INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Une telle pièce est avantageusement et optionnellement complétée par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : la hauteur d’ailette présente une hauteur maximale, et une hauteur minimale dans le creux, un rapport de la hauteur minimale sur la hauteur maximale étant inférieur ou égal à 20% ; le rapport de la hauteur minimale sur la hauteur maximale est inférieur ou égal à 10% et de préférence égal à 5% ; la hauteur d’ailette dans le creux est symétrique par rapport à une position axiale du maximum de cambrure ; et la hauteur d’ailette dans le creux en fonction d’une coordonnée selon l’axe présente un premier taux de variation en amont d’une position axiale du maximum de cambrure et un deuxième taux de variation en aval de la position axiale, les termes amont et aval faisant référence à un sens d’écoulement principal des gaz dans la pièce statorique, le premier taux de variation étant supérieur en valeur absolue au deuxième taux de variation.
AUBE POUR TURBOMACHINE COMPRENANT UN SYSTEME BARRIERE THERMIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATION Domaine technique de l'invention L’invention se rapporte au domaine des turbomachines, par exemple d’aéronef, et plus particulièrement, à des aubes pour ces turbomachines qui sont soumises à des fortes températures de fonctionnement.
Arrière-plan technique Da façon connue, une turbomachine d’aéronef comprend d’amont en aval, dans le sens d’écoulement des gaz, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Le rotor du compresseur basse pression est entraîné par le rotor de la turbine basse pression, et le rotor du compresseur haute pression est entraîné par le rotor de la turbine haute pression.
La turbomachine comprend des aubes mobiles et des distributeurs dans les turbines haute pression et basse pression. Les distributeurs comprennent typiquement des aubes fixes. De telles aubes mobiles et des distributeurs peuvent comporter un corps réalisé en alliage métallique.
Ces aubes mobiles et des distributeurs sont des pièces complexes qui doivent résister à de fortes températures de fonctionnement (notamment à des températures supérieures à celles de la fusion de métal formant classiquement ces pièces).
Afin de mieux résister à cet environnement de fonctionnement de température extrême, ces aubes mobiles et des distributeurs de turbomachine sont munies d’un système de refroidissement. Ce système de refroidissement comprend au moins : - un ou plusieurs circuits de ventilation (ou dit de refroidissement) formés à l’intérieur du corps d’aube, - des orifices de passage d’air sur l’aube pour créer un film d’air froid autour de l’aube, - un système de protection de type barrière thermique (également désigné ci-après par système barrière thermique) ayant une capacité d’isolation thermique et des propriétés de résistance aux attaques de l’environnement de fonctionnement (par exemples aux oxydations, des attaques d’érosion par des particules solides et/ou les gaz chauds, attaques de corrosion par les dépôts d’oxydes de type CMAS (CaO-MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 ), etc.).
Les systèmes barrières thermiques peuvent être des empilements multicouches complexes généralement composés des différentes couches suivantes : - une sous-couche de liaison, dite alumino-formeuse, permettant une protection contre l'oxydation et/ou corrosion formée et/ou déposée à la surface d’un substrat métallique (tel que l’aube de turbomachine), - une fine couche d’alumine (Al 2 O 3 ) sur la sous-couche de liaison, - un revêtement céramique sur la fine couche d’alumine, dont la fonction première est de limiter la température de surface des composants revêtus ; et ce revêtement céramique peut être multicouche.
La durée de vie des systèmes barrières thermiques peut dépendre de la nature superalliage, de la sous-couche de liaison (composition chimique, microstructure, et épaisseur) associé à son mode d’élaboration, de la résistance de l'empilement multicouche à un cycle thermique, d'une part, et de la résistance de la couche externe (à savoir le revêtement céramique) aux agressions environnementales (érosion par les particules solides, résistance chimique, corrosion, etc.), d'autre part.
Les systèmes barrières thermiques peuvent présenter comme inconvénient d’être sensible à l’eau (sous forme liquide ou de gaz). En effet, le corps d’aube revêtu du système barrière thermique est en contact avec l’eau soit lors d’un stockage prolongé dans un environnement humide, soit en fonctionnement dans les turbines haute pression et basse pression.
