BR112014017505B1

BR112014017505B1 - Pá móvel de turbomáquina e turbomáquina correspondente

Info

Publication number: BR112014017505B1
Application number: BR112014017505-5A
Authority: BR
Inventors: Slim Bensalah; Arnaud NEGRI; Sébastien Digard Brou De Cuissart; Guillaume KLEIN; Ba- Phuc Tang; David Mathieu; Sibylle Doremus
Original assignee: Snecma
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2021-10-19
Also published as: EP2805020A1; FR2985760A1; RU2014133548A; CN104053857A; US10196907B2; BR112014017505A8; CA2861076A1; FR2985759B1; FR2985759A1; JP6199309B2; WO2013107982A1; JP2015506438A; EP2805020B1; JP6518735B2; EP2805020B2; US20150023793A1; JP2018009576A; CN104053857B; BR112014017505A2; FR2985760B1

Abstract

PÁ MÓVEL DE TURBOMÁQUINA E TURBOMÁQUINA CORRESPONDENTE. Pá móvel de turbomáquina que apresenta em sua extremidade distal (310B) uma ponta (314), essa ponta compreendendo: uma plataforma (320) que delimita a superfície exterior do percurso de escoamento de gás que atravessa a turbomáquina, e que apresenta uma primeira (351) e uma segunda bordas laterais opostas; e rebordos de estanqueidade a montante e a jusante (331, 332) que se estendem a partir da dita plataforma (320) para o exterior. Cada rebordo se estende entre duas faces laterais (331L, 332L) situadas respectivamente ao nível das primeira (351) e segunda bordas laterais. As faces laterais (331L, 332L) do rebordo a montante ou a jusante (331, 332) são recobertas pelo menos em parte por um material antidesgaste (360).

Description

DOMÍNIO DA INVENÇÃO

[0001] O presente relatório se refere a uma pá móvel de turbomáquina.

[0002] Uma tal pá pode equipar qualquer tipo de turbomáquina, terrestre ou aeronáutica, e notadamente um turborreator de avião ou um turbomotor de helicóptero.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[0003] No presente relatório, o a montante e o a jusante são definidos em relação ao sentido de escoamento normal do gás (de a montante para a jusante) através da turbomáquina.

[0004] É chamado de “eixo da turbomáquina” ou “eixo motor”, o eixo de rotação do rotor da turbomáquina. A direção axial corresponde à direção do eixo da turbomáquina e uma direção radial é uma direção perpendicular ao eixo da turbomáquina e que corta esse eixo. Do mesmo modo, um plano axial é um plano que contém o eixo da turbomáquina, e um plano radial é um plano perpendicular a esse eixo.

[0005] Exceto precisão em contrário, os adjetivos “interior” e “exterior” são utilizados em referência a uma direção radial de modo que a parte interior de um elemento é, de acordo com uma direção radial, mais próxima do eixo da turbomáquina do que a parte exterior do mesmo elemento.

[0006] Tipicamente, uma pá móvel de turbomáquina compreende uma lâmina que se estende de acordo com o eixo de empilhamento da pá, entre as extremidades proximal e distal (i.e. interior e exterior) da pá. Em sua extremidade proximal, a pá compreende um pé pelo qual ela é fixada a um disco do rotor da turbomáquina, esse disco sendo comum a várias pás. A lâmina permite recuperar os esforços dos gases que atravessam a turbomáquina para transmitir os mesmos ao disco de rotor. Em sua extremidade distal, a pá pode compreender um elemento transversal, chamado de ponta. Quando várias pás móveis são fixadas em um disco de rotor, suas pontas são dispostas borda com borda de maneira a formar uma coroa circunferencial que tem notadamente como função delimitar exteriormente o percurso de escoamento do gás que atravessa a turbomáquina e limitar assim as fugas de gás nesse local. As pás móveis são geralmente fabricadas com um ângulo de pré-torção. Por ocasião da montagem das pás, essas últimas são montadas à força para tornar esse ângulo de pré-torção nulo, o que assegura o contato entre as pontas das pás, dá rigidez à roda de pás e limita as vibrações.

[0007] O eixo de empilhamento de uma pá é o eixo perpendicular ao eixo da turbomáquina, que passa pelo centro de gravidade da seção mais interior da lâmina da pá (i.e. a seção mais próxima do eixo da turbomáquina).

[0008] A lâmina da pá apresenta uma face de intradorso e uma face de extradorso. Os lados de intradorso e de extradorso da pá são definidos em correspondência com essas faces.

[0009] Uma pá móvel convencional é representada na FIG. 1. Uma pá desse tipo é descrita no documento de patente FR 2923524 A1. Essa pá 10 compreende uma lâmina 16 que se estende de acordo com o eixo de empilhamento X da pá, entre as extremidades proximal 10A e distal 10B da pá. A lâmina 16 apresenta uma face de intradorso 15A e uma face de extradorso. Em sua extremidade proximal 10A, a pá compreende um pé 12 pelo qual ela é fixada a um disco do rotor (não representado). Em sua extremidade distal 10B, a pá 10 compreende uma ponta 14. Quando várias pás móveis 10 são fixadas em um disco de rotor, suas pontas 14 são dispostas borda com borda de maneira a formar uma coroa circunferencial.

