FR3029959A1 - Refroidissement de composants de moteur - Google Patents

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Tsun H Wong
Peter T Ireland
Kevin P Self
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Abstract

Un composant, par exemple un composant de surface portante tel qu'une aube de turbine (4) ou une aube directrice (3), pour un moteur à turbine à gaz, comprenant des première et deuxième parois (100, 110) définissant au moins un passage (3R) pour alimenter en fluide de refroidissement une partie, par exemple, une partie de bord de fuite (40), du composant (3, 4) à refroidir, ladite partie (40) comprenant une fente (105) par laquelle le fluide de refroidissement passe du passage (3R) à une sortie de la fente pour effectuer le refroidissement de la partie (40), dans lequel la fente (105) comprend au moins une paroi latérale (100), de préférence une paire de parois latérales opposées (100, 110), ayant chacune un profil de surface définissant un réseau de canaux (102, 112) pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci et dans lequel le profil de surface définissant chacun desdits réseaux de canaux (102, 112) est ondulé, c'est-à-dire incurvé de manière régulière, avec les réseaux respectifs de canaux (102, 112) dans les deux parois latérales (100, 110) inclinés les uns par rapport aux autres. L'agencement de refroidissement interne ondulé transversalement résultant favorise un refroidissement amélioré du bord de fuite ou d'une autre partie (40) du composant en commandant le débit d'air de refroidissement à travers la fente (105) et échappé de celle-ci.

Description

1 REFROIDISSEMENT DE COMPOSANTS DE MOTEUR Cette invention se rapporte au refroidissement de composants de moteurs, en particulier de moteurs à turbine à gaz. Plus particulièrement, mais non exclusivement, elle se rapporte à des composants tels que des aubes de turbine et des aubes directrices qui emploient des agencements de refroidissement internes pour effectuer le refroidissement de ceux-ci, et en particulier à de tels composants qui utilisent un agencement de refroidissement à base de fente pour effectuer un refroidissement d'une ou de plusieurs partie(s) particulière(s) de ceux-ci, telle qu'une partie de bord de fuite. Il est bien connu dans divers types de moteur à turbine à gaz, en particulier ceux dans le domaine de l'aviation, d'employer des agencements de refroidissement internes pour des composants de surface portante tels que des aubes de turbine et des aubes directrices. Le composant de surface portante comprend typiquement une paroi de pression et une paroi d'aspiration, et a des bords d'attaque et de fuite, avec les parois définissant au moins un passage interne pour alimenter en fluide de refroidissement, généralement l'air de refroidissement, un ou plusieurs élément(s) de refroidissement interne(s) sous la forme d'un(e) ou de plusieurs trou(s) et/ou fente(s) pour effectuer un refroidissement par film lorsque l'air de refroidissement passe à travers et en dehors de ceux-ci et à l'extérieur du composant. Il est souvent difficile de munir la partie de bord de fuite, en particulier, d'un tel composant de surface portante, d'un agencement de refroidissement efficace, en raison de sa géométrie étroite et des limitations des techniques classiques de coulée en étant capable de former de manière fiable et avec précision le/la ou les plusieurs trou(s) et/ou fente(s) de refroidissement requis(e)(s) dans une telle région du composant. Un exemple d'un agencement de refroidissement interne à base de trou connu pour la partie de bord de fuite d'une aube de turbine est illustré dans le Brevet américain N° US3819295. Ici deux ensembles de trous percés prévus dans la partie de bord de fuite de l'aube forment des voies de passage qui lient un passage d'alimentation en fluide de refroidissement interne (typiquement de l'air) au bord de fuite arrière de l'aube. Chaque ensemble de trous est incliné par rapport à l'autre de sorte que des voies de passage d'un ensemble croisent celles de l'autre ensemble, formant ainsi un treillis avec les noeuds entrecroisés 3029959 2 agissant en tant que générateurs de turbulence et multiplicateurs de région pour un meilleur transfert de chaleur par convection du corps d'aube au fluide de refroidissement. Toutefois, cet agencement de refroidissement est difficile, chronophage et coûteux à fabriquer. Il laisse également de grandes zones de 5 matériaux non refroidi dans les régions de moyeu et de pointe de l'aube où l'espace est limité et donc les trous ne peuvent être percés, ni même formés par coulée en raison de la trop petite taille qu'ils auraient besoin d'avoir. En revanche, le refroidissement par fente de diverses sortes pour la partie de bord de fuite d'un composant de surface portante a été utilisé dans de 10 nombreuses conceptions connues d'aubes de turbine et d'aubes directrices, et par rapport à des agencements de refroidissement multi-trous simples, l'utilisation d'une alimentation par fente interne continue entre le passage de refroidissement interne et le bord de fuite à l'arrière du composant entraîne un refroidissement par film de haute performance avec une efficacité de 15 refroidissement élevée. Ceci est principalement dû au fait que l'alimentation par fente produit une couverture continue du film de refroidissement, sans écarts ou espaces dedans qui apparaissent typiquement lors de l'utilisation de rangées de trous. Bien que dans certains agencements existants basés sur l'utilisation de trous, il serait parfois possible d'utiliser des doubles rangées de trous qui 20 sont décalées les unes par rapport aux autres afin d'améliorer la couverture de film de refroidissement, cette stratégie peut être difficile à mettre en pratique au niveau du bord de fuite d'un composant de surface portante en raison de l'insuffisance d'espace disponible pour accueillir un tel agencement. Un exemple d'un agencement de refroidissement interne à base de fente 25 connu pour la partie de bord de fuite d'une aube de turbine est illustré dans le Brevet américain N° US4407632. Ici une fente de bord de fuite est formée avec un réseau interne de socles s'étendant sur toute sa largeur, où des paires sélectionnées de socles sont reliées par une paroi de barrière fixée soit au côté de pression soit au côté d'aspiration de la fente. Les barrières ne s'étendent 30 que sur une partie du trajet à travers la fente afin de faire trébucher, ou d'interrompre la couche limite thermique d'écoulement d'air de refroidissement, ce qui permet un meilleur transfert de chaleur du corps d'aube au fluide de refroidissement. Cependant, cette conception d'agencement de refroidissement est caractérisée par de nombreux bords tranchants aux divers éléments à 35 l'intérieur de la fente, rendant sa coulée difficile et conduisant à une durabilité mécanique réduite.
3029959 3 Un autre exemple d'un agencement de refroidissement interne à base de fente est illustré dans la Demande de Brevet International W02005/083236A1. Ici une aube comprend un espace intérieur défini entre deux parois (côté d'aspiration et côté de pression), avec une entrée de fluide de refroidissement 5 au niveau d'un bord d'attaque et une sortie de fluide de refroidissement au niveau d'un bord de fuite de sorte que l'espace intérieur forme un passage à travers lequel le fluide de refroidissement s'écoule. Le passage contient deux ensembles de nervures agencées et façonnées de manière spéciale faisant saillie vers l'intérieur depuis les parois du côté d'aspiration et de pression 10 respectives de manière à former des canaux respectifs pour l'écoulement du fluide de refroidissement à travers le passage intérieur du bord d'attaque au bord de fuite. Les directions d'écoulement de canaux respectives sont chacune à un angle incliné par rapport à la direction radiale de surface portante et changent en une courbe régulière du bord d'attaque des canaux au bord de 15 fuite des canaux. Cependant, les directions de canaux dans chaque ensemble sont à un angle incliné les unes par rapport aux autres à proximité du bord d'attaque de sorte qu'elles se croisent dans cette région, tandis que dans la région du bord de fuite les canaux se rejoignent pour former des canaux de sortie communs au niveau du bord de fuite. Au milieu, les nervures dans 20 chaque ensemble sont reliées au niveau de leurs intersections respectives, mais sinon les écoulements dans les canaux peuvent se mélanger. Toutefois, cette conception d'agencement de refroidissement est, comme celle du Brevet US4407632 ci-dessus, encore difficile à couler, en raison de l'agencement complexe des nervures, et il est également impossible d'étendre l'agencement 25 en particulier dans la région de bord de fuite elle-même de l'aube, où l'espace est limité et les noyaux de coulée présentent des contraintes de tailles minimales. Un autre inconvénient de nombreux agencements de refroidissement à 30 base de fente connus, y compris ceux des Brevets US4407632 et W02005/ 083236A1 discutés ci-dessus, concerne la nécessité de commander le débit massique de fluide de refroidissement à travers la fente si l'efficacité de refroidissement doit être optimisée, ce que les agencements décrits ci-dessus ne parviennent pas à faire. Ceci est dû au fait que la différence de pression 35 entre l'écoulement dans la fente et le trajet des gaz externe au composant doit être supérieure à un niveau minimal prédéterminé afin de maintenir 3029959 4 l'écoulement de fluide de refroidissement requis. Cependant, les techniques de fabrication actuelles pour les composants de surface portante en particulier ne permettent pas une production assez cohérente de fentes de refroidissement de bord de fuite qui sont assez minces pour commander seules de manière 5 suffisante le débit massique de fluide de refroidissement. Par exemple, dans le contexte des procédés typiques de production de pièces coulées, une fente très étroite, exigerait un noyau particulièrement étroit, qui serait fragile et facilement rompu, ce qui la rend non viable commercialement pour la production en série. Il existe donc un besoin, dans l'art, d'agencements de refroidissement 10 internes nouveaux et améliorés dans la surface portante et d'autres composants qui utilisent un refroidissement à base de fente, ainsi que de procédés pour leur fabrication efficace, ce qui conduit à une meilleure commande de débit massique de fluide de refroidissement et donc une meilleure perte de charge et récupération de chaleur résultante pendant le 15 passage de fluide de refroidissement à travers de tels agencements. Un objet principal de la présente invention consiste donc à répondre à ce besoin. Par conséquent, les aspects de la présente invention se rapportent à un composant de moteur, à un agencement de refroidissement pour un composant de moteur, à un moteur à turbine à gaz comportant le composant ou un 20 composant comportant l'agencement de refroidissement, et à un procédé de refroidissement d'une partie contenant une fente d'un composant de moteur. Dans un premier aspect, la présente invention fournit un composant pour un moteur à turbine à gaz, comprenant des première et deuxième parois définissant au moins un passage pour alimenter en fluide de refroidissement, 25 par exemple, l'air de refroidissement, une partie du composant à refroidir, ladite partie comprenant une fente par laquelle passe un fluide de refroidissement du passage à une sortie de la fente pour effectuer le refroidissement de la partie, où la fente comprend au moins une paroi latérale ayant un profil de surface définissant un réseau de canaux pour le passage de fluide de 30 refroidissement à travers celui-ci, et où le profil de surface définissant ledit réseau de canaux est ondulé. Dans des modes de réalisation particulièrement préférés du premier aspect ci-dessus, la fente peut comprendre une première paroi latérale ayant un premier profil de surface définissant un premier réseau de canaux pour le 35 passage de fluide de refroidissement, par exemple, l'air de refroidissement, à travers celui-ci, et une deuxième paroi latérale, opposée à la première paroi 3029959 5 latérale, ayant un deuxième profil de surface définissant un deuxième réseau de canaux pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, où chacun desdits premier et deuxième profils de surface est ondulé et les canaux du premier réseau sont orientés de façon à être non parallèles aux canaux du 5 deuxième réseau. Ces modes de réalisation préférés peuvent donc dans certains contextes être commodément appelés agencements de refroidissement internes "ondulés transversalement". Dans des modes de réalisation de ce premier aspect de l'invention, le ou les réseau(x) de canaux peut/peuvent être prévu(s) dans une partie de la fente 10 qui peut s'étendre sur toute portion longitudinale de la fente. Ainsi, dans certains modes de réalisation, une seule partie longitudinale de la fente, c'est-à-dire une première partie longitudinale de la fente inférieure à sa longueur longitudinale générale, peut être munie dudit/desdits un ou plusieurs réseau(x) de canaux dans une ou plusieurs partie(s) de paroi latérale respective de celle- 15 ci. Dans ce cas, la fente peut