BR112016014252B1

BR112016014252B1 - Pá, roda de pás, turbomáquina, processo de modelagem de um percurso de escoamento de plataforma para uma pá e processo de fabricação de uma pá

Info

Publication number: BR112016014252B1
Application number: BR112016014252-7A
Authority: BR
Inventors: Sami BENICHOU; Christian Bariaud; Stéphanie DEFLANDRE; Sébastien Digard Brou De Cuissart; Patrick Emilien Paul Emile Huchin
Original assignee: Snecma
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2022-04-19
Also published as: CN105829651A; FR3014942B1; JP2017500488A; CA2933628C; CA2933628A1; FR3014942A1; US20160319676A1; EP3084131A1; BR112016014252A2; US10669863B2; RU2696845C1; WO2015092234A1; JP6809904B2; EP3084131B1; CN105829651B

Abstract

pá, roda de pás e turbomáquina; processo de fabricação da pá. pá prevista para uma roda de pás de turbomáquina que compreende n pás. a pá apresenta em uma extremidade uma plataforma (13) formada integralmente com uma lâmina da pá. em uma parte da extensão axial da pá, uma seção de acordo com um plano perpendicular ao eixo (x) da roda do percurso de escoamento da plataforma é principalmente constituída por dois segmentos de reta (48ps, 48ss) dispostos respectivamente nos dois lados da lâmina. esses segmentos formam de um lado e de outro da lâmina um ângulo de 90º - 180º/n em relação à direção radial.

Description

[0001] A presente invenção se refere a uma pá prevista para uma roda de pás de turbomáquina que compreende N pás dispostas em torno de um eixo de roda; uma primeira extremidade da pá compreendendo uma primeira plataforma que apresenta uma superfície, o percurso de escoamento, no lado de uma lâmina da pá. N é aqui um número inteiro igual ao número de pás contido na roda de pás.

[0002] Tal roda de pás pode ser móvel e assim receber uma energia que vem do fluxo ou comunicar uma energia ao fluxo que circula através da roda de pás; ela pode também ser fixa; nesse caso, seu papel é de canalizar o fluxo.

[0003] No que se segue, o termo “percurso de escoamento” designa a superfície de uma plataforma da pá dirigida para o lado da lâmina.

[0004] Uma pá para roda de pás de turbomáquina, notadamente quando ela compreende uma ponta e apresenta ao mesmo tempo um percurso de escoamento de ponta sobre a plataforma de sua ponta e um percurso de escoamento de pé sobre a plataforma de seu pé, é uma peça de forma complexa. Sua fabricação é, portanto, relativamente difícil, e necessita na maior parte das vezes da utilização de moldes e de ferramentas que compreendem peças múltiplas, e/ou eventualmente o recurso a centros de usinagem de cinco eixos.

[0005] É compreendido que se trata aqui de pás fabricadas essencialmente por fundição (outros processos podendo ser considerados), e nas quais a ou as plataformas são, portanto, formadas integralmente com a lâmina.

[0006] O objetivo da invenção é, portanto, corrigir esses inconvenientes e propor pás das quais a fabricação seja simplificada ou facilitada em relação às pás tradicionais.

[0007] Esse objetivo é atingido, em uma pá do tipo apresentado na introdução e da qual a primeira plataforma é formada integralmente com a lâmina, pelo fato de que em uma primeira parte da extensão axial da pá, uma seção de acordo com um plano perpendicular ao eixo da roda do percurso de escoamento da primeira plataforma é constituída essencialmente por um primeiro segmento de reta em um primeiro lado da lâmina e um segundo segmento de reta no segundo lado da lâmina; e o primeiro segmento como o segundo segmento formam cada um deles de um lado e de outro da lâmina um ângulo de 90° - 180°/N em relação à direção radial.

[0008] A primeira parte da extensão axial da pá pode notadamente se estender à montante da lâmina, ou à jusante da lâmina (ao mesmo tempo em que pode eventualmente se estender axialmente perpendicular à pá). A primeira parte da extensão axial da pá pode notadamente se estender à montante para além da parte de concordância de conexão do bordo de ataque da pá, e/ou à jusante para além da parte de concordância a jusante do bordo de fuga da pá.

[0009] Portanto, quando duas pás tais como definidas precedentemente são posicionadas uma ao lado da outra (uma primeira pá e uma segunda pá) na mesma posição que quando elas estão montadas em uma roda de pás, no espaço “interlâminas” situado entre as lâminas das duas pás, em um plano perpendicular ao eixo da roda e situado axialmente na primeira parte da pá, a seção da primeira pá é constituída essencialmente por um segmento (é possível supor que se trata do primeiro segmento), que é alinhado com o segmento que constitui essencialmente a seção da segunda pá. Assim uma seção de acordo com um plano perpendicular ao eixo da roda dos percursos de escoamento de primeira plataforma das duas pás apresenta dois segmentos de reta alinhados, a saber o primeiro segmento para a primeira pá e o segundo segmento para a segunda pá. De preferência, o primeiro segmento e o segundo segmento têm extremidades adjacentes.

