BR112015010841B1 - pré-forma de fibra para módulo de pá de um cárter intermediário de uma turbomáquina, módulo para produzir cárter intermediário, carter intermediário e turbomáquina - Google Patents

Abstract

PREFORMA E MÓDULO DE PÁ MONOBLOCO PARA UM INVÓLUCRO INTERMEDIÁRIO DE TURBOMÁQUINA Uma preforma de fibra para um módulo de pá de um invólucro intermediário de turbomáquina, a preforma sendo obtida por tecelagem tridimensional. De acordo com a invenção, a preforma compreende primeiro segmento longitudinal, apresentando primeira e segunda extremidades opostas e adequadas para formar uma primeira pá (21); um segundo segmento longitudinal apresentando primeira e segunda extremidades opostas e adequado para formar uma segunda pá (21); e um primeiro segmento transversal conectando juntos o primeiro e segundo segmentos longitudinais por suas primeiras extremidades, e adequado para formar uma primeira parte de pá transversal (26), tal como um flange ou uma plataforma.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] O presente relatório refere-se a uma pré-forma de fibra para um módulo de pá feito de material compósito para um cárter intermediário de uma turbomáquina, e também a um módulo de pá de monobloco, um cárter intermediário e uma turbomáquina, como obtido desse modo.

[0002] Tal pré-forma pode ser usada para produzir módulos de pá de monobloco, cada um incorporando uma pluralidade de pás junto com partes de pá transversais, tais como flanges ou plataformas aerodinâmicas. Tais módulos apresentam considerável rigidez e são adequados para incorporar no cárter de um turborreator de avião, por exemplo.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[0003] Um turborreator de corrente dupla convencional tem uma ventoinha suprindo uma corrente de ar, que é dividida em tanto uma corrente primária, que é dirigida para os compressores, à câmara de combustão e então às turbinas da turbomáquina, bem como uma corrente secundária ou de derivação, que supre a maior fração do empuxo.

[0004] A corrente secundária circula em uma passagem secundária provida entre o cárter externo do reator e o cárter interno, contendo a parte quente da turbomáquina. Esses dois cárters são conectados juntos e mantidos em posição por um cárter intermediário, composto de um cubo interno, um envoltório externo e uma pluralidade de braços estruturais, estendendo-se radialmente e conectando o cubo interno ao envoltório externo. Além de sua função estrutural de suportar as cargas que resultam do comportamento dinâmico da turbomáquina como um todo, alguns dos braços estruturais são ocos, desse modo possibilitando que instalações sejam passadas, tais como tubulação de fluido, cabos elétricos ou, na verdade, membros para transmitir força mecânica.

[0005] Além disso, uma tal turbomáquina inclui um retificador feito de uma pluralidade de pás estacionárias, comumente referidas como pás guias de saída (OGVs) para fins de retificar a corrente secundária vindo da ventoinha.

[0006] A fim de reduzir o peso dos turborreatores e também o número de partes compondo-os, propostas têm sido feitas para intermediar cárters que incorporam a função de retificador com alguns dos braços estruturais sendo substituídos por pás guias. Contudo, tais pás assim necessitam ser capazes de prover não somente sua função aerodinâmica, mas também uma função estrutural, para a qual elas não são usualmente projetadas.

[0007] A fim de reforçar a resistência mecânica de tais pás, propostas têm sido feitas, em particular no pedido de patente Francesa FR 2 956 876, para projetar módulos na forma de caixas, compostos de duas pás tangencialmente aparafusadas em plataformas externas. Contudo, mesmo embora o progresso conseguido por essa solução já seja significativo, a rigidez total de tal módulo é limitada pelas junções tangenciais dos parafusos. Além disso, tal solução ainda envolve um grande número de partes, em particular fixadores, e seria desejável reduzir esse número, a fim de obter-se mais economia em termos de peso e tempo de manutenção.

[0008] Portanto, existe uma real necessidade de uma pré-forma de fibra, um módulo de pá, um cárter intermediário e uma turbomáquina que evite as desvantagens inerentes aos acima mencionados sistemas da técnica anterior. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] A presente invenção provê uma pré-forma de fibra para um módulo de pá de um cárter intermediário de uma turbomáquina, a pré-forma sendo obtida por tecelagem tridimensional (3D). A pré-forma compreende um primeiro segmento longitudinal apresentando primeira e segunda extremidades opostas e adequadas para formar uma primeira pá; um segundo segmento longitudinal apresentando primeira e segunda extremidades opostas e adequadas para formar uma segunda pá; e um primeiro segmento transversal, conectando juntos o primeiro e segundo segmentos longitudinais por suas primeiras extremidades e adequados para formar uma primeira parte de pá transversal, tal como um flange ou uma plataforma.

[0010] No presente relatório, os termos “longitudinal”, “transversal”, “base”, “topo” e seus derivativos são definidos em relação à direção principal das pás compondo um módulo; os termos “axial”, “radial”, “tangencial”, “interno”, “externo” e seus derivativos são definidos e relação ao eixo principal do cárter intermediário e da turbomáquina.

