Brevet FR3079869A1 — publié le 20191011

Aube de turbine haute pression comportant une cavité morte présentant une réduction de section DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne une aube de turbine destinée à équiper par exemple un moteur d'aéronef de type turboréacteur à double flux ou turbopropulseur, ou bien une turbine à gaz industrielle. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans un tel moteur 1 visible en figure 1, l'air est admis dans une manche d'entrée 2 pour traverser une soufflante 3 comportant une série de pales rotatives avant de se scinder en un flux primaire central et un flux secondaire entourant le flux primaire. Le flux primaire est ensuite compressé dans des étages de compression 4 et 6 avant d'arriver dans une chambre de combustion 7, après quoi il est détendu à travers un ensemble de turbines 8 avant d'être évacué vers l'arrière. Le flux secondaire est quant à lui propulsé directement vers l'arrière par la soufflante dans une veine délimitée par le carter 9. La détente qui permet d'entraîner le compresseur et la soufflante, a lieu à température élevée du fait qu'elle se produit immédiatement après la combustion. Les aubes des premiers étages de la turbine qui suit immédiatement la chambre de combustion, à savoir les étages les plus proches de la chambre de combustion 7 communément appelés étages haute pression sont ainsi soumises aux conditions les plus sévères. Une telle aube repérée par 11 sur la figure 2, est une pièce monobloc creuse issue de fonderie, comprenant un pied P par lequel elle est fixée à un disque de turbine, une pale 12 portée par ce pied P, avec entre le pied P et la pale 12 une région intermédiaire appelée plateforme et repérée par 13, le pied se terminant par une face inférieure 14. 2 Elle comprend un bord d'attaque BA orienté radialement selon une direction d'envergure EV par rapport à son axe de rotation AX et situé à l'amont AM de l'aube par rapport au sens d'écoulement de flux dans le turboréacteur. Cette aube comporte aussi un bord de fuite BF à peu près parallèle au bord d'attaque et espacé de 5 celui-ci le long de l'axe AX pour être situé au niveau de la région aval AV. Elle comprend encore un sommet S à sensiblement parallèle à la plateforme 13 et espacé de celle-ci selon la direction d'envergure EV. Cette aube 11 est pourvue de circuits par lesquels circule de l'air de refroidissement, représentés et schématiquement sur la figure 3, qui comportent ici un 10 circuit de type trombone 16 incluant trois branches 17, 18, 19 réunies par deux raccordements 21, 22, amis qu'une portion d'alimentation 23 et une cavité morte 24. La portion d'alimentation 23 prolonge la branche 17 dans le pied P en débouchant dans la face 14, pour collecter de l'air de refroidissement. La cavité morte 24 prolonge le raccordement 22 dans le pied P, sans déboucher dans la face 14 où elle est 15 fermée. Concrètement, le noyau de moulage délimitant le circuit trombone comporte deux extrémités qui dépassent de la portion d'alimentation 23 et de la cavité morte 24 qu'il délimite, et par lesquelles il est ancré à un corps du moule. Après moulage, l'une des ouvertures laissées par le noyau dans le pied est fermée, par exemple par 20 brasure, et constitue la cavité morte 24. En pratique, le circuit trombone s'étend dans une portion centrale de l'aube le long de l'axe AX, et l'aube comporte d'autres circuits pour refroidir notamment son bord d'attaque et sa portion aval et son bord de fuite. Le but de l'invention est d'apporter une solution pour adjoindre à une 25 telle aube un autre circuit comportant une branche qui longe latéralement l'une des branches du circuit trombone. 3 EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour objet une aube de turbine de turbomachine comprenant un pied portant une pale, cette aube comportant : - un circuit de refroidissement de type trombone comprenant au moins 5 deux branches espacées l'une de l'autre selon une direction longitudinale avec un raccordement reliant ces branches et se prolongeant dans le pied de l'aube par une cavité morte ; - un autre circuit de refroidissement comportant une autre branche longeant latéralement une branche du circuit de type trombone, cette autre branche 10 étant prolongée par une portion d'alimentation contiguë à la cavité morte, cette portion d'alimentation s'étendant dans le pied de l'aube pour collecter de l'air et comportant une partie oblique par laquelle elle est reliée