BR112017023307B1 - Pré-forma, pá, roda de pás, e, motor de turbina - Google Patents

Abstract

PRÉ-FORMA, PÁ, RODA DE PÁS, E, MOTOR DE TURBINA. É descrita uma pré-forma para uma lâmina de uma turbomáquina, compreendendo uma pré-forma fibrosa principal que é obtida por um processo de tecelagem tridimensional e que inclui uma primeira seção longitudinal que forma uma base de lâmina (21), uma segunda seção longitudinal que se estende na primeira seção longitudinal na direção vertical e forma parte de um perfil aerodinâmico (22), uma primeira seção transversal que se estende transversalmente a partir da conexão entre as primeira e segunda seções longitudinais e forma uma primeira saliência (23) na qual a pré-forma inclui pelo menos um enrijecedor (40) que é montado na pré-forma fibrosa principal ao longo de pelo menos uma porção da borda distal da primeira seção transversal.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a uma pré-forma para uma pá de motor de turbina e também uma pá de peça única que pode ser formada de uma tal pré-forma, em uma roda com pás, e em um motor de turbina incluindo tal pá.

[002] Tal pré-forma pode ser usada para fazer pás que tenham plataformas aerodinâmicas providas com reforços respectivos. Tais pás podem, em particular, ser pás de ventilador de um motor turbojato de aeronave, para mencionar apenas um exemplo.

ESTADO DA ARTE ANTERIOR

[003] Para reduzir o peso de motores turbojato de aeronave, e, portanto, reduzir o consumo de tais motores turbojato, é, agora, conhecida a prática de fabricar algumas das lâminas do jato com material compósito, que é muito mais leve do que o metal que foi convencionalmente usado no passado.

[004] Para esse propósito, também é conhecida atualmente a prática de usar técnicas de tecelagem tridimensionais para obter pré-formas de fibra que geram pás compósitas de qualidade muito boa. O documento WO 2014/076408 descreve particularmente um método de tecer uma pré-forma de fibra que torna possível obter pás do tipo peça única que seja provida com plataformas de lado de pressão e de lado de sucção, tais plataformas sendo de espessura constante.

[005] Apesar disto, tais plataformas precisam satisfazer um grande número de requisitos e executar diversas funções. Principalmente, tais plataformas necessitam executar uma função aerodinâmica de definir e canalizar os fluxos de ar que fluem através do motor turbojato. Apesar disto, eles também precisam fornecer uma força mecânica que seja garantida para todos os estágios de voo e também devem prover integração coerente no entorno do motor, em particular evitando introduzir perturbações à jusante no fluxo de ar. Portanto, o formato das plataformas precisa ser controlado finamente, ao longo da operação do motor, e independentemente do estágio do voo.

[006] Infelizmente, em particular durante testes e simulações executadas em tais pás, os inventores encontraram que várias zonas dessas plataformas derivadas de tecelagem 3D se tornaram deformadas em maior ou menor medida sob o efeito de forças centrífugas que agem enquanto o motor de turbina está em operação. Em particular, os inventores observaram que a deformação de uma plataforma aumenta com o aumento da distância entre aquela zona e a lâmina.

[007] Sob tais circunstâncias, essas plataformas apresentam irregularidades de forma durante operação que podem perturbar o fluxo de ar e, portanto, a eficiência do motor de turbina. Ainda, os inventores observaram que, entre outras coisas, a curvatura depende do comprimento da consola. Portanto, uma vez que o comprimento da consola difere entre as plataformas de lado de pressão e de lado de sucção, há uma descontinuidade da curvatura naquela interface, levando a um risco de que as plataformas se sobreponham.

[008] Há, portanto, uma real necessidade por uma pré-forma, uma pá, uma roda com pás, e um motor de turbina que evitem as limitações inerentes aos sistemas conhecidos supracitados, ao menos em alguma medida. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[009] A presente descrição provê uma pré-forma para uma pá de motor de turbina, a pré-forma compreendendo uma pré-forma fibrosa principal obtida por tecelagem tridimensional e compreendendo uma primeira seção longitudinal adequada para formar uma base de pá, uma segunda seção longitudinal que se estende da primeira seção longitudinal para cima, e adequada para formar uma porção da lâmina; e uma primeira seção transversal que se estende transversalmente a partir da conexão entre as primeira e segunda seções longitudinais, e adequada para formar uma primeira plataforma, em que a pré-forma também inclui pelo menos um reforço encaixado na pré-forma fibrosa principal ao longo de pelo menos uma porção da borda distal da primeira seção transversal.

