Brevet FR2987296A1 — publié le 20130830

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général du refroidissement des aubes de turbine à gaz, notamment pour moteurs aéronautiques. Il est connu que les aubes d'une turbine à gaz d'un moteur aéronautique, et en particulier les aubes mobiles de la turbine haute-pression d'une turbomachine aéronautique, sont soumises aux températures très élevées des gaz de combustion. Ces températures atteignent des valeurs largement supérieures à celles que peuvent supporter sans dommages les différentes pièces métalliques qui sont en contact avec ces gaz, ce qui a pour conséquence de limiter leur durée de vie. Par ailleurs, l'élévation de la température des gaz de la turbine haute-pression d'une turbomachine aéronautique permet d'améliorer le rendement du moteur de sorte que des efforts sont entrepris pour réaliser des aubes de turbine qui peuvent résister sans dommage à des températures de plus en plus élevées. A cet effet, il est connu de refroidir les aubes métalliques de turbine à gaz en faisant cheminer un flux d'air de refroidissement à l'intérieur de cavités internes formées dans la pale de l'aube, l'air de refroidissement étant ensuite évacué par l'intermédiaire de perçages débouchant dans la veine. Une aube métallique munie de ces circuits de refroidissement peut être réalisée par moulage, l'emplacement des cavités dans lesquelles circule l'air de refroidissement étant alors réservé par des noyaux disposés dans le moule avant la coulée du métal. Quant aux perçages pour évacuer l'air de refroidissement hors des cavités de la pale, ils sont généralement réalisés par perçage laser, notamment de type Nd-YAG. Ce type de laser est particulièrement bien adapté à la réalisation de perçages de petites dimensions (moins de 1mm) dans un superalliage métallique tel que celui utilisé pour la fabrication des aubes de turbine à gaz. En pratique, le laser est programmé pour effectuer un nombre prédéterminé de perçages dans l'une des faces latérales de la pale de l'aube, ces perçages étant réalisés à des emplacements bien précis. Le nombre et l'emplacement des perçages sur la face latérale de la pale de l'aube conditionnant ultérieurement l'efficacité du refroidissement de l'aube (et donc sa durée de vie), il est indispensable de vérifier leur conformité avec un modèle de perçage préétabli pour l'aube en question. Ceci est d'autant plus nécessaire qu'une erreur de programmation du laser peut occasionner des perçages manquants ou des perçages mal positionnés. La vérification du nombre et de l'emplacement des perçages sur la face latérale de la pale de l'aube peut être faite par projection. A l'aide d'un projeteur de profil, l'image de la pièce est renvoyée par un faisceau lumineux sur un calque transparent sur lequel sont représentés les perçages, ce qui permet de contrôler de façon très précise leur position et leur nombre. Or, ce type de contrôle est relativement long à réaliser, ce qui le rend difficilement applicable à l'échelle industrielle. Une autre solution est de réaliser un contrôle visuel de la pale de l'aube (par un technicien qualifié) pour vérifier le nombre et de l'emplacement des perçages par rapport au modèle de perçage préétabli pour l'aube. Cependant, ce type de contrôle est sujet à des oublis, notamment compte tenu du nombre élevé de perçages à contrôler (jusqu'à 100 perçages pour une aube) et de la petite taille de ces perçages (de l'ordre de 1mm environ). Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant un dispositif permettant d'assurer un contrôle rapide et efficace des perçages d'évacuation de l'air de refroidissement d'une aube de turbine à gaz. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un dispositif comprenant une feuille transparente formant masque destinée à être positionnée contre la face latérale de la pale de l'aube sur laquelle débouchent les perçages, ladite feuille transparente présentant des marques de référence dont le nombre et la disposition sont prédéfinies en fonction du nombre et de l'emplacement des perçages souhaités pour la pale de l'aube. Les marques de référence sont positionnées sur la feuille transparente du dispositif en fonction d'un modèle de perçages (nombre et emplacement) pour l'aube en question qui a été préétabli pour garantir un refroidissement optimal de l'aube. En pratique, suite à l'opération de perçage de la pale de l'aube, l'opérateur applique la feuille transparente du dispositif sur la face latérale adéquate de l'aube et peut comparer par simple transparence au travers de la feuille de façon rapide et sans risque d'oubli le nombre et l'emplacement des perçages effectivement pratiqués dans la pale de l'aube par rapport au modèle de perçage préétabli pour l'aube. Il en résulte un contrôle rapide et efficace de ces perçages. Lorsque la pale comprend un nombre n de perçages sur une même rangée, les marques de référence de la feuille transparente peuvent comprendre un nombre n+1 de traits sur une rangée correspondante. Dans ce cas, sur une même rangée, les traits sont avantageusement disposés sur la feuille transparente de sorte à ce que deux traits adjacents encadrent la position souhaitée d'un perçage. Ce type de marques de référence rend le contrôle plus efficace et plus rapide. La feuille transparente du dispositif peut être montée sur un support rigide apte à recevoir la pale de l'aube. Dans ce cas, le support rigide peut comprendre des moyens de butée pour maintenir la pale de l'aube. De plus, lequel la feuille transparente peut être réalisée dans un matériau plastique rigide et le support dans un matériau métallique. L'invention a également pour objet un procédé de contrôle de perçages d'évacuation de l'air de refroidissement d'une aube de turbine à gaz, consistant à appliquer le dispositif tel que défini précédemment contre la face latérale de la pale de l'aube sur laquelle débouchent les perçages, et à comparer par transparence le nombre et la disposition des perçages de la pale de l'aube par rapport aux marques de référence de la feuille transparente. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 représente une aube de turbine à gaz à laquelle le dispositif de contrôle selon l'invention peut être appliqué ; - la figure 2 montre un dispositif conforme à l'invention pour le contrôle des perçages d'évacuation de l'air de refroidissement de l'aube de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue du dispositif de la figure 2 appliqué à l'aube de la figure 1 ; et - la figure 4 est une vue selon la direction IV de la figure 3. Description détaillée de l'invention L'invention s'applique à toute aube de turbine à gaz, et 10 notamment aux aubes mobiles de turbine haute-pression d'une turbomachine aéronautique telle que celle illustrée sur la figure 1. De façon connue, l'aube 10 comprend une pale 12, un pied 14, par exemple à section en forme de bulbe, une plateforme intérieure 16 située entre le pied et la pale, et un talon 18 situé au voisinage de 15 l'extrémité libre de la pale. La pale 12 s'étend en direction longitudinale entre la plateforme 16 et le talon 18 et présente en section transversale un profil incurvé entre son bord d'attaque 12a et son bord de fuite 12b. Le bord d'attaque est relié au bord de fuite par une face latérale intrados 12c et une face 20 latérale opposée extrados 12d. La face extérieure de la plateforme 16 délimite, à l'intérieur, la veine d'écoulement du flux gazeux traversant la turbine. Cette veine est délimitée à l'extérieur par la face intérieure du talon 18 de l'aube. Du côté externe, le talon porte des léchettes 20 à profil en forme de dents dont les 25 extrémités peuvent pénétrer dans une couche de matériau abradable d'un anneau de turbine (non représenté) pour réduire le jeu entre le sommet d'aube et l'anneau de turbine. L'aube 10 est montée sur un rotor de turbine (non représenté) par engagement de son pied 14 dans un logement de forme 30 correspondante aménagé à la périphérie du rotor. Par ailleurs, afin d'assurer en fonctionnement un refroidissement de l'aube, il est prévu de pratiquer une ou plusieurs cavités 22 à l'intérieur de la pale, celle(s)-ci étant alimentée(s) en air de refroidissement par le pied de l'aube. 35 L'air de refroidissement est évacué de la cavité 22 en empruntant une pluralité de perçages 24 pratiqués dans la pale 12 de 2 9872 96 5 l'aube, par exemple au niveau de son bord de fuite 12b. Plus précisément, dans l'exemple de la figure 1, ces perçages 24 débouchent au niveau de la face intrados 12c de la pale. Les perçages 24 d'évacuation de l'air de refroidissement sont 5 réalisés au moyen d'un laser, par exemple de type Nd-YAG, qui est programmé pour réaliser les perçages selon un modèle de perçage préétabli pour l'aube (en nombre et en emplacement des perçages). Sur l'exemple de la figure 1, ces perçages sont répartis selon deux rangées s'étendant en direction longitudinale entre la plateforme 16 et le talon 18 de l'aube. Bien entendu, d'autres dispositions sont envisageables en fonction des besoins de refroidissement de l'aube. Afin de s'assurer que les perçages 24 d'évacuation de l'air de refroidissement ont bien été réalisés selon le modèle de perçage préétabli, il est prévu, conformément à l'invention, d'utiliser un dispositif de contrôle 100 tel que celui illustré par la figure 2. Le dispositif de contrôle 100 comprend notamment un support rigide 102 se présentant sous la forme d'une plaque métallique. Sur ce support est montée une feuille transparente 104 formant masque qui est destinée à être positionnée sur la face intrados de l'aube à contrôler. La feuille transparente 104 est par exemple réalisée dans un matériau plastique rigide. Dans le sens de sa hauteur, cette feuille présente une longueur sensiblement égale à la distance séparant la face intérieure du talon de la face extérieure de la plateforme de l'aube à contrôler, cette longueur étant mesurée au niveau du bord de fuite de la pale. La feuille transparente 104 comprend une pluralité de marques de référence 106 dont le nombre et la disposition sont prédéfinies en fonction du nombre et de l'emplacement des perçages souhaités pour la pale de l'aube. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, ces marques de référence 106 sont ainsi réparties selon deux rangées s'étendant en direction longitudinale entre les deux extrémités de la feuille transparente. Par ailleurs, ces marques de référence sont des traits imprimés ou gravés sur la feuille transparente et qui sont facilement visibles à l'oeil nu. De plus, toujours dans l'exemple de réalisation de la figure 2, les traits formant les marques de référence 106 sont, sur une même rangée, un nombre n+1, n représentant le nombre de perçages à réaliser sur la rangée correspondante de la pale de l'aube à contrôler. Plus précisément, les traits sont disposés sur la feuille transparente de sorte à ce que deux traits adjacents encadrent la position souhaitée d'un perçage. La figure 3 montre l'aube de la figure 1 sur laquelle est appliquée le dispositif de contrôle de la figure 2. L'application du masque formé par la feuille transparente 104 avec ses marques de référence 106 permet à un opérateur de comparer par transparence à l'oeil nu de manière rapide et efficace le nombre et la disposition des perçages 24 effectivement réalisés dans la pale 12 de l'aube par rapport au modèle de perçage préétabli pour l'aube. En pratique, sur la figure 3, les perçages identifiés par le repère 24a sont considérés comme conformes au modèle de perçage souhaité car ils sont bien disposés entre deux traits 106 adjacents de la feuille transparente lorsque celle-ci est appliquée sur la face intrados de l'aube. En revanche, le perçage identifié par le repère 24b n'est pas conforme au modèle de perçage souhaité. En effet, l'opérateur peut rapidement identifier que ce perçage 246 est en partie masqué par l'un des traits de la feuille transparente. Son emplacement n'est donc pas 20 conforme à l'emplacement souhaité. De même, l'opérateur peut rapidement identifier qu'un perçage est manquant sur la figure 3, à savoir celui qui aurait dû être positionné au niveau de l'emplacement référencé 24c. Ainsi, l'application de la feuille transparente du dispositif de 25 contrôle sur la face latérale adéquate de la pale de l'aube permet à l'opérateur d'identifier de façon fiable et rapide si les perçages d'évacuation de l'air de refroidissement pratiqués dans la pale de l'aube sont conformes ou non à un modèle de perçage souhaité pour l'aube. Dans le cas où le perçage n'est pas conforme au modèle, l'aube ne sera 30 pas montée en l'état dans un moteur. De façon avantageuse, le support rigide 102 comprend en outre des moyens de butée pour maintenir la pale 12 de l'aube sur le dispositif. En particulier, au niveau de l'extrémité supérieure, le support rigide est muni d'un bras 108 à l'extrémité duquel est formée une butée 35 supérieure 110 destinée à venir en contact contre la face intérieure du talon 18 de l'aube lorsque celle-ci est positionnée sur le dispositif de contrôle (figures 3 et 4). Le support rigide du dispositif de contrôle comprend deux butées de bord de fuite 112 qui sont destinées chacune à venir en contact contre le bord de fuite 12b de la pale de l'aube lorsque celle-ci est positionnée sur le dispositif de contrôle (figures 3 et 4). Enfin, le support rigide du dispositif de contrôle comprend un bras central 114 dont l'extrémité forme une butée de bord d'attaque 116 qui est destinée à venir en contact avec le bord d'attaque 12a de la pale de l'aube lorsque celle-ci est positionnée sur le dispositif de contrôle (figures 3 et 4). L'ensemble de ces butées 110, 112 et 116 permettent ainsi d'assurer un maintien de la pale de l'aube sur le dispositif de contrôle de sorte à permettre une vérification optimale du nombre et de la position des perçages d'évacuation de l'air de refroidissement de l'aube. REVENDICATIONS1. Dispositif (100) de contrôle de perçages d'évacuation de l'air de refroidissement d'une aube de turbine à gaz, l'aube (10) comprenant une pale (12) ayant une pluralité de perçages (24) qui débouchent sur l'une de ses faces latérales (12c) pour évacuer de l'air de refroidissement circulant à l'intérieur de ladite pale, le dispositif comprenant une feuille transparente (104) formant masque destinée à être positionnée contre la face latérale de la pale de l'aube sur laquelle débouchent les perçages, ladite feuille transparente présentant des marques de référence (106) dont le nombre et la disposition sont prédéfinies en fonction du nombre et de l'emplacement des perçages souhaités pour la pale de l'aube. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel, lorsque la 15 pale (12) comprend un nombre n de perçages (24) sur une même rangée, les marques de référence (106) de la feuille transparente comprennent un nombre n+1 de traits sur une rangée correspondante. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel, sur une même 20 rangée, les traits sont disposés sur la feuille transparente de sorte à ce que deux traits adjacents encadrent la position souhaitée d'un perçage. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la feuille transparente (104) est montée sur un support rigide 25 (102) apte à recevoir la pale (12) de l'aube. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le support rigide (102) comprend des moyens de butée (110, 112 et 116) pour maintenir la pale (12) de l'aube. 30 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel la feuille transparente (104) est réalisée dans un matériau plastique rigide et le support rigide (102) est réalisée dans un matériau métallique. 35 7. Procédé de contrôle de perçages d'évacuation de l'air de refroidissement d'une aube de turbine à gaz, consistant à appliquer ledispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 contre la face latérale (12c) de la pale (12) de l'aube (10) sur laquelle débouchent les perçages (24), et à comparer par transparence le nombre et la disposition des perçages de la pale de l'aube par rapport aux marques de référence (106) de la feuille transparente (104).