MX2012005955A - Molde para un impulsor centrífugo, insertos del molde y método para construir un impulsor centrifugo. - Google Patents

Abstract

Un molde para construir una rueda motriz centrífuga para una turbomáquina caracterizada porque comprende por lo menos un inserto anular (110) capaz de producir un ensamble anular de álabes aerodinámicas (13) de una rueda motriz acabado; dicho inserto anular (110) se utiliza para formar álabes aerodinámicas (13) y de tal manera que puede removerse fácilmente de dicho molde durante el procedimiento de moldeado.

Description

MOLDE PARA UN IMPULSOR CENTRÍFUGO. INSERTOS DEL MOLDE Y MÉTODO PARA CONSTRUIR UN IMPULSOR CENTRÍFUGO CAMPO DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la materia en cuestión descritas en la presente se refieren en general a impulsores centrífugos de material mixto para turbomáquinas y métodos de producción relacionados, particularmente, pero no exclusivamente, para aplicaciones de petróleo y gas.

Otras modalidades generalmente se refieren a un molde para producir este impulsor centrífugo, algunos componentes particulares para hacer este impulsor centrífugo con este molde, y a una turbomáquina en donde se podría utilizar dicho impulsor.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Un componente de una turbomáquina centrífuga es el impulsor centrífugo, que transfiere, en general, energía desde el motor que impulsa la turbomáquina a un fluido motor que se comprime o bombea al acelerar el fluido hacia afuera desde el centro de rotación; la energía cinética impartida por el impulsor al fluido motor se transforma en energía de presión cuando el movimiento hacia afuera del fluido se confina por un difusor y la cubierta de la máquina. Esta máquina centrífuga se denomina, en general, un compresor (si el fluido motor es gas) o una bomba (si el fluido motor es un líquido).

Otro tipo de turbomáquina centrífuga es un expansor, que utiliza la presión de un fluido motor para generar trabajo mecánico en un eje utilizando un impulsor en donde se puede expandir el fluido.

US 4,676,722 describe una rueda para un compresor centrífugo hecho por una pluralidad de colectores cargados con fibra. Un inconveniente de este impulsor en particular es que varios colectores tienen refuerzo directo de fibra sustancialmente en la dirección radial, de manera que es difícil equilibrar la tensión circunferencial a medida que se genera por las fuerzas centrífugas a una velocidad de rotación alta. Después de la fabricación, los sectores se unen uno al otro por la resistencia adhesiva de un agente de unión, que limita la velocidad máxima de operación. También, el método de fabricación, en donde el ensamble se integra en su lugar por filamentos, se restringe a geometrías relativamente simples (por ejemplo, con sectores de bordes rectos) que pueden tener eficiencia aerodinámica baja.

US 5,944,485 describe una turbina de material mixto termo-estructural, particularmente uno de diámetro grande, y un método para fabricar la turbina que proporciona acoplamiento mecánico para su ensamble por medio de pernos, ranuras, hendiduras y así sucesivamente. Un inconveniente de este impulsor es que el acoplamiento mecánico no puede asegurar una alta resistencia a una alta velocidad giratoria cuando se usa fluido motor corrosivo o erosivo. Por lo tanto la confiabilidad de este componente puede disminuir dramáticamente. Además, el esquema para fijar el plano aerodinámico al concentrador proporciona al usuario fibras continuas alrededor de las esquinas internas de los pasajes. Ya que éstas son normalmente áreas de alta tensión, es deseable tener fibras que sean continuas desde el plano aerodinámico a la cubierta y desde el plano aerodinámico al concentrador.

US 6,854,960 describe una disposición del impulsor o hélice de material mixto segmentado y un método de fabricación. El inconveniente principal de este impulsor es que depende de la unión adhesiva para unir segmentos idénticos. Como resultado, no tiene una resistencia mecánica alta para trabajar a una velocidad giratoria alta, y las fuerzas centrífugas pueden separar los segmentos idénticos y destruir el propio impulsor. Otro inconveniente es que no es posible construir un impulsor con álabes con geometría compleja, como es el caso con impulsores tridimensionales o similares.

En general, un inconveniente de todos los impulsores antes mencionados es que presentan una estructura mecánica relativamente compleja, porque están compuestos de varios componentes diferentes que necesitan ser ensamblados independientemente y luego mecánicamente. Además, los componentes hechos de fibras tienen que ser construidos en general por moldes metálicos costosos, incrementando el costo de fabricación. También, diferentes moldes metálicos tienen que utilizarse para construir estos componentes de fibra para cada tipo diferente de impulsor, que incrementa significativamente el costo de fabricación. De nueva cuenta, estos ensambles mecánicos no se logran fácilmente por medio de maquinaria automatizada, incrementando además el tiempo y el costo de fabricación.

Otro inconveniente es que los álabes de estos impulsores no se protegen de ninguna forma de partículas sólidas o ácidas suspendidas en el flujo motor, por lo tanto problemas de erosión y corrosión podrían ser significativos y pueden llevar a la destrucción del componente.

Incluso otro inconveniente es que puede ser difícil lograr el ensamble mecánico de todos los componentes necesarios para operaciones óptimas del impulsor a alta velocidad. Además, cualquier distorsión producida por las tensiones y fuerzas creadas durante el uso puede causar problemas durante la operación, especialmente a alta velocidad; pueden ocurrir vibraciones durante la operación, causadas por desgaste y/o por un ensamble defectuoso de varios componentes. Por lo tanto, el impulsor puede fallar.

Hasta la fecha, a pesar de los desarrollos en la tecnología, estos inconvenientes presentan un problema y crean una necesidad de producir impulsores centrífugos simples y económicos para turbomaquinaria en una forma incluso rápida y menos costosa, mientras que al mismo tiempo produce un producto acabado mejorado y de alta calidad. Existe una necesidad particular para producir un impulsor centrífugo innovador al tomar ventaja de las tecnologías de la fibra y material mixto, mientras se conserva en su mayoría las propiedades mecánicas, fluido-dinámicas y aerodinámicas del impulsor metálico, para utilizar efectivamente este impulsor innovador en el campo de la turbomaquinaria. Son necesarias las mejoras del diseño para tomar mayor ventaja de las resistencias inherentes de los materiales mixtos, y para permitir una operación segura a velocidades periféricas más altas de lo que es posible con impulsores metálicos típicos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es producir un molde simple, rápido y económico para construir un impulsor centrífugo, superando por lo menos algunos de los inconvenientes mencionados anteriormente.

