BR112012030900B1

BR112012030900B1 - Método de fabricação de uma lâmina de turbomáquina

Info

Publication number: BR112012030900B1
Application number: BR112012030900-5A
Authority: BR
Inventors: Clément Roussille; Julien Mateo
Original assignee: Herakles; Snecma
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2020-03-10
Also published as: RU2012153794A; FR2961846B1; FR2961846A1; EP2585280A1; BR112012030900A2; CA2799706A1; EP2585280B1; WO2012001269A1; CA2799706C; RU2553872C2; CN102971135B; JP2013537595A; JP5866350B2; CN102971135A

Abstract

método de fabricação de uma lâmina de turbomáquina a invenção se refere a uma lâmina de turbomáquina (10) feita de um material compósito que inclui um reforço fibroso obtido por tecelagem tridimensional de fios e densificado por uma matriz, a lâmina incluindo uma primeira porção que constitui um aerofólio (20) e uma raiz de lâmina (30), o aerofólio da lâmina (20) exibindo duas faces (22, 23), em que cada uma conecta uma borda dianteira (20a) e uma borda traseira (20b). a primeira porção forma uma única peça com pelo menos uma segunda porção presente somente em uma das faces do aerofólio da lâmina, a segunda porção constitui uma porção de pelo menos um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina (40), parede da lâmina anti-inclinação (50), suportes da plataforma externa da lâmina (60) e limpadores na plataforma externa da lâmina (70), as porções do reforço da fibra correspondentes à primeira e segunda porções da lâmina sendo pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda porção do reforço da fibra.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

Pedido de patente de invenção para “MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UMA LÂMINA DE TURBOMÁQUINA” Fundamentos da invenção [001] A presente invenção se refere a lâminas de turbomáquina feitas de um material compósito que inclua um reforço fibroso densificado por uma matriz.

[002] O campo pretendido é o das lâminas de turbina de gás para aeronaves ou turbinas industriais.

[003] Já foi proposta a fabricação de lâminas de turbomáquina de material compósito. Pode-se fazer referência, em particular, ao pedido de patente internacional PCT/FR2009/052309 depositado conjuntamente pela SNECMA e SNECMA Propulsion Solide. Este pedido descreve a fabricação de uma lâmina de turbomáquina feita de material compósito incluindo reforço fibroso densificada por uma matriz. Mais precisamente, este método apresenta a característica de que a fibra pura fabricada pela tecelagem tridimensional é formatada para obter uma única pré-forma da fibra que tem uma primeira porção constituindo um aerofólio e uma pré-forma da raiz da lâmina e pelo menos uma segunda porção constituindo uma plataforma interna e uma pré-forma na plataforma externa da lâmina. Assim, após a densificação da pré-forma, é possível obter uma lâmina feita de material compósito tendo reforço fibroso consistindo na pré-forma e densificada pela matriz e formando uma única peça com uma plataforma interna e/ou plataforma externa integrada.

[004] A lâmina obtida por este método apresenta a desvantagem de que a sua plataforma externa não pode integrar a função vedante (pela presença de limpadores) no alojamento que circunda as lâminas e a função aerodinâmica (pela presença dos limpadores de cobertura que definem o exterior do trajeto da corrente de gás na turbina).

[005] O pedido de patente francês n.° 09 58931 depositado conjuntamente pela SNECMA e SNECMA Propulsion Solide descreve a fabricação de uma lâmina feita de material compósito formando uma única peça com plataforma interna e plataforma externa integradas, a plataforma externa apresenta a função vedante e a função aerodinâmica.

[006] Entretanto, a fabricação da plataforma externa pelo método descrito no pedido de patente francês n.° 09 58931 envolve, em particular, as operações de formatação e moldagem com estruturas de fibras de duas camadas, operações que são completamente viáveis podendo, porém, ser de execução mais complexa do que as estruturas de uma única camada. Além disso, a lâmina fabricada não incorpora uma parede anti-inclinação.

[007] Outrossim, em caso de dano à plataforma externa da lâmina fabricada, de acordo com o método descrito no pedido de patente francês n.° 09 58931, a função aerodinâmica e a função vedante são impactadas em razão da plataforma externa ser formada por uma única peça que apresenta estas funções.

Objetivo e resumo da invenção [008] É desejável que existam lâminas disponíveis de material compósito, particularmente, mas não necessariamente, de material compósito termoestrutural, como CMC, para turbinas ou compressores de turbomáquinas, lâminas que são de fabricação relativamente simples e que integram as funções necessárias, nomeadamente as funções vedante, de definição de trajeto (função aerodinâmica) e anti-inclinação.

[009] Para este fim, de acordo com a presente invenção, propõe-se um método para a fabricação de uma lâmina de turbomáquina feita de material compósito incluindo reforço fibroso densificada por uma matriz que inclui o seguinte: - fabricação por tecelagem tridimensional de uma única fibra pura, - formatação da fibra pura para obter uma única pré-forma da fibra que tem uma primeira porção constituindo um aerofólio e uma pré-forma da raiz da lâmina, o aerofólio da lâmina exibindo duas faces em que cada uma conecta uma borda dianteira em uma borda traseira, e pelo menos uma segunda porção presente somente em uma das faces do aerofólio da lâmina, a segunda porção constituindo uma pré-forma de pelo menos um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina, parede da lâmina anti-inclinação, suportes da plataforma externa da lâmina e limpadores na plataforma externa da lâmina, - densificação da pré-forma por uma matriz para obter uma lâmina feita de um material compósito que tem reforço fibroso consistindo na pré-forma e densificada pela matriz, e formando uma única peça com pelo menos uma porção dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina, parede da lâmina anti-inclinação, suportes da plataforma externa da lâmina e limpadores da plataforma externa da lâmina.

[0010] Comparada ao método descrito no pedido de patente n.° 09 58931, a invenção confere cada uma das funções da definição de trajeto, vedação e anti-inclinação por porções distintas da lâmina que são fabricadas por estruturas de uma única camada. A lâmina fabricada apresenta uma geometria assimétrica complementar que confere em um lado do seu aerofólio (face de pressão ou face de sucção) a função vedante com uma porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina, a função de definição do trajeto com as porções da plataforma interna e do limpador na plataforma externa da lâmina e a função anti-inclinação com uma porção da parede anti-inclinação. A geometria assimétrica permite que diversos aerofólios idênticos sejam intercalados para apresentarem as funções necessárias em cada lado do seu aerofólio.

[0011] De acordo com uma característica vantajosa do método, na direção longitudinal da fibra pura correspondente à direção longitudinal da lâmina a ser fabricada, a fibra pura inclui a primeira série de várias camadas de fios que são interligados, para formar a primeira porção da fibra correspondente ao aerofólio e à pré-forma da raiz da lâmina, e uma segunda série de várias camadas de fios que são interligados pelo menos localmente, para constituírem em uma das faces do aerofólio da lâmina pelo menos a segunda porção da fibra pura correspondente à pré-forma de uma porção de pelo menos um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina, parede da lâmina anti-inclinação, suportes da plataforma externa da lâmina e limpadores na plataforma externa da lâmina, os fios da primeira série das camadas de fios não são ligados aos fios da segunda série das camadas de fios, e a primeira série das camadas de fios tendo fios da segunda série das camadas de fios reticulados por ela na ou em cada segunda porção da fibra pura.

[0012] A apresentação de áreas não ligadas permite a formatação da pré-forma da fibra sem cortar os fios ligados, visto que o corte pode reduzir a resistência mecânica do reforço da fibra e, consequentemente, da lâmina fabricada.

[0013] De acordo com uma modalidade da invenção, na direção longitudinal correspondente à direção longitudinal da fibra pura a ser fabricada, a fibra pura inclui o seguinte: - uma segunda série de diversas camadas de fios que são interligados pelo menos localmente, para formar em uma das faces do aerofólio pelo menos uma segunda porção da fibra pura correspondente à pré-forma da porção da plataforma interna da lâmina e/ou dos suportes da plataforma externa da lâmina e pelo menos uma terceira porção da fibra pura correspondente à pré-forma da porção da parede de lâmina anti-inclinação e/ou dos limpadores na plataforma externa da lâmina, os fios da primeira série das camadas de fios não são ligados aos fios da segunda série das camadas de fios, e a primeira série das camadas de fios apresenta fios da segunda série das camadas de fios reticulados por ela na ou em cada segunda porção da fibra pura na ou em cada terceira porção da fibra pura.