Par exemple, le revêtement céramique comporte de la zircone partiellement stabilisée avec l’yttrium et peut être déposé par un dépôt physique en phase vapeur (connu sous l’acronyme EB-PVD désignant en anglais Electron Beam Physical Vapor Deposition ) ou tout autre procédé de dépôt. En présence d’eau, le système barrière thermique peut s’écailler et ainsi réduire sa durée de vie. En effet, les molécules d’eau peuvent initier par réaction chimique avec la couche de liaison des fissures à l’interface entre la couche de liaison et la fine couche d’alumine (Al 2 O 3 ) menant à l’écaillage du système barrière thermique.
Par ailleurs, il peut être nécessaire de réaliser une opération de retouche de l’aube revêtue du système barrière thermique, telle que des orifices de passage d’air du système de refroidissement. L’opération de retouche est notamment réalisée par un usinage par électroérosion (connu sous l’acronyme EDM désignant en anglais Electrical Discharge Machining ). Cependant, cette opération de retouche nécessite une immersion partielle de la zone à retoucher de l’aube dans de l’eau. Ainsi, cette opération de retouche peut dégrader le système barrière thermique de l’aube.
On peut utiliser un laser pour retoucher l’aube revêtue du système barrière thermique à la place de l’usinage par EDM. Cependant, cette méthode peut avoir un impact négatif sur les cavités formant les circuits de ventilation de l’aube. De plus, le laser ne permet pas de réaliser des orifices profonds puisque le laser à tendance à se dé-focaliser avant de percer l’intégralité de l’orifice.
Dans ces différents contextes, il est intéressant de proposer une solution permettant de protéger l’aube revêtue d’un système barrière thermique contre l’eau, notamment lors des manipulations et/ou opérations avant montage de cette aube dans une turbomachine d’aéronef.
A cet effet, la présente invention propose une aube pour une turbomachine, en particulier d’aéronef, l’aube comprenant un corps réalisé dans un alliage métallique et au moins en partie recouvert par au moins un système barrière thermique, ce corps comprenant une pale s’étendant suivant un axe longitudinal A et présentant un intrados et un extrados reliés entre eux par un bord d’attaque et un bord de fuite de la pale.
Selon l’invention, au moins une partie du système barrière thermique est recouvert d’au moins une couche provisoire hydrofuge.
Dans la présente demande, on entend par le terme « provisoire », une couche temporaire qui n’est pas destinée à être conserver sur l’aube en fonctionnement dans une turbomachine. Cette couche provisoire est ainsi destinée à être retirée de l’aube avant son montage ou assemblage dans la turbomachine.
De même dans un plan de coupe circonférentiel, chaque pale présente une ligne de cambrure 143, 141 qui est la courbe égale à la moyenne entre la courbe de l’extrados et la courbe de l’intrados. Plus précisément, la ligne de cambrure est formée de tous les points situés à égale distance de l’extrados et de l’intrados. La distance d’un point particulier à l’extrados (ou de l’intrados) est définie ici comme la distance minimale entre le point particulier et un point de l’extrados (ou de l’intrados).
Chaque pale présente un maximum de cambrure 526 qui correspond à la distance maximale séparant la ligne de cambrure 141,143 et la corde 424, 426. La distance maximale correspond plus précisément au maximum des distances mesurées perpendiculairement à la corde entre un point de la ligne de cambrure et le point de la corde correspondant lorsque l’on parcourt la corde. La coordonnée axiale x C – c’est à dire la coordonnée selon l’axe ∆ de la turbomachine - du maximum de cambrure correspond à la position axiale du point de la ligne de cambrure pour lequel la distance à la corde est maximale.
Lorsque la pièce comprend deux pales 24, 26 en regard l’une de l’autre, l’ailette 28 est située entre les pales 24 et 26. Plus précisément l’ailette 28 se trouve en regard de l’extrados 124 de la première pale 24 et de l’intrados 126 de la deuxième pale 26.
