essais ont permis d'atteindre des niveaux de pressurisation plus élevés sur le même dispositif.
L'hypothèse de l'étalement de l'eau au-delà du joint d'étanchéité n'est pas retenue ici car
après observation, aucune trace d'eau n'était visible à l'extérieur de la pompe. Les essais sur le dispositif E ont été limités également par des contacts avec les composantes axiales se trouvant sur le dessus du rotor et par le bris de la puce du bas (durant un essai haute vitesse
sans eau). Finalement, les essais sur le dispositif G semblent, une fois de plus, avoir été limités
par l'équilibre axial (contact avec les parois sur le dessus du rotor). Cas particulier
Lors du dernier essai, le trou de prise de pression situé dans le plénum d'équilibre (près
l'entrée du joint d'étanchéité) s'est bloqué suite à un arrêt du rotor (précédé d'un ralentissement). Le redémarrage du rotor s'est effectué sans difficulté et les essais ont continué
pendant près d'une heure. Il est possible que ce blocage ait été causé par l'eau qui aurait noyé
le joint d'étanchéité lors de l'arrêt du rotor. Par contre, la facilité à redémarrer le dispositif et
l'absence de traces d'eau dans le plénum d'équilibre infirme cette hypothèse. Ce cas particulier semble vouloir indiquer que la noyade du joint d'étanchéité n'est pas nécessairement caractérisée par des traces d'eau dans le plénum d'équilibre et par de très
grandes difficultés à redémarrer le dispositif.
4.7
Vérification de la géométrie des dispositifs actuels
Lors de la présente étude, des mesures et observations ont été effectuées sur la géométrie des
dispositifs actuels puisque certains phénomènes sont très dépendants du dimensionnement.
Ces mesures et observations ont été prises après la caractérisation expérimentale des
dispositifs. La plupart des composantes ont une géométrie conforme au dimensionnement
conceptuel et aux mesures de Changgu Lee ce qui permet une validation de la technique de
4.7.1 Technique de mesure
La simple utilisation d'une règle graduée insérée dans le binoculaire d'un microscope est limitative quant aux dimensions mesurables. L'utilisation d'un plateau mesurant électroniquement les déplacements dans les 3 axes principaux permet la mesure de grandes dimensions avec une grande précision. Combiné avec l'utilisation de la règle graduée, il est possible de mesurer des diamètres de plusieurs millimètres avec une précision de l'ordre du micromètre. Pour ce faire, il suffit d'utiliser la règle graduée du microscope en la positionnant de façon à ce qu'elle soit tangente en un seul point sur le contour de la composante à mesurer. En effectuant cette étape au plus fort grossissement, une précision du micromètre est obtenue. Il suffit ensuite de déplacer le plateau du microscope jusqu'à ce la règle graduée soit tangente au côté opposé de la composante à mesurer. Le Tableau 4-12 présente les premières mesures effectuées sur les composantes démontrant ainsi la précision de la méthode développée.
Tableau 4-12 : Validation de la technique de mesuredéveloppée.
Composantes design (µ??) mesure (µp?) incertitude (µ??) Diamètre interne du joint d'étanchéité 1300 1300
Diamètre interne de la restriction du plénum d'équilibre 3080 3080 ±2
Diamètre externe de la restriction du plénum d'équilibre 3100 3099
Diamètre interne du palier axial 3500 3502
Distance rayon interne-orifices du palier axial 107 107 ±2
4.7.2 Mesures effectuées sur le palier axial
Des mesures concernant le diamètre des orifices (8 à 10 µ??) ont déjà été présentées au Tableau 2-2 de la section 2.4.2. Lors de la présente analyse, il a été observé, sur des morceaux brisés donnant accès à l'intérieur du palier axial, que la géométrie d'entrée est un ovale de rayons de 6 et 7 µ??. Il semblerait donc que le rayon moyen de l'orifice soit plus petit que
prévu, mais puisqu'il s'agit d'observations effectuées sur seulement 5 orifices, il est difficile
correspondent bien aux valeurs conceptuelles (voir Tableau 4-12). La seconde mesure de la
géométrie du palier axial qui semble différer est le rayon externe du palier. Selon la technique utilisée, le diamètre externe du palier axial serait de 3925 µ?? ± 2µ?? au lieu des 3950 µp? avancés par Changgu Lee. La surgravure des plénums d'alimentation du palier radial explique
cette variation. Cette surgravure des plénums d'alimentation, résultat de la fabrication
simultanée avec les orifices du palier axial, réduit également la section sans plénum d'une dizaine de micromètres mais l'impact est négligeable (variation de l'air d'entrée du palier
radial inférieure à 0.5%).
L'impact le plus direct de la diminution de l'étendue radiale du palier axial est une réduction de la force produite d'un facteur proportionnel à la variation de l'étendue du palier (3 à 4% de
variation). La rigidité diminue également mais moins intensément et moins uniformément sur la plage d'opération.
4.7.3 Mesures concernant le palier radial et son désalignement
Le but principal des présentes mesures est la quantification du désalignement du palier radial
par rapport aux composantes se trouvant sous le rotor. Lors du collage de la couche contenant
le palier radial, Lee avait remarqué un décalage qu'il évaluait à 50 µp?. Bien que des dispositifs aient très bien fonctionné jusqu'à un certain niveau, ce décalage ne peut être négligé étant donné son amplitude. Sachant que le collage s'effectue au niveau des gaufres et non au niveau des puces, il suffit de quelques mesures au niveau des puces pour estimer le décalage entre les gaufres. La Figure 4-19 présente une esquisse des couches identifiées C et D ainsi que la numérotation des différents dispositifs qui seront découpés une fois le collage des
D C
Figure 4-19 : Illustration des couches C et D à l'état de gaufre et numérotation des puces
La couche C contient des trous cylindriques définissant le palier radial tandis que la couche D contient toutes les composantes se trouvant sous le rotor (incluant les plénums d'entrée du palier radial). Selon Lee, le désalignement de 50 µp? se retrouve au niveau de la puce #3 tandis
que pratiquement aucun désalignement ne serait observé sur la puce #12.
Avant de mesurer le désalignement des composantes, les mesures du diamètre du rotor et du
palier radial ont été effectuées (voir le Tableau 4-13). Dû aux techniques de fabrication
utilisées, le contour visible du palier radial est abîmé rendant ainsi plus difficile l'identification du contour. Ce fait s'applique également pour le contour du dessus du rotor mais il suffit
simplement de mesurer le diamètre à partir de la surface du dessous du rotor pour y remédier.
Selon les mesures effectuées, le gap au palier radial serait de 25µp? (± 4µp?) ce qui vient confirmer les observations faites lors de la caractérisation expérimentale de cette composante. En fait, le diamètre du rotor est 10 µ?? plus faible que prévu ce qui engendre une variation
importante au niveau du gap du palier radial.
Tableau 4-13 : Mesures des diamètres des composantes du palier radial Composantes
Diamètre du rotor
Diamètre du palier radial
design 4000 4040 mesure 3990 4040 incertitude (µp? ±2 ±5