ainsi comporter une deuxième partie longitudinale, en particulier une partie aval, en aval de la première partie, de préférence en amont, contenant ledit/lesdits un ou plusieurs réseau(x) de canaux qui ne contient pas un tel réseau de canaux dans celle-ci. Par exemple, une telle partie non cannelée aval de la fente peut avoir une ou plusieurs 20 face(s) ou surface(s) interne(s) globalement ou partiellement régulière(s) et/ou plate(s), bien que cela puisse être soumis à une ou plusieurs de ces faces ou surfaces internes comprenant une ou plusieurs formation(s) de surface facultative(s) dessus, par exemple, un ou plusieurs élément(s) de déflecteur, comme cela sera défini et décrit plus en détails ci-dessous. Cependant, dans 25 d'autres modes de réalisation, il peut être possible que sensiblement toute la longueur longitudinale de la fente soit munie dudit/desdits un ou plusieurs réseau(x) de canaux dans une ou plusieurs paroi(s) latérale(s) respective(s) de celle-ci. D'autres caractéristiques facultatives et/ou préférées des profils de 30 surface de la ou des plusieurs paroi(s) latérale(s) respective(s) de la fente, ainsi que des caractéristiques facultatives et/ou préférées du composant lui-même, seront définies plus en détails ci-dessous. Dans un deuxième aspect, la présente invention fournit un agencement de refroidissement pour un composant d'un moteur à turbine à gaz, dans lequel 35 le composant comprend des première et deuxième parois définissant au moins un passage pour alimenter en fluide de refroidissement, par exemple, l'air de 3029959 6 refroidissement, une partie du composant à refroidir, ladite partie comprenant une fente par laquelle passe un fluide de refroidissement du passage à une sortie de la fente pour effectuer le refroidissement de la partie, où l'agencement de refroidissement comprend au moins une paroi 5 latérale de la fente qui a un profil de surface définissant un réseau de canaux pour le passage du fluide de refroidissement à travers celui-ci, et où ledit profil de surface définissant ledit réseau de canaux est ondulé. Dans des modes de réalisation particulièrement préférés du deuxième aspect ci-dessus, l'agencement de refroidissement peut comprendre une 10 première paroi latérale de la fente ayant un premier profil de surface définissant un premier réseau de canaux pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, et une deuxième paroi latérale, opposée à la première paroi latérale, ayant un deuxième profil de surface définissant un deuxième réseau de canaux pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, où 15 chacun desdits premier et deuxième profils de surface est ondulé et les canaux du premier réseau sont orientés de façon à être non parallèles aux canaux du deuxième réseau. Dans un troisième aspect, la présente invention fournit un moteur à turbine à gaz comprenant au moins un composant selon le premier aspect ou 20 un mode de réalisation quelconque de celle-ci, ou au moins un composant comportant un agencement de refroidissement selon le deuxième aspect ou un mode de réalisation quelconque de celle-ci. Dans un quatrième aspect, la présente invention fournit un procédé de refroidissement d'une partie d'un composant d'un moteur à turbine à gaz 25 pendant son fonctionnement, où le composant comprend des première et deuxième parois définissant au moins un passage pour alimenter en fluide de refroidissement, par exemple l'air de refroidissement, la partie de celui-ci, ladite partie comprenant une fente par laquelle le fluide de refroidissement passe du passage à une sortie de la fente, où la fente comprend au moins une paroi 30 latérale ayant un profil de surface définissant un réseau de canaux pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, et où le profil de surface définissant ledit réseau de canaux est ondulé, où le procédé comprend, lors du fonctionnement du moteur, le passage du fluide de refroidissement, par exemple l'air de refroidissement, du passage à 35 la sortie de la fente par la fente de sorte que le fluide de refroidissement passe 3029959 7 le long dudit réseau de canaux profilés ondulés dans l'au moins une paroi latérale. Dans des modes de réalisation particulièrement préférés du procédé du quatrième aspect ci-dessus, dans lesquels la fente comprend une première 5 paroi latérale ayant un premier profil de surface définissant un premier réseau de canaux pour le passage du fluide de refroidissement à travers celui-ci, et une deuxième paroi latérale, opposée à la première paroi latérale, ayant un deuxième profil de surface définissant un deuxième réseau de canaux pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, où chacun desdits 10 premier et deuxième profils de surface est ondulé et les canaux du premier réseau sont orientés de façon à être non-parallèles aux canaux du deuxième réseau, le procédé peut comprendre, lors du fonctionnement dudit moteur, le passage du liquide de refroidissement, par exemple l'air de refroidissement, du passage à la sortie de la fente par la fente de sorte que le fluide de 15 refroidissement passe le long desdits premier et deuxième réseaux de canaux profilés ondulés dans les première et deuxième parois latérales respectives. Dans des modes de réalisation particulièrement préférés du procédé du quatrième aspect ci-dessus, le fluide de refroidissement, par exemple l'air de refroidissement, passe du passage à la sortie de la fente par la fente de sorte 20 que le fluide de refroidissement passe le long desdits premier et deuxième réseaux de canaux profilés ondulés dans les première et deuxième parois latérales respectives tout en passant en outre entre au moins un ou plusieurs canal/canaux du premier réseau et au moins un ou plusieurs canal/canaux du deuxième réseau.
25 D'autres caractéristiques facultatives et/ou préférées du procédé du quatrième aspect ci-dessus seront définies plus en détails ci-après en liaison avec la discussion supplémentaire d'autres caractéristiques facultatives et/ou préférées du composant lui-même. Tel qu'utilisé ici, le terme "ondulé", tel qu'appliqué au profil de surface de 30 paroi latérale ou au profil de surface de paroi latérale respective définissant le réseau ou le réseau respectif de canaux dedans, signifie que le profil de surface est défini par une courbe en forme d'onde régulière qui change de direction de manière régulière sur au moins une partie de son pas (longueur d'onde), de préférence au moins une majeure partie de son pas (longueur d'onde). Dans de 35 nombreux modes de réalisation préférés, la nature ondulée du profil de surface de paroi latérale ou du profil de surface de paroi latérale respective peut être 3029959 8 telle qu'elle est définie par une fonction d'onde qui varie dans le sens de la hauteur de manière sensiblement continue sur au moins une partie de son pas (longueur d'onde), de préférence une majeure partie de son pas (longueur d'onde) : en d'autres termes, le profil en coupe de la surface formant chaque 5 canal peut être tel qu'une tangente à la surface de définition de canal, perpendiculaire à la direction longitudinale de canal, présente un angle d'orientation qui varie (par rapport au plan général de la paroi latérale respective du composant) de manière sensiblement continue sur au moins une partie de sa courbe, de préférence sur au moins une majeure partie de sa 10 courbe, entre un côté du canal et un côté opposé de celui-ci. Dans de nombreux modes de réalisation la nature ondulée du profil de surface de paroi latérale ou du profil de surface de paroi latérale respective peut être telle qu'elle est définie par une surface de courbure régulière au moins en des régions de pic et/ou de vallée (ou creux) de celle-ci.
15 De préférence, donc, les canaux dans la surface de paroi latérale ou la surface de paroi latérale respective sont définis par un profil de surface sensiblement sans aucun coin aigu ni bord tranchant, c'est-à-dire sensiblement sans aucun coin ni bord qui présentent une limite inclinée entre deux parties de surface adjacente de celle-ci. Cette caractéristique peut aider, parmi d'autres 20 avantages à tirer des modes de réalisation de l'invention tels que discutés ailleurs ici, à réduire les concentrations de contraintes nuisibles dans les parties isolées des parois latérales des canaux. Dans des modes de réalisation de l'invention une large variété de formes ou de fonctions de forme d'onde peut être utilisée pour définir le(s) profil(s) de 25 surface ondulé(s) qui définissent les canaux respectifs. Le profil de surface ondulé ou chaque profil de surface ondulé peut être une forme d'onde d'une fonction mathématique appropriée quelconque ou d'une combinaison de deux fonctions mathématiques ou plus (par exemple des fonctions différentes dans différentes parties ou régions de la courbe définissant le profil de surface). La 30 forme d'onde peut être de préférence une onde de répétition régulière ayant une longueur d'onde (c'est-à-dire pas) et/ou amplitude sensiblement constante. À titre d'exemple, la fonction d'onde qui définit le profil de surface ou chaque profil de surface définissant les canaux respectifs peut être une fonction d'onde sinusoïdale, c'est-à-dire définie par une onde sinusoïdale. En variante, 35 une fonction polynomiale (par exemple cubique ou quadratique) ou une fonction d'onde exponentielle peuvent définir le profil de surface.
3029959 9 Dans d'autres formes, le profil de surface peut être défini par une combinaison de deux fonctions d'onde ou de forme différentes ou plus, chacune définissant une région ou une partie différente de la courbe définissant le profil de surface d'un canal donné. Par exemple, une région de pic entre deux 5 canaux adjacents et/ou une région de vallée ou de creux d'un canal donné peuvent chacune être indépendamment définies par une courbe partiellement circulaire, partiellement parabolique ou partiellement hyperbolique, ou une partie de l'une des autres fonctions d'onde définies ci-dessus, avec chaque paire de région de vallée/creux-région de pic étant reliées par une ligne 10 tangentielle sensiblement droite. Dans certains modes de réalisation, la fonction de courbe ou de forme qui définit une partie de vallée ou de creux d'un canal donné quelconque peut même être différente de la fonction de courbe ou de forme qui définit une partie de pic de celui-ci. Par exemple, selon un aspect donné à titre d'exemple, une 15 partie de vallée ou de creux d'un canal, en particulier une région de base de celui-ci, peut être quelque peu aplatie, en particulier aplatie dans la plus basse région du creux ou de la vallée, tandis qu'une partie de pic voisine peut être un peu plus incurvée par rapport à celle-ci. Cette caractéristique peut par exemple contribuer à réduire toute tendance du canal à être bloqué par des débris ou 20 des dépôts accumulés pendant l'utilisation. Dans de nombreux modes de réalisation les parois latérales internes de chaque canal peuvent être configurées de sorte que la forme interne du canal soit sensiblement symétrique autour d'un plan médian coupant en deux le profil en coupe qui définit les parois latérales de canal. Cependant, dans d'autres 25 modes de réalisation, les parois latérales internes de chaque canal peuvent être configurées de sorte que la forme interne du canal soit sensiblement asymétrique autour d'un tel plan médian, en d'autres termes dans un canal donné la pente générale de l'une de ses parois latérales peut être différente de, c'est-à-dire plus raide ou moins profonde que, la pente générale de la paroi 30 latérale opposée parmi ses parois latérales. Cette caractéristique peut par exemple servir à une meilleure aide de commande de la direction de l'écoulement de fluide de refroidissement le long des canaux soit en encourageant soit en décourageant l'écoulement du fluide sur les pics entre des canaux adjacents, en fonction de la géométrie globale de l'agencement.
3029959 10 Dans de nombreux modes de réalisation de l'invention, les canaux à l'intérieur du réseau ou de chaque réseau respectif peuvent être sensiblement parallèles les uns aux autres. Dans de nombreux modes de réalisation les canaux à l'intérieur du 5 réseau ou de chaque réseau respectif peuvent être sensiblement droits sur au moins une partie, de préférence une majeure portion, de leur longueur longitudinale. En d'autres termes, chaque canal peut avoir un axe longitudinal central qui est une ligne sensiblement droite sur au moins une partie, de préférence une majeure portion, de sa longueur. Cependant, dans d'autres 10 modes de réalisation les canaux à l'intérieur du réseau ou de chaque réseau respectif peuvent avoir un axe longitudinal central qui lui-même varie en termes de direction le long d'au moins une partie, par exemple, une portion majeure ou mineure, de sa longueur. En d'autres termes, l'axe longitudinal central peut lui-même être défini par une fonction d'onde telle que l'une de celles définies ci- 15 dessus, de sorte que les canaux soient eux-mêmes ondulants, ondulés ou tordus dans leur axe ou direction longitudinal(e). Dans de nombreux modes de réalisation de l'invention, les canaux à l'intérieur du réseau ou de chaque réseau respectif peuvent être sensiblement équidistants.
