BR112012013757B1 - Cubo de hélice com anel poligonal reforçado e turbomáquina equipada com tal cubo - Google Patents

Abstract

CUBO DE HÉLICE COM ARGOLA POLIGONAL REFORÇADA E TURBOMÁQUINA EQUIPADA COM TAL CUBO A argola poligonal (17) destinada ao suporte das pás da hélice compõe-se de dois flancos anulares de extremidade (20, 21) espaçados paralelamente um do outro e entre os quais são diametralmente solidarizados, por zonas de ancoragem (30), anéis (23) com alojamentos cilíndricos radiais (24), aqui-angularmente distribuídos para a recepção das referidas pás, e separados alternativamente por recessos atravessantes (33). De acordo com a invenção, a referida argola poligonal (17) comporta, além disso, elementos de reforço (26) dispostos nos referidos recessos atravessantes (33) e ligados aos referidos anéis correspondentes (23).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um cubo de hélice com lâminas de fixação variável para uma turbomáquina do tipo com ventoinha não carenado (em inglês “open rotor” ou “unducted fan”).

[0002] A ventoinha de uma turbomáquina deste tipo compreende tipicamente duas hélices externas coaxiais e contrarrotativas, respectivamente a montante e a jusante, que são cada uma acionadas em rotação por uma turbina da turbomáquina e que se estendem sensivelmente radialmente no exterior da nacela desta turbomáquina.

[0003] Cada hélice compreende geralmente um cubo do tipo comportando uma anel poligonal de suporte das referidas lâminas, concêntrico ao eixo longitudinal da turbomáquina e composto de dois flancos anulares de extremidade espaçados paralelamente um do outro e entre os quais são diametralmente solidarizadas, por zonas de ancoragem provenientes dos flancos anulares, colares com alojamentos cilíndricos radiais para a recepção das referidas lâmina. Os colares são equi- angularmente distribuídos em periferia lateral do anel poligonal e separados uns dos outros por zonas intermediárias planas com cavidades (ou aberturas) atravessantes e um meio de ligação liga a anel poligonal a um elemento de rotor de turbina turbomáquina.

[0004] As lâminas podem girar nos alojamentos dos colares do anel poligonal e são para isto acionadas em rotação em torno dos eixos das lâminas por meios apropriados de modo a regular a fixação angular das lâminas, e otimizar a mesma em função das condições de funcionamento da turbomáquina.

[0005] Em funcionamento, as peças giratórias da turbomáquina, e notadamente o cubo e as lâminas da hélice, são submetidas, em graus diversificados, a tensões consideráveis quer sejam de ordem mecânica, térmica, aerodinâmica, etc. Em particular, os alojamentos cilíndricos das lâminas tendem a deformar-se sob os esforços elevados que se exercem no nível dos colares radiais da anel poligonal, até adquirir a uma configuração oval. Com efeito, como as zonas de ancoragem ou de ligação dos colares sobre os flancos anulares são largas e estendem-se sobre uma porção periférica considerável dos colares por razões de comportamento e de rigidez mecânicas, os esforços de tração exercidos por estes lados sobre os colares provocam uma ovalização dos mesmos. Assim, as pistas de rolamento dos mancais, que são previstas entre o alojamento cilíndrico de cada colar e um dispositivo giratório (com placa e coroa notadamente) portando a lâmina e permitindo fazer variar a fixação da mesma, correm o risco de deteriorar-se rapidamente até a não mais garantir um funcionamento correto das lâminas, com as consequências que isto pode acarretar.

[0006] Por outro lado, para tornar mais leve a massa do anel poligonal que pode ter um diâmetro superior ao metro, as zonas intermediárias da periferia lateral do anel, são providas com cavidades atravessantes dispostos alternativamente e consecutivamente entre os colares com alojamentos de recepção radiais das lâminas. Assim, o ganho de massa é significativo sem por isto prejudicar as características mecânicas do anel poligonal.

[0007] Além disso, o emprego dos materiais compósitos está cada vez mais desenvolvido, também para fins de redução do peso das peças e igualmente de rigidez e durabilidade. Também, as lâminas das hélices são realizadas com vantagem destes materiais compósitos.