[0014] Neste caso, a fibra pura é tecida com uma segunda série contínua das camadas de fios e a formatação da fibra pura inclui a eliminação com o corte das porções da segunda série das camadas de fios fora ou em cada segunda porção da fibra pura da ou em cada terceira porção da fibra pura.

[0015] De acordo com outra modalidade da invenção, na direção longitudinal correspondente à direção longitudinal da fibra pura a ser fabricada, a fibra pura inclui o seguinte: - uma primeira série de várias camadas de fios que são interligados, para formar a primeira porção da fibra pura correspondente ao aerofólio e à pré-forma da raiz da lâmina; - uma segunda série de várias camadas de fios que são interligados pelo menos localmente, para formar em uma das superfícies do aerofólio pelo menos uma segunda porção da fibra pura correspondente à pré-forma de uma porção de pelo menos um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina, parede da lâmina anti-inclinação, suportes da plataforma externa da lâmina e limpadores na plataforma externa da lâmina e uma terceira porção da fibra pura correspondente à pré-forma de todos os elementos ou de uma porção deles, que não aqueles constituídos pela segunda porção; e - uma segunda série de várias camadas de fios que são interligados pelo menos localmente, para formar em uma das faces do aerofólio pelo menos uma quarta porção da fibra pura correspondente à pré-forma de todos ou parte de um dos elementos, que não aqueles formados pela segunda e terceira porções, e uma quinta porção da fibra pura, o elemento correspondente à pré-forma de todos ou parte de um dos elementos, que não aqueles formados pela segunda, terceira e quarta porções; os fios da primeira série das camadas de fios não são ligados aos fios da segunda e terceira séries das camadas de fios, e a primeira série das camadas de fios tendo fios da segunda e terceira séries das camadas de fios reticulados na segunda, terceira, quarta e quinta porções da fibra pura.

[0016] Neste caso, a fibra pura é tecida com uma segunda e terceira séries contínuas das camadas de fios e a formatação da fibra pura inclui a eliminação com o corte das porções da segunda e terceira séries das camadas de fios fora da segunda, terceira, quarta e quinta porções da fibra pura. [0017] De acordo com mais uma característica do método, na primeira porção da fibra pura e na direção correspondente àquela estendida ao longo do perfil do aerofólio de espessura variável na lâmina a ser fabricada, o número das camadas de fios na primeira série das camadas de fios é constante. Os fios da primeira série de fios podem ter peso e/ou quantidade variável.

[0018] Vantajosamente, é fabricada uma faixa pela tecelagem tridimensional que inclui uma sucessão de fibras puras. Elas podem ser cortadas da faixa. As fibras podem ser tecidas com a direção longitudinal da lâmina a ser fabricada na direção da trama ou na direção da teia.

[0019] De acordo com a presente invenção, propõe-se também uma lâmina de turbomáquina de material compósito incluindo reforço fibroso obtido pela tecelagem tridimensional de fios e densificada por uma matriz, a lâmina inclui uma primeira porção que constitui o aerofólio e a raiz da lâmina, o aerofólio da lâmina exibindo duas faces em que cada uma conecta uma borda dianteira e uma borda traseira, a primeira porção forma uma única peça com pelo menos uma segunda porção presente somente em uma das faces do aerofólio da lâmina, a segunda porção constitui uma porção de pelo menos um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina, parede da lâmina anti-inclinação, suportes da plataforma externa da lâmina e limpadores na plataforma externa da lâmina, as porções do reforço da fibra correspondentes à primeira e segunda porções da lâmina são pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda porção do reforço da fibra.

[0020] De acordo com uma modalidade da invenção, a segunda porção constitui uma porção dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina, parede da lâmina anti-inclinação, suportes da plataforma externa da lâmina e limpadores na plataforma externa da lâmina, a primeira porção também forma uma única peça com pelo menos uma terceira porção constituindo uma porção de pelo menos um dos elementos, que não os já constituídos pela segunda porção, a terceira porção está presente somente em uma face do aerofólio, e as porções do reforço da fibra correspondentes à primeira, segunda e terceira porções da lâmina são pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda e terceira porções do reforço da fibra.

[0021] Neste caso, a primeira porção também formar uma única peça com pelo menos uma quarta porção constituindo uma porção de pelo menos um dos elementos, que não aquele constituído pela segunda e terceira porções, a quarta porção está presente somente em uma face do aerofólio, as porções do reforço da fibra correspondentes à primeira, segunda, terceira e quarta porções da lâmina são pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda, terceira e quarta partes do reforço da fibra.

[0022] A primeira parte também pode formar uma única peça com pelo menos uma quinta porção constituindo uma porção de pelo menos um dos elementos, que não aquele constituído pela segunda, terceira e quarta porções, a quinta porção está presente somente em uma face do aerofólio, as porções do reforço da fibra correspondentes à primeira, segunda, terceira, quarta e quinta porções da lâmina são pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda, terceira, quarta e quinta porções do reforço da fibra.

[0023] De acordo com outra modalidade, a segunda porção constitui uma porção de um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina, parede da lâmina anti-inclinação, suportes da plataforma externa da lâmina e limpadores na plataforma externa da lâmina, a primeira porção também forma uma única peça com pelo menos uma terceira porção constituindo todas ou uma porção de pelo menos um dos elementos, que não aquele constituído pela segunda porção, as porções do reforço da fibra correspondentes à primeira, segunda e terceira porções da lâmina são pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda e terceira porções do reforço da fibra. [0024] A lâmina pode ser feita de um material compósito de matriz cerâmica.

[0025] De acordo com uma característica da lâmina, os fios que constituem a porção do reforço da fibra correspondentes a segunda, terceira, quarta e/ou quinta porção da lâmina passam pela porção do reforço da fibra correspondente à primeira porção da lâmina.

[0026] O aerofólio da lâmina pode ter um perfil de espessura variável ao longo do qual a porção do reforço da fibra correspondente à primeira porção da lâmina tem, na direção longitudinal da lâmina, um número constante de camadas de fios tendo quantidade e/ou peso variável, ou número variado de camadas de fios.

[0027] A invenção também tem como objetivo um rotor de turbomáquina ou disco e uma turbomáquina equipada com uma lâmina, como definido anteriormente.