[0010] Os primeiro e segundo segmentos definem dois vetores, dos quais as projeções sobre um plano perpendicular ao eixo da roda de pás são simétricas em relação a um plano meridiano da roda de pás que passa pela pá.

[0011] Esses dois vetores definem “direções de fabricação” respectivamente para os dois lados da pá. Devido à forma reta da seção do percurso de escoamento de plataforma de acordo com essas direções de um lado e de outro da lâmina na primeira parte da extensão axial da pá, o percurso de escoamento é relativamente simples de fabricar por meio de diferentes processos de fabricação (moldagem, eletroerosão, usinagem, ...).

[0012] Além disso vantajosamente, na primeira parte da extensão axial da pá, os percursos de escoamento de primeira plataforma apresentam uma perfeita continuidade na interface entre pás adjacentes.

[0013] A geometria de pá indicada precedentemente implica por outro lado que o primeiro e o segundo segmentos formam um ângulo agudo em relação à direção radial que sai da pá.

[0014] Em um modo de realização, em toda a extensão axial da pá, uma seção de acordo com um plano perpendicular ao eixo da roda do percurso de escoamento da primeira plataforma é constituída essencialmente por um primeiro segmento de reta em um primeiro lado da lâmina e por um segundo segmento de reta no segundo lado da lâmina; e o primeiro segmento como o segundo segmento formam cada uma delas de um lado e de outro da lâmina um ângulo de 90° - 180°/N.

[0015] Em um modo de realização, a segunda extremidade da pá compreende uma segunda plataforma; em uma segunda parte da extensão axial da pá, uma seção de acordo com um plano perpendicular ao eixo da roda de um percurso de escoamento da segunda plataforma é constituída essencialmente por um terceiro segmento de reta em um primeiro lado da lâmina e um quarto segmento de reta no segundo lado da lâmina; e o terceiro segmento como o quarto segmento formam cada um deles de um lado e de outro da lâmina um ângulo de 90° - 180°/N em relação à direção radial.

[0016] De preferência, a primeira parte e a segunda parte da extensão axial da pá são idênticas.

[0017] Nesse modo de realização, a fabricação da pá é nesse caso especialmente simplificada. De fato, devido à geometria dos percursos de escoamento das plataformas de pá indicada precedentemente, nas extremidades da pá os percursos de escoamento de ponta e de pé são paralelos um ao outro: quer dizer que a seção dos percursos de escoamento de ponta e de pé em um plano perpendicular ao eixo da roda, tanto no lado intradorso quando no lado extradorso da pá, é constituída essencialmente por um segmento para o percurso de escoamento de ponta e um outro segmento para o percurso de escoamento de pé, e esses dois segmentos são paralelos um ao outro.

[0018] Assim de cada lado da pá, as direções de fabricação no lado da ponta e no lado do pé são paralelas. O processo de fabricação, e, portanto, geralmente as ferramentas de fabricação, podem portanto ser relativamente simples.

[0019] Em um modo de realização, a primeira plataforma apresenta uma aresta que se estende substancialmente no prolongamento de um bordo de ataque da pá, e/ou uma aresta que se estende substancialmente no prolongamento de um bordo de fuga da pá.

[0020] Foi revelado que a presença de uma aresta nesse ou nesses locais não perturba excessivamente o escoamento do fluido em torno da pá, mas sim permite utilizar ferramentas de forma simples para a fabricação da pá.

[0021] A invenção também se refere a uma roda de pás, que compreende N pás tais como definidas precedentemente, assim como a uma turbomáquina, em especial uma turbomáquina de corpo duplo que compreende uma turbina de baixa pressão, que compreende uma tal roda de pás.

[0022] Um segundo objeto da invenção é propor um processo de modelagem de um percurso de escoamento de plataforma para uma pá, que permite definir uma pá especialmente fácil de fabricar, notadamente em comparação com relação às pás anteriores.

[0023] Esse objetivo é atingido quando a modelagem do percurso de escoamento de pá é feita de acordo com a etapa abaixo: com o auxílio de um computador, é criado um modelo digital do percurso de escoamento de tal modo que: em uma primeira parte da extensão axial da pá, e eventualmente em toda a extensão axial da pá uma seção do percurso de escoamento de acordo com um plano perpendicular ao eixo da roda forma essencialmente um primeiro segmento de reta em um primeiro lado da lâmina e um segundo segmento de reta no segundo lado da lâmina, e o primeiro segmento como o segundo segmento formam cada um deles de um lado e de outro da lâmina um ângulo de 90° - 180°/N em relação à direção radial; e que a plataforma da pá aparece como formada integralmente com a lâmina.