20 Dans de nombreux modes de réalisation pratiques de la présente invention, le composant qui doit être refroidi et comprend la fente à travers laquelle passe le fluide de refroidissement pour effectuer le refroidissement de la partie peut être n'importe quel composant de moteur qui utilise un agencement de refroidissement interne à base de fente. Dans de nombreux 25 exemples pratiques le composant peut être un composant à section formant surface portante, tel qu'une aube de turbine ou une aube directrice. Dans de tels cas, les première et deuxième parois qui définissent l'au moins un passage pour l'alimentation en fluide de refroidissement, qui dans de nombreux exemples peuvent aussi définir les parois latérales de la fente de la partie à 30 refroidir, peuvent être constituées par une paroi d'aspiration et une paroi de pression de la section de surface portante, et peuvent en outre définir des bords d'attaque et de fuite de la surface portante. De plus, dans de nombreux modes de réalisation pratiques de la présente invention, la partie du composant qui doit être refroidie et comprend la 35 fente à travers laquelle le fluide de refroidissement passe pour effectuer le refroidissement de la partie peut être toute partie du composant qui utilise un tel 3029959 11 agencement de refroidissement à base de fente pour effectuer son refroidissement, en particulier pour effectuer un refroidissement d'une ou de plusieurs paroi(s) latérale(s), par exemple une paire de deux parois latérales opposées de celle-ci. Dans de nombreux modes de réalisation, cette partie du 5 composant peut souvent être une partie de bord de fuite de celui-ci, qui dans le cas de composants de moteur à section formant surface portante tels que des aubes de turbine et des aubes directrices présente souvent des défis pratiques pour effectuer un refroidissement interne efficace de celle-ci pour les raisons évoquées ci-dessus. Cependant, les modes de réalisation de l'invention 10 peuvent être appliqués également à d'autres parties de composants à section formant surface portante ou d'autres composants de moteur qui utilisent de même un agencement de refroidissement à base de fente pour effectuer le refroidissement de celles-ci, en particulier pour effectuer le refroidissement d'une ou de plusieurs paroi(s) latérale(s) de celles-ci. Plus particulièrement, des 15 modes de réalisation de l'invention peuvent être plus utiles dans des agencements de refroidissement où une commande spécifique ou personnalisée de pertes de pression et/ou de flux de chaleur et/ou de débit massique de fluide de refroidissement à travers un agencement de refroidissement à base de fente peut être souhaitable ou nécessaire.
20 Comme déjà mentionné, dans des modes de réalisation particulièrement préférés de l'invention, la fente peut comprendre des première et deuxième parois latérales, de préférence opposées et tournées l'une vers l'autre, qui ont des premier et deuxième profils de surface respectifs définissant des premier et deuxième réseaux respectifs de canaux pour le passage du fluide de 25 refroidissement, par exemple l'air de refroidissement, à travers ceux-ci, où chacun desdits premier et deuxième profils de surface est ondulé et les canaux du premier réseau sont orientés de façon à être non parallèles aux canaux du deuxième réseau. Dans certains de ces modes de réalisation préférés, les canaux dans le 30 premier réseau peuvent être globalement orientés avec leurs axes longitudinaux selon un premier angle par rapport à la direction radiale du composant (c'est-à-dire radiale par rapport à un axe du moteur dans lequel le composant doit être installé) et les canaux dans le deuxième réseau peuvent être globalement orientés avec leurs axes longitudinaux selon un deuxième 35 angle par rapport à la direction radiale du composant, où les premier et deuxième angles sont chacun supérieurs à 0° et inférieurs à 180° par rapport à 3029959 12 ladite direction radiale (les deux angles étant définis sur le même côté axial de cette direction radiale), et les premier et deuxième angles sont différents l'un de l'autre, c'est-à-dire non-égaux. La différence entre lesdits premier et deuxième angles peut être appelée "l'angle inclus", pour plus de commodité.
5 Dans divers modes de réalisation pratiques, l'angle inclus peut être choisi parmi des valeurs variables de celui-ci, comme on le souhaite ou si nécessaire, afin d'aider à commander le débit massique de fluide de refroidissement à travers les canaux respectifs, et pour aider ainsi à commander le flux global de fluide de refroidissement à travers la fente elle- 10 même. Cependant, à titre d'exemple typique, l'un des premier et deuxième angles peut être dans la plage allant d'environ 30° à environ 60° par rapport à ladite direction radiale, et l'autre des premier et deuxième angles peut être dans la plage d'environ allant 120° à environ 150°, ce qui donne un angle inclus dans la plage approximative allant d'environ 60° à environ 120°. Bien sûr, cependant, 15 d'autres valeurs de premier angle, de deuxième angle et d'angle inclus peuvent être appropriées. En augmentant l'angle inclus à des valeurs plus élevées, par exemple à une valeur plus élevée à l'intérieur de la plage préférée ci-dessus, il peut être possible dans certains modes de réalisation de réduire ainsi le débit de fluide 20 de refroidissement à l'intérieur de la fente en provoquant une perte de pression supplémentaire en raison de l'interaction entre les flux individuels de fluide de refroidissement dans les deux réseaux de canaux. Ce flux réduit peut également servir à augmenter le degré d'augmentation de la température du fluide de refroidissement lorsqu'il s'écoule à travers la fente, ce qui peut permet 25 d'augmenter l'efficacité globale de refroidissement par convection de l'agencement. En outre ou en variante, la hauteur (ou profondeur) et/ou la largeur du canal ou de chaque canal dans l'un et/ou l'autre des premier et deuxième réseaux peut/peuvent être choisie(s) parmi de telles valeurs variables de celles- 30 ci, à nouveau comme on le souhaite ou si nécessaire, afin d'aider davantage à commander le débit massique de fluide de refroidissement à travers les canaux respectifs, et par conséquent le débit global du fluide de refroidissement à travers la fente. Dans certains des modes de réalisation particulièrement préférés définis 35 ci-dessus comprenant des premier et deuxième réseaux respectifs de canaux formés par les profils de surface des première et deuxième parois latérales de 3029959 13 la fente, la distance qui traverse transversalement la fente entre les pics de la surface de définition de canal du premier réseau et les pics de la surface de définition de canal du deuxième réseau peut être choisie parmi de telles valeurs variables de celles-ci, de sorte qu'un écart ou une séparation transversal(e) 5 minimal(e) entre les premier et deuxième réseaux soit choisi(e) de façon à être d'une valeur prédéterminée. Dans certains modes de réalisation, cette valeur peut être par exemple nulle, dans ce cas, les pics de la surface de définition de canal du premier réseau et les pics de la surface de définition de canal du deuxième réseau peuvent se joindre ou se buter ou peuvent même être unis ou 10 réunis ou peuvent même se confondre, alors que dans d'autres modes de réalisation, cette valeur peut être, par exemple non nulle, dans ce cas les pics de la surface de définition de canal du premier réseau et des pics de la surface de définition de canal du deuxième réseau peuvent être espacés les uns des autres d'une distance appropriée quelconque (par exemple, une courte 15 distance, telle que d'environ 0,01 ou 0,05 ou 0,1 mm à environ 0,2 ou 0,5 or 0,7 ou 1,0 ou 2,0 ou 3,0 mm, ou même peut-être supérieure à 3,0 mm) pour définir un écart entre eux. Cette sélection de tout(e) séparation ou écart entre les pics respectifs des surfaces de définition de canaux respectives des premier et deuxième réseaux peut en outre être exploitée en vue d'aider davantage à 20 commander le débit massique de fluide de refroidissement à travers les canaux respectifs, et ainsi le flux global de fluide de refroidissement à travers la fente. Si on le souhaite ou si nécessaire, dans les cas où existe une telle séparation ou un tel écart entre les pics respectifs des surfaces de définition de canaux respectives des premier et deuxième réseaux, on peut prévoir un ou plusieurs, 25 en particulier une pluralité d'éléments de socle dans ledit écart pour relier ou unir les pics de canaux respectifs. De cette manière, l'intégrité structurelle de l'agencement peut être améliorée. Une caractéristique particulièrement utile de divers modes de réalisation préférés de l'invention, consiste en ce que la forme et la configuration des 30 canaux dans les première et deuxième réseaux dans les première et deuxième parois latérales respectives de la fente sont telles que le fluide de refroidissement s'écoulant dans un canal/des canaux quelconque(s) donné(s) (ou un ou plusieurs canal/canaux choisi(s)) parmi, respectivement, les premier ou deuxième réseaux est forcé ou poussé ou encouragé à commuter ou à 35 dévier l'écoulement dans un canal respectif, respectivement, du deuxième ou premier réseau, selon le cas, lorsque le fluide de refroidissement s'écoule à 3029959 14 travers la fente à partir de son extrémité amont vers son extrémité aval. Ainsi, une "réflexion" résultante de la direction d'écoulement de fluide de refroidissement, d'un canal dans une paroi latérale de la fente à un canal dans la paroi latérale opposée, peut se produire lorsqu'il s'écoule à travers la fente.
