Brevet FR3092661A1 — publié le 20200814

Description Titre de l'invention : PROCEDE ET ENDOSCOPE DE MESURE D'UNE EPAISSEUR DE PALE D'UNE TURBOMACHINE Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne un procédé et un endoscope de mesure d'une épaisseur de pale d'une turbomachine, en particulier d'aéronef. Arrière-plan technique [0002] Lc contrôle endoscopique d'une turbomachine d'aéronef est utilisé depuis de nombreuses années pour vérifier l'état de pièces à l'intérieur de la turbomachine. Cette opération peut être réalisée directement sous une voilure de l'aéronef, sans dépose préalable de la turbomachine, ce qui est avantageux car cela limite la durée d'immobilisation de l'aéronef. [0003] Le contrôle est réalisé au moyen d'au moins un endoscope qui est inséré à travers un orifice d'endoscopie de la turbomachine. L'endoscope comprend une extrémité proximale située du côté de l'opérateur de contrôle, et une extrémité distale qui doit être située au plus près de la pièce à contrôler. L'endoscope est équipé d'éléments optiques de visualisation qui permettent à l'opérateur de voir la pièce à distance. [0004] Les pièces qui sont régulièrement contrôlées sur une turbomachine sont par exemple les aubes. Une aube comprend une pale qui s'étend dans la veine de la turbomachine et qui peut présenter des non conformités. Ces non conformités sont notamment dues à des impacts, des oxydations ou corrosions, des anomalies de matière, des faiblesses de la pièce, et sont surtout des dégradations physiques suite à des conséquences classiques d'utilisation. Les pales des aubes sont contrôlées par endoscopie pour vérifier la présence de ces non conformités qui provoquent une diminution des parties saines des pales et donc de leurs sections travaillantes, et impactent ainsi la durée de vie des aubes. [0005] Dans le cas où une non conformité serait détectée, la turbomachine pourrait être déposée en vue de la réparation de la non conformité. Il serait toutefois plus avantageux de prévoir la réparation de la pièce par endoscopie, afin d'éviter la dépose et le démontage de la turbomachine. [0006] Les non conformités ne sont pas toutes équivalentes et dépendent notamment de leurs dimensions et des impacts potentiels sur la durée de vie des pales et le fonctionnement de la turbomachine. [0007] Dans le cas d'une non conformité affectant le bord d'attaque ou de fuite d'une pale, il convient donc de mesurer l'épaisseur de ce bord. Une oxydation par exemple peut provoquer une usure et une perte de matière et donc une variation de l'épaisseur du 2 bord d'attaque ou de fuite. La comparaison de l'épaisseur mesurée à l'épaisseur théorique permettrait de déterminer la perte de matière subie et d'évaluer son impact sur la tenue mécanique de la pale. De cette manière, il serait possible d'estimer l'endommagement de la pièce sans avoir à immobiliser le moteur ni déposer la turbomachine. [0008] La présente invention apporte une solution simple, efficace et économique à cc besoin. Résumé de l'invention [0009] L'invention propose ainsi un endoscope de mesure d'une épaisseur de pale d'une tur- bomachine, cet endoscope comportant une extrémité proximale et une extrémité distale comportant un système d'éclairage et de visualisation depuis ladite extrémité proximale, caractérisé en ce que son extrémité distale comprend en outre : [0010] - une première pince de positionnement à mors fixes, cette première pince étant configurée pour être engagée sur une première partie du bord d'attaque ou de fuite de la pale, pour définir une position de l'endoscope en vue de la mesure, et [0011] - une deuxième pince de mesure à mors mobiles, cette deuxième pince étant configurée pour être engagée sur une deuxième partie du même bord d'attaque ou de fuite de la pale, et ses mors comportant des extrémités libres qui sont configurées pour prendre appui respectivement sur des points situés sur l'intrados et l'extrados de la pale lorsque l'endoscope est dans ladite position, de façon à ce que la distance entre ces extrémités libres soit égale à l'épaisseur de la pale entre les points précités. [0012] L'endoscope permet unc mesure in situ de l'épaisseur d'une pale d'aube de tur- bomachine, ce qui est avantageux car cette information peut être obtenue sans dépose de la turbomachine. [0013] L'endoscope selon l'invention peut comprendre unc ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : [0014] - l'endoscope comprend une troisième pince de positionnement à mors fixes, cette troisième pince étant configurée pour être engagée sur encore une troisième