Brevet FR3085752A1 — publié le 20200313

PROCEDE DE MESURE DE JEU D'UN TURBOCOMPRESSEUR DOMAINE [1] La présente invention concerne un procédé de mesure de jeu d'un turbocompresseur ainsi qu'un outillage pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. CONTEXTE [2] L'invention concerne notamment le cas de la maintenance d'un turbocompresseur équipant un moteur à combustion interne, par exemple un moteur diesel à pistons. [003] Un turbocompresseur comporte classiquement un stator dans lequel un rotor est monté pivotant autour d'un axe, appelé axe du rotor. Le rotor comporte un arbre, une roue de compresseur étant fixée à une extrémité de l'arbre, une roue de turbine étant fixée à une autre extrémité de l'arbre. La roue de compresseur est destinée à comprimer l'air entrant dans le moteur, la roue de turbine étant entraînée en rotation par les gaz issus de la combustion. Le rotor est monté pivotant dans le stator par l'intermédiaire d'un palier. [4] En cas d'usure des paliers et/ou des différents composants du turbocompresseur, les valeurs du jeu axial et du jeu radial entre le rotor et le stator peuvent dépasser des seuils admissibles, engendrant un dysfonctionnement ou un endommagement du turbocompresseur et/ou un dysfonctionnement du moteur alimenté en air par le turbocompresseur. [5] Afin d'éviter cela, il est nécessaire de vérifier l'état du turbocompresseur et, en particulier, de réaliser une mesure du jeu axial et du jeu radial entre le rotor et le stator. [6] Les mesures effectuées actuellement ne sont pas assez fiables et peuvent varier d'un opérateur ayant réalisé la mesure, à un autre. 2 [007] II existe ainsi un besoin de pouvoir obtenir des mesures de jeu fiables, précises et reproductibles, en utilisant un procédé de mesure simple et rapide à mettre en oeuvre. RESUME DE L'INVENTION 5 [008] Afin de répondre à ce besoin, la présente invention propose un procédé de mesure de jeu d'un turbocompresseur, ledit turbocompresseur comportant un stator et un rotor apte à pivoter par rapport au stator, le procédé comportant les étapes consistant à : a. monter le stator sur un premier support mobile, le premier support 10 mobile étant apte à pivoter autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, par rapport à un support fixe, b. pivoter le premier support mobile par rapport au support fixe, de façon à ce que le rotor se déplace axialement, sous l'effet de la gravité, dans une première position axiale rattrapant le jeu axial du rotor dans 15 le stator dans une première direction axiale, c. réaliser une première mesure de la position axiale du rotor par rapport au stator, d. pivoter le premier support mobile par rapport au support fixe, de façon à ce que le rotor se déplace axialement, sous l'effet de la gravité, dans 20 une seconde position axiale rattrapant le jeu axial du rotor dans le stator dans une seconde direction axiale, axialement opposée à la première direction axiale, e. réaliser une seconde mesure de la position axiale du rotor par rapport au stator. 25 [009] Les termes axial et radial sont définis par rapport à l'axe de rotation du rotor. [010] Le jeu axial du rotor est ainsi le jeu de montage et/ou d'usure du rotor dans le stator selon l'axe de rotation du rotor. 3 [011] II est ainsi possible de déduire, d'après les première et seconde mesures effectuées, le jeu axial entre le rotor et le stator. Cette valeur de jeu axial est ensuite comparée à une valeur seuil de référence afin de déterminer si une action de maintenance particulière doit être entreprise, telle par 5 exemple que le remplacement d'un ou de plusieurs éléments du turbocompresseur, voir du turbocompresseur complet. [012] La valeur du jeu radial peut éventuellement être déduite de la valeur du jeu axial. [013] Le procédé peut comporter les étapes consistant à : 10 f. monter le stator sur un second support mobile, le second support mobile étant apte à pivoter autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du rotor, par rapport à un support fixe, g. pivoter le second support mobile par rapport au support fixe, de façon à ce que le rotor se déplace radialement, sous l'effet de la gravité, 15 dans une première position radiale rattrapant le jeu radial du rotor dans le stator dans une première direction radiale, h. réaliser une première mesure de la position radiale du rotor par rapport au stator, i. pivoter le second support mobile par rapport au support fixe, de façon 20 à ce que le rotor se déplace radialement, sous l'effet