BR112016006597B1 - Conjunto rotativo para turbomáquina e turbina de turbomáquina - Google Patents

Abstract

CONJUNTO ROTATIVO PARA TURBOMÁQUINA, TURBINA DE TURBOMÁQUINA E TURBOMÁQUINA. A presente invenção trata de um conjunto rotativo para turbomáquina, que compreende um disco cuja periferia externa é formada de uma alternância de alvéolos e de dentes (12), e pás que se estendem radialmente a partir do disco e cujos pés (16) estão inseridos axialmente e retidos radialmente nos alvéolos do disco. De acordo com a presente invenção, os dentes do disco e os pés de pá compreendem em suas extremidades axiais a montante e/ou a jusante dos ressaltos (74, 76) axiais dispostos circunferencialmente ponta com ponta em alternância e que formam conjuntamente uma superfície cilíndrica (78) frente a frente radialmente em direção ao interior do disco.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção trata de um conjunto rotativo para turbomáquina, tal como, em particular, um turborreator de avião, bem como de uma turbomáquina que compreende tal conjunto.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Tal conjunto, que é encontrado especialmente em uma turbina, compreende um disco, e pás que se estendem radialmente a partir do disco e cujos pés estão inseridos axialmente e retidos radialmente em alvéolos da periferia externa do disco, dispostos em alternância com dentes. As pás compreendem igualmente plataformas internas dispostas circunferencialmente ponta com ponta de modo a definir juntamente o limite interno do fluxo de escoamento dos gases quentes que circulam na turbina. A parte da pá situada entre a plataforma interna e o pé é denominada coluna. De acordo com essa disposição, espaços são formados entre duas colunas adjacentes, e formam cavidades entre as colunas ou entre as pás. As plataformas podem se prolongar em suas extremidades a montante e a jusante por paredes que se estendem radialmente para dentro a fim de obturar axialmente e em parte as cavidades entre as pás. Cavidades chamadas de fundo de alvéolo são igualmente formadas nos espaços radiais formados entre os pés de pás e os fundos dos alvéolos.

[003] A fim de assegurar o bom funcionamento da turbomáquina, um ar de arrefecimento é coletado em um compressor de baixa pressão ou de alta pressão, por exemplo, e enviado de a montante ou a jusante do disco até as cavidades de fundo de alvéolo a fim de assegurar o arrefecimento do disco e de proteger este último do aquecimento provocado pelos gases quentes do fluxo de canalização que circula entre duas plataformas adjacentes.

[004] Além disso, quando o conjunto rotativo descrito acima está disposto a montante do rotor de turbina, um espaço anular se forma entre o disco e um elemento de estator a montante. Esse espaço anular forma assim uma comunicação direta entre a canalização dos gases quentes e elementos internos da turbomáquina. Nesse caso, o ar de arrefecimento enviado a partir de a montante do disco serve igualmente para impedir a reintrodução dos gases de canalização no espaço anular a montante do disco.

[005] No caso de nenhuma tecnologia particular de vedação ser aplicada a montante das cavidades entre as pás e que cubra, por exemplo, as paredes radiais das plataformas, vazamentos de ar de arrefecimento ocorrem nas áreas de junção entre as pás e circulam nas cavidades entre as pás. Assim, esse ar de arrefecimento não participa do arrefecimento do disco através das cavidades de fundo de alvéolo, e não intervém para impedir a reintrodução dos gases de canalização nos(em direção aos) elementos internos da turbomáquina se for o caso. Esses vazamentos de ar requerem uma coleta de ar mais significativa ao nível do compressor de baixa pressão, o que reduz o rendimento da turbomáquina.

[006] Para minimizar esses vazamentos de ar, uma solução consiste, como em GB 2 148 404, em tornar estanques as cavidades entre as pás por meio de uma vareta anular montada axialmente contra os pés de pás e os dentes do disco, de modo a recobrir a área situada radialmente entre as cavidades de fundo de alvéolo e as cavidades entre as pás, e mantida apertada(comprimida) sobre o disco por um flange. Uma passagem anular é definida entre o flange e o disco, radialmente no interior da vareta, para guiar o ar de arrefecimento proveniente do interior do disco para as cavidades de fundo de alvéolo. Essa vareta permite então uma isolação entre essa passagem anular de ar de arrefecimento e as cavidades entre as pás situadas fora da vareta.