partie du bord d'attaque ou de fuite de la pale, pour garantir ladite position ; [0015] - les première, deuxième et troisième pinces sont configurées pour être sensiblement alignées les unes par rapport aux autres, ladite deuxième pince étant destinée à être située entre lesdites première et troisième pinces, ou ladite troisième pince étant destinée à être située entre lesdites première et deuxième pinces ; [0016] - les première, deuxième et troisième pinces sont configurées pour être sensiblement alignées le long d'un axe sensiblement perpendiculaire à un axe d'allongement d'un corps de l'endoscope ; 3 100171 - la ou chaque pince de positionnement est mobile depuis une position rangée sur un corps de l'endoscope, jusqu'à une position déployée, et inversement ; [0018] - la ou chaque pince de positionnement est portée par un bras escamotable, ou les deux pinces de positionnement sont portées par un unique bras escamotable ; [0019] - la ou chaque pince de positionnement est équipée d'un capteur de contact configure pour détecter le bord d'attaque ou de fuite de la pale ; [0020] - les extrémités libres de la pince de mesure sont équipées chacune d'une sphère de contact configurée pour prendre appui et glisser sur l'intrados ou l'extrados de la pale. [0021] La présente invention concerne également un procédé de mesure par endoscopie d'une épaisseur de pale d'une turbomachine, comprenant l'insertion d'au moins un endoscope tel que décrit dans ce qui précède dans un orifice d'endoscopie de la turbomachine, et la mesure d'une épaisseur d'une pale de cette turbomachine, au niveau de son bord d'attaque ou de fuite. De préférence, la mesure est réalisée au milieu de la pale ou au niveau de l'une de ses extrémités. Brève description des figures [0022] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0023] [fig.1[ la figure I est une vue schématique en perspective d'une turbomachine d'aéronef, vue de l'aval et de côté, [0024] [fig.2] la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une aube de rotor de tur- bomachine, [0025] [fig.3] la figure 3 est une vue schématique en perspective d'aubes de stator de tur- bomachine, [0026] [fig.4[ la figure 4 est une vue très schématique en perspective d'une pale d'aube de tur- bomachine, [0027] [fig.5] la figure 5 est une vue schématique en perspective de l'extrémité distale d'un endoscope selon un mode de réalisation de l'invention, en position déployée, [0028] [fig.6] la figure 6 est une vue schématique en perspective de l'extrémité distale de l'endoscope de la figure 5, en position rangée, et [0029] [fig.7] la figure 7 est une vue schématique en perspective de l'extrémité discale d'un endoscope selon une variante de réalisation de l'invention, en position déployée. Description détaillée de l'invention [0030] La figure 1 montre de manière schématique une turbomachine 10 d'aéronef qui comprend de manière classique un générateur de gaz 12 dont un arbre entraîne une soufflante 14 qui est ici entourée par un carter 15. Le générateur de gaz 12 comprend au moins un compresseur 16, une chambre de combustion 18 et au moins une turbine 20. [0031] Dans le cas d'une turbomachine à double flux, respectivement primaire et secondaire, la soufflante 14 génère un flux d'air qui se divise en un flux primaire qui pénètre dans le générateur de gaz 12 et en un flux secondaire qui s'écoule autour du générateur de gaz et est schématiquement représenté par les flèches 22. [0032] Lc flux primaire traverse notamment le compresseur 16 et la turbine 18 qui com- prennent des aubes. [0033] La figure 2 représente une aube 24 de rotor de turbine. De manière classique, l'aube 24 comprend une pale 26 dont une extrémité est reliée à un pied 28 et dont l'extrémité opposée est reliée à un talon 30. [0034] La figure 3 représente un secteur de distributeur 32 de turbine, ce secteur comportant des aubes 34 de stator qui s'étendent entre deux plates-formes, respectivement interne 36 et externe 38. Chaque aube 34 est formée par une pale 26. [0035] La pale 26 de chaque aube 24, 34 a un profil aérodynamique et est susceptible de présenter une non conformité, par exemple par impact d'un corps étranger ou par oxydation ou corrosion, en particulier au niveau de son bord d'attaque 26a ou de son bord de fuite 26h. Cette non conformité, si elle n'est pas réparée, est susceptible de générer l'apparition de criques ou de fissures. [0036] La présente invention propose un endoscope et un procédé de mesure d'une épaisseur de pale 26 d'une turbomachine, et qui permet donc de dimensionner une non conformité. [0037] La