EP3414031A1 - Procédé de formation de trous de dépoussiérage pour aube de turbine et noyau céramique associé - Google Patents

Procédé de formation de trous de dépoussiérage pour aube de turbine et noyau céramique associé

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EP3414031A1
EP3414031A1 EP17709141.0A EP17709141A EP3414031A1 EP 3414031 A1 EP3414031 A1 EP 3414031A1 EP 17709141 A EP17709141 A EP 17709141A EP 3414031 A1 EP3414031 A1 EP 3414031A1
Authority
EP
European Patent Office
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core
calibrated
blade
casting
dust removal
Prior art date
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Application number
EP17709141.0A
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German (de)
English (en)
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EP3414031B1 (fr
Inventor
Adrien Bernard Vincent ROLLINGER
Mirna Bechelany
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Safran SA
Original Assignee
Safran SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
Publication of EP3414031A1 publication Critical patent/EP3414031A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3414031B1 publication Critical patent/EP3414031B1/fr
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/21—Manufacture essentially without removing material by casting
    • F05D2230/211—Manufacture essentially without removing material by casting by precision casting, e.g. microfusing or investment casting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/607—Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles

Definitions

  • the present invention relates to the general field of turbomachine turbine blades, and more particularly to turbine blades provided with integrated cooling circuits produced by the lost-wax casting technique.
  • a turbomachine comprises a combustion chamber in which air and fuel are mixed before being burned.
  • the gases from this combustion flow downstream of the combustion chamber and then feed a high pressure turbine and a low pressure turbine.
  • Each turbine has one or more rows of stationary blades (called distributors) alternating with one or more rows of moving blades (called moving wheels), circumferentially spaced around the rotor of the turbine.
  • These turbine blades are subjected to very high temperatures of the combustion gases, which reach values much higher than those which can bear without damage these blades which are in direct contact with these gases, which necessarily implies to ensure their cooling continuously by an integrated cooling circuit which, when it wishes to ensure efficient and precise cooling without significantly increasing the air flow and without penalizing the engine performance, has multiple cavities.
  • the hollow vanes thus formed are manufactured by the so-called "lost wax” foundry process which requires the use of a model piece or core whose outer surface corresponds to the internal surface of the finished blade, as described in patent application FR2961552. filed in the name of the plaintiff.
  • the air necessary for the operation of the engine generally contains various dusts (in particular fine sand) which can accumulate in the cooling circuits of the turbine blades causing the closing of the outflow orifices at the outlet of the cavities and thus threatening the integrity of the dawn.
  • the blades of turbine are equipped at the top of the cavity with calibrated dust extraction holes, obtained by high-precision machining or from connecting rods of alumina or quartz inserted in the ceramic core, and whose role is to generate these holes and to guarantee evacuation of these particles after their stall (that is to say their dissolution).
  • the use of these connecting rods poses certain problems.
  • the alumina rods are very difficult to remove by the basic solutions (or in the standard unsteady conditions of the ceramic cores) and require a high residence time, a very high concentration of sodium hydroxide or potassium hydroxide and temperatures and pressures. very high likely to be aggressive vis-à-vis the alloy (stress corrosion).
  • the quartz rods have a low mechanical strength thus penalizing their use in a lost wax casting process or the core which has a different coefficient of thermal expansion (CTE) and is also often of different composition, undergoes several mechanical stresses .
  • CTE coefficient of thermal expansion
  • the use of rods is not applicable in all core manufacturing processes.
  • the rods can not be embedded in the core during manufacture (in contrast to the injection molding process).
  • the use of rods is not applicable to all core geometries including those using thin plates whose rods must then marry the shape.
  • the present invention therefore aims to overcome the aforementioned drawbacks by proposing a geometric layout of the core to simply obtain dust collection holes more reliably than currently and in particular without harming the strength of this core. Another purpose is to eliminate the final drilling operation of the bath of the prior art to obtain these holes.