[007] Entretanto, foi observado que em funcionamento, a pá possui um grau de liberdade axial no alvéolo que é permitido, de lado, pelo fato de que o dimensionamento axial dos pés de pás deve ser nominalmente menor que o dimensionamento axial do disco a fim de assegurar que as extremidades dos pés de pás nunca ultrapassem as extremidades axiais dos alvéolos, para evitar aplicar tensões axiais de sobre os pés de pás devidas, por exemplo, ao flange aplicado sobre a face a montante do disco. De outro lado, esse grau de liberdade é permitido pelas dilatações diferenciais entre o disco e as pás, em particular quando estas últimas são formadas de Compósito com Matriz Cerâmica (C.M.C.) e que os discos são realizados em liga metálica.

[008] Em funcionamento, esse grau de liberdade induz, portanto, a formação de interstícios entre a vareta anular de vedação comprimida axialmente contra os dentes do disco, e as extremidades axiais dos pés das pás. Uma parte do ar de arrefecimento enviado para as cavidades de fundo de alvéolo circula, portanto, através desses interstícios até as cavidades entre as pás e deixar de realizar sua função primária de arrefecimento dos alvéolos do disco.

[009] Em GB 2 148 404, uma sucessão de placas (um das quais é indicada pela referência 84, figura 2 desse documento) em setores de anel se estende diante dos pés de pá e os dentes e aplicam(encostam) a vareta, ou junta, anular em um espaço definido por um ressalto axial. Pelo efeito centrífugo, quando a turbomáquina funciona, a junta vem estreitamente em apoio contra o ressalto, assegurando assim a vedação desejada. Em funcionamento, a junta (que apresenta uma seção em S ou sensivelmente em ômega inclinado verticalmente) é fortemente solicitada e o documento explica na página 3 que a vedação depende da maneira pela qual ela se deforma. Assim, uma fadiga da junta pode tornar a vedação mais aleatória. Além disso, quando o efeito centrífugo é menor ou anulado (máquina parada), a junta é móvel em seu espaço. Um dano, e mesmo um mau posicionamento, pode ocorrer.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0010] A presente invenção visa a evitar tal situação e a assegurar a vedação, conferindo uma solução simples, eficaz e econômica para esses problemas.

[0011] Para esse fim, ela propõe um conjunto rotativo para turbomáquina, que compreende um disco cuja periferia externa é formada de uma alternância de alvéolos e de dentes, e pás que se estendem radialmente a partir do disco e cujos pés estão inseridos axialmente e retidos radialmente nos alvéolos do disco, sendo que os dentes do disco e os pés de pá compreendem em suas extremidades axiais a montante e/ou a jusante ressaltos axiais dispostos circunferencialmente ponta com ponta em alternância e que formam conjuntamente uma superfície cilíndrica que fica diante radialmente em direção ao interior do disco e sobre a qual é mantida em apoio uma junta anular de vedação por meio de uma peça fixada no disco, a referida peça se estende sob os ressaltos e apoia radialmente a junta anular contra a referida superfície cilíndrica.

[0012] Assim, quando a peça anular de aperto da junta assegura a entrada de ar como descrito anteriormente, o ar de arrefecimento deixa de poder circular em direção a uma cavidade entre as pás devido ao contato contínuo da junta com a superfície cilíndrica formada pelos ressaltos.

[0013] De preferência, a peça de manutenção da junta e que está fixada no disco compreenderá uma ranhura anular na qual a junta anular será montada. Assim, a junta será bem mantida e menos solicitada, o que é favorável à sua longevidade e à sua eficácia.

[0014] De acordo com outra característica da presente invenção, os ressaltos dos pés de pás são formados pelas faces de extremidades radialmente internas de paredes radiais a montante e/ou a jusante que se estendem transversalmente ao pé de pá e ligadas externamente a plataformas das pás e internamente aos pés de pás (a uma certa distância radial da extremidade livre das quais esses ressaltos estão, portanto, situados). Assim, a junta anular está comprimida sobre uma superfície cilíndrica e não mais sobre superfícies radiais de extremidades livres dos pés de pás. A junta anular permanece constantemente em contato com a superfície cilíndrica qualquer que seja o deslocamento axial relativo entre os pés de pás e os alvéolos do disco em funcionamento, o que permite mais eficazmente um aperto(compressão) sem descontinuidade de toda a superfície externa da junta sobre a superfície cilíndrica formada pelos ressaltos axiais dos dentes e dos pés de pás (a largura dos ressaltos dos pés pode ser adaptada se necessário, qualquer que seja a largura -ou dimensão axial dos próprios pés).

