Brevet FR2989233A1 — publié le 20131011

COMMUTATEUR ROTATIF A CONCEPTION AMELIOREE, DE PREFERENCE POUR TURBOMACHINE D'AERONEF DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne des moyens de connexion électrique entre un ensemble à n-1 voies, et un autre ensemble à n voies dont l'une est inactive. Elle concerne plus particulièrement de tels moyens de connexion électrique permettant de changer, en cas de besoin, la voie inactive. De préférence, il s'agit de moyens de connexion électrique permettant à une voie de secours 15 de se substituer à une voie en panne. L'invention trouve une application privilégiée dans le domaine des turbomachines d'aéronef, sur lesquelles certaines opérations de maintenance consistent à intervenir sur ces moyens de 20 connexion électrique afin qu'une voie de secours se substitue à une voie en panne. L'invention concerne tous les types de turbomachines d'aéronef, en particulier les turboréacteurs et les turbopropulseurs. 25 ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Sur les turbomachines existantes, pour raccorder électriquement un ensemble à n-1 voies à un autre ensemble à n voies dont l'une est inactive, il est généralement fait appel à un boîtier de connexion 30 électrique. A titre d'exemple, ce boîtier peut avoir pour fonction de parer à la perte d'une voie de mesure d'un ensemble qui comporte n-1 voies actives, en mettant en oeuvre une voie supplémentaire de secours, initialement passive/inactive. Cette voie supplémentaire est donc utilisée lorsqu'une panne survient sur l'une des n-1 voies actives. Cette voie de secours, comme les autres, est connectée au boîtier de connexion qui comporte généralement des goujons/terminaux sur lesquels viennent se raccorder les différentes voies de mesures au moyen de câbles munis d'oeillets. Ainsi, lorsque l'une des voies actives tombe en panne, l'intervention consiste à ouvrir le boîtier, repérer la voie en panne et lui substituer la voie de secours en attente, en échangeant les câbles sur leurs plots respectifs. Néanmoins, ces interventions sont longues et fastidieuses car elles nécessitent l'ouverture du boîtier, la recherche de la panne, l'échange des câbles, puis la fermeture du boîtier, le tout dans un environnement souvent difficile d'accès en raison de la compacité des zones concernées de la turbomachine. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci- dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un commutateur rotatif comprenant : - un premier connecteur électrique présentant un nombre n supérieur ou égal à trois de premières voies (Xl, X2, Xi, Xn) ; un second connecteur électrique présentant un nombre n-1 de secondes voies (Y1, Y2, Yj, Yn-1) ; et - une bague de commutation montée rotative 5 vis-à-vis des premier et second connecteurs et comprenant des balais capables de raccorder électriquement lesdites premières et secondes voies, ladite bague étant conçue de manière à pouvoir adopter un nombre n de positions différentes par rapport 10 auxdits connecteurs, dans chacune desquelles chaque seconde voie est raccordée à l'une des premières voies de manière à former n-1 couples de premières et secondes voies raccordées et à laisser seulement l'une des premières voies inactive, dépourvue de raccordement 15 avec les secondes voies, ladite première voie inactive étant différente dans chacune des n positions de la bague de commutation. L'invention simplifie considérablement les opérations de maintenance devant être effectuées au 20 niveau des voies des premier et second connecteurs électriques. En effet, dans chacune des n positions de la bague de commutation, les premières et secondes voies sont toujours reliées deux à deux, seule l'une des premières voies restant inactive, en étant 25 différente dans chacune des n positions de la bague. En particulier, l'invention permet de rapidement faire en sorte qu'une voie de secours se substitue à une voie de panne au niveau des premières voies, simplement en testant au plus, une par une, les n-1 positions 30 suivantes de la bague de commutation rotative. Dans au moins l'une de ces n-1 positions, la première voie en panne deviendra isolée/inactive, tandis que la première voie de secours sera raccordée à l'une des secondes voies, tout comme les n-2 autres premières voies toujours actives. Il devient alors facilement possible de récupérer n-1 signaux respectivement en provenance des n-1 premières voies actives. De préférence, chacun des premier et second connecteurs comporte une rangée annulaire de contacts électriques, les deux rangées annulaires étant concentriques et décalées