Brevet FR3052863A1 — publié le 20171222

VEINE POUR TURBOMACHINE, COMPRENANT UN DISPOSITIF DE MESURE DES CARACTERISTIQUES D'UN ECOULEMENT D'AIR La présente invention concerne un dispositif de mesure des caractéristiques d'un écoulement d'un fluide, en particulier d'un écoulement d'air, tel que celui circulant dans une veine annulaire d'air d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur. Afin de valider et de certifier les veines de turbomachines, des essais et des mesures sont notamment réalisés sur les veines traversées par l'écoulement d'air. Pour la réalisation des essais et des mesures, des dispositifs de mesure sont utilisés, chaque dispositif étant adapté pour mesurer une caractéristique particulière de l'écoulement d'air. La demande de brevet FR 2 952 713 au nom de la demanderesse décrit un tel dispositif de mesure, représenté en figure 1. Le dispositif 2, également appelé peigne de mesure ou mesureur, comprend une semelle 4 par laquelle le dispositif 2 est fixé à une paroi de la veine et un corps 6 solidaire de la semelle 4 et portant des sondes 8 de mesure des caractéristiques de l'écoulement E d'air. Les sondes 8 sont orientées de sorte à être face à l'écoulement E d'air. Ce dispositif 2 permet de réaliser des mesures de l'écoulement E d'air, mais reste cependant perfectible. En effet, un inconvénient majeur de ce dispositif 2 réside dans le fait que le corps génère une perturbation dans l'écoulement de l'écoulement E d'air, perturbation située notamment à proximité des sondes. Ainsi, les mesures réalisées ne sont pas optimales et il existe une marge d'erreur à prendre en compte pour la certification des veines. Une solution envisagée et utilisée est de donner au corps 6 une forme aérodynamique permettant de réduire l'impact du dispositif 2 sur l'écoulement E d'air. Toutefois, si cette solution permet de réduire la 3052863 2 création de perturbations, elle n'est pas pleinement satisfaisante en ce que les perturbations ne sont que diminuées et non nulles ou quasi-nulles. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. 5 A cet effet, l'invention propose, en premier lieu, une veine d'écoulement d'air, pour turbomachine, comprenant : - une première paroi, - une seconde paroi en vis-à-vis de la première paroi, et - un dispositif de mesure des caractéristiques d'un écoulement 10 d'air situé dans la veine entre la première paroi et la seconde paroi, et comprenant au moins une sonde, - des moyens d'accrochage rigide du dispositif à la première paroi et à la seconde paroi, dans laquelle les moyens d'accrochage rigide comprennent au moins un 15 hauban reliant rigidement le dispositif de mesure aux première paroi et seconde paroi. Une telle veine, par l'utilisation des haubans, permet de limiter la création de perturbation autour du dispositif de mesures dans l'écoulement d'air. 20 Dans le but de faciliter la fixation et d'assurer la bonne orientation du dispositif de mesure, les moyens d'accrochage comprennent au moins quatre haubans fixés à une première extrémité à la sonde et à une seconde extrémité, opposée à la première extrémité, à l'une de la première paroi ou de la deuxième paroi, les haubans étant répartis par 25 paire avec les haubans d'une première paire qui s'étendent vers l'amont depuis la sonde et les haubans d'une seconde paire qui s'étendent vers l'aval depuis la sonde. De plus, les premières extrémités de la première paire sont fixées à une partie amont de la sonde et les premières extrémités de la 30 seconde paire sont fixées à une partie aval de la sonde. 