[0015] As paredes transversas apresentam a vantagem adicional de tornar estanques as cavidades entre as pás em relação ao fluxo de canalização.

[0016] A referida peça fixada no disco pode ser um flange anular aplicado sobre uma face a montante e/ou a jusante do disco e que compreende meios de engrenamento que cooperam com meios de engrenamento complementares do disco para a retenção axial do flange sobre o disco.

[0017] Preferencialmente, o flange é formado de vários setores dispostos circunferencialmente ponta com ponta e cada setor de flange compreende uma parte interna em apoio radialmente para fora sobre a junta anular e uma parte externa que compreende os referidos meios de engrenamento que cooperam com os referidos meios de engrenamento complementares formados sobre os dentes do disco, e esses meios de engrenamento complementares do disco são formados em saliência axial em relação aos pés de pás.

[0018] Vantajosamente, a parte externa de cada setor de flange compreende uma parede radial que se prolonga externamente por uma borda alargada cuja extremidade livre externe se destina a vir em apoio sobre uma das paredes transversas a montante ou a jusante das pás.

[0019] Para um efeito ótimo, a parte interna de cada setor de flange compreende uma parede cilíndrica da qual uma parte de extremidade diante do disco está em apoio radialmente para fora sobre a junta anular e se prolonga por uma parede troncônica que se estende para dentro afastando-se do disco, e uma vareta anular fendida está intercalada axialmente entre a parede troncônica e o disco.

[0020] Essa montagem com um único apoio radial da parede cilíndrica ao nível da junta permite, graças à transferência dos esforços centrífugos da peça, esmagar a junta entre a parede cilíndrica do flange e a superfície cilíndrica formada pelos ressaltos para uma vedação ótima. A frio, a peça é montada por engrenamento, depois que as pás estiverem alojadas em seus alvéolos. Em funcionamento, a força centrífuga induz um aumento do diâmetro da vareta a qual apoia sobre a parede troncônica e provoca uma oscilação axial dos setores do flange em torno da linha de engrenamento, o que leva a extremidade livre da borda alargada entrar em contato com as paredes radiais transversas das pás, evita assim uma reintrodução de ar de canalização entre os rebordos alargados e as paredes radiais transversas e assegura uma melhor proteção térmica dos dentes.

[0021] De acordo com outra realização da presente invenção, a referida peça fixada no disco é um anel de suporte de tiras de vedação destinadas a cooperar com um bloco de matéria suscetível de abrasão radialmente frente a frente.

[0022] Vantajosamente, a pá é de compósito com matriz cerâmica e o disco é de liga metálica permitindo uma redução significativa da massa (sendo que a relação de densidade entre liga metálica e C.M.C. está compreendida entre 3 e 4) do rotor permitindo e uma redução do consumo da turbomáquina.

[0023] A presente invenção trata igualmente de uma turbina de turbomáquina, que compreende um conjunto rotativo de acordo com uma das reivindicações anteriores.

[0024] A presente invenção trata finalmente de uma turbomáquina, tal como um turborreator ou um turbopropulsor, que compreende um conjunto rotativo de acordo com uma das reivindicações anteriores.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025] Outras vantagens e características da presente invenção aparecerão com a leitura da descrição a seguir feita a título de exemplo não limitativo e em relação aos desenhos anexos nos quais: - a figura 1 é uma vista esquemática em corte axial de um conjunto rotativo de turbina de acordo com a arte anterior; - a figura 2 é uma vista esquemática ao longo do plano de corte II-II da figura 1; - a figura 3 é uma vista em perspectiva de um conjunto rotativo de acordo com a presente invenção, vista de montante ou de jusante de acordo com a realização adotada; - a figura 4 é uma vista esquemática de mesmo tipo que a figura 2 e de acordo com a presente invenção; - a figura 5 é uma vista esquemática em corte axial de um conjunto rotativo de turbina de acordo com uma primeira realização da presente invenção; e - a figura 6 é uma vista esquemática em corte axial de um conjunto rotativo de turbina de acordo uma segunda realização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0026] De acordo a técnica conhecida representada nas figuras 1 e 2, um conjunto rotativo do turbina é formado de um disco rotativo10 centrado no eixo 11 da turbina, e que compreende em sua periferia externa dentes (cujo ápice é indicado pela referência 12) dispostos em alternância com alvéolos (cujo fundo é indicado pela referência 14) nos quais estão inseridos axialmente e retidos radialmente pés de pás (cuja extremidade interne é indicada pela referência 16), e essas pás 18 se estendem radialmente a partir dos alvéolos 14 em uma canalização anular 20 de escoamento de um fluxo de ar (seta A) proveniente de uma câmara de combustão (não representada).