  • a ceramic core used for the manufacture of a turbomachine hollow turbine blade according to the lost wax foundry technique, said blade having calibrated dusting holes emanating from a vertex of at least one embodiment. at least one cavity and opening into a bath of said blade, characterized in that each of said calibrated dust removal holes is formed in a core portion of a determined height sufficient to guarantee the mechanical strength, said core portion having a through hole an axis perpendicular to a longitudinal axis of said calibrated dust removal hole and defining on either side of said through orifice on the one hand a core cylinder of a determined diameter corresponding to said dusting hole to be formed and on the other hand a remaining core volume to be closed after casting, so that said calibrated dust removal hole is obtained without drilling and without use of connecting rods.
  • the dedusting holes can be obtained directly from the foundry by injection, additive manufacturing or machining ceramic cores without drilling or use of connecting rods. Any possible source of differential thermal expansion is suppressed, the mechanical strength of the core is improved and correlatively the mechanical properties of the blade are thus maintained. With this core, the machining operation of the prior art to take into account constraining uncertainties and can adversely affect the geometry of the plates of a multi-cavity circuit is also removed.
  • said core portion may form a portion of a side column for creating a cavity lateral of said blade or an inter-cavity connection zone between said at least one cavity and said bath.
  • a recessed area to allow a centering of said through hole in said connecting zone, so as to ensure a better holding of said core portion during the casting.
  • said remaining core volume comprises at least one lateral stiffener (two stiffeners giving it a quadrilobed shape) dimensioned so as to guarantee better holding of said core portion during casting.
  • the invention also relates to the method of forming calibrated dust removal holes in a turbomachine hollow turbine blade produced by the lost-wax casting technique by means of a ceramic core as explained above and any turbomachine turbine equipped with a plurality of cooled vanes made from such a method.
  • FIG. 1 is a partial view of a turbine blade core according to the invention
  • FIG. 2 is a view of a portion of the core of FIG. 1 at a side plate
  • FIGS. 2A and 2B are respectively views after casting and after machining once the core portion of FIG. 2 has been removed
  • FIG. 3 is a view of part of the core of FIG. 1 at a connection with the bath
  • FIG. 1 represents, at the level of its head assembly, a ceramic core intended for the production of a turbomachine hollow turbine blade.
  • the ceramic core 10 in the example illustrated, comprises seven parts or columns.
  • the first column 12 which is intended to end up on the side of the arrival of the combustion gases, corresponds to a leading edge cavity which will be created after foundry, while the second column 14 corresponds to a central cavity which it is adjacent. The latter receives a flow of cooling air through a pipe resulting after foundry, the presence of a first column foot of the core.
  • the core further comprises sixth and seventh lateral columns 22, 24 corresponding to lateral cavities created after casting and separated one and the other of the second and third columns 14, 16 by a determined spacing necessary for the creation of a solid inter-cavity wall during casting of the molten metal.
  • the first and second columns 12 and 14 are connected to each other by a series of bridges 26, to which will correspond, after casting, air supply ports for cooling the leading edge cavity.
  • other bridges 28 vertically inclined forming core thinned regions can create stiffened blade regions.
  • the size of the various bridges is determined to prevent them from breaking when handling the core 10, which would render it unusable.
  • the bridges are, in the example considered, distributed spaced substantially regularly over the height of the core, particularly at the first column of the core.
  • the dedusting holes of the turbine blades necessary for the evacuation of dust (in particular fine sand) which can accumulate in the cooling circuits are obtained by a geometric arrangement of a part of core, directly raw foundry, without drilling and without the use of connecting rods that they are holes in the side cavities of the core than those ensuring the connection with the bathtub.
  • the manufacturing process at The lost wax of the dawn once this core is made is conventional and consists first of all in forming an injection mold in which is placed the core before injection of the wax.
  • the wax model thus created is then dipped in slips consisting of ceramic suspension to make a casting mold (also called shell mold). Finally, the wax is removed and the shell mold is baked into which the molten metal can then be cast.