3052863 3 De préférence, les haubans d'une même paire seront écartés l'un de l'autre d'un angle compris entre 10° et 160°, ce qui favorisera encore la stabilité de la sonde. Avantageusement, les haubans de chaque paire sont situés de 5 part et d'autre d'un plan longitudinal passant par la sonde et s'étendant, d'amont en aval, entre la première paroi et la seconde paroi, et forment, entre eux, un angle non nul en s'écartant chacun l'un de l'autre vers leur seconde extrémité. Ainsi, les sondes sont stables et permettent de réaliser des mesures de bonne qualité. 10 De préférence, la première paroi et la seconde paroi sont des parois annulaires coaxiales radialement interne et radialement externe, respectivement. Pour réduire l'impact du dispositif sur l'écoulement d'air et la création de perturbations autour du dispositif de mesure, la sonde 15 comprend une buse tubulaire amont d'entrée d'air reliée à un corps aval tubulaire se terminant en aval par une forme en ogive, ledit au moins un hauban étant relié au corps de la sonde. De même, la sonde comprend, au moins un organe de mesure de caractéristiques d'un écoulement d'air relié à des moyens de transfert à 20 distance de données jusqu'à un récepteur distant. Dans ce même but de réduire la création de perturbation dans l'écoulement d'air, les haubans traversent les parois et sont chacun fixés à la première paroi ou à la seconde paroi par des mâchoires solidaires de la première paroi et de la seconde paroi et agencées à l'extérieur de la veine. 25 Pour faciliter le montage du dispositif dans la veine, les haubans sont raccordés à la sonde par une liaison rotule. Pour réaliser de multiples mesures dans l'écoulement d'air, le dispositif de mesure et d'acquisition comprend plusieurs sondes. Avantageusement, les haubans sont des tiges rigides et/ou des 30 câbles souples. 3052863 4 L'invention concerne, en second lieu, une turbomachine comprenant une veine telle que précédemment décrite. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la 5 description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de mesure des caractéristiques d'un écoulement d'air selon l'art antérieur ; - la figure 2a est une vue de face d'une veine de turbomachine 10 comprenant un dispositif de mesure selon l'invention ; - la figure 2b est une vue de détail selon l'encadré Ilb de la figure 2a montrant une sonde du dispositif en vue de face ; - la figure 2c est une vue de détail selon l'encadré Ilc de la figure 2a montrant une partie des moyens d'accrochage du dispositif ; 15 - la figure 3 est une vue en perspective de dessous et depuis l'amont du dispositif de mesure de la figure 2a ; - la figure 4 est une vue de côté du dispositif de mesure de l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique en coupe montrant les 20 moyens d'accrochage du dispositif de mesure. On a représenté, sur la figure 2a, en vue de face, une veine 10 d'écoulement E d'air d'une turbomachine 12 qui comprend une première paroi 14 et une seconde paroi 16 en vis-à-vis de la première paroi 14. En l'espèce, la première paroi 14 et la seconde paroi 16 sont des parois 25 annulaires coaxiales radialement interne et radialement externe, respectivement Afin de valider et de certifier la veine 10, des essais et des mesures doivent être réalisés sur celle-ci. Pour cela, on utilisera un dispositif 18 de mesure des 30 caractéristiques de l'écoulement E d'air tel que représenté sur les figures 2 à 5. 3052863 5 Comme nous le verrons par la suite, ce dispositif 18 a pour particularité de limiter la création de perturbations sur l'écoulement E d'air afin d'obtenir des mesures plus précises que celles obtenues avec les dispositifs 2 de l'art antérieur. 