BR112017008832B1

BR112017008832B1 - Pré-forma de fibra, pá de turbomáquina, roda de pás, e, turbomáquina

Info

Publication number: BR112017008832B1
Application number: BR112017008832-0A
Authority: BR
Inventors: Sébastien MARIN; Thomas Alain De Gaillard; Audrey LAGUERRE
Original assignee: Safran Aircraft Engines
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2021-10-13
Also published as: EP3212373B1; BR112017008832A2; CA2966302A1; FR3037097B1; CN107075959B; RU2017118460A; US20170326757A1; JP2018502241A; CN107075959A; RU2690350C2; US10556367B2; WO2016066954A1; FR3037097A1; RU2017118460A3; EP3212373A1; JP6732743B2; CA2966302C

Abstract

pré-forma de fibra, pá de turbomáquina, roda de pás, e, turbomáquina. pré-forma de fibra para uma pá de turbomáquina e pá em monobloco que pode ser formada a partir de tal pré-forma, disco de pá e turbomáquina compreendendo tal pá; a pré-forma de fibra, obtida por tecelagem tridimensional, compreendendo uma primeira seção longitudinal capaz de formar uma raiz de pás (21), uma segunda seção longitudinal que estende a primeira seção longitudinal para cima e é capaz de formar uma porção de perfil aerodinâmico (22), uma primeira seção transversal que se estende transversalmente a partir da junção entre a primeira e segunda seções longitudinais e é capaz de formar uma primeira plataforma (23), e uma primeira tira de reforço que se estende para baixo a partir da extremidade distal da primeira seção transversal e é capaz de formar um primeiro reforço de plataforma (25).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente descrição refere-se a uma pré-forma de fibra para uma pá de turbomáquina e também a uma pá em monobloco capaz de ser feita a partir de uma tal pré-forma, a uma roda de rotor, e a uma turbomáquina incluindo uma tal pá.

[002] Uma tal pré-forma pode ser usada para produzir pás de peça única incluindo plataformas aerodinâmicas nas quais a deformação centrífuga é controlada. Tais pás podem em particular ser pás de ventoinha para um turbojato de aeronave, para mencionar somente um exemplo.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[003] A fim de reduzir o peso de turbojatos de aeronave, e reduzir assim o consumo de combustível de tais turbojatos, já é conhecido fabricar certas pás de jatos a partir de material compósito, que é muito mais leve que o metal que foi convencionalmente usado até agora.

[004] Para esta finalidade, é atualmente também conhecido usar técnicas de tecelagem tridimensional (3D) a fim de obter pré-formas de fibra que levam a pás compósitas de qualidade muito boa. Em particular, o Documento WO 2014/076408 descreve um método de tecelagem de uma pré- forma de perfil aerodinâmico que torna possível obter pás da maneira de uma única peça que incluem tanto plataformas laterais de pressão quanto de sucção, plataformas as quais são de espessura constante.

[005] Não obstante, durante testes e simulações realizados em tais pás, os inventores verificaram que várias zonas das plataformas se deformam por uma maior ou menor extensão sob o efeito das forças centrífugas que atuam enquanto a turbomáquina está em operação. Em particular, os inventores observaram que a deformação de uma zona da plataforma aumenta com crescente deslocamento a partir do perfil aerodinâmico.

[006] Sob tais circunstâncias, quando na operação, aquelas plataformas apresentam irregularidades de formato que poderiam perturbar a corrente de ar e assim a eficiência da turbomáquina. Em adição, os inventores observaram que plataformas laterais de sucção, que são geralmente as plataformas mais longas, são sujeitas a maior flexão que as plataformas laterais de pressão, de forma que descontinuidades aparecem na interface entre as plataformas laterais de sucção e de pressão de duas pás consecutivas, existindo também um risco das plataformas laterais de pressão serem sobrepostas pelas plataformas laterais de sucção adjacentes.