de la gravité, dans une seconde position radiale rattrapant le jeu radial du rotor dans le stator dans une seconde direction radiale, radialement opposée à la première direction radiale, j. réaliser une seconde mesure de la position radiale du rotor par rapport 25 au stator. [014] Le jeu radial du rotor est le jeu de montage et/ou d'usure du rotor dans le stator perpendiculairement à l'axe de rotation du rotor. [015] Il est ainsi possible de déduire, d'après les première et seconde mesures effectuées, le jeu radial entre le rotor et le stator. Cette valeur de 30 jeu radial est ensuite comparée à une valeur seuil de référence afin de déterminer si une action de maintenance particulière doit être entreprise. 4 [016] Bien entendu, il est possible de réaliser d'abord une mesure du jeu radial puis une mesure du jeu axial, les étapes n'étant ainsi pas nécessairement successives et réalisées dans l'ordre indiqué précédemment. 5 [017] Le stator du turbocompresseur peut être fixé sur le second support mobile, le second support mobile étant monté pivotant sur le premier support mobile, autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du rotor, le premier support mobile étant monté pivotant sur le support fixe, autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor. 10 [018] Ainsi, un même outillage comportant le support mobile, le premier support mobile et le second support mobile, peut être utilisé pour réaliser la mesure du jeu axial et la mesure du jeu radial. Bien entendu, il est possible de réaliser la mesure du jeu axial et la mesure du jeu radial sur deux outillages distincts. 15 [019] Le premier support mobile et/ou le second support mobile peuvent être formés par des plaques planes, par exemple de forme carrée ou rectangulaire. [20] Lorsque le premier support mobile et le second support mobile sont orientés à l'horizontale, lesdits supports mobiles peuvent s'étendre dans le 20 même plan. Le second support mobile peut ainsi être monté dans une ouverture du premier support mobile. [21] Lors de l'étape b, lors de l'étape d, lors de l'étape g et/ou lors de l'étape i, le premier support mobile peut être orienté de façon à ce que l'axe de rotation du rotor forme un angle compris entre 0 et 45°, de préférence entre 25 0 et 20° avec la direction verticale, de préférence vertical. [22] La direction verticale est définie par rapport à la gravité terrestre. [23] Le stator peut être fixé au support mobile correspondant à l'aide d'une bride. [24] La bride peut présenter une forme en U dont les extrémités libres sont 30 fixées au support correspondant, par exemple par soudage ou vissage. 5 [025] Lors de l'étape c, lors de l'étape e, lors de l'étape h et/ou lors de l'étape j, la mesure de la position axiale ou radiale correspondante peut être réalisée à l'aide d'un comparateur comportant une extrémité de mesure en contact avec une zone du rotor. 5 [026] Un premier comparateur peut être utilisé pour réaliser les première et seconde mesures de la position axiale du rotor. [27] Un second comparateur peut être utilisé pour réaliser les première et seconde mesures de la position radiale du rotor. [28] Les valeurs obtenues à l'aide de chaque comparateur peut être lue ou 10 relevée par un opérateur, ou de façon informatisée. [29] Chaque comparateur peut comporter une partie fixe fixée sur le support mobile correspondant, par exemple sur le second support mobile. [30] La partie fixe du comparateur destiné à réaliser les mesures de position radiale du rotor est par exemple fixée à la bride. 15 [031] La partie fixe du comparateur destiné à réaliser les mesures de positon axiale est par exemple fixée à une partie de fixation, elle-même fixée sur le second support mobile. [32] L'invention concerne également un outillage de mesure pour la mise en oeuvre du procédé du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte un 20 support fixe, un premier support mobile monté pivotant autour d'un premier axe par rapport au support fixe, et un second support mobile, monté pivotant autour d'un second axe par rapport au premier support mobile. [33] Une bride peut être fixée sur le second support mobile, la bride étant destinée à la fixation du stator du turbocompresseur. 25 [034] Le premier axe peut être perpendiculaire au second axe. [35] Le second support mobile peut être monté pivotant dans une ouverture du premier support mobile. [36] Le premier support mobile et le second support mobile peuvent être plan. Le premier support mobile et le second support mobile peuvent être 30 aptes à s'étendre dans un même plan horizontal. 