FR3120909A1 - Aube de turbomachine comportant un bord de fuite renforcé - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une aube mobile (10) de rotor de turbomachine s'étendant selon une direction principale radiale et selon une direction longitudinale, comportant une pale (12) délimitée par : - une face d'intrados (14) située d'un premier côté transversal de la pale (12); - une face d'extrados (16) située d'un deuxième côté transversal de la pale (12) ; - un bord d'attaque (18) d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale amont de la pale (12) ; et - un bord de fuite (20) d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale aval de la pale (12), dans laquelle l'aube mobile (10) est réalisée en un alliage de titane caractérisée en ce qu'elle comporte une couche de matériau de revêtement (22) qui recouvre en partie chacune de la face d'intrados (14) et de la face d'extrados (16) et qui recouvre aussi le bord de fuite (20). Figure pour l’abrégé : figure 1

Description

Aube de turbomachine comportant un bord de fuite renforcé
L'invention concerne une aube de turbomachine comportant un bord de fuite renforcé.
L'invention concerne plus particulièrement une aube mobile de turbomachine destinée à résister à des impacts sur son bord de fuite.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Actuellement, une aube mobile de turbomachine est réalisée par taille dans la masse à partir d'un barreau en alliage de titane, avec une forme optimisée pour être compatible avec tous les types d’usinages à disposition.
Cependant, l'alliage de titane communément utilisé est l'aluminiure de titane, ou TIAL, et c'est un matériau fragile très peu tolérant aux impacts d’objets. En effet, lors du fonctionnement de la turbomachine, des objets peuvent être expulsés par les gaz chauds et viennent impacter l'aube mobile.
Des criques et autres peuvent se former alors dans l'aube mobile, la fragilisant. En conséquence, l'aube mobile doit être replacée, ce qui résulte en une dépose moteur non prévue et une augmentation du cout d'utilisation de la turbomachine.
L'invention a pour but de proposer une aube mobile dont le bord de fuite est renfoncé afin de limiter l'effet de ces impacts.
L'invention propose une aube mobile de rotor de turbomachine s'étendant selon une direction principale radiale et selon une direction longitudinale, comportant une pale délimitée par :
- une face d'intrados située d'un premier côté transversal de la pale ;
- une face d'extrados située d'un deuxième côté transversal de la pale ;
- un bord d'attaque d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale amont de la pale ; et
- un bord de fuite d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale aval de la pale,
dans laquelle l'aube mobile est réalisée en un alliage de titane,
caractérisée en ce qu'elle comporte une couche de matériau de revêtement qui recouvre en partie chacune de la face d'intrados et de la face d'extrados et qui recouvre aussi le bord de fuite.
La présence d'une couche de matériau de revêtement sur le bord de fuite permet de renforcer celui-ci et ainsi de limiter les risques d'apparition de défauts. La durée de vie de l'aube mobile s'en retrouve augmentée.
De préférence, chacune de la face d'intrados et de la face d'extrados comporte un renfoncement formé en retrait dans le sens de l'épaisseur de la pale qui s'étend depuis le bord de fuite en direction du bord d'attaque et dans lequel la couche de matériau de revêtement est déposée.
De préférence, chaque renfoncement s'étend sur toute la longueur radiale de la pale.
De préférence, la couche de matériau de revêtement est réalisée à partir d'une céramique, de préférence une zircone yttriée.
De préférence, l'épaisseur de la couche de matériau de revêtement est égale à la profondeur des renfoncements.
De préférence, la longueur du renfoncement de la face d'intrados, selon la direction longitudinale, est sensiblement égale à la longueur du renfoncement de la face d'extrados.
De préférence, les renfoncements sont réalisés par usinage classique ou au moyen d’électrode de forme.
L'invention propose aussi une turbomachine d'aéronef comportant un rotor portant au moins une aube mobile selon l'invention, dont la pale s'étend radialement par rapport à un axe principal du rotor.
De préférence, l'aube mobile est une aube de turbine basse pression de la turbomachine.
est une section d'une aube mobile selon l'invention, prise selon un plan radial.
est un détail à plus grande échelle de l'aube mobile représentée à la , montrant le bord de fuite et la couche de matériau de revêtement.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DES MODES DE REALISATIONS
On a représenté à la une section transversale une aube mobile 10 de turbomachine. Cette section est prise selon un plan perpendiculaire à une direction principale radiale de l'aube mobile 10.
Lorsque l'aube mobile 10 est montée sur un rotor de la turbomachine, l'axe principal radial de l'aube mobile 10 est orienté perpendiculairement à l'axe du rotor.
L'aube mobile 10 est de préférence une aube de turbine basse pression et elle possède un profil aérodynamique conçu pour optimiser son interaction avec les gaz chauds produits dans une chambre de combustion de la turbomachine.
L'aube mobile comporte ainsi une pale 12 s'étendant selon la direction radiale entre une première extrémité radialement interne appelée pied, par lequel l'aube est reliée au rotor et une deuxième extrémité radialement externe appelée tête, qui évolue à proximité d'une paroi de la turbomachine.
La pale 12 de l'aube mobile 10 comporte une face d'intrados 14 située du côté amont de la pale 12, dans le sens de rotation du rotor ; une face d'extrados 16 située du côté aval de la pale 12, dans le sens de rotation du rotor ; un bord d'attaque 18 d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale amont, par rapport à un écoulement de gaz dans la turbomachine ; et un bord de fuite 20 d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale aval, par rapport à l'écoulement des gaz dans la turbomachine.
Dans la description qui va suivre, et comme on peut le voir à la , on utilisera l'orientation radiale comme étant la direction principale de la pale 12 de l'aube mobile 10, c’est-à-dire une direction perpendiculaire au plan de la , l'orientation longitudinale comme étant une direction passant par le bord d'attaque 18 et le bord de fuite 20 et l'orientation transversale T comme étant une direction perpendiculaire aux orientations radiale et longitudinale.
L'aube mobile 10 est réalisée à partir d'un alliage de titane, de préférence en aluminiure de titane (TIAL). Aussi, l'aube mobile 10 est réalisée par usinage.
L'extrémité longitudinale de l'aube 10 qui est située au niveau du bord de fuite 20 présente une dimension transversale réduite. Cela induit une fragilité locale de l'aube mobile 10.
Pour renforcer l'aube mobile au niveau du bord de fuite 20, l'aube mobile 10 comporte une couche de matériau de revêtement 22 qui recouvre une partie de la face d'intrados 14, une partie de la face d'extrados 16 et qui recouvre aussi le bord de fuite 20.
Cette couche de matériau de revêtement 22 est réalisée en une céramique qui est de préférence de la zircone yttriée. La céramique est plus résistante que l'alliage de titane vis-à-vis des impacts. La faible quantité de céramique utilisée permet en outre d'avoir une augmentation de poids limitée.
La face d'intrados 14 et la face d'extrados 16 comportent chacune un renfoncement 24 qui s'étend longitudinalement sur la face 14, 16 depuis le bord de fuite 20, en direction du bord d'attaque 18.
La profondeur du renfoncement 24 est égale à l'épaisseur de la couche de matériau de revêtement 22. Ainsi, la couche de matériau de revêtement 22 s'étend dans la continuité du reste de la face 14, 16 associée, il n'y a donc pas de saut de forme et donc pas de création de perturbations au niveau du bord longitudinal de la couche de matériau de revêtement 22.
Selon un exemple de réalisation, la profondeur du renfoncement 24 est de 0.71 mm, avec une tolérance de plus ou moins 0.05 mm. L'épaisseur de la couche de matériau de revêtement 22 est ainsi égale à cette dimension de 0.71 mm +/- 0.05 mm.
La longueur longitudinale du renfoncement 24, prise depuis le bord de fuite 20 est de 5.93 mm, avec une tolérance de 0.5 mm.
Comme on l'a dit précédemment, l'aube mobile 10 est réalisée par usinage. Ainsi, les renfoncements 24 pratiqués dans la face d'intrados 14 et la face d'extrados 16 sont elles aussi réalisées par usinage, soit un usinage classique ou au moyen d’électrode de forme.

