Brevet FR2927401A1 — publié le 20090814

La présente invention concerne le domaine de la détection de l'usure de pièces, telles par exemple mais non nécessairement les pièces rotatives disposées dans un carter d'équipement (ou d'accessoire) ou de moteur d'un aéronef. La présente invention concerne plus précisément le domaine des bouchons magnétiques, notamment les bouchons magnétiques à signalisation. De manière plus précise, l'invention porte sur un bouchon magnétique à signalisation destiné à être placé dans un circuit de liquide comportant une première électrode magnétique et une deuxième électrode magnétique isolées l'une de l'autre et destinées à être en contact avec le liquide circulant dans le circuit de liquide lorsque le bouchon magnétique est monté, afin de détecter la présence de particules métalliques susceptibles d'être convoyées par le liquide. Traditionnellement, un tel bouchon magnétique à signalisation est monté sur un carter contenant des pièces rotatives, tels des engrenages ou des roulements, qui baignent dans ledit liquide. De manière connue, la fonction du circuit de liquide est généralement de permettre la lubrification et/ou le refroidissement des pièces rotatives. Il se trouve que les pièces rotatives sont amenées à s'user au cours de leur vie, cette usure pouvant être normale, par exemple en raison du frottement résultant du contact entre deux roues dentées, ou bien être tout à fait anormale, par exemple en raison de chocs ou frottements intenses entre pièces rotatives dus à des vibrations intenses et anormales se propageant dans le carter, lesquelles peuvent notamment résulter de la casse d'une pièce rotative. La dégradation d'un moteur d'aéronef peut également causer une usure anormale des pièces constitutives du moteur. Quelle que soit sa cause, l'usure des pièces entraine la formation de particules qui se détachent des pièces et sont entrainées par le liquide dans le circuit de liquide. Dans la mesure où les pièces rotatives sont généralement métalliques, les particules résultant de l'usure des pièces sont conductrices et se présentent généralement sous la forme de limaille. Qui plus est, les pièces sont le plus souvent réalisées en un métal du type ferromagnétique, comme le fer c'est-à-dire apte à être attiré par un élément magnétique tel un aimant. De manière connue, le bouchon magnétique à signalisation permet de détecter la présence de telles particules métalliques. Pour ce faire, les première et deuxième électrodes magnétiques attirent les particules métalliques lors de la circulation du liquide, à la suite de quoi l'accumulation des particules sur l'une et/ou l'autre des électrodes magnétiques tend à former un pont conducteur reliant les électrodes magnétiques. Dès lors qu'un tel pont conducteur est formé, un circuit électrique associé est à même de détecter la formation de ce pont conducteur entrainant l'envoi d'un signal à un opérateur, par exemple le pilote de l'aéronef. Lorsqu'un tel bouchon magnétique est disposé pour détecter la présence de particules, la réception d'un signal provenant du bouchon magnétique, également appelée � allumage du bouchon �, impose à l'opérateur des restrictions d'utilisation et de réaliser une opération de maintenance afin de déterminer la cause de la présence des particules métalliques. Par exemple dans le cas de la détection de particules dans le circuit de lubrification d'un moteur d'hélicoptère, l'� allumage du bouchon �, impose au pilote un atterrissage en sécurité au plus tôt dans le cas d'un monomoteur ou pour les applications multi-moteurs un passage au ralenti du moteur concerné. La mission est affectée et l'hélicoptère devra être immobilisé pendant une durée assez longue pour opération de maintenance. Au demeurant, on constate souvent des allumages du bouchon magnétique, ne résultant pas d'une usure anormale du moteur (allumages qualifiés d'intempestifs). C'est le cas par exemple pendant les deux cents premières heures de fonctionnement du moteur, période pendant laquelle on constate l'accumulation de particules métalliques sur le bouchon alors que les pièces rotatives ne sont pas anormalement usées. La cause de la présence de ces particules métalliques en début de vie du moteur est généralement due à un effet de rodage ou un nettoyage imparfait des pièces du moteur lorsque ce dernier sort des chaines de production du fabricant ou. Des particules métalliques peuvent donc être présentes dans le circuit d'huile en l'absence d'usure anormale. C'est aussi le cas après la période de rodage, ou en fonctionnement normal les particules issues de l'usure normale du moteur s'accumulent au bouchon magnétique