Brevet FR3107919A1 — publié le 20210910

Aube creuse de turbomachine (10), ladite aube comprenant un circuit de refroidissement (12), une paroi (13) du circuit de refroidissement (12) étant pourvue d’au moins une saillie (14) configurée pour perturber le flux d’air au sein du circuit de refroidissement (12), la au moins une saillie (14) de forme cylindrique s’étendant selon une direction de hauteur (H) perpendiculaire à la paroi (13), la forme cylindrique étant tronquée selon la direction de hauteur (H) sur toute l’étendue de la forme cylindrique selon la direction de hauteur (H). Figure pour l’abrégé: Fig. 5. Aube creuse de turbomachine et plateforme inter-aubes équipées de saillies perturbatrices de flux de refroidissement Le présent exposé concerne une aube creuse de turbomachine, une plateforme inter-aubes de turbomachine, une roue mobile de turbine de turbomachine, un distributeur de turbomachine et une turbomachine équipée d’un ou plusieurs de ces éléments. Le terme « turbomachine » désigne l’ensemble des appareils à turbine à gaz produisant une énergie motrice, parmi lesquels on distingue notamment les turboréacteurs fournissant une poussée nécessaire à la propulsion par réaction à l’éjection à grande vitesse de gaz chauds, et les turbomoteurs dans lesquels l’énergie motrice est fournie par la rotation d’un arbre moteur. Par exemple, des turbomoteurs sont utilisés comme moteur pour des hélicoptères, des navires, des trains, ou encore comme moteur industriel. Les turbopropulseurs (turbomoteur entrainant une hélice) sont également des turbomoteurs utilisés comme moteur d’avion. Les aubes creuses/plateformes inter-aubes de turbomachines comprennent généralement un circuit de refroidissement pour leur refroidissement. EP0785339, FR2765265, FR3028494 et FR3020402 décrivent des exemples de telles aubes. Toutefois, les contraintes thermiques imposées à ce type d’aubes/plateformes étant particulièrement importantes, il est toujours intéressant d’améliorer les performances de refroidissement. Il existe donc un besoin pour améliorer les performances de refroidissement des aubes creuses/plateformes inter-aubes. Un mode de réalisation concerne une aube creuse de turbomachine, ladite aube comprenant un circuit de refroidissement, une paroi du circuit de refroidissement étant pourvue d’au moins une saillie configurée pour perturber le flux d’air au sein du circuit de refroidissement, la au moins une saillie présentant une forme cylindrique et s’étendant selon une direction de hauteur perpendiculaire à la paroi, la forme cylindrique étant tronquée selon la direction de hauteur sur toute l’étendue de la forme cylindrique selon la direction de hauteur. Un mode de réalisation concerne une plateforme inter-aubes de turbomachine comprenant une face supérieure configurée pour être orientée vers un profil d’aube et une face inférieure configurée pour être orientée vers un pied d’aube et opposée à la surface supérieure, la face inférieure étant configurée pour former une paroi d’un circuit de refroidissement de la plateforme, ladite paroi étant pourvue d’au moins une saillie configurée pour perturber le flux d’air au sein du circuit de refroidissement, la au moins une saillie présentant une forme cylindrique et s’étendant selon une direction de hauteur perpendiculaire à la paroi, la forme cylindrique étant tronquée selon la direction de hauteur sur toute l’étendue de la forme cylindrique selon la direction de hauteur. Par la suite, et sauf indication contraire, par « aube » on entend « aube creuse de turbomachine». Par la suite, et sauf indication contraire, par « plateforme » on entend « plateforme inter-aubes de turbomachine». Par la suite, et sauf indication contraire, par «saillie » on entend «au moins une saillie ». Au sens du présent exposé, une aube peut être fixe, par exemple lorsqu’elle est monté au sein d’un distributeur, ou bien mobile, par exemple lorsqu’elle est montés au sein d’une roue mobile de turbine. Elle peut être mise en œuvre au sein d’un corps haute pression ou d’un corps basse pression de turbomachine. Au sens du présent exposé, la plateforme inter-aubes peut être solidaire d’une aube, ou séparée de l’aube. En d’autres termes, la plateforme peut former une seule et même pièce avec une aube, ou bien former une pièce distincte de l’aube. La plateforme inter-aubes peut être fixe, par exemple lorsqu’elle est montée au sein d’un distributeur, ou