5 Le dispositif 18 selon l'invention comprend au moins une sonde 20 et est situé et accroché entre la première paroi 14 et la seconde paroi 16 par des moyens 22 d'accrochage rigide du dispositif 18 sur la première paroi 14 et la seconde paroi 16. Les moyens 22 d'accrochage rigide comprennent au moins un 10 hauban 24 reliant rigidement le dispositif 18 de mesure à la première paroi 14 et à la seconde paroi 16. Par hauban 24 on entend aussi bien un câble souple, constitué d'un ou plusieurs torons, destiné à être mis sous tension ou une tige rigide pleine ou creuse (par exemple un tube). Autrement dit, le terme hauban 24 15 se rapporte à un tube qui présente une rigidité initiale avant mise en situation, ou à un câble souple dont la rigidité est induite par sa mise en tension qui permet de relier rigidement, c'est-à-dire sans degré de liberté autorisés, le dispositif 18 de mesure à la première paroi 14 et à la seconde paroi 16. 20 Selon un premier mode de réalisation, décrit en référence aux figures 2 à 4, les moyens d'accrochage comprennent quatre haubans 24a, 24b, 24c, 24d distincts les uns des autres. Chaque hauban 24a, 24b, 24c, 24d est fixé, à une première extrémité 26, à la sonde 20 et, à une seconde extrémité 28, opposée à la 25 première extrémité 26, à l'une de la première paroi 14 ou de la seconde paroi 16. Avantageusement, les haubans 24 sont répartis par paire avec les haubans 24a, 24b d'une première paire qui s'étendent vers l'amont de la turbomachine 12 depuis la sonde 20 et les haubans 24c, 24d d'une 30 seconde paire qui s'étendent vers l'aval de la turbomachine 12 depuis la 3052863 6 sonde 20. Sur la figure 4, la première paire est entourée par le rectangle R1 en traits mixtes, l'autre paire n'étant pas entourée. Les expressions « amont » et « aval » sont utilisées en référence au sens de l'écoulement E de l'air dans la turbomachine. Ainsi, dans la 5 présente description, l'amont est la zone par laquelle l'air atteint le dispositif 18 de mesure et l'aval est par laquelle l'air s'écarte du dispositif 18 de mesure. A des fins de clarté, il est précisé que lorsque la description concerne l'un des haubans 24a, 24b, 24c, 24d en particulier, la référence 10 numérique particulière dudit hauban 24a, 24b, 24c, 24d sera utilisée alors que lorsque la description concernera l'un quelconque ou plusieurs des haubans 24, la référence numérique générale du ou des hauban(s) 24 sera utilisée. Comme on peut le voir sur la figure 3, les premières extrémités 15 26 de la première paire de haubans 24a, 24b sont fixées à une partie amont de la sonde 20 et les premières extrémités 26 de la seconde paire 24c, 24d sont fixées à une partie aval de la sonde 20. Toutefois, la composition de chacune des deux paires n'est illustrée ici qu'au titre d'un exemple avantageux mais n'est en rien 20 limitative. En effet, chacune de la première paire pourrait avoir deux haubans 24 s'étendant l'un vers l'amont de la turbomachine 12 depuis la sonde 20 et l'autre vers l'aval de la turbomachine 12 depuis la sonde 20, les deux haubans 24 étant reliés par leur première extrémité 26 à la sonde 20. Dans ce cas, une première paire étant entourée par le rectangle R2 en 25 traits mixtes sur la figure 4, les haubans 24 d'une même paire sont tous deux reliés, par leur seconde extrémité 28, à l'une de la première paroi 24 ou de la seconde paroi 16. Selon une alternative, les haubans 24 d'une même paire sont reliés, par leur seconde extrémité 28, l'un à la première paroi 14 et l'autre à la seconde paroi 16. 30 Comme on peut le voir sur la figure 5, les haubans 24 d'une même paire et, plus généralement tous les haubans 24, sont écartés l'un 3052863 7 de l'autre (ou les uns des autres) dans un plan transversal. Le plan transversal de la vue de la figure 5 représente ainsi quatre secteurs I, II, III, IV couvrant chacun un angle de 90°. Avantageusement, chaque hauban 24 se trouve dans l'un des 5 secteurs I, II, III, IV. De préférence, la première extrémité 26 de deux haubans 24 diagonalement opposés est positionnée telle sorte que deux droites d (en pointillés) passant chacune par la première extrémité 26 de deux haubans 24 diagonalement opposés sont sécantes en un point central de la sonde 20. 