pour finir par produire son allumage. Bien que ces allumages de voyant ne soient pas causés par un fonctionnement anormal du moteur, ils sont pris en compte de la même façon avec les mêmes conséquences opérationnelles et de maintenance. Traditionnellement, une solution pour pallier à ces allumages intempestifs et éviter d'immobiliser l'hélicoptère, on brûle les particules accumulées sur le bouchon. Un inconvénient est que l'on perd l'information sur la raison de l'allumage du bouchon magnétique. En d'autres termes, ce procédé qui consiste à bruler les particules, ne permet pas, lors d'une opération de maintenance, de valider si la présence des particules sur le bouchon était due à une pollution antérieure ou bien à une usure anormale et même d'identifier les pièces par analyse de la matière. On connaît également des systèmes de comptage de particules permettant d'étudier l'évolution en taille et en nombre des particules mais ceux-ci présentent de nombreux inconvénients, à savoir notamment leur prix et leur masse. Ils présentent aussi l'inconvénient de contenir des circuits électroniques dont il convient de s'assurer du fonctionnement correct en conditions opérationnelles. Un but de la présente invention est de proposer un bouchon magnétique à signalisation simple et peu couteux, permettant d'une part de détecter de manière précoce la présence de particules métalliques sans restreindre immédiatement les conditions d'utilisation, et d'autre part de maintenir toutes les capacités d'investigations en maintenance. L'invention atteint son but par le fait que le bouchon selon l'invention comporte en outre une électrode intermédiaire disposée entre les première et deuxième électrodes magnétiques tout en étant également destinée à être en contact avec le liquide circulant dans le circuit de liquide lorsque le bouchon magnétique est monté, grâce à quoi ledit bouchon permet une détection précoce de la présence de telles particules métalliques. De préférence, l'électrode intermédiaire est amagnétique. Lors de l'accumulation de particules métalliques sur les première et deuxième électrodes magnétiques, un pont conducteur principal tend à se former entre ces deux électrodes. Avant que le pont entre les électrodes magnétiques ne soit formé, il arrive un moment où l'un des amas de particules, présentant une élongation vers l'autre électrode magnétique, entre en contact avec l'électrode intermédiaire. Il s'ensuit la formation d'un pont intermédiaire conducteur entre l'une des deux électrodes magnétiques et l'électrode intermédiaire avant la formation du pont principal entre les deux électrodes magnétiques. L'électrode intermédiaire, préférentiellement choisie amagnétique, n'attire pas les particules métalliques et donc ne perturbe pas la formation du pont principal entre les première et deuxième électrodes magnétiques. La formation du pont intermédiaire conducteur permet de générer un signal intermédiaire distinct et avantageusement préalable à celui généré par la formation du pont principal, grâce à quoi on réalise la détection précoce de la présence de particules métalliques dans le liquide. La génération d'un signal intermédiaire, également appelé présignalisation, permet de détecter de façon précoce la présence de particules métalliques et de planifier les opérations de maintenance et de surveillance associées. L'analyse des particules associées à cette détection intermédiaire permet de déterminer l'origine de l'accumulation des particules au plus tôt et entraînera soit le nettoyage du bouchon, soit la prévention d'une dégradation d'un élément du moteur. Dans le cas d'un aéronef, tel un hélicoptère, la présignalisation précitée est préférentiellement activée uniquement lorsque l'aéronef est au sol afin d'éviter une limitation opérationnelle immédiate. A l'issue de la pré signalisation les particules ainsi accumulées seront analysées a posteriori afin de déterminer s'il s'agit d'un allumage du type intempestif ou pas et dans ce dernier cas de prévenir une dégradation du moteur. La dite invention permet donc d'éviter les limitations opérationnelles dues à des allumages intempestifs sans modifier les performances de détection des électrodes magnétiques. Avantageusement, les première et deuxième électrodes magnétiques sont séparées l'une de l'autre par une portion isolante, et l'électrode intermédiaire est disposée au moins en partie dans la portion isolante de manière à ne pas être en contact électrique avec les première et deuxième électrodes magnétiques. L'électrode intermédiaire est donc préférentiellement séparée des première et deuxième électrodes magnétiques par deux couches