Brevet FR3122452A1 — publié le 20221104

L'invention concerne un sous ensemble (10) de turbomachine possédant un axe principal (A) et comportant - une pluralité de pales (12) réparties angulairement selon l'axe principal et s'étendant chacune radialement par rapport à l'axe principal ; - un organe radialement intérieur (14) relié à une extrémité radiale interne (12a) de chaque pale (12) ; - un organe radialement extérieur (16) relié à une extrémité radiale externe (12b) de chaque pale (12), caractérisé en ce que la section de chaque pale (12), selon un plan axial passant par l'axe principal (A) comporte une portion en chevron (20) dont la pointe (22) est dirigée axialement. L'invention concerne aussi un procédé de production du sous ensemble (10). Figure pour l’abrégé : figure 1 Sous ensemble de turbomachine produit par fabrication additive L'invention concerne un sous ensemble de turbomachine constitué d'une pluralité de pales reliées entre elles à leurs extrémités radiales, pour former un distributeur ou un redresseur de la turbomachine. L'invention concerne plus particulièrement un sous ensemble de turbomachine réalisé selon un procédé de fabrication additive. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un procédé de fabrication additive permet de produire un composant de formes complexes en une seule opération et nécessite peu, voire aucune opération d'usinage par la suite. Ce procédé de fabrication consiste à former le composant par fusion de couches successives d’un matériau constitutif du composant. Ce procédé peut être avantageusement un procédé de fusion sur lit de poudre ou un procédé de dépôt de fil fondu. Un sous ensemble de turbomachine est constitué d'une pluralité de pales réparties autour d'un axe principal du sous ensemble et de deux éléments reliant les extrémités radiales internes et externes des pales les unes aux autres. De par la structure du sous ensemble, lors de la mise en œuvre du procédé de fabrication, l'axe principal du sous ensemble est disposé verticalement selon l'orientation de la gravité terrestre. Cette orientation a principalement pour but de limiter les éventuels volumes du sous ensemble qui seraient en suspension sur le lit de poudre, et ainsi limiter la quantité de matière destinée à supporter ces volumes en suspension, qui serait à fusionner et à usiner par la suite pour retirer cette matière excédentaire. L'orientation d'une pale par rapport à cet axe, c’est-à-dire son inclinaison par rapport à la verticale, ainsi que la structure particulière du corps de la pale (par exemple lorsque celle-ci est creuse) ne permettent pas à la pale de se maintenir en forme pendant toute la durée du processus. Il en résulte qu'un ou plusieurs supports sont formés sous chaque pale lors de la mise en œuvre du procédé de fabrication, pour soutenir la pale. Du fait de la présence de ces supports sur le sous ensemble, il est nécessaire de mettre en œuvre une étape supplémentaire d'usinage du sous ensemble, qui est destinée à retirer les supports. Cela augmente alors le temps de production du sous ensemble, ainsi que son coût à cause de la matière utilisée pour former les supports. L'invention a pour but de proposer un sous ensemble qui est conçu pour limiter le recours à des supports pour soutenir les portions de pales en cours de formation. L'invention propose un sous ensemble de turbomachine possédant un axe principal et comportant - une pluralité de pales réparties angulairement selon l'axe principal et s'étendant chacune radialement par rapport à l'axe principal ; - un organe radialement intérieur relié à une extrémité radiale interne de chaque pale ; - un organe radialement extérieur relié à une extrémité radiale externe de chaque pale, caractérisé en ce que la section de chaque pale, selon un plan axial passant par l'axe principal comporte une portion en chevron dont la pointe est dirigée axialement. La forme en chevron des pales permet à celles-ci de se soutenir d'elles même, il n'y a alors plus besoin de supports De préférence, la section de chaque pale, selon un plan axial passant par l'axe principal comporte deux portions en chevron alignées radialement dont la pointe de chaque portion en chevron est dirigée axialement. De préférence, chaque portion en chevron comporte deux segments inclinés l'un par rapport à l'autre et par rapport à une direction parallèle à l'axe principal qui sont jointif au niveau de la pointe. De préférence, chaque segment est incliné par rapport à la direction parallèle à l'axe principale selon un angle d'environ 45 degrés. De préférence, l'ensemble des pales, l'organe radialement intérieur et l'organe radialement extérieur sont réalisés en un seul élément monolithique selon un procédé de fabrication additive. De préférence, le sous constitue un élément de révolution centré sur