10 Autrement dit, en référence à la figure 5, les haubans 24a, 24b, 24c, 24d de chaque paire sont situés de part et d'autre d'un plan P longitudinal passant par la sonde 20 et s'étendant, d'amont en aval, entre la première paroi 14 et la seconde paroi 16. Ainsi, les haubans 24a, 24b, 24c, 24d de chaque paire forment, entre eux, un angle non nul et s'écartent 15 chacun l'un de l'autre vers leur seconde extrémité 28 respectives. Dans le cas présent, le plan P longitudinal passe également par l'axe de révolution de la sonde 20. Cette disposition particulière permet d'obtenir un positionnement centré de la sonde 20 dans la veine 10. 20 Toutefois, dans un cas non illustré sur les figures, et pour désaxer la sonde 20 d'une position centrée les haubans 24 ne sont pas alignés deux par deux, la première extrémité 26 de deux haubans 24 diagonalement opposés étant alors positionnée telle sorte que les deux droites d passant chacune par la première extrémité 26 de deux haubans 25 24 de deux secteurs I, II, III, IV opposés soient sécantes en un point écarté du centre de la sonde 20. Cela permet ainsi de positionner la sonde 20 avec un angle d'incidence et/ou un angle de dérapage par rapport à un plan transversal et un plan longitudinal de la turbomachine 12 respectivement. Un autre moyen de régler l'angle d'incidence et/ou l'angle 30 de dérapage serait d'ajuster la longueur de chacun des haubans 24, étant 3052863 8 considéré que tous les haubans 24 ont, de préférence, une longueur identique favorisant le centrage de la sonde 20 dans la veine 10. Autrement dit, les paires de haubans 24a, 24b, 24c, 24d sont intercalées, c'est-à-dire que lorsque l'on parcourt la surface de la sonde 20 5 dans un plan radial selon un sens horaire, on croise d'abord le hauban 24a de la première paire, ensuite le hauban 24d de la seconde paire, puis le hauban 24b de la première paire et enfin le hauban 24c de la seconde paire. Avantageusement, pour le mode de réalisation représenté sur 10 les figures, c'est-à-dire des paires dont les deux haubans 24 s'étendent tous deux soit vers l'amont ou soit vers l'aval et l'un vers la première paroi 14 et l'autre vers la seconde paroi 16, les haubans 24a, 24b, 24c, 24d d'une même paire sont écartés l'un de l'autre dans un plan radial, d'un angle compris entre 10° et 160°. 15 Comme on le voit sur la figure 3, les haubans 24 sont raccordés à la sonde 20 par une liaison rotule. En variante, les haubans pourraient être soit soudés sur la sonde 20, soit boulonnés à la sonde 20 à leur première extrémité 26. Pour que le dispositif 18 de mesure soit fixé sur la première paroi 20 14 et sur la seconde paroi 16, les moyens 22 d'accrochage comprennent également des mâchoires 30 solidaires de la première paroi 14 et de la seconde paroi 16 et agencées à l'extérieur de la veine 10. Les haubans 24 traversent alors la première paroi 14 et la seconde paroi 16 pour venir en prise avec l'une des mâchoires 30. 25 Les mâchoires 30 sont représentées sur la figure 2c et comprennent deux mors 32 dont l'un au moins est mobile par rapport à l'autre. Les mors 32 sont montés à coulissement sur un pied 34 et peuvent être écartés ou rapprochés dudit pied 34 par un écrou 36 venant en prise hélicoïdale sur le pied 34. Ainsi, lorsque l'écrou 36 est manipulé dans un 30 premier sens, les mors 32 sont écartés du pied 34 et lorsque l'écrou 36 est manipulé dans un second sens opposé au premier sens, les mors 32 sont 3052863 9 rapprochés dudit pied 34. Cela permet alors de mettre en tension ou de relâcher la tension des haubans 24 pour monter ou démonter le dispositif 18 de mesure dans la veine 10. Selon un second mode de réalisation, illustré à la figure 5, les 5 moyens 22 d'accrochage comprennent un unique hauban 24 qui traverse la sonde 20 plusieurs fois. Dans ce second mode de réalisation, le