Un objetivo adicional es desarrollar un método para la producción de dicho impulsor, particularmente un método para crear el impulsor utilizando material mixto.

Un objetivo adicional es producir algunos componentes para hacer dicho impulsor por dicho molde en una manera fácil y económica.

De acuerdo con un primer aspecto, hay un impulsor centrífugo para una turbomáquina que comprende una pluralidad de álabes aerodinámicos; cada uno de estos álabes comprende paredes internas en donde se relaciona por lo menos un elemento de tela.

En otras palabras, los álabes aerodinámicos son los espacios vacíos entre hojas adyacentes. Durante el uso del impulsor, en pocas palabras, el fluido motor entra en un ojo de entrada de cada álabe aerodinámico, pasa a través del álabe, en donde el fluido se empuja radialmente por la geometría del álabe mismo y por la rotación del impulsor, y por último sale a través de una salida del ojo de cada álabe.

Debe entenderse que, en esta descripción y en las reivindicaciones anexas, el término "tela" se utiliza para implicar un número de una o más de una variedad de estructuras fibrosas diferentes tejidas en un patrón, tal como un patrón de trenza, un patrón cosido o un ensamble de capas (y no sólo disposiciones tejidas). Véase las descripciones que se presentan más abajo.

En una modalidad particularmente ventajosa de la materia en cuestión descrita, los primeros elementos de tela se configuran para rodear cada álabe aerodinámico para reproducir sustancialmente la forma del álabe aerodinámico de manera que se conserven las características aerodinámicas de dicho álabe. La tela comprende fibras que están ventajosa y preferiblemente continuas alrededor de toda superficie interna de cada álabe proporcionando así una alta resistencia a las tensiones mecánicas generadas en estas ubicaciones. De esta manera un álabe sencillo se vuelve particularmente resistente a la tensión mecánica y al mismo tiempo es capaz de conservar sus características aerodinámicas.

En otra modalidad ventajosa de la invención, un segundo elemento de tela se configura para rodear alternativamente una pared superior de un álabe y una pared inferior de un álabe adyacente que pasa a lo largo de la hoja respectiva entre las mismas de manera que se conserven las características aerodinámicas de dicho álabe.

En otra modalidad ventajosa, un tercer elemento de tela tiene una superficie sustancialmente cónica con hojas de tela que extienden desde la superficie; estas hojas de tela son capaces de reproducir sustancialmente las hojas del impulsor acabado.

Es claro que las tres modalidades antes mencionadas podrían elaborarse de diferentes maneras de acuerdo con las necesidades específicas de fabricación o uso; tampoco se excluye la realización de estas modalidades en combinación con otras.

En otra modalidad, un componente formado se asocia dentro de cada uno de los álabes aerodinámicos con el fin de actuar contra los fenómenos de la erosión o corrosión provocados por el fluido motor.

De hecho, el fluido motor podría ser un gas, un líquido o en general una mezcla de los mismos, y el proceso de erosión o corrosión podría ser agravado por la alta velocidad giratoria del impulsor, que provoca que las partículas líquidas y sólidas en el flujo choquen contra la hoja con fuerza más alta.

En otra forma ventajosa de implementación, el impulsor comprende un cuarto elemento de tela colocado sobre los álabes aerodinámicos; este cuarto elemento de tela podría tener sustancialmente una forma y función de corona centrífuga.

Además, el impulsor podría comprender un quinto elemento de tela que tiene sustancialmente una forma plana anular que elabora sustancialmente una placa posterior para el impulsor mismo.

Un sexto elemento de tela podría ajustarse debajo de los álabes aerodinámicos; este elemento tiene sustancialmente una forma anular y es capaz de emparejarse con la superficie inferior externa de los álabes.

Un séptimo elemento de tela podría ajustarse ventajosamente alrededor de un orificio axial dentro del cual se ajusta un rotor de la turbomáquina. El cuarto, quinto, sexto y séptimo elementos de tela podrían ser proporcionados, preferiblemente en combinación uno con el otro, para incrementar la resistencia mecánica del impulsor acabado; sin embargo, debe entenderse que estos elementos de tela podrían ser utilizados solos o en varias combinaciones de acuerdo con las necesidades específicas de fabricación o uso.

En una modalidad ventajosa, todos los elementos de tela antes mencionados - cuando se proporcionan - son anexados o asociados en el material de relleno, típicamente denominado "matriz", para obtener una forma más rígida para el impulsor.

En una modalidad particularmente ventajosa, todos los elementos de tela antes mencionados - cuando se proporcionan - son emparejados o presionados juntos para reducir al mínimo los espacios vacíos entre los mismos. En este caso, el material de relleno utilizado para llenar los espacios entre elementos de fibra adyacentes se reduce lo más posible, para aumentar al máximo la cantidad de fibra estructural dentro del volumen. Esto incrementará además la resistencia mecánica del impulsor acabado.

En una modalidad ventajosa adicional, un elemento de núcleo interior se coloca bajo los álabes aerodinámicos para facilitar el proceso de fabricación del impulsor, en particular para facilitar la deposición de dicho cuarto, quinto, sexto y séptimo elementos de fibra en su lugar, y, cuando se proporciona, proveer una base para el despliegue de la fibra. También, el elemento del núcleo podría configurarse ventajosamente para dar una resistencia y rigidez más altas durante el trabajo del impulsor acabado a altas velocidades giratorias.

El núcleo podría hacerse por lo menos por un material más rígido que el material de relleno antes de ser curado, por ejemplo: madera (por ejemplo, balsa), espuma (por ejemplo, epoxis, fenólicos, polipropileno, poliuretano, cloruro de polivinilo PVC, acrilonitrilo butadieno-estireno ABS, acetato de celulosa), panal (por ejemplo, papel kraft, papel de aramida, plástico reforzado con carbono o vidrio, aleaciones de aluminio, titanio, y otras aleaciones de metal), polímeros (por ejemplo, fenólicos, poliimidas, poliéterimidas, polieteretercetonas), o materiales metálicos u otros.

En modalidades particularmente ventajosas, el núcleo consiste en cavidades sin llenar que disminuyen la densidad total del núcleo, de manera que sea sustancialmente más baja que la de la tela y el material de relleno. Esto dará como resultado fuerzas más bajas en la estructura adyacente cuando se someten a altas velocidades giratorias.