[0024] A “direção radial” designa aqui a direção radial ao nível da lâmina da pá.

[0025] Esse processo permite obter o modelo digital de uma pá tal como definida precedentemente.

[0026] Para permitir a criação do modelo digital do percurso de escoamento da primeira plataforma da pá, o processo pode compreender as etapas seguintes: • é determinada uma superfície teórica para a lâmina, referenciada em relação a um eixo da roda de pás; • é definida uma primeira curva de construção para a pá.

[0027] A primeira curva de construção permite então construir a superfície de sustentação de percurso de escoamento ou o percurso de escoamento. A primeira curva de construção pode por exemplo ser construída da maneira seguinte: o processo pode compreender uma etapa durante a qual é determinada uma superfície teórica de percurso de escoamento; e depois, é determinada a primeira curva de construção de tal modo que essa última se estenda de a montante para a jusante da superfície teórica de lâmina atravessando para isso essa última de um lado ao outro, e esteja radialmente substancialmente na mesma distância do eixo que uma interseção entre a superfície teórica de lâmina e a superfície teórica de percurso de escoamento.

[0028] Por outro lado, de preferência, é possível determinar a primeira curva de construção de tal modo que no exterior da superfície teórica de lâmina, a primeira curva de construção esteja contida na superfície teórica de percurso de escoamento.

[0029] Essas disposições permitem de maneira simples definir a primeira curva de construção de tal modo para que o percurso de escoamento criado esteja próximo da superfície teórica para o percurso de escoamento. Essa superfície é a superfície de percurso de escoamento que é calculada para ter, em princípio, um desempenho aerodinâmico ideal. Portanto, o percurso de escoamento calculado apresenta desempenhos aerodinâmicos de bom nível.

[0030] Além disso, é possível de preferência definir a primeira curva de construção de tal modo para que sua interseção com a superfície teórica para a lâmina seja constituída exatamente por dois pontos.

[0031] Além disso, é possível de preferência definir a primeira curva de construção de tal modo que para pelo menos uma direção, que será a direção de fabricação citada precedentemente, na proximidade da superfície teórica do percurso de escoamento, um ângulo entre a normal à superfície teórica da lâmina e a direção é agudo ou reto, tano no lado intradorso quando extradorso.

[0032] Para respeitar esse critério, a primeira curva de construção pode notadamente atravessar a superfície teórica da lâmina em pontos dos quais a normal é perpendicular à direção de fabricação considerada.

[0033] Os modos de cálculo da primeira curva de construção indicados precedentemente permitem obter uma primeira curva de construção que constitui um bom suporte para calcular o percurso de escoamento da primeira plataforma.

[0034] A primeira curva de construção é nesse caso explorada para calcular o percurso de escoamento.

[0035] Diferentes métodos podem permitir criar o percurso de escoamento.

[0036] É possível por exemplo criar primeiro uma superfície “de sustentação de percurso de escoamento” definida de tal modo que em toda a extensão axial da primeira curva de construção, uma seção da superfície de sustentação de percurso de escoamento de acordo com um plano perpendicular ao eixo seja constituída por um segmento de reta.

[0037] A superfície de sustentação de percurso de escoamento é uma superfície que serve para construir o percurso propriamente dito: em cada lado da lâmina, o percurso de escoamento é criado a partir da superfície de sustentação de percurso de escoamento notadamente por operações de limitação, em especial limitando-se para isso a superfície de sustentação de percurso de escoamento ao nível de uma curva de limitação que é a curva que define substancialmente (com exceção da folga interpás) o limite entre duas pás adjacentes.

[0038] A primeira curva de construção apresentada precedentemente pode assim servir para criar a superfície de sustentação de percurso de escoamento de diferentes maneiras.

[0039] Em um modo de execução, a superfície de sustentação de percurso de escoamento é criada efetuando-se para isso as operações seguintes: • é definida uma segunda curva de construção para a pá, aplicando-se para isso à primeira curva de construção uma rotação de ângulo 360°/N em torno do eixo da roda; e • é definida uma superfície de sustentação de percurso de escoamento (primeira superfície de sustentação de percurso de escoamento) por varredura de um segmento de reta que se desloca se apoiando para isso sobre as primeira e segunda curvas de construção.

[0040] O termo “se apoiando sobre” significa aqui que o segmento de reta está a cada instante em contato com as duas curvas de construção.

[0041] O segmento de reta se desloca permanecendo para isso a todo instante em um plano perpendicular ao eixo da roda.

[0042] O percurso de escoamento é então criado de maneira a incluir uma porção dessa superfície de sustentação de percurso de escoamento. O percurso de escoamento é obtido a partir da superfície de sustentação de percurso de escoamento notadamente limitando-se para isso essa última ao nível da curva de limitação que define o limite entre pás adjacentes.