[0008] Contudo, observou-se que, em funcionamento, as bases das lâminas, ligadas ao lado exterior do anel poligonal, em oposição ao seu lado interno voltado para as turbinas, são submetidas a temperaturas relativamente elevadas devido notadamente à circulação do ar quente dos circuitos de ventilação dos elementos de turbina. Com efeito, uma parte deste ar quente passa pelas cavidades atravessantes das zonas intermediárias do anel poligonal e circula em torno das bases das lâminas aquecendo estas últimas. Os materiais compósitos das lâminas são incompatíveis com estas temperaturas. Assim, os gases de combustão atravessando coaxialmente a turbomáquina participam para manter estes níveis de temperatura elevados, notadamente por condução através das próprias peças, apesar da presença dos circuitos de ventilação.

[0009] A presente invenção tem por objetivo remediar estes inconvenientes e refere-se a um cubo de hélice a lâminas de fixação variável cujo projeto do referido anel poligonal garante notadamente a ausência de deformação dos alojamentos cilíndricos dos colares.

[0010] Para esse efeito, o cubo de hélice com lâminas de fixação variável para uma turbomáquina com eixo longitudinal, do tipo comportando: - um anel poligonal de suporte das lâminas, concêntrico ao eixo longitudinal e composta de dois flancos anulares de extremidade espaçados paralelamente um do outro e entre os quais são diametralmente solidarizadas, por zonas de ancoragem provenientes dos referidos flancos anulares, colares com alojamentos cilíndricos radiais para a recepção das lâminas, os referidos colares sendo equi-angularmente distribuídos em periferia lateral do anel poligonal e separados um do outro por zonas intermediárias com cavidades atravessantes, e - meio de ligação ligando o anel poligonal um elemento de rotor de turbina da turbomáquina, é notável, de acordo com a invenção, pelo fato de que as zonas intermediárias definidas entre dois colares consecutivos e os flancos anulares de extremidade, comportam elementos de reforço dos colares, que são dispostos radialmente e/ou tangencialmente e solidários pelo menos das paredes laterais dos dois colares consecutivos.

[0011] Em um modo de realização, quando são dispostos radialmente, sensivelmente paralelamente aos referidos flancos anulares de extremidade, os elementos de reforço apresentam-se cada sob uma forma de placa fina rígida, disposta radialmente na cavidade atravessante da parte intermediária e solidária, por suas bordas laterais, das paredes laterais correspondentes dos dois colares consecutivos.

[0012] Assim, graças à invenção, os elementos de reforço com placas radiais constituem nervuras de enrijecimento que, pela sua disposição entre dois colares consecutivos, perpendicularmente à ligação diametral das mesmas aos flancos anulares de extremidade pelas zonas de ancoragem, impedem a ovalização dos referidos colares e, portanto, a dos alojamentos cilíndricos radiais devido às tensões exercidas. Estas últimas são, portanto, retomadas sem deformação dos colares. E as pistas de rolamento dos mancais previstos sobre os dispositivos rotativos das lâminas conservam a sua integridade.

[0013] Observa-se também a simplicidade de realização dos elementos de reforço que, além do fato de impedir a deformação dos colares, não acarreta um excesso de peso significativo do anel (placas finas), justificando a presença das cavidades atravessantes no mesmo, tanto mais que as zonas de ancoragem são reduzidas.

[0014] Com vantagem, as referidas zonas de ancoragem dos flancos anulares de extremidade sobre os colares podem ter uma espessura reduzida devido à presença dos referidos elementos de reforço. Assim, mesmo que isto acarrete menos oposição ao movimento pendular devido às lâminas (lâminas), o risco de deformação no nível das zonas de ancoragem de espessura reduzida é suprimido pelos elementos de reforço que se opõem a este movimento pendular, e evitam a ovalização dos colares. Por exemplo, a espessura das zonas de ancoragem está sensivelmente da ordem da dos referidos elementos de reforço ou a da dos referidos colares.

[0015] Preferivelmente, os elementos de reforço com placas dos colares estão situados no plano mediano radial do referido anel poligonal, perpendicular ao eixo longitudinal e contendo eixos geométricos dos alojamentos cilíndricos radiais de recepção das lâminas, e em igual distância dos dois flancos anulares de extremidade do referido anel. Assim, cada colaré mantido rigidamente por quatro ligações perpendiculares umas das outras (duas com as zonas de ancoragem dos flancos anulares de extremidade, duas com os elementos de reforço dos colares), conferindo a cada um dos colares uma rigidez satisfatória. O conjunto dos elementos de reforço forma assim um disco de rigidificação dos colares impedindo a ovalização de seu alojamento.