Breve descrição dos desenhos [0028] A invenção será mais bem compreendida a partir da descrição apresentada a seguir a título indicativo, porém sem limitação, com referência aos seguintes desenhos em anexo: - a Figura 1 é uma vista perspectiva da lâmina da turbomáquina de acordo com uma modalidade da invenção; - as Figuras 2A a 2C são vistas ampliadas das porções da lâmina da Figura 1; - a Figura 3 ilustra de forma bem esquemática a disposição de três séries das camadas de fios em uma fibra pura tecida tridimensionalmente e projetada para a fabricação da pré-forma da fibra da lâmina, como aquela ilustrada na Figura 1; - as Figuras 4, 5 e 6 ilustram etapas de fabricação sucessivas da pré-forma da fibra da lâmina, como aquelas ilustradas na Figura 1, a partir da fibra pura na Figura 3; - a Figura 7 é uma vista seccional mostrando o perfil achatado do aerofólio da lâmina, como aquele na Figura 1; - a Figura 8 é uma vista seccional de uma série de camadas dos fios da teia que possibilitam obter um perfil como aquele na Figura 7; - as Figuras 9A e 9B são vistas seccionais mostrando o método de tecelagem da fibra pura na Figura 3; - as Figuras 10A e 10B são vistas seccionais e parciais no plano paralelo às direções da teia e da trama na porção da fibra pura, na Figura 3, correspondentes ao local de junção entre, de um lado, o aerofólio e a porção da parede da lâmina anti-inclinação e, do outro, entre o aerofólio e a porção da plataforma interna da lâmina; - a Figura 10C é uma vista seccional e parcial da trama na porção da fibra pura, na Figura 2, correspondente ao local de junção entre o aerofólio e as porções da parede da lâmina anti-inclinação e das porções da plataforma interna da lâmina; - as Figuras 11A e 11B são vistas seccionais e parciais no plano paralelo às direções da teia e da trama na porção da fibra pura, na Figura 3, correspondentes ao local de junção entre, de um lado, o aerofólio e a porção do suporte na plataforma externa da lâmina e, do outro, entre o aerofólio e a porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina; - a Figura 11C é uma vista seccional e parcial da trama na porção da fibra pura, na Figura 2, correspondente ao local de junção entre o aerofólio e as porções da parede da lâmina anti-inclinação e da porção da plataforma interna da lâmina; - a Figura 12A é uma vista seccional da trama mostrando um exemplo de disposição dos fios da trama na porção da fibra pura correspondente à porção da raiz do aerofólio; - as Figuras 12B a 12D são vistas seccionais da trama mostrando planos da teia do exemplo da tecelagem tridimensional (multicamada) na porção da fibra pura na Figura 12A; - a Figura 13 é uma vista seccional e parcial esquemática mostrando outra modalidade da porção da fibra pura correspondente à raiz do aerofólio; - as Figuras 14 e 15 ilustram de forma bem esquemática duas modalidades da faixa da fibra tecida e obtida pela tecelagem tridimensional incluindo uma pluralidade de fibras puras, como aquela na Figura 3; - a Figura 16 indica as etapas sucessivas da modalidade do método de fabricação da lâmina de turbomáquina de acordo com a invenção; - a Figura 17 indica as etapas sucessivas de outra modalidade do método de fabricação da lâmina de turbomáquina de acordo com a invenção; - a Figura 18 mostra a montagem sobre o rotor da turbomáquina de uma pluralidade de lâminas similar àquela na Figura 1; e - a Figura 19 é uma vista perspectiva da lâmina de turbomáquina de acordo com outra modalidade da invenção.

Descrição detalhada das modalidades [0029] A invenção se aplica a diferentes tipos de lâminas de turbomáquina que têm plataformas internas e/ou plataformas externas integradas, particularmente compressor e lâminas de turbina de diferentes bobinas de turbina de gás, por exemplo, lâmina de rotor de turbina de baixa pressão (BP), como aquela ilustrada na Figura 1.

[0030] A lâmina 10 da Figura 1 inclui, de modo bem conhecido, um aerofólio 20, uma raiz 30 constituída por uma porção de espessura superior que tem, por exemplo, uma seção em forma de lâmpada e contínua em uma presilha 32. O aerofólio 20 se estende na direção longitudinal entre sua raiz 30 e sua ponta 21 e mostra na seção transversa um perfil copado de espessura variável que define duas faces 22 e 23 correspondendo, respectivamente, à face de sucção e à face de pressão do aerofólio 20, conectando cada uma a borda dianteira 20a e a borda traseira 20b desta última.

[0031] A lâmina 10 é montada no rotor da turbina (não ilustrado) pela inserção da raiz 30 no recesso do encaixe apresentado na periferia do rotor. [0032] De acordo com uma modalidade da invenção, o aerofólio 20 também inclui quatro elementos distintos que constituem, respectivamente, a porção da plataforma interna da lâmina 40, a porção da parede da lâmina anti-inclinação 50, a porção dos suportes na plataforma externa da lâmina 60 e a porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina 70.

[0033] Mais precisamente, em sua extremidade radialmente interna e em sua face 22, o aerofólio 20 conecta na porção da plataforma interna da lâmina 40 a superfície externa (ou superior) 42 por onde é definido, na parte radialmente interna, o trajeto da corrente de gás f. Em suas porções extremas a montante e a jusante (na direção do fluxo f da corrente de gás), a porção da plataforma 40 termina nos suportes de cobertura 44 e 46. No exemplo ilustrado, a superfície 42 da porção da plataforma é inclinada, geralmente formando um ângulo não nulo em relação ao normal na direção longitudinal da lâmina. Dependendo do perfil pretendido da superfície interna do trajeto da corrente de gás, o ângulo pode ser zero, ou a superfície 42 pode ter um perfil geralmente não retilíneo, por exemplo, copado.

[0034] Ainda em sua extremidade radialmente interna, porém em sua face 21, a lâmina 20 é conectada na porção da parede anti-inclinação 50 que compreende flancos 51 e 52 em suas extremidades superior e inferior capazes de impedir a inclinação da lâmina quando esta última é montada no rotor da turbina.

[0035] O aerofólio 20 também é conectado em sua extremidade radialmente externa e em sua face 22 na porção do suporte na plataforma externa da lâmina 60 que define em sua superfície interna (inferior) 61, na parte radialmente externa, o trajeto da corrente de gás f (Figuras 1 e 2C). Em suas porções extremas superior e inferior, a porção do suporte na plataforma externa da lâmina 60 termina nos suportes de cobertura 62 e 63. No exemplo ilustrado, a superfície 61 da porção do suporte na plataforma externa da lâmina 60 apresenta um perfil retilíneo e inclinado formando geralmente um ângulo nulo em relação ao normal na direção longitudinal da lâmina ou da superfície 61 (Figura 2B). Como uma variante, dependendo do perfil pretendido da superfície externa do trajeto da corrente de gás, a superfície 61 pode ter um perfil geralmente não retilíneo, por exemplo, copado, e/ou estender-se de forma substancial e perpendicular à direção longitudinal da lâmina.

[0036] Ainda em sua extremidade radialmente externa, porém em sua face 21, o aerofólio é conectado na porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina 70. Em sua superfície externa (superior) 72, a porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina 70 define uma depressão ou banheira 73 (Figuras 1 e 2A). Ao longo das bordas a montante e a jusante da banheira 73, a porção 70 sustenta limpadores 74 e 75 tendo perfis dentados cujas pontas podem penetrar na camada de material abrasível do anel da turbina (não mostrado), para reduzir o espaço entre a ponta da lâmina e o anel da turbina.

[0037] Como ilustrado na Figura 1, a porção da plataforma interna da lâmina 40, a porção da parede da lâmina anti-inclinação 50, a porção dos suportes na plataforma externa da lâmina 60 e a porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina 70 estão, respectivamente, presentes somente em uma das faces do aerofólio. Em outras palavras, a face oposta do aerofólio que compreende um ou mais destes elementos é desprovida do ou destes mesmos elementos. Assim, as funções de definição (radialmente externas) do trajeto e da anti-inclinação, geralmente realizadas pelo único e mesmo elemento presente na extremidade radialmente interna do aerofólio, são realizadas, na lâmina da invenção, por elementos distintos, com eficácia, no exemplo aqui descrito, pela porção da plataforma interna da lâmina 40 e pela porção da parede da lâmina anti-inclinação 50. Semelhantemente, a definição do trajeto e da vedação da inclinação, geralmente realizados por um único e mesmo elemento presente na extremidade radialmente externa do aerofólio, são realizados, na lâmina da invenção, por elementos distinto com eficácia, no exemplo aqui descrito, pela porção dos suportes na plataforma externa da lâmina 60 e pela porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina 70.

[0038] A Figura 3 mostra de forma bem esquemática a fibra pura 100 cuja pré-forma da lâmina da fibra iniciada pode ser formatada para obter, após a densificação pela matriz e possível mecanização, uma lâmina feita de material compósito com plataforma interna, parede anti-inclinação e porções de suportes e limpadores na plataforma externa da lâmina integrados, como aqueles ilustrados na Figura 1.

[0039] A fibra pura 100 inclui duas porções 102 e 104 obtidas pela tecelagem tridimensional ou tecelagem multicamada, sendo mostrados somente os envelopes das três porções na Figura 3. A porção 102 é projetada, após a formatação, para constituir uma porção da pré-forma da lâmina da fibra correspondente ao aerofólio e à pré-forma da raiz da lâmina. A porção 104 é projetada, após a formatação, para constituir as porções da pré-forma da lâmina da fibra correspondentes às pré-formas da porção anti-inclinação da lâmina, porção do limpador na plataforma externa da lâmina, porção da plataforma interna da lâmina e porção dos suportes na plataforma externa da lâmina.

