Brevet FR3086756A1 — publié le 20200403

BANC D'ESSAI DE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a pour objet un banc d'essai de turbomachine, permettant en particulier d'intégrer des mesures de pression statique dans un élément en un matériau abradable, ci-après dénommé élément abradable. Elle a également pour objet un procédé de fabrication du banc d'essai. ETAT DE L'ART De manière conventionnelle, une turbomachine à double flux comprend d'amont en aval une soufflante à la sortie de laquelle le flux d'air se divise en un flux d'air primaire circulant à l'intérieur d'une turbomachine dans un compresseur, une chambre de combustion et une turbine, et en un flux d'air secondaire circulant autour du flux d'air primaire. La soufflante comprend une roue mobile ayant un disque portant sur sa périphérie externe une pluralité d'aubes régulièrement réparties autour de l'axe du disque. Un carter entoure extérieurement les aubes. Pour éviter un passage d'air en sommet d'aubes qui diminuerait le rendement de la turbomachine, un élément abradable est porté par la surface radialement interne du carter de soufflante et disposé au droit des aubes de la soufflante. En fonctionnement, il est important de contrôler le jeu entre les extrémités radialement externes des aubes et le carter, plus précisément de maintenir en permanence une distance minimale entre les extrémités radialement externes des aubes et le carter pour avoir une efficacité optimale de la soufflante. Toutefois, cette distance ne doit pas être trop réduite afin d'éviter tout contact entre les extrémités radialement externes des aubes et le carter pouvant nuire à la solidité mécanique par blocage de la roue de soufflante et donc réduire sa durée de vie. Il est également 2 important de connaître la pression statique au niveau de l'élément abradable, lors d'essais sur un banc d'essai. Il est connu de l'art antérieur de disposer une partie du carter, notamment un bossage, qui est un élément rapporté, interchangeable, du 5 carter de soufflante. On peut également envisager que le bossage fasse partie intégrante du carter. La surface radialement interne du bossage en regard des extrémités radialement externes des aubes de la soufflante comprend une couche de matériau abradable. Des joints assurent l'étanchéité entre le bossage et le reste du carter. 10 Les termes « interne » et « externe » sont définis selon une direction radiale par rapport à l'axe du banc d'essai. La pression statique est la pression que l'air exerce sur un élément de paroi perpendiculairement à la direction de l'écoulement. La prise de mesure de la pression statique est réalisée à l'aide d'un trou qui débouche 15 perpendiculairement à la veine. Pour mesurer la pression statique de l'air dans la veine au niveau de la surface radialement interne de l'élément abradable, il est connu d"utiliser une pluralité de tubes de prélèvement d'air qui débouchent dans la veine. Les tubes de prélèvement d'air sont généralement des tubes métalliques, par exemple en acier. Chaque tube 20 de prélèvement d'air est orienté perpendiculairement à la veine et traverse l'élément abradable. Les tubes de prélèvement d'air sont reliés, dans une zone radialement extérieure, à un ou plusieurs appareils de mesure de la pression. Selon l'état de la technique connu, les tubes de prélèvement d'air 25 affleurent au ras de la veine d'air, au niveau de la surface radialement interne de l'élément abradable. Ceci a pour inconvénient que les aubes de soufflante peuvent être endommagées lorsque celles-ci viennent en contact avec l'élément abradable. Un autre inconvénient lié à ce dispositif est que les tubes de prélèvement d'air peuvent également être considérablement 30 endommagés si les aubes viennent en contact avec l'élément abradable, ce qui conduirait à la perte des mesures de pression statique. 3 L'invention vise à apporter une solution simple, économique et efficace à ces inconvénients. EXPOSE DE L'INVENTION 5 L'invention a ainsi pour objet un banc d'essai de turbomachine, le banc d'essai s'étendant autour d'un axe longitudinal et comprenant a) une soufflante, pourvue d'aubes disposées dans une veine d'air, et b) un carter de soufflante entourant lesdites aubes, une partie de support dudit carter, portant, en regard d'une extrémité radialement externe des aubes de 10 soufflante, un élément abradable, le banc d'essai comprenant en outre des tubes de prélèvement d'air destinés à la mesure de la pression statique de l'air dans la veine au niveau d'une surface radialement interne de l'élément abradable. Dans le banc d'essai selon l'invention, l'extrémité radialement