[0011] A expressão “parte de pá transversal” é usada aqui para significar uma parte do módulo que se estende substancialmente transversal em relação às pás: ela pode, em particular, compreender um flange fixador para pressionar contra envoltório externo ou o cubo interno do cárter intermediário, a fim de possibilitar que o módulo seja preso empregando-se furos ou linguetas fixadores; ela pode também constituir uma plataforma aerodinâmica, possibilitando que a passagem secundária seja provida com paredes que sejam lisas e não perturbem a circulação secundária. Outras partes de pá transversais podem ser imaginadas.

[0012] Empregando-se uma tal pré-forma, é possível projetar um módulo de monobloco, composta de pelo menos duas pás que são conectadas juntas em uma de suas extremidades: tal geometria de monobloco possibilita que cargas mecânicas sejam distribuídas mais eficazmente sobe o par de pás. Isto resulta em aumentada rigidez global do módulo, assim possibilitando que partes sejam usadas que são menos pesadas, desse modo obtendo-se significativas economias em operação. O uso de materiais compósitos também obtém significativas economias de peso, em comparação com partes similares, feitas de metal ou de cerâmica.

[0013] Além disso, em razão deste projeto de um monobloco, o número de partes que necessitam ser projetadas e montadas é grandemente reduzido, em particular havendo uma economia em termos de prendedores e, assim, em termos do peso e do custo associados com eles.

[0014] Naturalmente, a manutenção de tal módulo de monobloco é também tornada fácil, uma vez que as operações de desmontagem são menos numerosas: em particular, é possível atuar diretamente sob a asa porque as fixações são menos numerosas e mais acessíveis.

[0015] Em certas formas de realização, a pré-forma compreende ainda um segundo segmento transversal, estendendo-se transversalmente da segunda extremidade do primeiro segmento longitudinal e adequado para formar uma segunda parte de pá transversal; e um terceiro segmento transversal, estendendo-se transversalmente da segunda extremidade do segundo segmento longitudinal e adequado para formar uma terceira parte de pá transversal. O número de partes que são incorporadas é assim aumentado, de modo que o número de fixações requeridas é mais reduzido: a rigidez total é melhorada, a montagem e desmontagem são tornadas mais fáceis e tanto o peso como o número de diferentes tipos de partes são também reduzidos.

[0016] Em certas formas de realização, o segundo segmento transversal estende-se para longe do segundo segmento longitudinal e o terceiro segmento transversal estende-se pra longe do primeiro segmento longitudinal. Isto produz uma pré-forma tendo um formato ômega.

[0017] Em certas formas de realização, o segundo segmento transversal estende-se para o segundo segmento longitudinal e o terceiro segmento transversal estende-se para longe do primeiro segmento longitudinal. Isto produz uma estrutura de caixa.

[0018] Em certas formas de realização, o segundo segmento transversal estende-se para o segundo segmento longitudinal e o terceiro segmento transversal estende-se para o primeiro segmento longitudinal. Isto produz uma diferente estrutura de caixa, em que os segundo e terceiro segmentos transversais estendem- se em direção entre si.

[0019] Em certas formas de realização, os segundo e terceiro segmentos transversais se sobrepõem, pelo menos em parte. Esta zona de sobreposição é assim benéfica para maiores rigidez e espessura e, portanto, dá mais opções para perfuração.

[0020] Em outras formas de realização, os segundo e terceiro segmentos transversais são encaixados um estendendo-se sobre o outro. Esta forma de realização favorece dimensões e peso reduzidos.

[0021] Em certas formas de realização, nas zonas de sobreposição, os segmentos sobrepondo-se são adesivamente ligados entre si. Eles poderiam, igualmente bem, ser costurados juntos.

[0022] Em certas formas de realização, a pré-forma compreende primeira e segunda folhas que são tecidas juntas e que compreendem uma zona interligada, formando um segmento transversal adicional, adequado para formar uma parte de pá transversal e uma zona não-interligada, em que a primeira folha forma o primeiro segmento transversal e o primeiro segmento longitudinal e em que a segunda folha forma o segundo segmento longitudinal. Tal não-interligação torna possível obter-se uma geometria de ramificação.

[0023] Em certas formas de realização, a pré-forma tem pelo menos três segmentos longitudinais, adequados para formar pelo menos três pás. Naturalmente, a mesma técnica pode ser estendida para n--tuplo de pás.

[0024] Em certas formas de realização, os segmentos transversais incluem um maior número de camadas de fios do que os segmentos longitudinais e, assim, eles são, portanto, mais espessos. Desta maneira, as pás podem ser finas, a fim de serem eficazes na realização de seu papel aerodinâmico, enquanto as partes de pá transversais podem ser mais espessas, a fim de possibilitar que o módulo seja preso com mais segurança.

[0025] Em certas formas de realização, os segmentos transversais são tecidos com comprimentos extras para formar linguetas de fixação. Os comprimentos extras podem ser laterais e dobrados radialmente, para possibilitar que as partes de plano transversal sejam fixadas axialmente no cárter intermediário. Eles podem igualmente bem ser comprimentos de extremidade e dobrados radialmente para possibilitar que as partes de pá transversais sejam presas tangencialmente ao cárter intermediário.