[007] Por conseguinte, existe uma necessidade real de uma pré- forma de fibra, uma pá, uma roda de rotor, e uma turbomáquina, que sejam livres, pelo menos em parte, das desvantagens acima mencionadas, inerentes aos sistemas conhecidos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[008] A presente descrição refere-se a uma pré-forma de fibra para uma pá de turbomáquina obtida por tecelagem tridimensional, a pré-forma compreendendo um primeiro segmento longitudinal adequado para formar uma raiz de pá, um segundo segmento longitudinal que estende o primeiro segmento longitudinal para cima e é adequado para formar uma porção de perfil aerodinâmico, um primeiro segmento transversal que se estende transversalmente a partir da junção entre o primeiro e segundo segmentos longitudinais e é adequado para formar uma primeira plataforma, e uma primeira tira de reforço que se estende para baixo a partir da borda distal da primeira porção transversal e é adequada para formar um primeiro reforço de plataforma.

[009] Na presente descrição, os termos "longitudinal", "transversal", "inferior", "superior", e seus derivados, são definidos em relação à direção principal da pá em consideração, a raiz de pá estando situada na extremidade inferior da pá no quadro de referência; os termos "axial", "radial", "tangencial", "interno", "externo", e seus derivados, são definidos em relação ao eixo geométrico principal da roda de rotor suportando as pás, isto é, em geral, do eixo geométrico da turbomáquina. O termo "plano axial" é usado para significar um plano que contém o eixo geométrico principal da turbomáquina, e o termo "plano radial" um plano perpendicular ao eixo geométrico principal; o termo "plano longitudinal" é usado para significar um plano paralelo à direção principal da pá e perpendicular à direção na qual a raiz de pá se estende: um tal plano longitudinal é assim a plano radial no quadro de referência da turbomáquina. Em adição, os termos "a montante" e "a jusante" são definidos em relação ao fluxo de ar através da turbomáquina.

[0010] Por meio de uma tal pré-forma, é possível obter uma pá em monobloco compreendendo uma raiz de pá, uma porção de perfil aerodinâmico, e pelo menos uma plataforma que tem um reforço que assegura deformação mais regular da plataforma sob o efeito de força centrífuga enquanto a turbomáquina está em operação.

[0011] A presença desta tira de reforço, que se estende substancialmente radialmente, serve para ligar e reforçar as várias zonas da plataforma, particularmente nas zonas distais da plataforma, tendendo assim a assegurar que deformações na extremidade da plataforma sejam mais uniformes. As deformações da plataforma são, assim, por assim dizer, tornadas médias, com as zonas que são usualmente fortemente defletidas puxando as zonas que são usualmente menos defletidas em uma direção para fora, enquanto as zonas que são menos defletidas servem para manter para dentro as zonas que são sujeitas a altos níveis de força centrífuga. Sob tais circunstâncias, na operação, a plataforma mantém um perfil que é relativamente regular, e poucas perturbações ou nenhuma perturbação do fluxo da corrente de ar.

[0012] Por meio dessa pré-forma, é assim possível se beneficiar das vantagens de uma pá de peça única tecida em 3D (com menor peso; menor número de partes; montagem e manutenção simplificadas; etc.) enquanto assegura que a corrente de ar seja aerodinamicamente regular.

[0013] Além disso, no caso de um impacto violento, por exemplo, como um resultado de ingestão de um pássaro, tais reforços formam encostos que previnem que a plataforma seja sobreposta pela plataforma de uma pá adjacente.

[0014] Em certas modalidades, a primeira tira de reforço tem uma largura variável. Desta maneira, é possível levar em conta o formato da plataforma a fim de compensar as deformações da plataforma da maneira mais otimizada. Em particular, a largura variável torna possível, em primeiro lugar, ajustar a rigidez da tira de reforço, e ajustar assim a transmissão de forças de uma zona da plataforma para outra, e, em segundo lugar, ajustar o peso que é adicionado localmente à plataforma e ajustar assim localmente as forças centrífugas que são exercidas sobre a plataforma. Em particular, por localmente adicionar peso à zona da plataforma que é usualmente menos defletida, a magnitude da força centrífuga nesta zona é aumentada de forma que ela é defletida um pouco mais e vai mais facilmente para o alinhamento com zonas adjacentes que são naturalmente defletidas por uma maior extensão.

