Brevet FR3006434A1 — publié le 20141205

i CAPTEUR DE MESURE DE JEU A ELECTRODE ABRADABLE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un capteur de mesure de jeu à électrode abradable. Elle porte plus particulièrement sur un capteur de mesure de jeu entre le sommet des aubes d'un rotor et la surface interne d'un revêtement abradable recouvrant la surface interne d'un carter de turbomachine. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR De manière conventionnelle, une turbomachine à double flux comprend d'amont en aval une soufflante à la sortie de laquelle un flux d'air se divise d'une part en un flux d'air primaire circulant à l'intérieur d'un turboréacteur dans un compresseur, une chambre de combustion puis une turbine, et d'autre part en un flux d'air secondaire circulant autour du turboréacteur. La soufflante comporte un rotor comportant à sa périphérie externe une pluralité d'aubes de rotor régulièrement réparties, les aubes étant entourées zo extérieurement par un carter externe. Pour éviter un passage d'air au sommet des aubes qui diminuerait le rendement de la turbomachine, un revêtement en matériau abradable est porté par la surface interne du carter externe de soufflante et disposé au droit des aubes de la soufflante. En fonctionnement, il est important de connaître et de contrôler le jeu 25 entre les extrémités radialement externe des aubes et le carter afin de maintenir en permanence une distance minimale mais suffisante entre les extrémités libres des aubes et le carter pour éviter tout contact pouvant nuire à la solidité mécanique du rotor muni des aubes et par voie de conséquence sa durée de vie. 30 Dans le cadre des mesures de jeux en sommet d'aubes de rotor, une méthode de mesure est d'utiliser des capteurs capacitifs. Dans une telle mise en oeuvre, chaque capteur comporte une première électrode métallique positionnée sur le carter externe, la première électrode constituant l'une des électrodes réalisant un condensateur. La seconde électrode est formée chaque sommet aube. Lorsqu'une aube passe au droit de la première électrode, la distance est minimale et donc la capacité maximale. La mesure de cette capacité donne une image de la mesure de la distance entre la première électrode et le sommet de l'aube. Comme indiqué précédemment, le carter externe qui est métallique est recouvert d'un revêtement plus tendre que le métal (revêtement abradable) ce qui autorise une pénétration du sommet d'aube par abrasion de la surface du revêtement abradable sans que cela n'entraine de contraintes mécaniques excessives dans l'aube. Afin d'éviter tout contact, et donc tout endommagement, entre la première électrode et le sommet de l'aube, la première électrode est positionné en retrait de la surface interne du revêtement abradable, à une profondeur supérieure à celle que l'on s'attend à avoir comme pénétration de l'aube dans le revêtement abradable. La distance mesurée étant la distance séparant le sommet de l'aube de la première électrode, il convient de soustraire la valeur du retrait de la première électrode par rapport à la surface interne du revêtement abradable pour obtenir la distance séparant le sommet de l'aube de la surface interne du revêtement abradable. En cas de pénétration de l'aube dans le revêtement abradable, la surface interne du revêtement recule et donc le jeu entre le revêtement abradable et le sommet d'aube augmente sans que cela ne soit mesuré par le capteur. En cas de prévision de fortes pénétrations de l'aube dans le revêtement abradable, la première électrode est positionnée à un retrait tel que la mesure est pratiquement hors de portée lorsque les jeux sont fortement ouverts (ce qui est souvent le cas au ralenti). La mesure est donc fortement bruitée et/ou inexploitable. Lorsque le signal issu du capteur capacitif est utilisé pour réaliser des mesures selon la technologie appelée tip-timing, cette technique impose d'avoir des signaux au temps de montée le plus bref possible et donc d'utiliser l'électrode la plus petite possible et la plus proche possible du sommet d'aube. Le retrait de sécurité imposé à la première électrode est en opposition avec ce besoin. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a donc pour objectif de remédier aux inconvénients de l'état de la technique. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de fournir un capteur de mesure de jeu entre le sommet des aubes d'un rotor et la surface interne d'un revêtement abradable recouvrant la surface interne d'un carter de turbomachine présentant une précision de mesure accrue. A cette fin l'invention porte sur un capteur capacitif de mesure de jeu entre le sommet des aubes d'un rotor et la surface interne d'un revêtement abradable recouvrant la surface interne d'un carter de turbomachine. Le capteur capacitif de mesure de jeu comporte notamment une première électrode dont le matériau est choisi de sorte à s'user lors d'un contact de sommet d'aube. Autrement dit, le capteur capacitif de mesure de jeu comporte notamment une première électrode dont le matériau est un matériau abradable. Grâce au matériau de la première électrode du capteur selon l'invention, il est possible de positionner cette dernière de sorte à ce que sa surface destinée à venir au contact des aubes soit en alignement avec le revêtement abradable recouvrant le carter externe. Ainsi, aucun retrait entre la tête du capteur (formée par la première électrode) par rapport à la surface du revêtement abradable n'est présent. Avec un tel retrait nul, la distance mesurée correspond exactement à la distance séparant le sommet des aubes de la surface interne du revêtement abradable recouvrant le carter. La mesure du jeu est donc une mesure exacte et précise. En outre, en cas de pénétration d'une aube dans le revêtement abradable et simultanément dans la première électrode, le revêtement abradable et l'électrode s'usent de façon similaire. Il s'ensuit avantageusement que le jeu mesuré reste la distance séparant la surface interne du revêtement et le sommet d'aube. Le capteur capacitif de mesure de jeu selon l'invention peut également 30 présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-après, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement réalisables. Dans une réalisation non limitative, le matériau de la première électrode est en outre choisi de sorte à s'user, lors d'un contact de sommet d'aube, de façon identique au revêtement abradable recouvrant la surface interne du carter. Dans une réalisation non limitative, le matériau de la première électrode est du graphite. Dans une réalisation non limitative, le matériau du revêtement abradable recouvrant la surface interne du carter est un matériau conducteur et le matériau de la première électrode est identique à celui du revêtement abradable. Dans une réalisation non limitative, le capteur de mesure de jeu présente une zone périphérique électriquement isolante séparant la première électrode du revêtement abradable recouvrant la surface interne du carter. Dans une réalisation non limitative, le matériau de la zone périphérique électriquement isolante est choisi de sorte à s'user lors d'un contact de sommet d'aube. Dans une réalisation non limitative, l'épaisseur d'usure de la première électrode est comprise entre 1 mm et 15 mm. Cette épaisseur d'usure est par exemple de l'ordre de 10mm pour une soufflante et de l'ordre de 2 mm pour un étage de compresseur. Dans une réalisation non limitative, la première électrode est circulaire zo et présente un diamètre compris entre 1 mm et 15 mm. Ce diamètre est par exemple de l'ordre de 10 mm pour une soufflante et de l'ordre de 3 mm pour un étage de compresseur. L'invention porte également sur une soufflante ou un compresseur ou une turbine de turbomachine comportant un capteur capacitif de mesure de 25 jeu entre le sommet des aubes d'un rotor et la surface interne d'un revêtement abradable recouvrant la surface interne d'un carter de turbomachine. Le capteur capacitif de mesure de jeu selon l'invention comporte une première électrode présentant une surface en alignement avec la surface interne dudit revêtement abradable, le matériau de ladite première 30 électrode étant choisi de sorte à s'user lors d'un contact de sommet d'aube. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 illustre un exemple non limitatif de réalisation d'une soufflante d'une turbomachine selon l'invention représentée en vue de coupe axiale, - la figure 2 illustre de manière schématique, un exemple non limitatif de réalisation, d'un capteur capacitif de mesure de jeu entre le sommet des aubes d'un rotor et la surface interne d'un revêtement abradable recouvrant la surface interne d'un carter de turbomachine, - la figure 3 illustre est une vue de dessus du capteur capacitif de mesure de jeu illustré sur la figure 2. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments utiles pour la compréhension de l'invention ont été représentés et ceci, sans respect de l'échelle et de manière schématique. En outre, les éléments similaires situés sur différentes figures comportent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION La description qui va suivre s'applique à une soufflante d'une turbomachine. Toutefois, elle est applicable à d'autres parties tournantes de la turbomachine telles que le compresseur et la turbine. La figure 1 illustre une demi-vue schématique en vue de coupe axiale d'une soufflante 1 selon l'invention d'une turbomachine d'axe longitudinal 2, comportant un rotor 3 portant à sa périphérie une pluralité