L’ailette s’étend dans la veine radialement depuis un pied d’ailette 44 situé sur la plateforme 22 jusqu’à une tête d’ailette 46.
On peut modéliser ou représenter l'ailette 28 comme un empilement de profils, c’est-à-dire de surface de coupe, selon une direction radiale entre un pied d’ailette 44 correspondant à un premier profil de l’ailette et une tête d’ailette 46 correspondant à un dernier profil de l’ailette. Le pied d’ailette 44 se trouve sur la plateforme 22 et correspond à l’intersection de l’ailette 28 et de la plateforme 22. La tête d’ailette se trouve à distance de la plateforme 22 dans la veine d’écoulement des gaz. Chaque profil d’ailette s’étend dans un plan circonférentiel parallèle à l’axe ∆ de la turbomachine, comme une coupe de l’ailette réalisée dans ce plan circonférentiel à rayon constant ou distance constante de l’axe ∆, plan circonférentiel qui peut être qualifié de plan de coupe.
Chaque profil d’ailette définit une corde d’ailette entre le bord d’attaque 30 de l’ailette et le bord de fuite 32 de l’ailette. Plus précisément la corde d’ailette est définie entre d’une part un premier point à l’intersection du bord d’attaque 30 et du plan de coupe et d’autre part un deuxième point à l’intersection du bord de fuite 32 et du plan de coupe. La corde d’ailette désigne la longueur du segment reliant le premier point et le deuxième point. La ligne de corde désigne le segment reliant le premier point et le deuxième.
En , on a représenté l'ailette 28 dans sa coupe à la tête d’ailette qui s’étend axialement depuis un point d’attaque 31 du bord d’attaque 30 jusqu’à un point de fuite 37 du bord de fuite 32. La tête d’ailette définit une longueur de corde 54 reliant de manière rectiligne le point d’attaque 31 et le point de fuite 37. Lorsque l’on projette la tête d’ailette sur l’axe ∆ de la turbomachine, on obtient un segment de projection dont les deux extrémités sont la projection x BA du bord d’attaque 31 et la projection x BF du bord de fuite 37. Ces projections correspondent à des coordonnées axiales x BA et x BF – c’est à dire des coordonnées selon l’axe ∆ de la turbomachine. On peut définir à partir de ces projections, la corde de tête projetée 43 sur l’axe ∆ de la turbomachine qui vaut │x BA - x BF │ et qui est inférieure ou égale à longueur de corde 54 de tête d’ailette.
La tête d’ailette présente une ligne de cambrure entre les points A et A’ qui est la courbe égale à la moyenne entre la courbe de l’extrados 50 et la courbe de l’intrados 48 dans le plan de coupe.
Les figures 3 et 4 correspondent à une coupe de l’ailette selon un plan méridien qui correspond aux directions axiales r qui passent par les points de la courbe AA’ dans le plan de coupe de la à mesure que l’on parcourt cette ligne de cambrure. L’axe des abscisses en figures 3 et 4 correspond à une abscisse curviligne suivant la courbe AA’ à laquelle on peut aussi faire correspondre une coordonnée axiale en projection sur l’axe ∆ de la turbomachine. Sur les figures 3 et 4, l’axe des ordonnées correspond à la direction radiale r et correspond à une distance à l’axe ∆ de la turbomachine.
Le bord d’attaque 30 comprend un point d’attaque 34 situé sur la plateforme 22. Le point d’attaque 34 correspond à l’intersection du bord d’attaque 30 et de la plateforme 22.
Le bord de fuite 32 comprend un point de fuite 36 situé sur la plateforme 22. Le point de fuite 36 correspond à l’intersection du bord de fuite 32 et de la plateforme 22.
La forme du bord d’attaque 30 et du bord de fuite 32 n’est pas importante ici. Ces bords peuvent être raides, c’est-à-dire orientés selon une direction radiale ou obliques c’est-à-dire orientés selon une direction qui fait un angle non nul avec la direction radiale. Le bord d’attaque 30 et le bord de fuite 32 peuvent avoir n’importe quelle forme, en fonction de la loi d’empilage des profils qui constituent l’ailette 28.
