Brevet FR3107920A1 — publié le 20210910

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) s’étendant selon une direction de hauteur (H) perpendiculaire à la paroi (13) depuis un pied (14A) raccordé à la paroi (13) jusqu’à une tête (14B) opposée au pied (14A) et présentant une forme cylindrique de section transverse à la direction de hauteur (H) de forme circulaire (C), la tête (14B) présentant au moins un relief (15, 19) Figure pour l’abrégé: Fig. 4. 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. FR3034128, FR2829175, FR2887287 et FR2890103 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 s’étendant selon une direction de hauteur perpendiculaire à la paroi depuis un pied raccordé à la paroi jusqu’à une tête opposée au pied et présentant une forme cylindrique de section transverse à la direction de hauteur de forme circulaire, la tête présentant au moins un relief (e.g. protubérance et/ou creux). 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 présentant une paroi étant pourvue d’au moins une saillie configurée pour perturber un flux d’air, la au moins une saillie s’étendant selon une direction de hauteur perpendiculaire à la paroi depuis un pied raccordé à la paroi jusqu’à une tête opposée au pied et présentant une forme cylindrique de section transverse à la direction de hauteur de forme circulaire, la tête présentant au moins un relief (e.g. protubérance et/ou creux). Par exemple, la face inférieure est configurée pour former une paroi d’un circuit de refroidissement de la plateforme, la au moins une saillie étant configurée pour perturber le flux d’air au sein du circuit de refroidissement. 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 ». Par la suite, et sauf indication contraire, par «relief » on entend «au moins un relief ». Au sens du présent exposé, une aube peut être fixe, par exemple lorsqu’elle est montée 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 le relief peut former une protubérance ou un creux (ou concavité). Par exemple, la tête peut comprendre une unique protubérance de sorte que la saillie présente une forme générale de champignon. Par « forme générale » on entend une forme considérée dans son ensemble, sans forcément s’attacher à des variations mineures et/ou locales. Les inventeurs ont constaté avec surprise que des saillies avec une tête munie de tels reliefs étaient particulièrement efficaces pour augmenter les échanges thermiques par convection, en augmentant la surface d’échange, grâce à quoi le refroidissement est amélioré par rapport aux systèmes connus de l’état de la technique. Dans certains modes de réalisation, la tête porte un disque présentant un diamètre supérieur au diamètre de la section circulaire et s’étendant perpendiculairement à la direction de hauteur, ou présente une cavité ouverte débouchant selon la direction de hauteur. Par exemple, le disque forme une portion cylindrique de même axe et concentrique avec le reste de la saillie. Par exemple la cavité ouverte forme un trou borgne à symétrie de révolution concentrique avec le reste de saillie. Dans certains modes de réalisation, la au moins une saillie présente une portion intermédiaire entre le pied et la tête, la portion intermédiaire portant une saillie annulaire s’étendant radialement vers l’extérieur de la saillie. Par exemple, la saillie annulaire peut avoir le même diamètre que le disque de la tête, mais pas nécessairement. La saillie annulaire forme un exemple de relief. Un mode de réalisation concerne une aube creuse de turbomachine, ladite aube comprenant un circuit de refroidissement, le 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 s’étendant depuis une première paroi jusqu’à une deuxième paroi en vis-à-vis de la première paroi, selon une direction de hauteur et présentant une forme cylindrique de section transverse à la direction de hauteur de forme circulaire, la saillie portant au moins une saillie annulaire s’étendant radialement vers l’extérieur de la saillie. Les inventeurs ont constaté avec surprise que des telles saillies munies de reliefs tels que des saillies annulaires étaient particulièrement efficaces pour augmenter les échanges thermiques par convection, en augmentant la surface d’échange, grâce à quoi le refroidissement est amélioré par rapport aux systèmes connus de l’état de la technique. Dans certains modes de réalisation, le disque et/ou la au moins une saillie annulaire présentent un diamètre jusqu’à deux fois plus grand que le diamètre de la saillie. 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 formée 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. 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 la face inférieure de la plateforme de la figure 2, vue selon la flèche III, La figure 4 représente un exemple de saillies présentant une tête munie d’un disque, La figure 5 représente un exemple de saillies présentant une portion intermédiaire munie d’une saillie radiale, et La figure 6 représente un exemple de saillies présentant une tête munie d’une cavité ouverte débouchante. La figure 7 représente encore un autre exemple de saillie. 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. 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 3 représente une vue selon la flèche III de la figure 2 de la paroi 20B. On note que l’écoulement d’air sur la figure 3 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 4, 5, et 6. De manière générale, les saillies 14 et 24 s’étendant selon une direction de hauteur H perpendiculaires aux parois 13 et 20B, respectivement, depuis un pied 14A, 24A raccordé à la paroi 13, 20B jusqu’à une tête 14B, 24B opposée au pied 14A, 24A, et présentent une forme cylindrique de section transverse à la direction de hauteur de forme circulaire C (visible sur la figure 6). Les formes des reliefs décrits ci-après en référence aux figures 4, 5, et 6 sont applicable tant au saillies 14 qu’aux saillies 24. Un congé de raccordement 16 est formé entre la paroi 13, 20B et les saillies 14, 24. Selon une première variante représentée sur la figure 4, la tête 14B, 24B des saillies 14, 24, présentent un seul