[0015] Em certas modalidades, a primeira tira de reforço se estende ao longo da borda distal do primeiro segmento transversal. Desta maneira, controle é exercido sobre forças centrífugas ao longo da plataforma.

[0016] Em certas modalidades, a primeira tira de reforço tem uma largura mínima onde a largura do primeiro segmento transversal se encontra no máximo, isto é, no plano longitudinal onde sua largura se encontra no máximo. Os inventores verificaram que quanto maior a largura da plataforma (e assim do primeiro segmento transversal), tanto maior a extensão na qual a zona em questão da plataforma é sujeita à deformação radial. Isto pode ser explicado pelo fato que quanto mais longa a plataforma, tanto maior o momento de flexão exercido por força centrífuga sobre a porção distal da zona em questão, uma vez que o braço de alavanca conectando esta porção distal à zona onde a plataforma é conectada à raiz de pá é mais longo. Sob tais circunstâncias, em tais modalidades, somente pouco peso é adicionado nesta zona que é naturalmente fortemente defletida, de forma que sua deformação radial, na operação, é pouco piorada ou nem um pouco piorada.

[0017] Em certas modalidades, a primeira tira de reforço tem uma largura máxima onde a largura do primeiro segmento transversal é mínima, ou mais precisamente no plano longitudinal onde sua largura é mínima. Desta maneira, maior peso é adicionado na zona que é naturalmente pouco defletida, de forma que esta zona apresenta maior deformação radial, na operação, e, por conseguinte, vai mais facilmente para o alinhamento com as zonas adjacentes que são naturalmente defletidas por uma maior extensão.

[0018] Em certas modalidades, a largura da primeira tira de reforço que vai ao longo da borda distal do primeiro segmento transversal aumenta enquanto a largura do primeiro segmento transversal diminui, e também diminui enquanto a largura do primeiro segmento transversal aumenta. Desta maneira, o peso e a rigidez da tira de reforço são ajustados ao longo da plataforma como uma função de seu formato: isto obtém assim a deformação da plataforma, na operação, que é mais regular ao longo de todo seu comprimento.

[0019] Em certas modalidades, a largura da primeira tira de reforço em um dado plano longitudinal é inversamente proporcional à largura do primeiro segmento transversal no dito plano longitudinal. Os inventores observaram que esta relação assegura muito boa regularidade na deformação da plataforma e causa assim uma significante redução na distorção aerodinâmica, à qual a corrente de ar é sujeita.

[0020] Em certas modalidades, a primeira tira de reforço tem um número constante de camadas de fios. Sua espessura pode assim ser constante.

[0021] Em certas modalidades, a primeira tira de reforço tem o mesmo número de camadas de fios que o primeiro segmento transversal. As camadas de fios formando a primeira tira de reforço de preferência provêm das camadas de fios formando o primeiro segmento transversal. Sob tais circunstâncias, a espessura da primeira tira de reforço é idêntica à espessura do primeiro segmento transversal.

[0022] Em outras modalidades, a espessura da primeira tira de reforço (ou do reforço derivado da mesma) é menor que ou maior que a espessura do primeiro segmento transversal (ou da plataforma da qual ele provém). Em particular, a espessura da primeira tira de reforço (ou do reforço derivado da mesma) pode variar ao longo de sua direção principal.

[0023] Em certas modalidades, o peso de um segmento que vai ao longo da borda distal do primeiro segmento transversal de dado comprimento da primeira tira de reforço aumenta enquanto a largura do primeiro segmento transversal diminui, e diminui enquanto a largura do primeiro segmento transversal aumenta.

[0024] Em certas modalidades, o peso de um dado segmento da primeira tira de reforço é inversamente proporcional ao comprimento da primeira tira de reforço no plano transversal longitudinal contendo o segmento.