[0040] As duas porções 102 e 104 são na forma de faixas que se estendem, geralmente, na direção X correspondente à direção longitudinal da lâmina a ser fabricada. A faixa da fibra 102 apresenta, em sua porção criada para constituir a pré-forma do aerofólio, uma espessura variável determinada de acordo com a espessura do perfil do aerofólio da lâmina a ser fabricada. Em sua porção criada para constituir a pré-forma da raiz, a faixa da fibra 102 apresenta uma espessura extra 103 determinada de acordo com a espessura da raiz da lâmina a ser fabricada.

[0041] A faixa da fibra 102 tem uma largura 1 selecionada de acordo com o comprimento do perfil desenvolvido (achatado) do aerofólio e da raiz da lâmina a ser fabricada, enquanto cada uma das faixas da fibra 104 e 106 tem uma espessura L superior a 1 selecionada de acordo com os comprimentos desenvolvidos da parede da lâmina anti-inclinação, plataforma interna e porções dos suportes e limpadores na plataforma interna da lâmina a ser fabricada.

[0042] A faixa da fibra 104 tem uma espessura substancialmente constante determinada de acordo com as espessuras da parede anti-inclinação, porções da plataforma interna e do suporte e limpador da plataforma externa da lâmina a ser fabricada. A faixa 104 inclui a primeira porção 104a, que se estende ao longo e na proximidade da primeira superfície 102a da faixa 102 projetada para constituir a face de pressão do aerofólio, a segunda porção 104b, que se estende ao longo e na proximidade da primeira superfície 102b da faixa 102 projetada para constituir a face de pressão do aerofólio, e a terceira porção 104c que se estende ao longo e na proximidade da primeira superfície 102a da faixa 102.

[0043] As porções 104a e 104b da faixa 104 são ligadas por uma porção conectora 140c que se estende transversalmente em relação à faixa 102 no local correspondente àquele da porção da parede anti-inclinação e da porção da plataforma interna da lâmina a ser fabricada.

[0044] As porções 104b e 104c da faixa 104 são ligadas por uma porção conectora 150c que se estende transversalmente em relação à faixa 102 no local correspondente àquele da porção do limpador na plataforma externa e da porção do suporte na plataforma externa da lâmina a ser fabricada.

[0045] Dependendo da geometria pretendida na porção do limpador na plataforma externa da lâmina, na porção do suporte na plataforma externa da lâmina, na porção da parede anti-inclinação e na porção da plataforma interna da lâmina, as porções conectoras 140c e 150c podem passar pela faixa 102, entrando e/ou emergindo, de forma substancial e perpendicular à direção longitudinal X da fibra pura ou seguindo o perfil curvado, como descrito abaixo com relação às Figuras 10A, 10B, 11A e 11B. Como descrito a seguir em maiores detalhes, as faixas 102 e 104 são tecidas simultaneamente pela tecelagem tridimensional, sem ligação entre a faixa 102 e as porções 104a, 104b e 104c da faixa 104 pela tecelagem contínua de uma pluralidade de fibras sucessivas 100 na direção X.

[0046] As Figuras 4 a 6 mostram de forma bem esquemática o modo pelo qual a pré-forma da fibra de formato aproximado ao da lâmina a ser fabricada pode ser obtido a partir da fibra pura 100.

[0047] A faixa 102 é cortada em uma extremidade na espessura extra 103 e em outra extremidade um pouco mais além na porção conectora 150c, para obter uma faixa 120 com comprimento correspondente à dimensão longitudinal da lâmina a ser fabricada com uma porção 130 dilatada 130 constituída por uma porção da espessura extra 103 e localizada no local correspondente à posição da raiz da lâmina a ser fabricada.

[0048] Além disso, são feitos cortes nas extremidades das porções 104a e 104c da faixa 104 e em sua porção 104b, para liberar os segmentos independentes 140a e 140b que se estendem nos dois lados da porção conectora 140c, bem como os segmentos independentes 150a e 150b nos dois lados da porção conectora 150c, como mostrado na Figura 4.

[0049] Os comprimentos das porções 140a, 140b, 150a e 150b são determinados de acordo com os comprimentos da plataforma interna, parede anti-inclinação, porções dos suportes da plataforma externa e dos limpadores da plataforma externa na lâmina a ser fabricada.

[0050] Devido à ausência de ligação entre a faixa 102 e as porções 104a, 104b e 104c da faixa 104, as porções 140a, 140b, 150a e 150b podem ser dobradas perpendicularmente à faixa 102 sem o corte dos fios, para formar as placas, como mostrado na Figura 5.

[0051] A pré-forma da fibra 200 da lâmina a ser fabricada é obtida pela moldagem com a deformação da faixa 102, para reproduzir o perfil copado do aerofólio da lâmina. As porções 140a e 140b são também deformadas para reproduzir formas respectivamente similares àquela da porção da plataforma interna da lâmina (em particular, com seus suportes de cobertura) e àquela da porção da parede anti-inclinação da lâmina. Semelhantemente, as porções 150a e 150b são deformadas para reproduzir formas respectivamente similares àquela da porção dos suportes na plataforma externa da lâmina e da porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina (ver Figura 5). A pré-forma 200 é obtido com a porção da pré-forma do aerofólio 220 incluindo uma superfície 220a projetada para constituir a face de pressão do aerofólio e uma superfície 220b projetada para constituir a face de sucção do aerofólio, porção da pré-forma da raiz 230 (com a pré-forma da presilha), porção da pré-forma na porção da plataforma interna 240, porção da pré-forma na porção da parede anti-inclinação 250, porção da pré-forma na porção dos suportes de cobertura na plataforma externa da lâmina 260 e porção da pré-forma na porção dos limpadores na plataforma externa 270 (Figura 6).

[0052] Como descrito mais adiante, as etapas de fabricação da pré-forma da lâmina a partir da fibra pura são vantajosamente executadas após o tratamento das fibras da fibra pura e sua impregnação com a composição de consolidação.

[0053] O método de tecelagem tridimensional da fibra pura 100 é descrito a seguir em maiores detalhes.

[0054] Parte-se do princípio que a tecelagem é executada com fios de teia que se estendem na direção longitudinal X da fibra pura, especificando-se também ser possível a tecelagem com os fios de trama nesta direção. [0055] A variação da espessura da faixa 102 em seu comprimento é obtida com o uso dos fios de teia que têm peso variável. Como uma variante ou suplemento, é possível variar a quantidade dos fios (número de fios por unidade de comprimento na direção da trama), a quantidade menor permite um maior afilamento durante a formatação da pré-forma pela moldagem. [0056] Assim, para obter o perfil do aerofólio da lâmina, como mostrado na projeção plana na Figura 7, podem-se utilizar 3 camadas de fios de teia de peso e quantidade variáveis, como ilustrado na Figura 8.

[0057] Em um exemplo de implementação, os fios utilizados podem ser fios de carboneto de silício (SiC) fornecidos com a marca “Nicalon” pela empresa japonesa Nippon Carbon e com peso (número de filamentos) de 0,5K (500 filamentos).

[0058] A teia é feita com fios de SiC de 0,5K e fios de SiC de 1K obtidos pela combinação de dois fios de 0,5K, os dois fios são combinados pela cobertura. A cobertura é executada vantajosamente com um filamento de natureza temporária capaz de ser eliminado após a tecelagem, por exemplo, filamento de álcool polivinílico (PVA) que pode ser eliminado dissolvido em água.

[0059] A tabela I apresenta, em cada coluna dos fios de teia, a quantidade (número de fios/cm sobre o comprimento do perfil), o número de fios de 0,5K, o número de fios de 1K e a espessura do perfil em mm, esta variando entre, aproximadamente, 1 mm e 2,5 mm: Tabela I

[0060] Naturalmente, dependendo dos pesos dos fios disponíveis, podem-se adotar diferentes combinações de números das camadas de fios e variações de quantidade e peso em relação ao perfil a ser obtido.

[0061] As Figuras 9A, 9B mostram, na seção da teia, dois planos de tecelagem sucessivos que podem ser utilizados para tecer a fibra pura 100, na Figura 3, fora da espessura extra 103.

[0062] A faixa 102 da fibra pura 100 inclui uma série de camadas dos fios de teia, o número de camadas, neste caso, é, por exemplo, igual a 3 (camadas C11, C12, C13). Os fios de teia são ligados pelos fios de trama ti pela tecelagem tridimensional.