[0016] Com vantagem, os referidos elementos de reforço com placas estendem- se radialmente por toda a altura dos referidos colares. Assim, o objetivo de reduzir o melhor possível a deformação dos alojamentos dos colares e de reforçar o seu comportamento aos esforços de funcionamento é atingido.

[0017] Em outro modo de realização, quando são dispostos tangencialmente, os elementos de reforço obturam as cavidades atravessantes das zonas intermediárias definidas entre os referidos colares consecutivos e os referidos flancos anulares de extremidade, a referida periferia lateral do referido anel poligonal sendo sensivelmente sólido e contínuo.

[0018] Assim, a comunicação entre o lado interno do referido anel poligonal voltado para a referida turbomáquina e o lado externo voltado para as referidas lâminas, é impedida.

[0019] Graças ao projeto fechado da periferia lateral do referido anel, os circuitos de ventilação são canalizados e confinados do lado interno do anel poligonal circulando assim em direção a jusante da turbomáquina, sem atravessar a mesma. Assim, pode-se utilizar com toda a segurança lâminas com bases de material compósito devido às suas numerosas vantagens e evitar a deterioração das bases.

[0020] Em um exemplo preferido de realização, os elementos de reforço tangenciais apresentam-se cada sob forma de um véu de material fino, o conjunto dos referidos véus obturando a referida periferia lateral do referido anel poligonal. Esta realização permite assim minimizar o aumento de massa do referido anel poligonal separando ao mesmo tempo a circulação dos gases quente entre o lado interno do anel poligonal e o lado externo da mesma portando as lâminas compósitas.

[0021] Em particular, os referidos véus finos estão situados sensivelmente no meio da espessura do anel poligonal.

[0022] Com vantagem, as referidas zonas de ancoragem provenientes dos flancos anulares de extremidade e ligando diametralmente os colares têm uma espessura reduzida. A espessura reduzida destas zonas corresponde, por exemplo, sensivelmente à dos colares.

[0023] Assim, não somente os véus dispostos nas zonas intermediárias da parede lateral do anel servem como uma tela térmica frente às bases de lâmina, mas igualmente desempenham o papel de reforçadores frente aos colares e as zonas de ancoragem.

[0024] Com efeito, estes últimos são geralmente largos e estendem-se sobre uma porção periférica significante dos colares por razões de comportamento e de rigidez mecânicos, de modo que os esforços de tração exercidos por estes flancos sobre os colares possam provocar uma ovalização dos mesmos. E, consequentemente, as pistas de rolamento dos mancais, que estão previstas entre o alojamento cilíndrico de cada colar e um dispositivo rotatório portando a lâmina e permitindo fazer variar o ajuste da mesma, correm o risco de deteriorar-se rapidamente até a não mais garantir um funcionamento correto das lâminas, com as consequências que isto pode acarretar.

[0025] Reduzindo a extensão (espessura) destas zonas de ancoragem, a influência dos esforços de tração é diminuída suprimindo os riscos de ovalização dos colares; e os riscos de deformação das zonas de ancoragem então reduzidos, podendo ser gerados pela menor oposição destas ao movimento pendular devido às lâminas, são contrabalançados pelos véus tangenciais dispostos nas zonas intermediárias em periferia lateral do referido anel.

[0026] Ainda em outro modo de realização, cada elemento de reforço apresenta- se sob forma de duas placas finas rígidas, perpendiculares uma em relação à outra definindo uma seção transversal em cruz, uma das placas sendo disposta radialmente na cavidade atravessante ligando os dois colares correspondentes, e a outra placa perpendicular sendo disposta tangencialmente em periferia lateral do anel poligonal ligando os flancos anulares de extremidade do anel poligonal para obturar assim a cavidade atravessante.

[0027] Assim, não somente a rigidez dos colares é ainda reforçada, suprimindo sua deformação, mas, por outro lado, com o fechamento das cavidades atravessantes, impede-se que uma parte dos gases quentes de ventilação, circulando no conjunto de tubos da turbomáquina, passe pelas cavidades desde o lado interno do anel, onde se encontram as turbinas, em direção ao lado exterior, onde se encontram as lâminas da hélice, e de superaquecer as bases das lâminas, sensíveis às temperaturas elevadas levando em conta a sua realização de material compósito.

[0028] Preferivelmente, os elementos de reforço, quer sejam radiais e/ou tangenciais, são integrados ao anel poligonal. A totalidade deste é assim obtida diretamente, ou integralmente, por técnicas de laminação e de usinagem. Como evidente, os referidos elementos de reforço também podem ser conectados de modo fixo ao anel poligonal, após a obtenção da mesma.