l'une de l'autre selon leur axe, et les balais de la bague de commutation, en appui sur les contacts électriques, sont agencés sur la bague de commutation en étant espacés les uns de autres selon la direction circonférentielle. Néanmoins, chaque connecteur peut comporter plusieurs rangées annulaires de contacts électriques, sans sortir du cadre de l'invention. Dans ce cas, la conception des balais est bien entendu adaptée au nombre de rangées prévues. De préférence, les contacts électriques du 20 premier connecteur sont uniformément répartis selon la direction circonférentielle, et les contacts électriques du second connecteur sont également uniformément répartis selon la direction circonférentielle. 25 De préférence, chaque première voie et chaque seconde voie est formée à l'aide de deux contacts électriques, de préférence diamétralement opposés dans leur rangée annulaire. De préférence, les balais présentent chacun 30 une forme globale de Z. De préférence, chacun des premier et second connecteurs comporte un corps relié à un canon de logement des contacts électriques formant les premières et secondes voies, canon autour duquel ladite bague de commutation est montée en rotation. L'invention a également pour objet un système de mesure comprenant n dispositifs de mesure ainsi que des moyens de réception de signaux transitant par lesdits dispositifs de mesure, et comportant de plus un commutateur rotatif tel que décrit ci-dessus dont les n premières voies sont respectivement raccordées aux n dispositifs de mesure, et dont les n-1 secondes voies sont raccordées aux moyens de réception de signaux. Comme évoqué précédemment, dans cette application, lorsque l'une des n-1 premières voies actives de mesure tombe en panne, par simple déplacement de la bague dans l'une des n-1 autres positions, la première voie inactive de secours se substitue à la voie de panne et permet ainsi de retrouver n-1 signaux transmis en direction des moyens de réception. Cela ne nécessite aucun démontage, mais seulement de tester au plus les n-1 autres positions de la bague de commutation. De préférence, lesdits moyens de réception 25 de signaux comprennent un calculateur. L'invention a aussi pour objet une turbomachine d'aéronef comprenant un commutateur rotatif et/ou un système de mesure tels que décrits ci-dessus. 30 Enfin, l'invention se rapporte à un procédé de maintenance d'un système de mesure tel que décrit ci-dessus, prévu pour qu'en cas de panne sur l'un quelconque des n-1 dispositifs de mesure raccordés électriquement aux moyens de réception via les premières et secondes voies du commutateur rotatif, la bague de commutation est déplacée dans la position permettant au dispositif de mesure restant, en attente, d'être raccordé aux moyens de réception via un couple de première et seconde voies, et permettant de rendre inactive la première voie sur laquelle est raccordée le dispositif de mesure en panne. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue schématique d'un système de mesure selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, comprenant un commutateur rotatif également objet de l'invention ; - la figure 2 représente une vue en perspective du commutateur rotatif de la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue de côté du 25 commutateur rotatif, sans sa bague de commutation ; - la figure 4 représente une vue en perspective de la bague de commutation du commutateur rotatif montré sur les figures précédentes ; - les figures 5a et 5b montrent deux vues 30 en perspective, selon des angles différents, de la coopération entre les balais et les voies électriques, dans une position normale de fonctionnement ; - les figures 6 à 9 montrent des vues analogues à celle de la figure 5b, avec la bague de commutation se trouvant dans différentes positions ; et - les figures 10a à 10e montrent différentes étapes de fabrication du commutateur rotatif représenté sur les figures précédentes. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté schématiquement un système de mesure 1 pour turbomachine d'aéronef, selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Le système 1 comporte un nombre n de dispositifs de mesure, par exemple des sondes assurant la mesure d'une donnée physique telle que la pression, la température, etc. Dans la suite de la description, le nombre n est fixé à cinq, mais il peut bien entendu être supérieur ou inférieur, tout en restant supérieur ou égal à trois. Ainsi, ce sont cinq dispositifs de mesure 2.1 à 2.5 qui équipent le système 1, ces dispositifs étant préférentiellement du même type, et seulement quatre d'entre eux 2.1 à 2.4 étant prévus pour être actifs simultanément en conditions normales de fonctionnement. Le cinquième dispositif de mesure 2.5 reste quant à lui inactif, en attente, en tant que dispositif de secours en cas de panne survenant sur l'un des quatre autres dispositifs 2.1 à 2.4. Le système 1 présente par ailleurs des 30 moyens 4 de réception de signaux transmis par les dispositifs de mesure, ces moyens 4 pouvant intégrer un calculateur ainsi que tout autre élément réputé approprié par l'homme du métier pour l'exploitation des mesures réalisées par les dispositifs 2.1 à 2.4. Entre les moyens de réception 4 et les sondes 2.1 à 2.5, il est prévu un commutateur rotatif 6 spécifique à la présente invention, et qui sera détaillé ci-après. Du côté des sondes, le commutateur 6 présente un premier connecteur électrique 10 présentant n premières voies, c'est-à-dire cinq voies. Ces premières voies, référencées Xl à X5, sont respectivement raccordées électriquement aux cinq sondes 2.1 à 2.5. Du côté des moyens de réception 4, le commutateur 6 présente un second connecteur électrique 12 présentant n-1 premières voies, c'est-à-dire quatre voies. Ces secondes voies, référencées Y1 à Y4, sont raccordées électriquement aux moyens 4. De plus, le commutateur 6 présente une bague de commutation 14 montée rotative sur les deux connecteurs, et présentant des balais permettant de raccorder deux à deux les quatre premières voies Xl à X4 aux quatre secondes voies Y1 à Y4. Ainsi, dans cette configuration de fonctionnement normal du système de mesure 1, les moyens 4 reçoivent les signaux émis par les quatre sondes 2.1 à 2.4, mais pas celui de la cinquième sonde 2.5 en attente, dont la première voie associée X5 n'est raccordée électriquement à aucune seconde voie du commutateur. En référence aux figures 2 à 5b, il va être 30 détaillé la conception du commutateur rotatif 6, dans sa configuration de fonctionnement normal évoquée ci-dessus. Le commutateur 6 s'étend selon un axe 20, sur lequel sont centrés la bague de commutation ainsi que les deux connecteurs électriques 10, 12 situés aux deux extrémités opposées du commutateur. Comme cela est visible sur la figure 3, chaque connecteur 10, 12 comporte un corps de connecteur 10a, 12a électriquement isolant, traversé par des fils électriques et des tiges conductrices 22, 24 aux extrémités desquelles sont agencés des contacts électriques référencés Xia, Xib, Yja et Yjb, avec « i » allant de 1 à 5 et « j » allant de 1 à 4. Le commutateur 6 comporte par ailleurs un canon 26 de logement des contacts électriques précités. Le canon est donc agencé entre les deux corps de connecteur 10a, 12a, et relié à ces derniers par des bagues de retenue 30. Ces bagues de retenue permettent également de maintenir la bague de commutation 14 au droit des contacts électriques, autour du canon 26. Les contacts Xia, Xib sont agencés selon une rangée annulaire centrée sur l'axe 20, de même que les contacts Yja et Yjb sont agencés selon une autre rangée annulaire également centrée sur l'axe 20, et 25 décalée de la première selon la direction de ce même axe. En référence plus particulièrement à la figure 4, il est représenté la bague de commutation 14 qui comporte un corps électriquement isolant 32, ainsi 30 que des balais 34 servant à relier électriquement, deux à deux, les contacts électriques. Les balais sont installés sur la surface intérieure de la bague, et sont également agencés selon une rangée annulaire centrée sur l'axe 20, en étant espacés les uns des autres selon la direction circonférentielle. Tout comme les contacts au sein de leur rangée, les balais 34 destinés à être en appui sur ces contacts sont uniformément répartis selon la direction circonférentielle, et présentent chacun une longueur circonférentielle identique. Les balais 34 présentent ici une forme globale de Z, avec les deux branches d'extrémité décalées l'une de l'autre selon la direction circonférentielle. Ce sont ces deux branches d'extrémité, également appelées bases, qui servent à l'appui sur les contacts, la branche intermédiaire servant uniquement au raccordement électrique entre les deux branches d'extrémité. En référence aux figures 5a et 5b, il est montré la coopération entre ces balais 34 et les contacts électriques Xia, Xib, Yja, Yjb qui présentent chacun une forme globale oblongue, dont la grande longueur est orientée sensiblement radialement. Dans chaque rangée de contacts, une même voie est réalisée à l'aide de deux contacts électriques, qui sont ici disposés de façon diamétralement opposée dans la rangée. Ainsi, à titre