[0063] A faixa 104 também inclui uma série de fios de teia, por exemplo, identicamente igual a 3 (camadas C21, C22, C23) ligadas por fios de trama t2 pela tecelagem tridimensional, como a faixa 102.

[0064] Observa-se que os fios de trama t1 não se estendem pelas camadas dos fios de teia da faixa 104, e que os fios de trama t2 não se estendem pelas camadas dos fios de teia da faixa 102, para que elas não fiquem ligadas.

[0065] No exemplo ilustrado, a tecelagem é uma tecelagem multicamada executada com uma tecelagem do tipo acetinada ou multiacetinada. Podem-se utilizar outros tipos de tecelagem tridimensional, por exemplo, tecelagem multicamada, utilizando uma tecelagem múltipla e plana ou tecelagem com tecido do tipo “reticulado” Neste caso, a tecelagem “reticulada” significa o tecido em que cada camada dos fios de trama liga várias camadas dos fios de teia em todos os fios de uma determinada coluna dos fios de teia que tem o mesmo trajeto no plano do tecido.

[0066] Os diferentes métodos da tecelagem tridimensional são descritos, em particular, no documento WO 2006/136755.

[0067] As Figuras 10A e 10B são vistas seccionais paralelas às direções da teia e da trama na reticulação da faixa 102, respectivamente, pelas porções conectoras 140c e 150c da faixa 104 das fibras puras na Figura 3. Figura 10A mostra a inserção dos fios de teia na faixa 104 no lado da superfície 102a (face de pressão) da faixa 102 na porção conectora 140c. Neste local, cada camada dos fios de teia da faixa 104 (neste caso, as camadas C21, C22, C23) penetra entre os fios de trama t1 da faixa 102 seguido do perfil copado, como aquele mostrado na Figura 10A.

[0068] A Figura 10B mostra a emergência dos fios de teia na faixa 104 no lado da superfície 102b (face de sucção) da faixa 102 na porção conectora 140c. Neste local, cada camada dos fios de teia da faixa 104 (neste caso, as camadas C21, C22, C23) emergem entre os fios de trama t1 da faixa 102 seguido do perfil copado, como aquele mostrado na Figura 10B.

[0069] Naturalmente, dependendo da forma pretendida da porção da parede anti-inclinação e da porção na plataforma da lâmina interna, as camadas dos fios de teia da faixa 104 podem penetrar e emergir da faixa 102 com diferentes perfis, como os perfis retilíneos, por exemplo.

[0070] A reticulação da faixa 104 de um lado para outro da faixa 102 é obtida, durante a tecelagem, com a reticulação de cada fio de teia da faixa 104 individualmente por todos os fios de teia e de trama da faixa 102.

[0071] A Figura 10C é uma vista seccional de trama na reticulação da faixa 102 pela porção conectora 140c da faixa 104. Observa-se que as camadas dos fios de teia da faixa 104 (neste caso, as camadas C21, C22, C23) e, naturalmente, dos fios de trama t1 da faixa 104, não reemergem da faixa 102 no mesmo local da sua inserção na faixa 102. Além disso, entre a sua inserção (no lado da face 102a) na faixa 102 e sua emergência (no lado da face 102b), os fios de teia da faixa 104 são retidos na faixa 102 na distância di, o que possibilita a formação do deslocamento entre as porções 104a e 104b na porção conectora 140c (Figura 3). Este deslocamento possibilita a formação, como ilustrado na Figura 1, da porção na plataforma interna da lâmina 40 que está acima da porção da parede anti-inclinação 50 na direção do aerofólio 20.

[0072] As Figuras 11A e 11B são vistas seccionais e paralelas às direções da teia e da trama na reticulação da faixa 102 pela porção conectora 150c da faixa 104 da fibra pura na Figura 3. Figura 11A mostra a inserção dos fios de teia na faixa 104 no lado da face 102b (face de sucção) da faixa 102 na porção conectora 150c. Neste local, cada camada dos fios de teia da faixa 104 (neste caso, as camadas C21, C22, C23) penetra entre os fios de trama ti da faixa 102 seguida do perfil copado, como aquele mostrado na Figura 11A.

[0073] A Figura 11B mostra a emergência dos fios de teia na faixa 104 no lado da face 102a (face de pressão) da faixa 102 na porção de conexão 150c. Neste local, cada camada dos fios de teia da faixa 104 (neste caso, as camadas C21, C22, C23) emerge entre os fios de trama t1 da faixa 102 seguida do perfil copado, como aquele mostrado na Figura 11B.

[0074] Naturalmente, dependendo da forma pretendida da porção do suporte na plataforma externa da lâmina e da porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina, as camadas dos fios de teia da faixa 104 podem se inserir e emergir da faixa 102 com perfis de formas diferentes, como, por exemplo, os perfis retilíneos.

[0075] A Figura 11C é uma vista da seção de trama na reticulação da faixa 102 pela porção conectora 150c da faixa 104. Observa-se que as camadas dos fios de teia (neste caso, as camadas C21, C22, C2) da faixa 104 e, naturalmente, dos fios de trama t1 da faixa 104, não emergem da faixa 102 no mesmo local que aquele da sua inserção na faixa 102. Além disso, entre a sua inserção (no lado da face 102a) na faixa 102 e sua emergência (no lado da face 102a), os fios de teia da faixa 104 são retidos na faixa 102 na distância d2, o que possibilita a formação do deslocamento entre as porções 104b e 104c na porção conectora 150c (Figura 3). Este deslocamento possibilita a formação, como ilustrado na Figura 1, da porção dos limpadores na plataforma interna da lâmina 70 que está acima da porção do suporte na plataforma externa da lâmina 60 na direção do aerofólio 20.

[0076] A espessura extra 103 pode ser obtida com o uso dos fios de teia com peso superior e das camadas adicionais dos fios de trama.

[0077] Na Figura 12A, o número de camadas dos fios de teia, neste exemplo, muda de 4 para 7 entre a porção 1021 da faixa 102, correspondente à presilha da lâmina, e a porção 1023 da faixa 102 com espessura extra 103.

[0078] Além disso, utilizam-se fios de trama ti, t’i, t’”i de diferentes pesos, os fios t1 são, por exemplo, fios de SiC com peso de 0,5K da “Nicalon” (500 filamentos), os fios t’1 são obtidos pela combinação dos dois fios de 0,5K e dos fios t”1 pela combinação dos três fios de 0,5K.

[0079] A tecelagem da porção da fibra pura 1023 necessita de camadas de teia com número superior à porção 1021. Isto é vantajosamente obtido durante a transição entre a porção 1021 e a porção 1023 com a redução do número dos planos de teia e constituição de cada plano de teia na porção 1023 combinando os fios de teia dos dois planos de teia da porção 1021. Figuras 12B e 12C mostram dois planos de teia aproximados na porção 1021 e a Figura 12D mostra um plano de teia obtido na porção 1023 pela combinação dos planos de teia nas Figuras 12B e 12C. Nas figuras 12B, 12C e 12D, os diferentes pesos dos fios de teia (como mostrado na Figura 8) ou dos fios de trama não são mostrados para fins de simplificação. Entre as Figuras 12B, 12C, de um lado, e Figura 12D, de outro, os traços mostram a forma pela qual os fios de teia das diferentes camadas, nas Figuras 12B, 12C, formam as camadas dos fios de teia na Figura 12D.

[0080] Naturalmente, podem-se adotar diferentes combinações de quantidades das camadas de teia e de pesos dos fios de trama para formar a espessura extra 103.

[0081] De acordo com outra modalidade mostrada esquematicamente na Figura 13, a espessura extra 103 pode ser obtida com a introdução de um insersor durante a tecelagem da faixa 102.

[0082] Na Figura 13, a série T1 das camadas dos fios de trama da porção 1021 da faixa 102, correspondente à presilha da lâmina, é dividida com a emissão da ligação durante a tecelagem em duas subséries T11, T12 entre as quais é inserido um insersor 1031. No exemplo ilustrado, a porção 1021 tem uma espessura superior a da porção 1022 da faixa 102 correspondente ao aerofólio da lâmina. A transição entre a porção 1022 e a porção 1021 pode ser feita do mesmo modo que o descrito acima em relação à transição entre as porções 1021 e 1023 na Figura 12A. Na reticulação da faixa 102 pela faixa 104 e na porção conectora 140c, na Figura 3, pode ser opcionalmente realizado pela porção espessa 1021.