En modalidades particulares, el núcleo podría estar rodeado, en parte, por al menos uno de los elementos de tela antes mencionados - solos o en varias combinaciones, cuando se proporcionan - para obtener un sistema particularmente compacto, rígido y resistente.

De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, los elementos de tela anteriores se hacen por medio de una pluralidad de fibras unidireccionales o multidireccionales, elaboradas sustancialmente para tener una anisotropía alta a lo largo de por lo menos una dirección preferente. Estas fibras podrían tener una forma sustancialmente tipo cadena, como por ejemplo fibras de carbono, fibras de vidrio, cuarzo, boro, basalto, polietileno polimérico (tal como poliamida aromática o polietileno de cadena extendida), cerámica (tal como carburo de silicio o aluminio) u otros.

Sin embargo, no excluye que estos elementos de tela podrían ser elaborados con dos o más capas de fibras, con una combinación de fibras de diferentes tipos o con diferentes tipos de elementos, como por ejemplo con elementos granulares, laminados o esferoidales o telas tejidas, cosidas, trenzadas, sin fruncir u otras telas, cintas o estopas unidireccionales, o cualquier otra arquitectura de la fibra.

El material de relleno anterior podría ser elaborado por un material capaz de mantenerse junto, para distribuir uniformemente las tensiones adentro, y para proporcionar alta resistencia a temperaturas altas y desgaste para los elementos de tela; por el contrario, los elementos de tela son capaces de proporcionar principalmente alta resistencia a las tensiones durante el trabajo del impulsor. Además, el material de relleno puede ser colocado para presentar una masa o densidad específica baja para reducir el peso del impulsor y de este modo la fuerza centrífuga generada durante el trabajo.

El material del relleno podría ser preferiblemente un material polimérico orgánico, natural o sintético, cuyos principales componentes sean los polímeros con moléculas de alto peso molecular, y que se formen por un gran número de unidades básicas (monómeros) unidas por enlaces químicos. Estructuralmente, estas moléculas pueden ser formadas de cadenas lineales o ramificadas, enredadas unas con otras, o mallas tridimensionales, y principalmente estar compuestas de átomos de carbono e hidrógeno, y en algunos casos oxígeno, nitrógeno, cloro, silicio, flúor, azufre, u otros. En general, los materiales poliméricos son una familia muy grande de cientos y cientos de diferentes sustancias.

Uno o más compuestos auxiliares también pueden agregarse a los materiales poliméricos, tal como micro- o nanopartículas, que tienen diferentes funciones que dependen de las necesidades específicas, por ejemplo, fortalecer, endurecer, estabilizar, conservar, licuar, dar color, blanquear o proteger el polímero de la oxidación.

En una forma ventajosa de implementación de la invención, el material de relleno de polímero está constituido, por lo menos en parte, por un polímero termoplástico tal como PPS (sulfuras de polifenileno ), PA (poliamida o nylon), PMMA (o acrílico), LCP (polímero de cristal líquido), POM (acetal), PAI (imida de poliamida), PEEK (poli-éter-éter-cetona), PEKK (poli-éter-cetona-cetona), PAEK (poli-aril-éter-cetona) , PET (tereftalato de polietileno), PC (poli carbonato), PE (polietileno), PEI (Poli-éter-imida), PES (poliéter), PPA (poliftalamida), PVC (cloruro de polivinilo), PU (poliuretano), PP (polipropileno), PS (poliestireno), PPO (óxido de polifenileno), Pl (poliimida; existe como termoestable), o más. Para aplicaciones particularmente a alta temperatura, se pueden preferir varias poliimidas tales como resinas reactivas monoméricas polimerizadas (PMR), 6F-Poliimidas con una cubierta de feniletinil (HFPE), y oligómeros de imida terminados en feniletinil (PETI).

En otra forma ventajosa de implementación de la invención, el material de relleno de polímero está por lo menos en parte constituido por un polímero termoestable, tal como epoxi, fenólico, poliéster, viniléster, Ámin, furanos, Pl (existe también como material termoplástico), BMI (Bismaleimidas), CE (éster de cianato), Ftalanonitrilo, benzoxazinas o más. Para aplicaciones particularmente a alta temperatura, se pueden preferir varias poliimidas termoestables tales como resinas reactivas monoméricas polimerizadas (PMR), 6F-Poliimidas con una cubierta de feniletinil (HFPE), y oligómeros de imida terminados en feniletinil (PETI).

De acuerdo con otra modalidad ventajosa de la invención, el material de relleno está compuesto de un material de cerámica (tal como carburo de silicio o alúmina u otros) o incluso, por lo menos en parte, de un metal (tal como aluminio, titanio, magnesio, níquel, cobre o sus aleaciones), carbono (tal como en el caso de compuestos de carbono-carbono), u otros.

Una ventaja del impulsor creado de acuerdo con la invención es que presenta alta calidad y características innovadoras.

En particular, el impulsor es extremadamente ligero, mientras que al mismo tiempo tiene una resistencia comparable con respecto al impulsor conocido hecho de metal utilizado en el campo de turbomáquinas (para alta velocidad giratoria y para la relación de alta presión).

De hecho, un impulsor metálico tradicional podría pesar de aproximadamente 10 a 2000 kg dependiendo del tamaño del impulsor, y el impulsor de acuerdo con la invención podría pesar de aproximadamente 0,5 a 20 kg (para el mismo tipo de impulsor). Por lo tanto, la reducción en peso es mayor que 75%.

Otra ventaja es que un impulsor hecho de acuerdo con la invención podría ser utilizado con muchos fluidos diferentes (líquido, gas o una mezcla de los mismos) y con fluidos que presentan características corrosivas o erosivas altas.

Una ventaja adicional proviene del hecho de que es particularmente económico y sencillo de producir y manejar. Véase la descripción que se presenta más abajo.

Otra ventaja es que es particularmente fácil para aplicar más componentes o elementos para mejorar la calidad o las características mecánicas del impulsor de acuerdo con los requisitos específicos, tal como los elementos formados o elementos de fibra hechos por una forma específica u otra.

De nueva cuenta, otra ventaja es que un impulsor hecho de acuerdo con la presente invención podría ser de diferentes tipos, conservando al mismo tiempo las características aerodinámicas y mecánicas. Por ejemplo, el impulsor podría ser un impulsor tridimensional, un impulsor bidimensional, u otros.

De acuerdo con un segundo aspecto, hay una turbomáquina en donde se implementa por lo menos un impulsor centrífugo como se describió anteriormente.