bien mobile, par exemple lorsqu’elle est montée au sein d’une roue mobile de turbine. Elle peut être mise en œuvre au sein d’un corps haute pression ou d’un corps basse pression de turbomachine. On comprend que la saillie présente une forme de cylindre, par exemple de section transverse à la direction de hauteur circulaire, et qui est tronqué par une forme quelconque sur toute sa hauteur selon la direction de hauteur. On peut imager une telle troncature comme le résultat obtenu par un emporte-pièce ou une extrusion de section quelconque (i.e. différente d’un cercle). Dans certains modes de réalisation, la forme cylindrique présente une section transverse à la direction de hauteur en forme de croix, en forme générale de cœur ou en forme demi-oblongue. On comprend que la saillie présente une forme cylindrique dont la courbe directrice présente une forme de croix, une forme générale de cœur, ou une forme demi-oblongue. Par « forme générale » on entend une forme considérée dans son ensemble, sans forcément s’attacher à des variations mineures et/ou locales. Par exemple, la forme générale de cœur présente deux lobes ou équivalent de cœur qui peuvent être arrondis ou présenter un ou plusieurs angle, et présenter des portions concaves, convexes ou rectiligne. Par exemple, la portion inférieure du cœur peut présenter une pointe angulaire ou arrondie. Les inventeurs ont constaté avec surprise qu’une forme cylindrique tronquée, notamment une forme cylindrique à section transverse en forme de croix, en forme générale de cœur ou en forme demi-oblongue, étaient particulièrement efficaces pour perturber le flux d’air s’écoulant autour des saillies, grâce à quoi le refroidissement est amélioré par rapport aux systèmes connus de l’état de la technique. Dans certains modes de réalisation, le flux d’air au sein du circuit de refroidissement est configuré pour s’écouler selon une direction d’écoulement depuis un amont vers un aval, dans lequel la forme en croix présente deux barres perpendiculaires, une des barres s’étendant parallèlement à la direction d’écoulement tandis que l’autre barre s’étend perpendiculairement à la direction d’écoulement, ou la forme générale de cœur présente une portion large comprenant deux lobes ou équivalent et une portion étroite formant une pointe, la portion large étant orientée vers l’amont tandis que la portion étroite est orientée vers l’aval, ou la forme demi-oblongue présente une portion formant méplat et une portion opposée formant demi-cercle, la portion formant méplat étant orientée vers l’amont tandis que la portion formant demi-cercle est orientée vers l’aval. Dans certains modes de réalisation, l’aube ou la plateforme inter-aubes présente une pluralité de saillies, les saillies étant disposées selon un motif alterné ou décalé, par exemple en quinconce. Dans certains modes de réalisation, un congé de raccordement est formé entre la paroi et la au moins une saillie. Un tel congé améliore les échanges thermiques entre la saillie et la paroi, et permet d’éviter des effets de concentration de contraintes. Dans certains modes de réalisation, au sein de l’aube, la au moins une saillie s’étend entre deux parois du circuit de refroidissement en vis-à-vis et relie les deux parois. Par exemple, une paroi est une paroi interne d’intrados tandis que la paroi en vis-à-vis est une paroi interne d’extrados. Par exemple une telle saillie peut être également connue par l’homme du métier sous le nom de «pontet». Par exemple, l’aube creuse selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits dans le présent exposé et/ou la plateforme inter-aubes selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits dans le présent exposé peu(ven)t être fabriquée(s) par fabrication additive, mais pas nécessairement. Les caractéristiques décrites ci-avant peuvent permettre, considérées seules ou en combinaison, un refroidissement efficace. Un mode de réalisation concerne une roue mobile de turbine ou un distributeur comprenant une aube creuse selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits dans le présent exposé et/ou une plateforme inter-aubes selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits dans le présent exposé. Un mode de réalisation concerne une turbomachine comprenant une roue mobile de turbine et/ou un distributeur selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits dans le présent exposé. L’objet du présent exposé