à l'autre branche ; et dans lequel la cavité morte comporte un renfoncement qui est longé par la partie oblique de l'autre circuit pour permettre une imbrication de la partie oblique 15 avec la cavité morte sans mise en communication de la cavité morte avec cette partie oblique. Avec cet agencement, l'aube comporte une cavité morte permettant de faciliter sa fabrication en autorisant un ancrage ferme du noyau délimitant le circuit de type trombone, sans pénalise le raccordement à une portion d'alimentation d'une 20 branche d'un autre circuit longeant latéralement une branche du circuit trombone. L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle le circuit de type trombone comporte trois branches espacées les unes des autres le long de la direction longitudinale. L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle 25 l'autre circuit est un circuit de refroidissement d'un bord d'attaque de l'aube, cet autre circuit ayant sa portion d'alimentation en amont de la cavité morte. L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle la branche du circuit trombone longée par l'autre branche s'étend du côté intrados de l'aube, l'autre branche s'étendant du côte extrados de l'aube. 4 L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle le raccordement prolongé par la cavité morte présente dans un plan normal à la direction d'envergure de l'aube une section ayant la forme de la lettre L qui entoure partiellement l'autre branche. 5 L'invention concerne également une aube ainsi définie, dans laquelle l'une des branches du circuit de type trombone s'étend de l'intrados à l'extrados de l'aube. L'invention concerne également une tubine comprenant une aube ainsi définie. 10 L'invention concerne également une turbomachine comprenant une aube ainsi définie. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 déjà décrite est une vue schématique en coupe latérale d'un 15 turboréacteur à double flux selon l'Etat de la technique ; La figure 2 déjà décrite est une vue d'ensemble d'une aube de turbine haute pression selon l'Etat de la technique ; La figure 3 déjà décrite est une vue schématique d'un circuit de refroidissement de type trombone d'une aube de refroidissement selon l'Etat de la 20 technique ; La figure 4 est une vue en perspective d'une portion d'un circuit de type trombone associé à un autre circuit conformément à l'invention ; La figure 5 est une vue latérale schématique d'un circuit de type trombone conformément à l'invention ; 25 La figure 6 est une vue schématique en coupe d'un circuit de typ etrombone associé à un autre circuit conformément à l'invention ; La figure 7 est une vue partielle en perspective du circuit de type trombone associé à l'autre circuit dans la région de la cavité morte montrant l'interférence entre la cavité morte et la portion d'alimentation de l'autre circuit ; 5 La figure 8 est une vue partielle en perspective du circuit de type trombone associé à l'autre circuit dans la région de la cavité morte et montrant le renfoncement de la cavité morte pour éviter une interférence avec la portion d'alimentaiton de l'autre circuit ; 5 La figure 9 est une vue en perspective montrant l'imbrication de la partie oblique avec la cavité morte conformément à l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'agencement de circuits selon l'invention comporte un circuit de type 10 trombone 26 associé à un autre circuit repéré par 27 qui sont représentés sur les figures 4 à 6. Le circuit trombone 26 comporte une première, une deuxième et une troisième branches repérées respectivement par 28, 29 et 31, s'étendant sensiblement parallèlement à la direction d'envergure EV de l'aube, c'est-à-dire sensiblement 15 perpendiculairement à un axe longitudinal AX de rotation de cette aube. Ces trois branches sont espacées les unes des autres selon la direction longitudinale, et elles sont reliées les unes aux autres par deux raccordements 32 et 33. Cette direction longitudinale correspond à l'orientation générale de l'axe AX, et elle correspond également à la direction de la corde de l'aube qui est une droite s'étendant 20 du bord d'attaque au bord de fuite inscrite dans un plan normal à la direction d'envergure. Ce circuit trombone comporte une portion d'alimentation 34, prolongeant sa première branche 28 en s'étendant dans le pied de l'aube pour collecter de l'air de refroidissement. 