L’ailette 28 et la pale 24 et/ou 26 sont agencées de sorte que le maximum de cambrure 526 se situe axialement entre le bord d’attaque 31 et le bord de fuite 37. Autrement dit, lorsque l’on projette sur l’axe ∆ de la turbomachine le maximum de cambrure et le profil de tête d’ailette, la projection du maximum de cambrure se trouve à l’intérieur du segment de projection entre les deux extrémités de la projection du profil de tête d’ailette qui correspondent aux projections du bord d’attaque 31 et du bord de fuite 37. Autrement dit, la coordonnée axiale x C est comprise entre les coordonnées axiales x BA et x BF . Autrement dit encore, par rapport à l’écoulement principal des gaz dans la turbomachine, le maximum de cambrure se trouve en aval du bord d’attaque 31 de la tête d’ailette 46 et en amont du bord de fuite 37 de la tête d’ailette 46.
La surface tactile 26 est connue en soi, et est une surface capacitive ou résistive selon que l’écran tactile 20 et/ou le pavé tactile 25 est capacitif ou résistif.
Le dispositif de mesure 28 est connu en soi, et configuré pour mesurer une taille d’un appui du doigt respectif de l’utilisateur 15 contre la surface tactile 26.
Le doigt de l’utilisateur 15 est l’un des doigts de l’une de ses mains. Le doigt de l’utilisateur 15 est typiquement l’index, ou encore le majeur ou l’annulaire de l’une de ses mains, l’utilisateur 15 utilisant généralement l’un des trois doigts centraux d’une main pour une interaction tactile avec un équipement électronique, tel que l’écran tactile 20 et/ou le pavé tactile 25, plutôt que le pouce ou l’auriculaire de ladite main.
Selon l’invention, le dispositif électronique 30 est configuré pour estimer la pression exercée par un doigt respectif de l’utilisateur 15 sur la surface tactile 26, lors d’un appui dudit doigt contre la surface tactile 26. Le dispositif électronique 30 est également appelé dispositif électronique d’estimation 30, ou encore dispositif d’estimation 30.
Le dispositif électronique 30 comprend un module d’acquisition 32 connecté au dispositif de mesure 28, un module de détermination 34 connecté au capteur d’image(s) 22, et un module d’estimation 36.
Dans l’exemple de la , le dispositif électronique 30 comprend une unité de traitement d’informations 40 formée par exemple d’une mémoire 42 et d’un processeur 44 associé à la mémoire 42.
Dans l’exemple de la , le module d’acquisition 32, le module de détermination 34 et le module d’estimation 36 sont réalisés chacun sous forme d’un logiciel, ou d’une brique logicielle, exécutable par le processeur 44. La mémoire 42 du dispositif d’estimation 30 est alors apte à stocker un logiciel d’acquisition, de la part du dispositif de mesure 28, d’une taille d’un appui d’un doigt respectif de l’utilisateur 15 contre la surface tactile 26 ; un logiciel de détermination, à partir d’une image de l’utilisateur 15 prise par le capteur d’image(s) 22, d’un ensemble de paramètre(s) morphologique(s) de l’utilisateur 15 ; et un logiciel d’estimation, en fonction de la taille de l’appui et de l’ensemble de paramètre(s) morphologique(s), de la pression exercée sur la surface tactile 26 par le doigt lors de l’appui. Le processeur 44 est alors apte à exécuter chacun des logiciels parmi le logiciel d’acquisition, le logiciel de détermination et le logiciel d’estimation.
En variante non représentée, le module d’acquisition 32, le module de détermination 34 et le module d’estimation 36 sont réalisés chacun sous forme d’un composant logique programmable, tel qu’un FPGA (de l’anglais Field Programmable Gate Array ), ou encore d’un circuit intégré, tel qu’un ASIC (de l’anglais Application Specific Integrated Circuit ).