[0010] Por meio de tal pré-forma, é possível obter, em modo de peça única, uma pá que compreende uma base de pá, uma porção de lâmina, e ao menos uma plataforma provida com um reforço que garanta que a plataforma se deforme de modo mais regular sob o efeito de força centrífuga enquanto o motor de turbina estiver em operação.

[0011] Especificamente, a presença do reforço serve para fixar melhor as várias zonas da plataforma, e mais particularmente, as zonas distais da plataforma, tendendo, assim, a uma deformação radial que seja mais uniforme nas extremidades da plataforma. Isso, por assim dizer, nivela a deformação da plataforma, com zonas que são usualmente fortemente defletidas puxando para fora as zonas que são usualmente pouco defletidas, enquanto essas zonas mantêm para dentro as zonas que são sujeitas a movimentos maiores. Sob tais circunstâncias, a plataforma conserva um perfil relativamente regular sob operação, perturbando, portanto, pouco, ou mesmo nada, a fluidez do fluxo de ar.

[0012] Por causa desta pré-forma, é, portanto, possível beneficiar-se das vantagens de uma pá de peça única tecida 3D (economia de peso; pequeno número de partes; montagem e manutenção simplificadas; etc.), enquanto garante-se regularidade aerodinâmica para o fluxo de ar.

[0013] Ainda, encaixar tal reforço na pré-forma de fibra principal, em vez de estender a plataforma com uma tira tecida, por exemplo, torna possível conservar a estratégia de tecelagem existente para a pré-forma de fibra principal, simplificando, portanto, a tecelagem, e provendo grande liberdade na seleção do formato para a pré-forma, ao mesmo tempo em que não enfraquece sua estrutura.

[0014] Na presente descrição, os termos “longitudinal”, “transversal”, “inferior”, “superior”, e seus derivados são definidos em relação à direção principal da pá em questão, a base de pá estando situada na extremidade inferior da pá nesse quadro de referência; os termos “próximo” e “distal”, e seus derivados são definidos em relação à lâmina da pá; os termos “axial”, “radial”, “tangencial”, e seus derivados são definidos em relação ao eixo principal da roda que possui essas pás, isto é, em geral, o eixo do motor de turbina. O termo “plano axial” designa um plano que contém o eixo principal do motor da turbina, e o termo “plano radial” designa um plano perpendicular ao eixo principal; o termo “plano longitudinal” designa um plano paralelo à direção principal da pá e perpendicular à direção na qual a base de pá se estende: tal plano longitudinal é, portanto, um plano radial no quadro de referência do motor de turbina. Em adição, os termos “à montante” e “à jusante” são definidos em relação ao fluxo de ar através do motor de turbina.

[0015] Finalmente, o termo “tecelagem tridimensional” é usado para designar uma técnica de tecelagem na qual fios de trama se movem dentro de uma matriz de fios de urdidura de tal modo a formar uma malha tridimensional de fios em um tecido tridimensional: todas as camadas de fios em tal estrutura de fibra são, portanto, tecidas durante um único passo de tecelagem dentro de um tear tridimensional.

[0016] Em algumas modalidades, o reforço é feito de um material de metal. Tal material de metal provê, portanto, considerável dureza.

[0017] Em certas modalidades, o reforço é feito de material compósito. Embora geralmente menos duro do que o metal, tal material compósito é mais leve. O material do reforço pode, portanto, ser selecionado como uma função das necessidades e restrições particulares de uma dada parte.

[0018] Em certas modalidades, o reforço se estende sobre ao menos um terço do comprimento da extremidade distal da primeira seção transversal. Como exemplo, ele pode ser provido apenas naquelas zonas da plataforma que estejam normalmente sujeitas às maiores quantidades de deformação, isto é, aquelas que estão mais longe da lâmina.

[0019] Em certas modalidades, o reforço se estende ao longo da extremidade distal da primeira seção transversal ao menos a partir de sua extremidade à montante ou à jusante. Especificamente, para uma plataforma de lado de sucção, são as extremidades à montante e à jusante da plataforma que são usualmente sujeitas a grandes quantidades de deformação.

[0020] Em certas modalidades, o reforço se estende ao longo de toda a extremidade distal da primeira seção transversal. Isso balanceia a deformação e endurece a plataforma ao longo de todo seu comprimento.

[0021] Em certas modalidades, o reforço é um calço que possui uma seção conformada em U e prende a borda distal da primeira seção transversal. Tal calço é fácil de ser fabricado e posto no lugar.

