Brevet FR2986837A1 — publié le 20130816

La présente invention concerne un procédé de fixation d'au moins un capteur sur une pièce. Dans certains cas, il est nécessaire de placer un capteur de mesure sur une pièce afin de mesurer les propriétés locales de cette pièce ou au voisinage immédiat de cette pièce, en particulier lors de fonctionnement du dispositif comprenant cette pièce. Par exemple, ce capteur est un thermocouple qui mesure la température d'une portion de la pièce sur laquelle est placé le thermocouple. Il est nécessaire de maintenir le capteur sur la portion de pièce exactement à l'endroit désiré, afin d'effectuer une mesure correcte. Pour ce faire, on fixe par exemple le capteur sur la portion de pièce par soudage d'un pontet qui maintient le capteur en contact avec cette portion. Une autre solution consiste à coller le capteur sur cette portion de 15 pièce. Cependant, dans certaines situations, il n'est pas possible ou pas approprié d'utiliser le soudage par pontets ou le collage pour maintenir le capteur en contact de la pièce ou au voisinage immédiat de la pièce. En effet, la température à laquelle le capteur doit effectuer une 20 mesure peut être trop élevée pour que la colle soit apte à maintenir le capteur en contact avec la pièce. Dans certaines situations, la pièce est soumise à des vibrations en fonctionnement (pendant lequel le capteur doit effectuer une mesure) qui décollent le capteur de la pièce. 25 Dans certaines situations, le matériau de la pièce rend impossible le soudage d'un pontet sur cette pièce. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention vise à proposer un procédé qui permette de fixer un capteur sur une pièce et de maintenir ce capteur sur la pièce quelles que 30 soient les conditions mécaniques ou thermiques auxquelles est soumise cette pièce. Ce but est atteint grâce au fait que le procédé comprend les étapes suivantes : (a) On perce au moins un trou dans la pièce, 35 (b) On fait passer une attache par ce au moins un trou, (c) On fixe un premier capteur sur la pièce au moyen de cette attache de telle sorte que le premier capteur est maintenu à proximité d'une première face de la pièce. Grâce à ces dispositions, le capteur est maintenu sur une pièce à sa position initiale voulue dans n'importe quelles conditions de fonctionnement, même si la pièce est soumise à une température élevée, et même si la pièce est soumise à des vibrations importantes. Il est ainsi garanti que le capteur mesure le paramètre exactement à l'endroit désiré de la pièce. Avantageusement, à l'étape (a) on perce au moins un trou débouchant, et à l'étape (c), on fixe en outre un deuxième capteur sur la pièce, ce deuxième capteur étant maintenu à proximité d'une deuxième face de la pièce qui est opposée à la première face de telle sorte que ledit premier capteur et ce deuxième capteur sont situés de part et d'autre du au moins un trou, le premier capteur et le deuxième capteur étant maintenus attachés au moyen de ladite attache qui est passé au travers du au moins un trou. Ainsi, il est possible d'attacher deux capteurs, un de chaque côté de la pièce et de les maintenir en place au moyen d'une seule attache, ce qui est plus pratique et économique. Il est ainsi possible d'effectuer des mesures d'un paramètre simultanément sur une face et sur la face opposée de cette portion de la pièce portant les capteurs, et donc de mesurer de façon plus complète les propriétés locales de cette pièce. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1A est une vue schématique illustrant l'étape (a) du procédé selon l'invention, - la figure 1B est une vue schématique illustrant l'étape (b) du procédé selon l'invention, - la figure 1C est une vue schématique illustrant l'étape (c) du procédé selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'une pièce sur laquelle est fixé un capteur par le procédé selon l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'une pièce sur laquelle est fixé un capteur par le procédé selon l'invention dans le cas où deux trous sont percés dans la pièce. Les figures 1A, 1B, et 1C montrent schématiquement en perspective une portion d'une pièce 10 dont on souhaite mesurer en un point précis une propriété. Dans le cas présent, cette pièce 10 est une plaque, cependant il peut s'agir d'une pièce de n'importe qu'elle géométrie. Dans le cas illustré sur les figures 1A, 1B, et 1C, la propriété mesurée est la température à la surface de la pièce 10. Le capteur 40 utilisé est alors un thermocouple. C'est l'extrémité de ce thermocouple, où s'effectue la mesure, qui est alors maintenue contre la pièce 10, comme illustré sur les figures. Dans le cas où une autre propriété doit être mesurée, un autre capteur approprié est utilisé. Les figures 1A, 1B, et 1C illustrent les différentes étapes du procédé selon l'invention. Tout d'abord, on perce un trou 20 au travers de la pièce 10 (étape (a), figure 1A). Ce trou 20 est débouchant, c'est-à-dire qu'il traverse la pièce depuis sa première face 11 jusqu'à sa deuxième face 12 qui est opposée à la première face 