard des deux armatures conductrices (5.1&5.2) positionnées par le moyen de positionnement non-conducteur (4). Les deux condensateurs, respectivement radial et axial, formés sur 10 le roulement jouent le rôle de capteurs capacitifs. Lorsque le roulement génère des vibrations axiales ou radiales ou bien lorsqu'il est traversé par ces vibrations, le déplacement relatif de l'armature conductrice (6), formée par la surface de la bague tournante, par rapport à chacune des armatures conductrices (5.1&5.2), positionnées par le moyen de positionnement non- 15 conducteur (4), fait varier la capacité des condensateurs dans le temps. Les condensateurs à écartement variable ainsi formés par les armatures conductrices (5&6) séparées par un milieu isolant diélectrique (7) ont des capacités del'ordre du picofarad avec des variations de l'ordre du femtofarad. 20 Sur le roulement, au moins trois moyens de positionnement non-conducteur (4), tous solidaires de la bague de roulement fixe par rapport au bâti de la machine, positionnent, chacun, au moins une armature (5a, 5b et 5c) de capteur capacitif, radial ou axial, ou une paire de capteurs capacitifs. Les moyens de positionnement (4) disposent ces capteurs à égale distance 25 de l'axe de rotation du roulement de sorte que, dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement, les axes passant respectivement par la position de chacun des capteurs et le centre de rotation du roulement forment entre eux des angles (a) de 120 . La disposition régulière cle ces capteurs sur un même côté du 30 roulement permet de faciliter la localisation d'un éventuel défaut à l'origine de vibrations dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement. La disposition de ces capteurs permet une mesure plus fine du signal vibratoire, 2908183 15 et ainsi facilite la rectification par rééquilibrage d'un éventuel défaut de type balourd. De même, une disposition régulière et symétrique de ces capteurs de chaque côté du roulement permet de faciliter la localisation de la source des vibrations dans un plan contenant l'axe de rotation du roulement. Ces 5 différents capteurs permettent ainsi la mesure d'une part des signaux vibratoires provenant directement du roulement et d'autre part des signaux vibratoires provenant des différents organes de la machine et qui en se propageant traversent le roulement. Le signal vibratoire de chacun des organes de la machine présente alors une signature fréquentielle propre. 10 Les différents moyens de positionnement non-conducteur (4), solidaire de la bague fixe par rapport au bâti, peuvent être réalisés par une seule et même structure. Cette structure peut alors prendre la forme d'une bague non-conductrice et solidaire de la bague fixe par rapport au bâti. Cette bague isolante permet, lors de la phase industrielle, de positionner plus 15 facilement les capteurs capacitifs aux points stratégiques du roulement. Pour mesurer les variations de capacités des capteurs en fonctions des vibrations, les armatures conductrices (5&6) des condensateurs variables de l'invention sont associées à un montage électronique appelé amplificateur de charge par des moyens de connections appropriés (9.1, 9.2 20 et 10). Une première armature (6) est formée par une partie de la surface de la bague tournante du roulement et une seconde (5) par un conducteur situé en vis-à-vis mais fixe relativement à la seconde armature (5). La variation de la capacité au cours du temps d'un tel condensateur est donnée par la 25 relation : C(t)=s S =s S d û s(t) x(t) avec d la distance séparant les deux armatures, s(t) l'amplitude de la variation de l'armature mobile (6) par rapport à son point d'équilibre, S la surface active des armatures et E la permittivité du vide. 2908183 16 La sensibilité de la capacité (Sc) du condensateur est alors définie par la relation : S~ = Ax 0(d s(t)) ù s (d ù s(t))2 = +s [x(t)]2 +s d2 Cette sensibilité peut être considérée comme constante pour des 5 petites variations de s(t). Les déplacements de l'armature (6) étant faibles, de l'ordre de quelques micromètres, il est nécessaire d'avoir une grande sensibilité. La distance d est alors de l'ordre de plusieurs dizaines de fois s(t), ce qui détermine le point de fonctionnement du condensateur. Par exemple, pour des surfaces en regard de S=5mm2, une distance d=0,1mm le 10 diélectrique étant l'air, on obtient un condensateur dont la capacité au point de fonctionnement est égale à C=0,44pF avec une sensibilité Sc=0,44.104pF/m et pour un déplacement s(t)=lpm la variation de capacité AC=4,4fF. Les condensateurs du dispositif ont des capacités de l'ordre du picofarad avec des variations de l'ordre de quelques femtofarads. 