hauban 24 est divisé en plusieurs portions 24a, 24b, 24c, 24d s'étendant chacune entre la sonde 20 et l'une de la première paroi 14 et de la seconde paroi 16, et comportant 10 chacune une première extrémité 26 par laquelle la portion 24a, 24b, 24c, 24d est reliée à l'une de la première paroi 14 et de la seconde paroi 16, et une seconde extrémité 28 par laquelle la portion 24a, 24b, 24c, 24d est reliée à la sonde 20. Chaque portion 24a, 24b, 24c, 24d du hauban 24 est alors assimilée à un hauban 24a, 24b, 24c, 24d distinct des autres portions 15 24a, 24b, 24c, 24d et, sur la figure 5, chaque portion aura la même référence numérique que l'un des haubans 24a, 24b, 24c, 24d du premier mode de réalisation. La liaison entre deux portions 24a, 24b, 24c, 24d consécutives du hauban 24 est représentée par les traits en pointillés, le hauban 24 traversant alors la sonde 20 de sorte qu'à chaque seconde 20 extrémité 28, le hauban agisse comme une liaison rotule ave la sonde 20. Pour ce second mode de réalisation, la description du positionnement de la seconde extrémité 28 et la fixation de chaque portion 24a, 24b, 24c, 24d sur chacune des parois 14, 16 est similaire à celle du premier mode de réalisation et ne sera donc pas décrite de nouveau. 25 La sonde 20, représentée de face à la figure 2b et en perspective de face sur la figure 3, comprend une buse 38 tubulaire amont d'entrée d'air reliée à un corps 40 aval tubulaire se terminant en aval par une forme 42 en ogive, le ou les hauban(s) 24 étant relié(s) au corps 40 de la sonde 20. 30 Par forme 42 d'ogive on entend une forme convexe qui, de l'amont vers l'aval, commence par une section annulaire ronde et va en se 3052863 10 rétrécissant jusqu'à former une pointe. On considèrera ici qu'une forme de cône est également une forme d'ogive. Comme représenté sur la figure 4, la sonde comprend, au moins un, et en l'espèce deux, organes 44 de mesure de caractéristiques de 5 l'écoulement E d'air relié à des moyens 46 de transfert à distance de données jusqu'à un récepteur 48 distant de la veine 10. Les organes 44 de mesure sont alors logés dans la buse 38 tubulaire et les moyens 46 de transferts sont logés dans le corps 40 tubulaire. En outre, le corps 40 peut également loger une ou plusieurs 10 masses, mobiles ou non, limitant la vibration de la sonde 20 pour améliorer encore la qualité des mesures et participant à l'indexage de la sonde dans la veine. Avantageusement, le dispositif 18 de mesure comprend plusieurs sondes 20 chacune destinée à mesurer une caractéristique 15 précise de l'écoulement E d'air en un point précis de la veine 10. Chaque sonde 20 peut alors être attachée sur la première paroi 14 et la seconde paroi 16 par des haubans 24 différents de ceux des autres sondes 20 ou, au contraire, partager un ou plusieurs haubans 24. De même, un unique hauban 24 pourrait être utilisé pour la fixation de plusieurs sondes 20 20 formant un unique dispositif 18 de mesure. On comprendra de cette description que les moyens 22 d'accrochage comprennent au moins un hauban ainsi que les mâchoires 30, c'est-à-dire, pour chaque mâchoire 30, deux mors 32, un pied 34 et un écrou 36. 25 L'utilisation de haubans 24 pour la fixation des dispositifs 18 de mesures de caractéristiques d'un écoulement E d'air permet de limiter la création de perturbation dans l'écoulement E d'air. En outre, les haubans 24 sont simples d'utilisation, et peuvent être achetés auprès de distributeurs en grande quantité et à coûts réduit. 