[0027] Mais particularmente, cada pá 18 compreende radialmente de fora para dentro uma pá 22, uma plataforma 24 sensivelmente perpendicular ao eixo de alongamento 26 da pá 18 e que define o limite anular interna da canalização de escoamento 20 dos gases quentes, e uma coluna 28 que liga a plataforma 24 ao pé de pá 16 que possui uma forma, por exemplo, em cauda de andorinha ou similar para assegurar a retenção radial dos pés de pás 16 nos alvéolos 14. De acordo com essa disposição, espaços são formados entre duas colunas circunferencialmente adjacentes, e são denominadas cavidades entre as colunas ou entre as pás 30. Cavidades chamadas de fundo de alvéolo 32 são igualmente formadas nos espaços radiais que separam os pés de pás 16 dos fundos dos alvéolos 14.

[0028] Uma vazão de ar de arrefecimento B é enviada a partir de um compressor de baixa pressão disposto a montante, por exemplo, até o interior da turbina, e é utilizado, de um lado, a fim de resfriar a cavidade de fundo de alvéolo 32 e, portanto, o disco 10, e de outro lado, a fim de impedir a reintrodução dos gases de canalização A no espaço anular 34 formado entre o disco 10 e um elemento de estator a montante 36, e esse espaço anular forma uma comunicação direta entre a canalização 20 dos gases quentes e elementos internos da turbomáquina.

[0029] Para limitar a coleta de ar de arrefecimento proveniente do compressor, o que prejudica os desempenhos da turbomáquina, meios de vedação são formados a montante e a jusante do disco 10 para definir dois circuitos anulares estanques de circulação de o ar de arrefecimento B através das cavidades de fundo de alvéolo 32 e no espaço anular 34 a montante do disco 10. Em particular, o objetivo desses meios de vedação é impedir o ar de arrefecimento B de circular nas cavidades entre as pás 30 através dos espaços circunferenciais formados entre as colunas 28, e de não contribuir nem para resfriar o disco 10 através das cavidades de fundo de alvéolo 32, nem para impedir a reintrodução dos gases de canalização A no espaço anular 34 a montante do disco.

[0030] Os meios de vedação compreendem paredes 38 que se estendem radialmente para dentro a partir de a montante das plataformas 24 das pás 18 a fim de obturar axialmente e em parte as cavidades entre as pás 30, um flange anular 40 e uma vareta anular 42.

[0031] O flange anular 40 compreende uma parede radial interna 42 de fixação por parafusação 44 sobre uma alça anular radial 46 fixada no disco 10 por meio de uma parede de ligação 48. Ele compreende igualmente uma parede troncônica 50 que liga a parede radial interna 42 a uma parede anular radial externa 52 em apoio axialmente na direção a jusante sobre a vareta anular 42. Aberturas 54 de passagem de ar são praticadas na junção entre a parede radial interna 42 do flange 40 e a alça anular 46 do disco para permitir a circulação de ar B entre a parede troncônica 50 do flange e a parede de ligação 48 do disco 10 até as cavidades de fundo de alvéolo 32.

[0032] A vareta anular 42 é assim aplicada a montante dos pés de pás 16 e do disco 10 radialmente entre as plataformas 24 e as cavidades de fundo de alvéolo 32, por meio das paredes radiais 38 que se estendem a partir de a montante das plataformas 24 e da parede radial 52 do flange 40. Esse conjunto é utilizado a fim de tornar estanque axialmente a parte a montante das cavidades entre as pás 30.

