Brevet FR3051044A1 — publié le 20171110

DISPOSITIF DE MESURE DE CARACTERISTIQUES D'UN FLUX La présente invention concerne un dispositif de mesure des caractéristiques d'un flux, en particulier d'un flux d'air circulant dans une 5 veine annulaire d'air secondaire 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 dans lesquelles circule le flux d'air. 10 Pour la réalisation des essais et des mesures, des dispositifs de mesure sont utilisés, chaque dispositif étant adapté pour mesurer une caractéristique particulière du flux d'air. La demande de brevet Français FR 2 952 713 au nom de la demanderesse décrit un dispositif de mesure comprenant une embase 15 formé à une extrémité de la tige qui s'étend dans une direction donnée entre deux parois annulaires coaxiales radialement interne et externe, des moyens de mesure des caractéristiques du flux d'air circulant entre les parois annulaire interne et externe étant portés par la tige. Les moyens de mesure sont prépositionnés le long de la tige de manière à ce qu'ils soient 20 positionnés à la position radiale souhaitée de mesure dans la veine annulaire. Ainsi, pour mesurer différentes caractéristiques d'un même flux d'air, il est nécessaire d'utiliser plusieurs dispositifs de mesure différents, c'est à dire plusieurs tiges instrumentées différentes, et de monter chacun 25 de ces dispositifs dans la veine annulaire d'air, les uns après les autres. En pratique, le positionnement des moyens de mesure sur chaque tige doit respecter une chaine de côte précise pour assurer une mise en place précise desdits moyens de mesure aux positions radiales souhaitées dans la veine. 30 Une solution aurait pu consister à intégrer plusieurs types de moyens de mesure sur une même tige. Cependant, cela nécessiterait une 3051044 2 précision plus grande dans le positionnement des différents moyens de mesure pour compenser le cumul supplémentaire des tolérances dues aux moyens de mesure ajoutés. Dès lors, les opérations de montage et de démontage s'avèrent longues et fastidieuses. De plus, la multiplication du nombre de dispositifs de mesure génère des perturbations aérodynamiques dans l'écoulement du flux d'air dans la veine qui peuvent altérer les valeurs mesurées. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, 10 efficace et économique à ce problème. A cet effet, l'invention propose, en premier lieu, un dispositif de mesure de caractéristiques d'un flux, comprenant une tige s'étendant dans une direction donnée et portant des premiers moyens de mesure de caractéristiques d'un flux, et des seconds moyens de mesure de 15 caractéristiques d'un flux, les premiers moyens étant fixes par rapport à la tige, caractérisé en ce que les seconds moyens sont montés mobiles le long de ladite direction et en ce qu'il comprend des moyens de réglage de la position axiale des seconds moyens de mesure selon ladite direction. Selon l'invention, le dispositif de mesure, communément appelé 20 mesureur, comprend des premiers et des seconds moyens de mesure qui permettent de chacun mesurer des caractéristiques différentes d'un même flux d'air. La mobilité des seconds moyens de mesure permet de combiner dans un même dispositif de mesure deux types de moyens de mesure différents devant chacun être monté à des endroits spécifiques dans une 25 veine d'air. Ainsi, on peut utiliser un seul dispositif, au lieu de deux dispositifs différents comme dans l'art antérieur, et régler la position des seconds moyens de mesure indépendamment des premiers moyens de mesure afin que les seconds moyens de mesure soient convenablement positionnés en fonction de la caractéristique à mesurer. 