figure 4 montre par exemple l'effet de l'oxydation ou la corrosion sur un bord de fuite 26h d'une pale 26. Initialement, avant de présenter une non-conformité, la pale 26 a une épaisseur E connue au niveau de son bord de fuite 26b par exemple et à une distance D prédéterminée, par exemple 1 mm, de ce bord de fuite. L désigne une ligne imaginaire s'étendant à la distance D du bord de fuite 266 et située par exemple sur une corde de la pale 26. L'épaisseur E est mesurée au niveau de cette ligne L, entre deux points situés respectivement sur l'intrados 26c et l'extrados 26d de la pale. [0038] Le bord de fuite 266 est représenté en traits continus dans son état et sa position d'origine, et en traits pointillés dans son état déformé du fait de la perte de matière liée à l'oxydation ou la corrosion. On constate que la ligne L est déplacée, ce qui signifie que, pour effectuer une mesure précise de l'épaisseur E, les positions des points de mesure sont importants et doivent tenir compte de l'état de la pale 26. [0039] Les références CR10, CR50 et CR90 à la figure 4 désignent des hauteurs dans la veine d'écoulement de gaz dans laquelle est destinée à s'étendre la pale 26. CR50 désigne la mi-hauteur de veine et donc est située sur unc circonférence centrée sur l'axe de révolution de la veine et située à mi-distance des périphéries externe et interne de la veine. CR10 est située sur une circonférence centrée sur l'axe de révolution de la veine et située à 10% de la hauteur de veine, mesurée depuis sa périphérie interne. CR90 est située sur une circonférence centrée sur l'axe de révolution de la veine et située à 90% de la hauteur de veine, mesurée depuis sa périphérie interne. En général, les épaisseurs d'une pale au niveau de CR10, CR50 et CR90 sont connues et peuvent donc servir de valeurs de référence à des valeurs mesurées, pour apprécier l'impact d'une non conformité sur les dimensions de cette pale. [0040] Les figures 5 et 6 illustrent un premier mode de réalisation de l'endoscope 40 selon l' invention. [0041] L'endoscope 40 a une forme générale allongée et est de préférence flexible. Il comprend une extrémité proximale située du côté de l'opérateur de contrôle, et une extrémité distale qui doit être située au plus près de la pièce à mesurer, seule cette extrémité distale étant représentée dans les dessins. Cette extrémité distale comprend une tête de mesure 42. [0042] L'endoscope 40 est équipé d'éléments optiques d'éclairage et de visualisation, tels qu'un une première fibre optique dont une extrémité proximale est reliée à une caméra et dont une extrémité distale 44a débouche sur au moins une lentille par exemple au niveau de la tête 42, et une seconde fibre optique dont une extrémité proximale est reliée à une source lumineuse et une extrémité distale 44b débouche au niveau de la tête 42. [0043] La tête 42 est située à une extrémité d'un corps 46 de l'endoscope 40. Ce corps 46 a une forme générale tubulaire et sert notamment au support de pinces 48, 50, 52 de positionnement et de mesure. [0044] Dans l'exemple représenté, l'endoscope 40 comprend deux pinces de positionnement 48, 50 et une pince de mesure 52. Les pinces de positionnement 48, 50 ont des mors 54 ou des mâchoires fixes alors que la pince de mesure a des mors 56 ou des mâchoires mobiles et en particulier articulées autour d'un axe Y. [0045] La pince de mesure 52 s'étend dans le prolongement axial du tube et est déplaçable depuis une position sortie d'utilisation représentée à la figure 5, jusqu'à une position rentrée de rangement dans le tube, représentée à la figure 6. [0046] La pince 52 comprend deux mors 56. La pince 52 forme ici sensiblement un C dont 6 les mors 56 comprennent des premières extrémités articulées autour de l'axe Y, qui est ici sensiblement perpendiculaire à l'axe X du corps 46, et des secondes extrémités qui sont destinées à prendre appui et à glisser respectivement sur l'intrados 26c et l'extrados 26d d'une pale 26 en vue d'effectuer une mesure d'épaisseur. [0047] Ces secondes extrémités sont avantageusement équipées chacune d'une sphère de contact 58 qui est de préférence réalisée dans un matériau non susceptible d'endommager la pale. Il s'agit par exemple de PTFE ou tout autre matériau plastique. [0048] La pince de mesure 52 est par ailleurs reliée à un système non représenté de mesure de la distance entre les sphères 58, afin d'en déduire l'épaisseur de matière située entre les sphères et donc l'épaisseur de la pale 26. [0049] Les pinces de positionnement 48, 50 sont ici situées sur un côté de