[0033] Os meios de vedação a jusante compreendem um anel 56 de suporte de tiras 58 que coopera com um bloco de matéria suscetível de abrasão 60 que é portado por um distribuidor (não representado), o qual anel 56 é fixado por parafusação 62 entre uma alça anular a jusante 64 do disco 10 e uma alça anular a montante de um disco a jusante (não representado). O anel compreende um braço anular 66 a jusante curvo, em apoio axial elástico sobre uma vareta anular 68 aplicada contra as faces a jusante dos dentes 12 do disco e dos pés de pás 16. A vareta 68 está disposta radialmente logo acima das cavidades de fundo de alvéolo 32, a fim de que o ar de arrefecimento B circula para a jusante radialmente no interior do braço 66 do anel 56. Paredes radiais 70 se estendem igualmente radialmente para dentro a partir de a jusante das plataformas até a periferia externa da vareta anular 68, a fim de tornar estanque axialmente na parte a jusante as cavidades entre as pás 30.

[0034] De acordo com essa montagem, foi observado que em funcionamento, uma parte do ar de arrefecimento B passe das cavidades de fundo de alvéolo 32 para as cavidades entre as pás 30. De fato, em funcionamento, enquanto as varetas anulares 42, 68 estão aplicadas contra as superfícies radiais de extremidade dos dentes 12 do disco, interstícios 72 axiais se formam entre as varetas anulares 42, 68 e as extremidades axiais dos pés de pás 16. Isso é devido, de um lado, ao fato de que o dimensionamento axial do pé de pá 16 é nominalmente menor que o dimensionamento axial do disco 10 a fim de assegurar que as extremidades dos pés de pás nunca ultrapassam os alvéolos 14 para evitar que as tensões axiais de aperto do flange 40 e do anel 56 de suporte de tiras não sejam aplicadas aos pés de pás 16, e de outro lado ao fato de que os pés de pás 16 se dilatam relativamente menos que os dentes do disco. Em particular, para pás 18 de compósito com matriz cerâmica (C.M.C.) e um disco 10 realizado em liga metálica, por exemplo, à base de Níquel resistente à alta temperatura e apto a ser forjado, existe uma relação de dois para três entre as dilatações diferenciais dessas peças. A esse respeito, a figura 2 mostra bem como um interstício 72 axial pode ser formado entre uma vareta anular 42 e a extremidade axial de um pé de pá 16, permitindo que ar de arrefecimento escoe da cavidade de fundo de alvéolo para a cavidade entre as pás radialmente no exterior do interstício.

[0035] A presente invenção permite vantajosamente, como mostram as figuras 3 e 4, formar meios de vedação entre as cavidades de fundo de alvéolo 32 e as cavidades entre as pás 30, não sujeitos aos deslocamentos axiais relativos entre as extremidades dos pés de pás 16 e as extremidades dos dentes 12 do disco 10 devidos às dilatações diferenciais entre as peças e às tolerâncias de fabricação.

[0036] De acordo com a presente invenção, ressaltos 74, 76 estão dispostos circunferencialmente ponta com ponta em alternância nas extremidades a montante e a jusante dos pés de pá 16 e dos dentes 12 do disco de modo a formar uma superfície cilíndrica 78 a montante e uma superfície cilíndrica 78 a jusante orientadas para dentro e sobre as quais juntas anulares 80 são aplicadas. Essas superfícies cilíndricas a montante e a jusante podem ser consideradas contínuas devido à disposição ponta com ponta dos ressaltos das pás e do disco. Esses ressaltos são formados radialmente no mesmo nível que as áreas de contato entre os flancos laterais dos dentes 12 do disco e os flancos laterais dos pés de pás 16, quando os pés de pás são aplicados para fora contra os dentes por efeito centrífugo. Como mostra a figura 3, quando os pés 16 estão nos alvéolos 14, e se estendem, portanto, radialmente até as cavidades de fundo de alvéolo 32, a extremidade livre 160 de cada pé está situada radialmente mais para dentro que seu ressalto 74. E cada fundo de alvéolo 32 é fechado e não se comunica com aquele em que está alojado o pé de pá adjacente, diferentemente do que prevê GB 2 148 404 onde o fato de que a extremidade livre (68) de cada pé de pá forma o ressalto para a junta (70) faz com que o espaço de recepção (56) seja circunferencial e comum a todos os pés. A solução apresentada aqui com dentes e alvéolos individualizados é preferível.