[0043] Devido a sua construção por varredura de um segmento de reta que se desloca em apoio sobre as primeira e segunda curvas de construção, em toda a extensão axial (em relação ao eixo da roda de pás) das curvas de construção a seção da superfície de sustentação de percurso de acordo com um plano perpendicular a esse eixo é constituída por um segmento de reta.

[0044] Por construção, a superfície de sustentação de percurso de escoamento tal como definida precedentemente se estende unicamente em um lado da superfície teórica de lâmina, quer dizer na direção do intradorso ou na direção do extradorso. Para criar uma superfície de sustentação de percurso de escoamento no segundo lado da superfície teórica de lâmina, é possível por exemplo realizar a operação seguinte: • é criada uma segunda superfície de sustentação de percurso de escoamento aplicando-se para isso à primeira superfície de sustentação de percurso de escoamento uma segunda rotação em relação ao eixo de um ângulo de -360°/N (a primeira rotação, que serviu para construir a segunda curva de construção, e a segunda rotação, são efetuadas em sentidos opostos).

[0045] É definido então o percurso de escoamento de tal modo para que esse último compreenda, axialmente ao nível de pelo menos uma parte da primeira curva de construção, duas porções respectivamente da primeira e da segunda superfícies de sustentação de percurso de escoamento situadas de um lado e de outro da superfície teórica de lâmina.

[0046] A criação do percurso de escoamento necessita notadamente eliminar da primeira e da segunda superfícies de sustentação de percurso de escoamento as porções de superfícies que não devem fazer parte do percurso de escoamento. Trata- se notadamente da ou das porções das superfícies de sustentação de percurso de escoamento que estão: • situadas no interior da superfície teórica de lâmina e/ou • situadas entre essa última e partes de concordância de conexão que ligam essa última a uma das superfícies teóricas de sustentação de percurso de escoamento.

[0047] O percurso de escoamento é finalizado limitando-se para isso sua superfície por meio das curvas de limitação, de cada lado da lâmina.

[0048] A invenção também se refere a um processo de fabricação de uma pá para roda de pás de turbomáquina, uma primeira extremidade da pá compreendendo uma primeira plataforma que apresenta uma superfície, o percurso de escoamento, no lado de uma lâmina da pá; no qual é utilizado, para definir o percurso de escoamento, um processo de modelagem de percurso de escoamento de plataforma tal como definido precedentemente, e de acordo com o qual a primeira plataforma é formada integralmente com a lâmina.

[0049] Nesse processo, a pá é formada de preferência principalmente por fundição.

[0050] A invenção também se refere à execução, utilizando-se para isso a ferramenta CAO CATIA (marca depositada), do processo de modelagem de percurso de escoamento tal como definido precedentemente.

[0051] Ela se refere finalmente a um programa de computador que compreende instruções para a execução por computador das etapas do processo de modelagem de percurso de escoamento tal como definido precedentemente, a um suporte de gravação legível por um computador sobre o qual é gravado um programa de computador tal como definido precedentemente, e a um computador que compreende um suporte de gravação tal como definido precedentemente.

[0052] A invenção será bem compreendida e suas vantagens aparecerão melhor com a leitura da descrição detalhada que se segue, de modos de realização representados a título de exemplos não limitativos. A descrição se refere aos desenhos anexos, nos quais: • A figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de uma pá de acordo com a invenção. • A figura 2 é uma vista esquemática parcial em perspectiva de uma turbomáquina, que mostra uma roda de pás que compreende pás idênticas àquelas ilustradas pela figura 1. • A figura 3 é uma vista esquemática em perspectiva do modelo digital da pá da figura 1 em decorrer de criação pelo processo de modelagem de acordo com a invenção. • A figura 4 é uma vista esquemática radial em relação ao eixo da roda de pás, do modelo digital da pá da figura 1 em decorrer de criação pelo processo de modelagem de acordo com a invenção. • A figura 5 é uma vista esquemática de acordo com o eixo da roda de pás, do modelo digital da pá da figura 1 em decorrer de criação pelo processo de modelagem de acordo com a invenção.

[0053] A figura 1 representa três pás 10 idênticas que representam um modo de realização da invenção. Cada uma dessas pás 10 é projetada para ser montada com N-1 pás 10 idênticas, de maneira a formar uma roda de pás 100 que compreende N pás (Fig. 2).

[0054] A roda de pás 100 faz parta ela própria de uma turbomáquina 110.

[0055] Na roda 100, as pás 10 são montadas sobre um disco rotor 12 de maneira assimétrica em torno do eixo X da roda. Quando a roda é explorada, um fluxo de fluido escoa de acordo com o eixo X de um lado a montante para um lado a jusante da roda.

[0056] No que se segue, os elementos ligados ao lado a montante são anotados “U”, e os elementos ligados ao lado a jusante são anotados “D”.