l'axe principal (A). De préférence, le sous ensemble constitue une portion d'un élément de révolution centré sur l'axe principal, délimitée par un secteur angulaire. L'invention propose aussi un procédé de production par fabrication additive d'un sous ensemble selon l'invention, possédant un axe principal et comportant : - une pluralité de pales réparties angulairement selon l'axe principal et s'étendant chacune radialement par rapport à l'axe principal ; - un organe radialement intérieur relié à une extrémité radiale interne de chaque pale ; - un organe radialement extérieur relié à une extrémité radiale externe de chaque pale, dans lequel la section de chaque pale, selon un plan axial passant par l'axe principal comporte une portion en chevron dont la pointe est dirigée axialement, caractérisé en ce que lors de la production du sous ensemble, l'axe principal est parallèle à une direction verticale, prise selon la gravité terrestre. De préférence, la pointe de la portion en chevron est orientée verticalement vers le haut. est une représentation schématique en perspective d'un sous ensemble de turbomachine comportant des pales formées selon l'invention est une vue en coupe du sous ensemble représenté à la , montrant le profil des pales et sa disposition lors de sa production. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE L’INVENTION On a représenté à la un sous ensemble 10 de turbomachine. Ce sous ensemble 10 est par exemple un distributeur d'une turbine ou un redresseur d'un compresseur. Le sous ensemble 10 possède un axe principal A et il comporte une pluralité de pales 12 qui sont réparties de manière régulière autour de l'axe principal A et qui sont orientées radialement par rapport à cet axe principal A, c’est-à-dire selon un même pas d'espacement entre deux pales adjacentes. Selon une variante de réalisation non représentée, les pales 12 sont réparties de manière irrégulière autour de l'axe principal A, c’est-à-dire que les pales sont espacées de pas variables. Le sous ensemble 10 comporte un organe radialement intérieur 14 qui relie les extrémités radiales internes 12a des pales 12 entre elles et un organe radialement extérieur 16 qui relie les extrémités radiales externes 12b des pales 12 entre elles. Ici, le sous ensemble 10 est un élément de révolution centré sur l'axe principal A. Chacun de l'organe radialement intérieur 14 et de l'organe radialement extérieur 16 est ainsi de forme annulaire centré sur l'axe principal A. Selon une variante de réalisation non représentée, le sous ensemble 10 consiste en une portion du redresseur ou du distributeur et il s'étend sur un secteur angulaire seulement. Chacun de l'organe radialement intérieur 14 et de l'organe radialement extérieur 16 est alors en forme d'un secteur d'anneau centré sur l'axe principal A et qui est délimité par le secteur angulaire délimitant le sous ensemble. Un distributeur ou un redresseur de turbomachine peut ainsi être formé dans sa totalité en un seul sous ensemble 10 lorsqu'il consiste en un élément de révolution ou bien il peut être formé par l’assemblage de plusieurs sous ensembles 10 lorsque ceux-ci forment des secteurs angulaires. Chaque pale 12 est d'orientation principale radiale par rapport à l'axe principal A. Elle comporte une extrémité radiale interne 12a dite de pied par laquelle la pale 12 est reliée à l'organe radialement intérieur 14 et une extrémité radiale externe 12b dite de tête par laquelle la pale 12 est reliée à l'organe radialement extérieur 16. Le sous ensemble 10 est produit selon un procédé dit par fabrication additive. Ce procédé consiste à produire progressivement le sous ensemble 10 couche après couche, par la fusion d'une quantité de matière constituant le sous ensemble 10, par exemple en utilisant un laser. Du fait de la forme particulière du sous ensemble 10, et comme on peut le voir à la , celui-ci est produit avec son axe principal A orienté verticalement, selon la gravité terrestre, et les couches de matière sont empilées verticalement les unes sur les autres et sur un plateau de base 18. Lors de la mise en œuvre du procédé de production du sous ensemble 10, l'organe radialement intérieur 14, l'organe radialement extérieur 16 et les pales sont formés progressivement et en même temps, de sorte à obtenir un composant d'une seule pièce, c’est-à-dire monolithique. Pour limiter la longueur de porte à faux de chaque pale 12, c'est à dire la longueur de la pale 12 qui s'étend à distance de l'organe radialement intérieur 14 ou de l'organe radialement extérieur 16, chaque pale 12 comporte une portion en chevron 20 dont la pointe 22 est dirigée selon l'axe principal A. Comme on peut le voir plus en détails à la , la portion en chevron 20 est constituée de deux segments 24 inclinés l'un par rapport à l'autre et par rapport à une direction axiale parallèle à l'axe principal A. Selon un mode de réalisation préféré, l'angle d'inclinaison 26 entre chaque segment 24 et l'axe principal A est d'environ 45 degrés. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et que la valeur de l'angle d'inclinaison 26 peut être supérieure ou inférieure à cette valeur de 45 degrés. A titre d'exemple non limitatif, l'angle d'inclinaison 26 entre chaque segment 24 et l'axe principal A est compris entre 30 et 65°. Selon le mode de réalisation représenté aux figures, la pale 12 comporte une seule portion en chevron 20 et cette portion en chevron 20 s'étend sur toute la longueur radiale de la pale 12. Selon une variante de réalisation non représentée, la pale 12 comporte deux portions en chevron 20 adjacentes, donnant à la pale 12 une forme en M dont les pointes 22 des deux chevrons sont orientées axialement dans le même sens. Selon cette variante, seul un support (non représenté) est nécessaire lors de la production pour la partie correspondant à la liaison entre les deux portions en chevron 20. Les dimensions d'un tel support sont limitées par rapport à un support de l'état de la technique car il ne sert à supporter que les parties jointives des deux portions en chevron 20 adjacentes. Comme on l'a dit précédemment, le procédé de production du sous ensemble consiste à superposer des couches du matériau constitutif du sous ensemble 10. Aussi, l'axe principal A du sous ensemble 10 est orienté parallèlement à la verticale. Aussi, chaque pale est en forme de chevron avec la pointe 22 de ce chevron orientée axialement. De préférence, la pointe 22 de la portion en chevron est orientée verticalement vers le haut. Ainsi, lors de la mise en œuvre du procédé de production du sous ensemble 10, chaque pale 12 est produite en commençant par ses extrémités radiales 12a, 12b, au niveau desquelles la pale 12 est reliée à l'organe radialement intérieur 14 et à l'organe radialement extérieur 16. Ainsi, les segments 24 de la portion en chevron 20 se supportent d'eux même pendant la mise en œuvre du procédé et ils sont progressivement formés, jusqu'à ce qu'ils se rejoignent au niveau de la pointe 22 de la portion en chevron 20. Cela permet de se dispenser d'utiliser un support pour maintenir les segments 24 de la pale 12 en forme, limitant ainsi la quantité de matière perdue. Dans le cas d'une pale 12 formée à partir de deux ou plusieurs portions en chevron 20, comme on l'a dit précédemment, un support est utilisé pour la portion Sous ensemble (10) de turbomachine possédant un axe principal (A) et comportant - une pluralité de pales (12) réparties angulairement selon l'axe principal et s'étendant chacune radialement par rapport à l'axe principal ; - un organe radialement intérieur (14) relié à une extrémité radiale interne (12a) de chaque pale (12) ; - un organe radialement extérieur (16) relié à une extrémité radiale externe (12b) de chaque pale (12), caractérisé en ce que la section de chaque pale (12), selon un plan axial passant par l'axe principal (A) comporte une portion en chevron (20) dont la pointe (22) est dirigée axialement. Sous ensemble (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la section de chaque pale (12), selon un plan axial passant par l'axe principal comporte deux portions en chevron (20) alignées radialement dont la pointe (22) de chaque portion en chevron (20) est dirigée axialement. Sous ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque portion en chevron (20) comporte deux segments inclinés l'un par rapport à l'autre et par rapport à une direction parallèle à l'axe principal (A) qui sont jointifs au niveau de la pointe (22). Sous ensemble (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque segment (24) est incliné par rapport à la direction parallèle à l'axe principale selon un angle d'inclinaison (26) d'environ 45 degrés. Sous ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des pales (12), l'organe radialement intérieur (14) et l'organe radialement extérieur (16) sont réalisés en un seul élément monolithique selon un procédé de fabrication additive. Sous ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue un élément de révolution centré sur l'axe principal (A). Sous ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il constitue une portion d'un élément de révolution centré sur l'axe principal (A), délimitée par un secteur angulaire. Procédé de production par fabrication additive d'un sous ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de la production du sous ensemble (10), l'axe principal (A) est parallèle à une direction verticale, prise selon la gravité terrestre. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lors de la production du sous ensemble (10), la pointe (22) de la portion en chevron (20) est orientée verticalement vers le haut.