  • Final machining (however simplified compared with those of the prior art) described above will then allow to get the finished dawn.
  • This geometry can be obtained conventionally by integrating a stirrup-type disturbance into the mold of the plate (at a through-orifice of longitudinal axis delimiting in a direction perpendicular to this axis the cylinder 30 and the remaining volume 33) for the case of ceramic injection or without additional stress for the case of additive manufacturing or machining of cores.
  • the ceramic cores made by injection to be demolded it must of course be ensured that these cores have sufficient remains relative to a demolding axis technical. Indeed, if this demolding axis is not well oriented, the plate can be greatly weakened.
  • FIG. 2A illustrates the upper part of the dawn (bath) obtained at the end of the casting (foundry blank) with the two cavities 32, 34 corresponding to the two lateral columns and the excess material which surrounds them due to the assembly of these columns.
  • FIG. 2B there is the same bath after machining this excess material and it is found that with the invention, two holes 36A, 38A; 36B, 38B are formed at each cavity (instead of only one in the prior art).
  • One of them 36A, 36B having the dimension of the core cylinder 30 will provide the dust removal function, the other hole 38A, 38B which has no particular function and the size of the remaining core volume 33, is intended to be plugged.
  • connection with the tub is illustrated in FIG. 3.
  • a local geometrical arrangement of the connection is provided, forming on either side of the through-hole 41 on the one hand a core cylinder 40 of a determined diameter corresponding to the diameter of the dedusting hole to be made and, on the other hand, the remaining core volume 43 intended to be closed after casting.
  • the core cylinder also has a smallest possible height to ensure the good behavior of the core and prevent the formation of cracks.
  • the through orifice may be formed by the use of a bridge-type interferer integrated in the foundry mold.
  • FIG. 3A illustrates the upper part of the dawn (bath) obtained at the end of the casting (foundry blank) with the extension 42 resulting from the removal of the core from the space d.
  • FIG. 3B there is the same bathtub after machining of this riser and it is found that with the invention, two holes 44, 46 are formed at the bath.
  • stiffeners 48A, 48B giving a quadrilobed shape to the second hole (corresponding to a section of the volume 43) and dimensioned to ensure the strength of the core.
  • this also makes it possible to increase the section and to guarantee a better filling and in the cases of an additive manufacturing and a machining of cores, the stiffeners stiffen the connection and prevent the deformation of the elements. nuclei.

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Abstract

Noyau céramique (10) utilisé pour la fabrication d'une aube de turbine creuse de turbomachine selon la technique de la fonderie à la cire perdue, l'aube comportant des trous calibrés de dépoussiérage émanant d'un sommet d'au moins une cavité (22) et débouchant dans une baignoire de cette aube, chacun des trous calibrés de dépoussiérage étant formé dans une partie de noyau d'une hauteur déterminée suffisante pour en garantir la tenue mécanique, la partie de noyau comportant un orifice traversant d'axe perpendiculaire à un axe longitudinal du trou calibré de dépoussiérage et délimitant de part et d'autre de cet orifice traversant d'une part un cylindre de noyau d'un diamètre déterminé correspondant au trou de dépoussiérage à former et d'autre part un volume de noyau restant destiné à être rebouché après coulée, de sorte que le trou calibré de dépoussiérage est obtenu sans perçage et sans utilisation de tiges de liaison.