[0057] Cada pá 10 compreende sucessivamente, de acordo com uma direção radial que sai da roda, um pé 14, uma lâmina 16, e uma ponta 18.

[0058] O pé 14 e a ponta 18 constituem, portanto, as duas extremidades da pá. Eles compreendem respectivamente uma plataforma 13 e uma plataforma 22. Essas plataformas 13, 22 se estendem em uma direção globalmente perpendicular à direção longitudinal da lâmina 16 (que é a direção radial R para a pá 10).

[0059] A plataforma 13 de pé apresenta um percurso de escoamento 15, e a plataforma 22 de ponta um percurso de escoamento 24.

[0060] De acordo com uma vista radial, o percurso de escoamento 15 apresenta um cotorno externo aproximadamente retangular, delimitado por uma borda a montante 17u, uma borda a jusante 17d, uma borda de introdorso 17ps, uma borda de extradorso 17ss.

[0061] O percurso de escoamento 15 é composto por duas partes complementares: uma parte 15ps situada no lado do intradorso, e uma parte 15ss situada no lado do extradorso da lâmina.

[0062] O percurso de escoamento 15 é ligado à superfície da lâmina 16 por superfícies de conexão 20 (que são substancialmente partes de concordância de conexão de raio evolutivo).

[0063] O processo de modelagem utilizado para definir a forma da pá 10 de acordo com a invenção vai agora ser apresentado.

[0064] Esse processo compreende as operações seguintes: a) Determinação da superfície teórica de lâmina b) Determinação da superfície teórica de percurso de escoamento c) Definição das camadas de construção para a pá d) Criação do percurso de escoamento.

[0065] Essas operações são realizadas por computador, com o auxílio de um programa de concepção assistida por computador como por exemplo o software CATIA (Marca depositada) da empresa Dassault Systèmes.

[0066] As diferentes operações de criação indicadas abaixo são, portanto, operações de criação de entidades tridimensionais, que são definidas em um ambiente ou um espaço tridimensional virtual. a) Determinação de uma superfície teórica de lâmina

[0067] É criada primeiramente uma superfície teórica 30 de lâmina. Essa superfície representa a superfície externa desejada para a lâmina 16. Essa superfície é função notadamente das tensões aerodinâmicas aplicáveis à lâmina; ela é constituída por um extradorso 30ss e um intradorso 30ps, e apresenta um bordo de ataque 36 e um bordo de fuga 38 (Fig. 3). b) Determinação das superfícies teóricas de percurso de escoamento

[0068] É criada ou é determinada em seguida uma superfície teórica 40 de percurso de escoamento de pé e uma superfície teórica 60 de percurso de escoamento de ponta. Cada uma dessas superfícies tem substancialmente a forma desejada para o cárter, respectivamente interior ou exterior, que delimita a passagem de circulação de gás através da roda de pás.

[0069] As superfícies 40, 60 se estendem axialmente na direção de a montante e de a jusante até curvas limites (40U, 40D, 60U, 60D) que delimitam axialmente a extensão ou a influência da pá que se deseja definir.

[0070] No exemplo apresentado, as superfícies 40 e 60 são superfícies de revolução definidas em torno do eixo A. Dito isto, superfícies teóricas para o percurso de escoamento que não são superfícies de revolução podem também ser utilizadas no âmbito da invenção, por exemplo superfícies que levam a definir plataformas ditas “plataformas 3D” e que compreendem localmente relevos ou cavidades.

[0071] Uma superfície de revolução em torno de um eixo designa aqui uma superfície gerada pela rotação de uma curva em torno desse eixo. c) Criação das curvas de construção para a pá

[0072] Depois de ter definido as entidades de sustentação que são as superfícies teóricas de lâmina (30) e de percurso de escoamento (40, 60), são criadas as primeira curvas de construção 45, 65 respectivamente para a plataforma 13 do pé 14 e para a plataforma 22 da ponta 18 da pá 10.

[0073] Para isso, é determinada a curva de interseção 44 entre a superfície teórica de lâmina 30 e a superfície teórica 40 de percurso de escoamento de pé.

[0074] É determinada também a curva de interseção 64 entre a superfície teórica de lâmina 30 e a superfície teórica 60 de percurso de escoamento de ponta.

[0075] São definidas em seguida as direções de fabricação. Essas últimas são definidas por um par de vetores (normatizados) Dps, Dss. Esses vetores definem respectivamente para os dois lados da lâmina direções que permitem definir o processo de fabricação utilizado para a lâmina. Eles definem por exemplo direções de desmoldagem, etc.

[0076] Em vista de acordo com o eixo X da roda de pás, cada um dos vetores Dps e Dss forma um ângulo α igual a 90 - 180°/N em relação à direção radial R, N sendo o número de pás na roda de pás (Fig. 5), e o ângulo no topo (no eixo X) entre duas pás adjacentes sendo portanto igual a 360°/N.

