BR112014008623B1

BR112014008623B1 - Pá de estator de compressor de turbomáquina que compreende uma porção recurvada, estator de compressor de turbomáquina e turbomáquina

Info

Publication number: BR112014008623B1
Application number: BR112014008623-0A
Authority: BR
Inventors: Damien Cellier; Alicia Lise Julia Dufresne; Phillippe Pierre Marcel Marie Pelletrau; Vincent Paul Gabriel Perrot; Jean-François Antoine Christian Rios; Laurent Christophe Francis Villaines
Original assignee: Snecma
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2021-11-09
Also published as: US10309419B2; CN103857880A; CA2850901A1; US20140248144A1; CN103857880B; JP2014528552A; EP2766577A1; BR112014008623A2; RU2641768C2; CA2850901C; WO2013054049A1; FR2981396A1; EP2766577B1; RU2014118768A

Abstract

pá de estator de turbomáquina que compreende uma porção recurvada. a presente invenção propõe uma pá (10) de compressor de turbomáquina de orientação principal radial em relação ao eixo principal da turbomáquina, a pá (10) compreendendo uma parte radialmente interna de pé (12), uma parte radialmente externa de topo (14) e uma parte radialmente intermediária (16), caracterizada pelo fato de que a pá (10) compreende uma parte recurvada (34) tangencialmente em uma direção e pelo menos uma parte retilínea ao nível da parte de pé (12) e/ou ao nível da parte de topo (14).

Description

DESCRIÇÃO DOMÍNIO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a uma pá de turbomáquina que é realizada de maneira a limitar as coincidências de frequências de vibração da pá em relação às frequências de solicitação da pá por ocasião do funcionamento da turbomáquina, que apresentaria o risco de chegar a uma deterioração da pá ou então sua quebra.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[0002] Por ocasião do funcionamento de uma turbomáquina, o es coamento de gás ao longo das pás de estator provoca a colocação em vibração das pás.

[0003] Cada pá possui uma ou várias frequências próprias para as quais a amplitude da vibração pode se tornar grande demais e provocar a deterioração ou a quebra da pá.

[0004] O documento US 3.745.629 descreve uma pá de turbomá- quina que é curvada de acordo com um perfil que é similar ao perfil de uma pá em vibração em uma de suas frequências próprias.

[0005] Essa curvatura permite limitar as vibrações da pá dentro de uma faixa de frequências que corresponde às condições de funcionamento da turbomáquina, e limita assim os riscos de quebra da pá.

[0006] No entanto, uma tal curvatura reduz também a eficácia e o rendimento da pá.

[0007] A invenção tem como objetivo propor uma pá de turbomá- quina que é realizada de maneira que a ou as frequências próprias da pá são diferentes das frequências de solicitação da pá por ocasião do funcionamento da turbomáquina.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO

[0008] A invenção propõe uma pá de compressor de turbomáquina de orientação principal radial em relação ao eixo principal da turbomá- quina, a pá compreendendo uma parte radialmente interna da raiz, uma parte radialmente externa da ponta e uma parte radialmente intermediária, caracterizada pelo fato de que a pá compreende uma parte recurvada tangencialmente em uma direção e pelo menos uma parte retilínea ao nível da parte da raiz e/ou ao nível da parte da ponta.

[0009] Uma tal porção recurvada tangencialmente modifica a resposta em vibração da pá às solicitações em vibração, e afasta as frequências ditas de risco para fora da faixa de funcionamento da pá.

[00010] De preferência, o comprimento radial L1 da parte recurvada é compreendido entre 30% e 60% do comprimento radial L da pá.

[00011] De preferência, a amplitude tangencial A da parte recurva da é compreendida entre 1% e 5% do comprimento radial L da pá.

[00012] De preferência, a dita parte retilínea é inclinada de um ângulo inferior ou igual a 30° em relação à direção principal radial da pá.

[00013] De preferência, a parte recurvada é posicionada radialmen- te ao nível da parte da raiz.

[00014] De preferência, a parte recurvada é posicionada radialmen- te ao nível da parte da ponta.

[00015] De preferência, a parte recurvada é posicionada radialmen- te ao nível da parte mediana.

