Brevet FR3085713A1 — publié le 20200313

AUBE D'UNE TURBINE DE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a trait au refroidissement d'une aube de turbomachine, et plus particulièrement au refroidissement d'une aube comprenant une cavité interne de refroidissement. ETAT DE L'ART Les aubes mobiles d'une turbine de turbomachine, telle qu'une turbine basse pression ou une turbine haute pression, peuvent comprendre chacune un circuit interne de refroidissement qui leur permet de supporter les contraintes thermiques auxquelles les aubes sont soumises, lorsque la turbomachine est en fonctionnement. Le circuit interne de refroidissement est traversé par un flux d'air de refroidissement. D'une manière générale, les aubes qui comprennent un circuit de refroidissement sont des aubes situées à proximité de la chambre de combustion ou certaines aubes ayant une fonctionnalité spécifique telle que la ventilation d'une zone connexe. Un circuit de refroidissement comprend par exemple au moins une ouverture d'admission située à proximité du pied de l'aube, au moins une cavité interne et au moins une ouverture d'échappement située à proximité du sommet de l'aube, le flux d'air traversant successivement l'ouverture d'admission, la cavité puis l'ouverture d'échappement. Afin de maximiser les échanges thermiques entre le flux d'air et l'aube, et autrement dit le refroidissement de l'aube, la cavité comprend généralement des perturbateurs se présentant par exemple sous la forme de pontets. Les pontets présentent traditionnellement en section un profil circulaire, ils font office d'ailettes s'étendant depuis une paroi latérale concave jusqu'à une paroi latérale convexe de la cavité. La recherche de performance tend à augmenter la valeur de la température des gaz d'échappement au sein d'une turbomachine. Pour répondre à cette nouvelle contrainte, une première option serait d'améliorer notamment les propriétés thermomécaniques du matériau dans lequel est 2 réalisée l'aube. Une seconde option serait d'améliorer le circuit de refroidissement des aubes. On s'intéressera plus particulièrement à la seconde option dans la suite de la présente demande. Une telle aube est traditionnellement réalisée par moulage en cire 5 perdue. Selon cette technique de fabrication, un modèle en cire est moulé via un moule dans lequel est placé un noyau (également appelé noyau de fonderie) préalablement réalisé. Le modèle en cire est ensuite recouvert, de façon alternée, par de la barbotine et une poudre réfractaire de manière à confectionner une carapace. Ultérieurement, la cire est évacuée de la 10 carapace et la carapace est cuite à haute température. Le métal en fusion est ensuite coulé dans la carapace, le métal occupant ainsi plus précisément le vide entre le noyau et la face interne de la carapace. Après solidification du métal, l'aube est obtenue en décochant la carapace et le noyau. 15 Le noyau est de forme complexe et comprend des orifices présentant en section un profil circulaire aptes à former les pontets après la coulée du métal en fusion. Le noyau est par exemple en matière céramique à structure poreuse. La forme générale du noyau est généralement obtenue en moulage par injection à la presse. Les orifices sont réalisés lors 20 d'une étape ultérieure d'usinage. L'objectif de la présente invention est de proposer une aube comprenant un circuit de refroidissement amélioré, tout en optimisant son procédé de fabrication. EXPOSE DE L'INVENTION 25 L'invention propose à cet effet une aube d'une turbine de turbomachine comprenant une pale s'étendant longitudinalement suivant un axe X, ladite pale comprenant une face latérale intrados et une face latérale extrados reliées l'une à l'autre via un bord d'attaque et un bord de fuite, ladite aube comprenant un circuit de refroidissement comportant une 30 cavité longitudinale interne délimitée par une paroi latérale convexe et une paroi latérale concave, ledit circuit comprenant au moins une rangée 3 transversale de pontets distants les uns des autres, chaque pontet s'étendant depuis ladite paroi convexe jusqu'à ladite paroi concave, chaque pontet présentant en section un profil non circulaire. De tels pontets permettent une amélioration de l'extraction du flux 5 thermique de la pale via le flux d'air de refroidissement traversant la cavité, au bénéfice de l'efficacité de refroidissement. Selon les besoins, de tels pontets permettent de réaliser une ou plusieurs des fonctions suivantes : - augmenter la surface d'échange (ou surface mouillée) entre un pontet et 10 le flux d'air de refroidissement ; - augmenter la turbulence générée, et par conséquent le coefficient d'échange entre le pontet et le flux d'air de refroidissement ; - guider le flux d'air de refroidissement dans des zones de la cavité difficiles d'accès au regard de la pression. 15 La quantité de calories extraite par le flux d'air de refroidissement à la pale via les pontets est directement proportionnelle à la surface d'échange et au coefficient d'échange entre les pontets et le flux d'air de refroidissement. De tels pontets permettent ainsi d'améliorer significativement l'efficacité de refroidissement. 20 L'aube selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - au moins un pontet de ladite rangée présente en section un profil comprenant au moins une portion angulaire saillante ; 25 - ledit profil comprend au moins trois portions angulaires saillantes réparties de manière régulière de sorte à former une étoile ; - au moins un pontet de ladite rangée présente en section un profil comprenant au moins deux points d'inflexion P ; - ledit profil comprend deux parties courbes symétriques comportant 30 chacune une portion concave et une portion convexe connectées l'une à l'autre via un point d'inflexion P ; 4 - chaque partie comprend une portion concave disposée entre deux portions convexes ; - ledit profil est incurvé et comprend une portion latérale concave et une portion latérale convexe reliées l'une à l'autre via deux portions 5 d'extrémité convexes ; - au moins un pontet de ladite rangée s'étend suivant un axe d'allongement A depuis ladite paroi convexe jusqu'à ladite paroi concave ; - dans un plan transversal