5 Cette interaction accrue entre les écoulements de fluide respectifs dans les premier et deuxième réseaux de canaux peut en outre contribuer à l'augmentation de la perte de pression dans l'écoulement de fluide lorsqu'il passe à travers la fente, ce qui réduit davantage son débit à travers celle-ci et améliore donc davantage l'extraction de la chaleur à partir de la partie du 10 composant à refroidir lorsque le flux de fluide de refroidissement passe à travers les canaux dans la fente. Afin d'améliorer davantage ce phénomène de commutation, de déviation ou de réflexion du fluide de refroidissement lorsqu'il s'écoule le long des canaux du/des réseau(x) respectif(s), et/ou même lorsqu'il s'écoule hors du/des 15 réseau(x) de canaux respectif(s) et/ou dans une partie de la fente en aval du/des réseau(x) de canaux, dans certains modes de réalisation de l'invention, au moins l'une des parois latérales de fente (ou une partie quelconque de celles-ci), et/ou de préférence au moins un ou plusieurs des canaux eux-mêmes dans l'un et/ou l'autre des réseaux, peut/peuvent être muni(e)(s) d'au 20 moins un élément de déflecteur configuré de manière à dévier ou changer la direction d'écoulement d'un flux de fluide de refroidissement lorsqu'il arrive sur celui-ci ou contre celui-ci au cours de son passage à travers le canal/les canaux respectif(s) et/ou à travers la fente. Dans certains modes de réalisation une pluralité d'éléments de déflecteurs peuvent être prévus dans chaque, ou au 25 niveau ou au voisinage des embouchures de sortie de, au moins certains d'une pluralité de canaux (par exemple dans un creux ou une vallée correspondante) dans l'un et/ou l'autre des réseaux, par exemple, écartés longitudinalement le long du canal respectif, afin d'amener la direction d'écoulement d'un flux de fluide de refroidissement passant à travers ceux-ci à être déviée ou changée 30 plusieurs fois lorsqu'il arrive sur ou contre les éléments pendant son passage à travers le canal/les canaux et/ou la fente. En général, il peut être préférable que le nombre de ces "réflexions" ou changements de direction d'écoulement de fluide de refroidissement lorsqu'il passe le long des canaux et à travers la fente soit aussi grand que possible ou que l'on peut accommoder de manière 35 appropriée, afin de maximiser la chute de pression globale dans le flux de fluide 3029959 15 de refroidissement lorsqu'il passe à travers la fente et à améliorer ainsi l'efficacité de refroidissement globale de l'agencement. Le ou chaque élément de déflecteur peut avoir n'importe quel/quelle taille, forme, configuration, emplacement et positionnement approprié(e) dans la 5 fente ou le canal, selon le cas, afin de commander et effectuer de manière la plus appropriée un comportement de déviation ou de réflexion souhaité du flux de fluide de refroidissement lorsqu'il arrive sur celui-ci ou contre celui-ci. Le ou chaque élément de déflecteur peut par exemple être prévu à l'intérieur d'un canal respectif, par exemple, avec au moins une partie de l'élément dans une 10 région basse ou de creux du canal. En variante, le ou chaque élément de déflecteur peut être muni d'au moins une partie de celui-ci faisant saillie à partir d'une paroi latérale du canal respectif et à l'intérieur de ce canal, et/ou même à l'intérieur d'un autre canal, en particulier d'un canal d'un réseau respectif différent de ce canal respectif. Dans une autre variante, le ou chaque élément 15 de déflecteur peut être muni d'au moins une partie de celui-ci faisant saillie à partir d'une paroi latérale de la fente elle-même ou d'une partie de celui-ci ne contenant pas réellement le canal/les canaux, par exemple avec au moins une partie de l'élément de déflecteur faisant saillie soit (i) dans un canal respectif pour interagir avec un écoulement du fluide de refroidissement dans celui-ci ou 20 sortant de celui-ci, ou (ii) dans une région de la fente adjacente à et en aval de la sortie ou de l'embouchure de sortie d'un ou de plusieurs canal/canaux respectif(s) pour interagir avec un écoulement du fluide de refroidissement après sa sortie de celui-ci. Dans ce dernier cas, et où une pluralité de ces éléments de déflecteurs sont prévus, ils peuvent être situés dans une 25 configuration écartée dans la direction radiale du composant. Des formes appropriées d'éléments de déflecteurs peuvent inclure, par exemple, un(e) ou plusieurs paroi(s), nervure(s), épaule(s), patte(s), contrefort(s), plaque(s), méplat(s) ou autres formations analogues. Dans les cas où l'un de ces éléments de déflecteurs a une forme ou étendue globalement 30 allongée, il/ils peut/peuvent être sensiblement droit(s), ou en variante, arqué(s), incurvé(s), incliné(s), tordu(s) ou de toute autre configuration appropriée, en fonction par exemple de la géométrie globale de l'agencement et de l'espace disponible. Dans des modes de réalisation dans lesquels ils sont prévus, ledit/lesdits 35 un ou plusieurs élément(s) de déflecteur peut/ peuvent être de préférence 3029959 16 formé(s) d'un seul tenant avec la paroi latérale respective de fente ou le canal respectif sur ou dans laquelle/lequel ils sont situés. Dans des modes de réalisation dans lesquels ils sont prévus, ledit/lesdits un ou plusieurs élément(s) de déflecteur peut/ peuvent en outre servir à 5 augmenter la résistance mécanique de la/des paroi(s) latérale(s) respective(s) de fente et ils peuvent également augmenter le flux de chaleur entre les parois latérales définissant la fente, ce qui contribue à réduire les contraintes thermiques qui y sont. Dans certains modes de réalisation de l'invention, au moins un ou 10 plusieurs des canaux du réseau ou d'au moins un réseau respectif peut/peuvent avoir chacun une partie aval, en particulier une partie terminale, qui a une direction longitudinale qui est différente de celle d'une majeure partie amont de celui-ci. Dans certains de ces modes de réalisation, le canal/les canaux respectif(s) peut/peuvent comprendre une partie terminale aval qui est 15 configurée pour amener le flux du fluide de refroidissement dedans à sortir du/des canal/canaux selon un angle d'échappement prédéterminée, en particulier un angle d'échappement prédéterminé par rapport à la direction d'écoulement longitudinale générale du fluide à travers la fente ou en variante par rapport à une direction d'écoulement du gaz ou autre fluide externe au 20 composant au niveau ou au voisinage de la sortie de fente. Cette caractéristique peut servir à améliorer l'effet de refroidissement par film de l'écoulement de fluide de refroidissement après sa sortie de la fente. En variante ou en outre, dans certains modes de réalisation, au moins certains des canaux de l'un des réseaux peuvent se terminer au niveau ou au 25 voisinage de la sortie de la fente par des parties d'embouchure respectives qui se combinent chacune ensemble avec des parties d'embouchure respectives correspondantes d'au moins certains canaux respectifs parmi les canaux de l'autre des réseaux de façon à former des ouvertures d'échappement respectives ayant une forme et/ou une géométrie prédéterminée. A cet effet, 30 dans certaines formes les parties d'embouchure respectives des canaux du réseau peuvent être sensiblement de la même forme que les parties d'embouchure respectives des canaux de l'autre réseau, avec deux ensembles respectifs de parties d'embouchure qui sont soit sensiblement en phase soit déphasés l'un par rapport à l'autre, ou en variante, partiellement en phase ou 35 partiellement déphasés. De cette manière, des ouvertures d'échappement respectives ayant une forme et/ou une géométrie prédéterminée peuvent être 3029959 17 créées par le degré relatif d'alignement en phase ou déphasé et/ou de mise en forme des parties d'embouchure respectives des canaux respectifs de l'un et l'autre des réseaux. Cependant, dans d'autres formes des parties d'embouchure respectives 5 des canaux d'au moins l'un des réseaux peuvent avoir une forme ou une configuration modifiée par rapport à celle des principaux corps des canaux de ce réseau, afin de fournir encore plus de souplesse dans le choix d'une forme et/ou géométrie optimale pour les ouvertures d'échappement respectives. Cette forme ou configuration modifiée peut même être par exemple une forme 10 différente de la forme des parties d'embouchure respectives correspondantes des canaux de l'autre des réseaux, ce qui fournit encore plus de souplesse dans l'adaptation de la forme et/ou de la géométrie des ouvertures d'échappement. Ainsi, en général, la forme et/ou la géométrie globale des ouvertures 15 d'échappement respectives peut/peuvent être choisie(s) de manière à générer un flux ou un jet d'échappement de fluide de refroidissement sortant de la fente, avec des caractéristiques d'écoulement souhaitées particulières, par exemple de débit, de direction, de forme ou de superficie en coupe transversale ou d'autres aspects de géométrie d'écoulement. En pratique, donc la forme et la 20 configuration des parties d'embouchure respectives des canaux appropriés peuvent généralement être adaptées afin d'optimiser la géométrie de flux d'échappement et donc l'efficacité de refroidissement par film lorsque le flux sorte de la fente. En outre, dans certains modes de réalisation les agencements des deux côtés opposés de la sortie de la fente peuvent être de forme 25 différente, par exemple, afin d'adapter et d'optimiser les effets de refroidissement respectifs du flux d'air de refroidissement lorsque des parties de celui-ci sortent de la fente sur des côtés opposés de celui-ci. Dans certains modes de réalisation de l'invention, il peut être possible d'améliorer davantage l'effet de refroidissement par film de fluide de 30 refroidissement passant le long des canaux à l'intérieur de la fente en prévoyant dans la partie du composant à refroidir un ou plusieurs trou(s) traversant(s) dans une ou plusieurs des parois latérales de fente, où le(s) trou(s) traversant(s) permet/permettent à une portion du fluide de refroidissement dans des canaux d'un ou de plusieurs des réseaux de s'écouler à partir de ceux-ci à 35 travers la paroi latérale de fente à une surface extérieure (par exemple, la surface extérieure de paroi du côté d'aspiration) du composant afin d'effectuer 3029959 18 un refroidissement par film sur cette surface extérieure. ledit/lesdits un ou plusieurs trou(s) traversant(s) peut/peuvent être situé(s) dans n'importe quel emplacement longitudinal désiré ou approprié le long de la fente, en particulier à une position longitudinale quelconque le long de la partie de la fente qui 5 contient ledit/lesdits un ou plusieurs réseau(x) de canaux dedans. Par exemple, ledit/lesdits un ou plusieurs trou(s) traversant(s) peut/peuvent être utilement situé(s) dans une région de la fente contenant une portion aval, par exemple, une moitié ou une autre portion majeure ou mineure aval, de cette partie longitudinale de la fente qui contient ledit/lesdits un ou plusieurs réseau(x) de 10 canaux dedans. Le nombre dudit/desdits un ou plusieurs trou(s) traversant(s) peut être quelconque et ces derniers peuvent être orientés selon un angle approprié quelconque, par exemple inclinés selon un angle aigu par rapport à la direction longitudinale générale de la fente, pour faciliter l'écoulement de fluide de refroidissement hors de celle-ci, lorsque l'écoulement principal de fluide de 15 refroidissement passe le long du volume principal de la fente. Cette caractéristique dudit/desdits un ou plusieurs trou(s) traversant(s) peut être utile dans des agencements où il est prévu que la température du fluide de refroidissement peut augmenter beaucoup lors de son passage à travers la fente en raison du degré accru de transfert de chaleur résultant de la géométrie 20 améliorée de l'agencement. Dans cette situation, la fourniture de tels trous traversants "courts" dans la ou les paroi(s) latérale(s) de fente peut aider à délivrer un fluide de refroidissement de température basse directement à la sortie de la fente. Dans la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation de l'invention, 25 les canaux du ou de chaque réseau peuvent être formés dans la paroi latérale de fente respective par diverses techniques. Dans un procédé de fabrication, qui peut éventuellement être utilisé dans des modes de réalisation moins préférés, bien qu'il soit encore possible dans l'étendue de l'invention, les canaux dans le ou chaque réseau peuvent être formés par coulée, de 30 préférence par coulée d'un seul tenant avec le corps principal de la paroi latérale respective. Ainsi, dans ces modes de réalisation les canaux du ou de chaque réseau peuvent constituer, et peuvent être formés comme un motif de surface particulier intégral s'étendant dans et/ou hors du plan général de la paroi latérale de fente respective et formés d'un seul tenant avec celui-ci.
35 Cependant, dans un procédé de fabrication alternatif, qui peut avantageusement être utilisé dans des modes de réalisation plus préférés, les 3029959 19 canaux dans le ou chaque réseau peuvent être formés comme un élément intégral de la paroi latérale respective de fente par une technique de dépôt en couches (ou procédé de fabrication additive par couches (ALM), comme il est parfois nommé), par exemple celui connu sous le nom de dépôt direct au laser.