6 [037] 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. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 5 - la figure 1 est une vue en perspective d'un outillage de mesure équipé d'un turbocompresseur, les supports mobiles étant horizontaux ; - la figure 2 est une vue en coupe, selon l'axe du rotor, montrant le turbocompresseur et l'outillage dans la position illustrée à la figure 1 ; les figures 3 et 4 sont des vues correspondant à la figure 1, 10 respectivement dans une première position angulaire et dans une seconde position angulaire du premier support mobile, en vue de déterminer le jeu axial du rotor dans le stator ; - les figures 5 et 6 sont des vues correspondant à la figure 1, respectivement dans une première position angulaire et dans une 15 seconde position angulaire du second support mobile, en vue de déterminer le jeu radial du rotor dans le stator. DESCRIPTION DETAILLEE [38] Les figures 1 et 2 représentent un outillage 1 pour la mesure du jeu axial et du jeu radial d'un turbocompresseur d'un moteur à piston destiné à 20 équiper un aéronef. [39] Le turbocompresseur comporte un stator 2 et un rotor 3 monté de façon pivotante autour d'un axe X (appelé axe du rotor 3) dans le stator 2. [40] Le rotor 3 comporte un arbre 4, une roue de compresseur 5 étant fixée à une extrémité de l'arbre 4, une roue de turbine 6 étant fixée à une autre 25 extrémité de l'arbre 5. L'arbre 5 est monté pivotant dans le stator 2, par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs paliers 7. [41] Une partie du turbocompresseur est montée sur l'outillage 1. En particulier, avant montage sur l'outillage 1, un carter de turbine et un carter 7 de compresseur sont retirés du turbocompresseur, de même qu'une épingle destinée à former une butée en translation. [42] L'outillage 1 comporte un support fixe 8 comportant des parois latérales 9 orientées verticalement et un cadre supérieur 10, de forme 5 rectangulaire ou carrée. [43] Un premier support mobile 11 est monté pivotant à l'intérieur du cadre 10 du support fixe 8, autour d'un premier axe A horizontal, par tous moyens appropriés. Le premier support mobile 11 peut ainsi pivoter par rapport au cadre 10, autour du premier axe A. 10 [044] Le premier support mobile 11 est plan, de forme externe carrée ou rectangulaire, et comporte une ouverture centrale 12. [45] Un second support mobile 13 est monté dans l'ouverture centrale 12 du premier support mobile 11 et est monté pivotant par rapport au premier support mobile 11, autour d'un second axe B perpendiculaire au premier axe 15 A, par tous moyens appropriés. Le second support mobile 13 présente une forme générale rectangulaire ou carrée. [46] Une bride 14 est fixée au second support mobile 13. La bride 14 présente une forme générale en U, dans laquelle est monté le stator 2, les extrémités libres 15 de la bride 14 étant fixées au second support mobile 13. 20 De cette manière, le stator 2 du turbocompresseur est fixé au second support mobile 13. Le second support mobile 13 présente une ouverture 16 permettant le passage d'une partie du stator 2. [47] Une partie de fixation 17 en L est fixée par tous moyens appropriés, sur le second support mobile 13. 25 [048] L'outillage 1 comporte en outre un premier comparateur 18 et un second comparateur 19. Chaque comparateur comporte une partie fixe 20 et une partie 21 mobile de détection de la position se présentant sous la forme d'une tige dont l'extrémité libre est en appui sur une zone du rotor 3 (figures 1 et 2). [049] La partie fixe 20 du premier comparateur 18 est fixée sur la partie de fixation 17, l'extrémité libre de la tige de mesure 21 du premier comparateur 8 18 venant en appui sur une extrémité axiale du rotor 3, ici du côté de la roue de turbine 6. La tige de mesure 21 du premier comparateur 18 est orientée selon l'axe X du rotor 3. Le premier comparateur 18 est ainsi apte à détecter la position axiale du rotor 3 par rapport au stator 2. 5 [050] La partie fixe 20 du second comparateur 19 est fixée sur la bride 14, l'extrémité de la tige de mesure 21 du second comparateur 19 venant en appui, au travers du stator 2, sur l'arbre 4 du rotor 3 ou sur une douille 22 entourant l'arbre 4 du rotor 3 (figure 2). La tige de mesure 21 du second comparateur 19 est orientée perpendiculairement à l'axe X du rotor 3. Le 10 second comparateur 19 est ainsi apte à détecter la position radiale du rotor 3 par rapport au stator 2. [051] La mesure du jeu axial du rotor 3 par rapport au stator 2 peut être réalisée en positionnant le premier support mobile 11 dans une première orientation verticale, comme illustrée à la figure 3. 