En particular, esta turbomáquina podría ser un compresor centrífugo (para el gas) o bomba (para el líquido), o podría ser un expansor centrífugo; en cualquier caso, la turbomáquina tiene preferiblemente una pluralidad de estos impulsores relacionados en un eje común en un metal u otro material (por ejemplo un material mixto).

De acuerdo con un tercer aspecto, hay un molde para construir un impulsor centrífugo para una turbomáquina que comprende, por lo menos, un inserto anular que comprende una pluralidad de insertos del álabe aerodinámico que reproducen los álabes aerodinámicos del impulsor acabado.

En particular, el inserto anular podría hacerse por una sola pieza, o preferiblemente al unir una pluralidad de piezas, véase abajo.

El molde comprende preferiblemente y de manera ventajosa una placa base que tiene una cara interna y una cara externa, la cara interna se configura para reproducir una superficie posterior del impulsor y la! cara externa está sustancialmente opuesta a la cara interna; un anillo superior que tiene una cara interna y una cara externa, la cara interna se configura para reproducir una superficie frontal del impulsor y la cara externa está sustancialmente opuesta a la cara interna.

En otras modalidades, el molde comprende los elementos de tela antes mencionados que tienen preferiblemente y de manera ventajosa una forma (semi) rígida y se hacen por separado antes de colocarse dentro del molde.

En una modalidad particularmente ventajosa de la invención, el molde comprende el núcleo interior asociado bajo la preforma del impulsor centrífugo y sobre la placa base; el núcleo interior podría ser elaborado en numerosas modalidades diferentes de acuerdo con las diferentes necesidades técnicas o requisitos de uso. Véase más abajo.

En otra modalidad ventajosa de la invención, el molde comprende una pluralidad de componentes formados capaces de ser asociados en una superficie externa de cada inserto del álabe aerodinámico; estos componentes formados son configurados para actuar contra la erosión o la corrosión del fluido motor durante el trabajo del impulsor acabado.

En particular, estos componentes formados podrían ser asociados entre uno de los elementos de tela antes mencionados y las superficies del inserto anular que corresponden a las paredes de los álabes, en una posición en donde el proceso de erosión o corrosión causado por el fluido motor es más alto.

Un sistema de cierre podría ser proporcionado para cerrar la preforma entre la placa base y el anillo superior, para centrar y cerrar dicha preforma del impulsor entre los mismos. Este sistema podría elaborarse en una pluralidad de tipos diferentes, por ejemplo en un sistema mecánico (pernos para centrar, tornillos u otros), un sistema geométrico (orificios formados, ranuras formadas, dientes formados, superficies formadas u otros), u otros sistemas.

Se proporciona un sistema de inyección para inyectar el material de relleno dentro del molde por medio de canales de inyección hechos dentro de la placa base y/o el anillo superior.

Una ventaja del molde de acuerdo con la presente invención es que el impulsor acabado que el molde produce es de alta calidad y tiene características innovadoras para el campo de la turbomaquinaria.

Otra ventaja es que el material utilizado para el inserto anular podría ser un poco bajo en cuanto a costo y fácil de trabajar a máquina, tal como la espuma de alta densidad o cerámica.

Además, el material es muy compacto e incluso extremadamente versátil, porque es posible hacer muchos tipos diferentes de impulsores que proporcionan un inserto anular con la geometría y la forma específicas (en particular impulsores tri o bidimensionales).

Incluso otra ventaja del diseño del molde es que permite una infusión de un sólo paso y curado del material de relleno a través de toda la parte. Esto proporciona una parte con alta resistencia y elimina la necesidad de operaciones de unión secundarias tales como unión, trabajo a máquina, o fijación mecánica que pueden ser costosas y consumir mucho tiempo. Además, se elimina la posibilidad de contaminación de la parte o dañó por manejo entre las operaciones.

De acuerdo con un cuarto aspecto, hay un inserto del alabe aerodinámico configurado para reproducir por lo menos un alabe aerodinámico del impulsor centrífugo acabado de manera que se conservan las características aerodinámicas del álabe del impulsor acabado.

De manera ventajosa, el inserto del álabe aerodinámico comprende por lo menos una región central configurada para reproducir apropiadamente el álabe aerodinámico y las regiones de extremo configuradas para asociarse con las regiones de extremo de un inserto adyacente que forma el ensamble anular.

En una modalidad particularmente ventajosa, estas regiones de extremo formadas se configuran para asociarse con las regiones de extremo de un inserto adyacente con el fin de crear los ojos de entrada y salida respectivos para el fluido motor y para manejar, la colocación del inserto dentro del molde, y contener los canales de resina. Además, las regiones de extremo formadas podrían ser proporcionadas con elementos de sellado para evitar una fuga durante la inyección del material de relleno.

En una modalidad preferida, los insertos del álabe aerodinámico están hechos por al menos una sola pieza; sin embargo no excluye que los insertos podrían hacerse de dos o más piezas o, por el contrario, un inserto individual podría producir dos o más álabes aerodinámicos de acuerdo con las modalidades particulares.

La ventaja de este aspecto de la invención es que permite la fabricación de álabes con la geometría 3D compleja de manera que los insertos pueden removerse fácilmente del impulsor después de que se ha curado el material de relleno.

De acuerdo con otra modalidad ejemplar, un inserto del alabe aerodinámico se une con otros insertos del alabe para formar un ensamble anular que reproduce todos los álabes aerodinámicos del impulsor acabado de manera que se conservan las características aerodinámicas de los álabes del impulsor acabado.

Este inserto anular podría hacerse también por una sola pieza. Véase más abajo.

En una modalidad preferida, el inserto anular comprende, preferiblemente y de manera ventajosa, una primera cara, una segunda cara, una pluralidad de ranuras formadas, y un orificio axial.

La primera cara se configura para reproducir la superficie superior del ensamble anular de todos los álabes aerodinámicos del impulsor acabado; la segunda cara está sustancialmente opuesta a la primera cara y se configura para reproducir la superficie inferior del ensamble anular antes mencionado; la pluralidad de ranuras formadas se proporciona para reproducir sustancialmente las paredes laterales de los álabes; y el orificio axial reproduce sustancialmente el orificio axial del impulsor acabado en donde se coloca un rotor de la turbomáquina.