[0077] Por contraste, em projeção em um plano perpendicular à direção radial, os vetores Dps e Dss são orientados em direções opostas (Fig. 4).

[0078] Os vetores Dps e Dss são, portanto, simétricos um do outro em relação a um plano que se estende de acordo com uma direção radial (R) que atravessa a superfície teórica de lâmina 30 e que contém o eixo X da roda de pás.

[0079] A determinação das direções de fabricação (vetores Dps e Dss) e da primeira curva de construção 45 para a plataforma de pé 13 vai agora ser apresentada em detalhe, o mesmo método sendo utilizado em seguida para determinar a primeira curva de construção 65 para a plataforma de ponta 22.

[0080] Para uma curva de interseção dada entre a superfície teórica de lâmina e uma superfície teórica de percurso de escoamento (no caso presente, a curva de interseção é a curva 44), a cada direção de fabricação (definida pelo par de vetores Dps e Dss) corresponde um par de pontos (U, D) ditos “pontos limites” que são definidos da maneira seguinte:

[0081] Um par de pontos limites (U, D) é o par de pontos, geralmente situados respectivamente nas proximidades do bordo de ataque 36 e do bordo de fuga 38 da pá, que fazem parte da curva de interseção considerada (curva 44), e que dividem essa última em duas porções complementares (44ps e 44ss) associadas respectivamente aos vetores Dps e Dss, e tais que em qualquer ponto de cada uma dessas porções (44ps e 44ss), o ângulo entre a norma à superfície teórica de lâmina no ponto considerado forma um ângulo agudo ou reto com o vetor Dps ou Dss associado.

[0082] Em outros termos, em cada ponto de uma dessas porções de curva, a superfície teórica de lâmina apresenta, um rebaixo não negativo em relação ao vetor Dps, Dss associado à porção de curva.

[0083] Isso acarreta em geral que em vista radial (Fig. 4), a tangente à curva de interseção (na curva 44) nos pontos limites (U, D) é paralela à direção de fabricação (Dps, Dss), como ilustrado na figura 4.

[0084] É escolhida uma direção de fabricação (par de vetores DPS e DSS) o que define, portanto, um par de pontos limites U, D.

[0085] É definida então a primeira curva de construção 45 para a plataforma de pé de maneira a respeitar as restrições seguintes: • a curva 45 deve passar pelos pontos limites U e D; • ela deve ser prolongada à montante e à jusante até as curvas limites a montante e a jusante respectivas 40U e 40D da superfície teórica do percurso de escoamento 40; e • ela deve ligar os pontos U e D sem atravessar a superfície teórica de lâmina 30 entre esses pontos.

[0086] A primeira curva de construção 45 compreende, portanto: • uma parte 45i no interior da curva 44, da qual as extremidades são os pontos U e D. Em vista radial (Fig. 4), essa parte de curva 45i se estende no interior da curva 44. • duas porções de curva 45u e 45d, que são formada na superfície teórica de percurso de escoamento de pé 40 respectivamente do ponto U à curva 40u e do ponto D à curva 40d.

[0087] Em seguida, é criada uma segunda curva de construção 45ps, aplicando- se para isso à primeira curva de construção 45 uma rotação de um ângulo de 360°/N em relação ao eixo X.

[0088] As primeira e segunda curvas de construção 65, 65ps para a plataforma de ponta 22 são em seguida criadas de maneira análoga. d) Criação dos percursos de escoamento de pé e de ponta

[0089] O percurso de escoamento de pé 15 é primeiro construído realizando-se as operações seguintes: é criada uma superfície de sustentação de percurso de escoamento 46 realizando-se para isso uma varredura de um segmento de reta que se desloca ao mesmo tempo em que se permanece em apoio ou em contato com a primeira curva de construção 45 e a segunda curva de construção 45ps.

[0090] A seção da superfície de sustentação de percurso de escoamento 46 em um plano perpendicular ao eixo X é representada na figura 5.

[0091] Devido à construção da superfície 46 por varredura de um segmento de reta entre as duas curvas 45 e 45ps, em toda a extensão axial da curva 45, a seção da superfície de sustentação de percurso de escoamento 46 de acordo com um plano perpendicular ao eixo é um segmento de reta 48. é criado então o percurso de escoamento 15.

[0092] Para isso, calcula-se primeiro as superfícies 20 das partes de concordância de conexão entre a superfície teórica de lâmina 30 e a superfície de sustentação de percurso de escoamento 46, no lado do intradorso.

[0093] É limitada então a superfície de sustentação de percurso de escoamento 46 na extremidade das superfícies 20 de partes de concordância de conexão.