[0010] A ponta 14 compreende: uma plataforma 20 que delimita exteriormente o percurso de escoamento do gás que circula entre as lâminas 16, e que apresenta primeira e segunda bordas laterais 21, 22 opostas, respectivamente no lado de intradorso e no lado do extradorso da pá 10; e rebordos de estanqueidade a montante 31 e a jusante 32 que se estendem radialmente para o exterior a partir da face exterior da plataforma 20. Cada uma das primeira e segunda bordas laterais da plataforma apresenta, entre os rebordos a montante 31 e a jusante 32, um perfil substancialmente em “Z” com uma primeira porção 21A, 22A, próxima do rebordo a montante 31, uma segunda porção intermediária 21B, 22B, e uma terceira porção 21C, 22C, próxima do rebordo a jusante 32, as primeira e terceira porções sendo substancialmente paralelas entre si e a segunda porção se estendendo obliquamente entre as primeira e terceira porções.

[0011] Com o objetivo de amortecer as vibrações às quais as pás 10 são submetidas em funcionamento, as pás são montadas sobre seu disco de rotor com uma tensão de torção em torno de seu eixo de empilhamento X: a geometria das pontas 14 sendo tal que cada pá 10 é colocada em tensão de torção por apoio sobre as pás próximas ao longo das segundas porções 21B, 22B das bordas laterais 21, 22. As segundas porções 21B, 22B definem, portanto, as superfícies de contato interpás e são o local de atritos grandes por ocasião do funcionamento da turbomáquina.

[0012] Para serem protegidas contra o desgaste, as segundas porções 21B, 22B são recobertas por um material que resiste aos atritos, comercializado sob a marca “Stellite”. Classicamente, esse material antidesgaste é colocado sobre as segundas porções 21B, 22B por soldadura. Trata-se de uma operação manual, o material antidesgaste estando sob a forma líquida por ocasião da colocação.

[0013] Um primeiro problema encontrado com tais pás 10 está ligado ao fato de que, quando as segundas porções 21B, 22B da ponta 14 são estreitas (i.e. apresentam uma altura limitada de acordo com o eixo de empilhamento X), é difícil colocar o material antidesgaste unicamente sobre essas porções 21B, 22B (i.e. de não transbordar dessas porções), o processo de colocação utilizado não sendo suficientemente preciso. Ora, a colocação de material antidesgaste para além das porções 21B, 22B, em especial sobre a parte de concordância situada entre a lâmina 16 e a face interna da plataforma 20, é nefasta, pois ela pode gerar rachaduras na peça e perdas aerodinâmicas no percurso de escoamento de gás.

[0014] Uma solução para esse problema consiste em “superdimensionar” as segundas porções 21B, 22B, quer dizer em aumentar a altura das mesmas de acordo com o eixo de empilhamento X. No entanto, essa solução não é satisfatória pois ela aumenta a massa e o volume da ponta 14.

[0015] Um outro problema encontrado com tais pás 10 é a sobreposição das pás adjacentes (i.e. a borda lateral 21 de uma primeira pá passa acima da borda lateral 22 de uma segunda pá, adjacente à primeira) por ocasião das diferentes fases de funcionamento da turbomáquina.

[0016] Existe, portanto, uma necessidade para um outro tipo de pá móvel. APRESENTAÇÃO DA INVENÇÃO

[0017] O presente relatório tem como objeto uma pá móvel de turbomáquina que apresenta em sua extremidade distal uma ponta, essa ponta compreendendo uma plataforma que delimita a superfície exterior do percurso de escoamento de gás que atravessa a turbomáquina e a plataforma apresentando primeira e segunda bordas laterais opostas. A ponta compreende também rebordos de estanqueidade a montante e a jusante que se estendem (em altura) a partir da dita plataforma para o exterior, cada rebordo se estendendo (em comprimento) entre duas faces laterais situadas respectivamente ao nível das primeira e segunda bordas laterais. Essa pá é tal que as faces laterais do rebordo a montante ou a jusante são recobertas pelo menos em parte por um material antidesgaste.

[0018] De acordo com essa solução, as faces laterais o rebordo a montante ou a jusante são configuradas para levar o material antidesgaste e servir assim de superfícies de contato interpás.

[0019] Essa solução permite respeitar os critérios funcionais e de fabricação da ponta, ao mesmo tempo em que reduz a massa e o volume dessa última (ora, em termos de massa, a ponta é a zona mais crítica da pá). Em especial, não é mais necessário superdimensionar as porções intermediárias das bordas laterais visto que essas últimas não servem mais de superfície de contato interpás. As bordas laterais podem, portanto, ser previstas tão estreitas quanto for necessário. Por outro lado, as novas superfícies de contato interpás utilizam rebordos sem que seja necessário superdimensionar esses últimos.

[0020] Essa solução tem como vantagem suplementar facilitar o posicionamento do centro de gravidade da ponta da pá, o que melhora o comportamento da pá em mecânica vibratória e estática.

[0021] Por outro lado, a solução proposta permite definir uma superfície de contato interpás bastante grande, o que limita o desgaste dessa superfície.

[0022] Finalmente, com essa solução, o risco de sobreposição das pás diminui devido ao fato de que a altura da superfície de contato interpás é maior.

[0023] O material antidesgaste utilizado pode ser uma liga de base cobalto e, notadamente, uma liga do tipo daquelas comercializadas sob a marca “Stellite” que compreendem um teor em cromo significativo.