25 La première branche 28 est reliée à la deuxième branche 29 par le raccordement 32 qui s'étend sensiblement longitudinalement au niveau du sommet de cette aube. La deuxième branche est quant à elle reliée à la troisième branche par le raccordement 33, qui s'étend lui aussi longitudinalement mais en étant situé au voisinage du pied de l'aube c'est-à-dire dans la région de sa plateforme. 6 La première branche 28 et la deuxième branche 29 s'étendent l'une et l'autre le long de la paroi d'extrados, alors que la troisième branche 31 s'étend dans toute l'épaisseur de la pale, c'est-à-dire de l'extrados à l'intrados. Ce circuit trombone 26 présente un agencement dit en escargot, c'est-à-dire que, comme visible notamment sur 5 la figure 5, la troisième branche 31 est située entre la première et la deuxième branche le long de la direction longitudinale tout en étant la dernière branche parcourue par l'air de refroidissement provenant de la portion d'alimentation 34. Le raccordement 33 est prolongé par une cavité morte 36 s'étendant dans le pied de l'aube, cette cavité morte ayant une forme similaire à celle de la portion 10 d'alimentation 34 qui lui est contiguë selon la direction longitudinale, à la différence près qu'elle est fermée à son extrémité au lieu d'y être ouverte. La cavité morte 36 résulte de l'opération de moulage : elle correspond à une portion du noyau délimitant le circuit trombone 26, qui sert au maintien de ce noyau pour qu'il ne bouge pas durant la coulée. Concrètement, le noyau comporte deux 15 extrémités qui dépassent au-delà de la portion d'alimentation 34 et de la cavité morte 36 qu'il délimite, et par lesquelles il est ancré au corps du moule de l'aube. Compte tenu des grandes dimensions d'un circuit trombone et de la complexité de sa forme, un tel double ancrage est nécessaire pour assurer un maintien adequat d'un tel noyau. Après l'opération de moulage, l'une des ouvertures laissées par le noyau dans le pied de l'aube 20 est fermée, par exemple par brasure, et constitue la cavité morte 36. L'autre ouverture est laissée ouverte pour constituer la portion d'alimentation 34 d'alimentation en air de ce circuit trombone 26. Le circuit trombone 26 s'étend en partie centrale de l'aube le long de la direction longitudinale pour refroidir typiquement sa partie centrale et son sommet, alors 25 que l'autre circuit, à savoir le circuit amont 27 s'étend en partie amont de l'aube pour refroidir son bord d'attaque. Ce circuit amont 27 comporte une branche 38 associée à une rampe amont 39 alimentée par cette branche 38 pour refroidir le bord d'attaque de l'aube, ainsi qu'une autre portion d'alimentation 41 prolongeant la branche 38 dans le pied de l'aube afin d'y collecter l'air de refroidissement. 7 La branche 38 de ce circuit amont 27 est située du côté intrados de l'aube et elle longe latéralement la deuxième branche 29 du circuit trombone 26 qui elle est située du côté extrados de cette aube. Autrement dit, les branches 29 et 38 sont situées au même niveau le long de la direction longitudinale, et elles s'étendent 5 parallèlement à une direction radiale par rapport à l'axe AX. La disposition en escargot du circuit 26 associée au circuit amont 27 permet de fait d'avoir à la fois un flux descendant circulant dans la branche 29 et un flux montant circulant dans la branche 38, qui sont tous deux situés dans la région du bord d'attaque pour le refroidir. 10 Ainsi, et comme illustré sur la figure 6, le raccordement 33 du circuit trombone 26 présente une section ayant la forme de la lettre L selon un plan normal à la direction d'envergure. L'une des barres de ce L, parallèle à la direction longitudinale correspond à la deuxième branche 29 et l'autre barre, perpendiculaire à la direction longitudinale correspond à la troisième branche 31. Par conséquent, et comme il ressort 15 de la figure 6, la branche 38 est située sensiblement en amont le long de la direction longitudinale par rapport à la branche 31 qu'elle longe en plus de longer la branche 29. Compte tenu de cet agencement général du circuit trombone 26 et du circuit amont 27, la portion d'alimentation 41 du circuit amont interfère avec la cavité morte 36 qui lui est contiguë dans la région du pied de l'aube. 20 Concrètement, la cavité morte 36 s'étend parallèlement à la direction d'envergure EV en comportant une base cylindrique 42 se transformant en une section en L correspondant au raccordement 33 qu'elle prolonge. La portion d'alimentation 41 comporte elle aussi une base cylindrique 43, contiguë à la base 42 le long