[0029] A invenção refere-se igualmente a uma turbomáquina do tipo com ventoinha não carenado. Com vantagem, ela compreende um cubo de hélice do referida ventoinha, como definido acima.

[0030] As figuras do desenho em anexo permitem compreender como a invenção pode ser realizada. Nestas figuras, referências idênticas designam elementos semelhantes.

[0031] A figura 1 é uma vista em corte longitudinal esquemática de uma turbomáquina do tipo com hélices não carenadas.

[0032] A figura 2 mostra uma vista em perspectiva parcial da hélice a montante da referida turbomáquina, com o seu anel poligonal de cubo portando as lâminas da hélice e equipada com elementos de reforço radiais.

[0033] A figura 3 é uma vista ampliada parcial do anel poligonal da figura 2, mostrando os elementos de reforço radiais com placas finas para os colares de suporte das lâminas.

[0034] A figura 4 é um corte transversal ao longo do plano A-A da figura 3 do elemento de reforço.

[0035] A figura 5 mostra uma vista em perspectiva parcial da hélice a montante da turbomáquina, com o seu anel poligonal de cubo portando as lâminas da hélice e equipado de elementos de reforço tangenciais.

[0036] A figura 6 é uma vista ampliada parcial do anel de cubo da figura 5, desprovida das lâminas correspondentes e mostrando o elemento de reforço tangencial com véu de material, ligando os colares a alojamentos de recepção das lâminas.

[0037] A figura 7 é um corte radial do referido anel poligonal de acordo com o plano A-A da figura 6.

[0038] A figura 8 mostra, em corte transversal análogo à figura 4, uma variante de realização do referido elemento de reforço ao mesmo tempo radial e tangencial.

[0039] Refere-se em primeiro lugar à figura 1 que representa uma turbomáquina 1 com ventoinha não carenado (em inglês “open rotor” ou “unducted fan”) comportando de a montante a jusante, no sentido de escoamento dos gases no interior da turbomáquina de eixo longitudinal A, um compressor 2, uma câmara anular de combustão 3, uma turbina de alta pressão 4, e duas turbinas de baixa pressão 5, 6 que são contrarrotativas, ou seja, que elas giram em dois sentidos opostos em torno do eixo longitudinal A da turbomáquina.

[0040] Cada uma destas turbinas a jusante 5, 6 é solidária em rotação de uma hélice externa 7, 8 que se estende radialmente no exterior da nacela 10 turbomáquina, esta nacela 10 sendo sensivelmente cilíndrica e se estendendo ao longo do eixo A em torno do compressor 2, a câmara de combustão 3, e as turbinas 4, 5 e 6.

[0041] O fluxo de ar 11 que penetra na turbomáquina é comprimido depois é misturado com o combustível e queimado na câmara de combustão 3, os gases de combustão passando depois nas turbinas para acionar em rotação as hélices 7,8 que fornecem a maior parte do empuxo gerado pela turbomáquina. Os gases de combustão que saem das turbinas são expulsos através de um tubo 12 (setas 14) para aumentar o empuxo.

[0042] As hélices 7, 8 são dispostas coaxialmente uma de trás da outra e comportam uma pluralidade de lâminas 15 regularmente distribuídas em torno do eixo longitudinal A da turbomáquina 1. Estas lâminas 15 estendem-se sensivelmente radialmente e são do tipo de fixação variável, ou seja, que elas podem girar em torno dos seus eixos de forma a otimizar a sua posição angular em função das condições de funcionamento da turbomáquina.

[0043] Em uma montagem conhecida, descrita notadamente no documento USA-5 263.898, cada hélice 7, 8 compreende um cubo giratório ou elemento de rotor 16 formado principalmente por um anel poligonal 17 suportando as lâminas 15 e disposta de modo concêntrico ao eixo longitudinal A da turbomáquina 1, perpendicularmente a este último. Por exemplo, sobre a hélice a montante 7 representada sobre as figuras 1 e 2, o anel poligonal 17 do cubo 16 encontra-se na parte giratória correspondente 10A da nacela 10 e é ligada a esta por um meio de ligação apropriado simbolizado em 18 na figura 1.