5 Dans cette technique, une poudre du matériau à partir duquel les parois latérales, et donc aussi les canaux qui s'y trouvent, doivent être constituées, par exemple, des particules d'un alliage métallique, est appliquée sur un substrat ou un noyau, ou une couche précédemment appliquée ou formée de celle-ci, et ensuite soumise à un rayonnement laser pour faire fondre ou fusionner la 10 poudre à une température élevée et la lier au substrat ou à la couche sous- jacente. Ces procédés ALM, techniques et appareils sont en principe bien connus et largement disponibles dans l'art, et seront bien compris et facilement mis en pratique par l'homme du métier. Dans certains autres modes de réalisation de l'invention, la fente de bord 15 de fuite peut elle-même être conique dans sa direction (d'écoulement) longitudinale générale, de sorte que sa largeur moyenne diminue en allant de son extrémité amont à son extrémité aval. Dans de tels modes de réalisation, la/les partie(s) ou région(s) de la/des paroi(s) latérale(s) de fente respective(s) qui contient/contiennent le/les réseau(x) respectif(s) de canaux, c'est-à-dire qui 20 définissent la partie de fente ondulée, peut/peuvent s'étendre suffisamment en amont de manière à s'étendre dans cette partie de la fente qui s'élargit avec l'augmentation de la largeur, moyennant quoi les plans généraux des parties de parois latérales opposées qui définissent la partie de fente ondulée résultante sont sensiblement non parallèles avec la largeur de la section de fente ondulée 25 augmentant en traversant une direction en amont de celle-ci. Cette caractéristique peut être particulièrement utile dans le cas d'un procédé ALM étant utilisé pour la fabrication du composant, où il peut généralement être avantageux d'être capable d'extraire ou d'enlever une poudre en excès, restante, ou de déchets de celui-ci après la formation des parois latérales 30 cannelées par un tel procédé ALM : la largeur élargie résultante (c'est-à-dire plus large) de la fente au point d'entrée dans la région aval de celle-ci contenant les canaux formés par ALM peut ainsi faciliter l'accès à cette région aval et donc l'élimination de poudre non utilisée ou de déchets de celle-ci. Comme déjà mentionné, la présente invention et ses modes de 35 réalisation peuvent être appliqués à une partie quelconque d'un autre composant de moteur ou à section formant surface portante qui utilise un 3029959 20 agencement de refroidissement à base de fente pour effectuer son refroidissement. Dans de nombreuses applications, la partie du composant à laquelle l'invention est appliquée peut être une partie de bord de fuite d'un composant à section formant surface portante telle qu'une aube de turbine ou 5 une aube directrice, bien qu'elle puisse être appliquée à d'autres parties de ces composants aussi. En plus, l'invention et ses modes de réalisation peuvent être appliqués à d'autres composants de moteur à part les composants à section formant surface portante, et en effet dans certains modes de réalisation l'invention peut être appliquée à divers autres types de composant de moteur 10 qui utilisent aussi un agencement de refroidissement à base de fente pour effectuer le refroidissement de ceux-ci . Dans l'étendue de cette application, il est expressément envisagé que les divers aspects, modes de réalisation, exemples et variantes, et en particulier les caractéristiques individuelles de celle-ci, figurant dans les paragraphes 15 précédents, dans les revendications et/ou dans les dessins et la description qui suivent, peuvent être pris indépendamment ou dans une combinaison quelconque. Par exemple, les caractéristiques définies ou décrites en liaison avec un mode de réalisation sont applicables à n'importe quel mode de réalisation et tous les modes de réalisation, sauf indication contraire ou à mois 20 que ces caractéristiques soient incompatibles. Des modes de réalisation de l'invention seront maintenant être décrits en détails, à titre d'exemple uniquement, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : La Figure 1 est une vue éclatée isométrique d'un moteur à turbine à gaz 25 refroidi typique, à étage unique montrant les aubes directrices, les aubes de rotor de turbine, les structures de plates-formes et d'autres composants ; La Figure 2 est une vue en coupe transversale d'un exemple représentatif d'un composant typique à section formant surface portante tel qu'une aube directrice, montrant entre autres sa partie de bord de fuite à 30 laquelle les divers modes de réalisation de l'invention peuvent être appliqués ; La Figure 3 est une vue en perspective d'un composant de surface portante conformément à un mode de réalisation de l'invention ; La Figure 4(a) est une vue éclatée en perspective du composant de surface portante du mode de réalisation de la Figure 3, montrant l'agencement 35 de canaux formés dans la paroi intérieure du côté d'aspiration de la surface portante ; 3029959 21 La Figure 4(b) est une autre vue éclatée en perspective, à partir de la direction opposée à celle de la Figure 4(a), du même composant de surface portante de la Figure 3, montrant l'agencement de canaux formés dans la paroi intérieure du côté de pression de la surface portante ; 5 La Figure 5 est une vue, partiellement en coupe, éclatée partielle agrandie, de la zone A5 du composant de surface portante montré dans la Figure 4 (a), illustrant l'angle inclus entre les canaux dans les parois intérieures des parois du côté d'aspiration et de pression de la surface portante ; La Figure 6 est une vue en coupe explicative d'une longueur d'onde du 10 profil de surface des parois latérales qui définit les divers canaux ; La Figure 7 (a) est une vue en perspective d'extrémité généralisée (à partir de l'extrémité de bord de fuite) du composant de surface portante des Figures 3 et 4 ; Les Figures 7 (b), (c), (d) et (e) sont des diverses vues en perspective 15 d'extrémité agrandies, conformément à divers modes de réalisation alternatifs de l'invention, de la zone A7 du composant comme le montre la Figure 7 (a), de diverses configurations de sorties d'échappement par lesquelles l'air de refroidissement sort de la fente de bord de fuite, lesquelles sorties d'échappement sont formées par la combinaison de diverses configurations 20 mutuelles de parties d'embouchure de canaux opposés dans la région de sortie de la fente ; Les Figures 8 (a) et 8 (b) sont, respectivement, des vues d'extrémité tournées agrandies des configurations mutuelles des parties d'embouchure de canaux opposés dans les régions de sortie des fentes des agencements 25 montrés respectivement dans les Figures 7 (c) et 7 (b) ; La Figure 9 est une vue en partie en coupe, éclatée partielle agrandie, d'une partie des parois latérales de fente et d'un agencement de canaux d'un autre mode de réalisation d'un composant de surface portante selon l'invention, montrant les divers flux d'air de refroidissement étant réfléchis entre les réseaux 30 respectifs de canaux dans les parois latérales respectives par un agencement d'un ou de plusieurs élément(s) de déflecteur "interne(s)", montrant aussi les divers flux d'air de refroidissement lorsqu'ils sortent de la fente et arrivent sur et/ou s'écoulent sur ou autour d'un ou de plusieurs autre(s), élément(s) de déflecteur "externe(s)" de l'agencement ; 35 La Figure 10 (a) est une vue éclatée en perspective d'un autre composant de surface portante de mode de réalisation, correspondant à celui 3029959 22 de la Figure 4 (a), mais montrant une configuration alternative des canaux dans la paroi intérieure du côté d'aspiration de la fente de surface portante ; La Figure 10 (b) est une vue éclatée partielle agrandie de la zone Al 0 du composant de surface portante illustré dans la Figure 10 (a), montrant la 5 configuration de canaux alternative, en particulier dans leurs régions de sortie, plus en détails ; La Figure 10 (c) est une vue éclatée, partiellement en coupe, partielle agrandie du composant de surface portante comme le montre la Figure 10 (b), montrant les flux d'air de refroidissement étant redirigés avant de sortir de la 10 fente en raison du fait que les canaux respectifs sont de forme courbée dans cette région de la fente ; La Figure 11 est une vue éclatée partielle en perspective d'un autre mode de réalisation d'agencement de refroidissement selon l'invention, montrant l'intégration de trous traversants de refroidissement dans la paroi du 15 côté d'aspiration de la fente de bord de fuite afin d'améliorer le refroidissement par film sur l'extérieur de ce côté d'aspiration du composant ; et Les Figures 12(a), 12(b) et 12(c) sont des vues en coupe transversale de trois autres modes de réalisation exemplaires, qui peuvent être particulièrement utiles dans le contexte d'un composant de surface portante fabriqué par un 20 procédé (ALM) de fabrication de dépôt en couches/additive par couches dans lequel les régions des parois latérales de fente de bord de fuite qui sont munies des réseaux de canaux s'étendent de diverses distances dans cette région de la fente de fuite dans laquelle sa largeur s'élargit, moyennant quoi l'enlèvement de poudre en excès de ceux-ci après la formation de canaux par ALM peut être 25 facilitée. La Figure 1 des dessins annexés est une vue éclatée isométrique d'un moteur à turbine à gaz refroidi typique, à étage unique 1, montrant les aubes directrices de buse (VGNs) 2 (avec leurs surfaces portantes respectives 3), des aubes de rotor de turbine 4 (avec leurs surfaces portantes respectives 5), des 30 plates-formes intérieure et extérieure 6, 8, un disque de turbine HP 10, et des buses de pré-rotation 12, ainsi que les agencements de plaques de couverture et de plaques de verrouillage comportant un carter de support de turbine HP 14 et des segments d'anneau de cerclage 16. Les aubes HPT 4 et les VGN 2 sont refroidies en utilisant de l'air à haute 35 pression (HP) provenant du compresseur qui a contourné la chambre de combustion et est donc relativement froid par rapport à la température de gaz.
3029959 23 Les températures typiques d'air de refroidissement sont dans la plage allant d'environ 800 à environ 1000 K. Les températures de gaz peuvent être supérieures à environ 2100 K. L'air de refroidissement provenant du compresseur qui est utilisé pour 5 refroidir les composants de turbine chauds n'est pas utilisé entièrement pour extraire un travail de la turbine. L'extraction de flux de fluide de refroidissement a donc un effet défavorable sur l'efficacité de fonctionnement du moteur. Il est donc important d'utiliser cet air de refroidissement aussi efficacement que possible. Donc, maximiser l'efficacité de refroidissement de tout flux d'air de 10 refroidissement sur, autour ou à l'intérieur des composants, en particulier ceux qui reposent sur un agencement de refroidissement interne, est une préoccupation principale dans la conception d'agencements de refroidissement avec une efficacité de refroidissement optimisée. La Figure 2 montre - à titre d'un exemple représentatif, mais typique - un 15 composant à section formant surface portante, tel qu'une aube directrice 3, montrant entre autres sa partie de bord de fuite 40 à laquelle les modes de réalisation de la présente invention peuvent être appliqués. La partie de bord de fuite 40 comprend une fente de bord de fuite 105 dans celle-ci, par laquelle fente 105 un fluide de refroidissement, par exemple, l'air de refroidissement, 20 passe du passage de refroidissement interne 3R (dans ce cas le passage de refroidissement arrière 3R) au bord de fuite extérieur du composant. Le flux de fluide de refroidissement sortant de la fente de bord de fuite 105 est désigné par 105F. Bien que le composant ici soit montré comme une aube directrice 3, il doit être entendu qu'il peut tout aussi bien être une aube de turbine 4, ou en 25 effet tout autre composant à section formant surface portante à l'intérieur du moteur qui repose sur un agencement de refroidissement interne, en particulier à base de fente, pour refroidir au moins une partie de bord de fuite du composant. Dans le composant exemplaire 3, 4 montré ici, il comprend des passages de refroidissement avant 3F et arrière 3R, dont chacun est alimenté 30 en air de refroidissement, par exemple celui qui est désigné par 34 dirigé dans le passage de refroidissement arrière 3R, par exemple, à partir d'une source extérieure. Dans le composant exemplaire 3, 4 montré ici, le passage de refroidissement arrière 3R comporte une plaque d'impact 36 ayant des trous dedans à travers lesquels l'air de fluide de refroidissement passe depuis le 35 passage arrière 3R pour refroidir la section du côté d'aspiration de la surface portante. Cependant, il doit être entendu qu'une telle plaque d'impact 36 est 3029959 24 tout à fait facultative, et de nombreux agencements de refroidissement internes alternatifs du corps principal de la surface portante qui emploient une ou plusieurs paroi(s) interne(s) supplémentaire(s) (paroi(s) particulièrement perforée(s)), un ou plusieurs tube(s) ou plaque(s) d'impact, ou même d'autres 5 inserts dans les divers passages de refroidissement, peuvent être possibles. Des modes de réalisation de la présente invention décrits davantage ci-après concernent la partie de bord de fuite 40 du composant de surface portante 3, 4. Dans tous les dessins restants mentionnés ci-dessous, les mêmes caractéristiques ou les caractéristiques correspondantes dans les 10 divers modes de réalisation sont désignées par les mêmes numéros de référence dans tout le document, pour plus de simplicité. Bien que les modes de réalisation décrits davantage ci-après et illustrés dans les dessins portent sur une partie de bord de fuite d'un composant de surface portante tel qu'une aube de turbine ou une aube directrice, il doit être 15 entendu que l'invention n'est pas exclusive à ceux-ci et d'autres modes de réalisation de l'invention peuvent être appliqués à des agencements de refroidissement pour d'autres parties de ces composants de surface portante ou même à des agencements de refroidissement pour d'autres composants de moteurs à part les composants à section formant surface portante.