[0022] Em certas modalidades, a flange superior e a flange inferior do calço em formato de U possuem o mesmo comprimento. Apesar disto, em outras modalidades, a flange inferior pode ser de um comprimento que seja diferente, para limitar a ocorrência de zonas de fraqueza. Em particular, a flange inferior pode ser mais longa do que a flange superior para distribuir melhor forças sobre o calço.

[0023] Em certas modalidades, a extremidade superior do calço engata em um recuo formado na superfície superior da primeira seção transversal de modo que a superfície superior do calço seja nivelada com a superfície superior da primeira seção transversal. Isto torna possível obter uma superfície de passagem de fluxo de ar que seja suave na interface entre a plataforma e o calço. Tal recuo pode ser obtido durante tecelagem fazendo com que fios saiam, ou, ainda, subsequentemente, em particular após a consolidação, por usinagem.

[0024] Em certas modalidades, a extremidade inferior do calço é encaixada em um recuo formado na superfície inferior da primeira seção transversal de modo que a superfície inferior do calço seja nivelada com a superfície inferior da primeira seção transversal. As mesmas opções de formação estão disponíveis para esse recuo inferior.

[0025] Em certas modalidades, o reforço é uma forma de caixa encaixado contra a superfície de fundo da primeira seção transversal. Por conta dessa forma de caixa, tal reforço possui dureza considerável. Ainda, uma vez que a forma de caixa é encaixada sob a plataforma, opções de design para a caixa são relativamente livres: em particular, ela pode possui largura considerável, de modo a endurecer a plataforma ao longo de uma área maior, ou espessura considerável, de modo a se beneficiar de maior dureza.

[0026] Em certas modalidades, a forma de caixa possui seção poligonal. Ela é preferencialmente oca, possuindo, portanto, uma cavidade interna. Apesar disto, a forma de caixa pode possuir uma seção variada: isso torna possível ajustar a dureza do reforço ao longo da plataforma.

[0027] Em certas modalidades, o reforço possui uma estria axial ou um entalhe axial configurado para cooperar respectivamente com o entalhe axial ou a estria axial de um reforço de uma plataforma de uma pá vizinha. Isso melhora a vedação da passagem de fluxo de ar na interface entre as duas plataformas. Ainda, tal dispositivo torna possível reduzir o risco de que uma plataforma se sobreponha a uma plataforma vizinha, por exemplo, no caso de ingerir um pássaro.

[0028] Em certas modalidades, o reforço é um cilindro, com a extremidade distal da primeira seção transversal sendo envolvida em volta do cilindro. Sob tais circunstâncias pode ser necessário prover um comprimento extra de material tecido na extremidade distal da seção transversal da pré- forma fibrosa principal. Um alto grau de coesão é, portanto, garantido entre a pré-forma fibrosa principal e o reforço.

[0029] Em certas modalidades, o cilindro é provido com pontas que são configuradas para penetrar na superfície fibrosa do primeiro segmento transversal. Como um cacheador de cabelos, isso serve para melhorar a anexação entre o cilindro e a pré-forma principal.

[0030] Em certas modalidades, o reforço possui uma cavidade interna axial. Tal cavidade reduz o peso do reforço. Ela também pode ser usado para anexar um fixador ou dispositivo de retenção para a plataforma, tal como um gancho ou uma aba de retenção, com a qual o rotor é provido.

[0031] Em certas modalidades, a seção do reforço varia. Dessa forma, é possível levar em conta o formato da plataforma para compensar por sua deformação de uma forma que seja melhor otimizada. Em particular, uma largura variável torna possível ajustar tanto a dureza do reforço, e, portanto, a transmissão de forças de uma zona a outra da plataforma, quanto o peso adicionado localmente à plataforma, e, portanto, ajustar localmente as forças centrífugas que agem na plataforma. Em particular, ao adicionar peso localmente em uma zona da plataforma que é usualmente menos defletida, a magnitude da força centrífuga nessa zona é aumentada de tal modo que ela é defletida um pouco mais e se torna alinhada mais facilmente a zonas vizinhas que são naturalmente defletidas em maior medida.

[0032] Em certas modalidades, a pré-forma fibrosa principal tem uma segunda seção transversal que se estende transversalmente a partir da conexão entre as primeira e segunda seções longitudinais, se igualando com e se distanciando da primeira seção transversal, e adequada para formar uma segunda plataforma, e adequada para formar uma segunda plataforma, e em que a pré-forma também tem um segundo reforço encaixado na pré-forma fibrosa principal ao longo de pelo menos uma porção da borda distal da segunda seção transversal.