[0025] Em certas modalidades, a primeira tira de reforço forma um ângulo com o primeiro segmento transversal, o ângulo encontrando-se na faixa de 60° a 89°, e de preferência na faixa 75° a 85°. Desta maneira, quando duas pás são montadas consecutivamente na mesma roda de rotor, com um certo ângulo de inclinação uma em relação à outra, suas plataformas podem ser arranjadas contiguamente, com seus reforços sendo comprimidos um contra o outro, ignorando folga de operação, se alguma, ao longo de uma superfície de contato de grande área, que assiste ainda a reduzir a deformação radial. De forma inversa, pode ser observado que, com uma configuração de 90°, os reforços de duas plataformas consecutivas entravam uns nos outros, colocando as plataformas sob tensão e provendo somente uma linha de contato entre os reforços, perturbando assim grandemente o comportamento mecânico das plataformas.

[0026] Em certas modalidades, a pré-forma inclui um segundo segmento transversal que se estende transversalmente a partir da junção entre o primeiro e segundo segmentos longitudinais em linha com e em afastamento ao primeiro segmento transversal, e é adequado para formar uma segunda plataforma, e uma segunda tira de reforço que se estende para baixo a partir da borda distal do segundo segmento transversal, adequada para formar um segundo reforço de plataforma. É assim possível obter uma pá em monobloco tendo tanto uma plataforma lateral de pressão quanto uma plataforma lateral de sucção, cada uma delas sendo provida com um respectivo reforço.

[0027] Naturalmente será entendido que todas das características mencionadas acima neste tópico para a primeira tira de reforço e/ou para o primeiro segmento transversal podem ser transpostas para a segunda tira de reforço ou para o segundo segmento transversal, respectivamente.

[0028] Em certas modalidades, a primeira tira de reforço adequada para formar o reforço da plataforma lateral de sucção é de largura que é maior na sua zona intermediária que nas suas extremidades a montante e a jusante. Esta característica cumpre com a lógica de balanceamento acima explicada, dado que a plataforma lateral de sucção é geralmente mais larga em suas extremidades que em seu centro.

[0029] Em certas modalidades, a segunda tira de reforço adequada para formar o reforço da plataforma lateral de pressão é de largura que é menor na sua zona intermediária que nas suas extremidades a montante e a jusante. Esta característica cumpre com a lógica de balanceamento acima explicada, uma vez que a plataforma lateral de pressão é geralmente mais larga em seu centro do que em suas extremidades.

[0030] Em certas modalidades, os fios usados para a tecelagem da pré-forma são feitos de fibras de carbono. Não obstante, é possível usar fios de qualquer outro tipo, por exemplo, feitos de fibras de vidro ou de Kevlar.

[0031] Em certas modalidades, a tecelagem usada para tecelagem tridimensional da pré-forma pode ser uma tecelagem do tipo de entrelaçamento 3D. Não obstante, as superfícies externas da pré-forma podem ser tecidas da maneira essencialmente bidimensional (2D), por exemplo, usando uma tecelagem do tipo de cetim.

[0032] A presente descrição também se refere a uma pá de turbomáquina compreendendo uma raiz de pá, e uma porção de perfil aerodinâmico que se estende para cima a partir da raiz de pá, a plataforma que se estende transversalmente a partir do perfil aerodinâmico na junção entre a raiz de pá e a porção de perfil aerodinâmico, e um reforço na forma de uma tira que se estende para baixo ao longo da borda distal da plataforma. Pode ser entendido que esta pá corresponde à pá que pode ser obtida usando a pré- forma acima descrita. Não obstante, uma tal pá provida com um tal reforço poderia, de forma igualmente boa, ser obtida usando algum outro método que não faz uso da tecelagem 3D, ou poderia ser feita usando algum outro material que não é um material compósito: a pá poderia, por exemplo, ser feita de metal e ser obtida por moldagem.

[0033] Sob tais circunstâncias, todas das características e vantagens da tira de reforço, como descritas acima, podem ser transpostas diretamente para o reforço, independentemente do material do qual é feito ou da técnica usada para obter o mesmo. Em particular, sua largura pode variar; ele pode estender ao longo da plataforma; sua largura pode variar ao longo da borda da plataforma como uma função da largura da plataforma, e em particular de uma maneira que é inversamente proporcional à largura da plataforma; pode formar um ângulo diferente de 90° em relação à plataforma, etc.

[0034] Em certas modalidades, a pá é feita como uma única peça de material compósito por meio de uma pré-forma de fibra de acordo com qualquer modalidade anterior, a dita pré-forma tendo sido conformada em um molde e incorporada em uma matriz.