d'aubes 4 (une seule est représentée sur la figure 1). Chaque aube 4 présente un pied solidaire du rotor 3 et s'étend radialement vers l'extérieur en direction d'un carter 5 de soufflante portant une nacelle 6 entourant extérieurement les aubes 4. Le rotor 3 est entrainé en rotation autour de l'axe 2 de la turbomachine par un arbre 7 solidaire du rotor 3. Le carter de soufflante 5 comprend une face interne 5i. Un revêtement abradable 8 recouvre la face interne 5i du carter 5 et est disposé au droit des aubes 4 de soufflante. Ce revêtement abradable 8 est destiné à s'user lors d'un contact avec les extrémités radialement externes 4e des aubes 4. Cette couche de matériau abradable 8 permet de réduire les jeux entre les sommets des aubes 4e et le carter de soufflante 5, et ainsi d'optimiser les performances de la turbomachine. Afin de mesurer les jeux aux sommets des aubes 4 de la soufflante 1, on dispose une pluralité de capteurs 9 capacitifs (un seul capteur est représenté) régulièrement répartis à la périphérie du carter 5. Chaque capteur 9 est relié par un câble 10 à une unité de traitement de données 11. Chaque capteur 9 présente une première électrode 12 présentant une 10 surface 12i en alignement avec la surface interne 8i du revêtement abradable 8. Le matériau de la première électrode 12 est choisi de sorte à s'user lors d'un contact avec les extrémités radialement externes 4e des aubes 4. Autrement dit, le matériau de la première électrode 12 est abradable de sorte 15 que lorsqu'elle est mise au contact des aubes tournant autour de l'axe longitudinal 2 de la turbomachine, la première électrode 12 s'use préférentiellement aux extrémités 4e des aubes 4. Plus particulièrement, le matériau de la première électrode 12 doit être choisi de sorte à ne pas induire de contraintes mécaniques sur les aubes 4 zo lors du frottement de leurs extrémités 4e sur la première électrode 12. Le matériau de la première électrode 12 doit en outre présenter des caractéristiques lui permettant de s'user progressivement sans se rompre ou se détacher en bloc. Par ailleurs, le matériau de la première électrode 12 doit permettre 25 d'assurer une liaison électrique avec le câble 10 relié à l'unité de traitement de données 11. Dans une réalisation non limitative, le matériau de la première électrode 12 est du graphite. Le graphite permet de ne pas induire de contraintes mécaniques sur l'aube lors d'un frottement de l'extrémité 4e de 30 l'aube 4 avec la première électrode 12, il s'use en outre de manière progressive sans se rompre et est à même d'assurer une liaison électrique avec le câble 10 relié à l'unité de traitement de données 11. Il est bien évident que ce choix de matériau n'est pas limitatif, et tout autre matériau présentant de telles caractéristiques mécaniques et électriques peut être utilisé pour réaliser la première électrode 12. La deuxième électrode du capteur 9 est formée par les extrémités 4e des aubes 4 de soufflante. Lorsqu'une aube 4 passe au droit de la première électrode 12, la distance est minimale et donc la capacité maximale. La mesure de cette capacité donne une image de la mesure de la distance entre la première électrode 12 et le sommet d'aube 4e. Grâce à l'invention, aucun retrait entre la tête du capteur capacitif (formée par la première électrode 12) par rapport à la surface du revêtement abradable 8 n'est présent. Avec un tel retrait nul, la distance mesurée correspond exactement à la distance séparant le sommet des aubes 4e de la surface interne 8i du revêtement abradable 8 recouvrant le carter 5. La mesure du jeu est donc une mesure exacte et précise. En outre, en cas de pénétration d'une aube 4 dans le revêtement abradable 8 et simultanément dans la première électrode 12, le revêtement abradable 8 et l'électrode 12 s'usent de façon similaire. Il s'ensuit avantageusement que le jeu mesuré reste la distance séparant la surface interne 8i du m revêtement abradable 8 et le sommet d'aube 4e. La figure 2 illustre de façon schématique, un exemple non limitatif de réalisation, d'un capteur capacitif 9 de mesure de jeu entre le sommet 4e des aubes 4 (seulement l'extrémité est illustré) d'un rotor et la surface interne 8i d'un revêtement abradable 8 recouvrant la surface interne Si d'un carter 5 de turbomachine. Selon cette réalisation, le matériau du revêtement abradable 8 recouvrant la surface interne Si du carter 5 est conducteur. Ce matériau est par exemple formé par du Metco601. Selon cette réalisation, le matériau de la première électrode 12 est identique à celle du revêtement abradable 8, autrement dit du Metco601. Le Metco601, tout comme le graphite, permet de ne pas induire de contraintes mécaniques sur l'aube 4 lors d'un frottement avec la première électrode 12, il s'use en outre de