3051044 3 Avantageusement, lesdits moyens de réglage comprennent un support portant les seconds moyens de mesure et qui est solidaire monté à coulissement dans un logement de la tige. Le coulissement du support portant les seconds moyens de 5 mesure permet de positionner tous les seconds moyens de mesure simultanément, de manière simple et rapide, de manière indépendante des premiers moyens. Selon un mode de réalisation, le logement de la tige présente, lorsque vu dans un plan de coupe contenant à ladite direction, une forme de L. En combinaison d'une forme en L du support, la forme en L du logement assure un bon guidage du support lors de son déplacement dans le logement. Pour assurer le déplacement du support dans le logement, le support comprend un trou taraudé et la tige comprend un alésage débouchant à une extrémité selon ladite direction dans le logement, l'alésage étant traversé par une vis venant en prise avec le trou taraudé du support pour permettre la mise en mouvement du support dans le logement. L'utilisation de la vis combinée à un trou taraudé et un alésage 20 comme indiqué ci-dessus permet de transformer le mouvement de rotation de la vis en un mouvement de translation du support assurant le déplacement de celui-ci dans le logement de la tige. Préférentiellement, l'alésage peut déboucher dans un lamage à une extrémité opposée au logement, selon ladite direction, de manière à 25 former une surface d'appui de la tête de vis. Pour sa fixation à une paroi d'un conduit dans lequel circule le flux à mesurer, la tige est solidaire d'une embase comprenant des moyens de fixation à ladite paroi. La fixation du dispositif de mesure est alors simplifiée. Lesdits seconds moyens sont agencés, selon ladite direction, 30 entre les premiers moyens et l'embase. 3051044 4 Il est proposé, en deuxième lieu, une veine annulaire de turbomachine, comprenant deux parois annulaires coaxiales radialement interne et radialement externe, comprenant un dispositif de mesure tel que précédemment décrit. La présence du dispositif de mesure dans la veine 5 permet de réduire le nombre de dispositifs de mesure pour mesurer différentes caractéristiques d'un flux d'air circulant dans la veine annulaire. En conséquence, la perturbation du flux d'air circulant dans la veine annulaire est réduite. Il est proposé, en troisième lieu, une turbomachine, telle qu'un 10 turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant une veine annulaire selon la revendication précédente. Il est enfin proposé un procédé de montage d'une turbomachine telle que précédemment décrite, le procédé comprenant les étapes consistant à : 15 - introduire la tige dans la veine au travers de l'une de la paroi annulaire radialement interne et de la paroi annulaire radialement externe, - solidariser la tige avec ladite paroi annulaire, et - régler la position axiale des seconds moyens selon ladite direction de la tige. Ce procédé permet de monter et de régler de manière simple et rapide un dispositif de mesure dans une veine d'une turbomachine afin de pouvoir réaliser des tests de validation ou de certification de la turbomachine. En outre, afin de limiter encore d'avantage l'impact du dispositif de mesure sur l'écoulement du flux d'air, une étape d'introduction, dans la tige, d'une résine ou d'une mousse pourra être réalisée lorsque la position des seconds moyens de mesure sera réglée. La mousse ou la résine comble le logement autour des seconds moyens de mesure de sorte à éviter de créer une cavité dans laquelle l'air peut s'engouffrer et créer une turbulence dans le flux d'air. 3051044 5 L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 est une vue en perspective de dessus d'un dispositif de mesure de caractéristiques d'un flux, selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de face d'une veine de turbomachine comprenant une pluralité de dispositifs selon l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe montrant la 10 fixation d'un dispositif de mesure sur une paroi d'une veine dans laquelle s'écoule le fluide à mesurer ; - la figure 4 est une vue en perspective à plus grande échelle d'un moyen de retenue du dispositif ; - la figure 5 est une vue en coupe selon un plan axial, montrant 15 des moyens de mesure déplaçables, et - la figure 6 est une vue de l'intérieur d'une veine d'air de turbomachine comprenant un dispositif de mesure de la figure 1. On a représenté, sur la figure 1, un dispositif 2 de mesure de caractéristiques d'un flux F d'air, le dispositif 