De manera ventajosa, el inserto del álabe aerodinámico y el inserto anular pueden hacerse por un material apropiado de acuerdo con el proceso de fabricación o el tipo de impulsor acabado, y podría ser un material soluble o quebradizo, un material reformable, o un material sólido que puede ser extraído en múltiples piezas, tal como - pero sin limitarse a - metal, cerámica, polímero, madera, o cera. Algunos ejemplos específicos incluyen cerámicas solubles en agua (por ejemplo Aquapour™ de Advanced Ceramics anufacturing), materiales de cambio de estado (por ejemplo "Rapid Reformable Tooling Systems" de 2Phase Technologies), polímeros con memoria de forma (por ejemplo Veriflex® Reusable Mandrels de Cornerstone Research Group).

Una ventaja de los insertos del álabe aerodinámico y el inserto anular de acuerdo con la presente invención es que son capaces de construir un impulsor acabado de alta calidad y con características innovadoras para el campo de la turbomaquinaria.

Otra ventaja es que son extremadamente versátiles, porque es posible hacer muchos tipos diferentes de álabes aerodinámicos que proporcionan una geometría y forma específicas del mismo, por ejemplo un impulsor de tipo bi o tridimensional u otros.

Incluso otra ventaja es - en general - que el impulsor acabado podría hacerse de una sola inyección y no requerir el ensamble y unión subsiguientes. Esto reduce el tiempo de fabricación y mejora la integridad estructural de la parte. Sin embargo, esto no excluye inyectar y curar cada álabe individualmente y después combinar estos álabes en un paso subsiguiente con el concentrador y corona.

De acuerdo con un quinto aspecto, hay un método para construir un impulsor centrífugo para una turbomáquina que comprende, por lo menos un paso para fabricar un inserto anular que comprende una pluralidad de insertos del alabe aerodinámico que reproducen los álabes aerodinámicos del impulsor acabado de manera que se conservan las características aerodinámicas del impulsor acabado.

Los álabes aerodinámicos son los espacios vacíos entre dos hojas adyacentes a través de las cuales puede fluir el fluido motor cuando el impulsor está trabajando. Véase también la descripción anterior.

En una modalidad ventajosa de la invención, este método comprende un paso para construir una pluralidad de insertos del álabe aerodinámico hechos por dicho material apropiado, cada uno de los mismos reproduciendo por lo menos un álabe aerodinámico del impulsor y cada uno configurado para asociarse entre sí para elaborar el inserto anular.

En una modalidad alternativa de la invención, proporciona un paso para construir el inserto anular de una sola pieza que utiliza un molde específico.

En otra modalidad de la invención, proporciona un paso para construir un primer elemento de tela capaz de asociarse alrededor de cada uno de dichos insertos del álabe aerodinámico.

En incluso otra modalidad, se proporciona otro paso para construir un segundo elemento de tela capaz de asociarse en una pared superior de un álabe y en una pared inferior del álabe adyacente del inserto anular.

Además, se proporcionan otros pasos para construir un tercer elemento de tela capaz de formar continuamente una pluralidad de paredes de hoja y una pared entre las hojas.

Sin embargo es claro que podría haber muchas maneras de construir elementos de tela y asociarlos en los insertos del impulsor de acuerdo con las necesidades de aplicación y de ensamble.

En otra modalidad de la invención, se proporciona otro paso para asociar, por lo menos, un componente formado en la superficie externa de cada inserto del álabe aerodinámico antes de asociar el elemento de tela en el mismo. De esta manera es posible anexar el componente formado entre el inserto del álabe aerodinámico y el elemento de tela respectivo.

En incluso otra modalidad de la invención, se proporciona otro paso para asociar un núcleo interior bajo el inserto anular para dar una resistencia y rigidez superiores durante el trabajo del impulsor acabado a altas velocidades de rotación, y al mismo tiempo, facilitar su construcción proporcionando una base sólida para el despliegue de fibras.

De manera ventajosa, el material de relleno podría llenarse dentro del molde por medio de un proceso de infusión, tal como moldeo por transferencia de resina (RTM), moldeo por transferencia de resina asistido al vacío (VARTM), moldeo por inyección con reacción estructural (SRIM), moldeo por inyección de reacción reforzada (RRIM), u otros. Es claro que no excluye el uso de otros métodos de acuerdo con las necesidades específicas de construcción o uso.

En otra modalidad preferida, se proporciona otro paso para remover el inserto anular después del proceso de infusión y curado del material de relleno; esto podría lograrse limpiando con líquido o gas, en el caso de un inserto soluble, calentando, en el caso de un inserto fusible, rompiendo, en el caso de un inserto quebradizo, o diseñando la geometría del inserto anular de manera que pueda removerse sin cambio, en el caso del inserto sólido. De todos modos, este paso de remoción es tal que el inserto anular podría extraerse o disociarse del impulsor acabado después del proceso de infusión de tal manera que se conserven las características aerodinámicas de los álabes del impulsor acabado.

En otra modalidad preferida, se proporciona incluso otro paso para fabricar todas o las porciones de los insertos del álabe aerodinámico y del inserto anular utilizando una técnica de fabricación de aditivos para reducir al mínimo la necesidad de maquinar insertos. Estos métodos de fabricación de aditivos incluyen, pero no se limitan a, estereolitografía, modelado fusionado por deposición, sinterización láser, y fusión de haz de electrones. La elección del método dependerá de muchos factores incluyendo la temperatura de moldeo y tolerancias dimensionales deseadas del impulsor. Esto es especialmente atractivo para aplicaciones en donde se producirán pequeñas cantidades de impulsores con la misma forma.

En incluso otra modalidad preferida, todas o las porciones del inserto se colarán utilizando dados hechos con uno de los métodos de fabricación de aditivos mencionados anteriormente. En este caso, el material de inserto podría consistir en una cerámica que es soluble.

Una ventaja del método de acuerdo con la invención es que el impulsor acabado producido por el método es de alta calidad y tiene las características innovadoras antes mencionadas para el campo de la turbomaquinaria.

Otra ventaja es que es particularmente fácil proporcionar fases adicionales para agregar componentes o elementos para mejorar la calidad o las características mecánicas del impulsor acabado de acuerdo con los requisitos específicos.