[0044] Este anel poligonal 17 de suporte das lâminas 15 é geralmente estruturalmente monobloco e a sua periferia lateral 19 compõe-se de dois flancos (ou partes) anulares poligonais de extremidade 20 e 21 paralelos entre si e ligados um no outro por partes intermediárias cilíndricas 22, como colares (ou tambores) radiais 23. Estes são dispostos de modo equi-angularmente distribuído na periferia lateral assim formada 19 do anel 17 e as paredes laterais 25 dos colares definindo alojamentos cilíndricos radiais 24 dos quais os eixos B convergem, em um mesmo plano radial, em direção ao eixo longitudinal A da turbomáquina 1, e que são destinados a receber dispositivos de montagem 29 das lâminas.

[0045] Mais particularmente, estes dispositivos de montagem 29 são mostrados de modo esquemático e exterior na figura 2 e, por exemplo, descritos em detalhe em referência ao documento US-A-5 263.898. Brevemente, cada dispositivo 29 porta, de um lado, a base 15A da lâmina 15, enquanto que ela se engata, de outro lado, no alojamento 24 do colar 23. Mancais não representados, previstos no alojamento, asseguram a rotação, por meios apropriados não ilustrados, do dispositivo de montagem em relação ao alojamento do anel. Assim, em função da velocidade e das fases de vôo do avião, pode-se modificar a fixação das lâminas por um comando global atuando sobre os meios de rotação das lâminas.

[0046] Além disso, como se nota nas figuras 2 e 3, as paredes laterais 25 dos colares cilíndricos 23 são solidárias dos flancos anulares de extremidade 20,21 por zonas de ancoragem ou de ligação 30 previstas em oposição diametral sobre a periferia lateral 19 do anel poligonal 17 e tendo uma altura preferivelmente idêntica à dos flancos anulares de extremidade. Observa-se, além disso, na figura 2, que os alojamentos de recepção 24 dos dispositivos de montagem 29 das lâminas 15 estão situados nos topos de interseção das zonas planas 31 (em número de doze neste exemplo) da periferia lateral poligonal 19 do anel cuja realização efetua-se integralmente, notadamente por técnicas de laminação e de usinagem apropriadas.

[0047] Também, para tornar mais leve o anel poligonal 17, as zonas planas 31, intermediárias entre dois colares consecutivos, são providas de cavidades atravessantes ou aberturas 33 que são delimitadas pelas paredes laterais 25 dos colares consecutivos e pelas porções correspondentes dos flancos anulares de extremidade 20, 21 do anel. Estas cavidades 33 assim são alternadas com os colares 23 em periferia lateral 19 do anel poligonal formando o cubo 16 da hélice. E dois destas cavidades atravessantes 33, como as realizadas atualmente, são mostradas no detalhe D da figura 2, com as zonas de ancoragem 30 (apenas uma é visível) solidarizando diametralmente o colar 23 aos flancos anulares 20, 21. Nota-se que a espessura ou largura da zona representada é elevada acarretando, como lembrado previamente, uma ovalização do colar devido aos esforços de tração exercidos pelos flancos sobre a mesma.

[0048] De acordo com a invenção, dos elementos de reforço 26 são previstos nas cavidades atravessantes 33 para evitar a deformação dos colares 23 e, notadamente, sua ovalização após os esforços intensos que se exercem sobre os mesmos. Para isto, no modo de realização ilustrado nas figuras 2 a 4, os elementos de reforço 26 são dispostos radialmente e associados rigidamente às paredes laterais 25 de dois colares consecutivos 23 atuando sobre estas paredes laterais de modo perpendicular às zonas de ancoragem diametrais 30 dos colares 25 com os flancos anulares de extremidade 20, 21 do anel, ou seja, onde o risco de ovalização é elevado. Observa-se que, contrariamente às zonas de ancoragem anteriores 30 em larga espessura como a ilustrada na lupa D da figura 2, as outras zonas 30 do anel têm uma espessura reduzida e (figura 3), da ordem da dos colares ou dos elementos de reforço, que limita fortemente os esforços exercidos pelos flancos sobre os colares 23 e, portanto, a sua ovalização. E os elementos de reforço 26 opõem-se ao movimento pendular devido às lâminas, correndo o risco de amplificar- se pela diminuição da extensão e das zonas de ancoragem 30, e suprimem o risco de deformação no nível das zonas de ancoragem então reduzidas contribuindo para enrijecer os colares.