T, ledit axe d'allongement A est incliné d'un angle aigu a par un rapport à un axe de référence R, ledit axe de 10 référence R étant un axe perpendiculaire à une corde C reliant ledit bord d'attaque audit bord de fuite ; - ledit axe d'allongement A est incliné d'un angle aigu R par rapport à un plan transversal T, ledit angle [3 étant mesuré dans un plan longitudinal L passant par ledit axe d'allongement A. 15 L'invention a pour second objet un noyau destiné à la fabrication d'une aube telle que décrite précédemment, ce noyau étant obtenu par un procédé de fabrication additive, ledit noyau s'étendant longitudinalement suivant un axe X, ledit noyau comportant une surface latérale convexe et une surface latérale concave reliée l'une à l'autre via un bord amont et un 20 bord aval, ledit noyau comprenant une rangée transversale d'orifices distants les uns des autres, chaque orifice s'étendant depuis ladite surface convexe jusqu'à ladite surface concave, chaque orifice présentant en section un profil non circulaire. DESCRIPTION DES FIGURES 25 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 : - la figure 1 est une vue de face, schématique, d'une aube selon 30 l'invention ; 5 - la figure 2 est une vue de détail en section d'un pontet de l'aube illustrée sur la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de détail en section d'une première variante de réalisation d'un pontet ; 5 - la figure 4 est une vue de détail en section d'une seconde variante de réalisation d'un pontet ; - la figure 5 est une vue en coupe transversale simplifiée d'une aube illustrant l'orientation d'une rangée de pontets dans un plan transversal, selon un premier exemple de réalisation ; 10 - la figure 6 est une vue en coupe transversale simplifiée d'une aube illustrant l'orientation d'une rangée de pontets dans un plan transversal, selon un second exemple de réalisation ; - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale simplifiée d'une aube illustrant l'orientation d'un pontet d'une rangée dans un plan longitudinal ; 15 - la figure 8 est une vue en coupe transversale simplifiée d'un noyau employé pour la fabrication de l'aube. DESCRIPTION DETAILLEE Sur la figure 1 est représentée une aube 1 d'une turbine de turbomachine, par exemple d'une turbine haute pression ou d'une turbine 20 basse pression. L'aube 1 comprend une pale 2 à profil aérodynamique qui s'étend longitudinalement suivant un axe longitudinal X entre un pied 3 inférieur et un sommet supérieur qui se présente ici sous la forme d'un talon 4. Dans la suite de la description, on entend par « longitudinalement » 25 ou « longitudinal » toute direction parallèle à l'axe X, et par cc transversalement » ou REVENDICATIONS1. Aube (1) d'une turbine de turbomachine comprenant une pale (2) s'étendant longitudinalement suivant un axe (X), ladite pale (2) comprenant une face latérale intrados (8) et une face latérale extrados (9) reliées l'une à l'autre via un bord d'attaque (6) et un bord de fuite (7), ladite aube (1) comprenant un circuit de refroidissement (10) comportant une cavité longitudinale (11) interne délimitée par une paroi latérale convexe (14) et une paroi latérale concave (15), ledit circuit (10) comprenant au moins une rangée transversale (16) de pontets (17) distants les uns des autres, chaque pontet (17) s'étendant depuis ladite paroi convexe (14) jusqu'à ladite paroi concave (15), chaque pontet (17) présentant en section un profil (18) non circulaire. 2. Aube (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un pontet (17) de ladite rangée (16) présente en section un profil (18) comprenant au moins une portion angulaire (19) saillante. 3. Aube (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit profil (18) comprend au moins trois portions angulaires (19) saillantes réparties de manière régulière de sorte à former une étoile. 4. Aube (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un pontet (17) de ladite rangée (16) présente en section un profil (18) comprenant au moins deux points d'inflexion (P). 5. Aube (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit profil (18) comprend deux parties (20) courbes symétriques comportant chacune une portion concave (21) et une portion convexe (22a, 22b) connectées l'une à l'autre via un point d'inflexion (P). 6. Aube (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque partie (20) comprend une portion concave (21) disposée entre deux portions convexes (22a, 22b). 7. Aube (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit profil (18) est incurvé et comprend une portion latérale concave (23) et une 15 portion latérale convexe (24) reliées l'une à l'autre via deux portions d'extrémité convexes (25). 8. Aube (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins un pontet (17) de ladite rangée (16) s'étend suivant un 5 axe d'allongement (A) depuis ladite paroi convexe (14) jusqu'à ladite paroi concave (15). 9. Aube (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que, dans un plan transversal (T), ledit axe d'allongement (A) est incliné d'un angle aigu (a) par un rapport à un axe de référence (R), ledit axe de référence (R) 10 étant un axe perpendiculaire à une corde (C) reliant ledit bord d'attaque (6) audit bord de fuite (7). 10. Aube (1) selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que ledit axe d'allongement (A) est incliné d'un angle aigu ((3) par rapport à un plan transversal (T), ledit angle ([3) étant mesuré dans un plan 15 longitudinal (L) passant par ledit axe d'allongement (A). 11. Noyau (26) destiné à la fabrication d'une aube (1) selon l'une des revendications 1 à 10, ce noyau (26) étant obtenu par un procédé de fabrication additive, ledit noyau (26) s'étendant longitudinalement suivant un axe (X), ledit noyau (26) comportant une surface latérale convexe (27) 20 et une surface latérale concave (28) reliée l'une à l'autre via un bord amont (29) et un bord aval (30), ledit noyau (26) comprenant une rangée transversale (31) d'orifices (32) distants les uns des autres, chaque orifice (32) s'étendant depuis ladite surface convexe (27) jusqu'à ladite surface concave (28), chaque orifice (32) présentant en section un profil non 25 circulaire.