[0035] Em certas modalidades, a matriz é do tipo orgânico. Em particular ela pode ser feita de resina de epóxi.

[0036] Em outras modalidades, a matriz é do tipo de cerâmica.

[0037] Em outras modalidades, a pá é feita de material de metal, de preferência como uma única peça, por exemplo, por moldagem.

[0038] A presente descrição também provê uma roda com pás para uma turbomáquina, a roda compreendendo uma pluralidade de pás de acordo com qualquer modalidade acima descrita.

[0039] Preferivelmente, ela pode ser uma roda de rotor na qual as pás são arranjadas angularmente em torno de um cubo rotativo. Não obstante, ela pode também ser uma roda de estator na qual as pás (em um tal caso, palhetas de estator) são arranjadas angularmente dentro de um anteparo estacionário.

[0040] A presente descrição também se refere a uma turbomáquina incluindo pelo menos uma pá ou pelo menos uma roda de pás de acordo com qualquer das modalidades acima.

[0041] As características e vantagens acima mencionadas, e outras, aparecem na leitura da seguinte descrição detalhada das modalidades da pré- forma, da pá, da caixa intermediária, e da turbomáquina que são propostas. Esta descrição detalhada se refere aos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0042] Os desenhos anexos são esquemáticos e buscam, acima de tudo, ilustrar os princípios da invenção.

[0043] Nos desenhos, de uma figura para outra, elementos (ou porções de um elemento) que são idênticos são identificados pelos mesmos sinais de referência.

[0044] A figura 1 é uma vista em seção axial de uma turbomáquina da invenção.

[0045] A figura 2 é um diagrama recortado em seção radial de uma roda de rotor da invenção.

[0046] A figura 3 é uma vista em perspectiva de uma pá em uma modalidade.

[0047] A figura 4 é uma vista recortada do lado de pressão da pá da figura 3.

[0048] A figura 5 é uma vista recortada do lado de sucção da pá da figura 3.

[0049] A figura 6 é um diagrama mostrando a pré-forma correspondente a esta modalidade de uma pá, antes de ser conformada.

[0050] A figura 7 é um diagrama mostrando a pré-formacorrespondente a esta modalidade de uma pá, depois de ter sido conformada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0051] A fim de tornar a invenção mais concreta, modalidades são descritas em detalhe abaixo com referência aos desenhos anexos. Deve ser entendido que a invenção não é limitada a esses exemplos.

[0052] A figura 1 é uma vista secional em um plano vertical que contém o eixo geométrico principal A de um turbojato de derivação 1 da invenção. Desde a montante para a jusante na direção de fluxo da corrente de ar, ele 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.

[0053] Como mostrado na figura 2, a ventoinha 2 tem uma pluralidade de pás de ventoinha 10 montadas angularmente em torno do eixo geométrico A em um disco 11 que é conectado ao eixo de baixa pressão da turbomáquina 1.

[0054] Uma tal pá de ventoinha é mostrada na figura 3. Ela tem uma raiz de pá 21 do formato de cauda de andorinha, configura da para engatar em uma fenda 12 no disco 11 a fim de prender a mesma ao disco 11. A raiz de pá 21 é estendida para fora por um perfil aerodinâmico 22 que apresenta uma face lateral de sucção 22e e uma face lateral de pressão 22i, cada uma das quais se estende desde a montante para a jusante entre uma borda dianteira 22a e uma borda traseira 22f.

[0055] A pá 10 também tem uma plataforma lateral de sucção 23 que se estende transversalmente entre o lado de sucção da pá a partir da junção entre a raiz de pá 21 e o perfil aerodinâmico 22, e uma plataforma lateral de pressão 24 que se estende transversalmente ao lado do lado de pressão da pá a partir da junção entre a raiz de pá 21 e o perfil aerodinâmico 22.