[0033] Será entendido naturalmente que todas as características mencionadas acima referente à primeira seção transversal podem ser transpostas para a segunda seção transversal. Em particular, o reforço do segundo segmento transversal pode ser idêntico em natureza ou diferente do reforço do primeiro segmento transversal.

[0034] Em certas modalidades, os fios usados para tecer a pré-forma são fibras de carbono. Apesar disto, eles podem ser qualquer outro tipo de fio, por exemplo, fibras de vidro ou fibras Kevlar.

[0035] Em certas modalidades, o tecido usado para a tecelagem tridimensional da pré-forma é do tipo interloque (interlock) 3D. Apesar disto, as superfícies externas da pré-forma podem ser feitas essencialmente de tecelagem de dois níveis, por exemplo, do tipo de cetim.

[0036] A presente invenção também provê uma pá para um motor de turbina, compreendendo uma base de pá, uma porção da lâmina se estendendo para cima a partir da base de pá, e uma plataforma, feita de material compósito e se estendendo transversalmente à porção da lâmina igualando com a conexão entre a base de pá e a porção da lâmina, em que a plataforma tem um reforço que se estende ao longo de pelo menos uma porção da borda distal de dita plataforma.

[0037] Pode-se entender que essa pá corresponde à pá que pode ser obtida usando a pré-forma acima. Apesar disto, tal pá também poderia ser obtida a partir da pré-forma fibrosa principal descrita acima, com o reforço sendo encaixado à plataforma após a consolidação da pré-forma fibrosa principal. De toda forma, todas as características e vantagens descritas acima podem ser transpostas diretamente para essa pá, qualquer que seja a técnica usada para obtê-la.

[0038] Em certas modalidades, a pá é feita de forma de peça única a partir de material compósito por meio de uma pré-forma de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, dita pré-forma sendo conformada em um molde e incorporada em uma matriz.

[0039] Em certas modalidades, a matriz é de tipo orgânico. Em particular, pode ser uma resina epóxi.

[0040] Em outras modalidades, a matriz do tipo cerâmico.

[0041] Em certas modalidades, o reforço é encaixado à plataforma.

[0042] A presente descrição também se refere a uma roda de pás para um motor de turbina, e tendo uma pluralidade de pás de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores.

[0043] Ela pode ser uma roda de rotor, tal como um ventilador, na qual as pás são arranjadas angularmente em torno de um cubo rotatório, ou pode ser uma roda de estator, na qual as pás são palhetas arranjadas angularmente dentro de uma casca estacionária.

[0044] A presente descrição também provê um motor de turbina, incluindo pelo menos uma pá ou ao menos uma roda de pás de acordo com qualquer modalidade anterior.

[0045] As características e vantagens supracitadas, e outras, aparecem com a leitura da descrição detalhada a seguir de modalidades da pré-forma, da pá, da roda de pás, e do motor de turbina que são propostas. A descrição detalhada é feita em referência aos desenhos que acompanham.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0046] Os desenhos que acompanham são diagramas e buscam, sobretudo, ilustrar os princípios da invenção.

[0047] Nos desenhos, de uma figura para a outra, elementos (ou porções de um elemento) que sejam idênticas são referenciadas usando os mesmos sinais de referência. Ainda, elementos (ou porções de um elemento) pertencentes a diferentes modalidades, mas tendo funções análogas são identificados nas figuras por referências numéricas aumentadas em 100, 200, etc.

[0048] A Figura 1 é uma vista em seção axial de um motor de turbina da invenção.

[0049] A Figura 2 é um diagrama de seção radial fragmentária de uma pá de rodas da invenção.

[0050] A Figura 3 é uma vista em perspectiva fragmentária de uma pá que constitui uma modalidade.

[0051] A Figura 4 é uma vista em seção do reforço em uma primeira modalidade.

[0052] A Figura 5 é uma vista diagramática da pré-forma correspondente a esta modalidade da pá antes de sua conformação.

[0053] A Figura 6 é um diagrama que exibe a pré-forma correspondente à pá depois de sua conformação.

[0054] A Figura 7 é uma vista em seção do reforço em uma variante da primeira modalidade.

[0055] A Figura 8 é uma vista em seção do reforço em uma outra variante da primeira modalidade.