[0049] Neste modo, os elementos de reforço 26 são definidos por placas finas rígidas 27 dispostas cada em uma cavidade atravessante 33 e situadas no plano mediano radial do anel poligonal 17, ou seja, como mostram as figuras 2 e 4, o plano perpendicular ao eixo longitudinal A da turbomáquina e contendo os eixos geométricos B dos alojamentos cilíndricos de recepção 24, as lâminas, em igual distância dos dois flancos anulares de extremidade 20, 21 do anel. Como se nota nas figuras 2 e 3, as placas finas rígidas 27 assim dispostas radialmente impedem a deformação das zonas de ancoragem de espessura reduzida e as paredes laterais 25 dos colares 23, notadamente a das pistas de rolamento dos mancais para a rotação das lâminas. O conjunto destas placas finas 27 define assim um disco de retomada dos esforços, formado de uma pluralidade de nervuras de enrijecimento. Para impedir qualquer deformação, cada placa rígida fina 27 estende-se por toda a altura dos colares 23, as bordas laterais 28 das placas sendo solidárias das paredes 25 dos colares.

[0050] Assim, pela disposição destes elementos de reforço 26 e das zonas 30 de espessura reduzida, a não deformação dos alojamentos dos colares, bem como o comportamento do anel em geral aos diferentes esforços de funcionamento, são reforçados evitando em finalidade a deterioração das pistas de rolamento dos mancais previstos entre os alojamentos dos colares e os dispositivos de montagem rotativos 29, dado que a parede lateral 25 de cada anel 23 é “suportada” por quatro ligações perpendiculares (duas zonas de ligação 30 e dois elementos de reforço 26).

[0051] Além disso, o fato de acrescentar placas finas 27 para suprimir o risco de deformação das zonas de ancoragem reduzidas e enrijecer os colares não contribui para aumentar significativamente a massa do cubo 16 da hélice 7 ainda mais que as zonas de ancoragem 30 são reduzidas.

[0052] Como lembrado previamente, o anel poligonal 17 é obtida diretamente por técnicas apropriadas, de modo que os flancos anulares de extremidade 20, 21, os colares 23 e os elementos de reforço 26 só constituem apenas uma única e mesma peça. No entanto, pode-se visar conectar, por montagem, soldagem ou outro, as placas finas rígidas entre as paredes laterais dos colares.

[0053] Descreve-se a seguir outro modo de realização dos elementos de reforço 26 ilustrado frente às figuras 5 a 7. Previamente, os dispositivos de montagem 29 das lâminas são idênticos à realização precedente. Brevemente, a cada dispositivo corresponde uma placa 29A que sustenta, de um lado, por uma articulação de eixo, uma ligação ranhura-espiga ou outra, a base 15A da lâmina 15, enquanto que se encaixa, de outro lado, desde o exterior do anel poligonal, no alojamento 24 do colar 23. Uma peça em coroa 29B é montada igualmente no alojamento 24, mas desde o interior do anel poligonal 17 para fixar-se à placa e imobilizar esta axialmente, e mancais não representados, previstos no alojamento, entre a placa e a coroa, asseguram a rotação, por meios apropriados não ilustrados, da placa em relação ao alojamento do anel poligonal para modificar a fixação das lâminas.

[0054] As paredes laterais 25 dos colares cilíndricos 23 são solidárias dos flancos anulares de extremidade 20,21 pelas zonas de ancoragem ou de ligação 30 previstas em oposição diametral sobre a periferia lateral 19 do anel poligonal 17. A altura destas zonas 30 é preferivelmente idêntica à dos flancos anulares de extremidade. Nota-se, além disso, na figura 5, que os alojamentos de recepção 24 dos dispositivos de montagem 29 das lâminas 15 estão situados, como previamente, nos topos de interseção das zonas intermediárias planas 31 compondo a periferia lateral poligonale 19 do anel. A obtenção deste último efetua-se integralmente e é realizada notadamente por técnicas de laminação e de usinagem apropriadas.