[0024] As faces laterais do rebordo a montante ou a jusante podem ser recobertas parcialmente ou inteiramente pelo material antidesgaste. Quando elas são recobertas inteiramente, a camada de material antidesgaste se estende em altura ao longo do rebordo, a partir da face interior da plataforma (i.e. o material antidesgaste cobre a parte da borda lateral situada na base do rebordo, no prolongamento desse último) até a extremidade exterior (i.e. distal) do rebordo. A presença de material antidesgaste ao nível da extremidade exterior do rebordo apresenta a vantagem de reforçar esse último. Quando elas são recobertas parcialmente, a camada de material antidesgaste pode se estender em altura, por exemplo, a partir da face interior da plataforma até um limite exterior distante da extremidade exterior do rebordo. Nesse caso, a porção de extremidade exterior do rebordo pode ser feita do mesmo material que o resto da borda exterior do rebordo. Essa solução pode se revelar interessante no caso em que o material antidesgaste não apresenta as propriedades exigidas para estar em contato com o material abrasível (dito “abrasível”) presente no cárter exterior e que circunda exteriormente o rebordo. O abrasível é tipicamente um material em forma de colméia, por exemplo, feito de metal. A borda exterior do rebordo penetra no abrasível (que é fixo) a fim de assegurar uma boa estanqueidade em funcionamento.

[0025] O material antidesgaste pode também recobrir as porções das bordas laterais que são contíguas à base do rebordo.

[0026] Por outro lado, a utilização do rebordo a montante ou do rebordo a jusante para definir as superfícies de contato interpás permite otimizar a forma da plataforma da ponta em termos de massa e de volume.

[0027] Em certos modos de realização, em um plano de corte axial, os rebordos são inclinados para a montante de um ângulo não nulo em relação à direção radial. Isso permite ganhar em desempenho evitando assim, em funcionamento, as fugas de ar fora do percurso de escoamento.

[0028] Em ouros modos de realização, os rebordos não são inclinados em relação à direção radial, i.e. em um plano de corte axial, os rebordos formam um ângulo substancialmente nulo em relação à direção radial: eles se estendem substancialmente de acordo com essa direção.

[0029] Assim, em certos modos de realização de um primeiro tipo, no qual as faces laterais do rebordo a montante são utilizadas como superfícies de contato interpás e, com essa finalidade, são recobertas pelo material antidesgaste, é possível escolher para a plataforma a forma otimizada seguinte: cada uma das primeira e segunda bordas laterais apresenta, entre os rebordos a montante e a jusante, um perfil que tem uma forma geral em “U” com uma primeira porção próxima do rebordo a montante e que forma um primeiro ramo do “U”, uma segunda porção intermediária que forma a base do “U” e uma terceira porção próxima do rebordo a jusante e que forma um segundo ramo do “U”, as primeira e terceira porções sendo divergentes.

[0030] Em certos modos de realização do primeiro tipo, a segunda porção precitada se estende substancialmente perpendicularmente aos rebordos.

[0031] Em certos modos de realização do primeiro tipo, a terceira porção é pelo menos duas vezes maior do que a primeira porção.

[0032] Em certos modos de realização do primeiro tipo, a segunda porção é menor do que a primeira porção.

[0033] Em certos modos de realização de um segundo tipo, no qual as faces laterais do rebordo a montante são utilizadas como superfícies de contato interpás e, com essa finalidade, são recobertas pelo material antidesgaste, é possível escolher para a plataforma a forma otimizada seguinte: cada uma das primeira e segunda bordas laterais apresenta, entre os rebordos a montante e a jusante, um perfil com uma primeira porção próxima do rebordo a montante, uma segunda porção intermediária e uma terceira porção próxima do rebordo a jusante, as primeira e terceira porções sendo substancialmente paralelas entre si e a segunda porção se estendendo obliquamente entre as primeira e terceira porções, de a montante para a jusante e a partir do lado de extradorso na direção do lado de intradorso da pá.

[0034] Esse tipo de perfil de três partes é às vezes chamado de perfil em “Z” ainda que o ângulo formado entre a primeira e a segunda porção seja um ângulo obtuso (e não agudo) e que o ângulo formado entre a segunda e a terceira porção seja também um ângulo obtuso.

[0035] Graças a essa forma otimizada da ponta, é mais fácil - por ocasião da fabricação da pá - posicionar corretamente o centro de gravidade da ponta em relação àquele da lâmina em pé. Geralmente, procura-se alinhar esses dois centros de gravidade de acordo com a direção radial. Melhor posicionar o centro de gravidade da ponta em relação àquele da lâmina em pé permite obter um melhor comportamento mecânico da pá em funcionamento e, notadamente, melhorar a resistência mecânica da pá em fatiga megacíclica e em ruptura por fluência.

[0036] Uma tal forma otimizada apresenta um interesse especial quando os rebordos são inclinados para a montante. De fato, a inclinação dos rebordos apresenta certas dificuldades para alinhar o centro de gravidade da ponta com aquele da lâmina em pé.

[0037] Em certos modos de realização do segundo tipo, cada uma das primeira e segunda bordas laterais apresenta uma porção de extremidade a montante no alinhamento da primeira porção e uma porção de extremidade a jusante no alinhamento da terceira porção.

[0038] Essas porções de extremidade a montante e a jusante das bordas laterais delimitam lateralmente as partes de extremidade a montante e a jusante (com freqüência chamadas de “aerofólio” a montante e a jusante) da plataforma, respectivamente.

[0039] Assim, cada borda lateral da plataforma apresenta um perfil de três partes que se estende a partir da borda a montante até a borda a jusante da plataforma. O perfil de cada borda lateral apresenta, portanto, três partes no total. Do ponto de vista da fabricação, um tal perfil de três partes é fácil de usinar, notadamente porque o número de faces a usinar (somente três) é limitado. Essa concepção permite também limitar a massa da peça bruta, antes de usinagem, e, portanto, o custo de fundição. Essa concepção limita finalmente a formação de pontas e de arestas vivas cortantes que apresentam problema por ocasião da manipulação das pás.