d'exemples, les contacts X3a et X3b forment ensemble la voie X3 du premier connecteur 10, de même que les contacts Y2a et Y2b forment ensemble la voie Y2 du second connecteur 12. Dans cette configuration normale de fonctionnement, dans laquelle la bague 14 occupe l'une de ses n positions possibles, dite première position, les couples formés par les premières et secondes voies sont les suivants : X1-Y1 ; X2-Y2 ; X3-Y3 ; X4-Y4. Ainsi, seule la voie X5 est inactive, dépourvue de raccordement électrique avec les secondes voies, les autres sondes 2.1 à 2.4 pouvant alors transmettre des signaux aux moyens de réception 4. En cas de panne survenant sur l'une quelconque des sondes 2.1 à 2.4, le commutateur rotatif 6 permet de facilement désactiver la première voie associée à cette sonde défaillante, et d'activer la voie X5 reliée à la sonde 2.5 de secours. En effet, sa conception est telle que dans chacune des cinq positions de la bague, les premières et secondes voies forment toujours quatre couples de voies en laissant seulement l'une des premières voies inactives, cette première voie inactive étant différente dans chacune des cinq positions. Un opérateur réalisant une opération de maintenance sur le système doit donc au plus essayer les quatre autres positions de la bague, qui sont obtenues par simple rotation de celle-ci, selon l'axe 20. Ainsi, l'opérateur conservera celle des quatre positions qui permettra de rendre inactive la première voie associée à la sonde défectueuse, position dans laquelle la voie X5 associée à la sonde de secours 2.5 est nécessairement raccordée à l'une des quatre secondes voies, permettant ainsi la transmission de son signal vers les moyens de réception 4. Sur les figures 6 à 9, il est représenté le commutateur 6 dans les quatre autres positions de la bague de commutation, dont seuls les balais ont été représentés pour des raisons de clarté. Un passage d'une position donnée à une position suivante est effectué par simple rotation de la bague, d'un angle d'une valeur d'environ 72°. Un ultime déplacement de la bague d'un incrément à partir de la cinquième position montrée sur la figure 9 permet de revenir à la première position de la figure 5b, plaçant le commutateur en configuration normale de fonctionnement. Par ailleurs, il est noté que dans chacune des cinq positions, la bague est arrêtée par un contact dit rigide nécessitant de développer une force substantielle pour sortir de cette position. Cela évite au commutateur d'être sensible aux vibrations de la turbomachine, et permet à l'opérateur de mieux détecter les instants où la bague arrive dans chacune de ses cinq positions possibles. A titre indicatif, ces pôles rigides peuvent être réalisés par un système d'autofreinage classique, par exemple du type à bille. Dans la seconde position de la figure 6, les couples formés par les premières et secondes voies sont les suivants : X5-Y1 ; Xl-Y2 ; X2-Y3 ; X4-Y4. Ainsi, seule la voie X3 est inactive, dépourvue de raccordement électrique avec les secondes voies, les autres sondes 2.1, 2.2, 2.4 et 2.5 pouvant alors transmettre des signaux aux moyens de réception 4. Dans la troisième position de la figure 7, les couples formés par les premières et secondes voies sont les suivants : X2-Y2 ; X3-Y3 ; X4-Y4 ; X5-Y1. Ainsi, seule la voie X1 est inactive, dépourvue de raccordement électrique avec les secondes voies, les autres sondes 2.2 à 2.5 pouvant alors 5 transmettre des signaux aux moyens de réception 4. Dans la quatrième position de la figure 8, les couples formés par les premières et secondes voies sont les suivants : Xl-Y2 ; X2-Y3 ; X3-Y4 ; X5-Y4. 10 Ainsi, seule la voie X4 est inactive, dépourvue de raccordement électrique avec les secondes voies, les autres sondes 2.1 à 2.3 et 2.5 pouvant alors transmettre des signaux aux moyens de réception 4. Enfin, dans la cinquième position de la 15 figure 9, les couples formés par les premières et secondes voies sont les suivants : Xl-Y2 ; X5-Y1 ; X3-Y3 ; X4-Y4. Ainsi, seule la voie X2 est inactive, dépourvue de raccordement électrique avec les secondes 20 voies, les autres sondes 2.1 et 2.3 à 2.5 pouvant alors transmettre des signaux aux moyens de réception 4. Enfin, en référence aux figures 10a à 10e, il est montré plusieurs étapes successives de fabrication du commutateur rotatif 6. 