Lorsque le dispositif d’estimation 30 est réalisé sous forme d’un ou plusieurs logiciels, c’est-à-dire sous forme d’un programme d’ordinateur, également appelé produit programme d’ordinateur, il est en outre apte à être enregistré sur un support, non représenté, lisible par ordinateur. Le support lisible par ordinateur est par exemple un medium apte à mémoriser des instructions électroniques et à être couplé à un bus d’un système informatique. A titre d’exemple, le support lisible est un disque optique, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, tout type de mémoire non-volatile (par exemple EPROM, EEPROM, FLASH, NVRAM), une carte magnétique ou une carte optique. Sur le support lisible est alors mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions logicielles.
Le module d’acquisition 32 est configuré pour acquérir, de la part du dispositif de mesure 28, i.e. depuis le dispositif de mesure 28, une taille d’un appui d’un doigt respectif de l’utilisateur 15 contre la surface tactile 26.
La taille de l’appui de doigt est par exemple choisie parmi le groupe consistant en : une aire de l’appui ; un couple formé du demi-grand axe et du demi-petit axe de l’appui, lorsque l’appui est de forme elliptique ; un rayon de l’appui, lorsque l’appui est de forme circulaire ; et un périmètre de l’appui.
La taille de l’appui de doigt est typiquement l’aire de l’appui tactile au contact de la surface tactile 26.
Lorsque la taille de l’appui de doigt est exprimée sous forme du couple formé du demi-grand axe et du demi-petit axe de l’appui, c’est-à-dire du couple formé des longueurs dudit demi-grand axe et dudit demi-petit axe, ou encore sous forme d’un couple formé du grand axe et du petit axe de l’appui, c’est-à-dire du couple formé des longueurs dudit grand axe et dudit petit axe, s’il est de forme elliptique, le module d’acquisition 32 est avantageusement configuré pour calculer l’aire de l’appui via l’équation suivante :
où A1 représente l’aire de l’appui tactile de forme elliptique,
a 1 représente le demi-grand axe de l’ellipse délimitant l’appui tactile,
b 1 représente le demi-petit axe de ladite ellipse,
De plus, un rapport d’une distance mesurée axialement entre le maximum de cambrure 526 et le bord d’attaque 31 de la tête d’ailette 46 sur la longueur de corde projetée 43 de la tête d’ailette 46 est inférieure ou égale à 95% et supérieure ou égale à 5%. Cela signifie qu’en calculant le rapport entre la distance séparant la projection sur l’axe ∆ du maximum de cambrure 526 et la projection sur l’axe ∆ du bord d’attaque 31 sur la projection sur l’axe de la corde 54 de la tête d’ailette 46, on obtient un rapport compris entre 5% et 95%. On peut également écrire cette condition en utilisant les coordonnées axiales x C , x BA et x BF sous la forme :
0,95 ≥ │x BA – x C │/│x BA - x BF │ ≥ 0,05
Cette condition est équivalente à la condition suivante : une distance mesurée axialement entre le maximum de cambrure 526 et le bord de fuite 37 de la tête d’ailette 46 sur la longueur de corde projetée 43 de la tête d’ailette 46 est inférieure ou égale à 95% et supérieure ou égale à 5%. Cela signifie qu’en calculant le rapport entre la distance séparant la projection sur l’axe ∆ du maximum de cambrure 526 et la projection sur l’axe ∆ du bord fuite 37 sur la projection sur l’axe de la corde 54 de la tête d’ailette 46, on obtient un rapport compris entre 5% et 95%. On peut également écrire cette condition en utilisant les coordonnées axiales x C , x BA et x BF sous la forme :
0,95 ≥ │x BF – x C │/│x BA - x BF │ ≥ 0,05.
Hauteur d’ailette L’ailette 28 s’étend radialement depuis le profil de pied 44 jusqu’au profil de tête 46 sur une hauteur d’ailette h(x).
Il est à noter ici que cette hauteur se définit par rapport à une plateforme 22 considérée à distance constante de l’axe de la turbomachine.
La hauteur d’ailette h(x). varie en fonction de la coordonnée axiale x, c’est-à-dire selon l’axe ∆. La hauteur h(x) est illustrée schématiquement en . Plus précisément h(x) est la hauteur d’ailette le long de la ligne de cambrure AA’.