Una ventaja adicional es que este método es extremadamente versátil, porque es posible construir diferentes tipos de impulsores conservando las características aerodinámicas y mecánicas del mismo, por ejemplo impulsores b¡ o tridimensionales u otros.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención será más evidente siguiendo la descripción y los dibujos anexos, que muestran esquemáticamente y no a escala modalidades prácticas no limitativas. Más específicamente, en los dibujos, en donde los mismos números indican las mimas partes o partes correspondientes: Las figuras 1A, 1 B y 1 C muestran secciones transversales de un impulsor de acuerdo con diferentes modalidades; La figura 2 muestra un ensamble despiezado de un molde de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 3 muestra una vista lateral y esquemática de un molde similar a la figura 2; La figura 4 muestra un componente para el molde de la figura 3; Las figuras 5 y 6 muestran una pluralidad de vistas de un componente del molde de las figuras 2 o 3; Las figuras 7 y 8 muestran otros componentes de acuerdo con modalidades particulares de la invención; Las figuras 9A, 9B y 9C muestran un elemento de fibra respectivo de acuerdo con modalidades particulares de la invención; La figura 10 muestra una sección transversal del molde de las figuras 2 y 3; y Las figuras 11A a 11J muestran una pluralidad de fibras utilizadas con diferentes modalidades de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En los dibujos, en donde los mismos números corresponden a las mismas partes en todas las varias figuras, un impulsor centrífugo acabado para una turbomáquina de acuerdo con una primera modalidad de la invención se indica generalmente con el número 10A, véase la figura a 1A. Este impulsor 10A comprende una pluralidad de alabes aerodinámicos 13 formados entre hojas aerodinámicas 15 hechas por primeros elementos de tela 1A (véase también figura 9A) e impregnadas con un primer material de relleno M, normalmente denominado como una "matriz".

Es claro que el número y la forma de los elementos de tela, las hojas aerodinámicas, y los álabes correspondientes variarán dependiendo de la modalidad particular del impulsor. Véase la descripción anterior.

Un fluido motor entra en el ojo de entrada de cada álabe 13 a lo largo de una dirección de entrada A, pasa a través del álabe 13 y sale de los ojos de salida del mismo álabe a lo largo de la dirección B.

Un componente formado 19 - que no se muestra a escala en la figura 1A - se coloca en una pared inferior 131 del álabe 13 entre cada hoja 15 apara evitar la erosión del fluido motor durante el trabajo del impulsor 10A. Un cuarto elemento de tela 4 se proporciona ventajosamente sobre el álabe 13 teniendo sustancialmente una forma y función de corona centrífuga. Un elemento de núcleo interior 21 se asocia bajo los álabes 13 y podrían estar rodeados por una pluralidad de otros elementos de tela 5, 6, 7. Véase la descripción que se presenta más abajo.

En la modalidad, (véase también la descripción de la figura 7) este componente formado 19 reproduce sustancialmente la forma de las paredes inferiores 131 del álabe 13 en donde el proceso de erosión causado por el flujo del fluido motor podría ser más alto; sin embargo no se excluye que estos componentes 19 podrían hacerse con otra forma u otros materiales. Véase la descripción que se presenta más abajo.

La figura 1 B muestra una segunda modalidad en la que un impulsor 10B se proporciona con un segundo elemento de tela 1 B (véase también la descripción de la figura 9B) configurado para rodear alternativamente una pared superior de un álabe 13 y una pared inferior de un álabe adyacente 13 que pasa a lo largo de la hoja respectiva 15 entre los mismos.

La figura 1C muestra una tercera modalidad en la que un impulsor 10C se proporciona con un tercer elemento de tela 1C (véase también la descripción de la figura 9C) configurado para formar las hojas 15 y una pared superior 13S del álabe 13 entre cada hoja 15; este tercer elemento de tela 1 C es compuesto sustancialmente por una placa anular con una pluralidad de hojas formadas que extienden fuera desde la placa para formar las hojas.

En ambas de las modalidades 10B y 10C podrían proporcionarse los mismos elementos descritos en la primera modalidad de la figura 1A, como se muestra en las figuras mismas, como el componente formado 19, el núcleo interior 21 , y otros.

En la figura 2 se muestra una vista esquemática de un molde 100 para construir dicho impulsor centrífugo 10A, 10B o 10C que comprende básicamente un inserto anular 110 (mostrado en la vista esquemática en esta figura) y el elemento del núcleo interior 21 entre una placa base 1 13 y un anillo superior 115.

El inserto anular 1 10 está hecho, en esta modalidad particular, al asociar una pluralidad de insertos del álabe aerodinámico 200, cada uno de ellos reproduciendo un álabe aerodinámico 13 del impulsor acabado, para formar un ensamble sustancialmente anular o toroidal. Véase más abajo.

La placa base 113 tiene una cara interna 113A configurada para reproducir una superficie posterior del impulsor acabado 10A, 10B o 10C y una cara externa 113B sustancialmente opuesta a la cara interna 113A. En anillo superior 1 15 tiene una cara interna 115A configurada para reproducir una superficie frontal del impulsor y una cara externa 1 15B sustancialmente opuesta a la cara interna 1 15A.

El elemento del núcleo interior 21 se asocia bajo el inserto anular 110 y presenta una primera cara 21 A (véase también las figuras 2, 3 y 9A-9C), una segunda cara opuesta 21 B y un orificio axial 21 C. La primera cara 21A tiene ventajosamente una forma de corona, similar a una campana, o un tulipán configurado para emparejar la superficie inferior del preforma 1 10; la segunda cara opuesta 21 B se configurada para reproducir sustancialmente la superficie posterior del impulsor acabado y el orificio axial 21 C es capaz de asociarse en un eje R de una máquina en donde se puede instalar el impulsor acabado.

En este dibujo, el elemento del núcleo 21 está rodeado por un quinto elemento de fibra 5, un sexto elemento de fibra 6, y un séptimo elemento de fibra 7. Véase más abajó.

Se ha notado que en estos dibujos la forma del elemento del núcleo 21 se presenta para llenar completamente el espacio entre el eje y la preforma 1 10; no excluye la elaboración del elemento del núcleo 21 para llenar parcialmente este espacio con el fin de disminuir la tensión y al mismo tiempo el peso del impulsor acabado.

En otra modalidad ventajosa, estos elementos de tela adicionales 5, 6 o 7 no podrían ser proporcionados cuando el elemento del núcleo 21 está hecho de material metálico.

Además, las cavidades u orificios formados podrían ser proporcionados en el elemento del núcleo 21 hecho de material metálico e insertado con parte de los elementos de tela para fijar más establemente estos elementos en el mismo.

