FR3070714A1 - Aube de turbomachine a trous de refroidissement ameliores - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une aube (10) de turbomachine qui comporte une pale (14) comportant une paroi d'intrados (16), une paroi d'extrados, un bord d'attaque (18), un bord de fuite (20), une cavité interne et une pluralité de 'trous de refroidissement (22) réalisés dans les parois et les bords d'attaque et de fuite, chaque trou de refroidissement (22) reliant la cavité interne à l'extérieur, une extrémité dudit de chaque trou de refroidissement (22) débouchant dans la cavité, l'autre extrémité de chaque troue l'trou de refroidissement (22) débouchant à l'extérieur par une embouchure (26), dans laquelle les trous de refroidissement (22) sont répartis en au moins un premier alignement (28) et un deuxième alignement (30) réalisés dans une paroi de la pale (14), caractérisée en ce que l'embouchure (26) d'au moins l'un des trous de refroidissement (22) appartenant au moins au deuxième alignement (30) est de forme oblongue allongée selon la direction principale dudit deuxième alignement.

Description

AUBE DE TURBOMACHINE A TROUS DE REFROIDISSEMENT AMELIORES DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne une aube de turbomachine comportant des moyens de refroidissement améliorés.
L'invention concerne plus particulièrement une aube de turbine haute pression dans laquelle la répartition des trous de refroidissement permet de refroidir efficacement chaque zone.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les aubes de la turbine haute pression d'une turbomachine sont soumises aux températures élevées des gaz issus de la chambre de combustion.
Un échauffement trop important d'une aube peut réduire la tenue mécanique de celle-ci et il peut donc en résulter une détérioration locale ou globale de celle-ci.
Pour limiter cette détérioration de l'aube, il a été prévu de faire parcourir un flux d'air de refroidissement au travers de l'aube.
Cet air de refroidissement circule à l'intérieur d'une ou plusieurs cavités de l'aube et ressort au niveau des parois intrados et extrados par une pluralité de trous de refroidissement.
La répartition de ces trous de refroidissement est définie en fonction de la répartition des contraintes mécaniques et des températures dans l'aube.
Pour cela, il a été proposé de répartir les trous en formant deux alignements orientés selon la direction principale radiale de l'aube, ainsi qu'au niveau du sommet de l'aube.
Il a été constaté, sur un alignement de trous situé à proximité du bord de fuite de l'aube, qu'un grand nombre de trous doit être réalisé sur un tronçon de cet alignement.
La forte concentration de trous dans un tel tronçon de chaque alignement de trous permet de refroidir fortement la zone de l'aube au niveau de ces tronçons. Cependant, cette concentration de trous fragilise aussi la paroi de l'aube. Ainsi, au cours de l'utilisation de l'aube, il y a un risque d'apparition de criques pouvant amener à une rupture locale de l'aube.
De plus, le temps nécessaire à la réalisation de cette pluralité de trous est augmenté puisque les trous sont formés les uns après les autres.
L'invention a pour but de proposer une aube de turbomachine comportant des trous de refroidissement qui permettent le bon refroidissement de l'aube en tout point de celle-ci, et qui créent moins de concentrations de contraintes.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention propose une aube de turbomachine qui comporte une pale comportant une paroi d'intrados, une paroi d'extrados, un bord d'attaque, un bord de fuite, une cavité interne et une pluralité d'trous de refroidissement réalisés dans les parois et les bords d'attaque et de fuite de l'aube, chaque trou de refroidissement reliant la cavité interne à l'extérieur, une extrémité de chaque trou de refroidissement débouchant dans la cavité, l'autre extrémité de chaque de refroidissement débouchant à l'extérieur par une embouchure, dans laquelle les trous de refroidissement sont répartis en au moins un premier alignement et un deuxième alignement réalisés dans une paroi de la pale, caractérisée en ce l'embouchure d'au moins l'un des trous de refroidissement appartenant au moins au deuxième alignement est de forme oblongue allongée selon la direction principale dudit deuxième alignement.
La réalisation d'un tel trou de refroidissement comportant une embouchure allongée de forme oblongue permet d'assurer un débit d'air de refroidissement suffisant pour assurer le refroidissement, sans qu'il n'y ait une multitude de concentrations de contraintes localisées au niveau de l'embouchure allongée.
De préférence, chaque trou de refroidissement comporte au moins un conduit s'étendant au travers de l'épaisseur de la paroi de ventilation depuis la cavité interne jusqu'à l'embouchure de l'embouchure et ledit au moins un conduit dudit au moins un trou de refroidissement comportant l'embouchure oblongue, est de forme oblongue allongée selon la direction principale dudit deuxième alignement
De préférence, ledit conduit de forme oblongue s'étend sur sensiblement toute la longueur de l'embouchure du trou de refroidissement.
De préférence, l'embouchure est évasée en direction du bord de fuite à partir du conduit.
De préférence, la longueur de l'embouchure de forme oblongue d'un trou de refroidissement est inférieure ou égale à 30 % de la longueur de la pale.