[0040] Em certos modos de realização do segundo tipo, as primeira e terceira porções se estendem substancialmente perpendicularmente aos rebordos.

[0041] Em certos modos de realização do segundo tipo, o rebordo a montante é inclinado para a montante de um ângulo não nulo em relação à direção radial, cada uma das faces laterais do rebordo a montante encontrando a borda lateral da plataforma ao nível da porção intermediária dessa última. Por outro lado, o material antidesgaste recobre cada uma das faces laterais do rebordo a montante, pelo menos parcialmente, e recobre pelo menos parcialmente a porção intermediária de cada borda lateral, de modo que o material antidesgaste situado no lado de extradorso da pá é exposto para a jusante enquanto que o material antidesgaste situado no lado de intradorso da pá é exposto para a montante.

[0042] Será notado que o sentido de exposição do material antidesgaste é invertido em relação às soluções correntes. Conseqüentemente, o ângulo de pré- torção da pá é também invertido em relação às soluções convencionais.

[0043] O presente relatório tem também como objeto uma turbomáquina que compreende uma pá tal como descrita acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0044] Os desenhos anexos são esquemáticos e não estão necessariamente na escala, eles visam antes de tudo ilustrar os princípios da invenção.

[0045] Nesses desenhos, de uma figura abaixo “FIG” à outra, elementos (ou partes de elemento) idênticos são referenciados pelos mesmos sinais de referência.

[0046] A FIG 1 representa, em perspectiva, um exemplo de pá móvel de acordo com a arte anterior.

[0047] A FIG 2 representa, em perspectiva, um exemplo de pá móvel de acordo com o presente relatório.

[0048] A FIG 3 é uma vista de detalhe, de cima, da ponta da pá da FIG 2.

[0049] A FIG 4 é uma vista de detalhe, de lado, da ponta da pá da FIG 2.

[0050] A FIG 5 é uma vista análoga àquela da FIG 4, que representa um outro exemplo de pá móvel de acordo com o presente relatório.

[0051] A FIG 6 representa, em perspectiva, um outro exemplo de pá móvel de acordo com o presente relatório, somente a parte exterior dessa pá sendo representada.

[0052] A FIG 7 é uma vista de detalhe, de cima, da ponta da pá da FIG 6.

[0053] A FIG 8 é uma vista de detalhe, de lado, da ponta da pá da FIG 6.

[0054] A FIG 9 é uma vista análoga àquela da FIG 6, que representa um outro exemplo de pá móvel de acordo com o presente relatório.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE EXEMPLOS DE REALIZAÇÃO

[0055] Exemplos de realização de uma pá móvel com ponta são descritos em detalhe abaixo, em referência aos desenhos anexos. Esses exemplos ilustram as características e as vantagens da invenção. É, no entanto, lembrado que a invenção não se limita a esses exemplos.

[0056] A FIG 2 representa um exemplo de pá móvel 110 de turbomáquina. Uma tal pá pode ser utilizada em um estágio de baixa pressão de um turborreator de avião.

[0057] A pá móvel 110 compreende uma lâmina 116 que se estende de acordo com o eixo de empilhamento X da pá, entre as extremidades proximal 110A e distal 110B (i.e. interior e exterior) da pá. Em sua extremidade proximal 110A, a pá compreende um pé 112 pelo qual ela é fixada a um disco do rotor (não representado) de uma turbomáquina (não representada). Esse disco gira em torno do eixo A da turbomáquina. Em sua extremidade distal 110B, a pá 110 compreende uma ponta 114.

[0058] Quando várias pás móveis 110 são fixadas sobre um disco de rotor, suas pontas 114 são dispostas borda com borda de maneira a formar uma coroa circunferencial rotativa que delimita uma superfície de revolução em torno do eixo A de rotação do disco. Essa coroa tem, notadamente, como função delimitar a superfície exterior do percurso de escoamento do gás que circula entre as lâminas 116 e limitar assim as fugas de gás ao nível da extremidade distal 110B das pás 110.

[0059] A ponta 114 compreende uma plataforma 120 que delimita exteriormente ao percurso de escoamento do gás que circula entre as lâminas 116, e que apresenta uma primeira e uma segunda bordas laterais 151, 152 opostas. A ponta 114 compreende também rebordos de estanqueidade a montante 131 e a jusante 132 que se estendem radialmente para o exterior a partir da plataforma 120. Cada rebordo 131 (132) apresenta duas faces laterais 131L (132L) situadas respectivamente ao nível das primeira e segunda bordas laterais (151, 152), e cada rebordo 131 (132) se estende circunferencialmente entre suas duas faces laterais 131L (132L).

[0060] Quando várias pás móveis 110 são fixadas em um disco de rotor, os rebordos a montante 131 ou a jusante 132 das pás são dispostos borda com borda de maneira a formar um anel rotativo de eixo A, esse anel sendo contido substancialmente em um plano radial. Um tal anel tem notadamente como função limitar a folga que existe entre as pás 110 e o invólucro, ou cárter, que circunda essas últimas, a fim de limitar as fugas de gás nesse local.

[0061] A configuração da plataforma 120 é otimizada em termos de massa e de volume.