Description

Procédé de formation de trous de dépoussiérage pour aube de turbine et noyau céramique associé
Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général des aubages de turbine de turbomachine, et plus particulièrement aux aubes de turbine munies de circuits de refroidissement intégrés réalisées par la technique de la fonderie à la cire perdue. Art antérieur
De façon connue en soi, une turbomachine comporte une chambre de combustion dans laquelle de l'air et du carburant sont mélangés avant d'y être brûlés. Les gaz issus de cette combustion s'écoulent vers l'aval de la chambre de combustion et alimentent ensuite une turbine haute pression et une turbine basse pression. Chaque turbine comporte une ou plusieurs rangées d'aubes fixes (appelées distributeurs) alternant avec une ou plusieurs rangées d'aubes mobiles (appelées roues mobiles), espacées de façon circonférentielle tout autour du rotor de la turbine. Ces aubes de turbine sont soumises aux températures très élevées des gaz de combustion, lesquelles atteignent des valeurs largement supérieures à celles que peuvent supporter sans dommages ces aubes qui sont en contact direct avec ces gaz, ce qui implique nécessairement d'assurer leur refroidissement en continu par un circuit de refroidissement intégré qui, lorsqu'on souhaite assurer un refroidissement efficace et précis sans augmenter significativement le débit d'air et sans pénaliser les performances du moteur, comporte de multiples cavités. Les aubes creuses ainsi formées sont fabriquées par le procédé de fonderie dit « à cire perdue » qui nécessite le recours d'une pièce modèle ou noyau dont la surface extérieure correspond à la surface interne de l'aube finie, comme décrit dans la demande FR2961552 déposée au nom de la demanderesse.
L'air nécessaire au fonctionnement du moteur contient généralement diverses poussières (en particulier du sable fin) qui peuvent s'accumuler dans les circuits de refroidissement des aubes de turbine engendrant l'obturation des orifices d'évacuation en sortie des cavités et menaçant ainsi l'intégrité de l'aube. Pour pallier ce problème, les aubes de turbine sont équipées en sommet de cavité de trous de dépoussiérage calibrés, obtenus par usinage de grande précision ou à partir de tiges de liaison en alumine ou en quartz insérées dans le noyau céramique, et dont le rôle est de générer ces trous et de garantir l'évacuation de ces particules après leur décochage (c'est-à-dire leur dissolution).
L'utilisation de ces tiges de liaison pose toutefois certains problèmes. Tout d'abord, les tiges en alumine sont très difficilement éliminables par les solutions basiques (ou dans les conditions de décochage standard des noyaux céramiques) et nécessitent un temps de séjour important, une concentration en soude ou potasse très élevée et des températures et pressions très élevées susceptibles d'être agressifs vis-à-vis de l'alliage (corrosion sous contrainte). De même, les tiges de quartz présentent une faible tenue mécanique pénalisant ainsi leur utilisation dans un procédé de fonderie à cire perdue ou le noyau qui possède un coefficient de dilatation thermique (CTE) différent et est aussi souvent de composition différente, subit plusieurs contraintes mécaniques. Ensuite, l'utilisation de tiges n'est pas applicable dans tous les procédés de fabrication de noyaux. Dans le cas par exemple des noyaux élaborés par fabrication additive ou des noyaux obtenus par usinage dans un bloc céramique, les tiges ne peuvent pas être encastrées dans le noyau au cours de la fabrication (contrairement au procédé de moulage par injection). Enfin, l'utilisation de tiges n'est pas applicable à toutes les géométries de noyaux notamment celles mettant en œuvre des plaques fines dont les tiges doivent alors épouser la forme.
En outre, l'assemblage de plusieurs noyaux céramiques se faisant généralement par le pied et par la tête des noyaux (parties non fonctionnelles du noyau), l'excès de matière résultant de la coulée (conséquence de l'assemblage des noyaux) doit être éliminé lors de l'usinage de la baignoire qui nécessite le recours à diverses techniques de rechargement (rebouchage) ou de brasage de plaques. Or ces plaques brasées ne sont pas robustes (celles-ci peuvent se détacher et il peut donc être nécessaire de les épaissir localement) et le rechargement n'est souvent pas précis (profondeur rebouchée incertaine). Dès lors, le perçage des tiges de liaison formant les trous de dépoussiérage s'avère particulièrement délicat car ce perçage calibré s'effectue à l'endroit rebouché précédemment, avec donc un plus petit diamètre tout en respectant le minimum dimensionné pour évacuer les débris. La demande US2010/303625 illustre un tel perçage de tiges en céramique par EDM. Obiet et résumé de l'invention
La présente invention vise donc à pallier les inconvénients précités en proposant un aménagement géométrique du noyau permettant d'obtenir simplement des trous de dépoussiérage de façon plus fiable qu'actuellement et notamment sans nuire à la robustesse de ce noyau. Un autre but est de supprimer l'opération finale de perçage de la baignoire de l'art antérieur pour obtenir ces orifices.