De préférence, plusieurs des trous de refroidissement formant le deuxième alignement comportent une embouchure de forme oblongue.
De préférence, au moins le deuxième alignement s'étend selon la direction principale de la pale.
De préférence, un trou de refroidissement comportant une embouchure de forme oblongue appartient à au moins un autre alignement de trous de refroidissement parmi un alignement réalisé dans le bord d'attaque de la pale ; un alignement réalisé dans le bord de fuite de la pale et un alignement réalisé au niveau du sommet de la pale, qui est sensiblement perpendiculaire à l'orientation principale de la pale.
De préférence, le premier alignement de trous est situé sur ladite paroi à proximité du bord d'attaque et le deuxième alignement de trous de refroidissement est situé sur ladite paroi à proximité du bord de fuite.
L'invention concerne aussi une turbine de turbomachine comportant une pluralité d'aubes selon l'invention qui sont montées sur un rotor.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera à la figure unique qui est une représentation schématique en perspective d'une pale de turbomachine dont l'aube comporte des trous de refroidissement et qui est réalisée conformément à l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On a représenté à la figure unique une aube 10 de turbomachine, par exemple une aube 10 de turbine pour une turbomachine d'aéronef.
L'aube 10 comporte un pied 12 pour son montage sur un rotor de la turbomachine et une pale 14 sur laquelle le flux de gaz de combustion agit pour le fonctionnement de la turbomachine.
La pale 14 est orientée principalement radialement par rapport à l'axe principal du rotor sur lequel l'aube 10 est destinée à être montée et s'étend selon sa direction principale radiale dans le prolongement du pied 12.
La pale 14 comporte, de manière conventionnelle une face intrados 16, une face extrados (non visible), un bord d'attaque 18 et un bord de fuite 20. Ici, bien que seule la paroi intrados 12 soit visible aux figures, il sera compris que l'invention peut aussi être mise en œuvre sur la paroi extrados non représentée.
L'aube 10 est une aube de turbine de la turbomachine et des gaz chauds issus de la chambre de combustion de la turbomachine viennent en contact avec la pale 14. Ces gaz provoquent alors un échauffement de la pale 14 qui peut nuire à son intégrité lorsque réchauffement est trop important.
La pale 14 comporte à cet effet des moyens pour son refroidissement qui consistent en une cavité interne 36 qui est réalisée dans la pale 14 et qui est alimentée en un flux d'air de refroidissement.
Des conduits 38 d'alimentation en air de refroidissement sont formés dans le pied 12 de l'aube 10 et ils débouchent dans la cavité interne 36.
La pale 14 comporte aussi des trous 22 de refroidissement qui sont répartis sur la paroi intrados 16 et qui relient la cavité interne 36 à l'extérieur de la pale
14.
Ces trous de refroidissement permettent à l'air de refroidissement alimenté par la cavité interne 36, de s'échapper vers la paroi intrados 16 et de refroidir celle-ci.
Chaque trou de refroidissement 22 comporte un conduit 24 qui est relié directement à la cavité interne 36 et une embouchure 26 au niveau de laquelle le trou de refroidissement 22 débouche dans la paroi intrados 16.
Comme on peut le voir sur la figure unique, les trous de refroidissement 22 sont répartis sur le bord d'attaque 18, le bord de fuite 20 et sur chaque paroi intrados 16 et extrados. Dans la description qui va suivre, on fera référence aux trous de refroidissement 22 de la paroi intrados 16. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à la réalisation de ces trous de refroidissement et qu'elle concerne aussi les trous de refroidissement 22 de la paroi extrados, ainsi que toute zone d'une paroi de la pale 14 qui comporte une concentration importante de trous de refroidissement 22.
Les trous de refroidissement sont répartis sur la paroi intrados 16 en formant deux alignements 28, 30 de trous de refroidissement 22 qui sont globalement parallèles à l'orientation principale de la pale 14. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à cette orientation des alignements, qui peuvent être inclinés par rapport à l'orientation principale radiale de la pale 14.
Un premier alignement 28 est situé à proximité du bord d'attaque 18, le deuxième alignement 30 est situé à proximité du bord de fuite 20. Les trous de refroidissement 22 sont aussi répartis sur la paroi intrados 16 en un alignement 32 de trous de refroidissement qui est sensiblement perpendiculaire à l'orientation principale de la pale 14 et de préférence parallèle au bord 34 d'extrémité libre de la pale 14.
Il a été constaté qu'une portion de la paroi intrados 16, qui est située à proximité du bord de fuite 20 et dans une partie intermédiaire de la pale 14, selon son orientation principale, est soumise à des sollicitations thermomécaniques élevées au cours du fonctionnement de la turbomachine.
Ainsi, les trous de refroidissement 22 doivent être conçus pour refroidir suffisamment cette portion de la paroi d'intrados.
A cet effet, le deuxième alignement 30 de trous de refroidissement 22 comporte au moins un trou de refroidissement 22 dont l'embouchure 26 est de forme oblongue allongée selon la direction principale du deuxième alignement.