[0056] As Figuras 9 e 10 são vistas em perspectiva fragmentária de uma pá em uma segunda modalidade.

[0057] A Figura 11 é uma vista em perspectiva fragmentária de uma pá em uma segunda modalidade.

[0058] A Figura 12 é um diagrama que exibe um passo da fabricação da pré-forma para a pá da Figura 11.

[0059] A Figura 13 é uma vista em seção axial de uma roda de pás em uma terceira modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES

[0060] Para tornar a invenção mais concreta, modalidades são descritas em detalhes abaixo em referência aos desenhos que acompanham. Deve ser entendido que a invenção não está limitada a essas modalidades.

[0061] A Figura 1 é uma vista em seção de motor turbofan 1 da invenção, a seção estando em um plano vertical que contém o eixo principal A do jato. Indo de montante à jusante na direção de fluxo do fluxo de ar, ele compreende um ventilador 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.

[0062] Como exibido na Figura 2, o ventilador 2 possui uma pluralidade de pás de ventilador 10 montadas angularmente em torno do eixo A em um disco 11 que é conectado ao eixo de baixa pressão do motor de turbina 1.

[0063] Tal pá de ventilador é exibida na Figura 3. Ela compreende uma base de pá 21 em formato de cauda de andorinha configurada para engatar em uma fenda 12 do disco 11 de modo a prendê-la ao disco 11. Essa base de pá 21 é estendida para cima por uma lâmina 22 que apresenta uma face de lado de sucção 22e e uma face de lado de pressão 22i, cada uma se estendendo de montante à jusante entre uma extremidade condutora 22a e uma extremidade seguidora 22f.

[0064] A pá 10 também possui uma plataforma de lado de sucção 23, que se estende transversalmente no lado de sucção da pá a partir da conexão entre a base de pá 21 e a lâmina 22, e uma plataforma de lado de pressão 24, que se estende transversalmente no lado de pressão da pá a partir da conexão entre a base de pá 21 e a lâmina 22.

[0065] A extremidade distal de cada plataforma 23, 24 é provida de um calço 40 que forma um reforço. O calço 40, que pode ser visto mais claramente na Figura 4, é um membro de seção que apresenta uma seção transversal em formato de U: ele possui uma flange superior 41 e uma flange inferior 42 que apertam a extremidade distal da plataforma 23.

[0066] A superfície da extremidade distal da plataforma 23 apresenta um recuo 43 de profundidade correspondente à espessura da flange superior 41 do calço 40. Portanto, quando o calço 40 é encaixado na extremidade distal da plataforma 23, sua flange superior 41 se engata no recuo 43 de modo que o calço 40 esteja alinhado à superfície superior da plataforma 23.

[0067] Nessa modalidade, a pá 10 é obtida como uma peça única por tecelagem 3D de uma pré-forma fibrosa principal 30, pondo calços 40 na pré- forma fibrosa principal 30, e injetando uma resina orgânica usando o método de moldagem de transferência de resina (RTM, do inglês resin transfer molding) conhecido para profissionais do campo.

[0068] A Figura 5 exibe a pré-forma tecida tridimensionalmente 30 usada para executar essa modalidade da pá 10. A Figura 6 exibe a pré-forma 30’ final, após conformar e por os calços 40 no lugar. A pré-forma 30 é descrita indo para cima, isto é, de jusante à montante na direção de tecelagem T. Apesar disso, deve-se entender que a tecelagem poderia ser executada iniciando-se da outra extremidade e na direção oposta.

[0069] Nessa modalidade, a pré-forma 30 é tecida tridimensionalmente a partir de fibras de carbono usando uma tecelagem interloque 3D. Apenas as superfícies da pré-forma 30 são tecidas bidimensionalmente com uma tecelagem tipo de cetim.

[0070] Na extremidade de fundo, a tecelagem inicia fazendo uma primeira seção longitudinal 31 que ira formar a base 21 da pá 10.

[0071] Acima dessa primeira seção longitudinal 31, inicia uma zona D de não interloque na qual uma primeira tira livre 33a, uma segunda seção longitudinal 32, e uma segunda tira livre 34b são tecidas conjuntamente de forma não entrelaçada (non interlinked) com planos respectivos 38 e 39 de não entrelaçamento. Métodos de tecelagem que permitam tal não entrelaçamento são, hoje em dia, conhecidos no campo de tecelagem 3D.