15 L'objectif étant de mesurer avec précision et à distance de petites variations de capacités pour traduire en temps réel les variations de la distance entre les deux armatures dues aux vibrations dans le roulement, les méthodes dites à deux pôles ne peuvent convenir car la mesure indiquerait alors la valeur de C(t)+Cp, où Cp est la capacité parasite des fils de liaison 20 due à un effet d'antenne. La méthode utilisée consiste à considérer les charges induites par couplage capacitif sur une seule des deux armatures, l'autre armature étant à un potentiel fixé. La variation des charges induites est alors l'image analogique du déplacement s(t). 25 Un schéma du montage électronique de l'amplificateur de charge utilisé est présenté sur la figure 4. L'Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) utilisé doit être préférentiellement de type JFET, MOSFET ou CMOS avec une très haute impédance d'entrée. Cette forte impédance lui confère alors une importante immunité aux bruits avec un courant de polarisation inférieur 30 à 2 fA. 2908183 17 Dans le montage représenté, l'armature conductrice (6) du condensateur forrnée par une partie de la bague tournante est reliée à la masse. La seconde armature conductrice (5), positionnée par le moyen de positionnement non-conducteur (4), de chacun des condensateurs est 5 gardée par un anneau et reliée à l'entrée inverseuse (i.) d'un Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) par un câble (9, 9.1, 9.2) blindé dont le blindage (9.3) se trouve relié à l'entrée non-inverseuse (n.i.) de l'ALI. L'ALI est relié par un générateur de tension continu au niveau de son entrée non-inverseuse. Dans un tel montage, la capacité parasite (Cp) due au câble de liaison qui pourrait 10 perturber les mesures n'est pas traduite à la sortie de l'ALI. Seule la composante continue et les variations de tension dues au déplacement de l'armature mobile (6) sont alors traduites à la sortie de l'ALI. Entre la sortie et l'entrée inverseuse (i.) de l'ALI, un condensateur de capacité (Cf) est monté en parallèle avec une résistance (R). 15 La relation qui lie la tension de sortie Vs(t) à la charge Q(t) sur l'armature (5) dont les charges induites sont mesurées est ainsi : V(t) Q(t) _ -V ç Cr Cr Les charges induites étant égales ,à : Q = CV, les variations de charge dues au déplacement relatif des armatures sont données par : AQ = CdV + VdC = 20 2VdC (car la tension dérivée du champ électrique entre les deux armatures et la capacité varient en 1/d). La relation qui lie la tension de sortie de l'ALI à la vibration du roulement est alors OVs=ùOQù_2.V.AC OC= Cj AVs=S,.Ax 25 Cr Cr 2.V dx=Cf AVs 2.V .Sc où : Lx représente la variation de la distance d séparant les deux armatures du condensateur, LVs représente la variation de la tension à la sortie de 2908183 18 l'amplificateur, V représente la composante continue de la tension à l'entrée de l'amplificateur, Ss représente la sensibilité de la capacité et Cf représente la capacité du condensateur reliant la sortie de l'ALI à l'entrée inverseuse. Ainsi, par exemple, si Lx = lpm = 10-6m et Cf = 1 pF, V = 5V, Sc = 5 104pF/m2 = 10-8F/m2 alors VS = 0,1 V. La résistance R est négligeable dans le calcul de la transmittance. Si on souhaite que Lx et LVs soient de même signe, la tension V peut alors être négative. La sortie de l'Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) peut être reliée à l'entrée d'un convertisseur analogique digital (CAN) dont la sortie est utilisée 10 par un circuit à microprocesseur (MP) afin de calculer la variation de distance (Lx) par l'exécution d'un programme (Prog) utilisant la formule : dx = Cf OVS 2 .V .Sc et pour permettre le déclenchement d'une alarme après comparaison du résultat du calcul avec une valeur seuil mémorisée. 15 Le dispositif de l'invention peut être relié à un moyen de traitement du signal vibratoire mesuré. Le traitement de ce signal permet une analyse temporelle d'une part et une analyse fréquentielle d'autre part. En effet, chaque élément tournant d'une machine mécanique est caractérisé par une ou plusieurs fréquences caractéristiques de défauts. Un 20 roulement, par exemple, est caractérisé par trois fréquences de défauts telles que la fréquence caractéristique de défaut d'un élément roulant (3), et les fréquences de défauts de chacune des bagues, intérieure (2) et extérieure (1). Ces fréquences sont, au préalable, calculées à partir des caractéristiques géométriques du roulement comme le nombre d'éléments 25 roulants (3), le diamètre de la bague intérieure (2) et le diamètre de la bague extérieure (1) ainsi que la vitesse de rotation du moteur puis enregistrées dans un moyen de mémorisation. L'analyse du spectre de puissance du signal délivré par le capteur