25 Tout d'abord, comme cela est partiellement schématisé sur la figure 10a, les connecteurs sont équipés de leurs fils électriques 40 et de leurs tiges conductrices. Ensuite, les contacts sont placés en bout de tiges, puis ceux du premier connecteur 10 sont 30 insérés dans une première partie du canon 26, comme schématisé sur la figure 10b. La bague de commutation 14 est alors insérée autour du canon 26 tel que montré sur la figure 10c, puis c'est au tour des contacts du second connecteur 12 d'être insérés dans une seconde partie du canon 26, comme schématisé sur la figure 10d. Enfin, les bagues de retenue 30 sont placées sur le commutateur pour solidariser les connecteurs au canon, et maintenir en place la bague de commutation. L'installation de chaque bague 30 peut être réalisée en partant de demi-bagues qui sont ensuite rendues solidaires, par exemple par soudage. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. 20 REVENDICATIONS1. Commutateur rotatif (6) comprenant : un premier connecteur électrique (10) présentant un nombre n supérieur ou égal à trois de premières voies (Xl, X2, Xi, Xn) ; un second connecteur électrique (12) présentant un nombre n-1 de secondes voies (Y1, Y2, Yj, Yn-1) ; et une bague de commutation (14) montée rotative vis-à-vis des premier et second connecteurs (10, 12) et comprenant des balais (34) capables de raccorder électriquement lesdites premières et secondes voies, ladite bague étant conçue de manière à pouvoir adopter un nombre n de positions différentes par rapport auxdits connecteurs, dans chacune desquelles chaque seconde voie est raccordée à l'une des premières voies de manière à former n-1 couples de premières et secondes voies raccordées et de laisser seulement l'une des premières voies inactive, dépourvue de raccordement avec les secondes voies, ladite première voie inactive étant différente dans chacune des n positions de la bague de commutation. 2. Commutateur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des premier et second connecteurs (10, 12) comporte une rangée annulaire de contacts électriques, les deux rangées annulaires étant concentriques et décalées l'une de l'autre selon leur axe (20), et en ce que les balais (34) de la bague de commutation (14), en appuisur les contacts électriques, sont agencés sur la bague de commutation en étant espacés les uns de autres selon la direction circonférentielle. 3. Commutateur rotatif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les contacts électriques du premier connecteur (10) sont uniformément répartis selon la direction circonférentielle, et en ce que les contacts 10 électriques du second connecteur (12) sont également uniformément répartis selon la direction circonférentielle. 4. Commutateur rotatif selon la 15 revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que chaque première voie (Xl, X2, Xi, Xn) et chaque seconde voie (Y1, Y2, Yj, Yn-1) est formée à l'aide de deux contacts électriques, de préférence diamétralement opposés dans leur rangée annulaire. 20 5. Commutateur rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les balais (34) présentent chacun une forme globale de Z. 25 6. Commutateur rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des premier et second connecteurs (10, 12) comporte un corps (10a, 12a) relié à un canon (26) 30 de logement des contacts électriques formant lespremières et secondes voies, canon autour duquel ladite bague de commutation (14) est montée en rotation. 7. Système (1) de mesure comprenant n dispositifs de mesure (2.1, 2.2, 2.i, 2.n) ainsi que des moyens (4) de réception de signaux transitant par lesdits dispositifs de mesure, et comportant de plus un commutateur rotatif (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes dont les n premières voies (Xl, X2, Xi, Xn) sont respectivement raccordées aux n dispositifs de mesure, et dont les n-1 secondes voies (Y1, Y2, Yj, Yn-1) sont raccordées aux moyens (4) de réception de signaux. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens (4) de réception de signaux comprennent un calculateur. 9. Turbomachine d'aéronef comprenant un 20 commutateur rotatif (6) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et/ou un système (1) de mesure selon la revendication 7 ou la revendication 8. 10. Procédé de maintenance d'un système (1) 25 de mesure selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce qu'en cas de panne sur l'un quelconque des n-1 dispositifs de mesure raccordés électriquement aux moyens de réception via les premières et secondes voies du commutateur rotatif, la 30 bague de commutation (14) est déplacée dans la position permettant au dispositif de mesure restant, en attente,d'être raccordé aux moyens de réception via un couple de première et seconde voies, et permettant de rendre inactive la première voie sur laquelle est raccordée le dispositif de mesure en panne. 10