[0094] À montante a à jusante da superfície teórica de lâmina 30, a superfície de sustentação de percurso de escoamento se estende até a primeira curva de construção 45.

[0095] É dada em seguida ou é criada primeiramente a curva de limitação 52 desejada que delimita as plataformas de pás adjacentes. Divide-se então a superfície de sustentação de percurso de escoamento 46 em duas porções 46ps e 46ss separadas pela curva de limitação 52.

[0096] É aplicada então à porção 46ss da superfície de sustentação de percurso de escoamento 46 uma rotação de um ângulo de -30°/N em relação ao eixo X; a porção 44ss à qual foi aplicada essa rotação se situa, portanto, em relação à superfície teórica de lâmina no lado extradorso.

[0097] São calculadas primeiro as superfícies 20 das partes de concordância de conexão entre a superfície teórica da lâmina 30 e a superfície de sustentação de percurso de escoamento 46ss, no lado do extradorso.

[0098] Limita-se então a superfície de sustentação de percurso de escoamento 46ss à extremidade das superfícies 20 de partes de concordância de conexão.

[0099] Essa porção 46ss (situada no lado do extradorso da superfície teórica de lâmina 30) e a porção 46ps constituem o percurso de escoamento 15 da plataforma 13 do pé 14 da pá 10.

[0100] (Em um outro modo de realização, uma porção somente das superfícies 46ss e 46ps citadas acima é utilizada para criar o percurso de escoamento 15. Em complemento dessa porção das superfícies 46ss e 46ps, o percurso de escoamento 15 compreende nesse caso superfícies diferentes das superfícies 46ss, 46ps, por exemplo porções de superfície que não são superfícies de revolução).

[0101] À montante e à jusante da lâmina 16, as porções 46ss e 46ps da superfície de sustentação de percurso de escoamento são adjacentes e formam uma aresta saliente ao nível da primeira curva de construção 45, quer dizer ao nível das curvas 45u e 45d.

[0102] Inversamente, ao nível da curva de limitação 52, as superfícies adjacentes 46ps e 46ss estão em perfeita continuidade.

[0103] Por construção, de um lado e de outro da superfície teórica de lâmina 30, as seções 48ss e 48ps das porções de superfície de sustentação de percurso de escoamento das porções 46ss e 46ps formam em relação à direção radial R um ângulo α igual a 90 - 180°/N (Fig. 5).

[0104] Resulta por outro lado que, em toda a extensão axial da pá, uma seção de acordo com um plano perpendicular ao eixo da roda do percurso de escoamento 15 apresenta um primeiro segmento de reta 48PS em um primeiro lado da lâmina e um segundo segmento de reta 48SS no segundo lado da lâmina; esses primeiro e segundo segmentos 48SS, 48PS formam cada um deles de um lado e de outro da lâmina um ângulo de 90° - 180°/N em relação à direção radial R.

[0105] O percurso de escoamento de ponta 24 é criado da mesma maneira que o percurso de escoamento de pé 15.

[0106] Portanto, as seções das superfícies de sustentação de percurso de escoamento das plataformas de ponta e de pé apresentam em um plano perpendicular ao eixo X segmentos de reta paralelos 48, 68.

[0107] A superfície teórica de lâmina 30 é limitada ao nível das partes de concordância de conexão 20, no lado do pé. Ela é limitada da mesma maneira ao nível das partes de concordância de conexão 72 criadas no lado da ponta.

[0108] O modelo digital da pá completo é então finalizado integrando-se para isso nesse último notadamente os percursos de escoamento 15 e 24, as partes de concordância de conexão 20 e 72, e a superfície teórica de lâmina 30, uma vez que as limitações foram trazidas.

[0109] A pá 10 pode então ser fabricada com a geometria definida pelo modelo digital assim definido.

Claims

1. Pá (10) prevista para uma roda de pás (100) de turbomáquina que compreende N pás dispostas em torno de um eixo de roda (X): • uma primeira extremidade da pá compreendendo uma primeira plataforma (13) que apresenta uma superfície (15), o percurso de escoamento, no lado de uma lâmina (14) da pá; a primeira plataforma sendo formada integralmente com a lâmina; a pá sendo caracterizada pelo fato de que em uma primeira parte da extensão axial da pá, uma seção de acordo com um plano perpendicular ao eixo (X) da roda do percurso de escoamento da primeira plataforma é constituída essencialmente por um primeiro segmento de reta (48ps) em um primeiro lado da lâmina e um segundo segmento de reta (48ss) no segundo lado da lâmina; e o primeiro segmento como o segundo segmento formam cada um deles de um lado e de outro da lâmina um ângulo (α) de 90° - 180°/N em relação à direção radial (R), de modo que o primeiro e o segundo segmentos formam um ângulo agudo em relação à direção radial da pá.