[0072] Saídas de camada também podem ser feitas ao longo da direção de tecelagem T entre a segunda seção longitudinal 32 e cada uma das tiras livres 33a, 34a para afinar a segunda seção longitudinal 32 e, portanto, a lâmina futura 22. Métodos de tecelagem que permitam que tais camadas saiam são atualmente bem conhecidas no campo de tecelagem 3D.

[0073] Saídas de camada 35 e 36 também são arranjadas a partir de um certo nível ao longo das tiras livres 33a e 34a.

[0074] Uma vez que a tecelagem tenha terminado, as tiras livres 33a e 34a são cortadas a um comprimento de modo a formar respectivamente uma primeira seção transversal 33 que irá formar a plataforma de lado de sucção 23 da pá 10, e uma segunda seção transversal 34 que irá formar a plataforma de lado de pressão 24 da pá 10.

[0075] Deve ser observado, nesse ponto, que as qualificações “transversal” e “longitudinal” são dadas como uma função da posição final do segmento em questão, os segmentos transversais necessariamente sendo tecidos longitudinalmente antes de serem dobrados transversalmente.

[0076] Uma vez que as tiras livres 33a e 34a tenham sido cortadas em comprimento, os fios flutuados que resultam das saídas de camada feitas nas superfícies da segunda seção longitudinal 32 e das tiras livres 33a, 34b se tornam acessíveis e podem ser cisalhados. As saídas de camada 35 e 36, portanto, formam recuos que levam ao recuo 43 nas extremidades distais das plataformas 23 e 24.

[0077] Portanto, a pré-forma 30 pode ser umedecida para torná-la mais macia e tornar mais fácil mover as fibras para fora do gabarito. A pré- forma principal 30 é, então, posta dentro de um molde de conformação de espaço interno que se combine com o formato necessário para a pré-forma 30.

[0078] A pré-forma 30 é, então, secada, de modo que endureça, bloqueando, assim, o formato imposto durante a conformação. Como exibido na Figura 6, os calços 40 são, então, encaixados nas extremidades das seções transversais da pré-forma principal 30, com suas flanges superiores encaixando nos recuos 35 e 36 da pré-forma principal. A pré-forma 30’ como terminada dessa forma é finalmente posto em um molde de injeção que possui as dimensões da pá 10 final desejada, e dentro da qual uma matriz é injetada, nesse exemplo uma resina epóxi. Tal injeção pode, por exemplo, ser executada pelo método RTM conhecido. Essa coinjeção, então, serve para prender os calços 40 na pré-forma principal 30 de tal forma que, na extremidade desse passo, a pá 10 é obtida como uma peça única feita de material compósito encaixado com calços 40.

[0079] Naturalmente, o exemplo de tecelagem descrito acima é apenas um exemplo entre muitos outros exemplos possíveis que a pessoa profissional da arte reconhece facilmente. Em particular, é possível imaginar outros arranjos de não entrelaçamento e usar outras técnicas de tecelagem, tais como cruzamento de camadas, extração de camadas, ou transições de espessuras, para se obter uma formato de pré-forma análogo. O profissional do campo irá encontrar diversos exemplos de tecelagem no Documento WO 2014/076408, em particular.

[0080] Ainda, em outro exemplo, a pré-forma principal 30 pode inicialmente ser consolidada por si só injetando a matriz, e após isto os calços 40 podem ser encaixados em um segundo passo por adesivo, rebitagem, aparafusamento, ou qualquer outro método de fixação. Sob tais circunstâncias, o recuo 43 pode ser obtido por usinagem da plataforma 23 após consolidação, em vez de fazer com que camadas saiam durante a tecelagem.

[0081] Em uma primeira variante de modalidade, como exibido na Figura 7, a superfície inferior da extremidade distal da plataforma 23’ pode igualmente apresentar um recuo 44’ de profundidade correspondente à espessura da flange inferior 42’ do calço 40’.

[0082] Em uma segunda variante de modalidade, como exibido na Figura 8, os calços 40a das plataformas de lado de sucção 23 possuem sulcos 45 respectivos em suas extremidades distais, enquanto os calços 40b das plataformas de lado de pressão 24 apresentam estrias 46 respectivas capazes de cooperar com o sulco 45 no calço 40a vizinho. Naturalmente, a configuração inversa também é possível.

[0083] As Figuras 9 e 10 exibem uma segunda modalidade de uma pá 110. Nessa segunda modalidade, o reforço está na forma de uma forma de caixa 150 respectivo de seção retangular ou trapezoidal que se estende contra as superfícies inferiores das plataformas 123, 124 ao longo de todas suas extremidades distais. A forma de faixa é oca ao longo de todo seu comprimento, formando, assim, cavidades 151 e 152 que são abertas axialmente respectivamente em suas extremidades à montante e à jusante.