2 comprenant une tige 4 20 s'étendant dans une direction A donnée et portant des premiers moyens 6 de mesure de caractéristiques du flux F d'air, et des seconds moyens 8 de mesure de caractéristiques du flux F d'air, différents des premiers moyens 6 de mesure, les premiers moyens 6 étant fixes par rapport à la tige 4 et, les seconds moyens 8 étant mobiles par rapport à la tige 4 selon ladite 25 direction A. A des fins de clarté, on précisera que l'expression « direction A » est équivalente à un axe A et ne fait pas référence à un sens d'extension particulier. Le dispositif 2 de mesure est destiné à prendre place dans un conduit pour mesurer des caractéristiques d'un flux circulant dans ce 30 conduit. La figure 2 montre, de manière schématique, par des droites D, le positionnement de plusieurs dispositifs 2 de mesures dans un conduit 3051044 6 traversé par un flux. Dans le cas présent, le conduit est une veine annulaire 10 de turbomachine 12, telle un turbopropulseur ou un turboréacteur, et le flux circulant dans la veine 10 est un flux F d'air. La veine 10 est ici annulaire et délimitée par deux parois annulaires 14, 16 coaxiales, 5 radialement interne et radialement externe, mais pourrait être délimitée par une unique paroi formant un anneau ou, au contraire par plusieurs parois aboutées pour former un tube de section quelconque. La tige 4 s'étend alors entre les deux parois 14, 16, une extrémité de la tige 4 étant fixée rigidement à l'une des parois 14, 16, 10 comme nous le verrons ci-après, l'autre extrémité de la tige 4 étant libre. Avantageusement les premiers moyens 6 de mesure sont des sondes de pression et/ou des sondes de températures qui mesurent les caractéristiques du flux F d'air dans une zone écartée des parois 14, 16. Les seconds moyens 8 sont, quant à eux, des sondes dites de couche 15 limite, c'est à dire des sondes mesurant les caractéristiques du flux d'air dans une zone proche la paroi 14, 16 comme par exemple l'écoulement laminaire ou perturbé du flux F d'air le long d'une face interne des parois, tournée vers l'intérieur de la veine. Afin de réaliser les mesures dans la veine 10, le dispositif 2 de 20 mesure traverse la paroi 14 et est fixé rigidement à la paroi 14 via un moyen 18 de retenue de tige 4, le moyen 18 de retenue comprenant notamment des moyens 20 de fixation à la paroi 14. A titre d'exemple, les moyens 20 de fixation sont des vis qui traversent le moyen 18 de retenue et viennent en prise hélicoïdale avec une platine 22 solidaire de la paroi 14, 25 16. La platine 22 est, par exemple, noyée, soudée, rivetée ou collée sur une face externe de la paroi 14. Plus précisément, comme cela est représenté aux figures 3 et 4, le moyen 18 de retenue s'apparente à un étau et comprend une semelle 24, un premier mors 26 et un second mors 28, l'un au moins des mors 26, 30 28 étant mobile. 3051044 7 La figure 3 est réalisée selon un plan P-P perpendiculaire au flux F d'air, c'est-à-dire un plan radial d'une veine de turbomachine 12 par exemple. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, le 5 premier mors 26 est venu de matière à une extrémité avec la semelle 24 et comprend, à une extrémité opposée à la semelle 24, un rebord 30 sensiblement parallèle à la semelle 24. Le second mors 26 présente une forme parallélépipédique et est monté à déplacement à translation relativement à la semelle 24 de manière 10 à réduire ou agrandir l'espacement entre le premier mors 26 et le second mors 28 le long de la semelle 24. A une extrémité opposée à la semelle 24, le second mors 28 comprend également un rebord 32 en regard du rebord 30 du premier mors 26. Lorsque le moyen 18 de retenue est monté, les deux mors 26, 15 28 forment avec la semelle 24 une cavité 34 en forme de T apte à recevoir une tête de la tige 4 de forme complémentaire. Pour maintenir la tige 4, le moyen 18 de retenue comprend, en outre, des boulons 36, c'est-à-dire des ensembles vis/écrou, dont les vis traversent chacune les premier mors 26 et second mors 28 pour les 20 rapprocher l'un de l'autre et serrer la tête de la tige 