interne 15 de chaque tube de prélèvement d'air est située radialement extérieurement à l'élément abradable, et l'élément abradable comprend des orifices de prélèvement d'air prolongeant les tubes de prélèvement d'air, de manière à ce que, pour chaque tube de prélèvement d'air, l'air issu de la veine d'air traverse successivement un orifice de de prélèvement d'air puis ledit tube 20 de prélèvement d'air. Par « située radialement extérieurement à l'élément abradable », on entend que l'extrémité radialement externe de chaque tube est située en dehors de l'élément abradable. L'extrémité radialement externe de chaque tube peut être en contact direct avec la surface radialement externe de 25 l'élément abradable ou être située au-dessus et à distance de celle-ci. Ainsi, les tubes de prélèvement d'air ne traversent pas l'élément abradable, ce qui évite d'endommager les aubes de soufflante et les tubes lorsque les aubes viennent en contact avec l'élément abradable. La mesure de la pression statique est conservée. 30 L'élément abradable peut être un élément rapporté ou une couche formant un revêtement. 4 Les tubes de prélèvement d'air peuvent être reliés à un dispositif de mesure de la pression. De préférence, les orifices de prélèvement d'air traversent radialement l'épaisseur de l'élément abradable. Cette épaisseur s'étend 5 entre la surface radialement interne et la surface radialement externe de l'élément abradable. Les orifices de prélèvement d'air sont avantageusement cylindriques et de même diamètre que le diamètre intérieur des tubes de prélèvement d'air. 10 Chaque orifice de prélèvement d'air peut être droit et s'étend avantageusement orthogonalement à la surface radialement interne de l'élément abradable. L'extrémité radialement interne de chaque tube de prélèvement d'air est de préférence en contact avec la surface radialement externe de 15 l'élément abradable. La partie de support peut comprendre comprend une cavité principale débouchant radialement à l'extérieur de la partie support et dans laquelle sont disposés les tubes de prélèvement d'air et une pluralité de cavités secondaires situées radialement sous la cavité principale, chaque 20 cavité secondaire accueillant un tube de prélèvement d'air. Les cavités secondaires contiennent avantageusement une matière de remplissage de préférence collante, ce qui permet de favoriser l'étanchéité. L'invention a également pour objet l'utilisation d'un banc d'essai 25 décrit ci-dessus pour mesurer la pression statique de l'air dans la veine au niveau de la surface radialement interne de l'élément abradable. L'invention a enfin pour objet un procédé de fabrication d'un banc d'essai décrit ci-dessus. Conformément au procédé selon l'invention, les orifices de 30 prélèvement d'air sont formées à l'aide de tiges. Le procédé peut comprendre les étapes successives suivantes : 5 - mise en place des tubes de prélèvement d'air dans la partie de support, - insertion d'une tige dans chaque tube de prélèvement d'air, les tiges s'étendant radialement en saillie de la partie de support en direction 5 de la soufflante, - application d'une pâte pour former l'élément abradable autour des tiges, et - retrait des tiges pour former les orifices de prélèvement d'air de l'élément abradable. 10 L'élément abradable est formé par durcissement de la pâte. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description 15 suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en section longitudinale d'un banc d'essai de turbomachine selon l'invention, - les figures 2 et 3 sont des vues de détail du banc d'essai de la 20 figure 1, - la figure 4 est une vue partielle en section longitudinale d'un banc d'essai de turbomachine selon l'invention, au cours de la fabrication du banc d'essai, et - la figure 5 est une vue de détail du banc d'essai de la figure 4. 25 DESCRIPTION DETAILLEE Tel qu'illustré à la figure 1, et conformément à l'invention, les tubes de prélèvement d'air 7 ne traversent pas l'élément abradable 6. L'extrémité radialement inférieure 7a des tubes de prélèvement d'air 7 est disposée 30 radialement au-dessus de la surface radialement externe 6a de l'élément abradable 6. La portion intérieure creuse cylindrique 7b de chaque tube de 6 prélèvement d'air 7, délimitée par l'enveloppe extérieure 7c du tube 7, est prolongée dans la couche de matériau abradable 6 par un orifice cylindrique de prélèvement d'air 11 qui présente un diamètre D2 de préférence égal au diamètre D1 de la portion intérieure 7b (figure 3), ce qui 5 permet une continuité du diamètre du circuit de prélèvement d'air, sans ressaut. La portion intérieure creuse cylindrique 