[0084] Tal pá 110 pode ser obtida usando um método de fabricação análogo àquele da primeira modalidade. Uma pré-forma fibrosa principal análoga é, portanto, tecida e, então, as formas de caixa 150 são encaixadas contra as superfícies inferiores das seções transversais da pré-forma principal, por exemplo, usando rebites 159, ou placas de adesivo, com a pré-forma, sendo terminada dessa forma, estando, então, sujeita a coinjeção.

[0085] Alternativamente, as formas de caixa 150 podem ser encaixadas por união adesiva, rebitagem, aparafusamento, ou qualquer outro método em uma pá compósita que já tenha sido consolidada, por exemplo, vindo da pré-forma fibrosa principal 30 descrita acima.

[0086] Ainda, deveria ser observado que é possível prover as formas de caixa 150 com dispositivos antissobreposição análogos ao dispositivo exibido na Figura 6, com as formas de caixa do lado de sucção tendo respectivos sulcos e as formas de lado de caixa de lado de pressão estrias correspondentes.

[0087] A Figura 11 exibe uma terceira modalidade de uma pá 210. Nessa terceira modalidade, o reforço possui o formato de um cilindro 260 de seção circular ou oval que se estende ao longo de toda a extremidade distal de cada plataforma 223, 224, e é enquadrado na espessura desta.

[0088] Como pode ser visto na Figura 12, o cilindro 260 é oco ao longo de todo seu comprimento, formando, assim, cavidades 261 e 262 que são axialmente abertas respectivamente nas extremidades à montante e à jusante. O cilindro também possui pontas 263 distribuídas ao longo de sua superfície externa.

[0089] A fabricação de tal pá 210 é análoga às primeira e segunda modalidades descritas acima. Uma pré-forma de fibra 230 principal é inicialmente tecida de forma análoga às modalidades acima, enquanto dá, apesar disto, maior comprimento à seção transversal 233.

[0090] A pré-forma, quando terminada dessa forma, é, então, consolidada por injeção de uma matriz de forma análoga às modalidades anteriores.

[0091] A Figura 13 é uma vista em seção axial diagramática da pá 210 montada no disco de ventilador 211. Na Figura 13, a casca 213 à montante e o tambor 214 à jusante do ventilador 2 podem ser vistos: são situados no rotor e, portanto, giram sincronicamente com o disco 211 e com as pás 210.

[0092] Deve ser observado, na Figura 13, que a casca 213 à montante possui uma pluralidade de dedos 213a que encaixam nas cavidades à montante 261 dos cilindros 260, e o tambor 214 à jusante é igualmente encaixado com uma pluralidade de dedos 214a que encaixam nas cavidades 262 à jusante dos cilindros 260, tais dispositivos servindo para manter os cilindros 260 e, portanto, evitar deformação excessiva das plataformas 223 em operação.

[0093] Também deve ser entendido que tal mecanismo de retenção também é possível com os reforços no formato de formas de caixa 150 na segunda modalidade.

[0094] As modalidades ou implantações descritas na presente descrição são dadas como ilustrações não limitantes, e um profissional do campo pode facilmente, à luz da descrição, modificar essas modalidades ou implantações, ou projetar outras, enquanto se mantém dentro do escopo da invenção.

[0095] Ainda, as várias características dessas modalidades ou implantações podem ser usadas unicamente ou combinadas uma com a outra. Quando são combinadas, as características podem ser combinadas como descrito acima ou de outras formas, a invenção não sendo limitada às combinações específicas descritas na presente descrição. Em particular, exceto quando especificado o contrário, uma característica descrita em referência a qualquer uma modalidade ou implantação pode ser aplicada de forma análoga a outra modalidade ou implantação.

Claims (15)

1. Pré-forma para uma pá de motor de turbina, a pré-forma caracterizada pelo fato de que compreende uma pré-forma fibrosa principal (30) obtida por tecelagem tridimensional e compreendendo: - uma primeira seção longitudinal (31) adequada para formar uma base de pá (21); - uma segunda seção longitudinal (32) que se estende da primeira seção longitudinal (31) para cima, e adequada para formar uma porção da lâmina (22); e - uma primeira seção transversal (33) que se estende transversalmente a partir da conexão entre as primeira e segunda seções longitudinais (31, 32), e adequada para formar uma primeira saliência (23); em que a pré-forma (30') também inclui pelo menos um reforço (40) encaixado na pré-forma fibrosa principal (30) ao longo de pelo menos uma porção da borda distal da primeira seção transversal (33); e em que o reforço se estende ao longo da borda distal da primeira porção transversal pelo menos a partir de sua extremidade a jusante ou a montante.

