Brevet FR2916814A1 — publié le 20081205

Ventilateur avec moyens de détection de dégradation de roulements La présente invention concerne un ventilateur du type comportant une structure de support, une roue portée par un arbre accouplé à un moteur d'entraînement et au moins un roulement à billes interposé entre l'arbre et la structure de support, le ventila- teur comportant des moyens de suivi du vieillissement des roulements. Les circuits de ventilation des avions incorporent des ventilateurs pour assurer la circulation de l'air dans les gaines de ventilation. Ces ventilateurs tournent à une vitesse élevée et doivent être d'une grande fiabilité. Pour satisfaire à ces exigences, l'arbre supportant la roue du ventilateur est porté par deux roulements à billes. Ces roulements sont graissés pour éviter leur échauffement et leur destruction rapide. La dégradation d'un roulement à billes d'un ventilateur conduit à ce que le ventilateur produise des fumées et des odeurs qui se dispersent dans la cabine de l'avion. Il convient donc de pouvoir détecter rapidement une telle dégradation d'un roulement de ventilateur, et de préférence avant que celui-ci ne produise de la fumée et des odeurs. L'invention a pour but de proposer un ventilateur permettant de détecter rapide-ment et pour un faible coût une dégradation des roulements avant qu'ils ne provoquent une production de fumées ou d'odeurs. A cet effet, l'invention a pour objet un ventilateur du type précité, caractérisé en ce que les moyens de suivi du vieillissement comportent : - un capteur de température appliqué sur au moins un roulement ; - une chaîne de traitement reliée au capteur de température et propre à fournir un indicateur représentatif de la température mesurée et à apprécier le ou chaque indicateur vis-à-vis d'au moins un critère prédéterminé. Suivant des modes particuliers de réalisation, le ventilateur peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le capteur de mesure est un thermocouple ; - le ou chaque capteur de température est appliqué directement sur une bague d'un roulement en contact avec la structure de support ; - le ventilateur comporte plusieurs roulements interposés entre l'arbre et la structure de support, et les moyens de suivi comportent un capteur de température placé sur chaque roulement ; -la chaîne de traitement comporte des moyens de comparaison de la température mesurée par le ou chaque capteur de température à une valeur de seuil prédéter- minée ; - la valeur du seuil prédéterminée est comprise entre 140 et 200 C ; - les moyens de suivi du vieillissement comportent un capteur de température ambiante de référence, et la chaîne de traitement comporte des moyens de comparai-son de la différence de température entre la température mesurée par le ou chaque capteur de température et la température mesurée par le capteur de température am- biante de référence à une valeur de seuil prédéterminée ; - la valeur de seuil prédéterminée est comprise entre 40 et 80 C ; et - le capteur de température ambiante de référence est placé au voisinage du moteur d'entraînement du ventilateur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, don-née uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur les-quels : - la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un ventilateur selon l'invention ; et - la Figure 2 est une vue identique à celle de la Figure 1 d'une variante de réali- sation du ventilateur de la Figure 1. Le ventilateur 10 illustré sur la figure 1 est destiné à être placé dans un circuit de ventilation d'un avion. II comporte une structure de support 11 comprenant notamment un conduit extérieur tubulaire 12 et un bulbe 14 disposé à l'intérieur du conduit, une roue 16 étant montée mobile à rotation autour du bulbe. Le bulbe 14 est relié au conduit 12 par des bras transversaux 18, de sorte qu'une veine annulaire 19 est délimitée entre le conduit tubulaire 12 et le bulbe 14. Le bulbe 14 présente un châssis 20 portant un carénage 22. Le conduit tubulaire 12 est lié rigidement au châssis 20 pour former la structure de support. Un moteur électrique 24 est porté par le châssis et logé à l'intérieur du carénage 22. II est disposé suivant l'axe du ventilateur. Le moteur 24 présente un arbre 26 portant à son extrémité la roue 16. Dans le mode de réalisation illustré, la roue 16 épouse la forme du bulbe 14. La roue est disposée du côté du bulbe par lequel l'air est aspiré. Le rotor du moteur est solidaire de l'arbre 26 alors que le stator du moteur est solidaire du châssis 20. L'arbre 26 du moteur est porté par deux roulements à billes 30, 32. Les roulements sont disposés de part et d'autre du moteur 24, un roulement 30 dit avant étant disposé entre le moteur 24 et la roue 16 alors que l'autre roulement 32 dit arrière est disposé à l'opposé de la roue 16 par rapport au moteur 24. Comme connu en soi, chaque roulement comporte une bague extérieure 30A, 32A solidarisée en rotation par rapport au châssis 20 et une bague intérieure 30B, 32B solidarisée en rotation à l'arbre 26 ainsi que des éléments de roulement, notamment des billes 30C, 32C interposées entre les deux bagues. Une cage de retenue des billes, formée d'une virole cylindrique percée de logements de réception des billes assure une équirépartition des billes et un positionnement correct de celles-ci entre les deux bagues. Le roulement arrière 32 est chargé axialement par des rondelles élastiques 34 disposées autour de l'arbre 26 et appliquées entre la bague extérieure 32A du roule-ment et le châssis 20. Ces rondelles élastiques forment ressort et repoussent la bague extérieure du roulement vers la roue 16. Le roulement avant 30 est de dimensions supérieures à celles du roulement arrière 32. En effet, le roulement 30 subit à la fois la charge du ressort 34 et de la poussée aérodynamique résultant de la roue 16. Selon l'invention, le ventilateur comporte des moyens 40 de suivi du vieillisse- ment des roulements. Ces moyens comportent de préférence pour chaque roulement 30, 32 un capteur 42, 43 de mesure de température du roulement. Chaque