7b de chaque tube de prélèvement d'air 7 prolonge et est avantageusement alignée avec l'orifice de prélèvement d'air 11. A la sortie de l'élément abradable 6, chaque tube de prélèvement d'air 7 se situe dans l'alignement d'un orifice de 10 prélèvement d'air 11 pratiqué dans l'élément abradable 6. Chaque orifice de prélèvement d'air 11 traverse avantageusement radialement toute l'épaisseur de l'élément abradable 6, depuis la surface radialement interne 6b jusqu'à la surface radialement externe 6a de l'élément abradable 6. Comme la pression statique est la pression que l'air exerce 15 sur un élément de paroi perpendiculairement à la direction de l'écoulement, chaque orifice de prélèvement d'air 11 est disposé localement perpendiculairement à la surface radialement interne 6b de l'élément abradable 6. L'extrémité radialement interne 7a de chaque tube de prélèvement 20 d'air 7, et notamment la surface radialement intérieure de l'extrémité radialement interne 7a, est de préférence en contact direct avec la surface radialement externe 6a de l'élément abradable 6. Ainsi, l'air passe directement de l'orifice de prélèvement d'air 4 au tube de prélèvement d'air 7. On peut également envisager que l'extrémité radialement interne 7a 25 du tube 7 soit située à distance et radialement au-dessus de la surface radialement externe 6a de l'élément abradable 6. Dans ce cas, un orifice de prélèvement d'air est pratiqué dans le bossage 2, et relie l'orifice de prélèvement d'air 11 de l'élément abradable 6 au tube de prélèvement d'air 7. 30 Ainsi, on conserve une section de passage de l'air constante, sans présence de partie métallique dans l'élément abradable 6, ce qui permet 7 d'éviter les risques de contact entre les aubes de soufflante 5 et les tubes de prélèvement d'air 7. Le diamètre intérieur D1 des tubes de prélèvement d'air 7 peut être par exemple compris entre 0.1 mm et 1 mm, et notamment de l'ordre 5 de 0.6 mm. Le diamètre extérieur D3 des tubes de prélèvement d'air 7 peut être quant à lui par exemple compris entre 0.2 mm et 2 mm, et typiquement de l'ordre de 1 mm. Le dispositif selon l'invention présente ainsi de nombreux avantages. Après le rodage de la soufflante, si les aubes de la soufflante ont pénétré 10 l'élément abradable, on conserve l'intégrité de la mesure de la pression statique, car il n'y a plus de tube métallique qui aurait été endommagé par les aubes et qui aurait bouché la cavité. Il n'y a aucun risque d'endommagement de l'aube lors de son passage dans la zone des mesures. La qualité de la mesure de la pression statique reste en outre 15 améliorée et il n'y a aucune perte de temps lors du montage/démontage du banc d'essai. Les tubes de prélèvement d'air 7 traversent avantageusement trois zone successives du bossage 2. Une première zone 2a, radialement externe, comprend une grande cavité 9 dans laquelle sont disposés tous 20 les tubes de prélèvement d'air 7. La cavité externe 9 permet d'alléger le bossage 2, et de disposer facilement les tubes de prélèvement d'air 7 à l'intérieur du bossage 2. Une zone intermédiaire 2b, située sous la zone extérieure 2a, est munie d'une pluralité de cavités distinctes 10, chaque cavité 10 accueillant un tube 7. Les cavités intermédiaires 10 permettent un 25 guidage précis des tubes 7. Elles sont avantageusement remplies d'une matière de remplissage de préférence collante, ce qui permet de maintenir les tubes de prélèvement d'air 7 à l'intérieur du bossage 2. Enfin, une zone radialement interne 2c, disposée sous la zone intermédiaire 22, comprend la couche de matériau abradable 6. La zone radialement interne 2c 30 comprend des orifices 11 qui traversent l'élément abradable 6 et qui sont sensiblement de même diamètre que les tubes 7. 8 Les figures 4 et 5 illustrent un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du banc d'essai pour turbomachine décrit ci-dessus. Pour réaliser les orifices de prélèvement d'air 11 dans l'élément abradable 6, on utilise une tige cylindrique 12, par exemple une tige en acier. 