[0056] De acordo com a invenção, cada plataforma 23, 24 é também provida com um reforço 25, 26. Como pode ser visto mais claramente nas figuras 4 e 5, cada um desses reforços é na forma de um flange constituído por uma tira ou um rebordo que se estende radialmente sempre ao longo da borda distal da correspondente plataforma 23, 24; mais precisamente, cada reforço 25, 26 se estende para dentro a partir da borda distal de sua plataforma 23, 24, isto é, se estende para baixo no quadro de referência da pá, formando um ângulo X em relação à plataforma 23, 24; uma conexão arredondada pode ser provida entre o reforço 25, 26 e a plataforma 23, 24.

[0057] Como mostrado na figura 2, esse ângulo X é substancialmente igual à metade da diferença angular μ entre duas pás 10 dentro da roda de rotor 2. A título de exemplo, se a roda 2 tiver uma pá 10 a cada 20°, então os reforços 25, 26 formam um ângulo X de 10° em relação às plataformas 23, 24. Desta maneira, quando as pás 10 são montadas no disco 11 da roda de rotor 2, as plataformas laterais de sucção e de pressão 23 e 24 de cada par consecutivo de pás seguem umas às outras de maneira contínua e seus reforços 25 e 26 se suportam uns contra os outros, ignorando folga de operação, sobre todas ou praticamente todas de suas áreas de superfície.

[0058] Além disso, como pode ser visto nas figuras 4 e 5, as larguras L5 e L6 de cada um dos reforços 25, 26 variam ao longo de sua plataforma 23, 24 como uma função da largura L3, L4 da plataforma. Mais precisamente, em um dado plano longitudinal, quanto mais larga a plataforma 23, 24, tanto mais estreito seu reforço 25, 26. Ainda mais precisamente, a largura de um dado reforço 25, 26 varia ao longo da borda distal da correspondente plataforma 23, 24 de uma maneira que é inversamente proporcional à largura da plataforma 23, 24.

[0059] Como pode ser visto na figura 4, por causa da curvatura côncava da face lateral de sucção da pá 10, a plataforma lateral de sucção 24 possui uma largura L4 que, se estendendo desde a montante para a jusante, aumenta até uma zona substancialmente intermediária do perfil aerodinâmico 22 e então diminui para baixo para a borda traseira 22f: sob tais circunstâncias, a largura L6 do reforço 26 diminui de sua borda a montante para esta zona intermediária, e então aumenta mais uma vez se estendendo para sua extremidade a jusante.

[0060] De forma inversa, como pode ser visto na figura 5, por causa da curvatura convexa da face lateral de sucção da pá 10, a plataforma lateral de sucção 23 possui uma largura L3 que, se estendendo desde a montante para a jusante, diminui para uma zona substancialmente intermediária do perfil aerodinâmico 22 e então aumenta para a borda traseira 22f: Sob tais circunstâncias, a largura L5 do reforço 25 aumenta de sua extremidade a montante para tão longe quanto esta zona intermediária, e então diminui mais uma vez para sua extremidade a jusante onde, dada a grande largura da plataforma lateral de sucção 23, torna-se zero ou praticamente zero.

[0061] Neste exemplo, a pá 10 é obtida como uma única peça por tecelagem tridimensional de uma pré-forma de fibra 30, e por injeção de uma resina orgânica usando o método de moldagem por transferência de resina (RTM) conhecido pela pessoa especializada na arte.

[0062] A figura 6 mostra esta pré-forma tridimensionalmente tecida 30, adequada para produzir esta modalidade de uma pá 10. A figura 7 mostra a mesma pré-forma 30, depois de ter sido conformada. A pré-forma 30 é descrita de baixo para cima, isto é, desde a montante para a jusante na direção de tecelagem T. Não obstante, deve ser entendido que tecelagem poderia ser realizada a partir da outra extremidade e se estendendo na direção oposta.

[0063] Nesta modalidade, a pré-forma 30 é tridimensionalmente tecida a partir de fibras de carbono usando uma tecelagem de entrelaçamento 3D. Somente as superfícies da pré-forma 30 são tecidas bidimensionalmente usando uma tecelagem do tipo de cetim.

[0064] Na extremidade inferior, a tecelagem começa por produzir um primeiro segmento longitudinal 31 que é para a formação da raiz 21 da pá 10.