30 Enfin, la possibilité de réutilisation des haubans 24 et leur simplicité d'ajustement offrent une solution écologique pour la fixation d'un 3052863 11 dispositif 18 de mesures contrairement à un mât (corps 6 dans l'art antérieur) sur lequel les sondes 20 (référence 8 dans l'art antérieur) ne sont pas toujours réglables et pour lequel la réutilisation peut être impossible selon les caractéristiques géométriques et dimensionnelles de la veine 10 à 5 valider et/ou certifier. REVENDICATIONS1. Veine (10) d'écoulement (E) d'air, pour turbomachine (12), comprenant : - une première paroi (14), - une seconde paroi (16) en vis-à-vis de la première paroi (14), et - un dispositif (18) de mesure des caractéristiques d'un écoulement (E) d'air situé dans la veine (10) entre la première paroi (14) et la seconde paroi (16), et comprenant au moins une sonde (20), - des moyens (22) d'accrochage rigide du dispositif (18) à la première paroi (14) et à la seconde paroi (16), dans laquelle les moyens (22) d'accrochage rigide comprennent au moins un hauban (24) reliant rigidement le dispositif (18) de mesure aux première 15 paroi (14) et seconde paroi (16). 2. Veine (10) selon la revendication 1, dans laquelle les moyens (22) d'accrochage comprennent au moins quatre haubans (24a, 24b, 24c, 24d) fixés à une première extrémité (26) à la sonde (20) et à une seconde extrémité (28) opposée à la première extrémité (26) à l'une de la première 20 paroi (14) ou de la seconde paroi (16), les haubans (24a, 24b, 24c, 24d ) étant répartis par paire avec les haubans (24a, 24b) d'une première paire qui s'étendent vers l'amont depuis la sonde (20) et les haubans (24c, 24d) d'une seconde paire qui s'étendent vers l'aval depuis la sonde (20). 3. Veine (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les 25 premières extrémités (26) de la première paire sont fixées à une partie amont de la sonde (20) et les premières extrémités (26) de la seconde paire sont fixées à une partie aval de la sonde (20). 4. Veine (10) selon la revendication 3, dans laquelle les haubans (24a, 24b, 24c, 24d) de chaque paire sont situés de part et d'autre d'un 30 plan (P) longitudinal passant par la sonde (20) et s'étendant, d'amont en aval, entre la première paroi (14) et la seconde paroi (16), et forment, entre 3052863 13 eux, un angle non nul en s'écartant chacun l'un de l'autre vers leur seconde extrémité (28). 5. Veine (10) selon la revendication précédente, dans laquelle la première paroi (14) et la seconde paroi (16) sont des parois annulaires coaxiales radialement interne et radialement externe, respectivement. 6. Veine (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la sonde (20) comprend une buse (38) tubulaire amont d'entrée d'air reliée à un corps (40) aval tubulaire se terminant en aval par une forme (42) en ogive, ledit au moins un hauban (24) étant relié au corps (40) de la sonde (20). 7. Veine (10) selon la revendication précédente, dans laquelle la sonde (20) comprend, au moins un organe (44) de mesure de caractéristiques d'un écoulement (E) d'air relié à des moyens (46) de transfert à distance de données jusqu'à un récepteur (48) distant. 8. Veine (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les haubans (24) sont raccordés à la sonde (20) par une liaison rotule. 9. Veine (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les haubans (24) traversent les parois (14, 16) et sont chacun fixés à la première paroi (14) ou à la seconde paroi (16) par des mâchoires (30) solidaires de la première paroi (14) et de la seconde paroi (16) et agencées à l'extérieur de la veine (10). 10. Veine (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les haubans (24a, 24b, 24c, 24d) d'une même paire sont écartés l'un de l'autre d'un angle compris entre 10° et 160°. 11. Veine (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif (18) de mesure et d'acquisition comprend plusieurs sondes (20). 12. Veine (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les haubans (24) sont des tiges rigides et/ou des câbles souples. 3052863 14 13. Turbomachine (12) comprenant une veine (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.