4. La retenue radiale de la tige 4 est notamment assurée par une surface 30a supérieure du rebord 30 du premier mors 26 et une surface 32a supérieure du rebord 32 du second mors 28. Les seconds moyens 8 de mesure sont ainsi agencés, selon la 25 direction A, entre le moyen 18 de retenue et les premiers moyens 6 de mesure. Comme représenté sur la figure 5, le moyen 18 de retenue est en outre pourvu d'une ouverture 38 pour le réglage de la position des seconds moyens 8 de mesure et d'un trou 40 pour assurer le passage de 30 câbles reliant les moyens de mesure 6, 8 à une machine de traitement externe. L'ouverture 38 et le trou 40 sont réalisés sur la semelle 24, et 3051044 8 débouchent sur la tige 4 parallèlement à la direction A d'extension de la tige 4. De préférence, la platine 22 comporte un trou 42 traversé par la tige 4 du dispositif 2 de mesure lorsque ce dernier est monté dans la veine 5 10. Lorsque le dispositif 2 de mesure est monté dans la veine 10, il est possible que les seconds moyens 8 de mesure soient trop écartés des parois 14, 16 de la veine 10. Aussi, il est nécessaire de pouvoir régler la distance entre la face interne de la paroi 14, 16 de la veine 10 et les 10 seconds moyens 8 de mesure. A cet effet, comme le montre la figure 5, le dispositif 2 de mesure comprend des moyens de réglage de la position axiale des seconds moyens 8 de mesure. Les seconds moyens 8 de mesure sont portés par un support 44 du moyen de réglage, le support 44 étant monté à coulissement 15 dans un logement 46 de la tige 4. Avantageusement, le support 44 présente, dans le plan P de coupe, parallèle à la direction A d'extension et définissant un plan de symétrie des premiers moyens 3 de mesure, autrement dit en section, une forme en L ayant une âme 48 et une semelle 50 parallélépipédique portant 20 les seconds moyens 8 de mesure. Les seconds moyens 8 de mesure comprennent des sondes 52 de couche limite qui sont reliées à des câbles 54 de transmission de signaux eux même reliés à la machine de traitement externe à la veine 5, les câbles 52 traversant à la fois l'âme 48 et la semelle 50 du support 44. 25 Le support 44 comporte un trou 56 taraudé dans lequel une vis 58 vient en prise hélicoïdale pour permettre le déplacement du support 44 comme nous le verrons ci-après. De préférence, le trou 56 taraudé est réalisé dans l'âme 48 du support et est orienté vers le moyen 18 de retenue du dispositif 2 de mesure. 30 Enfin, le support 44 comprend une paire de pions 60 faisant saillie de l'âme 48 perpendiculairement au plan P de coupe, ces pions 60 3051044 9 étant mobiles dans une rainure pratiquée dans la tige 4 pour guider le support selon un mouvement de translation selon la direction A uniquement, et ainsi éviter un mouvement de rotation du support 44 dans un plan parallèle au plan P de coupe. 5 La tige 4 comprend un alésage 62 débouchant, à une extrémité selon ladite direction A, dans le logement 46 et un lamage 64 dans lequel débouche l'alésage 62, à l'opposé du logement 46 selon la direction A, le lamage 64 et l'alésage 62 étant traversés par la vis 58 venant en prise hélicoïdale avec le trou 56 taraudé du support 44 pour permettre la mise en 10 mouvement du support 44 dans le logement 46. Avantageusement, le logement 46 présente, dans le plan P de coupe, une forme en L ayant une première partie 66 sensiblement parallèle à la direction A d'extension de la tige 4, et une seconde partie 68 sensiblement perpendiculaire à la première partie 66 et débouchant à 15 l'extérieur de la tige 4. La forme de la seconde partie 68 du logement 46 est similaire à celle de la semelle 50 du support 44 en ayant toutefois des dimensions supérieure de sorte à autoriser un mouvement de translation du support 44 dans le logement 46, et, selon la direction A d'extension de la tige 4, une 20 première hauteur H1 très supérieure à une première hauteur H2 de la semelle 50 du support 44 de sorte que le mouvement du support 44 dans le logement 46 soit un mouvement de translation selon la direction A d'extension de la tige 4. De même, la forme de la