2. Pá, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que em toda a extensão axial da pá, uma seção de acordo com um plano perpendicular ao eixo da roda do percurso de escoamento (15) da primeira plataforma (13) é constituída essencialmente por um primeiro segmento de reta (48ps) em um primeiro lado da lâmina e por um segundo segmento de reta (48ss) no segundo lado da lâmina; e o primeiro segmento como o segundo segmento formam cada um deles de um lado e de outro da lâmina um ângulo de 90° - 180°/N em relação à direção radial, de modo que o primeiro e o segundo segmentos formam um ângulo agudo em relação à direção radial da pá.

3. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a segunda extremidade da pá compreende uma segunda plataforma (22); em uma segunda parte da extensão axial da pá, uma seção de acordo com um plano perpendicular ao eixo da roda de um percurso de escoamento (24) da segunda plataforma é constituída essencialmente por um terceiro segmento de reta em um primeiro lado da lâmina e um quarto segmento de reta no segundo lado da lâmina; e o terceiro segmento como o quarto segmento formam cada um deles de um lado e de outro da lâmina um ângulo de 90° - 180°/N em relação à direção radial, de modo que o terceiro e o quarto segmentos formam um ângulo agudo em relação à direção radial da pá.

4. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que a primeira plataforma (13) apresenta uma aresta (45u, 45d) que se estende substancialmente no prolongamento de um bordo de ataque (36) da pá, e/ou uma aresta que se estende substancialmente no prolongamento de um bordo de fuga (38) da pá.

5. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que a primeira parte da extensão axial da pá se estende à montante da lâmina e/ou à jusante da lâmina.

6. Roda de pás (100) caracterizada pelo fato de compreender N pás (10) como definidas em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.

7. Turbomáquina (110) caracterizada pelo fato de compreender uma roda de pás (100) como definida na reivindicação 6, em especial uma turbomáquina de corpo duplo que compreende uma turbina de baixa pressão.

8. Processo de modelagem de um percurso de escoamento de plataforma (15) para uma pá caracterizado pelo fato de compreender a seguinte etapa: com o auxílio de um computador, criar um modelo digital do percurso de escoamento (15) de tal modo que: em uma primeira parte da extensão axial da pá, uma seção do percurso de escoamento de acordo com um plano perpendicular ao eixo (X) da roda compreende um primeiro segmento de reta (48ps) em um primeiro lado de uma lâmina da pá e um segundo segmento de reta (48ss) no segundo lado da lâmina, e o primeiro segmento como o segundo segmento formam cada um deles de um lado e de outro da lâmina um ângulo de 90° - 180°/N em relação à direção radial, de modo que o primeiro e o segundo segmentos formam um ângulo agudo em relação à direção radial da pá; e que a plataforma da pá aparece como formada integralmente com a lâmina.

9. Processo de modelagem, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira parte da extensão axial da pá se estende à montante da lâmina e/ou à jusante da lâmina.

10. Processo de modelagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente as seguintes etapas: • determinar uma superfície teórica para a lâmina (30), referenciada em relação a um eixo da roda de pás; • definir uma primeira curva de construção (45) para a pá; • definir uma segunda curva de construção (45ps) aplicando-se para isso à primeira curva de construção uma rotação de ângulo 360°/N em torno do eixo da roda; e em que para criar o percurso de escoamento, criar uma superfície de sustentação de percurso de escoamento (46) por varredura de um segmento de reta que se desloca se apoiando para isso sobre as primeira e segunda curvas de construção (45, 45ps); e o percurso de escoamento é criado de maneira a incluir uma porção da superfície de sustentação de percurso de escoamento delimitada por uma curva de limitação que define substancialmente um limite entre duas pás adjacentes.

11. Processo de modelagem, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a seguinte etapa: • determinar uma superfície teórica para o percurso de escoamento (46); e em que é determinada em seguida a primeira curva de construção (45) de tal modo que essa última se estenda de um a montante para um a jusante da superfície teórica de lâmina (30) atravessando para isso essa última de um lado ao outro, e esteja radialmente substancialmente na mesma distância do eixo (X) que uma interseção (44) entre a superfície teórica de lâmina e a superfície teórica de percurso de escoamento.

12. Processo de modelagem, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que é determinada a primeira curva de construção (45) de tal modo que no exterior da superfície teórica de lâmina (30), a primeira curva de construção esteja contida na superfície teórica de percurso de escoamento (40).

13. Processo de fabricação de uma pá para roda de pás de turbomáquina, uma primeira extremidade da pá compreendendo uma primeira plataforma (13) que apresenta uma superfície (15), o percurso de escoamento, no lado de uma lâmina (16) da pá, caracterizado pelo fato de ser utilizado, para definir o percurso de escoamento, um processo de modelagem de percurso de escoamento de plataforma como definido em qualquer uma das reivindicações 8 a 12, e em que a primeira plataforma é formada integralmente com a lâmina.