[0083] No final do insersor 103, oposto à porção 1021, as subséries T11, T12 das camadas dos fios de trama se reúnem novamente pela tecelagem, para formar a porção 102’1, com a mesma espessura da porção 1021, e pela redução da espessura, a porção 102\ com a mesma espessura da porção 1022, a porção 102’2 forma a porção correspondente ao aerofólio da lâmina da fibra pura seguinte.

[0084] O insersor 1031 é, preferivelmente, feito de cerâmica monolítica, preferivelmente do mesmo material cerâmico que o da matriz do material compósito da lâmina a ser fabricada. Assim, o insersor 1031 pode ser um bloco de SiC obtido pela sinterização do pó de SiC.

[0085] Como mostrado de forma bem esquemática na Figura 14, pode-se obter uma pluralidade de fibras puras 100 pela tecelagem da faixa 300 em que são formadas uma ou mais fileiras de fibras puras sucessivas. As áreas de comprimento extra 310, 320 são guarnecidas na direção da teia (somente fios de teia) e na direção da trama (somente fios de trama), para eliminar os efeitos da borda conectada com a tecelagem, garantir maior liberdade de deformação durante a formatação da pré-forma e apresentar áreas de transição entre as fibras puras 100.

[0086] A Figura 15 mostra uma variante de implementação de acordo com a qual a faixa 400 é elaborada por uma fileira de fibras puras 100 tecidas na direção da trama perpendicularmente à direção longitudinal da faixa. As áreas de comprimento extra 410, 420 são também guarnecidas na direção da teia e na direção da trama. Podem-se tecer diversas fileiras de fibras puras 100, e a largura da faixa 400 é ajustada com esta finalidade.

[0087] As etapas sucessivas do método de fabricação de uma lâmina feita de material compósito, de acordo com uma modalidade da invenção, são indicadas na Figura 16.

[0088] Na etapa 501, a faixa da fibra é tecida pela tecelagem tridimensional com uma pluralidade de fibras puras, por exemplo, diversas fileiras de fibras puras orientadas na direção da teia, como mostrado na Figura 15. Para as lâminas de turbomáquina projetadas para uso em temperatura elevada e, particularmente, em ambiente corrosivo (particularmente umidade), utilizam-se fios feitos de fibras cerâmicas na tecelagem, particularmente fibras de carboneto de silício (SiC).

[0089] Na etapa 502, a faixa da fibra é tratada para eliminar a lubrificação presente nas fibras e a presença de óxido na superfície das fibras. A eliminação do óxido é obtida pelo tratamento ácido, particularmente pela imersão em banho de ácido fluorídrico. Caso a lubrificação não possa ser eliminada pelo tratamento ácido, realiza-se um tratamento prévio para a eliminação da lubrificação, por exemplo, pela decomposição da lubrificação com o tratamento rápido de calor.

[0090] Na etapa 503, uma fina camada de cobertura interfásica é formada nas fibras da faixa da fibra pela infiltração química a vapor ou CVI. O material da camada interfásica é, por exemplo, carbono pirolítico ou pirocarbono (PyC), nitreto de boro (BN) ou carbono dopado de boro (BC, com, por exemplo, entre 5 porcento de átomo (%at) e 20%at B, sendo o restante C). A fina camada de cobertura interfásica tem, preferivelmente, uma espessura pequena, por exemplo, igual a 100 nanômetros no máximo, ou mesmo igual a 50 nanômetros no máximo, para manter uma boa deformabilidade nas fibras puras. Preferivelmente, a espessura é, pelo menos, igual a 10 nanômetros.

[0091] Na etapa 504, a faixa da fibra com as fibras cobertas pela fina camada de cobertura interfásica é impregnada com uma composição de consolidação, normalmente uma resina possivelmente diluída em solvente. Pode-se utilizar uma resina precursora de carbono, por exemplo, resina fenólica ou furânica, ou uma resina precursora de cerâmica, por exemplo, resina precursora de polissilazano ou polissilozano de SiC.

[0092] Após a secagem pela eliminação do solvente na resina (etapa 505), pode-se realizar a pré-cura da resina (etapa 506). A pré-cura, ou reticulação parcial, permite o aumento da sua rigidez e, consequentemente, da resistência, ao mesmo tempo que preserva a deformabilidade necessária à fabricação das pré-formas da lâmina.

[0093] Na etapa 507, as fibras puras individuais são cortadas, como ilustrado nas Figuras 4 e 5.

[0094] Na etapa 508, a fibra pura cortada é formatada (como ilustrado nas Figuras 5 e 6) e colocada em um molde feito, por exemplo, de grafite, para formar o aerofólio e a porção da pré-forma da raiz da porção da plataforma interna, porção da parede anti-inclinação, porção dos suportes na plataforma externa e porções da pré-forma da porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina.

[0095] Consequentemente, a reticulação da resina é concluída (etapa 509) e a resina reticulada é pirolizada (etapa 510). A reticulação e a pirólise podem ser concatenadas pelo aumento gradativo da temperatura no molde. [0096] Após a pirólise, obtém-se a pré-forma da fibra consolidada pelo resíduo da pirólise. A quantidade da resina consolidada é selecionada para que o resíduo da pirólise ligue as fibras da pré-forma de forma suficiente a ser manipulada, ao mesmo tempo que a sua forma é retida sem o auxílio de ferramentas, especificando-se que a quantidade da resina consolidada é preferivelmente escolhida como a menor possível.

[0097] São conhecidas as etapas de eliminação da lubrificação, do tratamento ácido e de formação da camada interfásica do substrato feito de fibras de SiC. Pode-ser fazer referência ao documento US 5.071.679.

[0098] A segunda camada interfásica é formada pela CVI (etapa 511) para obter geralmente uma interfase de fibra-matriz de espessura suficiente que confere sua função de liberação de fragilidade do material compósito. A segunda camada interfásica pode ser feita de um material selecionado de PyC, BN, BC, não necessariamente o mesmo que o da primeira camada interfásica. A espessura da segunda camada interfásica é, preferivelmente, pelo menos igual a 100 nanômetros.

[0099] Prefere-se a fabricação de uma interfase em duas camadas, como indicado anteriormente. Ela é descrita no pedido de patente francês n.° 08 54937 da SNECMA Propulsion Solide.

[00100] Realiza-se a densificação pela matriz da pré-forma consolidada. Para a lâmina de turbomáquina projetada para uso em temperatura elevada, e particularmente em ambiente corrosivo, a matriz é feita de cerâmica, por exemplo, SiC. A densificação pode ser realizada pela CVI em cujo caso a formação da segunda camada interfásica e a densificação pela matriz podem ser concatenadas no mesmo forno.

[00101] A densificação pode ser realizada em duas etapas sucessivas (etapas 512 e 514) separadas pela etapa 513 consistindo na maquinação da lâmina nas dimensões pretendidas.

[00102] Observa-se que a operação de pré-mecanização pode ser realizada entre as etapas 509 e 510, isto é, após a reticulação e antes da pirólise da resina.

[00103] As etapas sucessivas do método de fabricação da lâmina feita de material compósito, de acordo com outra modalidade da invenção, são indicadas na Figura 17.

[00104] A etapa 601 consistindo na tecelagem tridimensional da faixa da fibra, tendo uma pluralidade de fibras puras, e a etapa 602 consistindo no tratamento para eliminar a lubrificação e o óxido são similares às etapas 501 e 502 da modalidade na Figura 16.

[00105] Na etapa 603, as fibras puras individuais são cortadas da faixa da fibra, em seguida cada fibra pura individual é formatada em um molde ou forma (etapa 604) para obter a pré-forma da lâmina da fibra pela formação do aerofólio e da pré-forma da raiz e das porções da plataforma interna, porção da parede anti-inclinação, porção dos suportes na plataforma externa da lâmina e porções da pré-forma da porção dos limpadores em sua plataforma externa.

