Brevet FR3074286A1 — publié le 20190531

Dispositif de détection d'un défaut sur une surface d'un matériau abradable d'un carter de turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a pour objet un dispositif de détection d'un défaut à la surface d'un matériau abradable d'un carter de turbomachine, en particulier d'un matériau abradable d'un carter de soufflante d'une turbomachine. Elle a également pour objet un procédé mettant en oeuvre le dispositif. ETAT DE L'ART Une turbomachine comprend à son extrémité amont (par référence à l'écoulement des gaz dans la turbomachine) une soufflante comportant une roue à aubes qui est entourée par un carter de soufflante, appelé carter de rétention du fait de sa fonction de rétention des aubes en cas de rupture de celles-ci. Le carter de soufflante permet également de former la veine aérodynamique du moteur pour canaliser le flux d'air. Pour obtenir un rendement maximum, le jeu entre les aubes et le carter doit être minimum. Cette contrainte technique est résolue en disposant un matériau abradable sur le carter, en vis-à-vis de l'aube. Lorsque les aubes se mettent en mouvement, lors des premières rotations du moteur, les aubes s'allongent et le jeu résiduel est comblé. Les aubes peuvent frotter sur le matériau abradable et en enlever une partie, ce qui permet d'avoir un jeu nul en fonctionnement. Cependant, l'aube ne peut enlever qu'une quantité réduite de matériau abradable (de l'ordre de quelques dixièmes de mm, et l'usinage du matériau abradable doit donc être très précis. Le plan de définition indique une tolérance de forme sur toute la surface du carter de soufflante. Cette caractéristique est mesurée avec une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) dans les usines de fabrication. 2 Cette tolérance doit être obtenue sur une pièce neuve, mais également après retouche et réparation de la pièce. La mesure, réalisée à l'aide de la machine à mesurer tridimensionnelle, n'est toutefois pas adaptée dans le cas d'une retouche 5 de la pièce. Par exemple, il arrive que l'usinage du matériau abradable révèle des bulles d'air incluses dans celui-ci. Dans ce cas où il y subsiste une ou plusieurs bulles d'air, on procède à une retouche en rebouchant chaque bulle par un ajout de matériau abradable. L'excédent de matière est poncé pour que la tolérance de forme soit à nouveau respectée. Il n'existe 10 dans ce cas pas de moyen simple pour vérifier que la retouche ne présente ni creux ni bosse. L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif de détection d'un défaut sur une surface d'un matériau abradable d'un carter de turbomachine, le dispositif étant à la fois simple d'utilisation 15 et fiable. Elle propose également un procédé mettant en oeuvre le dispositif. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a ainsi pour objet un dispositif de détection d'un défaut sur une surface d'un matériau abradable d'un carter de turbomachine, le 20 dispositif étant destiné à se positionner sur un carter de turbomachine, d'axe longitudinal, muni d'un matériau abradable présentant une surface principale annulaire longitudinale délimitée à chacune de ses extrémités longitudinales par un flanc radial. Le dispositif selon l'invention comprend un comparateur permettant 25 de détecter une variation de l'épaisseur du matériau abradable lors d'un déplacement du dispositif, le dispositif de détection étant configuré pour se déplacer, selon une même direction circonférentielle, sur l'un des flancs radiaux et sur la surface principale du matériau abradable. Ainsi, grâce au positionnement spécifique de l'outil de détection sur 30 le matériau abradable, l'outil de détection peut se déplacer latéralement sur tout le périmètre du matériau abradable, et il est possible de positionner 3 précisément et facilement le comparateur sur la surface principale du matériau abradable, et de détecter ainsi tout creux ou bosse sur la surface. L'invention est très utile pour la réfection de la surface abradable lors des opérations de maintenance, faisant suite par exemple à des trous dans 5 le matériau abradable qui sont liés à des impacts en vol. L'invention permet de se passer d'appareils de mesure complexes et donc de réaliser la maintenance dans davantage d'ateliers, voire même directement sous l'aile de l'avion. Le comparateur est avantageusement configuré pour se déplacer 10 longitudinalement le long de l'outil de détection, ce qui permet de pouvoir régler la position longitudinale du comparateur et de mesurer ainsi n'importe quelle anomalie à la surface du matériau abradable. Le dispositif peut être configuré pour s'étendre longitudinalement entre chaque extrémité longitudinale du matériau abradable, et il peut 15 comprendre une première série de roues disposées longitudinalement et destinées à être chacune en appui sur le flanc radial d'une première extrémité longitudinale du matériau abradable, ainsi qu'une deuxième série de roues disposées radialement et destinées à être chacune en appui sur la surface principale du matériau abradable, la première série de roues et la 20 deuxième série de roues étant destinées à être positionnées au niveau de la première extrémité longitudinale du matériau abradable. Le dispositif peut comprendre au moins une roue disposée radialement et en appui sur la surface principale du matériau abradable, ladite roue étant destinée à être positionnée au niveau d'une deuxième 25 extrémité longitudinale du matériau abradable. Le comparateur peut être un comparateur mécanique comprenant une aiguille apte à se déplacer radialement sous l'effet d'une variation de l'épaisseur du matériau abradable. Un support de matériau abradable est typiquement disposé entre le 30 carter et le matériau abradable. Le carter est avantageusement un carter de soufflante. 