capacitif permet donc de localiser le ou les défauts présents dans le roulement et de suivre dans le temps l'évolution de 2908183 19 l'amplitude de chaque fréquence afin de déterminer le nombre de cycles de fonctionnement du composant avant la rupture. Par ailleurs, l'état mécanique d'un roulement ou d'autres composants tournants d'une machine mécanique peut être caractérisé par des 5 paramètres statistiques que l'on appelle indicateurs de défaut. Parmi ces paramètres, les plus utilisés sont la valeur R.M.S., aussi appelée valeur efficace du signal, le facteur crête, formé par le rapport entre la valeur de pointe et la valeur efficace du signal, ou bien encore le Kurtosis qui correspond à une mesure des pics ou de l'aplatissement relatif d'une 10 distribution d'une variable aléatoire réelle par rapport à une distribution gaussienne. Ces différents paramètres statistiques sont calculés à partir du signal vibratoire du roulement. Il s'agit alors de détecter un changement significatif dans ces paramètres, par comparaison avec des valeurs seuil enregistrées dans un moyen de mémorisation. La détermination de ces 15 valeurs seuil est réalisée au préalable soit par une expérimentation de la machine, soit par des lois statistiques. La caractérisation du défaut et l'estimation de sa gravité permettent d'établir un diagnostic. Ainsi, lorsqu'un défaut apparaît sur un organe de la machine, il est facile d'estimer son degré de sévérité, de suivre son évolution et 20 éventuellement de pronostiquer le remplacement du composant, soit par l'analyse temporelle du signal délivré par le capteur, soit par l'analyse fréquentielle du même signal. L'emplacement de ce capteur capacitif a l'avantage de pouvoir délivrer directement la signature du défaut du composant mécanique et permet ainsi d'éviter les erreurs de diagnostic. 25 Le dispositif de l'invention peut être relié à un moyen d'affichage pour permettre, après que la variation de la distance (Lx) est calculée, de visualiser la position d'un éventuel défaut du roulement. 23.11 doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres 30 formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation 2908183 20 doivent être considérés à titre d'illustration mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes ; Revendications . 1. Dispositif de surveillance des vibrations générées par un roulement d'une machine formé par deux bagues, l'une extérieure (1) et l'autre intérieure (2), l'une fixe par rapport au bâti d'une machine et l'autre tournante, coaxiales entre lesquelles au moins un élément roulant (3) est emprisonné et susceptible de se déplacer, et des vibrations générées par d'autres organes de la machine qui transitent par ce roulement, chacun des organes de la machine possédant une signature fréquentielle respective, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de positionnement non- conducteur (4), monté serré sur la bague de roulement fixe par rapport au bâti de la machine, le moyen de positionnement non-conducteur (4) comportant au moins un logement formant un moyen de positionnement d'au moins un élément conducteur, formant une première armature (5) d'un condensateur, à une distance d'une partie conductrice de la bague tournante, formant la seconde armature (6) du condensateur, et le moyen de positionnement non-conducteur (4) étant solidaire d'au moins un moyen de cloisonnement (8), le moyen de cloisonnement (8) permettant de créer entre les deux armatures (5&6) un espace (7) qui forme un milieu isolant diélectrique et d'assurer l'étanchéité de ce milieu isolant (7) en étant en contact avec une partie de la surface de la bague tournante. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de cloisonnement (8) est formé par une lame métallique solidaire du moyen de positionnement (4) et en contact avec une partie de la surface de la bague tournante. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de cloisonnement (8) est formé par un joint élastique solidaire du moyen de positionnement (4), le joint élastique présentant une lèvre en contact avec une partie de la surface de la bague tournante. 2908183 22 4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de positionnement non-conducteur (4) positionne au moins trois armatures conductrices (5a, 5b et 5c) radialement par rapport à la seconde armature conductrice (6) formée par une partie de la surface de la bague 5 tournante du roulement, les axes passant respectivement par les positions de chacun des éléments conducteurs et le centre de rotation du roulement forment entre eux des angles (a) d'au plus 120 . 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les armatures conductrices (5.1&6) en vis à vis sont l'une convexe et l'autre concave dans 10 un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement. 6. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de positionnement non-conducteur (4) positionne la première armature conductrice (5.2) axialernent par rapport à la seconde armature conductrice (6) formée par une partie de la surface de la bague tournante du 15 roulement. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen de positionnement non-conducteur (4) positionne une paire d'armatures conductrices, l'une radialement (5.1), l'autre axialement (5.2) par rapport à l'armature conductrice (6) formée par une partie de la surface de la 20 bague tournante du roulement. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un seul espace (7) formant le milieu isolant diélectrique est commun à la paire de condensateurs formés par les deux armatures conductrices (5.1&5.2) positionnées par le moyen de positionnement non-conducteur (4) d'une part 25 et l'armature conductrice (6) formée par une partie de la surface de la bague tournante du roulement d'autre part. 9. Dispositif selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un moyen de positionnement non-conducteur (4) positionne trois paires d'éléments conducteurs sur chaque face du roulement, ces trois paires étant positionnées à égale distance de l'axe de rotation (Z-Z) du 2908183 23 roulement de sorte que, dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (Z-Z) du roulement, les plans passant respectivement par les axes de symétrie de chacune des paires d'éléments conducteurs et le centre de rotation du roulement forment entre eux des angles (a) de 120 , chacune des trois 5 paires d'éléments conducteurs comprend un premier élément conducteur (5.1) positionné radialement et un second élément conducteur (5.2) positionné axialernent par rapport à la bague tournante du roulement pour former respectivement les premières armatures de six condensateurs différents. 10 10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moyen de positionnement non-conducteur (4) est une bague non-conductrice solidaire de la bague du roulement fixe par rapport au bâti de la machine. 11. Dispositif selon une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de réglage de la distance qui sépare 15 les armatures participant à la formation d'un même condensateur. 12. Dispositif selon une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les paires d'armatures de chacun des condensateurs sont associées à un montage électronique respectif formant un amplificateur de charge destiné à délivrer en temps réel un signal représentatif des déplacements d'une 20 armature (6) par rapport à l'autre dus aux vibrations lors du fonctionnement du roulement mécanique. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque paire d'armatures est associée à un montage électronique formant un amplificateur de charge (AC), l'armature (6) formée par la bague tournante est reliée à la 25 masse et l'armature (5) positionnée par le moyen de positionnement non-conducteur (4) est reliée à l'entrée inverseuse (1) d'un Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) à haute impédance par un câble (9, 9.1, 9.2) blindé dont le blindage (9.3) est relié à l'entrée non-inverseuse de l'ALI, l'entrée noninverseuse de l'ALI étant reliée à un générateur fournissant une tension 2908183 24 continue (V), la sortie de l'ALI étant reliée à son entrée inverseuse via un condensateur (Cf) et une résistance (R) montés en parallèle. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la sortie de l'Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) est reliée à l'entrée d'un convertisseur 5 analogique digital dont la sortie est utilisée par un circuit à microprocesseur pour calculer la variation de distance par l'exécution d'un programme mettant en oeuvre la formule : dx=Cf OVs 2.V. Sc et pour déclencher une alarme par comparaison du résultat obtenu avec un 10 seuil mémorisé, Llx représentant la variation de la distance (d) séparant les deux armatures du condensateur, représentant la variation de la tension à la sortie de l'amplificateur, V représentant la composante continue de la tension à l'entrée de l'amplificateur, Sc représentant la sensibilité de la capacité et Cf représentant la capacité du condensateur reliant la sortie de 15 I'ALI à l'entrée inverseuse. 15. Dispositif selon une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de détection de la fréquence de rotation du roulement pour réaliser des mesures lorsque les bagues du roulement sont dans une position définie l'une par rapport à l'autre. 