[0026] Em certas formas de realização, os segmentos longitudinais são tecidos com comprimentos extras, para formar linguetas de fixação. Os comprimentos extras então estendem os segmentos longitudinais longitudinalmente, para possibilitar que as pás sejam presas tangencialmente ao cárter intermediário.

[0027] Em certas formas de realização, os fios usados para tecer a pré-forma compreendem fibras de carbono. Contudo, eles podem ser qualquer tipo de fio, por exemplo, fios compreendendo fibras de vidro ou fibras kevlar.

[0028] Em certas formas de realização, o tecido usado para o tecimento tridimensional da pré-forma pode ser um tecimento tipo entrelaçamento 3D. Contudo, o tecimento das superfícies externas da passagem pode ser essencialmente bidimensional, p. ex., sendo tecido com um tecimento tipo cetim.

[0029] O presente relatório também se refere a um módulo para produzir um cárter intermediário de uma turbomáquina, dito módulo tendo duas pás longitudinais e uma parte de pá transversal, tal como um flange ou uma plataforma, interconectando as duas pás em uma de suas extremidades, dito módulo sendo uma parte de uma-peça monobloco.

[0030] Por meio desta geometria de monobloco incorporando pelo menos duas pás e uma parte de pá transversal, as vantagens acima descritas, em termos de resistência mecânica, peso, custo, facilidade de desmontar e facilidade de preparação, são todas obtidas.

[0031] Em certas formas de realização, o módulo é feito de um material compósito de uma pré-forma de fibra, de acordo com qualquer uma das formas de realização acima descritas, dita pré-forma sendo conformada e embutida em uma matriz.

[0032] Em certas formas de realização, a matriz é do tipo orgânico. Em particular, pode ser uma resina epóxi.

[0033] Em outras formas de realização, a matriz pode ser do tipo cerâmica.

[0034] O presente relatório também se refere a um cárter intermediário para uma turbomáquina, o cárter incluindo uma pluralidade de módulos, de acordo com qualquer uma das formas de realização acima-descritas, que são dispostos angularmente entre um cubo interno e uma envoltório externo.

[0035] Em certas formas de realização, o cárter intermediário inclui módulos apresentando diferentes configurações dentre aquelas das formas de realização descritas acima, a fim de adaptarem-se a detalhes específicos de cada zona do cárter intermediário, em particular em termos de carga mecânica ou de acessibilidade para desmontagem.

[0036] Em particular, em certas formas de realização, alguns dos módulos podem ser dispostos, de cima a baixo, dentro do cárter intermediário.

[0037] Finalmente, o presente relatório refere-se a uma turbomáquina incluindo um cárter intermediário, de acordo com qualquer uma das formas de realização acima-descritas.

[0038] As características e vantagens acima descritas, e outras, surgem, ao ler a seguinte descrição detalhada das formas de realização da pré-forma, do módulo, do cárter intermediário e da turbomáquina que são propostos. Esta descrição detalhada faz referência aos desenhos acompanhantes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0039] Os desenhos acompanhantes são diagramáticos e procuram, acima de tudo, ilustrar os princípios da invenção.

[0040] Nos desenhos, de uma figura para outra, elementos (ou partes de um elemento) que são idênticos são identificados pelos mesmos sinais de referência. Além disso, os elementos (ou partes de um elemento) formando partes de diferentes formas de realização, mas tendo funções que são análogas, são identificados nas figuras por referências numéricas, que são incrementadas por 100, 200 etc.

[0041] A Figura 1 é uma vista em corte em seção de uma turbomáquina da invenção.

[0042] A Figura 2 é uma vista frontal de um cárter intermediário em uma primeira forma de realização.

[0043] As Figuras 3A a 3E mostram um primeiro exemplo de um módulo da invenção: as Figuras 3A e 3B são vistas em perspectiva de duas variantes de tal módulo; a Figura 3C mostra a coroa anular completa associada; a Figura 3D mostra a pré-forma projetada plana; e a Figura 3E mostra a conformação da pré-forma.

[0044] As Figuras 4A a 4F mostram um segundo exemplo de um módulo da invenção: a Figura 4A é uma vista em perspectiva de tal módulo; a Figura 4B mostra a coroa anular completa associada; a Figura 4C mostra a pré-forma projetada plana; a Figura 4D mostra a pré-forma sendo conformada; e as Figuras 4E e 4F mostram fixações variantes para o módulo.

[0045] As Figuras 5A a 5E mostram um terceiro elemento de um módulo da invenção: a Figura 5A é uma vista em perspectiva de tal módulo; a Figura 5B mostra a coroa anular completa associada; a Figura 5C mostra a pré-forma projetada plana; e as Figuras 5D e 5E mostram duas variantes de conformação da pré-forma.

[0046] As Figuras 6A a 6H mostram um quarto exemplo de um módulo da invenção: a Figura 6A é uma vista em perspectiva de tal módulo; a Figura 6B mostra a coroa anular completa associada; a Figura 6C mostra a pré-forma projetada plana; a Figura 6D mostra a pré-forma sendo conformada; a Figura 6E é um diagrama mostrando como uma parte não-interligada é tecida; a Figura 6F mostra uma maneira variante e que a pré-forma pode ser conformada; a Figura 6G mostra uma forma de realização variante do módulo; e a Figura 6H mostra esta variante sendo conformada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO

[0047] A fim de tornar a invenção mais concreta, formas de realização são descritas em detalhes abaixo, com referência aos desenhos acompanhantes. Deve ser lembrado que a invenção não é limitada àquelas formas de realização.

