FR3127252A1 - Elément de turbomachine comprenant au moins une pale obtenue par fabrication additive - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un élément (1) de turbomachine, comprenant au moins une pale (2) obtenue par fabrication additive, la pale (2) présentant une peau (4) et un treillis (6) interne permettant une circulation d’air dans la pale (2) et ayant une fonction de support de fabrication additive de la peau (4). Figure pour l’abrégé : Fig. 6

Description

Elément de turbomachine comprenant au moins une pale obtenue par fabrication additive
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine des turbomachines et plus particulièrement des systèmes de refroidissement des éléments de turbomachine
ETAT DE LA TECHNIQUE
Au sein d’une turbomachine, les pièces sont soumises à de très fortes contraintes thermiques. Pour éviter que certains éléments ne cassent ou ne s’usent prématurément, il est nécessaire de les refroidir durant le fonctionnement de la turbomachine.
C’est notamment le cas des distributeurs haute pression, des aubes directrices d’entrée, et des aubes statoriques variables.
Actuellement, on connait plusieurs méthodes de refroidissement de ces éléments, parmi lesquelles :
- Insert multi-percé rapporté (impact) : Avec cette technologie (représentée sur les figures 1 et 2), l’air de ventilation est guidé à haute vitesse par des perçages (trous d’impacts réalisés dans un insert) sur la pièce à ventiler.
- Circuit interne type serpentin : Avec cette technologie (représentée sur la ), l’air de ventilation est guidé au travers de la pièce à refroidir afin de réaliser un échange convectif. Il est évacué dans la veine principale (gaz chaud) via des évents.
- Perturbateurs (pontets/ailettes) : Avec cette technologie (représentée sur la ), le parcours de l’air de ventilation peut être partiellement obstrué par des perturbateurs afin de réaliser des échanges thermiques locaux entre les perturbateurs et l’air de ventilation (+accélération de l’air pour augmenter l’échange convectif). Ces perturbateurs peuvent également servir à relier thermiquement l’intrados et l’extrados d’une pale.
En outre, il est connu du document FR3085713 d’intégrer des capillaires de refroidissement dans une aube (ou une pale). Ces capillaires traversent l’aube et permettent ainsi une circulation d’air au travers de l’aube.
Ce système permet un refroidissement efficace mais n’est pas optimal dans le cas d’une réalisation de l’élément (aube, pale ou distributeur) en fabrication additive.
En effet, une aube (ou une pale) pouvant être une pièce creuse, lors de sa réalisation en fabrication additive, il peut être nécessaire d’intégrer un support de fabrication, dans l’aube. En fonction du sens de fabrication, le support permet de soutenir la matière déposée, par exemple pour réaliser l’une des faces externes de l’aube.
Or, pour de nombreux éléments d’une turbomachine, la fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre impose un sens de fabrication dans l’axe de la turbine. Dans ce contexte, une pale faisant beaucoup de déviations et évidée ne peut pas être réalisée en une seule pièce sans supports. Il est donc indispensable d’ajouter des supports de fabrication dans la pale. Cependant, ces supports qui ne sont pas initialement prévus peuvent interférer avec les capillaires, et dégrader potentiellement les performances intrinsèques de la pièce. De plus certains capillaires non supportés peuvent être obstrués et inaccessibles à l’issue du procédé de fabrication additive.
Dans ce contexte, il est nécessaire de fournir un élément de turbomachine comprenant une pale présentant une structure adaptée pour être refroidie et pour être réalisée en fabrication additive.
Selon un premier aspect, l’invention propose un élément de turbomachine, comprenant au moins une pale obtenue par fabrication additive, la pale présentant une peau et un treillis interne permettant une circulation d’air dans la pale et ayant une fonction de support de fabrication additive de la peau.
Le treillis peut présenter une densité variable.
Le treillis peut présenter une densité plus importante à proximité de la peau.
La pale peut présenter au moins un insert positionné dans le treillis.
L’insert peut présenter au moins une ouverture permettant une circulation d’air vers la peau.
Le treillis peut comprendre une portion interne et une portion externe, séparées par l’insert.
L’élément peut présenter deux parois de veine circonférentielles entre lesquelles ladite au moins une pale s’étend radialement, la peau formant deux parois tangentielles de ladite au moins une pale.
La pale peut présenter des ouvertures dans un plan radial.
La pale peut ne pas présenter de paroi dans un plan radial.
L’élément peut être choisi parmi un distributeur haute pression, une aube directrice d’entrée, une aube statorique variable.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La est une représentation d’un dispositif de l’art antérieur.
La est une représentation d’un dispositif de l’art antérieur.
La est une représentation d’un dispositif de l’art antérieur.
La est une représentation d’un dispositif de l’art antérieur.
La est une représentation d’un dispositif de fabrication additive connu.
La est une représentation en coupe radiale, sensiblement perpendiculaire à l’écoulement destiné à s’écouler autour de la pale, d’une pale selon l’invention.
La est une représentation éclatée d’une pale selon l’invention.
La est une représentation agrandie d’une portion d’une pale selon l’invention.
La est une représentation en coupe, dans un plan sensiblement circonférentiel, d’une portion d’une pale selon l’invention.

Claims (10)

  1. Elément (1) de turbomachine, comprenant au moins une pale (2) obtenue par fabrication additive, la pale (2) présentant une peau (4) et un treillis (6) interne permettant une circulation d’air dans la pale (2) et ayant une fonction de support de fabrication additive de la peau (4).
  2. Elément (1) selon la revendication 1, dans lequel le treillis (6) présente une densité variable.
  3. Elément (1) selon la revendication 2, dans lequel le treillis (6) présente une densité plus importante à proximité de la peau (4).
  4. Elément (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pale (2) présente au moins un insert (20) positionné dans le treillis (6).
  5. Elément (1) selon la revendication 4, dans le lequel l’insert (20) présente au moins une ouverture (21) permettant une circulation d’air vers la peau (4).
  6. Elément (1) selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel le treillis (6) comprend une portion interne (61) et une portion externe (62), séparées par l’insert (20).
  7. Elément (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes présentant deux parois de veine (24) circonférentielles entre lesquelles ladite au moins une pale (2) s’étend radialement, la peau (4) formant deux parois tangentielles de ladite au moins une pale (2).
  8. Elément (1) selon la revendication 7, dans lequel la pale (2) présente des ouvertures dans un plan radial.
  9. Elément (1) selon la revendication 8 dans lequel la pale (2) ne présente pas de paroi dans un plan radial.
  10. Elément (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’élément (1) est choisi parmi un distributeur haute pression, une aube directrice d’entrée, une aube statorique variable.
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