15 [052] Selon cette première orientation verticale, la roue de compresseur 5 est située en haut et la roue de turbine 6 est située en bas. [53] Dans cette position, le second support mobile 13 est situé dans le même plan vertical que le premier support mobile 11. L'axe X du rotor 3 est également orienté verticalement de telle sorte que le rotor 3 se déplace 20 axialement, sous l'effet de la gravité, dans une première position axiale rattrapant le jeu axial du rotor 3 dans le stator 2 dans une première direction axiale. [54] La valeur de position du premier comparateur 18 est alors relevée, de façon à réaliser une première mesure de la position axiale du rotor 3 par 25 rapport au stator 2. [55] Ensuite, le premier support mobile 11 est positionné selon une seconde orientation verticale, opposée à la première orientation verticale, comme illustrée à la figure 4. [56] Selon cette seconde orientation verticale, la roue de compresseur 5 30 est située en bas et la roue de turbine 6 est située en haut. 9 [57] Dans cette position, le second support mobile 13 est situé dans le même plan vertical que le premier support mobile 11. L'axe X du rotor 3 est également orienté verticalement de telle sorte que le rotor 3 se déplace axialement, sous l'effet de la gravité, dans une seconde position axiale 5 rattrapant le jeu axial du rotor 3 dans le stator 2 dans une seconde direction axiale, opposée à la première direction axiale. [58] La valeur de position du premier comparateur 18 est alors relevée, de façon à déterminer réaliser une seconde mesure de la position axiale du rotor 3 par rapport au stator 2. 10 [059] La valeur du jeu axial du rotor 3 dans le stator 2 peut ensuite être obtenue à partir de ces deux valeurs de position axiale. En particulier, la valeur du jeu axial est la différence entre ces deux valeurs de position axiale. [060] La mesure du jeu radial du rotor 3 par rapport au stator 2 peut être réalisée en positionnant le second support mobile 13 dans une première 15 orientation verticale, comme illustrée à la figure 5, le premier support mobile 11 étant maintenu dans le plan horizontal. Dans cette position, les comparateurs 18, 19, la partie de fixation 17 et la bride 14 sont logés, au moins en partie, dans l'ouverture 12 du premier plateau mobile 11. La forme de l'ouverture 12 est adaptée en conséquence. 20 [061] Le rotor 3 se déplace alors radialement, sous l'effet de la gravité, dans une première position radiale rattrapant le jeu radial du rotor 3 dans le stator 2 dans une première direction axiale. [62] La valeur de position du second comparateur 19 est alors relevée, de façon à réaliser une première mesure de la position radiale du rotor 3 par 25 rapport au stator 2. [63] Ensuite, le second support mobile 13 est positionné selon une seconde orientation verticale, opposée à la première orientation verticale, comme illustrée à la figure 6, le premier support mobile 11 étant maintenu dans le plan horizontal. Comme précédemment, les comparateurs 18, 19, la 30 partie de fixation 17 et la bride 14 sont alors logés, au moins en partie, dans l'ouverture 12 du premier plateau mobile 11. 10 [064] Dans cette position, le rotor 3 se déplace radialement, sous l'effet de la gravité, dans une seconde position radiale rattrapant le jeu radial du rotor 3 dans le stator 2 dans une seconde direction radiale, opposée à la première direction radiale. 5 [065] La valeur de position du second comparateur 19 est alors relevée, de façon à réaliser une seconde mesure de la position radiale du rotor 3 par rapport au stator 2. [66] La valeur du jeu radial du rotor 3 dans le stator 2 peut ensuite être obtenue à partir de ces deux valeurs de position radiale. En particulier, la 10 valeur du jeu radial est la différence entre ces deux valeurs de position radiale. [67] Un tel procédé de mesure et un tel outillage 1 permettent de réaliser des mesures du jeu axial et du jeu radial avec une précision de l'ordre de quelques millièmes de millimètres. De telles mesures peuvent être réalisées 15 de façon fiables et répétables, et nécessitent peu de manipulations, en réduisant les risques d'erreurs humaines. Par ailleurs, aucune manipulation des comparateurs 18, 19 en cours de mesure n'est nécessaire. [68] Avant la mesure des jeux, des masses