Brevet FR3085753A1 — 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 autour d'un axe, le procédé comportant les étapes consistant à : a. monter le stator sur un support fixe de façon à ce que ledit axe soit 10 horizontal, b. suspendre une masse au rotor, par l'intermédiaire de moyens de renvoi d'angle conçus pour exercer sur le rotor un effort de traction orienté selon l'axe dans une première direction axiale, sous l'effet du poids généré par la masse, 15 c. réaliser une première mesure de la position axiale du rotor par rapport au stator, d. suspendre une masse au rotor, par l'intermédiaire de moyens de renvoi d'angle conçus pour exercer sur le rotor un effort de traction orienté selon l'axe dans une seconde direction axiale, opposée à la 20 première direction axiale, sous l'effet du poids généré par la masse, e. réaliser une seconde mesure de la position axiale du rotor par rapport au stator. [009] Les termes axial et radial sont définis par rapport à l'axe de rotation du rotor. 25 [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. [011] Lors des étapes b et d, les efforts de traction exercés sur le rotor permettent de rattraper les jeux axiaux, respectivement dans une première direction axiale et dans une seconde direction axiale. 3 [012] 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. [013] La valeur du jeu radial peut éventuellement être déduite de la valeur du jeu axial. [014] Le procédé peut comporter les étapes consistant à : 10 f. placer au moins un organe souple sous au moins une zone du rotor et suspendre au moins une masse audit organe souple, de façon à exercer, par l'intermédiaire de moyens de renvoi d'angle, un effort radial orienté verticalement vers le haut, g. réaliser une première mesure de la position axiale du rotor par rapport 15 au stator, h. retirer ladite masse et/ou ledit organe souple, de façon à ce que le rotor soit soumis à un effort vertical dirigé vers le bas sous l'effet de la gravité, i. réaliser une seconde mesure de la position axiale du rotor par rapport 20 au stator. [015] L'organe souple est par exemple un câble ou une corde. [016] 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. [017] II est ainsi possible de déduire, d'après les première et seconde 25 mesures effectuées, le jeu radial entre le rotor et le stator. Cette valeur de jeu radial est ensuite comparée à une valeur seuil de référence afin de déterminer si une action de maintenance particulière doit être entreprise. [018] 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 30 nécessairement successives et réalisées dans l'ordre indiqué précédemment. 4 [19] De même, il est possible de réaliser les étapes h et i avant les étapes f et g. [20] Lors de l'étape f, un premier organe souple et un second organe souple peuvent être placés sous une première zone et une seconde zone du 5 rotor, décalées axialement l'une de l'autre. [21] Les première et secondes zones peuvent être une première extrémité et une seconde extrémité du rotor. De cette manière, le rotor est soulevé de façon symétrique à chacune de ses extrémités. [22] Une première masse et une seconde masse sont suspendues 10 respectivement à une première extrémité et à une seconde extrémité de l'organe souple. [23] Les première et seconde masses peuvent être identiques, de manière à ce que le rotor soit soulevé de façon symétrique de part et d'autre. En variante, les masses peuvent être différentes et adaptées afin de compenser 15 les hétérogénéités de masse du rotor et équilibrer l'ensemble [24] Les moyens de renvoi d'angle peuvent comporter au moins une platine comportant une extrémité supérieure arrondie et comprenant une gorge dans laquelle est logé l'organe souple. [25] Une partie de l'organe souple reliée au rotor ou supportant le rotor 20 peut être orientée globalement horizontalement, une autre partie de l'organe souple, au niveau de laquelle est suspendue la masse correspondante, peut être orientée verticalement, les desdites parties de l'organe souple étant séparées par une partie de liaison montée dans la gorge de la platine, l'extrémité supérieure arrondie formant le renvoi d'angle. 25 [026] La direction verticale est définie par rapport à la gravité terrestre. [27] Le stator peut être fixé au support fixe à l'aide d'une bride. [28] La bride peut présenter une forme en U dont les extrémités libres sont fixées au support correspondant, par exemple par soudage ou vissage. [29] Lors de l'étape c, lors de l'étape e, lors de l'étape g et/ou lors de l'étape i, la mesure de la position axiale ou radiale correspondante peut être réalisée 5 à l'aide d'un comparateur comportant une extrémité de mesure en contact avec une zone du rotor. [030] Un premier comparateur peut être utilisé pour réaliser les première et seconde mesures de la position axiale du rotor. 5 [031] Un second comparateur peut être utilisé pour réaliser les première et seconde mesures de la position radiale du rotor. [32] Les valeurs obtenues à l'aide de chaque comparateur peut être lue ou relevée par un opérateur, ou de façon informatisée. [33] Chaque comparateur peut comporter une partie fixe fixée sur le 10 support fixe correspondant. [34] La partie fixe du comparateur destiné à réaliser les mesures de position radiale du rotor est par exemple fixée à la bride. [35] 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 15 sur le support fixe. [36] 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 support fixe, des moyens de fixation du stator, des moyens de renvoi d'angle et des organes souples. 