11. Ensuite, on fait passer une attache 30 par un trou 20, de telle sorte qu'une partie de l'attache 30 sort du trou 20 du côté de la première face 11, tandis que l'autre partie de l'attache 30 est maintenue de l'autre côté du trou 20, au niveau de la deuxième face 12 (étape (b), figure 1B). Par exemple, cette autre partie de l'attache 30 est munie d'un élément de blocage 35 dont les dimensions et la forme sont telles que cet élément de blocage 35 ne peut passer au travers du trou 20. Par exemple, l'élément de blocage 35 est une plaquette plane percée dans sa région centrale de deux trous au travers desquels passe l'attache 30, la dimension minimale de la plaquette dans son plan principal étant supérieure au diamètre du trou 20. Par exemple, la dimension minimale de l'élément 35 est supérieure au diamètre du trou 20. Ainsi, cette autre partie de l'attache 30 ne peut passer au travers du trou 20 de la deuxième face 12 vers la première face 11 lorsqu'on tire sur les extrémités de l'attache 30. On place ensuite un capteur 40 contre la première face 11 de la pièce 10, et on maintient le capteur 40 en contact avec la pièce 10 au moyen de l'attache 30 (étape (c), figure 1C). Dans le cas présent, le capteur 40 est maintenu en contact avec la première face 11 de la pièce 10. Avantageusement, l'attache 30 est un cordon flexible. On désigne ainsi une attache qu'il est possible de nouer à la main. Dans ce cas, on fait passer une attache 30 par un trou 20, de telle sorte que chacune des deux extrémités de l'attache 30 sortent du trou 20 du côté de la première face 11, tandis que la partie médiane de l'attache 30 munie de l'élément de blocage 35 est maintenue de l'autre côté du trou 20, au niveau de la deuxième face 12. Ainsi, la partie médiane de l'attache 30 ne peut passer au travers du trou 20 de la deuxième face 12 vers la première face 11 lorsqu'on tire sur les extrémités de l'attache 30. On place ensuite un capteur 40 contre la première face 11 de la pièce 10, et on maintient le capteur 40 contre la pièce 10 au moyen de l'attache 30, par réalisation d'un noeud de l'attache 30. L'attache 30 entoure ainsi au moins une partie du capteur 40. La figure 2 illustre cette situation. Le capteur 40 peut ainsi être fixé aisément sur la pièce 10, contre (en contact) ou à proximité de la première face 11. L'attache 30 est par exemple réalisée en fibre de carbone, qui est en général flexible, et qui présente l'avantage d'une conductivité thermique 25 très élevée comparée aux autres matériaux. Plus généralement, l'attache 30 est réalisée en un matériau dont la conductivité thermique est supérieure à 40 W.m-1.K-1 à température ambiante et 500 W.m-1.K-1 à 500 K. La température ambiante est de l'ordre de 20°C. 30 La mesure de température de la portion de la pièce 10 sur laquelle est fixé le capteur 40 est ainsi plus précis. L'attache 30 peut ne pas être flexible, et au contraire être une tige rigide qui est passée au travers du trou 20, dont une première extrémité est conformée (par exemple recourbée) pour maintenir le capteur 40 35 contre la première face 11, tandis que la seconde extrémité de cette tige est conformée pour ne pouvoir passer au travers du trou 20. 2 9 86 83 7 5 Par exemple, la première extrémité de cette tige a une forme recourbée, et la seconde extrémité de cette tige est munie d'un filetage, et passe au travers d'une plaquette qui est l'élément de blocage 35, la dimension minimale de la plaquette dans son plan principal étant 5 supérieure au diamètre du trou de blocage 35, un boulon étant vissé sur ce filetage pour serrer la plaquette 35 contre la deuxième face 12, la tige rigide serrant alors le capteur 40 contre la première face 11. D'autres modes de réalisation de l'attache 30 peuvent être envisagés. 10 Le procédé selon l'invention est particulièrement utile lorsque la pièce 10 (ou du moins la portion de la pièce 10 sur laquelle on fixe le capteur) est réalisée en un matériau qui est inapte au soudage, de telle sorte qu'il n'est pas possible de souder dessus un pontet pour maintenir le capteur 40 contre la pièce 10. 15 Par exemple, le matériau de cette portion de la pièce 10 sur laquelle on fixe le capteur 40 est réalisée en matériau composite. On entend par matériau composite un matériau constitué d'un premier matériau formant une matrice et d'un second matériau formant renforcement de cette matrice et noyé au moins partiellement dans cette matrice. Ce matériau 20 composite est par exemple un matériau à matrice organique ou céramique renforcé par des fibres. Le procédé selon l'invention est également particulièrement utile lorsque la pièce 10 est soumise en fonctionnement à des vibrations qui sont aptes à décoller le capteur 40 de la pièce 10 si ce capteur 40 est simplement collé sur la surface de la pièce 10. Cela est notamment le cas lorsque la pièce est une pièce de moteur fusée, par exemple une pièce du divergent d'un moteur fusée. Le procédé selon l'invention est également particulièrement utile lorsque la pièce 10, ou du moins la portion de la pièce 10 portant le capteur 40, est destinée à être