Claims (9)

  1. Aube mobile (10) de rotor de turbomachine s'étendant selon une direction principale radiale et selon une direction longitudinale, comportant une pale (12) délimitée par :
    - une face d'intrados (14) située d'un premier côté transversal de la pale (12);
    - une face d'extrados (16) située d'un deuxième côté transversal de la pale (12) ;
    - un bord d'attaque (18) d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale amont de la pale (12) ; et
    - un bord de fuite (20) d'orientation principale radiale, situé à une extrémité longitudinale aval de la pale (12),
    dans laquelle l'aube mobile (10) est réalisée en un alliage de titane
    caractérisée en ce qu'elle comporte une couche de matériau de revêtement (22) qui recouvre en partie chacune de la face d'intrados (14) et de la face d'extrados (16) et qui recouvre aussi le bord de fuite (20).
  2. Aube mobile (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chacune de la face d'intrados (14) et de la face d'extrados (16) comporte un renfoncement (24) formé en retrait dans le sens de l'épaisseur de la pale (12) qui s'étend depuis le bord de fuite (20) en direction du bord d'attaque (18) et dans lequel la couche de matériau de revêtement (22) est déposée.
  3. Aube mobile (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque renfoncement (24) s'étend sur toute la longueur radiale de la pale (12).
  4. Aube mobile (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche de matériau de revêtement (22) est réalisée à partir d'une céramique, de préférence une zircone yttriée.
  5. Aube mobile (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche de matériau de revêtement (22) est égale à la profondeur des renfoncements (24).
  6. Aube mobile (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la longueur du renfoncement (24) de la face d'intrados (14), selon la direction longitudinale, est sensiblement égale à la longueur du renfoncement (24) de la face d'extrados (16).
  7. Aube mobile (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les renfoncements (24) sont réalisés par usinage classique ou au moyen d’électrode de forme.
  8. Turbomachine d'aéronef comportant un rotor portant au moins une aube mobile (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont la pale (12) s'étend radialement par rapport à un axe principal du rotor.
  9. Turbomachine d'aéronef selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'aube mobile (10) est une aube de turbine basse pression de la turbomachine.
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