relief 15 en forme de protubérance. Dans cet exemple, la saille 14, 24 présente une forme générale de champignon. Par exemple, la tête 14B, 24B porte un disque 15 présentant un diamètre supérieur au diamètre de la section circulaire C et s’étendant perpendiculairement à la direction de hauteur H. En d’autres termes, l’axe du disque 15 s’étend parallèlement à la direction de hauteur H. Selon une deuxième variante représentée sur la figure 5, les têtes 14B, 24B des saillies 14, 24 sont identiques à celles de la première variante représentée sur la figure 4. Dans cet exemple, la portion intermédiaire 14C, 24C de la saillie 14, 24 s’étendant entre le pied 14A, 24A et la tête 14B, 24B, porte une saillie annulaire 18 qui s’étend radialement vers l’extérieur de la saillie 14, 24. Dans cet exemple, le diamètre de la saillie radiale 18 est égal au diamètre du disque 15. Selon une troisième variante représentée sur la figure 6, la tête 14B, 24B des saillies 14, 24, présentent un seul relief 19 en forme de creux. Dans cet exemple, le creux forme une cavité ouverte débouchant selon la direction de hauteur H et à symétrie de révolution autour de la direction de hauteur H. Dans les exemples ci-dessus, dans le cas d’une aube creuse, les saillies peuvent par exemple 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 la paroi interne de l’extrados. Selon une quatrième variante représentée sur la figure 7, au sein de l’aube creuse 10, des saillies 114 s’étendent depuis une première paroi 13 jusqu’à une deuxième paroi 23 en vis-à-vis de la première paroi 13, selon une direction de hauteur H. Par exemple la paroi 13 est une paroi interne d’intrados tandis que la paroi 23 est une paroi interne d’extrados, au sein du circuit 12, ou inversement. Les saillies 114 présentent chacune une forme cylindrique de section transverse à la direction de hauteur H de forme circulaire C. Dans cet exemple, chaque saillie 114 porte au moins une saillie annulaire 118, par exemple une pluralité de saillies annulaires118, par exemple trois saillies annulaires 118. Les saillies annulaires 118 s’étendent radialement vers l’extérieur de la saillie 114. Dans cet exemple, les saillies 114 sont disposées selon un motif alterné ou décalé, par exemple en quinconce. Dans cet exemple, un congé de raccordement 16 est formé entre les parois 13, 23 et les saillies 114. Dans les exemples ci-dessus, le disque 15 et/ou la ou les saillies annulaires 18, 118 peuvent présenter un diamètre jusqu’à deux fois plus grand que le diamètre de la saillie 14, 24, 114. Par exemple, le diamètre de la saillie 14, 24, 114 peut être inférieur à 1mm tandis que le diamètre du disque 15 et/ou de la ou les saillies annulaires 18, 118 peut être deux fois plus grand. 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) s’étendant selon une direction de hauteur (H) perpendiculaire à la paroi (13) depuis un pied (14A) raccordé à la paroi (13) jusqu’à une tête (14B) opposée au pied (14A) et présentant une forme cylindrique de section transverse à la direction de hauteur (H) de forme circulaire (C), la tête (14B) présentant au moins un relief (15, 19). 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) présentant une paroi (20B) pourvue d’au moins une saillie (24) configurée pour perturber un flux d’air, la au moins une saillie (24) s’étendant selon une direction de hauteur (H) perpendiculaire à la paroi (20B) depuis un pied (24A) raccordé à la paroi (20B) jusqu’à une tête (24B) opposée au pied (24A) et présentant une forme cylindrique de section transverse à la direction de hauteur (H) de forme circulaire (C), la tête (24B) présentant au moins un relief (15, 19). Aube creuse (10, 10’) selon la revendication 1 ou plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 2, dans laquelle la tête (14B, 24B) porte un disque (15) présentant un diamètre supérieur au diamètre de la section circulaire (C) et s’étendant perpendiculairement à la direction de hauteur (H), ou présente une cavité ouverte (19) débouchant selon la direction de hauteur (H). Aube creuse (10, 10’) selon la revendication 1 ou 3 ou plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la au moins une saillie (14, 24) présente une portion intermédiaire (14C, 24C) entre le pied (14A, 24A) et la tête (14B, 24B), la portion intermédiaire (14C, 24C) portant une saillie annulaire (18) s’étendant radialement vers l’extérieur de la saillie (14, 24). Aube creuse de turbomachine (10, 10’), ladite aube comprenant un circuit de refroidissement (12), le circuit de refroidissement (12) étant pourvue d’au moins une saillie (114) configurée pour perturber le flux d’air au sein du circuit de refroidissement (12), la au moins une saillie (114) s’étendant depuis une première paroi (13) jusqu’à une deuxième paroi (23) en vis-à-vis de la première paroi (13), selon une direction de hauteur (H) et présentant une forme cylindrique de section transverse à la direction de hauteur (H) de forme circulaire (C), la saillie (114) portant au moins une saillie annulaire (118) s’étendant radialement vers l’extérieur de la saillie (114). Aube creuse (10, 10’) selon la revendication 3, 4 ou 5 ou plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle le disque (15) et/ou la saillie annulaire (18, 118) présentent un diamètre jusqu’à deux fois plus grand que le diamètre de la saillie (14, 24, 114). Aube creuse (10, 10’) selon la revendication 1, 3, 4, 5 ou 6 ou plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 2, 3, 4 ou 6, 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, 5, 6 ou 7 ou plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 2, 3, 4, 6 ou 7, comprenant un congé de raccordement (16) formée entre la paroi (13, 20B) et la au moins une saillie (14, 24). Roue mobile de turbine (80) ou distributeur (70) comprenant au moins une aube creuse (10, 10’) selon la revendication 1, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8 et/ou au moins une plateforme inter-aubes (20, 20’) selon la revendication 2, 3, 4, 6, 7 ou 8. Turbomachine (100) comprenant une roue mobile de turbine (80) et/ou un distributeur (70) selon la revendication 9.