soumise à une température de fonctionnement Tf supérieure à une température seuil Ts qui est égale à 1000°C. En effet, dans ce cas, une colle ne peut être utilisée pour maintenir le capteur 40 contre la pièce 10. Par exemple, cette température de fonctionnement Tf est supérieure à 1300°C. Avantageusement, après l'étape (c), on dépose une épaisseur de colle sur le capteur 40 de telle sorte que cette colle recouvre le capteur 40 et la partie de l'attache (30) entourant le capteur (40). Ainsi, la colle forme une enveloppe qui protège l'attache 40 d'agressions chimiques et/ou mécaniques (usure, érosion), et augmente sa durée de vie. De plus, dans le cas où le capteur 40 est un thermocouple, la colle contribue à une meilleure isolation thermique de l'ensemble formé par le capteur 40 et de la zone de la pièce 10 située dans le voisinage immédiat du capteur 40. Les mesures effectuées par le capteur 40 sont donc plus précises, spécialement lorsque la température de la pièce est au-dessus de la température seuil Ts. En outre, le procédé selon l'invention est particulièrement utile lorsque le capteur 40 est un thermocouple dont la gaine extérieure a un diamètre au plus égal à 1 mm. En effet, un tel thermocouple ne peut être maintenu contre la pièce 10 à l'aide de pontets car son diamètre est trop faible, et un soudage électrique du thermocouple directement sur la surface de la pièce 10 endommagera ce thermocouple. Dans le cas décrit ci-dessus, on perce un trou débouchant unique 20 dans la pièce 10. Dans certains cas, par exemple une pièce épaisse, il est préférable ou nécessaire de percer un trou 20 qui ne soit pas débouchant. On perce alors un trou dans la première face 11. On enfonce alors dans le trou 20 un élément qui est muni de l'attache 30, cet élément étant fixé dans le trou 20 par exemple par frottement avec la paroi du trou 20 (l'élément est alors rentré à force dans le trou 20). L'élément affleure sur la première face 11, et on maintient alors le capteur 40 contre la première face 11 grâce à l'attache 30 qui dépasse du trou 20. Selon l'invention, il est possible de percer deux trous 20 dans la pièce 10, ou plus de deux trous. La figure 3 illustre le cas où un premier trou 21 et un deuxième trou 22 sont percés dans la pièce 10. Ces trous sont disjoints (c'est-à-dire que leur intersection est l'ensemble vide), de telle sorte qu'une zone intermédiaire 15 de la pièce 10 les sépare, et sont par exemple percés selon des axes parallèles. On fait ensuite passer l'attache 30 par ces deux trous, une extrémité de l'attache 30 sortant par le premier trou 21 sur la première face 11, l'autre extrémité de l'attache 30 passant par le deuxième trou 22 sur la première face 11, la partie médiane de l'attache 30 prenant appui sur la deuxième face 12 au niveau de la zone intermédiaire 15. Ainsi, selon l'invention, à l'étape (a), on perce deux trous débouchants 21 et 22, et à l'étape (b) on fait passer l'attache 30 par ces deux trous. Ensuite, on place le capteur 40 sur la zone intermédiaire 15 du côté de la première face 11, puis on noue les deux extrémités de l'attache 30 autour du capteur 40 de telle sorte que le capteur 40 est maintenu en contact avec la première face 11 sur la zone intermédiaire 15. Le capteur 40 est ainsi fixé solidement sur la pièce 10. Dans tous les cas décrits ci-dessus, on peut avantageusement fixer sur la pièce 10 deux capteurs au lieu d'un. Ainsi, à l'étape (a) on perce un ou plusieurs trous débouchants, et à l'étape (c), on fixe un deuxième capteur 42 sur la pièce 10, ce deuxième capteur 42 étant maintenu à proximité de la deuxième face 12 de cette pièce qui est opposée à la première face 11 de telle sorte que le premier capteur 40 et ce deuxième capteur 42 sont situés chacun à un orifice opposé du trou 20 ou des plusieurs trous (ou des trous 21 et 22), le premier capteur 40 et le deuxième capteur 42 étant maintenus attachés au moyen de l'attache 30 qui est passée au travers du trou 20, ou des plusieurs trous (ou des trous 21 et 22). Ainsi, l'attache 30 passe autour du premier capteur 40 et le maintien serré contre la première face 11, et passe également autour du deuxième capteur 42 et le maintien serré contre la deuxième face 12. Cette solution selon l'invention présente l'avantage de mesurer une propriété, par exemple la température, à la fois sur la première face 11 et sur la deuxième face 12 de la pièce 10, et simultanément. Dans la description ci-dessus, le premier capteur 40, et le cas échéant le deuxième capteur 42, a des dimensions et une forme telles qu'il ne peut passer au travers du trou 20 lorsqu'il est maintenu contre une face de la pièce 10 au moyen de l'attache 30. Le premier capteur 40 et le deuxième capteur 42 sont par exemple maintenus en contact avec respectivement la première face 11 et la deuxième face 12. Dans la description ci-dessus, le ou les trous 20 sont circulaires, ce qui est avantageux car ils sont perçables simplement avec une perceuse munie d'une mèche. Alternativement, ces trous peuvent avoir une forme différente, par exemple une forme oblongue.