[0048] A Figura 1 é uma vista em seção de um plano vertical contendo o eixo principal A de um turborreator de desvio 1 da invenção. Indo de montante para jusante, ela compreende: uma ventoinha 2; um compressor de baixa pressão 3; um compressor de alta-pressão 4; uma câmara de combustão 5; uma turbina de alta pressão 6; e uma turbina de baixa pressão 7. Em sua parte a montante, este turborreator 1 tem um cárter externo 8 e um cárter interno 9, definindo duas passagens concêntricas, uma passagem primária I e uma passagem secundária II. Um cárter intermediário 10 conecta os cárters externo e interno 8 e 9 entre si.

[0049] Em operação, o cárter intermediário 9 divide a corrente de ar acelerada pela ventoinha 2 tanto em uma corrente primária, que toma a passagem primária 1 e alimenta os compressores 3, 4, a câmara de combustão 5 e as turbinas 6, 7 como também em uma corrente secundária, que toma a passagem secundária ou “desvia- se” pela passagem II, de que é ejetada para fora do turborreator, desse modo suprindo a maior parte de seu empuxo.

[0050] A Figura 2 é uma vista de frente diagramática de tal cárter intermediário 10. Ela compreende um cubo interno 11 preso ao cárter interno 9 e uma cobertura externa 12, presa no cárter externo 8. O cubo interno 11 e a cobertura externa 12 são conectados juntos radialmente, primeiramente por braços estruturais 13 e em segundo lugar por pás de retificador (OGVs) 21, que são agrupadas juntas em pares constituindo módulos de monobloco 20.

[0051] Os braços estruturais 13 são ocos e servem para passar instalações entre o núcleo e o reator incluído no cárter interno 9 e na periferia do reator 1. Tais instalações incluem, em particular, tubulação hidráulica, tubos pneumáticos, cabos elétricos e, na verdade, eixos de transmissão de força mecânica. Estes braços estruturais são preferivelmente situados a 6 horas e a 12 horas e relação ao eixo A do turborreator 1, isto é, no plano vertical em que a maior parte das cargas mecânicas, exercidas pelo peso do turborreator 1, se acumula.

[0052] As Figuras 3A a 3E mostram uma primeira forma de realização de um módulo para tal cárter intermediário 10. Na Figura 3A, pode ser visto que esta forma de realização de primeiro módulo 20 é geralmente conformada em U. Ela compreende duas pás estendendo-se longitudinalmente 21 e uma parte de pá transversal 26, interconectando as duas pás 21 e suas extremidades de topo.

[0053] Dependendo do tipo de fixação entre o módulo 20 e o cárter intermediário 10, via a parte de pá transversal 26, esta parte pode ser uma plataforma aerodinâmica, constituindo uma parede lisa e aerodinâmica para a passagem secundária II da turbomáquina 1, ou pode ser um flange para prender o módulo 20 ao cárter intermediário 10. Em particular, se a primeira parte transversal 26 não tiver quaisquer fixações ou tiver fixações que sejam adequadas para não se projetar dentro da passagem II, tal como fixações axiais ou tangenciais, a parte de pá transversal 26 pode atuar como uma plataforma. Ao contrário, se a primeira parte transversal 26 requerer uma fixação que se projete para dentro da passagem II, em particular se for uma fixação radial, então a parte de pá transversal 26 atua como um flange e uma plataforma aerodinâmica necessita ser sobreposta sobre a parte de pá transversal 26, a fim de mascarar suas fixações. Tais exemplos são descritos abaixo com referência à segunda forma de realização.

[0054] Nesta forma de realização, as pás 21 têm comprimentos extras 22 em suas extremidades livres, isto é, suas extremidades de base, comprimentos extras estes 22 tendo furos 23 e sendo adequados para inserir em uma base presa ao cárter intermediário 10, para possibilitar que o módulo 20 seja preso nela; o módulo 20 é, assim, retido tangencialmente pelos elementos fixadores, tais como parafusos inseridos nos furos 23.

[0055] A Figura 3B mostra uma variante de forma de realização do módulo conformado em U 20’, em uma configuração que é invertida cima a baixo em relação à variante da Figura 3A: este módulo 20’ igualmente tendo duas pás 21’ e uma parte de pá transversal 26’, porém esta parte transversal interconecta as extremidades de base das pás 21’. Além disso, as ramificações do formato em U divergem um pouco, enquanto que na variante da Figura 3A elas convergem um pouco: estes ângulos de inclinação asseguram que as pás 21 e 21’ realmente estendam-se radialmente dentro do cárter intermediário 10.