de la direction longitudinale, qui est prolongée par une 25 partie oblique coudée 44, à section circulaire, et par laquelle cette base 43 communique avec la branche 38 située en vis-à-vis de la base 42. La partie coudée 44 a une orientation oblique, c'est-à-dire ni parallèle à la direction longitudinale ni parallèle à la direction d'envergure. L'interférence résultant de l'orientation oblique de la partie coudée 44 par rapport à l'orientation radiale de la cavité morte 36 qui lui est contiguë se traduirait par une mise en communication du circuit amont 27 avec la cavité morte 36. Selon l'invention, cette mise en communication est évitée grâce à un 5 renfoncement 46 de la cavité morte 36 localisé au voisinage de la partie oblique 44, qui permet à cette partie oblique 44 de longer la cavité morte 36 en étant imbriquée dans celle-ci tout mais séparée de celle-ci par une paroi incurvée. Ce renfoncement 46 qui est formé localement du côté amont de la portion d'alimentation à hauteur de la partie oblique 44 correspond à une portion de la 10 paroi interne délimitant la cavité morte 36 qui est localement convexe lorsque vue depuis l'intérieur de cette cavité 36. Ce renfoncement 46 présente un galbe qui correspond à celui de la partie oblique 44, de telle manière que cette partie oblique 44 est séparée de la cavité morte 36 par une paroi incurvée d'épaisseur sensiblement constante. Dans l'exemple des 15 figures, ce renfoncement a ainsi une forme de portion de cylindre pour correspondre à la forme de la partie oblique 44 qui est cylindrique. La continuité du renfoncement 46 avec le reste de la surface délimitant la cavité morte 36 est assurée par des portions courbes, symbolisées par les arêtes fictives 47 sur la figure 8, pour éviter la formation d'arêtes vives préjudiciables à 20 l'opération de coulée de l'aube. La solution trouvée permet de respecter les contraintes mécaniques, ainsi que les contraintes de fabrication sans impacter les géométries des cavités voisines. Ce renfort ayant pour but unique le maintien de la cavité lors de la fabrication, REVENDICATIONS1. Aube de turbine de turbomachine comprenant un pied portant une pale, cette aube comportant : - un circuit de refroidissement de type trombone (26) comprenant au moins deux branches (29, 31) espacées l'une de l'autre selon une direction longitudinale (AX) avec un raccordement (33) reliant ces branches et se prolongeant dans le pied de l'aube par une cavité morte (36) ; - un autre circuit de refroidissement (27) comportant une autre branche (38) longeant latéralement une branche (29) du circuit de type trombone (26), cette autre branche (38) étant prolongée par une portion d'alimentation (41) contiguë à la cavité morte (36), cette portion d'alimentation (41) s'étendant dans le pied de l'aube pour collecter de l'air et comportant une partie oblique (44) par laquelle elle est reliée à l'autre branche (38) ; et dans lequel la cavité morte (36) comporte un renfoncement (46) qui est longé par la partie oblique (44) de l'autre circuit (27) pour permettre une imbrication de la partie oblique (44) avec la cavité morte (36) sans mise en communication de la cavité morte (36) avec cette partie oblique (44). 2. Aube selon la revendication 1, dans laquelle le circuit de type trombone (26) comporte trois branches (28, 29, 31) espacées les unes des autres le long de la direction longitudinale (AX). 3. Aube selon l'une des revendications 1 à 2, dans laquelle l'autre circuit (27) est un circuit de refroidissement d'un bord d'attaque de l'aube, cet autre circuit (27) ayant sa portion d'alimentation (41) en amont de la cavité morte (36). 4. Aube selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la branche (29) du circuit trombone (26) longée latéralement par l'autre branche (38) s'étend du côté intrados de l'aube, l'autre branche (38) s'étendant du côté extrados de l'aube. 563450 EBL-P 10 5. Aube selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le raccordement (33) prolongé par la cavité morte (36) présente dans un plan normal à la direction d'envergure (EV) de l'aube une section ayant la forme de la lettre L qui entoure 5 partiellement l'autre branche (38). 6. Aube selon la revendication 5, dans laquelle l'une des branches du circuit de type trombone (26) s'étend de l'intrados à l'extrados de l'aube. 10 7. Turbine comprenant une aube selon l'une des revendications précédentes. 8. Turbomachine comprenant une turbine selon la revendication 7.