20 [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 - les figure 1 et 2 sont des vues en perspective d'un outillage de mesure 25 équipé d'un turbocompresseur, ; - la figure 3 est une vue en coupe, selon l'axe du rotor, montrant le turbocompresseur et l'outillage dans la position illustrée à la figure 1 ; 6 - les figures 4 et 5 sont des vues correspondant aux figures 1 et 2, dans lesquelles des câbles destinés à appliquer des efforts sont représentés. DESCRIPTION DETAILLEE 5 [038] 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 équiper un aéronef. [039] 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. 10 [040] 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 extrémité de l'arbre 4. L'arbre 4 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 15 particulier, avant montage sur l'outillage 1, un carter de turbine et un carter 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 une embase plane horizontale 9, de forme carrée ou rectangulaire, et des pieds verticaux 10 20 s'étendant vers le bas depuis l'embase 9. [43] Une bride 11 est fixée sur l'embase 9. La bride 11 présente une forme générale en U, dans laquelle est monté le stator 2, les extrémités libres 12 de la bride 11 étant fixées sur l'embase 9. De cette manière, le stator 2 du turbocompresseur est fixé au support fixe 8. L'embase 9 présente une 25 ouverture 13 permettant le passage d'une partie du stator 2. [44] Une partie de fixation 14 en L est fixée par tous moyens appropriés, sur l'embase 9. [45] L'outillage 1 comporte en outre un premier comparateur 15 et un second comparateur 16. Chaque comparateur 15, 16 comporte une partie 7 fixe 17 et une partie mobile 18 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. [046] La partie fixe 17 du premier comparateur 15 est fixée sur la partie de 5 fixation 14, l'extrémité libre de la tige de mesure 18 du premier comparateur 15 venant en appui sur une extrémité axiale du rotor 3, par exemple du côté de la roue de turbine 6. La tige de mesure 18 du premier comparateur 15 est orientée selon l'axe X du rotor 3. Le premier comparateur 15 est ainsi apte à détecter la position axiale du rotor 3 par rapport au stator 2. 10 [047] La partie fixe 17 du second comparateur 16 est fixée sur la bride 11, l'extrémité de la tige de mesure 18 du second comparateur 16 venant en appui, au travers du stator 2, sur l'arbre 4 du rotor 3 ou sur une douille 19 entourant l'arbre 4 du rotor 3 (figure 3). La tige de mesure 18 du second comparateur 16 est orientée perpendiculairement à l'axe X du rotor 3. Le 15 second comparateur 16 est ainsi apte à détecter la position radiale du rotor 3 par rapport au stator 2. [48] Des organes de renvoi d'angle 20 sont par ailleurs fixés sur l'embase. Chaque organe de renvoi d'angle 20 comporte une extrémité inférieure 20a fixée sur l'embase 9, par exemple sur un bord de l'embase, et une extrémité 20 supérieure 20b arrondie, ici en forme de demi-cercle. Chaque organe de renvoi d'angle 20 comporte en outre une gorge 20c s'étendant le long de la périphérie de l'organe de renvoi d'angle 20. [49] Comme illustré aux figures 3 et 4, afin de réaliser la mesure du jeu axial du rotor 3 par rapport au stator 2, une première extrémité d'un câble de 25 traction 21a est fixée à une première extrémité du rotor, par exemple au niveau de la roue de compresseur 5, à l'opposé du premier comparateur 15, une masse 22a étant attachée à la seconde extrémité du câble 21a. Le câble 21a est par ailleurs engagé dans la gorge 20c, les organes de renvoi d'angle 20 étant conçus de façon à ce qu'une première partie du câble 21a, rattachée 30 au rotor 3, s'étende horizontalement, et qu'une seconde partie du câble 21a, 8 sur laquelle est attachée à la masse 22a, s'étende verticalement. La masse 22a peut également être dénommée peson. [50] De cette manière, le poids généré par la masse 22a génère un effort de traction orienté selon l'axe X et dans une première direction axiale, sur le 5 rotor 3, rattrapant le jeu axial du rotor 3 dans le stator 2 dans ladite première direction. [51] La valeur de position du premier comparateur 15 est alors relevée, de façon à déterminer une première mesure de la position axiale du rotor 3 par rapport au stator 2. 10 [052] Ensuite, les positions du premier comparateur 15 et de la partie de fixation 14, d'une part, et de l'organe de renvoi d'angle 20 précité, du câble 21a et de la masse 22a, peuvent être interverties. En d'autres termes, le câble 21a est solidarisé à l'autre extrémité axiale du rotor 3, ici au niveau de la roue de turbine 4, et le premier comparateur 15 est placé en appui sur 15 l'extrémité axiale opposée du rotor 3, du côté de la roue de compresseur 5. [053] De cette manière, le poids généré par la masse 22a génère un effort de traction orienté selon l'axe X et dans une seconde direction axiale, opposée à la première direction axiale, sur le rotor 3, rattrapant le jeu axial du rotor 3 dans le stator 2 dans ladite seconde direction. 