20 Selon un premier mode de réalisation de l'invention, tel que montré dans les Figures 3, 4 (a) et 4 (b), un composant de surface portante 3, 4 comprend des parois du côté d'aspiration et de pression 100, 110, respectivement. La partie de bord de fuite 40 du composant 3, 4 comprend une partie "ondulée transversalement" 105C qui comprend un premier réseau de canaux 102 formé 25 dans la paroi intérieure du côté d'aspiration 100 de la fente de bord de fuite de surface portante 105 dans la partie de fente 105C. La partie aval de la partie de fente ondulée transversalement 105C est une partie de fente de sortie 105E qui ne comprend pas de tels canaux ondulés transversalement dedans. Comme le montre la Figure 4 (b), un deuxième réseau de canaux 112 est formé dans la 30 paroi intérieure du côté de pression 110 de la surface portante dans la partie de fente 105C. Chaque réseau de canaux 102, 112 est un ensemble de ondulations droites, équidistantes, parallèles, répétées sur ou dans la paroi latérale de surface respective de la section de fente 105C. A titre d'exemple uniquement, une échelle typique de dimensions pour une aube de turbine ou 35 une aube directrice typique peut employer une profondeur totale combinée des 3029959 25 premier et deuxième canaux 102, 112 de l'ordre d'environ 0,3 jusqu'à environ 1,0 mm, par exemple, d'environ 0,6 mm. Comme le montre plus clairement la Figure 5, le premier réseau de canaux 102 (définissant des premiers flux d'air de refroidissement 102F) est à 5 un premier angle d'inclinaison 102a par rapport à la direction radiale R du composant (c'est-à-dire cette direction qui est radiale par rapport à la direction axiale longitudinale du moteur lorsque le composant est monté dedans), et le deuxième réseau de canaux 112 (définissant des deuxièmes flux d'air de refroidissement 112F) est à un deuxième angle d'inclinaison 112a par rapport à 10 cette direction radiale. Les premier et deuxième angles 102a, 112a sont différents, de sorte qu'un angle inclus a soit défini entre eux, comme le montre la Figure 5. De cette manière, les deux réseaux de canaux 102, 112 sont orientés de manière à être inclinés d'un angle a l'un par rapport à l'autre, et de sorte que les pics des canaux 102, 112 d'un réseau chevauchent ou croisent 15 périodiquement les pics des canaux 112, 102 de l'autre réseau. L'angle inclus a entre les canaux dans les deux réseaux 102, 112 est un paramètre qui peut être modifié afin de commander les paramètres d'écoulement, en particulier le débit et la direction d'écoulement, de l'air de refroidissement qui s'écoule à l'intérieur et le long des divers canaux 102, 112 à l'intérieur de la fente 105. Par 20 exemple, une augmentation de l'angle inclus peut être utilisée pour réduire le débit de l'air de refroidissement à travers la fente 105 en provoquant des pertes de pression supplémentaires en raison de l'interaction entre les flux d'air individuels dans les deux ensembles de canaux 102, 112. Ce débit réduit augmente également l'augmentation de température de l'air de refroidissement 25 lorsqu'il passe à travers la fente 105, ce qui peut conduire à une efficacité globale accrue du procédé de refroidissement par convection. La Figure 5 montre, à titre d'exemple représentatif, des exemples, (i) d'un premier flux d'air de refroidissement 102F réfléchi au niveau d'une paroi de déflecteur 148 "interne" (c'est-à-dire dans la partie ondulée transversalement 30 105C de la fente 105) dans la fente 105 et (ii) d'un autre premier flux d'air de refroidissement 102F arrivant sur et/ou submergeant un élément de nervure de déflecteur 150 "externe" (c'est-à-dire à l'extérieur de la partie ondulée transversalement 105C de la fente 105) dans la partie de sortie de fente 105E. Ces caractéristiques seront discutées davantage ci-après en relation avec le 35 mode de réalisation montré dans la Figure 9.
3029959 26 La hauteur et le pas des canaux 102, 112 peuvent également varier et peuvent être choisis indépendamment, avec d'autres paramètres variables comme discutés ici, de façon à optimiser le débit, la direction et éventuellement d'autres paramètres de flux. En outre, une forme préférée de chaque canal est 5 celle définie par une fonction d'onde sinusoïdale, dont un exemple est montré dans la Figure 6. Comme montré ici, chaque canal 102, 112 est de préférence formé par des parois latérales et des pics et des creux qui sont incurvés de manière régulière et ne présentent aucun bord tranchant ni coin aigu, afin de minimiser ou éviter sensiblement des concentrations de contraintes indésirables 10 dans les parois latérales de fente ou les canaux 102, 112 eux-mêmes. Diverses autres fonctions d'onde mathématiques peuvent plutôt être utilisées pour définir la forme des divers canaux, dont des exemples ont déjà été mentionnés ci-dessus. La forme en coupe transversale des canaux peut constituer encore un autre paramètre qui peut être choisi afin de contribuer à une optimisation 15 globale du comportement d'écoulement de l'air de refroidissement lorsqu'il passe le long et à travers la fente 105. Si on le souhaite ou si nécessaire, encore par exemple pour contribuer davantage à commander le comportement d'écoulement de l'air de refroidissement - en particulier le débit massique d'air de refroidissement - lors 20 de son passage le long de et à travers la fente 105, la distance de séparation entre les ondulations ou les canaux du côté d'aspiration et du côté de pression 102, 112 peut également être modifiée et choisie pour avoir une valeur optimale. Ainsi, les pics des formations de canaux d'un réseau 102, 112 peuvent, dans certaines formes exemplaires, se joindre ou venir en butée ou 25 même se confondre en pics des canaux de l'autre réseau 112, 102, alors que dans d'autres formes exemplaires les ensembles respectifs de pics de canaux peuvent être séparés les uns des autres d'un écart ou d'une distance de séparation d'au moins une valeur minimale prédéfinie. Cette caractéristique sera discutée davantage ci-après en relation avec les modes de réalisation 30 montrés dans les Figures 7 (a) à (e). Comme montré à titre de certains exemples dans les Figures 7 (a) et 7 (b) à (e), les parties d'embouchure ouvertes des divers canaux au niveau de leurs extrémités aval respectives peuvent être adaptées dans leur forme et/ou configuration pour aider à commander le flux de sortie d'air de refroidissement 35 lorsqu'il sort des sorties d'échappement ainsi formées au niveau de l'extrémité aval de la partie de fente ondulée du bord de fuite 105C. Les Figures 7 (b) à (e) 3029959 27 montrent diverses vues en perspective d'extrémité, à partir du bord de fuite 40 de la surface portante, de la vue en perspective d'extrémité généralisée de la Figure 7 (a), montrant diverses configurations de sorties d'échappement par lesquelles l'air de refroidissement sort de la partie de fente de bord de fuite 5 105C, lesquelles sorties d'échappement sont formées par la combinaison de parties d'embouchure de canaux opposés dans la région d'extrémité aval de la partie de fente 105C de façon à avoir des degrés variables d'alignement ou de non-alignement (c'est-à-dire des degrés variables en étant en phase ou déphasées). Par exemple : la Figure 7 (b) représente les parties d'embouchure 10 de canaux opposés 102, 112 pour être sensiblement en phase (et donc alignées), avec les ensembles respectifs de pics des formations de canaux respectives étant séparés d'un écart de séparation relativement faible 130 ; La figure 7 (c) montre les parties d'embouchure de canaux opposés 102, 112 devant être sensiblement déphasées (et donc désalignées), avec les 15 ensembles respectifs de pics des formations de canaux respectives sensiblement en butée ou en contact les uns avec les autres sans écart entre eux ; La Figure 7 (d) montre les parties d'embouchure de canaux opposés 102, 112 devant être sensiblement déphasées (et donc désalignées), avec les ensembles respectifs de pics des formations de canaux respectives étant 20 séparés d'un écart de séparation relativement important 140 ; et la Figure 7 (e) montre les parties d'embouchure de canaux opposés 102, 112 devant être sensiblement déphasées (et donc désalignées), mais avec les ensembles respectifs de pics des formations de canaux respectives étant unis ensemble ou confondus les uns avec les autres, comme au niveau des sites 144.
25 L'agencement montré dans la Figure 7 (b) est montré plus clairement dans la Figure 8 (b), et celui dans la Figure 7 (c) montré plus clairement dans la Figure 8 (a). Les Figures 8 (a) et 8 (b) illustrent également, à titre d'exemple, des configurations de sortie d'échappement qui peuvent aider à façonner en 30 particulier les flux d'air de refroidissement lorsqu'ils sortent de la section de fente ondulée de bord de fuite 105C. Par exemple, la géométrie montrée dans la Figure 8 (a) a tendance à produire des jets de coalescence bien définis, d'air de sortie au niveau du plan de sortie, tandis que la géométrie montrée dans la Figure 8 (b) a tendance à produire un flux de sortie plus uniforme. Il convient de 35 noter également que les jets de sortie ici maintiennent une quantité de mouvement de travers pour une courte distance au-delà de la limite des 3029959 28 ouvertures d'échappement de la fente, de sorte qu'une couverture de film optimale ne puisse nécessairement pas être produite par la géométrie montrée dans la Figure 8 (a). La chute de pression mentionnée ci-dessus qui se produit 5 avantageusement lorsque l'air de refroidissement passe à travers et le long des divers canaux 102, 112, peut également être commandée dans une certaine mesure par les pertes de pression inertielles qui suivent lorsque le flux d'air change de direction au niveau des parois latérales de fente respectives 100, 110, en raison de la relation spatiale croisée entre les deux réseaux de canaux 10 102, 112 (à l'angle inclus a - voir la Figure 5). Ainsi, au niveau des côtés de la partie de fente 105C le flux d'air est "réfléchi" de chaque paroi latérale 100, 110 et permute ou passe d'un réseau de canaux 102/112 à l'autre réseau de canaux 112/102. Ce comportement est montré schématiquement dans la Figure 9.