d'isolant. Selon un premier mode de réalisation avantageux de l'invention, l'électrode intermédiaire est disposée sur le pourtour de la portion isolante. De préférence, la portion isolante présente la forme générale d'un cylindre axialement enserré par les première et deuxième électrodes magnétiques, tandis que l'électrode intermédiaire forme un anneau disposé dans la portion isolante à distance des première et deuxième électrodes magnétiques. On pourra par exemple disposer l'électrode intermédiaire à une distance prédéterminée plus proche de la première électrode magnétique que de la deuxième électrode magnétique afin de calibrer un seuil de présignalisation. Selon un second mode de réalisation avantageux de l'invention, les première et deuxième électrodes magnétiques ainsi que l'électrode intermédiaire présentent la forme de barreaux ou tiges s'étendant depuis la portion isolante. Ainsi, les extrémités distales des électrodes sont destinées à baigner dans le liquide circulant dans le circuit d'huile. Conformément à l'invention, le matériau constituant la portion 25 isolante est de préférence amagnétique. Avantageusement, les première et deuxième électrodes magnétiques, ainsi que l'électrode intermédiaire comprennent des bornes électriques isolées les unes des autres et destinées à être connectées à un circuit électrique. 30 Dans le cas du premier mode de réalisation, les bornes s'étendent avantageusement selon la direction longitudinale du bouchon magnétique et peuvent être coaxiales. Ce circuit électrique est arrangé de manière à générer un signal de détection principal ainsi qu'un présignal conformément à la présente 35 invention. De manière préférentielle, le circuit de liquide est un circuit d'huile. L'invention concerne en outre un équipement pour aéronef muni d'au moins un bouchon magnétique selon l'invention. L'invention concerne enfin un moteur pour aéronef comportant un circuit d'huile muni d'un bouchon magnétique selon l'invention. L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, de modes de réalisation indiqués à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente de manière schématique un élément d'un circuit liquide sur lequel est monté un bouchon magnétique selon le premier mode de réalisation de l'invention, un pont intermédiaire de particules étant formé entre la première électrode magnétique et l'électrode intermédiaire ; - la figure 2 représente l'élément de la figure 1 pour lequel un pont principal de particules est formé entre les première et deuxième électrodes magnétiques ; et - la figure 3 représente de manière schématique un élément d'un circuit liquide sur lequel est monté un bouchon magnétique selon le second mode de réalisation de l'invention, un pont intermédiaire étant formé entre la première électrode magnétique et l'électrode intermédiaire. Les bouchons magnétiques qui vont être décrits ci-après sont par exemple, mais non exclusivement, destinés à être montés sur un carter d'un turbomoteur d'hélicoptère 9. Ce bouchon magnétique peut être aussi monté sur tout autre équipement 8 ou carter comportant un circuit de liquide, tel par exemple un circuit d'huile. A l'aide des figures 1 et 2 on va tout d'abord décrire un premier mode de réalisation du bouchon magnétique à signalisation 10 selon l'invention. Le bouchon magnétique 10 est monté sur un carter 12 d'un turbomoteur (non représenté ici). Ce carter 12 enferme des pièces rotatives constitutives du turbomoteur : notamment des engrenages, roulements et arbres permettant d'entrainer les rotors en rotation. Les éléments rotatifs baignent dans un circuit de liquide, en l'espèce un circuit d'huile dont le sens d'écoulement est schématisé par les flèches 14. Comme on l'a déjà expliqué ci-dessus, le circuit d'huile est susceptible de véhiculer des particules métalliques 16 du type ferromagnétique, notamment générées par l'usure des pièces rotatives. Le bouchon métallique 10 selon le premier mode de l'invention comporte une première portion 18 s'étendant vers l'intérieur du carter 12 tout en baignant dans le circuit de liquide 14, ainsi qu'une seconde portion 20, opposée à la première, s'étendant vers l'extérieur du carter 12. Bien évidemment, le bouchon magnétique 10 réalise une étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur du carter de sorte que l'huile ne fuit pas à l'endroit du bouchon magnétique 10. En pratique, le bouchon magnétique 10 peut comprendre un filetage de manière à être vissé au carter 12. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, le bouchon magnétique 10, lorsqu'il est monté, est connecté à un circuit électrique 22 par l'intermédiaire de câbles électriques 24 émergeant de la seconde portion 20 du bouchon magnétique 10. La fonction du circuit électrique 22 est de signaler la présence d'un pont de particules conductrices 16 dans le circuit d'huile 14. Pour ce faire, on pourra utiliser tout type de composant de signalisation adéquat. Le bouchon magnétique 10 comporte une première électrode magnétique 26, en l'espèce disposée à l'extrémité du bouchon magnétique 10 qui est opposée à la seconde portion 20, ainsi qu'une deuxième électrode magnétique 28 disposée entre la première électrode magnétique 26 et la seconde portion 20. Comme on le comprend à l'aide des figures 1 et 2, les première et deuxième électrodes magnétiques 26,28 sont en contact avec l'huile circulant dans le circuit d'huile lorsque le bouchon magnétique est monté. Dans l'exemple représenté ici, considérées selon le sens d'écoulement de l'huile, la première électrode magnétique 26 est disposée en amont de la deuxième électrode magnétique 28. Par � électrode magnétique � on entend un conducteur électrique qui est aussi apte à attirer les particules métalliques. Chacune des première et deuxième électrodes magnétiques 26, 28 comprend une borne électrique isolée de l'autre, ces bornes étant respectivement référencées 30,32, et logées à l'intérieur du bouchon magnétique 10 tout en s'étendant selon sa direction longitudinale depuis la première portion 18 vers la seconde portion 20 de manière à pouvoir être reliées aux câbles 24. Par ailleurs, les première et deuxième électrodes magnétiques 26,28 sont électriquement isolées l'une de l'autre. De préférence, les première et deuxième électrodes 26 et 28 sont séparées l'une de l'autre, de préférence selon la direction longitudinale du bouchon magnétique 10, par une portion isolante 34, qui est de préférence amagnétique. Conformément à la présente invention, le bouchon magnétique à signalisation 10 comporte en outre une électrode intermédiaire 38 disposée entre les première et deuxième électrodes magnétiques 26,28 tout en étant également destinée à être en contact avec l'huile circulant dans le circuit d'huile 14. Plus précisément, l'électrode intermédiaire 38 est préférentiellement disposée en partie dans la portion isolante 34, de préférence sur son pourtour, de manière à ne pas être en contact électrique avec les première et deuxième électrodes magnétiques 26,28. L'électrode intermédiaire 38 est donc séparée de la première électrode magnétique 26 par une première couche d'isolant 34a, et de la deuxième électrode magnétique 28 par une seconde couche d'isolant 34b. En l'espèce, l'électrode intermédiaire 38 forme un anneau dont la surface périphérique extérieure est en contact avec l'huile lorsque le bouchon 10 est monté. De manière similaire aux électrodes magnétiques 26,28, l'électrode intermédiaire 36 préférentiellement amagnétique comprend une borne électrique 40, similaire aux bornes 30,32 des électrodes magnétiques, isolée des autres bornes et destinée à être connectée au circuit électrique 22 par l'intermédiaire d'un câble 24. En fonctionnement, les particules métalliques 16 susceptibles d'être 35 convoyées par le flux d'huile se fixent, par magnétisme, de préférence sur la première électrode magnétique du fait de sa disposition en amont par rapport au flux d'huile. Un pont principal 42 tend donc à se former entre les première et deuxième électrodes magnétiques 26,28. Lorsqu'il est formé, le pont principal relie électriquement les première et deuxième électrodes magnétiques 26,28 comme on l'a représenté sur la figure 2, à la suite de quoi le circuit électrique 22 génère un signal indiquant la présence de particules métalliques dans le circuit d'huile. Avant la formation du pont principal 42, il arrive un moment, représenté sur la figure 1, où l'amas de particules métalliques s'étendant depuis la première électrode magnétique touche l'électrode intermédiaire 38, par quoi un pont intermédiaire 44 conducteur se forme entre la première électrode magnétique 26 et l'électrode intermédiaire 38. Il s'ensuit la génération d'un pré-signal par le circuit électrique 22. Comme on le voit sur les figures, l'électrode intermédiaire 38 présente de préférence une largeur axiale sensiblement plus petite que celles des première et deuxième électrodes magnétiques, de manière que la formation du pont intermédiaire 44 ne vienne pas perturber la formation du pont principal 42 entre les première et deuxième électrodes magnétiques. Au surplus, le fait que l'électrode intermédiaire 38 soit préférentiellement non magnétique, permet également de ne pas trop perturber la formation du pont principal 42. A l'aide de la figure 3 on va maintenant décrire