et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation donnés à titre d’exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles : La figure 1 représente une turbomachine équipée d’une roue mobile de turbine et d’un distributeur équipées d’aubes creuses et de plateformes inter-aubes, La figure 2 représente une vue en coupe d’une aube creuse et d’une plateforme inter-aubes de la figure 1, La figure 3 représente une vue en coupe de l’aube de la figure 2, selon le plan III de la figure 2, La figure 4 représente la face inférieure de la plateforme de la figure 2, vue selon la flèche IV, La figure 5 représente un exemple de saillies présentant une forme de croix, La figure 6 représente un exemple de saillies présentant une forme générale de cœur, et La figure 7 représente un exemple de saillies présentant une forme demi-oblongue. La figure 1 représente une turbomachine 100, dans cet exemple un turboréacteur 100, comprenant une roue mobile de turbine 80 équipée d’aubes creuses 10 et de plateformes inter-aubes 20. Dans cet exemple, le turboréacteur 10 comprend aussi un distributeur 70 équipé d’aubes creuses 10’ et de plateformes inter-aubes 20’. Selon une variante le turboréacteur 10 comprend une ou plusieurs roues mobiles de turbine 80 et/ou un ou plusieurs distributeurs 70. Dans cet exemple, les aubes 10 et 10’ sont similaires, de sorte que seule une aube 10 va être décrite en détail par la suite. De même, dans cet exemple les plateformes 20 et 20’ sont similaires, de sorte que seule une plateforme 20 va être décrite en détail par la suite. Selon une variante, les aubes 10 et 10’ et/ou les plateformes 20 et 20’ sont différentes, au sein même de la roue mobile de turbine 80 et/ou au sein du distributeur 70 et/ou comparativement entre la roue mobile de turbine 80 et le distributeur 70. Une aube 10 et une plateforme 20 sont représentées sur la figure 2 selon une coupe radiale de la turbomachine (i.e. une coupe selon la direction s’étendant entre le pied 10A et le profil 10B de l’aube 10). Dans cet exemple, l’aube 10 forme une seule et même pièce avec la plateforme inter-aubes 20. Selon une variante l’aube 10 et la plateforme 20 forment deux pièces distinctes. L’aube 10 est creuse et comprend un circuit de refroidissement 12 présentant une entrée de fluide 12A et une sortie de fluide 12B, et un passage 12C s’étendant entre l’entrée 12A et la sortie 12B pour le passage d’air de refroidissement. En fonctionnement, l’air de refroidissement s’écoule au sein du circuit de refroidissement 12 selon les flèches F1 de la figure 2, orientées de l’amont vers l’aval du circuit 12. Les parois 13 du circuit de refroidissement 12 sont équipées de saillies 14 configurées pour perturber le flux d’air au sein du circuit de refroidissement 12. Dans cet exemple, les saillies 14 sont disposées selon un motif alterné ou décalé, par exemple en quinconce. L’aube 10 peut comprendre plusieurs séries S1, S2, S3 et S4 de saillies 14. Dans cet exemple il y a quatre séries, mais selon une variante il peut y avoir moins de quatre séries ou plus de quatre séries au sein d’une aube. Comme cela est visible sur la figure 3, dans cet exemple, une paroi interne d’intrados 13A et une paroi interne d’extrados 13B en vis-à-vis sont pourvues de saillies 14, disposées en vis-à-vis. Les saillies 14A des parois 13A et 13B de la série S1 et les saillies 14D des parois 13A et 13B de la série S4 sont distantes les unes des autres (selon la direction de hauteur H des saillies) tandis que les saillies 14B de la série S2 et les saillies 14C de la série S3 relient les parois 13A et 13B. Les saillies 14A et 14D peuvent être identiques, mais pas nécessairement. Les saillies 14B et 14C peuvent être identiques, mais pas nécessairement. Selon une variante aucune série ne présente des saillies reliant les parois 13A et 13B, ou bien plus d’une série présente des saillies reliant les parois 13A et 13B. Selon encore une autre variante, seule une partie des saillies au sein d’une série relie les parois 13A et 13B. La plateforme 20 comprend une face supérieure 20A orientée vers le profil d’aube 10A de l’aube 10 et une face inférieure 20B orientée vers le pied d’aube 10B de l’aube 10 et opposée à la surface supérieure 20A. La face inférieure 20B est configurée pour former une paroi d’un circuit de refroidissement 22 de la plateforme 20. Ainsi, en fonctionnement, l’air de refroidissement s’écoule au sein du circuit