Ici, un seul trou de refroidissement 22 du deuxième alignement 30 comporte une embouchure 26 de forme oblongue, il sera compris que plusieurs trous de refroidissement 22 du deuxième alignement 30 de trous de refroidissement 22 peuvent chacun comporter une embouchure 26 de forme oblongue.
Selon un mode de réalisation préféré, le conduit 24 du trou de refroidissement 22 qui comporte une embouchure 26 de forme oblongue est lui aussi de forme oblongue et a la même orientation que l'embouchure 26, c'est-à-dire ici que le conduit 24 est allongé selon la direction principale de l'aube 14.
Un tel conduit 24 permet à une quantité importante d'air de refroidissement de s'écouler au travers de ce trou de refroidissement 22.
De plus, selon un mode de réalisation préféré, l'embouchure 26 est formée en s'évasant depuis le conduit oblong 26 qui lui est associé en direction du bord de fuite 20 de la pale 14.
Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure unique, le conduit 26 de forme oblongue s'étend sur sensiblement la même longueur que l'embouchure 26 de forme oblongue du même trou de refroidissement 22.
Selon une variante de réalisation (non représentée), le trou de refroidissement 22 qui comporte une embouchure 26 de forme oblongue comporte une pluralité de conduits 24 reliant l'embouchure 26 oblongue à la cavité formée dans l'aube 14 et qui sont répartis sur la longueur du trou de refroidissement 22. Chacun de ces conduits 24 associés à l'embouchure 26 de forme oblongue peut à son tour être oblong ou non.
Selon un mode de réalisation préféré, la longueur de l'embouchure 26 de forme oblongue est inférieure ou égale à 30% de la longueur radiale de la pale 14.
Dans la description qui précède, on a décrit un trou de refroidissement 22 comportant une embouchure 26 oblongue comme faisant partie du deuxième alignement 30. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et qu'un trou de refroidissement 22 faisant partie d'un de plusieurs des autres alignements
28, 32 peut comporter une embouchure 26 oblongue.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Aube (10) de turbomachine qui comporte une pale (14) comportant une paroi d'intrados (16), une paroi d'extrados, un bord d'attaque (18), un bord de fuite (20), une cavité interne et une pluralité de trous de refroidissement (22)réalisés dans les parois et les bords d'attaque et de fuite, chaque trou de refroidissement (22) reliant la cavité interne à l'extérieur, une extrémité de chaque trou de refroidissement (22) débouchant dans la cavité, l'autre extrémité de chaque trou de refroidissement (22) débouchant à l'extérieur par une embouchure (26), dans laquelle les trous de refroidissement (22) sont répartis en au moins un premier alignement (28) et un deuxième alignement (30) réalisés dans une paroi de la pale (14), caractérisée en ce que l'embouchure (26) d'au moins l'un des trous de refroidissement (22) appartenant au moins au deuxième alignement (30) est de forme oblongue allongée selon la direction principale dudit deuxième alignement.
  2. 2. Aube (10) selon la revendication 1, dans laquelle chaque trou de refroidissement (22) comporte au moins un conduit (24) s'étendant au travers de l'épaisseur de ladite paroi depuis la cavité interne jusqu'à l'embouchure (26), caractérisée en ce que ledit au moins un conduit (24) dudit au moins un trou de refroidissement (22) comportant l'embouchure (26) oblongue, est de forme oblongue allongée selon la direction principale dudit deuxième alignement (30)
  3. 3. Aube (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit conduit (24) de forme oblongue s'étend sur sensiblement toute la longueur de l'embouchure (26) du trou de refroidissement (22).
  4. 4. Aube (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'embouchure (26) est évasée en direction du bord de fuite (20) à partir du conduit (24).
  5. 5. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la longueur de l'embouchure (26) de forme oblongue d'un trou de refroidissement (22) est inférieure ou égale à 30% de la longueur de la pale (14).
  6. 6. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que plusieurs des trous de refroidissement (22) formant le deuxième alignement (30) comportent une embouchure (26) de forme oblongue.
  7. 7. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins le deuxième alignement (30) s'étend selon la direction principale de la pale (14).
  8. 8. Aube (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un trou de refroidissement (22) comportant une embouchure (26) de forme oblongue appartient à au moins un autre alignement de trous de refroidissement (22) parmi un alignement réalisé dans le bord d'attaque (18) de la pale (14); un alignement réalisé dans le bord de fuite(18) de la pale (14) et un alignement réalisé au niveau du sommet de la pale (14), qui est sensiblement perpendiculaire à l'orientation principale de la pale (14).
  9. 9. Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier alignement de trous (28) est situé sur ladite paroi à proximité du bord d'attaque 18) et le deuxième alignement (30) de trous de refroidissement (22) est situé sur ladite paroi à proximité du bord de fuite 20).
  10. 10. Turbine de turbomachine comportant une pluralité d'aubes (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes qui sont montées sur un rotor.
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