[00016] De preferência, a parte recurvada é recurvada tangencial-mente na direção do intradorso da pá.

[00017] A invenção propõe também um estator de compressor de turbomáquina que compreende pás radiais distribuídas em torno do eixo principal da turbomáquina, caracterizado pelo fato de que cada pá é realizada tal como definido precedentemente.

[00018] A invenção propõe também uma turbomáquina que compreende um estator que compreende pás tais como definidas precedentemente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00019] Outras características e vantagens da invenção aparecerão com a leitura da descrição detalhada que se segue para a compreensão da qual será feito referência às figuras anexas entre as quais:

[00020] - a figura 1 é uma representação esquemática em perspec tiva de uma pá que compreende uma porção recurvada de acordo com a invenção;

[00021] - a figura 2 é uma representação da lei de empilhamento tangencial do centro de gravidade das seções de uma pá de acordo com a invenção.

EXPOSIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES ESPECIAIS

[00022] Na descrição que vai se seguir, elementos idênticos, similares ou análogos serão designados pelos mesmos números de referência.

[00023] Para a descrição da invenção, serão adotadas a título não limitativo as orientações radial, tangencial e axial de acordo com a referência R, T, A indicada na figura 1, na qual a orientação radial é a orientação principal da pá e a orientação tangencial é a orientação perpendicular a um plano axial principal da pá.

[00024] Foi representada na figura 1 uma pá 10 que faz parte de um estator (não representado) do compressor de uma turbomáquina.

[00025] O compressor compreende uma pluralidade de pás 10 que são distribuídas de maneira regular em torno do eixo principal da tur- bomáquina, para formar um conjunto anular, chamado de grade de retificador, que é atravessado por um fluxo de gás, aqui ar.

[00026] A pá 10 se estende globalmente radialmente de acordo com a orientação R em relação ao eixo principal da turbomáquina.

[00027] A pá 10 compreende uma parte radialmente interna 12, chamada de raiz da pá, ao nível da qual a pá 10 é fixada a uma virola interna do compressor (não representada).

[00028] A pá 10 compreende uma parte radialmente externa 14, chamada de ponta da pá, ao nível da qual a pá 10 é fixada a uma viro- la externa do compressor (não representada).

[00029] A pá 10 compreende uma parte intermediária 16 que liga a raiz 12 a ponta 14 da pá 10.

[00030] A virola interna e a virola externa do compressor delimitam um conduto anular chamado de percurso de escoamento, no qual o fluxo de ar circula e interage com a pá 10.

[00031] A pá 10 compreende também uma borda de ataque 18, que é situada axialmente a montante de acordo com o sentido de escoamento de gás em relação à pá 10, e uma borda de fuga 20 que é situada axialmente a jusante de acordo com o sentido de escoamento de gás em relação à pá 10.

[00032] A pá 10 é por outro lado arqueada e compreende uma face 22 chamada de intradorso, que é situada no lado oposto ao arquea- mento e uma face 24 chamada de extradorso que é situada no lado do arqueamento.

[00033] Foi representada na figura 2 uma curva 26 que representa a lei de empilhamento tangencial do centro de gravidade das seções da pá 10.

[00034] Essa lei de empilhamento tangencial corresponde ao centro de gravidade de cada seção da pá de acordo com um plano perpendicular à direção principal radial da pá, em relação a um eixo principal radial da pá 10.

[00035] Essa curva 26 compreende uma porção da raiz 28 que corresponde a raiz 12 da pá 10, uma porção de ponta 30 que correspon- de a ponta 14 da pá 10 e uma porção intermediária 32 que corresponde à parte intermediária 16 da pá 10.

[00036] De acordo com a invenção, a pá 10 é realizada de maneira tal que ela compreende uma parte 34 que é recurvada tangencialmente e pelo menos uma parte retilínea.

[00037] Assim, como é possível ver mais em detalhes na figura 2, a curva 26 compreende uma porção recurvada tangencialmente 36 que corresponde à parte recurvada 34. A curva 26 compreende também pelo menos uma porção retilínea que corresponde à parte retilínea da pá 10.

[00038] De acordo com a invenção, a parte retilínea da pá 10 é situada ao nível da raiz 12 e/ou ao nível da ponta 14 da pá 10, de acordo com a posição da parte recurvada 34.