[0037] Para isso, cada pá compreende uma parede radial transversa 84 a montante e uma parede radial transversa 84 a jusante que se estende radialmente entre a plataforma 24 e o pé de pá 16. Essas paredes radiais transversas 84, quando as pás forem formadas de C.M.C., podem ser realizadas em C.M.C. por tecelagem ou sinterização, e unidas por brasagem, co-densificação, siliciuração(cimentação por silício). Quando as pás forem metálicas, elas podem ser formadas de uma única peça por moldagem com as extremidades a montante e a jusante da coluna 28. Essas paredes transversas a montante e a jusante 84 podem igualmente ser fixadas externamente de modo similar sobre a plataforma 24 da pá. Essas paredes 84 possuem em suas extremidades internes um dedo radial 88 se que se estende em parte sobre a altura do pé de pá 16, entre partes em saliência 90 axial nas extremidades externas dos dentes 12 do disco. As faces de extremidade internas 74 dos dedos 88 e as faces internas 76 das partes salientes 90 dos dentes 12 do disco formam porções de superfície cilíndrica 78 alinhadas circunferencialmente, que ficam frente a frente radialmente para dentro, situadas radialmente fora das cavidades de fundo de alvéolo 32, e que possuem uma espessura axial suficiente para formar os ressaltos 74, 76 sobre o qual uma junta anular 80 pode ser aplicada.

[0038] Essas porções 74, 76 de superfície estão, portanto, alinhadas circunferencialmente ponta com ponta, o que permite obter uma superfície 78 estanque utilizável para a colocação de uma junta de vedação. As porções de superfície cilíndrica estão dimensionadas com um tamanho axial bastante grande para que em funcionamento, apesar dos afastamentos relativos descritos acima entre as extremidades axiais dos dentes 12 do disco e dos pés de pá 16, persista uma faixa de superfície cilíndrica 78 onde a junta 80 permanece em contato de modo a assegurar uma vedação permanente. As paredes radiais transversas 84 podem ser realizadas, no caso de uma pá em CMC, por brasagem de uma plaqueta sobre a face de extremidade axial da pá.

[0039] A presente invenção descrita acima é implementada em dois modos de realização, o primeiro dos quais está representado na figura 5 e o segundo na figura 6. Nesses dois modos de realização, peças anulares são colocadas contra uma das faces do disco 10 e das pás 18 a fim de manter a junta 80 apertada contra a superfície cilíndrica 78 dos ressaltos 74, 76, e de formar o circuito de ar de arrefecimento que passa pelas cavidades de fundo de alvéolo 32. Assim, deixa de existir vazamento a partir do circuito de ar de arrefecimento para as cavidades entre as pás 30.

[0040] No primeiro modo de realização representado na figura 5, a peça anular colocada a montante é um flange 92 setorizado que compreende uma parte interna 94 e uma parte externa 96. A parte interna 94 compreende uma parede cilíndrica 98 cuja parte que se estende do lado oposto do disco forma uma lingueta, e cuja parte próxima do disco que se estende sob os ressaltos 74, 76 compreende uma ranhura anular 100 na qual a junta anular 80 está montada e apoiada contra a superfície cilíndrica 78 dos ressaltos. A parte próxima da parede cilíndrica está ligada a uma parede troncônica 102 que se estende para dentro, afastando-se do disco e conectada em sua extremidade interne a um rebordo cilíndrico 104 que se estende em direção do disco 10. Uma vareta anular fendida 106 com seção em cunha ou triangular está montada entre a referida parede troncônica 102 do flange e faces radiais dos dentes 12 e dos pés de pás 16 frente a frente axialmente da parede troncônica.