[0062] A plataforma 120 apresenta uma parte a montante 124, comumente chamada de “aerofólio a montante”, que se estende a montante do rebordo a montante 31. A plataforma 120 apresenta também uma parte a jusante 128, comumente chamada de “aerofólio a jusante”, que se estende a jusante do rebordo a jusante 132. Finalmente, a plataforma apresenta uma parte central 126 que se estende entre os rebordos a montante 131 e a jusante 132. No exemplo, essa parte central 126 compreende uma nervura 127, em forma de vírgula, que se estende a partir do rebordo a montante 131 até o rebordo a jusante 132 e que é uma resultante do processo de fundição pelo qual a pá é fabricada.

[0063] Como o mostra bem a FIG 3, na parte central 126, cada uma das primeira e segunda bordas laterais 151 (152) da plataforma 120 apresenta, um perfil que tem uma forma geral em “U” com uma primeira porção 151A (152A) próxima do rebordo a montante 131 e que forma um primeiro ramo do “U”, uma segunda porção 151B (152B) intermediária que forma a base do “U” e uma terceira porção 151C (152C) próxima do rebordo a jusante 132 e que forma um segundo ramo do “U”, as primeira e terceira porções 151A, 151C (152A, 152C) sendo divergentes, i.e., essas porções 151A, 151C (152A, 152C) se afastam uma da outra à medida que há um afastamento da segunda porção 151B (152B). No exemplo, a segunda porção 151B (152B) se estende substancialmente perpendicularmente aos rebordos 131 (132). Será notado, no entanto, que a segunda porção 151B (152B) poderia ser inclinada diretamente ou que ela poderia mesmo ser ausente. Nesse último caso, as primeira e terceira porções 151A, 151C (152A, 152C) se encontrariam e formariam um “V”.

[0064] As primeira e segunda bordas laterais 151 e 152 apresentam formas complementares, a borda lateral 151 de uma primeira pá 110 devendo se encaixar na borda lateral 152 da pá adjacente a essa primeira pá 110. Assim, as primeiras porções 151A, 152A das bordas laterais 151 e 152 são substancialmente paralelas entre si. O mesmo acontece para as segundas porções 151B, 152B, e as terceiras porções 151C, 152C. Por outro lado, os perfis em “U” das bordas laterais 151, 512 são tais que os ramos do “U” apontam na direção do intradorso da pá 110.

[0065] A terceira porção 151C (152C) das bordas laterais 151 (152) pode ser pelo menos duas vezes maior do que a primeira porção 151A (152A). No exemplo, essa terceira porção 151C (152C) mede cerca do triplo da primeira porção 151A (152A). Por outro lado, a segunda porção 151B (152B) pode ser menor do que a primeira porção 151A (152A). No exemplo, essa segunda porção 151B (152B) é cerca de duas vezes menor do que a primeira porção 151A (152A). Por outro lado, as primeira e terceira porções 151A, 151C (152A, 152C) podem formar entre si um ângulo compreendido, por exemplo, entre 15 e 150°. No exemplo representado, esse ângulo é de cerca de 65°.

[0066] Com o objetivo de amortecer as vibrações às quais as pás 110 são submetidas em funcionamento, as pás 110 são montadas sobre seu disco de rotor (não representado) com uma tensão de torção em torno do eixo de empilhamento X das mesmas. Assim, as pontas 114 são configuradas para que cada pá 110 seja colocada em tensão de torção por apoio com suas vizinhas, principalmente ao longo das faces laterais 131L do rebordo a montante 131.

[0067] O rebordo a montante 131 leva sobre suas faces laterais 131L uma camada de material antidesgaste 160 obtida por carregamento dessa face lateral 131L com uma liga de base cobalto que apresenta boas propriedades antidesgaste, como, por exemplo, uma liga do tipo daquelas comercializadas sob a marca “Stellite”. Esse material antidesgaste 160 é representado cinzento nas figuras.

[0068] Como o mostra bem a FIG 4, a camada de material antidesgaste 160 se estende radialmente apo longo do rebordo 131, a partir da face interior 120I da plataforma 120 até a extremidade exterior 131E do rebordo. Cada face lateral 131L do rebordo a montante 131 é, portanto, recoberta de cima a baixo pelo material antidesgaste 160 e o material antidesgaste 160 recobre também uma porção 151P da borda lateral 151 que é contígua à base do rebordo. Essa porção 151P compreende a porção de borda situada radialmente no prolongamento do rebordo e pode também compreender as porções de bordo adjacentes a esse último, como no exemplo representado.

[0069] De acordo com um outro exemplo de realização, representado na FIG 5, cada face lateral 131L do rebordo a montante 131, ou uma dessas faces laterais 131L (a outra face 131L sendo nesse caso recoberta de cima a baixo como no exemplo das FIGS 2-4), é recoberta parcialmente por um material antidesgaste 260. Mais precisamente, somente a porção interior da face lateral 131L é recoberta. A camada de material antidesgaste 260 se estende radialmente ao longo do rebordo 131, a partir da face interior 120I da plataforma 120 até um limite exterior 260E distante da extremidade exterior 131E do rebordo. Por exemplo, o limite exterior 260E é distante de 2 a 3 mm da extremidade exterior 131E do rebordo. A porção exterior da face lateral 131L não é, portanto, recoberta de material antidesgaste e, assim, a borda exterior do rebordo pode ser feita inteiramente em um mesmo material (i.e. o material da pá). O material antidesgaste 260 recobre também uma porção 151P da borda lateral 151 que é contígua à base do rebordo. Em comparação com o exemplo das FIGS 2-4, essa porção 151P é mais extensa para a jusante, na direção do rebordo a jusante 132.