20 16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de traitement fréquentiel du signal vibratoire mesuré au niveau des armatures (5&6) du condensateur permettant d'obtenir le signal vibratoire d'au moins un des différents organes de la machine par comparaison avec les signatures vibratoires respectives 25 de chacun des organes de la machine enregistrées au niveau d'au moins un moyen de mémorisation. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de traitement temporel du signal vibratoire d'au moins un des organes de la machine permettant d'obtenir plusieurs 2908183 25 paramètres statistiques de ce signal pour être comparés avec des paramètres statistiques de défauts enregistrés au niveau d'un moyen de mémorisation. 18. Procédé de surveillance des vibrations générées par un roulement d'une 5 machine formé par deux bagues, II'une fixe et l'autre tournante, comprenant au moins un capteur capacitif et des vibrations générées par d'autres organes de la machine qui transitent par ce roulement, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de mesure des charges induites par couplage capacitif sur une première armature conductrice (5) d'un condensateur à 10 écartement variable positionnée par un moyen de positionnement non-conducteur solidaire de la bague fixe par rapport au bâti, une seconde armature conductrice (6) formée par une partie de la surface de la bague tournante du roulement étant à un potentiel fixé. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la paire 15 d'armatures étant associée à un montage électronique formant un amplificateur de charge (AC), l'armature (6) étant formée par la bague tournante reliée à la masse, l'armature (5) étant positionnée par le moyen de positionnement non-conducteur (4) et reliée à l'entrée inverseuse (r) d'un Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) à haute impédance par un câble (9, 9.1, 20 9.2) blindé dont le blindage (9.3) est relié à l'entrée non-inverseuse de l'ALI, l'entrée non-inverseuse de l'ALI étant reliée à un générateur fournissant une tension continue (V), la sortie de l'ALI étant reliée à son entrée inverseuse via un condensateur (Cf) et une résistance (R) montés en parallèle, le procédé comprend au moins une étape de calcul de la variation (dx) de la 25 distance séparant les deux armatures (5&6) du condensateur à partir de la variation de la tension (dVs) à la sortie d'un amplificateur de charge (AC) en utilisant la relation : dx-- Cf = AVs 2.V.Sc Ax représentant la variation de la distance (d) séparant les deux armatures 30 du condensateur, dVs représentant la variation de la tension à la sortie de 2908183 26 l'amplificateur, V représentant la composante continue de la tension à l'entrée de l'amplificateur, Sc représentant la sensibilité de la capacité et Cf représentant la capacité du condensateur reliant la sortie de l'ALI à l'entrée inverseuse. 5 20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que, la sortie de l'Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) étant reliée à l'entrée d'un convertisseur analogique digital (CAN) dont la sortie est utilisée par un circuit à microprocesseur (MP) pour calculer la variation de distance par l'exécution d'un programme (Prog), le procédé comprend au moins une étape de 10 déclenchement d'une alarme après comparaison de la variation (Ax) de l'écartement entre les deux armatures avec une valeur seuil. 21. Procédé selon une des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que, le dispositif comprenant un moyen de mémorisation de la signature vibratoire de chacun des organes de la machine, le procédé présente au moins : une étape de mesure du signal vibratoire au niveau des armatures (5&6) du condensateur positionné au niveau du roulement, une étape de comparaison du signal vibratoire mesuré avec la signature vibratoire mémorisée d'au moins un organe défini de la machine, une étape de détermination puis d'extraction du signal vibratoire propre à l'organe défini de la machine depuis le signal vibratoire mesuré. 22. Procédé selon une des revendications 18 à 21, caractérisé en ce que, 25 le dispositif comprenant un moyen de mémorisation de valeurs seuils de défaut de plusieurs paramètres statistiques, le procédé présente au moins : une étape de mesure du signal vibratoire au niveau des armatures (5&6) du condensateur positionné au niveau du roulement, 30 une étape de calcul de paramètres statistiques du signal vibratoire mesuré, 15 20 2908183 27 une étape de comparaison des paramètres statistiques calculés avec des valeurs seuils de défauts mémorisées, une étape de détermination de l'importance du défaut. 23. Procédé selon une des revendications 18 à 22, caractérisé en ce que, 5 le dispositif comprenant au moins un moyen d'affichage, le procédé présente au moins une étape d'affichage de la position et de l'importance d'un défaut.