A cet effet, il est prévu un noyau céramique utilisé pour la fabrication d'une aube de turbine creuse de turbomachine selon la technique de la fonderie à la cire perdue, ladite aube comportant des trous calibrés de dépoussiérage émanant d'un sommet d'au moins une cavité et débouchant dans une baignoire de ladite aube, caractérisé en ce que chacun desdits trous calibrés de dépoussiérage est formé dans une partie de noyau d'une hauteur déterminée suffisante pour en garantir la tenue mécanique, ladite partie de noyau comportant un orifice traversant d'axe perpendiculaire à un axe longitudinal dudit trou calibré de dépoussiérage et délimitant de part et d'autre dudit orifice traversant d'une part un cylindre de noyau d'un diamètre déterminé correspondant audit trou de dépoussiérage à former et d'autre part un volume de noyau restant destiné à être rebouché après coulée, de sorte que ledit trou calibré de dépoussiérage est obtenu sans perçage et sans utilisation de tiges de liaison.
Ainsi, les trous de dépoussiérage peuvent être obtenus directement de la fonderie par injection, fabrication additive ou usinage des noyaux céramique sans perçage ni utilisation de tiges de liaison. Toute source possible de dilatation thermique différentielle est supprimée, la tenue mécanique du noyau est améliorée et corrélativement les propriétés mécaniques de l'aube sont ainsi maintenues. Avec ce noyau, l'opération d'usinage de l'art antérieur devant prendre en compte des incertitudes contraignantes et pouvant impacter de manière néfaste la géométrie des plaques d'un circuit multi-cavités est aussi supprimée.
Selon le mode de réalisation envisagé, ladite partie de noyau peut former une partie d'une colonne latérale destinée à créer une cavité latérale de ladite aube ou une zone de liaison inter-cavités entre ladite au moins une cavité et ladite baignoire.
De préférence, sur une portion de noyau correspondant à ladite baignoire à créer, il est prévu une zone en retrait pour permettre un centrage dudit orifice traversant dans ladite zone de liaison, de sorte à garantir une meilleure tenue de ladite partie de noyau lors de la coulée.
Avantageusement lorsque le dimensionnement de l'aube l'impose, ledit volume de noyau restant comporte au moins un raidisseur latéral (deux raidisseurs lui donnant une forme quadrilobée) dimensionné de manière à garantir une meilleure tenue de ladite partie de noyau lors de la coulée.
L'invention concerne également le procédé de formation de trous calibrés de dépoussiérage dans une aube de turbine creuse de turbomachine réalisée selon la technique de la fonderie à la cire perdue au moyen d'un noyau céramique comme explicité précédemment et toute turbine de turbomachine munie d'une pluralité d'aubes refroidies fabriquée à partir d'un tel procédé.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur lesquels :
- la figure 1 est une vue partielle d'un noyau pour aube de turbine selon l'invention,
- la figure 2 est une vue d'une partie du noyau de la figure 1 au niveau d'une plaque latérale,
- les figures 2A et 2B sont respectivement des vues après coulée et après usinage une fois la partie de noyau de la figure 2 retiré,
- la figure 3 est une vue d'une partie du noyau de la figure 1 au niveau d'une liaison avec la baignoire, et
- les figures 3A et 3B sont respectivement des vues après coulée et après usinage une fois la partie de noyau de la figure 3 retiré. Description détaillée d'un mode de réalisation La figure 1 représente, au niveau de son assemblage de tête, un noyau céramique destiné à la réalisation d'une aube de turbine creuse de turbomachine. Le noyau céramique 10, dans l'exemple illustré, comporte sept parties ou colonnes. La première colonne 12, qui est destinée à se retrouver du côté de l'arrivée des gaz de combustion, correspond à une cavité de bord d'attaque qui se créera après fonderie, alors que la deuxième colonne 14 correspond à une cavité centrale qui lui est adjacente. Cette dernière reçoit un flux d'air de refroidissement par une canalisation résultant, après fonderie, de la présence d'un premier pied de colonne du noyau. Trois autres colonnes 16, 18, 20 correspondent à des cavités adjacentes qui reçoivent un second flux d'air de refroidissement amené par une autre canalisation issue de la présence d'un second pied de colonne du noyau. Enfin, le noyau comporte en outre des sixième et septième colonnes latérales 22, 24 correspondant à des cavités latérales créées après fonderie et séparées l'une et l'autre des deuxième et troisième colonnes 14, 16 par un espacement déterminé nécessaire à la création d'une paroi inter-cavités pleine lors de la coulée du métal fondu.