[00106] Na etapa 605, a cobertura de liberação de fragilidade na interfase é formada pela CVI nas fibras da pré-forma retida na forma. O material da cobertura interfásica é, por exemplo, PyC, BN ou BC, como mencionado previamente. A espessura da camada interfásica é, aproximadamente, entre um e cem nanômetros.

[00107] A pré-forma continua sendo retina na forma, a consolidação da pré-forma pela densificação parcial é realizada (etapa 606) e a consolidação é realizada pela formação do depósito de cerâmica nas fibras pela CVI. [00108] A formação da camada interfásica pela CVI e a consolidação pelo depósito de cerâmica pela CVI podem ser concatenadas no mesmo forno da CVI.

[00109] A formação da camada interfásica é preferivelmente feita de grafite e apresenta orifícios que facilitam a passagem das fases do gás reativo propiciando o depósito na interface pela CVI.

[00110] Quando a consolidação é suficiente para que a pré-forma seja manuseada ao mesmo tempo que é mantida sua forma sem o auxílio de ferramentas, a pré-forma consolidada é removida da forma e a densificação da matriz cerâmica é realizada. A densificação pode ser realizada em duas etapas sucessivas (etapas 607 e 609) e separadas pela etapa 608 consistindo na maquinação da lâmina nas dimensões pretendidas.

[00111] Nos pontos anteriores, considera-se a fabricação de um perfil de aerofólio de espessura variável pelo uso de fios de peso e/ou quantidade variável. É possível, como uma variante, fabricar a porção da fibra pura correspondente à pré-forma do aerofólio com um determinado número de camadas de fios do mesmo peso e quantidade fixos, a variação da espessura do perfil é obtida durante a maquinação após a primeira etapa de densificação ou durante a pré-maquinação da pré-forma da lâmina consolidada.

[00112] Além disso, de acordo com as condições de uso planejadas em relação à lâmina, as fibras do reforço da fibra da lâmina podem ser feitas de um material que não o cerâmico, carbono, por exemplo, e a matriz pode ser feita de um material que não o cerâmico, por exemplo, carbono ou resina, a invenção, naturalmente, também se aplica à fabricação de lâminas feitas de materiais compostos de matriz orgânica.

[00113] A Figura 18 mostra a montagem no rotor da turbomáquina ou disco 500 de uma pluralidade de lâminas 510, 520, 530 e 540 que apresentam uma estrutura similar à lâmina 10 na Figura 1. As lâminas 510, 520, 530 e 540 são montadas no rotor 500 pela inserção das raízes 517, 527, 537 e 547 de cada lâmina, respectivamente, nos recessos 501, 502, 503 e 504 com encaixes guarnecidos na periferia do rotor. Como descrito anteriormente em relação à lâmina 10, o aerofólio 516, respectivamente 526, 536 e 546, da lâmina 510, e respectivamente 520, 530 e 540, inclui em sua superfície 512 (face de sucção), respectivamente 522, 532 e 542, uma porção da plataforma interna (incluindo suportes de cobertura em suas extremidades) 518, respectivamente 528, 538 e 548 e uma porção do suporte na plataforma externa da lâmina 514, respectivamente 524, 534 e 544. Além disso, em sua face 511 (face de pressão), respectivamente 521, 531 e 541, o aerofólio 516, respectivamente 526, 536 e 546, inclui uma porção da parede anti-inclinação 513, respectivamente 523, 533 e 543 e uma porção dos limpadores na plataforma externa da lâmina 515, respectivamente 525, 535 e 545.

[00114] Como mostrado na Figura 18, as lâminas se interligam, como em uma lâmina já montada, por exemplo, a lâmina 530 recebe sobre sua porção de parede anti-inclinação, 533 neste caso, a porção da plataforma interna da lâmina adjacente, no caso a porção da plataforma 548 da lâmina 540. Semelhantemente, a lâmina 530 recebe sobre sua porção de limpadores na plataforma externa da lâmina 535 a porção de suportes na plataforma externa da lâmina 544 na lâmina 540.

[00115] Após montadas juntas, cada lâmina, no caso, por exemplo, a lâmina 520, compreende em cada lado do seu aerofólio, no caso o aerofólio 526, as funções normalmente presentes em sua extremidade radialmente interna, para acionar a função da parede anti-inclinação apresentada pela combinação das porções da parede anti-inclinação 513 e 523 e a função de definição do trajeto apresentado pela combinação das porções da plataforma interna 528 e 538, bem como em sua extremidade radialmente externa, para acionar a função de definição do trajeto apresentado pela combinação das porções do suporte na plataforma externa 524 e 534 e a função vedante apresentada pela combinação das porções dos limpadores na plataforma externa 515 e 525.

[00116] A lâmina 10 descrita anteriormente em relação à Figura 1inclui na face de sucção do seu aerofólio 20 a porção da plataforma da lâmina 40 e a porção dos suportes na plataforma externa da lâmina 70, ao mesmo tempo que inclui na pressão do seu aerofólio 20 a porção da parede anti-inclinação 50 e a porção dos suportes na plataforma externa da lâmina 60. De acordo com as variantes da implementação, as porções da plataforma interna da lâmina e dos limpadores na plataforma externa da lâmina podem ser dispostas na face de pressão do aerofólio da lâmina, enquanto que a parede anti-inclinação e as porções do suporte na plataforma externa da lâmina podem ser dispostas na face de sucção do aerofólio da lâmina. De acordo com outras variantes da implementação, a distribuição das porções da plataforma interna da lâmina, limpadores na plataforma externa da lâmina, parede anti-inclinação e suportes na plataforma externa da lâmina sobre as faces do aerofólio da lâmina podem ser do modo pelo qual o aerofólio compreende em uma das faces do seu aerofólio somente uma das porções da plataforma interna da lâmina, limpadores na plataforma externa da lâmina, porções da parede anti-inclinação e dos suportes na plataforma externa da lâmina, as outras três porções são dispostas na outra face do aerofólio ou de modo que estas quatro porções estejam todas presentes na mesma face do aerofólio. Entretanto, para uma melhor distribuição das massas sobre a lâmina, a lâmina compreende, preferivelmente, duas porções em uma face e as outras duas porções na face oposta do aerofólio.