Además, en la figura 2 se muestra un sistema de cierre 119 que comprende - en esta modalidad ventajosa - una pluralidad de pernos de cierre 119A fijos en el borde de la cara interna 113A de la placa base 113 y con orificios de cierre correspondientes 119B hechos en el borde de la cara interna 115A del anillo superior 115; los orificios de inserción 119C se proporcionan en cada inserto del álabe aerodinámico 200 en una posición particular, véase la descripción que se presenta abajo.

Es claro que el sistema de cierre 119 se describe aquí como un ejemplo de una realización; este sistema puede variar enormemente dependiendo de la modalidad particular.

En la figura 2 se muestra además un inserto axial 121 para formar el orificio axial 21 C del impulsor acabado hecho con un material específico, finalmente el mismo material de la preforma 110 y/o de los insertos 200.

Se ha notado que la figura 2 muestra también una pluralidad de primeros elementos de tela 1A, cada uno de los mismos asociado en la superficie externa de un inserto del álabe aerodinámico respectivo 200; es claro que el molde 100 podría comprender también el segundo y tercer elemento de tela 1B y respectivamente 1C (no se muestra en la figura 2 para simplicidad) para realizar el impulsor acabado que se muestra esquemáticamente en la figura 1B y respectivamente 1C.

La figura 3 muestra una vista esquemática y lateral de un molde similar al de la figura 2 en donde los insertos 200 se asocian juntos para formar el inserto anular 110. En esta figura no se muestra el primer elemento de tela 1A ni el segundo o tercer elemento de tela 1 B y 1 C para simplicidad.

Además, en este dibujo se muestra el cuarto, quinto y sexto elementos de tela 4, 5, 6 que podrían proporcionarse dentro del molde 100 para formar el impulsor acabado en una modalidad ventajosa de la invención.

En particular, el cuarto elemento de tela 4 se configura para asociarse entre el inserto anular 110 y el anillo superior 115; el quinto elemento de tela 5 se configura para asociarse entre el núcleo 21 y la cara interna 113A de la placa base 113; el sexto elemento de tela 6 se configura para asociarse entre el inserto anular 110 y el núcleo 21 ; el séptimo elemento de tela 7 se configura para asociarse dentro del orificio axial 21 C del núcleo 21. Estos elementos del tela 4, 5, 6, 7 podrían impregnarse con el primer material de relleno M durante el proceso de fabricación.

Además, en la figura 3 también se muestra el inserto anular 110 parcialmente en sección y configurado para reproducir un ensamble anular de una pluralidad de álabes aerodinámicos del impulsor acabado de manera que se conserven las características aerodinámicas del impulsor acabado.

En una modalidad preferida aquí descrita, el inserto anular 110 comprende una primera cara 1 0A hecha por la superficie superior del ensamble anular de los álabes y con sustancialmente una forma similar a una campana o un tulipán, y capaz de emparejarse con el cuarto elemento de tela 4. Una segunda cara 110B está sustancialmente opuesta a la primera cara 110A y se hace por medio de la superficie inferior del ensamble anular de los álabes; una pluralidad de ranuras formadas 137 se proporcionan para reproducir sustancialmente las hojas 15 de cada álabe 13 y el orificio axial 21 C es capaz de asociarse al rotor R de la turbomáquina.

Este inserto anular 110 podría hacerse al unir a cada uno una pluralidad de dichos insertos del álabe aerodinámico 200 (como se muestra en estas figuras) o por una sola pieza, como se mencionó anteriormente.

En la figura 4 se muestra esquemáticamente un elemento de tela segmentado 37 (véase también la figura 1A) capaz de ajustarse dentro del espacio en la esquina de dichas ranuras formadas 137 para incrementar la rigidez de todo el ensamble del impulsor acabado, eliminar las trayectorias de flujo preferenciales para el material de relleno, y evitar regiones que contengan sólo material de relleno sin ninguna fibra en donde se pueda iniciar la fisura durante el curado.

En una modalidad preferida, todos los elementos de tela 1 a 7 y 37 están hechos por material de tela que presenta características suaves o (semi) rígidas, de manera que podrían hacerse por separado y asociarse durante el ensamble del molde. Sin embargo, el material de tela podría hacerse por otros tipos de acuerdo con diferentes modalidades o necesidades de uso del impulsor acabado. Además, estos elementos de tela podrían hacerse de diferentes tipos de material de fibra de acuerdo con diferentes modalidades, véase más abajo.

En las figuras 5 y 6 se muestra esquemáticamente el inserto del álabe aerodinámico 200 de acuerdo con una modalidad ventajosa de la invención, que comprende una región central 200A configurada para reproducir un álabe 13 del impulsor acabado y regiones de extremo formadas opuestas 200B, 200C configuradas para asociarse con regiones de extremo formadas 200B y respectivamente 200C de un inserto del álabe adyacente 200 para disponer el ensamble anular elaborando el inserto anular 1 10. En particular, las regiones de extremo 200B, 200C comprenden superficies laterales 200D y respectivamente 200E que son capaces de acoplarse con las superficies laterales 200D y respectivamente 200E del inserto del álabe adyacente 200.

Ventajosamente, las regiones de extremo formadas opuestas 200B, 200C reproducen el ojo de entrada y respectivamente el ojo de salida del álabe 13.

Además, en esta modalidad particular, las regiones de extremo 200B, 200C se forman con el fin de emparejarse con las regiones de extremo de un inserto adyacente 200, y al mismo tiempo, para manejar y colocar el inserto del álabe 200 dentro del molde 100.

Es claro que la forma y la configuración de estas regiones de extremo 200B, 200C podrían cambiarse de acuerdo con las modalidades particulares de la invención.

Se ha notado que el inserto del álabe 200, que se muestra aquí, representa un álabe tridimensional; pero es claro que este inserto 200 podría hacerse de acuerdo con otros tipos diferentes, por ejemplo, un álabe bidimensional u otro.

En la figura 7 se muestra esquemáticamente el elemento formado antes mencionado 19 de acuerdo con una modalidad ventajosa de la invención, capaz de cubrir sólo la porción del álabe 13 del impulsor acabado en donde el proceso de erosión es superior, por ejemplo la parte inferior del mismo (véase la figura 1A).

En particular, este elemento formado 19 se elabora por una primera superficie S1 capaz de reproducir la forma de y asociarse en la pared inferior 131 de un álabe 13, véase también la figura 1A; y por los bordes laterales S2 y S3 para reproducir parcialmente la forma de y asociarse en las paredes laterales de las hojas 15 dentro del álabe 13. Ventajosamente, este elemento formado 19 se puede asociar en la región central 20ÓA del inserto del álabe 200 y anexarse por los primeros, segundos o terceros elementos de tela 1A, 1 B o 1C, véase también las figuras 5 y 6.