première partie 66 du logement est 25 sensiblement identique à celle de l'âme 48 du support 44 tout en ayant des dimensions supérieures de sorte à permettre la translation du support 44 dans le logement 46. Toutefois, la première partie 66, selon la direction A d'extension de la tige 4, présente une seconde H3 hauteur très supérieure à une seconde hauteur H4 de l'âme 48 du support 44, selon la même 30 direction A d'extension, de sorte que la course du support 44 dans le logement 46 soit délimitée par la venue en butée de la semelle 50 du 3051044 10 support 44 contre des parois 70, 72 supérieure et inférieure de la seconde partie 68 du logement 46. La forme en L du support 44 et du logement 46 ainsi que les pions 60 permettent d'assurer un bon guidage du support 44 lors de son 5 déplacement et d'empêcher le support 44 de se mouvoir selon un mouvement de rotation qui ne serait pas désiré, notamment une rotation par rapport à un axe perpendiculaire à la direction A d'extension de la tige 4. En outre, le logement 46 présente, dans au moins l'une de ses 10 parois 74 latérales, au moins un trou 76 par lequel, lorsque le support 44 est correctement positionné, une résine ou une mousse expansive est introduite dans le logement 46 pour réaliser une jointure entre les parois 70, 72 supérieure et inférieure du logement 46 et le support 44. Pour déplacer le support 44 dans le logement 46 et le 15 rapprocher ou l'écarter de la face interne de la paroi 14, 16 de la veine 10, on introduit un outil (non représenté sur les figures), par exemple un tournevis, dans l'ouverture 38 de la semelle 24 du moyen 18 de retenue, l'outil agissant alors sur la vis 58. Les formes en L du support 44 et du logement 46,ainsi que les pions 60, assurent que le mouvement de rotation 20 de la vis 58 dans le trou 56 taraudé du support 44 est transformé en un mouvement de translation du support 44 dans le logement 46, selon la direction A d'extension de la tige 4, la rotation du support 44 dans le logement 46 étant annihilé par la venue en butée du support 44 contre les parois 74 latérales du logement 46. 25 Pour monter le dispositif 2 de mesure dans la veine 10, comme représenté sur la figure 6, on procède comme suit. Dans un premier temps, la tige 4 du dispositif 2 de mesure est introduite dans la veine 10 en traversant la paroi 14, 16 et le trou 42 de la platine 22, puis le moyen 18 de retenue est mis au contact de la platine 22 30 et les deux mors 26, 28 sont serrés sur la tête de tige 4 pour assurer son maintien par le moyen 18 de retenue. Enfin, le moyen 18 de retenue est 3051044 11 solidarisé à la platine 22 par les moyens 20 de fixation. Pour régler la profondeur de pénétration de la tige 4 dans la veine 10, on pourra utiliser des cales 78 pelables, c'est-à-dire des entretoises usinables afin de leur conférer une épaisseur souhaitée permettant de positionner la tige 4 (et 5 donc les premiers moyens 6 de mesure) par rapport au centre de la veine 10 et/ou par rapport aux parois 14, 16 de la veine 10. Dans un deuxième temps, lorsque la profondeur de pénétration de la tige 4 dans la veine 10 est réglée, on solidarise la tige 4, via le moyen 18 de retenue, sur la paroi 14, via la platine 22, à l'aide des moyens 20 de 10 fixation du moyen 18 de retenue. Dans un troisième temps, on règle la position axiale des seconds moyens 8 de mesure par rapport à la tige 4 selon la direction A. Pour cela, l'outil est inséré dans l'ouverture 38 de la semelle 24 du moyen 18 de retenue jusqu'à venir en prise avec la vis 58 qui est tournée dans un sens 15 horaire ou antihoraire pour déplacer le support 44 selon la direction A dans le logement 46 de la tige 4. Dans une quatrième étape, une résine ou une mousse expansive est introduite dans le logement 46, via le ou les trous 76 des parois 74 latérales, cette mousse venant combler l'espace libre entre le 20 support 44 et les différentes parois 70, 72, 74 du logement 46 de sorte que la tige 4 présente une forme la plus aérodynamique possible limitant ainsi les perturbations dans l'écoulement du flux F d'air dans la veine 10. Ce procédé permet un montage simple et rapide d'un dispositif 2 de mesure dans une veine 10 de turbomachine 6. 