[0055] Enquanto que nas realizações precedentes mostradas parcialmente sobre o detalhe D da figura 5, as zonas intermediárias planas 31 da periferia lateral 19 do anel poligonal 17 compreendem cavidades atravessantes ou aberturas 33, sem material, entre os flancos anulares de extremidade 20, 21 e os colares cilíndricos 23, estas zonas intermediárias planas 31 são sólidas e contínuas. Para isto, as cavidades 33 são providas de elementos de reforço 26 que são, neste modo, tangenciais e que apresentam, cada um, sob forma de um véu ou folha de material 34 de parede fina 35, como o mostram as figuras 5 a 7. O conjunto destes véus 34 com parede fina 35 constitui assim, em periferia lateral 19 do anel poligonal, uma divisória de separação tangencial entre o lado interno do anel poligonal 17, que é voltado para as turbinas 5, 6 da turbomáquina 1, e o lado externo que é voltado, quanto a ele, para as lâminas 15 da hélice 7. Compreende-se, portanto, que esta divisória de separação permite canalizar e assim isolar termicamente o fluxo gasoso quente dos circuitos de ventilação da turbina de baixa pressão 5 evitando que ele passe como previamente pelas cavidades atravessantes e aquece desmedidamente as bases 15A das lâminas 15 da hélice, particularmente quando estas últimas são realizadas de material compósito, bem mais sensível ao calor que os materiais metálicos.

[0056] Além do fato de canalizar o fluxo de ventilação quente, pode-se obter uma ventilação apropriada nas bases das lâminas da hélice a partir do ar da corrente.

[0057] Assim, conserva-se uma temperatura apropriada para as bases das lâminas ao nível do exterior do anel poligonal 17, sem acarretar um aquecimento das mesmas.

[0058] Estruturalmente, os véus de material 34 são obtidos diretamente quando da realização do anel poligonal 17. Eles poderiam, como evidente, ser conectados posteriormente. Observa-se, notadamente na figura 4, que o véu de material 34 tem uma espessura mínima para não contribuir para aumentar a massa do anel poligonal.

[0059] Embora os elementos de reforço 26 com véus finos 34 estejam situados sensivelmente no meio da espessura do anel poligonal 17, eles poderiam naturalmente encontrar-se em outro local, entre os lados exterior e interior do anel poligonal, sem sair da invenção.

[0060] Constata-se igualmente, como previamente, no detalhe D da figura 5, que as zonas de ancoragem 30 têm uma espessura considerável, cobrindo uma porção periférica significativa dos colares. Em contrapartida, com a disposição dos véus 34 nas zonas intermediárias 31, as zonas de ancoragem 30 têm uma espessura reduzida e (figuras 2 e 3), amplificando um tanto as zonas intermediárias. A espessura e pode ser da ordem da da parede lateral dos colares. Como lembrado previamente, a diminuição da espessura das zonas de ancoragem conduz notadamente a reduzir a influência dos esforços de tração exercidos pelos flancos sobre os colares e, portanto, para suprimir o risco de ovalização dos mesmos, e a oposição ao movimento pendular devido às lâminas, correndo o risco de deformar as zonas de ancoragem então reduzidas, é contrabalançada pela presença dos véus tangenciais 34 que obturam e endurecem a periferia lateral do anel poligonal.

[0061] Em variante, em outro modo de realização, cada elemento de reforço 26 poderia ter uma seção transversal na forma de cruz, da maneira representada por exemplo na figura 8. Uma primeira placa rígida fina 27A é assim disposta de maneira idêntica à precedente realização das figuras 2 a 4, enquanto uma segunda placa fina 27B que funciona como um véu, perpendicular à primeiro e sequência de cada lado da mesma, estende-se tangencialmente na cavidade atravessante correspondente 33 até vir contra os flancos anulares de extremidade 20, 21 e a parede dos colares 23, como na realização das figuras 5 a 7.

[0062] Assim, as cavidades atravessantes 33 em periferia lateral 19 do anel poligonal 17 são totalmente obturadas, o conjunto dos elementos de reforço 26 na forma de cruz contribuindo para enrijecer ainda os colares e o anel 17 em geral, e igualmente para isolar termicamente o lado exterior do cubo 16, onde se encontram as lâminas 15, do lado interno, onde se encontram as turbinas. Assim, o fluxo dos gases quentes de ventilação circulando na turbomáquina é canalizado do lado interno do cubo com anel poligonal e não passa mais pelas cavidades atravessantes, correndo o risco de provocar um superaquecimento da base das lâminas da hélice, particularmente crítica quando estas são realizadas de material compósito.