[0041] A parede cilíndrica 98 do flange 92 está igualmente ligada a uma parte externa 96 que compreende uma parede radial 108 que se estende radialmente para fora a montante de órgãos de engrenamento 110 formados nas extremidades a montante das partes salientes 90 dos dentes 12 do disco. Esses órgãos de engrenamento 110 dos dentes do disco se estendem salientes na direção a montante em relação às paredes radiais transversas 84 a montante das pás e compreendem ganchos em L e partes ocas alternadas circunferencialmente. A extremidade externa da parede radial 108 do flange 92 compreende ganchos em L 86 e partes ocas. Os ganchos em L do flange 92 cooperam com os ganchos dos dentes 12 do disco, para assegurar a retenção axial do flange 92 sobre o disco 10. A parede radial 108 está ainda ligada externamente a uma borda alargada 112 na direção a jusante, destinada a vir em apoio contra as paredes radiais transversas 84 das pás.

[0042] Essa montagem permite, graças à transferência dos esforços centrífugos da peça, esmagar radialmente a junta 80 entre a parede cilíndrica 98 do flange e a superfície cilíndrica 78 formada pelos ressaltos 74, 76, para uma vedação ótima. A frio, a peça é montada por engrenamento, depois que as pás 18 estiverem alojadas em seus alvéolos 14. A vareta fendida 106 se abre circunferencialmente em funcionamento por efeito centrífugo, e desliza entre a parede troncônica 102 e o disco 10, de modo a induzir uma oscilação dos setores do flange 92 em torno de um eixo situado na área de engrenamento e sensivelmente perpendicular ao eixo 11 da turbina, a fim de assegurar um contato da extremidade livre da borda alargada 112 sobre as paredes radiais transversas 84 e proteger assim as partes salientes 90 dos dentes de disco contra o ar A de canalização.

[0043] Em funcionamento, o ar de arrefecimento circula entre a parede troncônica 102 e o disco 10, e acessa as cavidades de fundo de alvéolos 32 que estão então situadas sob a vareta fendida 106.

[0044] A jusante do disco, e no caso de o circuito de arrefecimento não se limitar apenas ao fundo de alvéolo, mas também ao arrefecimento de um anel 56 que suporta tiras, o esmagamento da junta 80 é assegurado pela superfície externa da extremidade a montante do braço anular 66 do anel 56, sob o efeito das forças centrífugas em funcionamento.

[0045] Os meios de vedação de acordo com a presente invenção a montante do disco podem, portanto, ser utilizados em combinação com os meios de vedação a jusante do disco, ou então de modo independente entre si. De fato, uma vedação ótima não requer a formação dos ressaltos a montante e a jusante do disco.

[0046] No segundo modo de realização representado em figura 6, a peça anular colocada a montante é um flange anular 114 realizado de uma única peça. Nesse modo de realização, o cubo 116 do disco 10 apresenta um alargamento axial 118 um pouco antes de sua extremidade externa. Os meios de engrenamento 110 são formados nesse modo de realização circunferencialmente sobre a face a montante do cubo 116, no interior de seu alargamento 118.

[0047] Ao contrário do primeiro modo de realização, a parede cilíndrica 116 do flange 114, que se estende sob os ressaltos 74, 76 dos dentes do disco e dos pés de pá, e que se apoia radialmente contra a junta anular 80, não está ligada em sua extremidade a uma parede troncônica, mas a uma parede anular 120 que se estende radialmente para dentro do disco 10 até os meios de engrenamento 110 do cubo, e que possui uma forma complementar da forma do disco 10. Essa parede delimita com a parte do disco situada frente a frente uma passagem anular de circulação do ar de arrefecimento B entre essa parede 120 e o disco. Essa parede possui ainda em sua extremidade interna meios de engrenamento 86 que cooperam com os meios de engrenamento 110 do disco, para um bloqueio axial do flange 114.

[0048] A frio, o flange 114 está montado protendido contra a junta anular 80 em apoio radial sobre a superfície cilíndrica 78 dos ressaltos.

[0049] Esse segundo modo de realização de um flange a montante 114 possui a vantagem de realizar uma melhor vedação da parte a montante do disco devido a sua concepção em uma única peça, em relação ao primeiro modo de realização. Além disso, ele reduz as tensões axiais aplicadas nos dentes 12 do disco 10 devido ao posicionamento dos órgãos de engrenamento ao nível do cubo 116. Em compensação, o flange 92 do primeiro modo de realização possui melhor resistência mecânica, pois ele é setorizado, e permite assegurar de modo mais confiável o contato axial entre a borda alargada 112 e as paredes radiais transversas 84.