Les première et deuxième colonnes 12 et 14 sont reliées l'une à l'autre par une série de ponts 26, auxquels correspondront, après fonderie, des orifices d'alimentation en air pour le refroidissement de la cavité de bord d'attaque. Concernant la quatrième colonne 18, d'autres ponts 28 inclinés verticalement en formant des régions amincies de noyau permettent de créer des régions rigidifiées d'aube. La taille des différents ponts est déterminée pour éviter leur rupture lors de la manipulation du noyau 10, ce qui le rendrait inutilisable. Les ponts sont, dans l'exemple considérés, répartis en étant espacés sensiblement régulièrement sur la hauteur du noyau en particulier au niveau de la première colonne du noyau.
Conformément à l'invention, les trous de dépoussiérage des aubes de turbines nécessaires à l'évacuation des poussières (en particulier le sable fin) qui peuvent s'accumuler dans les circuits de refroidissement, sont obtenus par un aménagement géométrique d'une partie de noyau, directement brut de fonderie, sans perçage et sans utilisation de tiges de liaison qu'ils s'agissent des trous présents au niveau des cavités latérales du noyau que de ceux assurant la liaison avec la baignoire. Si le noyau ainsi formé se démarque des noyaux existant, le procédé de fabrication à cire perdue de l'aube une fois ce noyau réalisé est classique et consiste tout d'abord à former un moule d'injection dans lequel est placé le noyau avant injection de la cire. Le modèle en cire ainsi créé est ensuite trempé dans des barbotines constituées de suspension de céramique pour confectionner un moule de coulée (appelé aussi moule carapace). Enfin, on élimine la cire et on cuit le moule carapace dans lequel le métal fondu peut alors être coulé. Des usinages finaux (toutefois simplifiés par rapport à ceux de l'art antérieur) décrits plus avant permettront alors d'obtenir l'aube finie.
Selon l'invention et comme l'illustre la figure 2, il est prévu d'aménager localement, au niveau de la partie de noyau 22A, la géométrie des colonnes latérales 22, 24 (parties du noyau en céramique engendrant les cavités latérales) de manière à former d'une part un cylindre de noyau 30 d'un diamètre déterminé (calibré de l'ordre de 0,5mm à 0,8mm) correspondant au trou de dépoussiérage à réaliser, et en outre de hauteur la plus petite possible pour garantir la tenue mécanique de la plaque et d'autre part un volume de noyau 33 correspondant à l'espace restant du noyau et destiné à être rebouché après coulée. Cette géométrie peut être obtenue classiquement en intégrant un perturbateur de type pontet dans le moule de la plaque (au niveau d'un orifice traversant d'axe longitudinal délimitant dans une direction perpendiculaire à cet axe le cylindre 30 et le volume restant 33) pour le cas de l'injection céramique ou sans contrainte supplémentaire pour le cas d'une fabrication additive ou par usinage de noyaux.