peuvent être ajoutées sur le rotor 3 de telle sorte que son centre de gravité soit centré au droit des 20 comparateurs 18, 19 afin d'éviter les mises en biais du rotor 3. [69] A l'issue de la mesure, le stator 2 et le rotor 3 peuvent être retirés de l'outillage 1, REVENDICATIONS1. Procédé de mesure de jeu d'un turbocompresseur, ledit turbocompresseur comportant un stator (2) et un rotor (3) apte à pivoter par rapport au stator (2), le procédé comportant les étapes consistant à : a. monter le stator (2) sur un premier support mobile (11), le premier support mobile (11) étant apte à pivoter autour d'un axe (A) perpendiculaire à l'axe (X) de rotation du rotor (3), par rapport à un support fixe (8), b. pivoter le premier support mobile (11) par rapport au support fixe (8), de façon à ce que le rotor (3) se déplace axialement, sous l'effet de la gravité, dans une première position axiale rattrapant le jeu axial du rotor (3) dans le stator (2) dans une première direction axiale, c. réaliser une première mesure de la position axiale du rotor (3) par rapport au stator (2), d. pivoter le premier support mobile (11) par rapport au support fixe (8), de façon à ce que le rotor (3) se déplace axialement, sous l'effet de la gravité, dans une seconde position axiale rattrapant le jeu axial du rotor (3) dans le stator (2) dans une seconde direction axiale, axialement opposée à la première direction axiale, e. réaliser une seconde mesure de la position axiale du rotor (3) par rapport au stator (2). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : f. monter le stator (2) sur un second support mobile (13), le second support mobile (13) étant apte à pivoter autour d'un axe (B) parallèle à l'axe (X) de rotation du rotor (3), par rapport à un support fixe (8), g. pivoter le second support mobile (13) par rapport au support fixe (8), de façon à ce que le rotor (3) se déplace radialement, sous l'effet de la gravité, dans une première position radiale rattrapant le jeu radial du rotor (3) dans le stator (2) dans une première direction radiale, 12 h. réaliser une première mesure de la position radiale du rotor (3) par rapport au stator (2), i. pivoter le second support mobile (13) par rapport au support fixe (8), de façon à ce que le rotor (3) se déplace radialement, sous l'effet de 5 la gravité, dans une seconde position radiale rattrapant le jeu radial du rotor (3) dans le stator (2) dans une seconde direction radiale, radialement opposée à la première direction radiale, j. réaliser une seconde mesure de la position radiale du rotor (3) par rapport au stator (2). 10 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le stator (2) du turbocompresseur est fixé sur le second support mobile (13), le second support mobile (13) étant monté pivotant sur le premier support mobile (11), autour d'un axe (B) parallèle à l'axe (X) de rotation du rotor (3), le premier support mobile (11) étant monté pivotant sur le support fixe (8), 15 autour d'un axe (A) perpendiculaire à l'axe (X) de rotation du rotor 3. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lors de l'étape b, lors de l'étape d, lors de l'étape g et/ou lors de l'étape i, le premier support mobile (11) est orienté de façon à ce que l'axe (X) de rotation du rotor 3 forme un angle compris entre 0 et 45°, de préférence entre 20 0 et 20° avec la direction verticale. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le stator (2) est fixé au support mobile correspondant (13) à l'aide d'une bride (14). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce 25 que lors de l'étape c, lors de l'étape e, lors de l'étape h et/ou lors de l'étape j, la mesure de la position axiale ou radiale correspondante est réalisée à l'aide d'un comparateur (18, 19) comportant une extrémité de mesure (21) en contact avec une zone (6, 22) du rotor (3). 7. Outillage 1 de mesure pour la mise en oeuvre du procédé selon 30 l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un support fixe (8), un premier support mobile (11) monté pivotant autour d'un premier 13 axe (A) par rapport au support fixe (8), et un second support mobile (13), monté pivotant autour d'un second axe (B) par rapport au premier support mobile (11). 8. Outillage 1 selon la revendication 7, caractérisé en ce que le 5 premier axe (A) est perpendiculaire au second axe (B). 9. Outillage 1 selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le second support mobile (13) est monté pivotant dans une ouverture (12) du premier support mobile (11).