En particulier la hauteur h(x) en fonction de la coordonnée axiale x présente un minimum local, le minimum local étant situé axialement proche de la coordonnée axiale x C du maximum de cambrure 526.
Autrement dit, l’ailette présente un creux 45 qui s’étend axialement de part et d’autre du maximum de cambrure 526.
Le creux présente une longueur de creux 47 définie selon l’axe ∆.
Cette longueur de creux 47 peut par exemple être définie entre : un point amont 41 de la tête d’ailette 46 situé en amont du creux, c’est-à-dire entre le creux 45 et le bord d’attaque 31 de la tête 46, et un point aval 49 de la tête d’ailette 46 situé en aval du creux, c’est-à-dire entre le creux 45 et le bord de fuite 37 de la tête 46.
Le point amont 41 peut correspondre par exemple au premier point de la ligne de cambrure de la tête d’ailette 46 pour lequel la hauteur de l’ailette diminue lorsque l’on parcourt l’ailette d’amont en aval.
Le point aval 49 peut correspondre par exemple au premier point de la ligne de cambrure de la tête d’ailette 46 situé en aval du maximum de cambrure 526, pour lequel, lorsque l’on parcourt l’ailette d’amont en aval, la hauteur de l’ailette reste constante ou bien atteint la valeur de la hauteur de l’ailette au point amont 41.
La longueur de creux 47 est choisie inférieure ou égale à 20% de la longueur de corde 54.
De manière préférée, on peut aussi choisir que la longueur de creux 47 soit inférieure ou égale à 15% ou à 10% de la longueur de corde 54.
De manière préférée, on peut aussi choisir que la longueur de creux 47 est choisie supérieure ou égale à 2% de la longueur de corde 54.
Il est connu de US 2021/0003349 A1 un échangeur de chaleur à structure alvéolaire comportant des conduits formés dans la masse de l’échangeur de chaleur, pour l’échange de chaleur entre deux fluides circulant dans des conduits différents. L’échangeur de chaleur de US 2021/0003349 A1 présente cependant des conduits de transport d’un premier fluide qui ont chacun une section transverse réduite afin de permettre l’alimentation en un deuxième fluide dans d’autres conduits.
Il existe un besoin pour améliorer les échangeurs de chaleur.
L’invention concerne un échangeur de chaleur comportant : une calandre métallique, un corps d’échange thermique métallique et monolithique, logé dans la calandre et s’étendant selon un axe longitudinal entre des première et deuxième faces opposées, un conduit de transport d’un premier fluide ménagé dans le corps d’échange thermique entre une entrée de premier fluide et une sortie de premier fluide qui débouchent sur les première et deuxième faces respectivement, un conduit de transport d’un deuxième fluide ménagé dans le corps d’échange thermique entre une entrée de deuxième fluide et une sortie de deuxième fluide, le corps d’échange thermique comportant une paroi d’échange thermique s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal et séparant le conduit de transport du premier fluide du conduit de transport du deuxième fluide, la calandre comportant une ouverture d’admission de deuxième fluide et une ouverture d’évacuation de deuxième fluide qui sont en communication de fluide avec l’entrée de deuxième fluide et la sortie de deuxième fluide respectivement, la calandre et le corps d’échange thermique délimitant une cavité de circulation du deuxième fluide qui est étanche au deuxième fluide ente l’ouverture d’admission de deuxième fluide et l’ouverture d’évacuation de deuxième fluide.
Comme cela apparaîtra clairement par la suite, l’échangeur de chaleur selon l’invention permet d’introduire simplement dans l’échangeur de chaleur les premier et deuxième fluide de manière séparée, par exemple au moyen d’un simple raccord d’admission pour chacun des premier et deuxième fluides, puis de les extraire simplement de l’échangeur de chaleur, par exemple au moyen d’un simple raccord d’évacuation pour chacun des premier et deuxième fluides. En outre, l’échangeur thermique est compact et de faible masse.