Lorsque le dimensionnement de l'aube de turbine l'impose et compte tenu de l'aspect fragile de la céramique, il convient de garantir la tenue mécanique du noyau en veillant à ne pas fragiliser mécaniquement les plaques obtenues après coulée, par exemple en les rigidifiant par un ajout d'un ou plusieurs raidisseurs empêchant ainsi la rupture des plaques à ces endroits. Il est à noter que de tels raidisseurs latéraux (illustré par la référence 39 sur la figure 2B) ont un impact très faible sur l'injection (la section globale ne variant pas de manière trop importante, la partie perdue avec le perçage étant compensée avec l'ajout du raidisseur).
De même, les noyaux céramiques réalisés par injection devant être démoulés, il faut bien évidemment s'assurer que ces noyaux possèdent des dépouilles suffisantes par rapport à un axe de démoulage technique. En effet, si cet axe de démoulage n'est pas bien orienté, la plaque peut être fortement fragilisée.
la figure 2A illustre la partie supérieure de l'aube (baignoire) obtenue à l'issue de la coulée (brute de fonderie) avec les deux cavités 32, 34 correspondant aux deux colonnes latérales et la matière excédentaire qui les entourent due à l'assemblage de ces colonnes. Sur la figure 2B, on retrouve la même baignoire après usinage de cette matière excédentaire et l'on constate que, avec l'invention, deux trous 36A, 38A ; 36B, 38B sont formés au niveau de chaque cavité (au lieu d'un seul dans l'art antérieur). L'un d'eux 36A, 36B ayant la dimension du cylindre de noyau 30 assurera la fonction de dépoussiérage, l'autre trou 38A, 38B qui n'a pas de fonction particulière et a la dimension du volume de noyau restant 33, est destiné à être rebouché. Ainsi, avec l'invention, l'opération de rebouchage/perçage du trou de dépoussiérage, la plus délicate et présentant le moins de robustesse dans la réalisation de l'art antérieur, est supprimée. Le problème existant dans l'art antérieur de la profondeur incertaine du rebouchage ne gêne plus la bonne réalisation de la baignoire car celle-ci n'a plus à être percée.
La liaison avec la baignoire est illustrée à la figure 3. Comme pour les plaques latérales, pour obtenir un trou de dépoussiérage, il est prévu un aménagement géométrique local de la liaison, en formant de part et d'autre de l'orifice traversant 41 d'une part un cylindre de noyau 40 d'un diamètre déterminé correspondant au diamètre du trou de dépoussiérage à réaliser et d'autre part le volume restant de noyau 43 destiné à être rebouché après coulée. Le cylindre de noyau présente en outre une hauteur la plus faible possible pour garantir la bonne tenue du noyau et d'éviter la formation de criques. Comme précédemment, l'orifice traversant peut être formé par l'utilisation d'un perturbateur de type pontet intégré dans le moule de fonderie. Toutefois, l'espace disponible e entre les cavités et la baignoire étant très restreint et la liaison intercavités étant fine (donc avec une faible section), il est prévu aussi d'aménager sur une portion du noyau au niveau de la baignoire à créer une zone en retrait de façon à permettre d'obtenir un espace d plus important. De plus, l'orifice traversant 41 destiné à recevoir le perturbateur se retrouvant par ce fait centré sur la liaison inter-cavités, on obtient aussi une meilleure robustesse lors de la coulée. La figure 3A illustre la partie supérieure de l'aube (baignoire) obtenue à l'issue de la coulée (brute de fonderie) avec la rehausse 42 résultant du retrait du noyau de l'espace d. Sur la figure 3B, on retrouve la même baignoire après usinage de cette rehausse et l'on constate que, avec l'invention, deux trous 44, 46 sont formés au niveau de la baignoire. On notera la présence de deux raidisseurs latéraux 48A, 48B, donnant une forme quadrilobée au second trou (correspondant à une section du volume 43) et dimensionnés de manière à garantir la robustesse du noyau. Dans le cas d'une injection céramique, cela permet également d'augmenter la section et de garantir un meilleur remplissage et dans les cas d'une fabrication additive et d'un usinage de noyaux, les raidisseurs rigidifient la liaison et empêchent la déformation des noyaux.