4 L'invention a également pour objet un ensemble comprenant le carter et le dispositif de détection. L'invention a également pour objet un procédé de détection d'un défaut sur une surface d'un matériau abradable d'un carter de 5 turbomachine. Le procédé selon l'invention met en oeuvre un dispositif décrit ci-dessus. Le procédé peut comprendre les étapes suivantes : - positionnement de l'outil de détection sur le matériau abradable, 10 - déplacement de l'outil de détection sur une zone prédéterminée du matériau abradable, et - détection d'un défaut lorsque le comparateur a détecté une variation de l'épaisseur du matériau abradable. Le carter peut être positionné sur un plan orthogonal à l'axe 15 longitudinal du carter, de manière à ce que la première série de roues soit en appui sur le flanc radial supérieur du matériau abradable. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques 20 et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un carter annulaire de soufflante d'une turbomachine, ce carter comprenant une 25 couche de matériau abradable ; - la figure 2 est une demi-vue schématique en coupe axiale du carter de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue partielle en perspective d'un dispositif selon l'invention ; 30 - la figure 4 est une vue schématique en coupe du dispositif de la figure 3 ; et 5 - la figure 5 est une vue schématique partielle de la figure 3 illustrant différentes étapes d'un procédé de détection selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE 5 On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui montrent un carter annulaire 10 d'une turbomachine d'aéronef. De façon classique, une turbomachine comprend d'amont en aval, dans le sens d'écoulement des gaz, une soufflante, au moins un compresseur, une chambre annulaire de combustion, au moins une turbine, et une tuyère d'éjection des gaz de 10 combustion. Le flux d'air qui traverse la soufflante se divise en un premier flux d'air, dit flux primaire ou flux chaud, qui pénètre dans le compresseur, pour y être comprimé, puis brûlé dans la chambre, avant de s'écouler dans la turbine et d'être éjecté dans la tuyère, et un second flux, dit flux secondaire ou flux froid, qui s'écoule entre le moteur (comprenant le 15 compresseur, la chambre de combustion et la turbine) et une nacelle de la turbomachine. La soufflante comprend une roue qui tourne à l'intérieur d'un carter annulaire tel que celui de la figure 1, qui est communément appelé carter de rétention pour les raisons évoquées ci-dessus. Le carter annulaire 10 a une forme générale sensiblement 20 cylindrique d'axe de révolution A. Il comprend une bride annulaire de fixation 12 à chacune de ses extrémités axiales. Ces brides 12 sont utilisées pour fixer le carter 10 à des parois annulaires de la nacelle de la turbomachine. Le carter 10 peut en outre comprendre des raidisseurs annulaires 14. 25 Le carter 10 comprend une surface annulaire radialement interne 16 recouverte d'une couche de matériau abradable 18. Cette couche 18 est continue sur 360° et a une longueur ou dimension axiale, le long de l'axe A, qui représente de 20 à 40% de la longueur du carter dans l'exemple représenté. Cette couche 18 est ici située à proximité de l'extrémité amont 30 du carter 10 et est destinée à s'étendre en regard du sommet des aubes de 6 la roue de soufflante. La couche 18 est obtenue par polymérisation d'une résine qui est préparée à partir d'au moins deux composants A et B. Les termes « interne » et « externe », « longitudinal » et « radial », sont définis par rapport à l'axe A du carter 10. 5 La figure 3, sur laquelle les éléments identiques à ceux des figures 1 et 2 portent les mêmes références, illustre la face radialement interne 16 du carter 10. Un support 2 de matériau abradable est disposé sous la couche 18 de matériau abradable. Le support 2 est typiquement une structure en nid d'abeille, recouverte d'un matériau composite. Un matériau 10 de fixation 3, tel que de la colle, est disposé extérieurement au support 2 et permet de fixer le support 2 sur le carter 10. Un dispositif de détection de défauts à la surface du matériau abradable selon l'invention, sous la forme d'un outil 4, va maintenant être décrit, en liaison avec les figures 3 à 5. 