de refroidissement 22 selon la flèche F2 de la figure 2, orientée de l’amont vers l’aval du circuit 22. La paroi 20B du circuit de refroidissement 22 est équipée de saillies 24 configurées pour perturber le flux d’air au sein du circuit de refroidissement 22. La figure 4 représente une vue selon la flèche IV de la figure 2 de la paroi 20B. On note que l’écoulement d’air sur la figure 4 est représenté schématiquement. Dans cet exemple, les saillies 24 sont disposées selon un motif alterné ou décalé, par exemple en quinconce. Les saillies 14 de l’aube 10 et les saillies 24 de la plateforme 20 peuvent présenter les formes décrites plus en détail ci-après en référence aux figures 5, 6 et 7. De manière générale, les saillies 14 et 24 présentent une forme cylindrique s’étendant selon une direction de hauteur H perpendiculaires aux parois 13, par exemple 13A et 13B, et 20B, respectivement. Les formes des sections transverse C à la direction de hauteur H décrites ci-après en référence aux figures 5, 6 et 7 sont applicable tant au saillies 14 (et par exemple aux saillies 14A, 14B, 14C, 14D) qu’aux saillies 24. Dans tous ces exemples, la forme cylindrique est tronquée selon la direction de hauteur H sur toute l’étendue de la forme cylindrique selon la direction de hauteur H. Un congé de raccordement 16 est formé entre la paroi 13,13A, 13B, 20B et les saillies 14, 14A, 14B, 14C, 14D, 24. Selon une première variante représentée sur la figure 5, la section transverse C à la direction de hauteur H, i.e. la courbe génératrice C de cylindre, est en forme de croix C1. La forme de croix C1 présente deux barres perpendiculaires B1 et B2. La barre B1 s’étend parallèlement à la direction d’écoulement D1 du flux d’air au sein du circuit de refroidissement 12/22, représenté par la flèche F sur la figure 5, orientée depuis l’amont AM vers l’aval AV. La flèche F peut correspondre à la flèche F1 ou à la flèche F2 de la figure 2. La barre B2 s’étend perpendiculairement à la direction d’écoulement D1. Selon une deuxième variante représentée sur la figure 6, la section transverse C à la direction de hauteur H, i.e. la courbe génératrice C de cylindre, est en forme générale de cœur C2. La forme générale de cœur C2 présente une portion large L1 comprenant deux lobes ou équivalent A1 et A2 et une portion étroite L2 formant une pointe A3. La portion large L1 est orientée vers l’amont AM tandis que la portion étroite L2 est orientée vers l’aval AV. De manière similaire à la figure 5, la direction d’écoulement D1 du flux d’air au sein du circuit de refroidissement 12/22, représentée par la flèche F sur la figure 6, est orientée depuis l’amont AM vers l’aval AV, la flèche F pouvant correspondre à la flèche F1 ou à la flèche F2 de la figure 2. Dans cet exemple, la forme générale de cœur C2 résulte d’une forme de calisson (ou d’ovale pointu) ayant une pointe tronquée avec un disque, de sorte que les lobes A1 et A2 sont cornus. Selon une variante, toute autre forme générale de cœur est envisageable. Selon une troisième variante représentée sur la figure 7, la section transverse C à la direction de hauteur H, i.e. la courbe génératrice C de cylindre, est en forme demi-oblongue C3. La forme demi-oblongue C3 présente une portion formant méplat P1 et une portion opposée formant demi-cercle P2. La portion formant méplat P1 est orientée vers l’amont AM tandis que la portion formant demi-cercle P2 est orientée vers l’aval AV. De manière similaire aux figures 5 et 6, la direction d’écoulement D1 du flux d’air au sein du circuit de refroidissement 12/22, représentée par la flèche F sur la figure 7, est orientée depuis l’amont AM vers l’aval AV, la flèche F pouvant correspondre à la flèche F1 ou à la flèche F2 de la figure 2. Les sections transverses C des saillies 14, par exemple des saillies 14A et/ou 14B et/ou 14C et/ou 14D, et/ou des saillies 24 peuvent toutes présenter des formes similaires C1, C2 ou C3, ou bien être différentes. Seulement une partie de ces saillies peuvent présenter une section transverse de forme C1, C2 ou C3 tandis que d’autres saillies peuvent présenter une section transverse ayant une forme quelconque. Certaines saillies peuvent présenter une section transverse de forme C1, C2 ou C3 tandis que d’autres saillies peuvent présenter une section transverse d’une autre forme parmi les formes C1, C2 et C3. Par exemple, les sections transverses C peuvent s’inscrire dans un cercle géométrique imaginaire dont le diamètre est inférieur à 10mm. Par exemple, dans le cas des aubes creuses, les saillies peuvent s’étendre selon la direction de hauteur H jusqu’à la moitié de l’entrefer, c’est-à-dire la distance entre la paroi interne de l’intrados et de la paroi interne de l’extrados. Par exemple, lorsque deux saillies s’étendent sur la moitié de l’entrefer et sont disposées en vis-à-vis, elles se rejoignent comme les saillies 14B et 14C de la figure 3. Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des modes de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. Aube creuse de turbomachine (10, 10’), ladite aube comprenant un circuit de refroidissement (12), une paroi (13) du circuit de refroidissement (12) étant pourvue d’au moins une saillie (14) configurée pour perturber le flux d’air au sein du circuit de refroidissement (12), la au moins une saillie (14) présentant une forme cylindrique s’étendant selon une direction de hauteur (H) perpendiculaire à la paroi (13), la forme cylindrique étant tronquée selon la direction de hauteur (H) sur toute l’étendue de la forme cylindrique selon la direction de hauteur (H). Plateforme inter-aubes de turbomachine (20, 20’) comprenant une face supérieure (20A) configurée pour être orientée vers un profil d’aube (10B) et une face inférieure (20B) configurée pour être orientée vers un pied d’aube (10A) et opposée à la surface supérieure (20A), la face inférieure (20B) étant configurée pour former une paroi d’un circuit de refroidissement de la plateforme (22), ladite paroi (20B) étant pourvue d’au moins une saillie (24) configurée pour perturber le flux d’air au sein du circuit de refroidissement (22), la au moins une saillie (24) présentant une forme cylindrique s’étendant selon une direction de hauteur (H) perpendiculaire à la paroi (20B), la forme cylindrique étant tronquée selon la direction de hauteur (H) sur toute l’étendue de la forme cylindrique selon la direction de hauteur (H). Aube creuse (10, 10’) selon la revendication 1 ou plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 2, dans laquelle la forme cylindrique présente une section transverse (C) à la direction de hauteur (H) en forme de croix (C1), en forme générale de cœur (C2) ou en forme demi-oblongue (C3) Aube creuse (10, 10’) ou plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 3, dans laquelle le flux d’air au sein du circuit de refroidissement (12, 22) est configuré pour s’écouler selon une direction d’écoulement (D1) depuis un amont (AM) vers un aval (AV), dans lequel: - la forme en croix (C1) présente deux barres perpendiculaires (B1, B2), une des barres (B1) s’étendant parallèlement à la direction d’écoulement (D1) tandis que l’autre barre (B2) s’étend perpendiculairement à la direction d’écoulement (D1), ou - la forme générale de cœur (C2) présente une portion large (L1) comprenant deux lobes ou équivalent (A1, A2) et une portion étroite (L2) formant une pointe, la portion large (L1) étant orientée vers l’amont (AM) tandis que la portion étroite (L2) est orientée vers l’aval (AV), ou - la forme demi-oblongue (C3) présente une portion formant méplat (P1) et une portion opposée formant demi-cercle (P2), la portion formant méplat (P1) étant orientée vers l’amont (AM) tandis que la portion formant demi-cercle (P2) est orientée vers l’aval (AV). Aube creuse (10, 10’) selon la revendication 1, 3 ou 4 ou plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 2, 3 ou 4, présentant une pluralité de saillies (14, 24), les saillies (14, 24) étant disposées selon un motif alterné ou décalé, par exemple en quinconce. Aube creuse (10, 10’) selon la revendication 1, 3, 4 ou 5 ou plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 2, 3, 4 ou 5, comprenant un congé de raccordement (16) formée entre la paroi (13, 20B) et la au moins une saillie (14, 24). Aube creuse (10, 10’) selon la revendication 1, 3, 4, 5 ou 6, dans laquelle la au moins une saillie (14B; 14C) s’étend entre deux parois (13A, 13B) du circuit de refroidissement (12) en vis-à-vis et relie les deux parois (13A, 13B). Roue mobile de turbine (80) ou distributeur (70) comprenant au moins une aube creuse (10, 10’) selon la revendication 1, 3, 4, 5, 6 ou 7 et/ou au moins une plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 2, 3, 4, 5 ou 6. Turbomachine (100) comprenant une roue mobile de turbine (80) et/ou un distributeur (70) selon la revendication 8.