20 [054] La valeur de position du premier comparateur 15 est alors relevée, de façon à déterminer une seconde mesure de la position axiale du rotor 3 par rapport au stator 2. [55] 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 25 valeur du jeu axial est la différence entre ces deux valeurs de position axiale. [56] Comme illustré aux figures 4 et 5, la mesure du jeu radial du rotor 3 par rapport au stator 2 peut être réalisée en positionnant un premier câble 21b et un second câble 21c respectivement sous la roue de compresseur 5 et sous la roue de turbine 6 du rotor 2. Une masse 22b, 22c est fixée à 30 chaque extrémité de chaque câble 21b, 21c. Chaque câble 21b, 21c est par 9 ailleurs engagé dans les rainures 20c de deux organes de renvoi d'angle 20 opposés, c'est-à-dire situés de part et d'autre du turbocompresseur. [57] Ainsi, chaque câble 21b, 21c comporte une partie médiane engagée sous la roue correspondante 4, 5 du rotor 3, et deux parties d'extrémités 5 s'étendant verticalement. [58] Les câbles 21b, 21c et les masses 22b, 22c permettent ainsi de soulever le rotor 3 verticalement, de manière à rattraper le jeu radial du rotor 3 dans le stator 2, vers le haut. [59] La valeur de position du second comparateur 16 19 est alors relevée, 10 de façon à réaliser une première mesure de la position radiale du rotor 3 par rapport au stator 2. [60] Ensuite, les câbles 21b, 21c et les masses 22a, 22b sont retirées, le rotor 3 retombant vers le bas sous l'effet de la gravité, de manière à rattraper le jeu radial du rotor 3 dans le stator 2, vers le bas. 15 [061] La valeur de position du second comparateur 16 19 est alors relevée, de façon à réaliser une seconde mesure de la position radiale du rotor 3 par rapport au stator 2. [62] 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 20 valeur du jeu radial est la différence entre ces deux valeurs de position radiale. [63] 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 25 de façon fiables et répétables, et nécessitent peu de manipulations, en réduisant les risques d'erreurs humaines. Par ailleurs, aucune manipulation des comparateurs en cours de mesure n'est nécessaire. [64] Avant la mesure des jeux, des masselottes peuvent être ajoutées sur le rotor 3 de telle sorte que son centre de gravité soit centré au droit des 30 comparateurs 15, 16 afin d'éviter les mises en biais du rotor 3. 10 [065] 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) autour d'un axe (X), le procédé comportant les étapes consistant à : a. monter le stator (2) sur un support fixe (8) de façon à ce que ledit axe (X) soit horizontal, b. suspendre une masse (22a) au rotor (3), par l'intermédiaire de moyens de renvoi d'angle (20) conçus pour exercer sur le rotor (3) un effort de traction orienté selon l'axe (X) dans une première direction axiale, sous l'effet du poids généré par la masse (22a), c. réaliser une première mesure de la position axiale du rotor (3) par rapport au stator (2), d. suspendre une masse (22a) au rotor (3), par l'intermédiaire de moyens de renvoi d'angle (20) conçus pour exercer sur le rotor un effort de traction orienté selon l'axe (X) dans une seconde direction axiale, opposée à la première direction axiale, sous l'effet du poids généré par la masse (22a), 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. placer au moins un organe souple (21b, 21c) sous au moins une zone (5, 6) du rotor (3) et suspendre au moins une masse (22b, 22c) audit organe souple (21b, 21c), de façon à exercer, par l'intermédiaire de moyens de renvoi d'angle (20), un effort radial orienté verticalement vers le haut, g. réaliser une première mesure de la position axiale du rotor (3) par rapport au stator (2), 12 h. retirer ladite masse (22b, 22c) et/ou ledit organe souple (21b, 21c), de façon à ce que le rotor (3) soit soumis à un effort vertical dirigé vers le bas sous l'effet de la gravité, i. réaliser une seconde mesure de la position axiale du rotor (3) par 5 rapport au stator (2). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lors de l'étape f, un premier organe souple (21b) et un second organe souple (21c) sont placés sous une première zone (5) et une seconde zone (6) du rotor (3), décalées axialement l'une de l'autre. 10 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une première masse (22b, 22c) et une seconde masse (22b, 22c) sont suspendues respectivement à une première extrémité et à une seconde extrémité de l'organe souple (21b, 21c). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce 15 que les moyens de renvoi d'angle (20) comportent au moins une platine comportant une extrémité supérieure (20b) arrondie et comprenant une gorge (20c) dans laquelle est logé l'organe souple (21a, 21b, 21c). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le stator (2) est fixé au support fixe (8) à l'aide d'une bride (11). 20 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lors de l'étape c, lors de l'étape e, lors de l'étape g et/ou lors de l'étape i, la mesure de la position axiale ou radiale correspondante est réalisée à l'aide d'un comparateur (15, 16) comportant une extrémité de mesure en contact avec une zone du rotor (3). 25