[00117] De acordo com mais outras variações da implementação da lâmina e com a invenção, uma porção dos elementos da plataforma interna da lâmina, dos limpadores na plataforma externa da lâmina, da parede anti-inclinação e dos suportes na plataforma externa da lâmina podem estar presentes nas duas faces do aerofólio, enquanto que alguns destes elementos estão presentes somente em uma face do aerofólio, como descrito anteriormente. Figura 19 ilustra um exemplo de variante da implementação com a lâmina 600 que compreende uma plataforma interna 640 e os suportes integrais na plataforma externa da lâmina 660 em que eles estão presentes nas duas faces 622 e 623 do aerofólio 620, enquanto que somente as porções da parede anti-inclinação 650 e dos limpadores na plataforma externa da lâmina 670 estão presentes só e respectivamente na face 623 do aerofólio 620. Neste caso, a faixa da fibra projetada para constituir o aerofólio, como a faixa 102 descrita anteriormente, e reticulada nas porções conectoras, como as porções 140c e 150c descritas previamente, pelas duas faixas da fibra, como a fibra 104, possibilitam haver porções independentes na faixa da fibra permitindo a fabricação dos suportes na plataforma interna e na plataforma externa da lâmina junto com as porções da parede anti-inclinação e dos suportes na plataforma externa da lâmina.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método de fabricação de uma lâmina de turbomáquina (10) de material compósito que inclui um reforço fibroso densificado por uma matriz, caracterizado por incluir: - a fabricação por tecelagem tridimensional de uma única fibra pura (100); - a formatação da fibra pura (100) para obter uma única pré-forma da fibra (200) que tem uma primeira porção constituindo um aerofólio (220) e uma pré-forma da raiz da lâmina (230), o aerofólio da lâmina exibindo duas faces em que cada uma conecta uma borda dianteira em uma borda traseira, e pelo menos uma segunda porção presente somente em uma das faces do aerofólio da lâmina, a segunda porção constituindo uma pré-forma de pelo menos um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina (240), parede da lâmina anti-inclinação (250), suportes da plataforma externa da lâmina e limpadores na plataforma externa da lâmina (270), - a densificação da pré-forma por uma matriz para obter uma lâmina feita de um material composto que tem reforço fibroso consistindo na pré-forma e densificada pela matriz, e formando uma única peça com pelo menos uma porção dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina (40), parede da lâmina anti-inclinação (50), suportes da plataforma externa da lâmina (60) e limpadores da plataforma externa da lâmina (70), presentes somente em uma das faces do aerofólio da lâmina.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, na direção longitudinal da fibra pura correspondente à direção longitudinal da palheta a ser fabricada, a fibra pura possuir uma primeira série (102) de várias camadas de fios que são interligados, para constituírem a primeira porção da fibra correspondente ao aerofólio (220) e à pré-forma da raiz da lâmina (230), e uma segunda série (104) de várias camadas de fios que são interligados pelo menos localmente, para constituírem em uma das faces do aerofólio da lâmina pelo menos a segunda porção da fibra pura correspondente à pré-forma de uma porção de pelo menos um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina (240), parede da lâmina anti-inclinação (250), suportes da plataforma externa da lâmina (260) e limpadores na plataforma externa da lâmina (270), e pelos fios da primeira série (102) das camadas de fios não serem ligadas aos fios da segunda série (104) das camadas de fios, e pela primeira série das camadas de fios ser reticulada pelos fios da segunda série das camadas de fios na ou em cada segunda porção da fibra pura.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, na direção longitudinal correspondente à direção longitudinal da fibra pura a ser fabricada, a fibra pura incluir: - uma primeira série (102) de diversas camadas de fios que são interligadas para formar a primeira porção da fibra pura correspondente ao aerofólio (220) e à pré-forma da raiz da lâmina (230); - uma segunda série (104) de diversas camadas de fios que são interligados pelo menos localmente, para formar em uma das faces do aerofólio pelo menos uma segunda porção da fibra pura correspondente à pré-forma da porção da plataforma interna da lâmina (240) e/ou da porção dos suportes da plataforma externa da lâmina (260) e pelo menos uma terceira porção da fibra pura correspondente à pré-forma da porção da parede de lâmina anti-inclinação (250) e/ou da porção do limpador na plataforma externa da lâmina (270); e pelos fios da primeira série (102) das camadas de fios não serem ligadas aos fios da segunda série (104) das camadas de fios, e pela primeira série (102) das camadas de fios ser reticulada pelos fios da segunda série (104) das camadas de fios na ou em cada segunda porção da fibra pura na ou em cada terceira porção da fibra pura.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a fibra pura ser tecida com uma segunda e terceira séries contínuas das camadas de fios e pela forma da fibra pura incluir a eliminação com o corte das porções da segunda série das camadas de fios fora ou em cada segunda porção da fibra pura da ou em cada terceira porção da fibra pura.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, na direção longitudinal correspondente à direção longitudinal da fibra pura a ser fabricada, a fibra pura incluir: - uma primeira série de várias camadas de fios que são interligados, para formar a primeira porção da fibra pura correspondente ao aerofólio e à pré-forma da raiz da lâmina, - uma segunda série de várias camadas de fios que são interligados pelo menos localmente, para formar em uma das faces do aerofólio pelo menos uma segunda porção da fibra pura correspondente à pré-forma de uma porção de pelo menos um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina, parede da lâmina anti-inclinação, suportes da plataforma externa da lâmina e limpadores na plataforma externa da lâmina e uma terceira porção da fibra pura correspondente à pré-forma de todos os elementos ou de uma porção deles, que não aqueles constituídos pela segunda porção; e - uma terceira série de várias camadas de fios que são interligados pelo menos localmente, para formar em uma das faces do aerofólio pelo menos uma quarta porção da fibra pura correspondente à pré-forma de todos ou parte de um dos elementos, que não aqueles constituídos pela segunda e terceira porções e uma quinta porção da fibra pura, o elemento correspondente à pré-forma de todos ou parte de um dos elementos, que não aqueles constituídos pela segunda, terceira e quarta porções; e pelos fios da primeira série das camadas de fios não serem ligados aos fios da segunda e terceira séries das camadas de fios, e pela primeira série das camadas de fios ser reticulada pelos fios da segunda e terceira séries das camadas de fios na segunda, terceira, quarta e quinta porções da fibra pura.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a fibra pura ser tecida com uma segunda e terceira séries contínuas das camadas de fios e pela forma da fibra pura incluir a eliminação com o corte das porções da segunda e terceira séries das camadas de fios fora da segunda, terceira, quarta e quinta porções da fibra pura.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por, na primeira porção da fibra pura e em uma direção correspondente àquela estendida ao longo do perfil do aerofólio de espessura variada na lâmina a ser fabricada, o número das camadas de fios na primeira série das camadas de fios ser constante.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por uma faixa (400) ser feita por tecelagem tridimensional, incluindo uma sucessão de fibras puras (100).

9. Lâmina de turbomáquina (10) feita de um material composto que inclui um reforço fibroso obtido por tecelagem tridimensional de fios e densificado por uma matriz, a lâmina incluindo uma primeira porção que constitui o aerofólio (20) e uma raiz de lâmina (30), o aerofólio da lâmina (20) exibindo duas faces (22, 23) em que cada uma conecta uma borda dianteira (20a) e uma borda traseira (20b), caracterizada por a primeira porção formar uma única peça com pelo menos uma segunda porção presente somente em uma das faces do aerofólio da lâmina, a segunda porção constituindo uma porção de pelo menos um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina (40), parede da lâmina anti-inclinação (50), suportes da plataforma externa da lâmina (60) e limpadores na plataforma externa da lâmina (70), as porções do reforço da fibra correspondentes à primeira e segunda porções da lâmina sendo pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda porção do reforço da fibra

10. Lâmina de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por a segunda porção constituir uma porção de um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina (40), parede da lâmina anti-inclinação (50), suportes da plataforma externa da lâmina (60) e limpadores na plataforma externa da lâmina (70), e pela primeira porção também formar uma única peça com pelo menos uma terceira porção constituindo uma porção de pelo menos um dos elementos, que não os já constituídos pela segunda porção, a terceira porção estando presente somente em uma face do aerofólio, e pelas porções do reforço da fibra correspondentes à primeira, segunda e terceira porções da lâmina sendo pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda e terceira porções do reforço da fibra.

11. Lâmina de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por a primeira porção também formar uma única peça com pelo menos uma quarta porção constituindo uma porção de pelo menos um dos elementos, que não aquele constituído pela segunda e terceira porções, a quarta porção estando presente somente em uma face do aerofólio, as porções do reforço da fibra correspondentes à primeira, segunda, terceira e quarta porções da lâmina sendo pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda, terceira e quarta porções do reforço da fibra.

12. Lâmina de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por a primeira porção também formar uma única peça com pelo menos uma quinta porção constituindo uma porção de pelo menos um dos elementos, que não aquele constituído pela segunda, terceira e quarta porções, a quinta porção estando presente somente em uma face do aerofólio, as porções do reforço da fibra correspondentes à primeira, segunda, terceira e quarta porções da lâmina sendo pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda, terceira, quarta e quinta porções do reforço da fibra.

13. Lâmina (600) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por a segunda porção constituir uma porção de um dos seguintes elementos: plataforma interna da lâmina, parede da lâmina anti-inclinação (650), suportes da plataforma externa da lâmina e limpadores na plataforma externa da lâmina (670), e pela primeira porção formar uma única peça com pelo menos uma terceira porção constituindo todas ou uma porção de pelo menos um dos elementos, que não aquele constituído pela segunda porção, e pelas porções do reforço da fibra correspondentes à primeira, segunda e terceira porções da lâmina sendo pelo menos parcial e mutuamente imbricadas, com fios da primeira porção do reforço da fibra penetrando na segunda e terceira porções do reforço da fibra.

14. Disco de turbomáquina caracterizado por incluir uma pluralidade de lâminas definidas em qualquer uma das reivindicações 9 a 13.

15. Turbomáquina caracterizada por ser equipada com uma lâmina definida em qualquer uma das reivindicações 9 a 13, ou por ser fabricada de acordo com o método definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.