25 Le dispositif 2 de mesure qui vient d'être décrit offre de nombreux avantages. Premièrement, un tel dispositif 2 de mesure permet de combiner plusieurs moyens 6, 8 de mesure distincts ayant chacun des contraintes de positionnement dans la veine selon la direction A qui sont spécifiques. 3051044 12 Deuxièmement, la mobilité des seconds moyens 8 de mesure permet d'affiner le positionnement des seconds moyens 8 de mesure indépendamment du positionnement des premiers moyens 6 de mesure. Troisièmement, la combinaison des différents moyens 6, 8 de 5 mesure sur la même tige 4 d'un dispositif de mesure permet de limiter le nombre de dispositifs 2 de mesure à utiliser dans une veine 10 à valider ou certifier. Il en résulte alors un meilleur écoulement du flux F d'air à mesurer et, ainsi, une meilleure précision des mesures effectuées par les premiers et seconds moyens 6, 8 de mesure. 10 15 REVENDICATIONS1. Dispositif (2) de mesure de caractéristiques d'un flux (F), comprenant une tige (4) s'étendant dans une direction (A) donnée et portant des premiers moyens (6) de mesure de caractéristiques d'un flux (F), et des seconds moyens (8) de mesure de caractéristiques d'un flux, les premiers moyens (6) étant fixes par rapport à la tige (4), caractérisé en ce que les seconds moyens (8) sont montés mobiles le long de ladite direction (A) et en ce qu'il comprend des moyens de réglage de la position axiale des seconds moyens (8) de mesure selon ladite direction (A). 2. Dispositif (2) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de réglage comprennent un support (44) portant les seconds moyens (8) de mesure et qui est monté à coulissement dans un logement (46) de la tige (4). 3. Dispositif (2) selon la revendication 2, dans lequel le logement (46) de la tige (4) présente, en section, une forme en L. 4. Dispositif (2) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le support (44) comprend un trou (56) taraudé et la tige (4) comprend un alésage (62) débouchant à une extrémité selon ladite direction (A) dans le logement (46), l'alésage (62) étant traversé par une vis (58) venant en prise avec le trou (56) taraudé du support (44). 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'alésage (62) débouche dans un lamage (64) à une extrémité opposée au logement (46), selon ladite direction (A). 6. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la tige (4) est solidaire d'un moyen (18) de retenue comprenant des moyens (20) de fixation du dispositif (2) à une paroi (14, 16), lesdits seconds moyens (4) étant agencés, selon ladite direction (A), entre les premiers moyens (3) et le moyen (18) de retenue. 7. Veine (10) annulaire de turbomachine (12), comprenant deux parois (14, 16) annulaires coaxiales radialement interne et radialement 3051044 14 externe, et un dispositif (2) de mesure selon l'une des revendications précédentes dont la tige (4) s'étend entre les deux parois (14, 16) annulaires interne et externe, une extrémité de la tige (4) étant fixée rigidement à l'une de la paroi (14) annulaire radialement interne et de la 5 paroi (16) annulaire radialement externe, l'autre extrémité de la tige (4) étant libre. 8. Turbomachine (12), telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend une veine (10) annulaire selon la revendication précédente. 10 9. Procédé de montage d'une turbomachine (12) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - introduire la tige (4) dans la veine (10), au travers de l'une de la paroi annulaire (14) radialement interne et de la paroi (16) 15 annulaire radialement externe, - solidariser la tige (4) avec ladite paroi (14, 16) annulaire, et - régler la position axiale des seconds moyens (8) de mesure selon ladite direction (A) de la tige (4). 10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel 20 une étape d'introduction, dans la tige (4), d'une résine ou d'une mousse est réalisée lorsque la position des seconds moyens (8) de mesure est réglée.