15 En particulier dans le cas de modes de réalisation qui emploient des systèmes à débit relativement faible, cette perte de pression peut en outre être exploitée en introduisant, comme le montre la Figure 9, une ou plusieurs paroi(s) de déflecteur longitudinale(s) interne(s) 148 soit dans les canaux 102, 112 eux-mêmes, soit à un écart quelconque entre les parois latérales de fente 20 respectives, soit dans un écart de séparation quelconque (comme mentionné ci-dessus) entre les pics opposés des formations de canaux des réseaux respectifs 102, 112 dans la partie ondulée de fente 105C. Comme le montre la Figure 9, la ou chaque paroi de déflecteur 148 réfléchit les flux d'air 102F dans les canaux respectifs 102 du premier réseau lorsqu'ils arrivent dessus de sorte 25 qu'ils soient réfléchis et déviés, comme au niveau des sites FR, pour devenir des flux d'air respectifs 112F dans des canaux respectifs 112 du deuxième réseau. Eventuellement cette perte de charge peut être même exploitée davantage en introduisant en outre, comme le montre également la Figure 9, un 30 ou plusieurs élément(s) de nervure de déflecteur longitudinal/longitudinaux 150 dans une partie de la fente 105, en particulier la partie non ondulée 105E de celle-ci, immédiatement en aval de la partie ondulée de fente 105C. ledit/lesdits un ou plusieurs élément(s) de nervure de déflecteur 150 peut/peuvent être par exemple sous la forme d'au moins une paroi, une nervure, un épaulement ou 35 un méplat allongé(e) de matériau qui fait saillie à l'intérieur de la partie de fente 105E et sur lesquels les divers flux d'air arrivent et sont déviés ou redirigés (ou 3029959 29 submergent) lorsqu'ils passent le long et hors du/des canal/canaux respectifs(s) au niveau de leurs sorties d'échappement respectives. Un tel agencement d'une pluralité de nervures de déflecteur écartées radialement 150 est illustré à titre d'exemple dans la Figure 9. Les flux d'air correspondant à un impact sur 5 les éléments de nervure de déflecteur respectifs 150 sont désignés par FI et les flux d'air correspondant à une submersion des éléments de nervure de déflecteur respectifs sont 150 désignés par FO. On notera également dans la Figure 9 que, à titre d'exemple, les canaux 112 dans la paroi du côté de pression 110 de la section de fente 105C sont à 10 un angle par rapport à la direction radiale du composant R (voir la Figure 5) différent et supérieur à celui des canaux 102 dans la paroi du côté d'aspiration 100 de la section de fente 105C. L'angle plus raide par rapport à la direction radiale R des canaux de paroi de pression 112 résulte en une déviation d'écoulement à angle de réflexion et/ou degré d'impact accru(s), améliorant 15 ainsi éventuellement davantage l'effet de chute de pression. Également montré de manière représentative dans la Figure 9, à titre d'exemple, est le déplacement avantageux d'un flux d'air chaud FH s'écoulant sur la paroi du côté de pression extérieure 110 du composant éloigné quelque peu de cette surface de paroi du côté de pression extérieure dans la région de 20 bord de fuite du composant, à la suite de l'impact et de la submersion des flux d'air FI et FO sortant de la section de fente ondulée 105C et interagissant avec les éléments de nervure de déflecteur 150. Cet effet de déplacement peut ainsi aider à réduire le transfert de chaleur nuisible de tels flux d'air chaud FH à l'extérieur de la surface de paroi du côté de pression dans la région de bord de 25 fuite du composant. En plus d'améliorer les pertes de pression inertielles, la présence de ladite/desdites une ou plusieurs paroi(s) de déflecteur 148 et/ou élément(s) de nervure 150 peut en outre servir à augmenter la résistance mécanique de/des paroi(s) latérale(s) de fente respective(s), et peut également augmenter le flux 30 de chaleur du côté de pression au côté d'aspiration, ou vice versa, de la fente de bord de fuite, ce qui contribue à réduire les contraintes thermiques dans celle-ci. La perte de pression supplémentaire provoquée par l'interaction des flux d'air de refroidissement dans les deux réseaux de canaux 102, 112, et les 35 pertes de pression inertielles qui se produisent où les flux d'air changent de direction au niveau des parois latérales de fente et/ou au niveau des parois de 3029959 30 déflecteur internes respectives 148, signifient que les canaux 102, 112 chacun avec des dimensions caractéristiques plus importantes, par exemple, pas et/ou hauteur d'ondulation (voir les Figures 6 et 8 (a)), peuvent être capables d'être utilisés pour atteindre une différence de pression et de débit massique d'air de 5 refroidissement particulière. Cette augmentation permise dans les dimensions des canaux peut également être utile dans la réduction de la susceptibilité de l'agencement, ou le risque des canaux 102, 112, au colmatage, par exemple, à travers l'accumulation de dépôts de combustion ou d'autres dépôts (tels que la saleté, la pollution ou des résidus environnementaux) lors de l'utilisation du 10 moteur. En outre, les canaux ondulés 102, 112 ne doivent pas être limités à des canaux entièrement droits. Dans certains autres modes de réalisation, afin d'assurer une meilleure efficacité de refroidissement par film après que les flux d'air de refroidissement quittent la partie de fente ondulée de bord de fuite 15 105C, au moins certains des canaux dans au moins l'un, et de préférence les deux, des réseaux peuvent être configurés de sorte que le flux s'échappe à un angle prédéterminé spécifique par rapport à la direction d'écoulement longitudinale générale d'air de refroidissement à travers la fente de bord de fuite, ou en variante par rapport à une direction d'écoulement de gaz ou d'autre 20 fluide externe au composant au niveau ou au voisinage de la sortie de fente au niveau du bord de fuite du composant. Un exemple de ceci est montré dans les Figures 10 (a), (b) et (c), où la direction d'écoulement inclinée 102F dans la majeure partie amont de chaque canal 102 se courbe (par exemple au niveau de la région 102B) de manière à devenir un flux de sortie 102E qui est orienté 25 sensiblement parallèlement au flux de gaz externe à l'extérieur du composant adjacent à la sortie de la partie de fente 105C. De même, la direction d'écoulement inclinée de manière opposée 112F dans la majeure partie amont de chaque canal 112 se courbe (par exemple au niveau de la région 112B) de manière à devenir un flux de sortie 112E qui est orienté de manière similaire 30 sensiblement parallèlement au flux de gaz externe à l'extérieur du composant adjacent à la sortie de la partie de fente 105C. Dans le mode de réalisation précédent illustré dans la Figure 10, le redressement des canaux lorsqu'ils s'approchent de leurs sorties d'échappement, tout en restant continu et fournissant ainsi un flux d'air 35 généralement non-interrompu sur sa longueur, peut si on le souhaite également augmenter intrinsèquement le pas des canaux tel que défini 3029959 31 perpendiculairement à la direction d'écoulement d'air (voir les Figures 6 et 8 (a)), augmentant ainsi la zone de flux individuel des canaux dans cette région et contribuant ainsi à réduire l'occurrence de blocage des canaux, par exemple, par des dépôts ou des débris.
5 En outre, dans certains autres modes de réalisation (non montrés dans les dessins), les parties d'au moins certains des canaux à proximité de leurs ouvertures ou sorties d'échappement peuvent si on le désire être façonnées de manière à créer un flux continu et plus uniforme d'air d'échappement lorsqu'il sort de la partie de fente 105C dans sa totalité à partir des parties 10 d'embouchure de canaux individuelles. Ceci peut être réalisé par exemple en aplatissant les canaux au voisinage de leurs parties d'embouchure. Bien sûr, une optimisation soignée d'un tel aplatissement peut être nécessaire afin de maximiser l'efficacité de refroidissement par film du flux total d'air d'échappement.
15 Comme le montre la Figure 11, dans une autre forme de réalisation un ou plusieurs, par exemple, une pluralité ou une série de, trous traversants de refroidissement 160 peuvent être prévus dans une (ou éventuellement deux) des parois latérales, par exemple, en particulier la paroi du côté d'aspiration 100, de la fente de bord de fuite 105 afin d'améliorer le refroidissement par film 20 à l'extérieur de ce côté d'aspiration 110 du composant. Ceci peut par exemple être utile dans le but de fournir une voie d'écoulement et d'échappement "courte" 160F directement à la sortie de fente pour refroidir l'air passant à travers la fente dont on peut s'attendre à une augmentation très importante de la température résultant du degré amélioré de transfert de chaleur découlant de 25 la géométrie améliorée de l'agencement d'écoulement d'air interne. En se référant encore au mode de réalisation de la Figure 11, la capacité des modes de réalisation de l'invention de régler le débit massique et la chute de pression à travers la fente 105 permet la possibilité d'utiliser des trous traversants de refroidissement par film de surface d'aspiration 160 à proximité 30 du bord de fuite 190 du composant, comme le montre la Figure 11. De manière classique, l'utilisation de films de surface d'aspiration à proximité de l'arrière d'une surface portante n'est souvent pas souhaitable en raison de la tendance des films appliqués à cette région à se soulever rapidement de la surface, ce qui affecte de façon très négative le rendement aérodynamique. Toutefois, 35 l'utilisation d'un tel mode de réalisation de l'invention, comme illustré ici pour réduire le rapport de pression à travers les trous de film peut amener les films à 3029959 32 s'échapper sur la surface d'aspiration avec des rapports de soufflage et de quantité de mouvement suffisamment faibles pour rester sur cette surface. En ce qui concerne les Figures 12(a), 12(b) et 12(c), ici on a montré d'autres agencements de mode de réalisation qui peuvent être particulièrement 5 utiles dans le contexte d'un composant de surface portante fabriqué par un procédé de fabrication de dépôt en couches/additive par couches (ALM). Dans chacun de ces agencements l'étendue longitudinale de la fente de bord de fuite 105 peut être définie entre des points maximal Wmax et minimal Wmin, avec la largeur de la fente devenant plus importante en allant en amont du dernier au 10 premier. Dans l'agencement montré dans la Figure 12(a) les régions des parois latérales de fente de bord de fuite 100, 110 qui sont munies des réseaux de canaux 102, 112 dans celles-ci, c'est-à-dire les parties des parois latérales définissant la partie de fente ondulée 105C, s'étendent d'une certaine distance 15 jusqu'à, mais pratiquement pas dans, la région 105W de la fente de bord de fuite 105 dans laquelle sa largeur s'élargit, c'est-à-dire jusqu'à un point limite en amont comme à El. De cette manière, les plans généraux des parties de parois latérales opposées qui définissent la section de fente ondulée résultante 105C sont sensiblement parallèles. Dans l'agencement montré dans la Figure 12(b) 20 les régions des parois latérales de fente de bord de fuite 100, 110 qui sont munies des réseaux de canaux 102, 112 dans celles-ci, c'est-à-dire les parties des parois latérales définissant la partie de fente ondulée 105C, s'étendent d'une distance significative dans la région 105W de la fente de bord de fuite 105 dans laquelle sa largeur s'élargit, et jusqu'à un point limite en amont 25 comme à E2. De cette manière, les plans généraux des parties de parois latérales opposées qui définissent la section de fente ondulée résultante 105C sont sensiblement non parallèles, avec la largeur de la partie de fente ondulée 105C augmentant dans une direction amont. De même, dans l'agencement montré dans la Figure 12(c) les régions des parois latérales de fente de bord de 30 fuite 100, 110 qui sont munies des réseaux de canaux 102, 112 dans celles-ci, c'est-à-dire les parties des parois latérales définissant la partie de fente ondulée 105C, s'étendent d'une distance significative similaire dans la région 105W de la fente de fuite 105 dans laquelle sa largeur s'élargit, et jusqu'à un point limite amont similaire comme à E3 qui peut correspondre sensiblement en termes 35 d'emplacement au point limite E2 dans la Figure 12(b). Encore une fois, de cette manière, les plans généraux des parties de parois latérales opposées qui 3029959 33 définissent la section de fente ondulée résultante 105C sont sensiblement non parallèles, avec la largeur de la partie de fente ondulée 105C augmentant dans une direction amont. Toutefois, dans ce dernier agencement de la Figure 12(c) la hauteur d'un ou de plusieurs des canaux 102', 112' dans l'un et/ou l'autre des 5 réseaux (sur un ou les deux côtés de la section de fente 105C), en particulier ces canaux 102', 112' au niveau du, vers ou de plus en plus vers le point de limite amont E3, peuvent avoir une hauteur ou une profondeur accrue ou une hauteur ou une profondeur accrue en direction de ce point limite E3, afin d'occuper ou de remplir plus de la largeur transversale interne de la section de 10 fente de bord de fuite 105C lorsque sa largeur s'élargit dans la région 105W. Les agencements montrés dans ces trois Figures 12(a), 12(b) et 12(c) peuvent être particulièrement utiles dans le contexte de composants de surface portantes fabriqués par un procédé de fabrication de dépôt en couches/additive par couches (ALM), à mesure qu'il permet à la poudre en excès ou à d'autres 15 débris de fabrication d'être plus facilement retiré(e)(s) de la fente de bord de fuite après la formation des divers canaux dans l'environnement spatial limité de cette région du composant. Si on le désire ou si nécessaire dans l'un des modes de réalisation précédents décrits et illustrés en référence aux dessins annexés, un ou 20 plusieurs, par exemple, une série ou une pluralité d'encoches, dents ou crénelures peuvent être prévues au niveau ou sur une lèvre de la sortie de fente, afin de modifier en outre les propriétés de mélange entre le flux d'air de refroidissement sortant de la fente et le flux de courant principal de gaz à l'extérieur du composant et dans lequel l'air de refroidissement sortant s'écoule 25 lorsqu'il sort de la fente. Il doit être entendu que la description ci-dessus des modes de réalisation et des aspects de l'invention a été donnée uniquement à titre d'exemples non limitatifs, et diverses modifications peuvent être apportées à partir de ce qui a été spécifiquement décrit et illustré tout en restant dans l'étendue de l'invention 30 telle que définie dans les revendications annexées. Tout au long de la description et des revendications de cette spécification, les termes «comprennent» et «contiennent» et les variations des termes, par exemple «comprenant» et «comprend» signifient «y compris mais sans s'y limiter», et ne sont pas destinés à (et ne pas) exclure d'autres 35 fragments, additifs, composants, entiers ou étapes.