capteur 42, 43 est appliqué directement sur le roulement 30, 32. Il est placé de préférence sur la bague extérieure 30A, 32A du roulement, c'est-à-dire la bague fixée en contact avec la structure du sup- port 11. Suivant un mode de réalisation préférentiel, le capteur est un thermocouple. Les moyens 40 de suivi du vieillissement des roulements comportent en outre une chaîne de traitement 44 reliée aux capteurs 42, 43. Dans le mode de réalisation représenté, la chaîne de traitement 44 est disposée à l'extérieur de la veine d'air de sorte que les capteurs 42, 43 sont reliés à la chaîne de traitement par des conducteurs 45 s'étendant le long de la structure de support et traversant la veine d'air annulaire 19 au travers des bras transversaux 18. La chaîne de mesure comporte un module 50 de calcul d'une température T pour chaque roulement. Enfin, la chaîne de traitement comporte un comparateur 52 propre à comparer pour chaque roulement, la température T calculée par le module 50 à une valeur de seuil prédéterminée notée T, afin de fournir en sortie deux valeurs représentatives de l'état des roulements du ventilateur, à savoir, soit une première valeur indiquant que le ventilateur est en bon état, soit une seconde valeur indiquant une alarme commandant un arrêt immédiat du moteur du ventilateur du fait d'une rupture imminente ou avérée de l'un des roulements. La valeur de seuil est de préférence comprise entre 140 et 200 C. La sortie du comparateur 52 pilote un interrupteur commandé 54 propre à inter-5 rompre le moteur du ventilateur lors de la réception de la première valeur et à autoriser l'alimentation du moteur en cas de réception de la seconde valeur. Lors du fonctionnement du ventilateur, les capteurs 42, 43 mesurent en permanence la température des roulements. En continu, les températures mesurées par les capteurs 42, 43 sont traitées par 10 la chaîne de traitement 44 qui assure une comparaison des valeurs de températures calculées à la valeur de seuil T,. Dès que la température T d'un roulement dépasse la valeur de seuil TI, l'arrêt du ventilateur est commandé. On constate que l'arrêt du ventilateur lorsque la température d'un roulement dé-15 passe le seuil prédéterminé permet d'éviter une dégradation trop avancée du roulement et permet ainsi d'éviter l'émission de fumées et/ou d'odeurs. Sur la Figure 2, le ventilateur comporte en outre un capteur de température ambiante de référence 60 placé à l'écart des roulements mais au voisinage du moteur de manière à mesurer la température ambiante de la zone où se trouvent les roulements, 20 sans pour autant mesurer la température des roulements eux-mêmes. La chaîne de traitement notée ici également 44 se distingue de celle de la Figure 1 en ce qu'elle comporte en outre un module 62 de calcul de la température ambiante reliée au capteur 60. II est propre à calculer la température ambiante au voisinage des roulements. 25 La chaîne de traitement 44 comporte en outre un soustracteur 64 propre à calculer la différence entre la température entre la température mesurée par le ou chaque capteur de température 42 et la température mesurée par le capteur de température ambiante de référence 60. Enfin, elle comporte un comparateur 66 pour comparer la différence de tempéra- 30 ture issue du soustracteur 64 à une valeur de seuil de référence prédéterminée. Cette valeur de seuil prédéterminée est de préférence comprise entre 40 et 80 C. Comme précédemment, lorsque l'une des différences de température calculées dépasse la valeur de seuil prédéterminée, l'arrêt du ventilateur est commandé, évitant ainsi la production de fumées et/ou d'odeurs. 35 REVENDICATIONS 1.- Ventilateur comportant une structure de support (11), une roue (16) portée par un arbre (26) accouplé à un moteur d'entraînement (24) et au moins un roulement à billes (30, 32) interposé entre l'arbre (26) et la structure de support (11), le ventilateur comportant des moyens (40) de suivi du vieillissement des roulements, caractérisé en ce que les moyens (40) de suivi du vieillissement comportent : - un capteur (42, 43) de température appliqué sur au moins un roulement (30, 32) ; - une chaîne (44) de traitement reliée au capteur de température (42, 43) et propre à fournir un indicateur représentatif de la température mesurée et à apprécier le ou chaque indicateur vis-à-vis d'au moins un critère prédéterminé. 2.- Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de me-sure (42) est un thermocouple. 3.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque capteur de température (42, 43) est appliqué directement sur une bague (30A) d'un roulement (30) en contact avec la structure de support (11). 4.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs roulements (30, 32) interposés entre l'arbre (26) et la structure de support, et en que les moyens de suivi (40) comportent un capteur de tem- pérature (42, 43) placé sur chaque roulement (30, 32). 5.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce que la chaîne de traitement (44) comporte des moyens de comparaison de la température mesurée par le ou chaque capteur de température (42, 43) à une valeur de seuil prédéterminée. 6.- Ventilateur selon l'une la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur du seuil prédéterminée est comprise entre 140 et 200 C. 7.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens (40) de suivi du vieillissement comportent un capteur de température ambiante de référence (60), et en ce que la chaîne de traitement (44) comporte des moyens (62) de comparaison de la différence de température entre la température mesurée par le ou chaque capteur de température (42, 43) et la température mesurée par le capteur de température ambiante de référence (60) à une valeur de seuil prédéterminée. 8.- Ventilateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur de seuil prédéterminée est comprise entre 40 et 80 C. 9.- Ventilateur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le capteur de température ambiante de référence (60) est placé au voisinage du moteur 5 d'entraînement (24) du ventilateur.