[0070] No exemplo da FIG 5, a face 131L que leva a camada de material 260 pode ser alargada localmente (i.e. sua espessura axial pode ser aumentada), em relação ao resto do rebordo 131, a fim de maximizar a superfície de contato interpás.

[0071] A FIG 6 representa um exemplo de pá móvel 310 de turbomáquina. Uma tal pá pode ser utilizada em um estágio de baixa pressão de um turborreator de avião.

[0072] Somente a parte exterior (distal) 310B da pá 310 é representada na FIG 6. A parte interior (proximal) da pá 310 pode ser análoga àquela da pá da FIG 1.

[0073] A pá móvel 310 compreende uma lâmina 316 que se estende de acordo com o eixo de empilhamento da pá, entre as extremidades proximal (i.e., interior) e distal (i.e., exterior) 310B da pá. A lâmina 316 apresenta uma face de intradorso 315A e uma face de extradorso (não visível na FIG 6). Em sua extremidade proximal (não representada), a pá 310 compreende um pé pelo qual ela é fixada a um disco do rotor (não representado) de uma turbomáquina (não representada). Esse disco gira em torno do eixo a da turbomáquina. Em sua extremidade distal 310B, a pá 310 compreende uma ponta 314.

[0074] Quando várias pás móveis 310 são fixadas sobre um disco de rotor, suas pontas 314 são dispostas borda com borda de maneira a formar uma coroa circunferencial rotativa que delimita uma superfície de revolução em torno do eixo A de rotação do disco. Essa coroa tem, notadamente, como função delimitar a superfície exterior do percurso de escoamento do gás que circula entre as lâminas 316 e limitar assim as fugas de gás ao nível da extremidade distal 310B das pás 310.

[0075] A ponta 314 compreende uma plataforma 320 que delimita exteriormente o percurso de escoamento do gás que circula entre as lâminas 316, e que apresenta uma primeira e uma segunda bordas laterais 351, 352 opostas situadas, respectivamente, no lado de intradorso e no lado de extradorso da pá 310. A ponta 314 compreende também rebordos de estanqueidade a montante 331 e a jusante 332 que se estendem em altura a partir da plataforma 320 na direção do exterior. No exemplo, esses rebordos 331, 332 ao respectivamente inclinados em relação à direção radial, para a montante, de um ângulo A1 e A2 não nulos. Os ângulos A1 e A2 são referenciados na FIG 8, esses ângulos sendo medidos respectivamente em planos de corte axiais que passam pelas faces laterais 331L e 332L dos rebordos 331, 332.

[0076] Cada rebordo 331 (332) apresenta duas faces laterais 331L (332L) situadas respectivamente ao nível das primeira e segunda bordas laterais (351, 352). Uma das faces laterais 331L (332L) do rebordo 331(332) é, portanto, situada no lado de intradorso da pá 310 e a outra face é situada no lado de extradorso. Cada rebordo 331 (332) se estende assim em comprimento, no lado de intradorso na direção do lado de extradorso (i.e., de acordo com uma direção circunferencial), entre suas duas faces laterais 331L (332L).

[0077] Quando várias pás móveis 310 são fixadas sobre um disco de rotor, os rebordos a montante 331 ou a jusante 332 das pás são dispostos borda com borda de maneira a formar um anel rotativo de eixo A, esse anel sendo contido substancialmente em um plano radial. Um tal anel tem notadamente como função limitar a folga que existe entre as pás 310 e o invólucro, ou cárter, que circunda essas últimas, a fim de limitar as fugas de vás nesse local.

[0078] A configuração da plataforma 320 é otimizada em termos de massa e de volume.

[0079] A plataforma 320 apresenta uma parte de extremidade a montante 324, comumente chamada de “aerofólio a montante”, que se estende a montante do rebordo a montante 331. A plataforma 320 apresenta também uma parte de extremidade a jusante 328, comumente chamada de “aerofólio a jusante”, que se estende a jusante do rebordo a jusante 332. Finalmente, a plataforma apresenta uma parte central 326 que se estende entre os rebordos a montante 331 e a jusante 332. No exemplo, essa parte central 326 compreende uma nervura 327, em forma de vírgula, que se estende a partir do rebordo a montante 331 até o rebordo a jusante 332 e que é uma resultante do processo de fundição pelo qual a pá 310 é fabricada.

[0080] Como o mostra bem a FIG 7, na parte central 326, cada uma das primeira e segunda bordas laterais 351 (352) da plataforma 320 apresenta, um perfil de três partes com uma primeira porção 351A (352A) próxima do rebordo a montante 331, uma segunda porção 351B (352B) intermediária e uma terceira porção 351C (352C) próxima do rebordo a jusante 332. A segunda porção 351B (352B) se estende obliquamente entre as primeira e terceira porções, de a montante pára a jusante a partir do lado de extradorso CE para o lado de intradorso CI da pá (ver a FIG 7). Assim, em vista de cima, no plano da parte central 326 da plataforma 320 o ângulo orientado B1 (ver a FIG 7) entre a segunda porção 351B (352B) e a direção axial (i.e. a direção montante-jusante), é estritamente compreendido entre 0 e +90° e, de preferência, superior a +50°.

[0081] No exemplo, as primeira e terceira porções 351A, 351C (352A, 352C) são substancialmente paralelas entre si e orientadas de acordo com a direção axial. Elas são substancialmente perpendiculares, respectivamente, aos rebordos 331 e 332.