Claims (13)

1. CONJUNTO ROTATIVO PARA TURBOMÁQUINA, o conjunto rotativo compreendendo: um disco (10) cuja periferia externa é formada de uma alternância de alvéolos (14) e de dentes (12), e pás (18) que se estendem radialmente a partir do disco (10) e tendo pés (16), sendo que os dentes (12) do disco (10) e os pés de pá (16) compreendem em suas extremidades axiais a montante, em suas extremidades axiais a jusante ou em uma combinação dos mesmos, ressaltos (74, 76) axiais dispostos circunferencialmente ponta com ponta em alternância e que formam conjuntamente uma superfície cilíndrica (78) frente a frente radialmente em direção ao interior do disco (10) e sobre a qual é mantida em apoio uma junta anular (80) de vedação por meio de uma peça (56, 92, 114) fixada no disco (10), a peça (56, 92, 114) se estende sob os ressaltos (74, 76) e apoia radialmente a junta anular (80) contra a superfície cilíndrica (78); caracterizado pela peça (56, 92, 114) compreender um flange anular (92, 114) aplicado sobre uma face a montante do disco (10), uma face a jusante do disco (10) ou uma combinação das mesmas, em que o flange anular (92, 114) compreende meios de engrenamento (86) que cooperam com meios de engrenamento complementares (110) do disco (10) para a retenção axial do flange (92, 114) sobre o disco (10), em que uma parte externa da junta anular (80) de vedação compreende os meios de engrenamento (86) que cooperam com os meios de engrenamento complementares (110) formados sobre os dentes (12) do disco (10), e esses meios de engrenamento complementares do disco (10) são formados em saliência axial em relação aos pés de pás (16).

2. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela peça (56, 92, 114) compreender uma ranhura anular (100) na qual a junta anular (80) está montada.

3. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelos ressaltos (74) dos pés de pás (16) serem formados pelas faces de extremidades radialmente internas de paredes radiais (84) a montante e/ou a jusante que se estendem transversalmente ao pé de pá e ligadas externamente a plataformas (24) das pás e internamente aos pés de pás (16).

4. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela peça fixada no disco ser um anel (56) de suporte de tiras (58) de vedação destinadas a cooperar com um bloco de matéria suscetível de abrasão (60) radialmente frente a frente.

5. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo flange (92, 114) ser formado de vários setores dispostos circunferencialmente ponta com ponta.

6. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela parte externa (96) de cada setor de flange (92, 114) compreender uma parede radial (108) que se prolonga externamente por uma borda alargada (112) cuja extremidade livre externa se destina a vir em apoio sobre uma das paredes transversas (84) a montante ou a jusante das pás.

7. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela parte interna (94) de cada setor de flange (92) compreender uma parede cilíndrica (98) da qual uma parte de extremidade diante do disco (10) está em apoio radialmente para fora sobre a junta anular (80) e se prolonga por uma parede troncônica (102) que se estende para dentro afastando-se do disco (10), e uma vareta anular fendida (106) está intercalado axialmente entre a parede troncônica (102) e o disco (10).

8. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela pá (18) ser de compósito com matriz cerâmica e o disco (10) ser de liga metálica.

9. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela superfície cilíndrica (78) que fica na frente radialmente para o interior do disco (10) e sobre a qual é mantido em apoio uma junta anular (80) de vedação ser desprovida de ranhura na qual a junta anular seria montada.

10. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada alvéolo (14) apresentar um fundo e cada fundo de alvéolo é fechado e não se comunica com aquele em que está alojado o pé de pá adjacente.

11. CONJUNTO, de acordo a reivindicação 1, caracterizado pelos ressaltos (74,76) serem formados radialmente no mesmo nível que as áreas de contato entre os flancos laterais dos dentes (12) do disco (10) e os flancos laterais dos pés de pás (16), quando os pés de pás são aplicados para fora contra os dentes por efeito centrífugo.

12. CONJUNTO, de acordo a reivindicação 1, caracterizado por cada setor de flange compreender: uma parte interna (94) em apoio radialmente para fora sobre a junta anular (80); e uma parte externa (96).

13. TURBINA DE TURBOMÁQUINA, caracterizada por compreender um conjunto rotativo conforme definido na reivindicação 1.

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