[0056] A Figura 3C mostra a coroa anular completa 30, constituída por módulos 20 e 20’ para montagem no cárter intermediário 10. A coroa anular 30 assim compreende uma sucessão de módulos alternando-se entre a variante 20 da Figura 3A e a variante 20’ da Figura 3B: esta configuração de cima a baixo serve para reforçar a rigidez total da coroa anular. Além disso, os módulos 20 e 20’ são dispostos de tal maneira que o espaçamento entre as pás 21 e 21’ é substancialmente idêntico por toda a coroa anular 30. Os setores vazios 31 e 32, situados, respectivamente, a 6 horas e a 12 horas em relação ao eixo principal A, corresponde às posições dos braços estruturais 13 do cárter intermediário 10. Os segmentos vazios de base e topo 33 e 34, situados, respectivamente, entre as partes de pá transversais de base e topo 26’ e 26 dos módulos 20 e 20’, podem ser enchidos, durante a montagem da coroa anular 30 do cárter intermediário 10, por paineis aerodinâmicos (não mostrados), servindo para completar a parede da passagem secundária II.

[0057] A Figura 3D mostra a pré-forma tecida 40, projetada plana, pré-forma está sendo usada para produzir esta forma de realização de primeiro módulo 20. A Figura 3E mostra como esta pré-forma 40 é conformada, a fim de obter-se o módulo 20. Indo-se de montante para jusante, isto é, da direita para a esquerda nas figuras, esta pré-forma 40 compreende um primeiro segmento longitudinal 41, que é para formar uma primeira pá 21, um segmento transversal 46, que é para formar a parte de pá transversal 26, e um segundo segmento longitudinal 42, que é para formar a segunda pá 21 do módulo 20.

[0058] A pré-forma 40 é tirada de uma folha tecida 3D de fibras de carbono, feitas usando-se um tecido entrelaçado 3D. Somente as superfícies da pré-forma 40 são tecidas bidimensionalmente (2D) com um tecido tipo cetim. A fim de obterem-se pás 21 que sejam partes de pá finas e transversais 26 que sejam mas espessas, o segmento transversal 46 da pré-forma 40 tem um maior número de camadas de fios do que os segmentos longitudinais 41 e 42: métodos de tecimento, que tornam possível obter tal variação de espessura e de número de camadas, são, hoje em dia, bem conhecidos no campo de tecimento 3D. Uma vez a folha tenha sido tecida, ela precisa ser cortada e conformada a fim de obter a geometria desejada para o módulo. Estas operações são assistidas por computador. Os algoritmos assim servem para calcular o padrão para a pré-forma 40, isto é, a ser cortada da folha, como obtido pelo tecimento. Além disso, os algoritmos calculam a curva diretriz usada para realizar a conformação.

[0059] Uma vez recortada, a pré-forma 40 é umedecida a fim de amolecê-la e torná-la mais fácil de alinhar as fibras. A pré-forma 40 é então inserida usando-se a curva diretriz calculada dentro de um módulo de moldagem do espaço interno, que corresponde a geometria desejada para a pré-forma 40. Nesta forma de realização, como mostrado pelas setas da Figura 3E, a conformação essencialmente consiste em dobrar os segmentos longitudinais 41 e 42 em relação ao segmento transversal 46.

[0060] A pré-forma 40 é então secada a fim de endurecê-la, desse modo mantendo-a na geometria imposta durante conformação. A pré-forma 40 é então colocada em um molde de injeção, tendo as dimensões do módulo final desejado, e uma matriz é injetada dentro do molde, neste exemplo uma resina epóxi. Tal injeção pode ser realizada usando-se a técnica de moldagem por transferência de resina (RTM). No final desta etapa, um módulo 20 é assim obtido, feito de material compósito, compreendendo uma pré-forma 40 tecida a partir de fibras de carbono embutidas em uma resina epóxi. O método pode possivelmente ser terminado com etapas de usinagem, a fim de finalizar o módulo 20.

[0061] As Figuras 4A a 4F mostram uma segunda forma de realização de um módulo para o cárter intermediário 10. Na Figura 4A, pode ser visto que a segunda forma de realização de módulo 120 é genericamente na forma de um ômega. Ela tem duas pás longitudinais 121, uma parte de pá transversal de topo 126 interconectando as duas pás 121 em suas extremidades de topo e duas partes de pá transversais de base 127, cada uma estendendo-se transversalmente da extremidade de base de uma pá exemplo 121 para longe da outra parte de base.

[0062] Na Figura 4A, as partes de pá transversais de base 127 têm furos radiais 129, possibilitando que o módulo 120 seja preso ao cárter intermediário 10. Estas partes de pá transversais de base 127 assim constituem flanges fixadores que requerem plataformas aerodinâmicas para serem colocados em posição sobre os flanges 127, a fim de mascarar os elementos fixadores que de outro modo projetar- se-iam para dentro da passagem secundária II.

[0063] A Figura 4E mostra uma fixação variante, em que as partes de pá transversais de base 127’ do módulo 120’ têm comprimentos extras laterais 128’ formando linguetas fixadoras providas com furos axiais 129’. Os elementos prendedores são então providos sob as partes de pá transversais de base 127’: eles, portanto, não mais se projetam dentro da passagem secundária II e as partes planas transversais de base 127’ podem, portanto, atuar como plataformas.

[0064] O mesmo se aplica na segunda variante de prendedor da Figura 4F, em que as partes de pá transversais de base 127”, do módulo 120”, têm comprimentos extras de extremidade 128” formando as linguetas de prendedor providas com furos tangenciais 129”.