[0082] Por outro lado, as primeira e segunda bordas laterais 351, 352 apresentam cada uma delas uma porção de extremidade a montante 351AA, 352AA no alinhamento da primeira porção 351A, 352A e uma porção de extremidade a jusante 351CC, 352CC no alinhamento da terceira porção 351C, 352C. As porções de extremidade a montante 351AA, 352AA das bordas 351, 352 delimitam lateralmente o aerofólio a montante 324, enquanto que as porções de extremidade a jusante 351CC, 352CC das bordas 351, 352 delimitam lateralmente o aerofólio a jusante 328.

[0083] As primeira e segunda bordas laterais 351 e 352 apresentam formas complementares, a borda lateral 351 de uma primeira pá 310 devendo se encaixar na borda lateral 352 da pá adjacente a essa primeira pá 310. Assim, as primeiras porções 351A, 352A das bordas laterais 351 e 352 são substancialmente paralelas entre si. O mesmo acontece para as segundas porções 351B, 352B, e as terceiras porções 351C, 352C.

[0084] Com o objetivo de amortecer as vibrações às quais as pás 310 são submetidas em funcionamento, as pás 310 são montadas sobre seu disco de rotor (não representado) com uma tensão de torção em torno do eixo de empilhamento das mesmas. As pontas 314 são configuradas para que cada pá 310 seja colocada em tensão de torção por apoio com suas vizinhas, principalmente ao longo das faces laterais 331L do rebordo a montante 331.

[0085] Por conseqüência, o rebordo a montante 331 leva suas faces laterais 331L uma camada de material antidesgaste 360 obtida por carregamento dessa face lateral 331L com uma liga de base cobalto que apresenta boas propriedades antidesgaste, como por exemplo, uma liga do tipo daquelas comercializadas sob a marca “Stellite”. Esse material antidesgaste 360 é representado cinzento nas figuras.

[0086] No exemplo, o rebordo a montante 331 se alarga (i.e. sua espessura axial aumenta) à medida que ele se aproxima da plataforma 320, de modo que a face lateral 331L do rebordo se alarga à medida que ela encontra a borda lateral 351 da plataforma 320, como representado na FIG 8. A face lateral 331L encontra a borda lateral 351 da plataforma ao nível da porção intermediária 351B dessa última (ver as FIGS 6-8).

[0087] Como mostra a FIG 8, a camada de material antidesgaste 360 de estende em altura ao longo do rebordo 331, a partir da face interior 320I da plataforma 320 até um limite exterior 360E. No exemplo, esse limite exterior 360E é distante da extremidade exterior 331E do rebordo. O material antidesgaste só recobre portanto uma zona interior da face lateral 331L. O material antidesgaste 360 recobre também uma zona da porção intermediária 351B da borda lateral 351, essa zona sendo contígua à base do rebordo 331.

[0088] No exemplo, a camada de material antidesgaste 360 se estende a parir da base do rebordo 331 na direção do limite exterior 360E, de acordo com uma direção substancialmente radial, enquanto que o rebordo 331 é inclinado em relação à direção radial. Por conseqüência, o material antidesgaste 360 só recobre uma parte da face lateral 331L.

[0089] Como o mostra a FIG 7, o material antidesgaste 360 situado no lado de extradorso CE da pá é exposto para a jusante enquanto que o material antidesgaste 360 situado no lado de intradorso CI da pá é exposto para a montante. O sentido de exposição do material antidesgaste é, portanto, invertido em relação às soluções convencionais.

[0090] Um outro exemplo de realização é representado na FIG 9, esse exemplo difere essencialmente daquele das FIGS 6-8 pelo posicionamento do material antidesgaste 460, a forma geral da plataforma 320, dos rebordos 331, 332 e das bordas laterais 351, 352 sendo análogo nos dois exemplos.

[0091] No exemplo da FIG 9 a camada de material antidesgaste 460 se estende ao longo do rebordo a jusante 332. Por outro lado, o material antidesgaste 460 se estende a partir da face inferior 320I da plataforma 320 até a extremidade exterior 332E do rebordo. Cada face lateral 332L do rebordo a jusante 332 é, portanto, recoberta inteiramente de material antidesgaste 460. O material antidesgaste 460 recobre também a zona da terceira porção 351C (352C) da borda lateral 351 (352), que é contígua à base do rebordo 332.

[0092] De uma maneira geral, o material antidesgaste pode ser colocado de diferentes maneiras. Por exemplo, o material antidesgaste pode estar sob a forma de plaquetas (realizadas em uma liga específica que apresenta uma dureza elevada) que são soldadas por brasagem sobre as faces laterais dos rebordos. De acordo com uma outra técnica, procede-se por carregamento progressivo da superfície a proteger com um material antidesgaste que é colocado em fusão ao mesmo tempo que a camada superior do substrato. O calor necessário para a colocação é trazido com o auxílio de uma fonte apropriada como, por exemplo, um arco elétrico revestido de gás neutro ou então um feixe de laser.

[0093] Por outro lado, de acordo com certos métodos, o material antidesgaste é colocado sobre o substrato (i.e., o corpo da pá) depois de ter retirado localmente por desbastamento, em uma profundidade determinada, a matéria desse substrato.De acordo com outros métodos, por ocasião da fabricação da ponta (por exemplo por fundição), as zonas do substrato destinadas a ser recobertas pelo material antidesgaste são “subdimensionadas” em relação à forma final desejada. É colocado em seguida sobre essas zonas o material antidesgaste e retificam-se por usinagem as zonas recobertas para obter a forma final desejada.