[0065] Acima desta primeira seção longitudinal 31, começa uma zona de não-interligação D, na qual uma primeira aba livre 33a, um segundo segmento longitudinal 32, e uma segunda aba livre 34a são tecidos conjuntamente de maneira não interligada com respectivos planos de não- interligação 43 e 44. Métodos de tecelagem que tornam tal não-interligação possível são agora bem conhecidos no campo da tecelagem 3D.

[0066] Saídas de camada podem também ser formadas ao longo da direção de tecelagem T entre o segundo segmento longitudinal 32 e cada uma das abas livres 34a, 34b a fim de refinar o segundo segmento longitudinal 32 e assim o futuro perfil aerodinâmico 22. Métodos de tecelagem que permitem que tais saídas de camada sejam providas são atualmente bem conhecidos no campo da tecelagem 3D.

[0067] Uma vez quando a tecelagem foi finalizada, as abas livres 33a e 34a tiverem sido cortadas no tamanho de forma que a primeira aba forme um primeiro segmento transversal 33 que deve formar a plataforma lateral de sucção 23 da pá 10 e uma primeira tira de reforço 35 que é para formar o reforço de lado de sucção 25, e a segunda aba forma um segundo segmento transversal 34 que é para formar a plataforma lateral de pressão 24 da pá 10 e a segunda tira de reforço 36 que é para formar o reforço de lado de pressão 26.

[0068] Deve ser observado neste ponto que os termos "transversal" e "longitudinal" são dados em relação à posição final do segmento em consideração, os segmentos transversais sendo necessariamente tecidos longitudinalmente antes de serem dobrados transversalmente.

[0069] Uma vez quando as abas livres 33a e 34a tiverem sido cortadas no tamanho, os fios flutuantes que resultam a partir das saídas de camada posicionadas na superfície do segundo segmento longitudinal 32 são acessíveis e podem ser removidos por raspagem.

[0070] A pré-forma 30 pode ser umedecida a fim de torná-la mais flexível e a fim de torná-la mais fácil de mover as fibras para fora de alinhamento. A pré-forma é então colocada em um molde de conformação com espaço interno que corresponde ao formato desejado para a pré-forma 30.

[0071] A pré-forma 30 é então secada de forma que se torne rígida, bloqueando assim o formato imposto durante a conformação. Finalmente, a pré-forma 30 é colocada em um molde de injeção que tem as dimensões desejadas para a pá final 10, e uma matriz é injetada dentro deste molde, especificamente uma resina de epóxi é injetada. Tal injeção pode ser realizada usando o conhecido método RTM, por exemplo.

[0072] No final desta etapa, uma pá 10 é obtida, que é feita de material compósito compreendendo uma pré-forma 30 tecida feita de fibras de carbono incorporadas em uma matriz de epóxi. Etapas de usinagem podem opcionalmente ser usadas para o acabamento do método e obtenção da pá final 10.

[0073] Naturalmente, o exemplo de tecelagem descrito acima é meramente um exemplo dentre muitas outras possibilidades que a pessoa especializada na técnica reconhecerá facilmente. Em particular, é possível to imagine outras zonas de não-interligação ou usar outras técnicas de tecelagem, tais como camadas cruzadas, saídas de camada, ou transições de espessura a fim de obter uma pré-forma de formato análogo. A pessoa especializada na técnica em particular encontrará inúmeros exemplos de tecelagem no Documento WO 2014/076408.

[0074] As modalidades descritas na presente descrição são dadas a título de ilustração não limitativa, e, à luz desta descrição, uma pessoa especializada na técnica pode facilmente modificar essas modalidades, ou pode contemplar outras, enquanto permanece dentro do escopo da invenção.

[0075] Além disso, as várias características dessas modalidades podem ser usadas sozinhas ou em combinação umas com as outras. Quando são combinadas, essas características podem ser combinadas como descrito acima ou de outras maneiras, a invenção não sendo limitada às combinações específicas descritas na presente descrição. Em particular, a menos que especificado ao contrário, a característica descrita com referência a uma modalidade particular pode ser aplicada de maneira análoga a alguma outra modalidade.