Bien entendu, comme énoncé précédemment, dans le cas de l'injection céramique, il faut que le noyau reste démoulable et donc la liaison ajoutée doit l'être aussi, ainsi que le trou aménagé dans celle-ci.
Avec l'invention, il est ainsi proposé un moyen de combiner les fonctions de maintien de noyau et d'élaboration de trous de dépoussiérage (fonction habituellement assurée par des tiges) adapté à tout type de procédé de fabrication du noyau et à tout type de géométrie de ce noyau.

Claims

REVENDICATIONS
1. Noyau céramique (10) utilisé pour la fabrication d'une aube de turbine creuse de turbomachine selon la technique de la fonderie à la cire perdue, ladite aube comportant des trous calibrés de dépoussiérage émanant d'un sommet d'au moins une cavité (22) et débouchant dans une baignoire de ladite aube, caractérisé en ce que chacun desdits trous calibrés de dépoussiérage est formé dans une partie de noyau (22A) d'une hauteur déterminée suffisante pour en garantir la tenue mécanique, ladite partie de noyau comportant un orifice traversant (31, 41) d'axe perpendiculaire à un axe longitudinal dudit trou calibré de dépoussiérage et délimitant de part et d'autre dudit orifice traversant d'une part un cylindre de noyau (30, 40) d'un diamètre déterminé correspondant audit trou de dépoussiérage à former et d'autre part un volume de noyau restant (33, 43) destiné à être rebouché après coulée, de sorte que ledit trou calibré de dépoussiérage est obtenu sans perçage et sans utilisation de tiges de liaison.
2. Noyau céramique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie de noyau forme une partie (22A) d'une colonne latérale
(22, 24) destinée à créer une cavité latérale de ladite aube.
3. Noyau céramique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie de noyau forme une zone de liaison inter-cavités entre ladite au moins une cavité et ladite baignoire.
4. Noyau céramique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte, sur une portion de noyau correspondant à ladite baignoire à créer, une zone en retrait pour permettre un centrage dudit orifice traversant dans ladite zone de liaison, de sorte à garantir une meilleure tenue de ladite partie de noyau lors de la coulée.
5. Noyau céramique selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que ledit volume de noyau restant comporte au moins un raidisseur latéral (39 ; 48A, 48B) dimensionné de manière à garantir une meilleure tenue de ladite partie de noyau lors de la coulée.
6. Noyau céramique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit volume de noyau restant comporte deux raidisseurs latéraux (48A, 48B) se faisant face lui donnant une forme quadrilobée.
7. Utilisation d'un noyau céramique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour la fabrication d'une aube de turbine creuse de turbomachine selon la technique de la fonderie à la cire perdue.
8. Turbomachine comportant une aube de turbine creuse fabriquée selon la technique de la fonderie à la cire perdue à partir d'un noyau céramique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
9. Procédé de formation de trous calibrés de dépoussiérage dans une aube de turbine creuse de turbomachine réalisée selon la technique de la fonderie à la cire perdue au moyen d'un noyau céramique dont la surface extérieure est destinée à former la surface interne de l'aube finie, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de formation dans une partie de noyau (22A) d'une hauteur déterminée suffisante pour en garantir la tenue mécanique et dans laquelle sont formés chacun desdits trous calibrés de dépoussiérage, d'un orifice traversant (31, 41) d'axe perpendiculaire à un axe longitudinal dudit trou calibré de dépoussiérage et délimitant de part et d'autre dudit orifice traversant d'une part un cylindre de noyau (30, 40) d'un diamètre déterminé correspondant audit trou de dépoussiérage à former et d'autre part un volume de noyau restant (33, 43) destiné à être rebouché après coulée, de sorte que ledit trou calibré de dépoussiérage est obtenu sans perçage et sans utilisation de tiges de liaison.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit orifice traversant est formé par l'utilisation d'un perturbateur de type pontet.
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