manière progressive sans se rompre et est à même d'assurer une liaison électrique avec le câble 10 relié à l'unité de traitement de données 11. Selon la mise en oeuvre illustrée sur la figure 3 (cas d'un capteur installé sur un carter de compresseur), la première électrode 12 est de forme non limitative circulaire, et présente dans une mise en oeuvre non limitative un diamètre de l'ordre de 3 mm et une réserve d'épaisseur d'usure de l'ordre de 2 mm. Dans une telle mise en oeuvre, afin de pouvoir assurer les mesures de jeu de façon optimum, une zone périphérique électriquement isolante Z est disposée entre la première électrode 12 et le revêtement abradable 8 recouvrant la surface interne 5i du carter 5. Cette zone périphérique électriquement isolante Z est elle-même en matériau abradable de sorte à s'user préférentiellement aux extrémités 4e des aubes 4 lors d'un frottement (ou contact) de ces extrémités 4e avec cette zone périphérique électriquement isolante Z. Tout au long de la description, un seul capteur a été représenté par soucis de clarté. Il est entendu, que la soufflante peut présenter 2, 3, 4 ou tout autre quantité de capteur capacitif selon l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention, ces capteurs capacitifs étant régulièrement répartis à la circonférence du carter de soufflante 6 et disposé au droit des extrémités des aubes 4. Il convient par ailleurs de noter que ce qui a été décrit en référence à une soufflante de turbomachine s'applique également à tout autre partie d'une turbomachine permettant l'installation de capteur capacitif de mesure de jeu entre le sommet des aubes d'un rotor et la surface interne d'un revêtement abradable comme décrit précédemment. En particulier, le capteur capacitif selon l'invention est applicable à un compresseur ou à une turbine, en particulier une turbine basse pression. Dans le cas d'une turbine, le revêtement abradable est par exemple en matériau de type nid d'abeille métallique. REVENDICATIONS1. Capteur capacitif de mesure de jeu (9) entre le sommet (4e) des aubes (4) d'un rotor (3) et la surface interne (8i) d'un revêtement abradable (8) recouvrant la surface interne (5i) d'un carter (5) de turbomachine, ledit capteur capacitif de mesure de jeu (9) étant caractérisé en ce qu'il comporte une première électrode (12) dont le matériau est choisi de sorte à s'user lors d'un contact de sommet (4e) lo d'aube (4). 2. Capteur capacitif de mesure de jeu (9) selon la revendication 1 précédente caractérisé en ce que le matériau de la première électrode (12) est en outre choisi de sorte à s'user, lors d'un contact de 15 sommet (4e) d'aube (4), de façon identique au revêtement abradable (8) recouvrant la surface interne (Si) du carter (5). 3. Capteur capacitif de mesure de jeu (9) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 précédentes caractérisé en ce que le matériau 20 de la première électrode (12) est du graphite. 4. Capteur capacitif de mesure de jeu (9) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le matériau du revêtement abradable (8) recouvrant la surface interne (Si) du carter (5) est 25 conducteur et le matériau de la première électrode (12) est identique à celle du revêtement abradable (8). S. Capteur capacitif de mesure de jeu (9) selon la revendication 4 précédente caractérisé en ce qu'il présente une zone périphérique (Z) 30 électriquement isolante séparant la première électrode (12) du revêtement abradable (8) recouvrant la surface interne (Si) du carter (5). 6. Capteur capacitif de mesure de jeu (9) selon la revendication 5 35 précédente caractérisé en ce que le matériau de la zone périphérique(Z) électriquement isolante est choisie de sorte à s'user lors d'un contact de sommet (4e) d'aube (4). 7. Capteur capacitif de mesure de jeu (9) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'épaisseur d'usure de la première électrode (12) est comprise entre 1 mm et 15 mm. 8. Capteur capacitif de mesure de jeu (9) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la première électrode (12) est circulaire et présente un diamètre compris entre 1 mm et 15 mm. 9. Soufflante (1) ou compresseur ou turbine de turbomachine comportant un capteur capacitif (9) de mesure de jeu entre le sommet (4e) des aubes (4) d'un rotor (3) et la surface interne (8i) d'un revêtement abradable (8) recouvrant la surface interne (Si) d'un carter (5) de turbomachine, ladite soufflante (1) ou ledit compresseur étant caractérisé en ce que ledit capteur capacitif de mesure de jeu (9) comporte une première électrode (12) présentant une surface (12i) en alignement avec la surface interne (8i) dudit revêtement abradable (8), le matériau de ladite première électrode (12) étant choisie de sorte à s'user lors d'un contact de sommet (4e) d'aube (4).