2. Pré-forma de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o reforço é um calço (40) que possui uma seção conformada em U e prende a borda distal da primeira seção transversal (33).

3. Pré-forma de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a extremidade superior do calço (40) engata em um recuo (35) formado na superfície superior da primeira seção transversal (33) de modo que a superfície superior do calço (40) seja nivelada com a superfície superior da primeira seção transversal (33).

4. Pré-forma de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o reforço é uma forma de caixa (150) encaixado contra a superfície de fundo da primeira seção transversal.

5. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o reforço (40a) possui uma estria axial ou um entalhe axial (45) configurado para cooperar respectivamente com o entalhe axial ou a estria axial (46) de um reforço (40b) de uma plataforma de uma pá vizinha.

6. Pré-forma de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o reforço é um cilindro (260), preferivelmente provido com pontas (263), com a extremidade distal da primeira seção transversal (233) sendo envolvida em volta do cilindro.

7. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizada pelo fato de que o reforço (150) possui uma cavidade interna axial (151, 152).

8. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a pré-forma fibrosa principal (30) tem uma segunda seção transversal (34) que se estende transversalmente a partir da conexão entre as primeira e segunda seções longitudinais (31, 32), se igualando com e se distanciando da primeira seção transversal (33), e adequada para formar uma segunda plataforma (24); e em que a pré-forma (30') também tem um segundo reforço (40) encaixado na pré-forma fibrosa principal (30) ao longo de pelo menos uma porção da borda distal da segunda seção transversal (34).

9. Pá para um motor de turbina, caracterizada pelo fato de que compreende: - uma base de pá (21); - uma porção da lâmina (22) se estendendo para cima a partir da base de pá (21); e - uma plataforma (23), feita de material compósito e se estendendo transversalmente à porção da lâmina (22) igualando com a conexão entre a base de pá (21) e a porção da lâmina (22); em que a plataforma (23) tem um reforço (40) que se estende ao longo de pelo menos uma porção da borda distal da plataforma (23); e em que o reforço se estende ao longo da borda distal da plataforma pelo menos a partir de sua extremidade à jusante ou à montante.

10. Pá de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que é feita de maneira com uma única peça sem material compósito por meio de uma pré-forma (30') como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, a pré-forma (30') sendo conformada em um molde e incorporada em uma matriz.

11. Pá de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o reforço (40) é encaixado à plataforma (23).

12. Roda de pás para uma motor de turbina, caracterizada pelo fato de que tem uma pluralidade de pás (10) como definida em qualquer uma das reivindicações 9 a 11.

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

14. Pré-forma para uma pá de motor de turbina, a pré-forma caracterizada pelo fato de que compreende uma pré-forma fibrosa principal (30) obtida por tecelagem tridimensional e compreende: - uma primeira seção longitudinal (31) adequada para formar uma base de pá (21); - uma segunda seção longitudinal (32) que se estende da primeira seção longitudinal (31) para cima, e adequada para formar uma porção da lâmina (22); e - uma primeira seção transversal (33) que se estende transversalmente a partir da conexão entre as primeira e segunda seções longitudinais (31, 32), e adequada para formar uma primeira saliência (23); em que a pré-forma (30') também inclui pelo menos um reforço (40) encaixado na pré-forma fibrosa principal (30) ao longo de pelo menos uma porção da borda distal da primeira seção transversal (33); e em que o reforço é um cilindro (260), preferivelmente provido com pontas (263), com a extremidade distal da primeira seção transversal (233) sendo envolvida em volta do cilindro.

15. Pá para um motor de turbina, caracterizada pelo fato de que compreende: - uma base de pá (21); - uma porção da lâmina (22) se estendendo para cima a partir da base de pá (21); e - uma plataforma (23), feita de material compósito e se estendendo transversalmente ao nível da porção da lâmina (22) com a conexão entre a base de pá (21) e a porção da lâmina (22); em que a plataforma (23) tem um reforço (40) que se estende ao longo de pelo menos uma porção da borda distal da plataforma (23); e em que o reforço (40) é um cilindro, com a borda distal da plataforma (23) sendo envolvida em volta do cilindro.

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