[00039] Assim, a porção retilínea da curva 26 é situada ao nível da porção da raiz 28 e/ou ao nível da porção da ponta 30, em função da posição radial da porção recurvada 36.

[00040] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, a parte recurvada 34 é situada radialmente ao nível da raiz 12 da pá 10. A parte retilínea é nesse caso situada ao nível da ponta 14 da pá 10. Consequentemente, a porção recurvada 36 é situada radialmente ao nível da porção da raiz 28 e a porção de ponta 30 da curva 26 é retilínea.

[00041] De acordo com um segundo aspecto da invenção, a parte recurvada 34 é situada radialmente ao nível da ponta 14 da pá 10. A parte retilínea é nesse caso situada ao nível da raiz 12 da pá 10. A porção recurvada 36 da curva 26 é consequentemente situada radialmente ao nível da porção da ponta 30 e a porção da raiz 28 da curva 26 é retilínea.

[00042] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, a parte recurvada 34 é situada radialmente ao nível da parte intermediária 16 da pá 10. A raiz 12 e a ponta 14 da pá 10 formam cada um deles uma parte retilínea da pá 10.

[00043] Consequentemente, a porção recurvada 36 é situada radialmente ao nível da porção intermediária 32 e a porção da raiz 28 e a porção da ponta 30 da curva 26 são ambas retilíneas.

[00044] Por outro lado, de acordo com uma modalidade preferida, a pá 10 é recurvada de maneira tal que a parte recurvada 34 é recurvada tangencialmente na direção do intradorso 22, como representado na figura 1.

[00045] De acordo com uma variante de realização não representada, a parte recurvada 34 é recurvada na direção do extradorso 24.

[00046] As dimensões da porção recurvada 36 são definidas em relação ao comprimento radial "L" da pá 10.

[00047] Assim, a dimensão radial "L1" da porção recurvada 36 é compreendida entre 30% e 60% da dimensão radial "L" da pá 10.

[00048] Por consequência, a dimensão tangencial "A" da porção recurvada 36 é compreendida entre 1% e 5% da dimensão radial "L" da pá 10.

[00049] Como foi dito precedentemente, de acordo com a posição radial da porção recurvada, a porção da raiz 28 e/ou a porção da ponta 30 é retilínea.

[00050] Nesse caso, cada porção da raiz 28 e/ou da ponta 30 que é retilínea, é inclinada em relação à direção principal radial da pá de um ângulo do qual o valor é inferior ou igual a 30°.

Claims

1. Pá (10) de compressor de turbomáquina de orientação principal radial em relação ao eixo principal da turbomáquina, a pá (10) compreendendo uma parte radialmente interna da raiz (12), uma parte radialmente externa da ponta (14) e uma parte radialmente intermediária (16), em que a pá (10) compreende uma parte recurvada (34) perpendicularmente a um plano axial principal da pá em uma direção e pelo menos uma parte retilínea ao nível da parte da raiz (12) e/ou ao nível da parte da ponta (14), em que uma amplitude tangencial A da parte recurvada (34) é compreendida entre 1% e 5% do comprimento radial L da pá (10), e caracterizada pelo fato de que, quando a lâmina está em repouso, a dita parte retilínea é inclinada de um ângulo menor ou igual a 30 ° em relação à direção principal radial da pá (10).

2. Pá (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o comprimento radial L1 da parte recurvada (34) é compreendido entre 30% e 60% do comprimento radial L da pá (10).

3. Pá (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a parte recurvada (34) é posicionada radialmente ao nível da parte da raiz (12).

4. Pá (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a parte recurvada (34) é posicionada radialmente ao nível da parte da ponta (14).

5. Pá (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a parte recurvada (34) é posicionada radialmente ao nível da parte mediana (16).

6. Pá (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a parte recurvada (34) é recurvada tangencialmente na direção do intradorso da pá (10).

7. Estator de compressor de turbomáquina que compreen- de pás (10) radiais distribuídas em torno do eixo principal da turbomá- quina, caracterizado pelo fato de que cada pá (10) é realizada con-forme definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.

8. Turbomáquina que compreende um estator que compreende pás (10) como definido na reivindicação 7.