5 On peut ainsi insérer une tige cylindrique 12 depuis l'extrémité radialement externe des tubes 7, avant la mise en place de la couche de matériau abradable 6, en laissant une surlongueur afin de dépasser hors de la surface radialement interne de la couche de matériau abradable 6 prévue. Une fois cette étape réalisée, la couche de matériau abradable 6 10 peut être appliquée et la tige cylindrique 12 peut être retirée. La tige 12 présente un diamètre extérieur qui est sensiblement égal au diamètre intérieur D1 des tubes de prélèvement d'air 11. Le fait de réaliser la formation des orifices de prélèvement d'air 11 avant la pose de l'élément abradable 6 permet d'obtenir une section 15 continue du circuit de prélèvement d'air, sans ressaut. En particulier, l'élément abradable 6 peut être formé par une couche telle qu'une pâte qui est appliquée entre les tiges cylindriques 12 qui s'étendent en saillie du bossage 2 radialement vers la soufflante, une fois que la couche abradable est séchée et que les tiges 12 sont retirées afin de former les orifices de 20 prélèvement d'air 11 de l'élément abradable 6 qui prolongent les tubes de prélèvement d'air 7 du bossage 2. Le procédé selon l'invention peut comprendre les étapes successives suivantes : - dans un premier temps on forme les orifices de prélèvement d'air 25 du bossage (on met en place les tubes métalliques de prélèvement d'air 7 dans le bossage 2), - on insère les tiges cylindriques 12 en saillie du bossage 2 (figure 4), les tiges 12 s'étendant radialement en saillie vers la soufflante, - on applique une pâte qui va former l'élément abradable 6 autour 30 des tiges 12 et dans une cavité de support d'abradable du bossage 2, 9 - on retire les tiges 12 pour former les orifices de prélèvement d'air 11 de l'élément REVENDICATIONS1. Banc d'essai (1) de turbomachine, le banc d'essai (1) s'étendant autour d'un axe longitudinal et comprenant a) une soufflante, pourvue d'aubes disposées dans une veine d'air, et b) un carter de soufflante entourant lesdites aubes, une partie de support (2) dudit carter, portant, en regard d'une extrémité radialement externe des aubes de soufflante, un élément abradable (6), le banc d'essai (1) comprenant en outre des tubes de prélèvement d'air (7) destinés à la mesure de la pression statique de l'air dans la veine au niveau d'une surface radialement interne (6b) de l'élément abradable (6), caractérisé en ce que l'extrémité radialement interne (7a) de chaque tube de prélèvement d'air (7) est située radialement extérieurement à l'élément abradable (6), et en ce que l'élément abradable (6) comprend des orifices de prélèvement d'air (11) prolongeant les tubes de prélèvement d'air (7), de manière à ce que, pour chaque tube de prélèvement d'air (7), l'air issu de la veine d'air traverse successivement un orifice de de prélèvement d'air (11) puis ledit tube de prélèvement d'air (7). 2. Banc d'essai (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes de prélèvement d'air (7) sont reliés à un dispositif de mesure de la pression. 3. Banc d'essai selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les orifices de prélèvement d'air (11) traversent radialement l'épaisseur de l'élément abradable (6). 4. Banc d'essai (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les orifices de prélèvement d'air (11) sont cylindriques et de même diamètre (D2) que le diamètre intérieur (D1) des tubes de prélèvement d'air (7). 5. Banc d'essai (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque orifice de prélèvement d'air (11) est droit et s'étend 11 orthogonalement à la surface radialement interne (6b) de l'élément abradable (6). 6. Banc d'essai (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité radialement interne (7a) de chaque tube de 5 prélèvement d'air (7) est en contact avec la surface radialement externe (6a) de l'élément abradable (6). 7. Banc d'essai (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie de support (2) comprend une cavité principale (9) débouchant radialement à l'extérieur de la partie support (2) et dans 10 laquelle sont disposés les tubes de prélèvement d'air (7) et une pluralité de cavités secondaires (10) situées radialement sous la cavité principale (9), chaque cavité secondaire (10) accueillant un tube de prélèvement d'air (7). 8. Banc d'essai (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les 15 cavités secondaires (10) contiennent une matière de remplissage. 9. Utilisation d'un banc d'essai (1) selon l'une des revendications 1 à 8 pour mesurer la pression statique de l'air dans la veine (8) au niveau de la surface radialement interne (6b) de l'élément abradable (6). 10. Procédé de fabrication d'un banc d'essai (1) selon l'une des 20 revendications 1 à 8, comprenant les étapes successives suivantes - mise en place des tubes de prélèvement d'air (7) dans la partie de support (2), - insertion d'une tige (12) dans chaque tube de prélèvement d'air (11), les tiges (12) s'étendant radialement en saillie de la partie de support (2) en 25 direction de la soufflante, - application d'une pâte pour former l'élément abradable (6) autour des tiges (12), et - retrait des tiges (12), pour former les orifices de prélèvement d'air (11) de l'élément abradable (6). 30