[0094] Os modos ou exemplos de realização descritos no presente relatório são dados a título ilustrativo e não limitativo, um profissional podendo facilmente, pelo exame desse relatório, modificar esses modos ou exemplos de realização, ou considerar outros deles, ao mesmo tempo em que permanece dentro do alcance da invenção.

[0095] Além disso, as diferentes características desses modos ou exemplos de realização podem ser utilizadas sozinhas ou ser combinadas entre si. Quando elas são combinadas, essas características podem sê-lo como descrito acima ou diferentemente, a invenção não se limitando às combinações específicas descritas no presente relatório. Em especial, exceto incompatibilidade técnica maior, uma característica descrita em relação com um modo ou exemplo de realização pode ser aplicada de maneira análoga a um outro modo ou exemplo de realização.

Claims

1. Pá móvel de turbomáquina que apresenta em sua extremidade distal (110B, 310B) uma ponta (114, 314), essa ponta compreendendo: uma plataforma (120, 320) que delimita a superfície exterior do percurso de escoamento de gás que atravessa a turbomáquina, e que apresenta primeira e segunda bordas laterais (151, 152, 351, 352) opostas, e rebordos de estanqueidade a montante e a jusante (131, 132, 331, 332) que se estendem a partir da dita plataforma (120, 320) para o exterior, cada rebordo se estendendo entre duas faces laterais (131L, 132L, 331L, 332L) situadas respectivamente ao nível das primeira e segunda bordas laterais (151, 152, 351, 352), essa pá (110, 310) sendo caracterizada pelo fato de que: as faces laterais (131L, 132L, 331L, 332L) do rebordo a montante ou a jusante (131, 132, 331, 332) são recobertas pelo menos em parte por um material antidesgaste (160, 360, 460).

2. Pá de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada uma das primeira e segunda bordas laterais (351, 352) apresenta, entre os rebordos a montante e a jusante (331, 332), um perfil com uma primeira porção (351A; 352A) próxima do rebordo a montante (331), uma segunda porção (351B; 352B) intermediária e uma terceira porção (351C; 352C) próxima do rebordo a jusante (332), as primeira e terceira porções (351A, 352C; 352A, 352C) sendo substancialmente paralelas entre si e a segunda porção (351B; 352B) se estendendo obliquamente entre as primeira e terceira porções, de a montante para a jusante e a partir do lado de extradorso na direção do lado de intradorso da pá.

3. Pá de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que cada uma das primeira e segunda bordas laterais (351, 352) apresenta uma porção de extremidade a montante (351AA; 352AA) no alinhamento da primeira porção (351A; 352A) e uma porção de extremidade a jusante (351CC; 352CC) no alinhamento da terceira porção (351C; 352C).

4. Pá de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que as primeira e terceira porções (351A, 351C; 352A, 352C) se estendem substancialmente perpendicularmente aos rebordos (331, 332).

5. Pá de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizada pelo fato de que o rebordo a montante (331) é inclinado para a montante de um ângulo (A1) não nulo em relação à direção radial, cada uma das faces laterais (331L) do rebordo a montante encontrando a borda lateral (351, 352) da plataforma ao nível da porção intermediária (351B, 352B) dessa última, e em que o material antidesgaste (360) recobre cada uma das faces laterais (331L) do rebordo a montante, pelo menos parcialmente, e recobre pelo menos parcialmente a porção intermediária (351B, 352B) de cada borda lateral, de modo que o material antidesgaste (360) situado no lado de extradorso (CE) da pá é exposto para a jusante enquanto que o material antidesgaste situado no lado de intradorso (CI) da pá é exposto para a montante.

6. Pá de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada uma das primeira e segunda bordas laterais (151, 152) apresenta, entre os rebordos a montante e a jusante (131, 132), um perfil que tem uma forma geral em “U” com uma primeira porção (151A; 152A) próxima do rebordo a montante (131) e que forma um primeiro ramo do “U”, uma segunda porção (151B; 152B) intermediária que forma a base do “U” e uma terceira porção (151C; 151C) próxima do rebordo a jusante (132) e que forma um segundo ramo do “U”, as primeira e terceira porções (151A, 151C; 152A, 152C) sendo divergentes.

7. Pá de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a segunda porção (151B; 152B) se estende substancialmente perpendicularmente aos rebordos (131, 132).

8. Pá de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que a terceira porção (151C; 152C) é pelo menos duas vezes maior do que a primeira porção (151A, 152A).

9. Pá de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das faces laterais (131L, 132L, 331L, 332L) é recoberta inteiramente pelo material antidesgaste (160, 360, 460).

10. Pá de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das faces laterais (131L, 132L, 331L, 332L) é recoberta parcialmente pelo material antidesgaste (160, 360), somente a zona interior dessa face lateral (131L, 331L) sendo recoberta.

11. Pá de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que as faces laterais (131L, 331L) do rebordo a montante (131, 331) são recobertas pelo material antidesgaste (160, 360).

12. Pá de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que, em um plano de corte axial, o rebordo a montante (131, 331) e/ou a jusante (132, 332) é inclinado para a montante de um ângulo (A1, A2) não nulo em relação à direção radial.

13. Pá de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que o rebordo a montante (131, 331) e/ou a jusante (132, 332) se estende substancialmente segundo a direção radial.

14. Turbomáquina caracterizada pelo fato de que compreende uma pá (110, 310) conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.