l'endoscope 40. Les pinces ont chacune une forme générale en V dont l'angle entre les mors 54 est déterminé pour que les pinces puissent être engagées sur le bord d'attaque 26a ou de fuite 26b dont l'épaisseur doit être modifiée. [0050] Les pinces 48, 50 sont ici portées par un même bras 60 escamotable. Le bras 60 a une forme rectiligne et comprend une extrémité longitudinale 60a articulée sur la tête 42 ou le corps 46 à proximité de la pince 52, et une extrémité longitudinale 60b opposée où est située la pince 48. L'autre pince 50 est située au milieu du bras 60. [0051] Les pinces 48, 50 peuvent être formées d'une seule pièce avec le bras 60 mais peuvent aussi être mobiles le long du bras 60 afin de permettre le réglage de leur position pour s'adapter au mieux à chaque pale 26. Elles s'étendent clans une même direction. Les mors 54 de chaque pince 48, 60 sont situés dans un plan Pl, P2, et les plans Pl et P2 sont parallèles entre eux ainsi qu'au plan P3 dans lequel sont situés les mors 56 de la pince 52. Par ailleurs, les pinces 48, 50, 52 sont alignées de sorte qu'un plan P4 passant par les axes X et Y passe également entre les mors 54, 56 des trois pinces. [0052] Le bras 60 est mobile depuis une position déployée représentée à la figure 5, dans laquelle il s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe X, jusqu'à une position de rangement, représentée à la figure 6, dans laquelle il s'étend parallèlement à l'axe X et le long du tube 46. [0053] Le déplacement du bras 60 est ici assuré par deux tiges 62, 64. Une première tige 62 s'étend le long de l'axe X et comprend une extrémité longitudinale 62a articulée sur l'extrémité 60a du bras 60, et une extrémité longitudinale 62b opposée reliée à un organe de traction accessible par l'utilisateur ou commandé par l'utilisateur, depuis l'extrémité proximale de l'endoscope. La seconde tige 64 s'étend de manière oblique entre la tige 62 et le bras 60 et comprend une extrémité longitudinale 64a articulée sur l'extrémité 60b du bras, et une extrémité longitudinale 64b opposée articulée sur la tige 62, au voisinage de son extrémité 62b. 7 [0054] Lorsqu'un effort de traction selon la flèche Fl est appliqué sur l'extrémité 62b de la tige 62, cette tige s'éloigne de l'extrémité distale de l'endoscope et entraîne dans sa course la tige 64 et le bras 60 qui est alors déplacé de la position de la figure 5, à la position de la figure 6. Un effort de poussée selon la flèche F2 sur la tige 62 permet de redéployer le bras 60. [0055] De préférence, la distance entre les pinces 50, 52 correspond à la distance entre CR10 et CR50, ou entre CR50 et CR90, de la figure 4. La distance entre les pinces 48, 50 correspond à la distance entre CR50 et CR90, ou entre CR10 et CR50. De la sorte, la distance entre les pinces 48 et 52 est égale à la distance entre CR10 et CR90. [0056] On comprend donc qu'en utilisation, il y a deux possibilités pour utiliser l'endoscope 40. Celui-ci peut être utilisé pour mesurer l'épaisseur du bord de fuite 26h de la pale 26, au niveau de CR10 ou CR90. [0057] Pour la mesure de l'épaisseur à CR10, l'endoscope 40 doit être positionné de sorte que ses pinces 50 et 48 soient situées respectivement sur CR50 et CR90, respectivement. La pince 52 est alors située sur CR10 pour effectuer la mesure. [0058] Pour la mesure de l'épaisseur à CR90, l'endoscope 40 doit être positionné de sorte que ses pinces 50 et 48 soient situées respectivement sur CR50 et CR10, respectivement. La pince 52 est alors située sur CR90 pour effectuer la mesure. [0059] Pour garantir que les pinces 48, 50 soient bien positionnées sur le bord de fuite 26h, celles-ci sont équipées chacune d'un capteur de contact 66, qui est par exemple situé au creux de la pince, entre les mors 54. Ce capteur est par exemple du type capteur de pression ou encore capacitif voire inductif. [0060] Lors de l'insertion des pinces 48, 50 sur la pale 26b, les sphères 58 prennent appui et glissent respectivement sur l'intrados et l'extrados de la pale, ce qui provoque un écartement des mors 58. Les mors 56 peuvent être dimensionnés pour que les points d'appui des sphères 58 sur la pale soient situés à une distance prédéterminée du bord de fuite 26b, qui est par exemple de Imm. Lorsque les capteurs 66 détectent la présence du bord de fuite 26b, les pinces 48, 50 sont correctement positionnées sur la pale et la distance inter-sphères permet de déduire l'épaisseur de la pale - au niveau de CR10 ou CR90 dans l'exemple précité. [0061] On comprend donc que l'opérateur a accès par des moyens électroniques aux