Claims

1. Pré-forma de fibra para uma pá de turbomáquina obtida por tecelagem tridimensional, a pré-forma caracterizada pelo fato de que compreende: um primeiro segmento longitudinal (31) adequado para formar uma raiz de pás (21); um segundo segmento longitudinal (32) que estende o primeiro segmento longitudinal (31) para cima e é adequado para formar uma porção de perfil aerodinâmico (22); um primeiro segmento transversal (33) que se estende transversalmente a partir da junção entre o primeiro e segundo segmentos longitudinais (31, 32) e é adequado para formar uma primeira plataforma (23); e uma primeira tira de reforço (35) que se estende para baixo a partir da borda distal da primeira porção transversal (33) e é adequada para formar um primeiro reforço de plataforma (25); em que a primeira tira de reforço (35) se estende ao longo da borda distal do primeiro segmento transversal (33).

2. Pré-forma de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a primeira tira de reforço (35) tem uma largura variável (L5).

3. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a primeira tira de reforço (35) tem uma largura mínima (L5) onde a largura (L3) do primeiro segmento transversal (33) se encontra no máximo; e, a primeira tira de reforço (35) tem uma largura máxima (L5) onde a largura (L3) do primeiro segmento transversal (33) está no mínimo.

4. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a largura (L5) da primeira tira de reforço (35) se estende ao longo da borda distal do primeiro segmento transversal (33) enquanto a largura (L3) do primeiro segmento transversal (33) diminui, e diminui enquanto a largura (L3) do primeiro segmento transversal (33) aumenta.

5. Pré-forma de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a largura (L5) da primeira tira de reforço (35) em um dado plano longitudinal é inversamente proporcional à largura (L3) do primeiro segmento transversal (33) no dito plano longitudinal.

6. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a primeira tira de reforço (35) forma um ângulo (À) com o primeiro segmento transversal (33), estando o ângulo (À) compreendido entre a faixa de 60° e 89°, e de preferência na faixa de 75° a 85°.

7. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que inclui um segundo segmento transversal (34) que se estende transversalmente a partir da junção entre o primeiro e o segundo segmentos longitudinais (31, 32) em linha com o primeiro segmento transversal (33), e é adequado para formar uma segunda plataforma (24), e uma segunda tira de reforço (36) que se estende para baixo a partir da borda distal do segundo segmento transversal (34), adequada para formar um segundo reforço de plataforma (26).

8. Pré-forma de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o primeiro segmento transversal (33) é adequado para formar a plataforma lateral de sucção (23) da pá (10) e o segundo segmento transversal (34) é adequado para formar a plataforma lateral de pressão (24) da pá (10); em que a primeira tira de reforço (35) adequada para formar o reforço (25) da plataforma lateral de sucção (23) é de largura (L5) que é maior na sua zona intermediária do que nas suas extremidades a montante e a jusante; e, em que a segunda tira de reforço (36) adequada para formar o reforço (26) da plataforma de lado de pressão (24) é de largura (L6), que é menor na sua zona central do que nas suas extremidades a montante e a jusante.

9. Pá de turbomáquina, caracterizada pelo fato de que compreende: uma raiz de pás (21); e, uma porção de perfil aerodinâmico (22) que se estende para cima a partir da raiz da pá; uma plataforma (23) que se estende transversalmente a partir do perfil aerodinâmico (22) na junção entre a raiz da pá (21) e a porção de perfil aerodinâmico (22); e, um reforço (25) na forma de uma tira que se estende para baixo ao longo da borda distal da plataforma (23); em que a pá é feita como uma única peça de material compósito por meio de uma pré-forma de fibra (30) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, a pré-forma (30) tendo sido conformada em um molde e incorporada em uma matriz.

10. Pá de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a matriz é do tipo orgânico.

11. Roda de pás para uma turbomáquina, caracterizada pelo fato de que inclui uma pluralidade de pás (10) como definidas em qualquer uma das reivindicações 9 ou 10.

12. Turbomáquina, caracterizado pelo fato de que inclui pelo menos uma pá (10) como definida em qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, ou pelo menos uma roda de pás (2) como definida na reivindicação 11.