15 L'outil 4 comprend à chacune de ses extrémités longitudinales des éléments de déplacement, typiquement des roues ou roulettes, permettant au dispositif de se déplacer latéralement sur tout le périmètre du matériau abradable 18. L'outil 4 comprend ainsi à une première extrémité longitudinale deux séries de roues, à savoir une première série de deux 20 roues 5 disposées longitudinalement et destinées à s'appuyer chacune sur une portion radiale du matériau abradable, au niveau d'une première extrémité longitudinale du matériau abradable 18, et une deuxième série de deux roues 6 disposées radialement et destinée à s'appuyer chacune sur une portion longitudinale du matériau abradable, au niveau de la première 25 extrémité longitudinale du matériau abradable 18. En particulier, les roues 5 s'appuient, au niveau de la première extrémité longitudinale, sur un flanc radial 18a du matériau abradable 18, tandis que les roues 6 s'appuient, au niveau de la première extrémité longitudinale, sur la surface principale 18b longitudinale du matériau abradable 18. 30 Au niveau de la deuxième extrémité longitudinale de l'outil 4 est disposée une roue 7 destinée à s'appuyer sur la surface principale 18b, au 7 niveau de la deuxième extrémité longitudinale du matériau abradable 18. Les roues 5, 6, 7 sont positionnées aux extrémités longitudinales du matériau abradable 18, et se déplacent sur des zones saines, non réparées, du matériau abradable 18. 5 L'outil 4 peut ainsi se déplacer latéralement sur tout le périmètre du matériau abradable 18, selon une direction latérale (circonférentielle) B qui suit le périmètre du matériau abradable 18, chaque roue 5, 6, 7 se déplaçant simultanément selon la direction latérale B. L'outil 4 est ainsi positionné avec précision sur deux surfaces du 10 matériau abradable 18, qui sont le flanc radial 18a sur lequel s'appuient les roues 5, et la surface principale 18b sur laquelle s'appuient les roues 6, 7. Ces surfaces sont choisies directement sur le matériau abradable 18, ce qui permet d'être particulièrement précis, car l'outil 4 est positionné directement sur l'élément à mesurer. 15 L'outil 4 comprend un support 8, typiquement en tôle, sur lequel sont fixées les roues 5, 6, 7. Le support 8 comprend une partie principale longitudinale 8a qui s'étend longitudinalement à l'outil 4. La partie principale longitudinale 8a est reliée, du côté de la première extrémité longitudinale, à une partie de support 8b sur laquelle est fixée la deuxième série de 20 roues 6. La partie de support 8b s'étend radialement et relie les deux roues 6 entre elles, chaque roue 6 étant fixé à une extrémité de la partie de support 8b. La partie de support 8b de la deuxième série de roues 6 est elle-même reliée à une partie de support 8c sur laquelle est fixée la première série de roues 5. La partie de support 8c de la première série de 25 roues 5 s'étend longitudinalement et relie les deux roues 5 entre elles, chaque roue 5 étant fixée à une extrémité de la partie de support 8c. La partie principale longitudinale 8a du support 8 est reliée, du côté de la deuxième extrémité longitudinale, à une partie de support 8d sur laquelle est fixée la roue 7. La partie de support 8d s'étend radialement. 30 La partie principale longitudinale 8a du support 8 est en outre reliée latéralement à un comparateur 9, via un support de comparateur 8e, d'un 8 côté, et à un élément de préhension 8f, de type poignée, de l'autre côté. Le support de comparateur 8e et l'élément de préhension 8f s'étendent radialement. Le comparateur 9 est déplaçable longitudinalement en translation le long du support de comparateur 8e, de sorte qu'il est possible 5 de régler longitudinalement la position du comparateur 9 par rapport au matériau abradable 18. Le comparateur 9 est un dispositif permettant de détecter des variations de l'épaisseur du matériau abradable 18 (ou de manière équivalente des variations par rapport à la planéité de la surface 18b du 10 matériau abradable 18, ou autrement dit permettant de détecter une irrégularité sur la surface 18b du matériau abradable 18) par rapport à une position nominale de référence, l'écart pouvant être positif ou négatif. Le comparateur 9 peut être muni d'une aiguille 9a apte à se déplacer radialement sous l'effet de la variation de l'épaisseur du matériau 15 abradable 8, notamment en cas de bosse ou de creux à la surface du matériau abradable 8. Un ou plusieurs éléments de rappels, non représentés, peuvent maintenir la position de l'aiguille 9a dans une position standard. L'aiguille 9a est symbolisée par une flèche sur les figures 4 et 5. Le comparateur illustré est de type mécanique, mais on pourrait également 20 utiliser tout dispositif permettant de détecter des écarts de profondeur, comme par exemple un comparateur optique, ou à rayon laser. La figure 5 illustre la surface 18b de la couche de matériau abradable 18. En raison de la présence d'une bulle d'air à la surface, on a rebouché la bulle en ajoutant du matériau abradable. On distingue ainsi à la 25 surface du matériau abradable 8 la surface usinée 18b et une surface retouchée 18c qui présente un excédent de matière. Après une telle retouche de matériau abradable, l'excédent de matière 18c doit être éliminé par ponçage. Ce bourrelet 18c est classiquement mesuré à la main, au touché, et la pertinence de la mesure 30 est ainsi