signaux émis par les capteurs 66, pour garantir le positionnement correct de l'endoscope, ainsi qu'à la distance entre les sphères 58 et donc à l'épaisseur de la pale. [0062] La figure 7 illustre une variante de réalisation de l'endoscope 40' selon l'invention, qui diffère notamment du précédent mode de réalisation en ce que la pince de mesure 52 est située entre les pinces de positionnement 48, 50, et ces pinces 48, 50 sont chacune portées par un bras 60', 60" escamotable. [0063] La pince de mesure 52 est similaire à celle du précédent mode de réalisation et est 8 reliée au corps 46 de l'endoscope d'une façon analogue. [0064] Les pinces de positionnement 48, 50 sont situées sur des côtés opposés de l'endoscope 40'. Elles sont également similaires aux pinces 48, 50 décrites dans cc qui précède. [0065] Chaque pince 48, 50 est portée par un bras 60', 60" escamotable. Chaque bras 60', 60" a une forme rectiligne et comprend une extrémité longitudinale 60a articulée sur la tête 42 ou le corps 46 à proximité de la pince 52, et une extrémité longitudinale 60b opposée où est située la pince 48 ou 50. La pince 48, 50 peut être formée d'une seule pièce avec le bras 60', 60" correspondant. [0066] Les pinces 48, 50 s'étendent dans une môme direction. Les mors 54 de chaque pince 48, 50 sont situés dans un plan Pl , P2, et les plans Pl et P2 sont parallèles entre eux ainsi qu'au plan P3 dans lequel sont situés les mors 56 de la pince 52. Par ailleurs, les pinces 48, 50, 52 sont alignées de sorte qu'un plan P4 passant par les axes X et Y passe également entre les mors 54, 56 des trois pinces. [0067] Chaque bras 60', 60" est mobile depuis une position déployée représentée à la figure 7, dans laquelle il s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe X, jusqu'à une position de rangement dans laquelle il s'étend parallèlement à l'axe X et le long du tube 46. [0068] Le déplacement de chaque bras 60', 60" est ici assuré par deux tiges 62', 64'. Une première tige 62' s'étend le long de l'axe X et comprend une extrémité longitudinale 62a articulée sur l'extrémité 60a du bras 60', 60-, et une extrémité longitudinale 62b opposée reliée à un organe de traction accessible par l'utilisateur ou commandé par l'utilisateur, depuis l'extrémité proximale de l'endoscope. La seconde tige 64' s'étend de manière oblique entre la tige 62' et le bras 60', 60" correspondant et comprend une extrémité longitudinale 64a articulée sur l'extrémité 60b du bras, et une extrémité longitudinale 64b opposée articulée sur la tige 62'. [0069] Lorsqu'un effort de traction est appliqué sur l'extrémité 62b de la tige 62', cette tige s'éloigne de l'extrémité distale de l'endoscope et entraîne dans sa course la tige 64' et le bras 60', 60" correspondant, qui est alors déplacé dans sa position de rangement. Un effort de poussée sur la tige 62' permet de redéployer le bras 60', 60" correspondant jusqu'à la position de la figure 7. [0070] De préférence, la distance entre les pinces 50, 48 est égale à la distance entre les pinces 50, 52 et correspond à la distance entre CR10 et CR50, et entre CR50 et CR90, de la figure 4. De la sorte, la distance entre les pinces 50 et 48 est égale à la distance entre CR10 et CR90. [0071] On comprend donc qu'en utilisation, il y a une seule possibilité pour utiliser l'endoscope 40', qui consiste à mesurer l'épaisseur du bord de fuite 26b de la pale 26, au niveau de CR50. 9 [0072] Pour la mesure de l'épaisseur à CR50, l'endoscope doit être positionné de sorte que ses pinces 50 et 52 soient situées respectivement sur CR10 et CR90. La pince 52 est alors située sur CR50 pour effectuer la mesure. [0073] Lors de l'insertion des pinces 48, 50 sur la pale 26h, les sphères 58 de la pince 52 prennent appui et glissent respectivement sur l'intrados 26c et l'extrados 26d de la pale, ce qui provoque un écartement des mors 58. Les mors 56 peuvent être dimensionnés pour que les points d'appui des sphères 58 sur la pale soient situés à une distance prédéterminée du bord de fuite 26h, qui est par exemple de lmm. Lorsque les capteurs 66 ont détectés la présence du bord de fuite, les pinces 48, 50 sont correctement positionnées sur la pale et la distance inter-sphères permet de déduire l'épaisseur de la pale au niveau de CR50. [0074] On comprend donc que l'opérateur a accès par des moyens électroniques aux signaux émis par les capteurs 66, pour garantir le positionnement correct de l'endoscope 40', ainsi qu'à la distance entre les sphères 58 et donc à l'épaisseur de la pale. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]