[0065] Embora não mostrado, deve ser observado que a parte de pá transversal de topo 126 também tem várias opções de fixador e, em particular, fixadores dos tipos radial ou axial como descritos acima.

[0066] Deve também ser observado que é igualmente possível considerar uma variante invertida de cima a baixo, similar módulo 20’ da figura 3B.

[0067] A Figura 4B mostra a coroa anular completa 130, composta de módulos 120 para montagem no cárter intermediário. Esta coroa anular 130 assim tem uma sucessão de módulos contínuos dispostos de tal maneira que o espaçamento entre as pás 121 é substancialmente idêntico por toda a coroa anular 130. Os setores vazios 131 e 131, situados, respectivamente, a 6 horas e a 12 horas em relação ao eixo principal A, correspondem às posições dos braços estruturais 13 do cárter intermediário 10. Os segmentos vazios interno e externo 133 e 134, situados, respectivamente, entre as partes de pá transversais de base e de topo 127 e 126 dos módulos 120 podem ser enchidos durante a montagem da coroa anular 130 no cárter intermediário 10 por painéis aerodinâmicos (não mostrados) servindo para completar a parede da passagem secundária II.

[0068] A Figura 4C mostra a pré-forma tecida 3D 140 projetada plana, pré-forma está sendo usada para produzir esta segunda forma de realização de segundo módulo 120. A Figura 4D mostra esta pré-forma 140 conformada a fim de obter o módulo 120. De montante a jusante, isto é, da direita para a esquerda das figuras, esta pré-forma 140 compreende um primeiro segmento transversal 146, que é para formar uma parte de pá transversal de base 127, um primeiro segmento longitudinal 141 que é para formar uma primeira pá 121, um segundo segmento transversal 147 que é para formar a parte de pá transversal de topo 126, um segundo segmento longitudinal 142 que é para formar a segunda pá 121 e um terceiro segmento transversal 148, que é para formar a segunda parte de pá transversal de base 127 do módulo 120.

[0069] O tecimento e a conformação da pré-forma 140 e o método de formar o módulo são análogos àqueles da primeira forma de realização e eles não são, portanto, descritos novamente em detalhes. Nesta forma de realização, e como representado pelas setas da Figura 4D, a conformação consiste essencialmente em dobrar os segmentos longitudinais 141 e 142 em relação ao segmento transversal 147 e em dobrar para baixo os primeiro e terceiros segmentos transversais 146 e 148, de modo que eles apontem para longe entre si.

[0070] As Figuras 5A a 5E mostram uma forma de realização de terceiro módulo para o cárter intermediário 10. Na Figura 5A, pode ser visto que esta forma de realização de terceiro módulo 220 é geralmente na forma de uma caixa. Ela compreende duas pás longitudinais 221, uma parte de pá transversal de topo 226 interconectando as duas pás 221 em suas extremidades de topo e duas partes de pá transversais de base 227a e 227b, a primeira parte de pá 227a estendendo-se entre as extremidades de base das pás 221 e a segunda parte de pá estendendo-se transversalmente da extremidade de base de uma das pás 121 para fora do módulo 220.

[0071] As várias maneiras em que este módulo 220 pode ser fixado são análogas àquelas descritas acima e elas não são, portanto, descritas nem mostradas novamente.

[0072] Deve também ser observado que uma variante invertida de cima a baixo poderia igualmente bem ser imaginada nas mesmas linhas que o módulo 20’ da Figura 3B.

[0073] A Figura 5B mostra a coroa anular completa 230, composta de módulos 220 para montagem no cárter intermediário 10. A coroa anular 230 compreende, assim, uma sucessão de módulos contíguos 220, dispostos de modo que o espaçamento entre as pás 221 seja substancialmente idêntico por toda a coroa anular 230. Os setores vazios 231 e 232, situados, respectivamente, a 6 horas e a 12 horas em relação ao eixo principal A, correspondem às posições dos braços estruturais 13 do cárter intermediário 10. Os segmentos vazios externos 234, situados entre as partes de pá transversais de topo 226 dos módulos 220 podem ser enchidos durante a montagem da coroa anular 130 por painéis aerodinâmicos (não mostrados), servindo para completar a parede da passagem secundária II. Deve ser observado neste ponto que a geometria deste módulo 220 não deixa qualquer segmento interno vazio.

[0074] A Figura 5C mostra a pré-forma tecida 3D 240 projetada plana, pré-forma esta sendo usada para produzir esta forma de realização de terceiro módulo 220. A Figura 5D mostra como esta pré-forma 240 é moldada, a fim de obter-se o módulo 220. De a montante pra jusante, isto é, da direita para a esquerda das figuras, esta pré-forma 240 compreende um primeiro segmento transversal 246, que forma a primeira parte de pá transversal de base 227a e a camada de base da segunda parte de pá transversal de base 227b, um primeiro segmento longitudinal 241, que forma uma primeira pá 221, um segundo segmento transversal 247, que forma a parte de pá transversal de topo 226, um segundo segmento longitudinal 242, que forma a segunda pá 221, e um terceiro segmento transversal 248, que forma a camada de topo da segunda parte de pá transversal de base 227b do módulo 220.