Claims (11)

1. Cubo de hélice com lâminas de fixação variável para uma turbomáquina com eixo longitudinal, do tipo comportando: - um anel poligonal (17) de suporte das lâminas (15), concêntrico ao eixo longitudinal e composto de dois flancos anulares de extremidade (20, 21) espaçados paralelamente um do outro e entre os quais são diametralmente solidarizados, por zonas de ancoragem (30) provenientes dos referidos flancos anulares, os colares (23) com alojamentos cilíndricos radiais (24) para a recepção das lâminas, os referidos colares (23) sendo equi-angularmente distribuídos em periferia lateral do anel poligonal e separados uns dos outros por zonas intermediárias (31), e - um meio de ligação (18) ligando o anel poligonal (17) a um elemento de rotor de turbina da turbomáquina, caracterizado pelo fato de que as zonas intermediárias (31) definidas entre dois colares consecutivos e os flancos anulares de extremidade são providos com cavidades atravessantes (33) e incluem elementos de reforço (26) dos colares (23), que são dispostos radialmente e/ou tangencialmente e solidários pelo menos das paredes laterais dos dois colares consecutivos.

2. Cubo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os referidos elementos de reforço (26), quando são dispostos radialmente, sensivelmente paralelamente aos referidos flancos anulares de extremidade, apresentam-se cada um sob a forma de uma placa (27), disposta radialmente na cavidade atravessante (33) e solidária, por suas bordas laterais (28), das paredes laterais correspondentes (25) dos dois colares consecutivos.

3. Cubo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as referidas zonas de ancoragem (30) dos flancos anulares de extremidade (20, 21) sobre os colares (23) têm uma espessura (e) sensivelmente da ordem da dos referidos elementos de reforço (26) ou da dos referidos colares (23).

4. Cubo, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que os elementos de reforço (26) com placas (27) dos colares (23) estão situados no plano mediano radial do anel poligonal, perpendicular ao eixo longitudinal (A) e contendo os eixos geométricos (B) dos alojamentos cilíndricos radiais (24) de recepção de lâminas, e em igual distância dos dois flancos anulares de extremidade (20, 21) do anel poligonal.

5. Cubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que elementos de reforço (26) com placas (27) se estendem radialmente por toda a altura dos referidos colares (23).

6. Cubo de hélice com lâminas de fixação variável para uma turbomáquina com eixo longitudinal, do tipo comportando: - um anel poligonal (17) de suporte das lâminas (15), concêntrico ao eixo longitudinal e composto de dois flancos anulares de extremidade (20, 21) espaçados paralelamente um do outro e entre os quais são diametralmente solidarizados, por zonas de ancoragem (30) provenientes dos referidos flancos anulares, os colares (23) com alojamentos cilíndricos radiais (24) para a recepção das lâminas, os referidos colares (23) sendo equi-angularmente distribuídos em periferia lateral do anel poligonal e separados uns dos outros por zonas intermediárias (31), e - um meio de ligação (18) ligando o anel poligonal (17) a um elemento de rotor de turbina da turbomáquina,caracterizado pelo fato de que as zonas intermediárias (31) definidas entre dois colares consecutivos e os flancos anulares de extremidade (20, 21) são providos com cavidades (33) delimitadas pelas paredes laterais dos colares (23), e parte correspondendo aos flancos anulares de extremidade (20, 21) e compreendendo os elementos de reforço (26), dispostos tangencialmente, obturam as referidas cavidades (33, a referida periferia lateral (19) do referido anel poligonal sendo sensivelmente sólida e contínua, os elementos de reforço (26) se apresentando sob a forma de um véu de material fino (34) com uma parede fina em relação à altura dos flancos anulares de extremidade (20, 21) e obturando a periferia lateral (19) do anel poligonal (17).

7. Cubo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os referidos véus (34) estão situados sensivelmente no meio da espessura do referido anel poligonal (17).

8. Cubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que as referidas zonas de ancoragem (30) provenientes dos flancos anulares (20, 21) e ligando diametralmente os colares (23) têm uma espessura (e) sensivelmente da ordem da dos referidos colares (23).

9. Cubo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada elemento de reforço (26) apresenta-se sob a forma de duas placas (27A, 27B), perpendiculares uma em relação à outra definindo uma seção transversal em cruz, uma (27A) das referidas placas sendo disposta radialmente na referida cavidade (33) ligando os dois colares correspondentes, e a outra placa perpendicular (27B) sendo disposta tangencialmente em periferia lateral (19) do anel poligonal ligando os referidos flancos anulares de extremidade do anel para obturar a referida cavidade atravessante.

10. Cubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que os referidos elementos de reforço (26) são integrados ao referido anel poligonal (17) ou são conectados de modo fixo ao anel poligonal (17).

11. Turbomáquina (1) do tipo com ventoinha não carenada, caracterizada pelo fato de que a turbomáquina compreende pelo menos um cubo (16) de hélice da referida ventoinha, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

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