un second mode de réalisation d'un bouchon magnétique 110 selon l'invention. Les organes similaires à ceux du premier mode de réalisation portent la même référence numérique augmentée de la valeur cent. Le bouchon magnétique 110 de la figure 3 comporte également une première électrode magnétique 126, une deuxième électrode magnétique 128 séparées l'une de l'autre, tout en étant destinées à être en contact avec l'huile circulant dans le circuit d'huile 114. Le bouchon magnétique 110 comporte en outre, conformément à l'invention, une électrode intermédiaire 138 disposée entre les première et deuxième électrodes magnétiques 126, 128 tout en étant également destinée à être en contact avec l'huile lorsque le bouchon magnétique 110 est monté, par exemple à un carter 112. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, les première et deuxième électrodes magnétiques 126, 128, ainsi que l'électrode intermédiaire 138 présentent la forme de barreaux ou tiges s'étendant depuis une portion isolante 134 vers l'intérieur du carter 112. Chacune des électrodes magnétiques et intermédiaire est reliée à un circuit électrique 122 par l'intermédiaire de câbles 124, ces derniers étant reliés à des bornes 130, 132 et 140, similaires à celles décrites dans le premier mode de réalisation. Comme on le voit sur la figure 3, considérées selon le sens d'écoulement de l'huile, la première électrode magnétique 126 est disposée en amont de la deuxième électrode magnétique 128, cette dernière étant quant à elle disposée en aval de l'électrode intermédiaire 138. Sur la figure 3 on a également représenté un pont intermédiaire 144 de particules métalliques formé entre la première électrode magnétique 126 et l'électrode intermédiaire 138. Il s'ensuit la génération d'un pré-signal par le circuit électrique 122. De manière similaire au premier mode de réalisation, un pont principal peut être formé entre la première électrode magnétique 126 et la deuxième électrode magnétique 128, conduisant à la génération d'un signal par le circuit électrique 122. REVENDICATIONS 1. Bouchon magnétique à signalisation (10, 110) destiné à être placé dans un circuit de liquide (14, 114) comportant une première électrode magnétique (26, 126) et une deuxième électrode magnétique (28, 128) isolées l'une de l'autre et destinées à être en contact avec le liquide circulant dans le circuit de liquide lorsque le bouchon magnétique (10, 110) est monté, afin de détecter la présence de particules métalliques du type ferromagnétique (16, 116) susceptibles d'être convoyées par le liquide, ledit bouchon étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre une électrode intermédiaire préférentiellement amagnétique (38, 138) disposée entre les première et deuxième électrodes magnétiques tout en étant également destinée à être en contact avec le liquide circulant dans le circuit de liquide lorsque le bouchon magnétique est monté, grâce à quoi ledit bouchon (10, 110) permet une détection précoce de la présence de telles particules métalliques. 2. Bouchon magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et deuxième électrodes magnétiques (26, 126 ; 28, 128) sont séparées l'une de l'autre par une portion isolante (34, 134), et en ce que l'électrode intermédiaire (38, 138) est disposée au moins en partie dans la portion isolante (34, 134) de manière à ne pas être en contact électrique avec les première et deuxième électrodes magnétiques. 3. Bouchon magnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'électrode intermédiaire (38) est disposée sur le pourtour de la portion isolante (34). 4. Bouchon magnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les première et deuxième électrodes magnétiques (126, 128) ainsi que l'électrode intermédiaire (138) présentent la forme de barreaux s'étendant depuis la portion isolante (134). 35 5. Bouchon magnétique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le matériau constituant la portion isolante (34, 134) est amagnétique. 6. Bouchon magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les première et deuxième électrodes magnétiques, ainsi que l'électrode intermédiaire comprennent des bornes électriques (30, 32, 40, 130, 132, 140) isolées les unes des autres et destinées à être connectées à un circuit électrique (22, 122). 7. Bouchon magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit de liquide (14, 114) est un circuit d'huile. 8. Equipement pour aéronef muni d'au moins un bouchon magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Moteur (9) pour aéronef comportant un circuit d'huile muni d'un 20 bouchon magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.15