[0075] O tecimento e moldagem desta pré-forma 240 e o método de moldar o módulo são análogos àqueles da primeira forma de realização e não são, portanto, descritos novamente em detalhes. Nesta forma de realização, como representado pelas setas da Figura 5D, a moldagem consiste essencialmente em dobrar os segmentos longitudinais 241 e 242 e relação ao segundo segmento transversal 247 e em dobrar o terceiro segmento transversal 248 para fora e então em dobrar o primeiro segmento transversal 246 contra o terceiro segmento transversal 248. Nesta zona de sobreposição, os primeiro e terceiro segmentos transversais 246 e 248 podem ser presos entre si, e particular por colagem.

[0076] Em uma variante mostrada na Figura 5E, a pré-forma 240’ tem os mesmos segmentos 246’, 241’, 247’, 242’ e 248’ que no exemplo acima, porém a moldagem difere de sua conformação. Nesta variante, o terceiro segmento transversal 248’ é dobrado pra dentro, desse modo formando a camada de topo da primeira parte de pá transversal de base 227a’, e o primeiro segmento transversal 246’ é dobrado contra o terceiro segmento transversal 248’, desse modo formando a camada de base da terceira parte de pá transversal 227’a e da segunda parte de pá transversal de base 227b’.

[0077] As Figuras 6A a 6H mostram uma forma de realização de quarto módulo para o cárter intermediário 10. Na Figura 6A pode ser visto que esta forma de realização de quarto módulo 320 tem primeira e segunda pás longitudinais 321a e 321b, uma primeira parte de pá transversal de topo 326a estendendo-se transversalmente da extremidade de topo da segunda pá 321b para o lado externo do módulo 320, uma segunda parte de pá transversal de topo 326b conectando juntas as extremidades de topo das duas pás 321a e 321b, uma primeira parte de pá transversal de base 327a estendendo-se entre as extremidades de base das pás 321a e 321b, e uma segunda parte de pá transversal de base 327b estendendo-se transversalmente da extremidade de base da primeira pá 321a para o lado externo do módulo 320.

[0078] As várias maneiras que este módulo 320 pode ser fixado são análogas àquelas descritas acima e elas não são, portanto, descritas ou mostradas novamente.

[0079] Deve ser observado que uma variante invertida de cima a baixo, baseada no módulo 20’ da Figura 3B, poderia também ser imaginada.

[0080] A Figura 6B mostra a coroa anular completa 330, composta de módulos 320 para montagem no cárter intermediário 10. Esta coroa anular 330, assim, compreende uma sucessão de módulos contíguos 320, dispostos de modo que o espaçamento entre as pás 321 e 321b seja substancialmente idêntico por toda a coroa anular 230. Os setores vazios 331 e 332, situados respectivamente a 6 horas e a 12 horas e relação ao eixo principal A, correspondem às posições dos braços estruturais 13 do cárter intermediário 10. Deve ser observado neste ponto que a geometria deste módulo 320 não deixa qualquer segmento interno ou externo vazio.

[0081] A Figura 6C mostra a pré-forma tecida 3D 340 projetada plana, pré-forma esta sendo usada para produzir esta forma de realização de quarto módulo 320. A Figura 6D mostra como esta pré-forma 340 é conformada, a fim de obter-se o módulo 320. Esta pré-forma 340 compreende uma primeira folha 340a e uma segunda folha 340b, que são tecidas juntas e que possuem uma curta zona interligada L e uma longa zona não-interligada D.

[0082] Métodos de tecimento, que possibilitam tal não-interligação ser obtida, são hoje em dia bem conhecidos no campo de tecimento 3D. Como ilustração, a Figura 6E é um diagrama mostrando a extremidade de tal tecimento interligado. Na zona interligada L, as folhas 340a e 340b são tecidas juntas com fios de trama comuns passando através da inteira espessura da montagem constituída pela primeira folha 340a e a segunda folha 340b, a fim de conectar juntas todas as camadas dos fios de urdidura. Na zona não interligada D, as folhas 340a e 340b são tecidas ao mesmo tempo, usando-se fios de trama, que são independentes para cada uma das folhas 340a e 340b, de modo que um plano não-interligado é deixado entre a primeira folha 340a e a segunda folha 340b.

[0083] De montante a jusante, isto é, da direita para a esquerda das Figuras, esta pré-forma 340 compreende a zona interligada L, com um primeiro segmento transversal 346, que forma a primeira parte de pá transversal de topo 326a, seguida pela zona não-interligada, para a qual a primeira folha 340a forma um segundo segmento transversal 347, que forma a segunda parte de pá transversal de topo 326, um primeiro segmento longitudinal 341, que forma a primeira pá 321a e um terceiro segmento transversal 348, que forma a camada de topo da segunda parte de pá transversal de base 327b, enquanto a segunda folha 340b compreende um segundo segmento longitudinal 342, que forma a segunda pá 221b, e um quarto segmento transversal 349, que forma a primeira parte de pá transversal de base 327a e a camada de base da segunda parte de pá transversal de base 327b.