3029959 34 Tout au long de la description et des revendications de cette spécification, le singulier englobe le pluriel à moins que le contexte ne s'y oppose. En particulier, lorsque l'article indéfini est utilisé, la spécification doit être comprise comme envisageant la pluralité ainsi que la singularité, à moins 5 que le contexte ne s'y oppose. En outre, les caractéristiques, entiers, composants, éléments, particularités ou propriétés décrit(e)s en conjonction avec un aspect particulier, mode de réalisation ou exemple de l'invention doivent être compris comme étant applicables à tout autre aspect, mode de réalisation ou exemple décrit ici, 10 à moins qu'ils soient incompatibles avec ceux-ci. 15 20 25 30

Claims (17)

  1. REVENDICATIONS1. Composant (3, 4) pour un moteur à turbine à gaz, comprenant des première et deuxième parois (100, 110) définissant au moins un passage (3R) pour alimenter en fluide de refroidissement une partie (40) du composant à refroidir, ladite partie (40) comprenant une fente (105) par laquelle passe le fluide de refroidissement du passage (3R) à une sortie de la fente (105) pour effectuer le refroidissement de la partie (40), dans lequel la fente (105) comprend au moins une paroi latérale (100, 110) ayant un profil de surface définissant un réseau de canaux (102, 112) pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, et dans lequel le profil de surface définissant ledit réseau de canaux (102, 112) est ondulé.
  2. 2. Composant selon la revendication 1, dans lequel la fente (105) comprend une première paroi latérale (100) ayant un premier profil de surface définissant un premier réseau de canaux (102) pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, et une deuxième paroi latérale (110), opposée à la première paroi latérale (100), ayant un deuxième profil de surface définissant un deuxième réseau de canaux (112) pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, où chacun desdits premier et deuxième profils de surface est ondulé et les canaux du premier réseau (102) sont orientés de façon à être non parallèles aux canaux du deuxième réseau (112).
  3. 3. Composant selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le ou chaque profil de surface de la paroi latérale de fente ou de la paroi latérale de fente respective (100, 110) est défini par une courbe régulière en forme d'onde qui change de direction de manière régulière sur au moins une partie de son pas, dans lequel le profil en coupe de la surface formant chaque canal (102, 112) du réseau respectif est tel qu'une tangente à la surface de définition de canal, perpendiculaire à la direction longitudinale de canal, a un angle d'orientation qui varie, par rapport au plan général de la paroi latérale respective (100, 110), de manière sensiblement continue sur au moins une partie de sa courbe entre un côté du canal (102, 112) et un côté opposé de celui-ci.
  4. 4. Composant selon la revendication 3, dans lequel les canaux (102, 112) dans la surface de paroi latérale ou la surface de paroi latérale respective 302 995 9 36 (100, 110) sont définis par un profil de surface pratiquement sans aucun bord ni coin qui présentent une limite inclinée entre deux parties de surface adjacentes de ceux-ci. 5
  5. 5. Composant selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la fonction d'onde définissant le ou chaque profil de surface ondulé définissant les canaux respectifs (102, 112) est une forme d'onde définie par une fonction mathématique ou une combinaison de deux fonctions mathématiques ou plus qui définit/définissent une onde de répétition régulière ayant une amplitude 10 et/ou une longueur d'onde sensiblement constante.
  6. 6. Composant selon la revendication 5, dans lequel la fonction d'onde définissant le ou chaque profil de surface ondulé définissant les canaux respectifs (102, 112) est choisie parmi une fonction d'onde sinusoïdale, une 15 fonction d'onde polynomiale, une fonction d'onde exponentielle, ou une combinaison de deux fonctions de forme ou d'onde différentes ou plus, définissant chacune une région ou une partie différente de la courbe définissant le profil de surface d'un canal donné (102, 112). 20
  7. 7. Composant selon l'une des revendications précédentes, dans lequel : les canaux (102, 112) à l'intérieur du ou de chaque réseau respectif sont sensiblement parallèles les uns aux autres, et/ou les canaux (102, 112) à l'intérieur du ou de chaque réseau respectif sont sensiblement équidistants. 25
  8. 8. Composant selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, lorsqu'elle dépend de la revendication 2, dans lequel les canaux dans le premier réseau (102) sont globalement orientés avec leurs axes longitudinaux à un premier angle (102a) par rapport à la direction radiale du composant et les 30 canaux dans le deuxième réseau (112) sont globalement orientés avec leurs axes longitudinaux à un deuxième angle (112a) par rapport à la direction radiale du composant, dans lequel les premier et deuxième angles (102a, 112a) sont chacun supérieurs à 0° et inférieurs à 180° par rapport à ladite direction radiale, les deux angles (102a, 112a) étant définis sur le même côté axial de cette 35 direction radiale, et les premier et deuxième angles (102a, 112a) sont différents l'un de l'autre. 3029959 37
  9. 9. Composant selon la revendication 8, dans lequel la différence entre les premier et deuxième angles (102a, 112a) est un angle inclus d'environ 60° à environ 120°. 5
  10. 10. Composant selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, lorsqu'elle dépend de la revendication 2, dans lequel une distance qui traverse transversalement la fente (105) entre des pics de la surface de définition de canal du premier réseau (102) et des pics de la surface de définition de canal du deuxième réseau (112) est choisie parmi de telles valeurs variables de celle- 10 ci, de sorte qu'un écart ou une séparation transversale minimal(e) entre les premier et deuxième réseaux (102, 112) soit choisie de façon à être d'une valeur prédéterminée.
  11. 11. Composant selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, 15 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, dans lequel au moins l'une des parois latérales de fente (100, 110) et/ou au moins un ou plusieurs des canaux (102, 112) eux-mêmes dans l'un et/ou l'autre des réseaux est/sont muni(s) d'au moins un élément de déflecteur (148, 150) configuré de manière à réfléchir, dévier ou changer la direction d'écoulement d'un flux de fluide de 20 refroidissement lorsqu'il arrive sur celui-ci ou contre celui-ci durant son passage à travers le/les canal/canaux respectif(s) (102, 112) et/ou à travers la fente (105).
  12. 12. Composant selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, 25 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, dans lequel : (i) au moins un ou plusieurs des canaux (102, 112) du réseau ou d'au moins un réseau respectif ont chacun une partie aval (102E, 112E) qui a une direction longitudinale qui est différente de celle d'une majeure partie, amont (102F, 112F) de celui-ci ; et/ou 30 (ii) au moins certains canaux respectifs parmi les canaux (102, 112) de l'un des réseaux se terminent dans des parties d'embouchure respectives qui se combinent chacune avec des parties d'embouchure respectives correspondantes d'au moins certains canaux respectifs parmi les canaux (112, 102) de l'autre des réseaux de façon à former des ouvertures d'échappement 35 respectives ayant une géométrie et/ou une forme prédéterminée. 3029959 38
  13. 13. Composant selon l'une des revendications précédentes, qui est fabriqué par un procédé choisi parmi un procédé de coulée ou un procédé de fabrication additive par couches ou de dépôt en couches. 5
  14. 14. Agencement de refroidissement pour un composant (3, 4) d'un moteur à turbine à gaz, dans lequel le composant (3, 4) comprend des première et deuxième parois (100, 110) définissant au moins un passage (3R) pour alimenter en fluide de refroidissement une partie (40) du composant à refroidir, ladite partie (40) comprenant une fente (105) par laquelle le fluide de 10 refroidissement passe du passage (3R) à une sortie de la fente (105) pour effectuer le refroidissement de la partie (40), dans lequel l'agencement de refroidissement comprend au moins une paroi latérale (100) de la fente (40) qui a un profil de surface définissant un réseau de canaux (102) pour le passage de fluide de refroidissement à travers 15 celui-ci, et dans lequel ledit profil de surface définissant ledit réseau de canaux (102) est ondulé ; et éventuellement dans lequel l'agencement de refroidissement comprend une première paroi latérale (100) de la fente (105) ayant un premier 20 profil de surface définissant un premier réseau de canaux (102) pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, et une deuxième paroi latérale (110), opposée à la première paroi latérale (100), ayant un deuxième profil de surface définissant un deuxième réseau de canaux (112) pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, dans lequel chacun 25 desdits premier et deuxième profils de surface est ondulé et les canaux du premier réseau (102) sont orientés de façon à être non parallèles aux canaux du deuxième réseau (112).
  15. 15. Moteur à turbine à gaz comprenant au moins un composant (3, 4) 30 selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, ou au moins un composant (3, 4) comportant un agencement de refroidissement selon la revendication 14.
  16. 16. Procédé de refroidissement d'une partie d'un composant (3, 4) d'un moteur à turbine à gaz pendant son fonctionnement, dans lequel le composant 35 (3, 4) comprend des première et deuxième parois (100, 110) définissant au moins un passage (3R) pour alimenter en fluide de refroidissement la partie 3029959 39 (40) de celui-ci, ladite partie (40) comprenant une fente (105) par laquelle le fluide de refroidissement passe du passage (3R) à une sortie de la fente (105), dans lequel la fente (105) comprend au moins une paroi latérale (100) ayant un profil de surface définissant un réseau de canaux (102) pour le passage de 5 fluide de refroidissement à travers celui-ci, et dans lequel le profil de la surface définissant ledit réseau de canaux (102) est ondulé, dans lequel le procédé comprend, lors du fonctionnement du moteur, le passage du fluide de refroidissement du passage (3R) à la sortie de la fente (105) par la fente (105) de sorte que le fluide de refroidissement passe le long 10 dudit réseau de canaux profilés ondulés (102) dans l'au moins une paroi latérale (100).
  17. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel la fente (105) comprend une première paroi latérale (100) ayant un premier profil de surface 15 définissant un premier réseau de canaux (102) pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, et une deuxième paroi latérale (110), opposée à la première paroi latérale (100), ayant un deuxième profil de surface définissant un deuxième réseau de canaux (112) pour le passage de fluide de refroidissement à travers celui-ci, dans lequel chacun desdits premier et 20 deuxième profils de surface est ondulé et les canaux du premier réseau (102) sont orientés de façon à être non parallèles aux canaux du deuxième réseau (112) dans lequel le procédé comprend, lors du fonctionnement dudit moteur, le passage du fluide de refroidissement du passage (3R) à la sortie de la fente 25 (105) par la fente (105) de sorte que le fluide de refroidissement passe le long desdits premier et deuxième réseaux de canaux profilés ondulés (102, 112) dans les première et deuxième parois latérales respectives (100, 110), et, facultativement, le procédé comprend le passage du fluide de refroidissement du passage (3R) à la sortie de la fente (105) par la fente (105) 30 de sorte que le fluide de refroidissement passe le long desdits premier et deuxième réseaux de canaux profilés ondulés (102, 112) dans les première et deuxième parois latérales respectives (100, 110) tout en passant en outre entre au moins un ou plusieurs canal/canaux (102) du premier réseau et au moins un ou plusieurs canal/canaux (112) du deuxième réseau. 35
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