discutable. Le dispositif selon l'invention permet de mesurer la 9 hauteur du bourrelet 18c par un balayage de la surface de la couche de matériau abradable 18 par le comparateur 9. La figure 5 illustre trois positions différentes du comparateur 9, le comparateur pouvant se déplacer latéralement grâce aux roues, selon les 5 directions des flèches. Dans un première position, illustrée à la gauche de la figure, le comparateur 9 est situé en vis-à-vis d'une portion saine de la surface 18b. L'épaisseur du matériau abradable 18 étant à cet endroit l'épaisseur nominale, l'aiguille 9a indique que l'écart par rapport à la position nominale est nul. En déplaçant le comparateur 9 vers la droite, tel 10 qu'illustré sur la position du milieu de la figure, le comparateur 9 se retrouve face au bourrelet 18c. L'aiguille 9a est alors déviée vers le centre du comparateur 9, et elle indique un écart de -0.22 mm par rapport à la position nominale. Avec cette valeur de la hauteur du bourrelet 18c, l'opérateur peut poncer le matériau abradable à tâton pour éviter de laisser 15 un bourrelet trop important ou même de former un creux en cas de ponçage trop important. En continuant à déplacer le comparateur 9 vers la droite, le comparateur 9 se retrouve vis-à-vis d'une portion saine de la surface 18b, et l'aiguille 9a indique à nouveau que l'écart par rapport à la position nominale est nul. 20 Le dispositif selon l'invention met ainsi en oeuvre un outil simple et de taille réduite. Le calage du dispositif sur le matériau abradable s'effectue aisément via les roulettes, et le dispositif peut se déplacer latéralement de façon stable, et ce sur toute la circonférence du matériau abradable. La position axiale du comparateur est réglable, ce qui permet de mesurer 25 n'importe REVENDICATIONS1. Dispositif (4) de détection d'un défaut (18c) sur une surface (18b) d'un matériau abradable (18) d'un carter de turbomachine (10), le dispositif (4) étant destiné à se positionner sur un carter de turbomachine (10), d'axe longitudinal (A), muni d'un matériau abradable (18) présentant une surface principale (18b) annulaire longitudinale délimitée à chacune de ses extrémités longitudinales par un flanc radial (18a), caractérisé en ce que le dispositif (4) comprend un comparateur (9) permettant de détecter une variation de l'épaisseur du matériau abradable (18) lors d'un déplacement du dispositif (4), le dispositif de détection (4) étant configuré pour se déplacer, selon une même direction circonférentielle (B), sur l'un des flancs radiaux (18a) et sur la surface principale (18b) du matériau abradable (18). 2. Dispositif (4) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le comparateur (9) est configuré pour se déplacer longitudinalement le long du dispositif (4). 3. Dispositif (4) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est configuré pour s'étendre longitudinalement entre chaque extrémité longitudinale du matériau abradable (18), et en ce qu'il comprend une première série de roues (5) disposées longitudinalement et destinées à être chacune en appui sur le flanc radial (18a) d'une première extrémité longitudinale du matériau abradable (18), ainsi qu'une deuxième série de roues (6) disposées radialement et destinées à être chacune en appui sur la surface principale (18b) du matériau abradable (18), la première série de roues (5) et la deuxième série de roues (6) étant destinées à être positionnées au niveau de la première extrémité longitudinale du matériau abradable (18). 4. Dispositif (4) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une roue (7) disposée radialement et en appui sur la 11 surface principale (18b) du matériau abradable (18), ladite roue (7) étant destinée à être positionnée au niveau d'une deuxième extrémité longitudinale du matériau abradable (18). 5. Dispositif (4) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce 5 que le comparateur (9) est un comparateur mécanique comprenant une aiguille (9a) apte à se déplacer radialement sous l'effet d'une variation de l'épaisseur du matériau abradable (18). 6. Dispositif (4) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le carter (10) est un carter de soufflante. 10 7. Procédé de détection d'un défaut sur une surface (18b) d'un matériau abradable (18) d'un carter de turbomachine (10), caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un dispositif (4) selon l'une des revendications 1 à 6. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend 15 les étapes suivantes : - positionnement du dispositif de détection (4) sur le matériau abradable (18), - déplacement du dispositif de détection (4) sur une zone prédéterminée du matériau abradable, et 20 - détection d'un défaut lorsque le comparateur (9) a détecté une variation de l'épaisseur du matériau abradable (18). 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, en liaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que le carter (10) est positionné sur un plan orthogonal à l'axe longitudinal (A) du carter (10), de manière à ce 25 que la première série de roues (5) soit en appui sur le flanc radial (18a) supérieur du matériau abradable (18).