[0084] A não ser fazendo uso de uma zona não-interligada, como explicado acima, o tecimento e a moldagem desta pré-forma 340 e o método de formar o módulo são análogos àqueles da primeira forma de realização e não são, portanto, descritos novamente em detalhes. Nesta forma de realização, como representado pelas setas da Figura 6D, a moldagem consiste essencialmente em dobrar os segmentos longitudinais 341 e 342 de cada folha 340a e 340b em relação aos primeiro e segundo segmentos transversais 346 e 347, em dobrar o terceiro segmento transversal 348 pra fora e então em dobrar o quarto segmento transversal 349 contra o terceiro segmento transversal 348.

[0085] Uma variante análoga àquela da Figura 5E é também possível nesta forma de realização: esta variante é mostrada na Figura 6F, com o terceiro segmento transversal 348’ sendo dobrado para dentro e o quarto segmento transversal 349’ sendo dobrado contra o terceiro segmento transversal 348’.

[0086] Em ainda outra variante, mostrada nas Figuras 6G e 6H, as partes de pá transversais de base 327a” e 327b” do módulo 320” não se sobrepõem, porém estendem-se em maneira de estreito encaixe uma ao lado da outra. Assim, durante a moldagem da pré-forma 340”, o quarto segmento transversal 349’ é dobrado em direção ao terceiro segmento transversal 348”, que então se situa adjacente a ele sem sobrepor-se.

[0087] As formas de realização descritas acima na presente descrição são dadas por meio de ilustração não limitante e, à luz desta descrição, uma pessoa versada na técnica pode facilmente modificar estas formas de realização ou pode imaginar outras, enquanto permanecendo dentro do escopo da invenção.

[0088] Além disso, as várias características destas formas de realização podem ser usadas sozinhas ou em combinação. Quando forem combinadas, estas características podem ser combinadas como descrito acima ou, de outro modo, a invenção não sendo limitada a combinações específicas descritas no presente relatório. Em particular, a menos que especificado ao contrário, qualquer característica descrita com referência a qualquer uma forma de realização pode ser aplicada em maneira análoga a qualquer outra forma de realização.

Claims (10)

1. Pré-forma de fibra para um módulo de pá de um cárter intermediário de uma turbomáquina, o cárter intermediário conectando um cárter externo e um cárter interno definindo duas passagens concêntricas, obtida por tecelagem tridimensional, caracterizada pelo fato de que é desprovida de uma zona não interligada e compreende: um primeiro segmento longitudinal (41), apresentando primeira e segunda extremidades opostas e adequado para formar uma primeira pá (21); um segundo segmento longitudinal (42) apresentando primeira e segunda extremidades opostas e adequado para formar uma segunda pá (21); e um primeiro segmento transversal (46) conectando juntos os primeiro e segundo segmentos longitudinais (41, 42) por suas primeiras extremidades e adequado para formar uma primeira parte de pá transversal (26), tal como um flange ou uma plataforma.

2. Pré-forma, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda: um segundo segmento transversal (146), estendendo-se transversalmente da segunda extremidade do primeiro segmento longitudinal (141) e adequado para formar uma segunda parte de pá transversal (127); e um terceiro segmento transversal (148), estendendo-se transversalmente da segunda extremidade do segundo segmento longitudinal (142) e adequado para formar uma terceira parte de pá transversal (127).

3. Pré-forma, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o segundo segmento transversal (146) estende-se para longe do segundo segmento longitudinal (142) e em que o terceiro segmento transversal (148) estende-se para longe do primeiro segmento longitudinal (141).

4. Pré-forma, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o segundo segmento transversal (246) estende-se para o segundo segmento longitudinal (242) e em que o terceiro segmento transversal (248) estende-se para longe do primeiro segmento longitudinal (241).

5. Pré-forma, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o segundo segmento transversal (246’) estende-se para o segundo segmento longitudinal (242’) e em que o terceiro segmento transversal (248’) estende-se para o primeiro segmento longitudinal (241’).

6. Pré-forma, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que os segundo e terceiro segmentos transversais (246, 248) se sobrepõem pelo menos em parte.

7. Pré-forma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que compreende primeira e segunda folhas (340a, 340b), que são tecidas juntas e que compreendem uma zona interligada (L), formando um segmento transversal adicional (346), adequado para formar uma parte de pá transversal (326a), e uma zona não-interligada (D), em que a primeira folha (340a) forma o primeiro segmento transversal (347) e o primeiro segmento longitudinal (341), e em que a segunda folha (340b) forma o segundo segmento longitudinal (342).

8. Módulo para produzir um cárter intermediário de uma turbomáquina, dito módulo (20) tendo duas pás longitudinais (21) e uma parte de pá transversal (26), tal como um flange ou uma plataforma, interconectando as duas pás (21) em uma de suas extremidades, caracterizado pelo fato de que o dito módulo (20) é uma peça monobloco feito de material compósito de uma pré-forma de fibra (40) conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, dita pré-forma (40) sendo conformada em um molde e embutida em uma matriz, preferivelmente do tipo orgânico.

9. Cárter intermediário para uma turbomáquina, caracterizado pelo fato de incluir uma pluralidade de módulos (20) conforme definidos na reivindicação 8, dispostos angularmente entre um cubo interno (11) e um envoltório (12).

10. Turbomáquina, caracterizada pelo fato de que inclui um cárter intermediário (10) conforme definido na reivindicação 9

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