En la figura 8 se muestra una modalidad diferente con respecto a la figura 7 en donde un componente formado 20 es capaz de revestir o cubrir completamente las paredes del álabe 13; en otras palabras, este componente formado 20 forma sustancialmente un canal cerrado capaz de reproducir por completo el álabe 13 en donde fluye el flujo motor.

En particular, este elemento formado 20 se elabora por una primera superficie inferior L1 capaz de reproducir la forma de y asociarse en la pared inferior 131 de un álabe 13; por los bordes laterales L2 y L3 reproducir la forma de y asociarse en las paredes laterales de las hojas 15 dentro del álabe 13 y por una segunda superficie superior L4 reproducir la forma de y asociarse en la pared superior 13S de un álabe 13.

Al mismo tiempo, este elemento formado 20 se puede asociar en la región central 200A del inserto 200 y anexarse por el primer, segundo o tercer elemento de tela 1 A, 1 B o 1 C.

Estos elementos formados 19, 20 podrían hacerse por un material resistente a la erosión o corrosión (como por ejemplo metal o cerámica o polímeros u otros) y también pueden utilizarse para incrementar aún más la resistencia mecánica del impulsor acabado.

Es claro que los elementos formados 19, 20 tienen que reproducir la forma del álabe, de manera que podrían ser de los tipos tri o bidimensionales, u otros tipos de acuerdo con la forma de álabe particular en donde tienen que asociarse.

Debe notarse que los elementos formados 19, 20 pueden fijarse dentro del álabe 13 por el material de relleno M y también por su forma configurada en una manera simple y útil.

La figura 9A muestra el primer elemento de fibra 1A (véase también la figura 1A) que presenta una forma que reproduce aproximadamente la forma del alabe 13. En este caso, este elemento 1A podría hacerse por cualquier tipo de fibras - como se describió anteriormente - y podría ser ventajosamente semi-elástico o modelable para alargarse para pasar sobre las regiones de extremo 200B o 200C del inserto 200 y luego cerrarse alrededor de la región central 200A. Es claro que, en una modalidad adicional, el inserto 200 no podría incluir las regiones de extremo 200B, 200C. En otra modalidad, el elemento 1A podría trenzarse, o de otra forma producirse, directamente en el inserto 200, así que ninguna deformación de la tela sería requerida.

La figura 9B muestra el segundo elemento de fibra 1 B (véase también la figura 1 B) que presenta una forma configurada para rodear alternativamente la pared superior 13S del álabe 13 y la pared inferior 131 de un álabe adyacente 13 que pasa a lo largo de la hoja respectiva 15 entre los mismos. En particular, este segundo elemento 1 B se hace sustancialmente por una placa de corona configurada para formar continuamente todos los álabes 13 del ensamble anular colocando un inserto del álabe 200 y el inserto del álabe adyacente 200 opuesto en su superficie durante el ensamble del molde 100.

La figura 9C muestra el tercer elemento de fibra 1 C (véase también la figura 1C) que presenta una configuración sustancialmente hecha por una placa anular para formar la pared superior o inferior 13S o 131 con superficies de la hoja extendiéndose fuera de esta placa para formar la hoja 15 del impulsor acabado; este tercer elemento de tela 1C se puede colocar sustancialmente por arriba del inserto anular 110 (como se muestra en la figura 9C) o bajo el inserto anular 110 (como se muestra en la figura 1C) durante el ensamble del molde 100.

En la figura 10 se muestra esquemáticamente una sección transversal del molde 100 de las figuras 2 y 3, en donde se pueden observar en particular los insertos del álabe 200 y los espacios vacíos dentro de los cuales están contenidos los elementos de tela antes mencionados 1 a 7 y en donde se llena el material de relleno M.

En una modalidad particularmente ventajosa, los espacios vacíos están hechos para emparejar o presionar juntos los elementos de tela 1 a 7 colocados dentro de manera que los elementos de tela adyacentes estén estrictamente en contacto uno con el otro.

De esta manera es posible disminuir los espacios vacíos entre dos elementos de fibra adyacentes 1 a 7 tanto como sea posible; el material de relleno M es capaz de llenar los espacios entre fibras del mismo elemento de fibra 1 a 7 para proporcionar una fracción de volumen de fibra alta y controlada, véase arriba; en particular, utilizando un molde cerrado es posible controlar estos espacios para proporcionar una fracción de volumen de fibra alta y controlada.

El material de relleno M puede inyectarse desde una pluralidad de orificios de inyección 123 hechos en la placa base 13 y/o en el anillo superior 115.

En las figuras 11A a 11J se muestra una pluralidad de fibras que pueden ser utilizadas para hacer los elementos de fibra 1A, 1B, 1C, 4, 5, 6,7 o 37 de acuerdo con diferentes modalidades de la invención.

En particular, lo que se muestra en la figura 11A es un material mixto que comprende el material de relleno M dentro del cual se anexan una pluralidad de fibras continuas R2 que pueden orientarse en una dirección preferente para tener distribución óptima de resistencia en los elementos de fibra durante el uso del impulsor acabado.

En las figuras 11 B y 11C se muestran materiales mixtos compuestos del material de relleno M dentro de los cuales se anexan una pluralidad de fibras en partículas R3 y fibras respectivamente discontinuas R4.

En las figuras 11 D a 11 J se muestran respectivamente fibras compuestas de una malla biaxial R5, una malla cosida R6, una malla tri-axial R7, una malla de urdimbre de capas múltiples R8, una fibra trenzada tridimensional R9, una malla tridimensional cilindrica R10 y respectivamente una malla entretejida tridimensional R11. Todos estos tipos de fibras o malla pueden ser orientados de forma diversa para tener una distribución óptima de resistencia en los elementos de fibra.

Debe notarse que con el paso de los años muchos tipos de fibras sintéticas se han desarrollado presentando características específicas para aplicaciones particulares que pueden utilizarse de acuerdo con las modalidades particulares.

Por ejemplo, Dyneema ® (también conocida como "Gel Spun Polyethylene, o HDPE) de la Compañía "High Performance Fibers b.v. Corporation" es una fibra sintética adecuada para la producción de cables de tracción, y se utiliza para deportes tales como kitesurf, escalada, pesca y la producción de blindajes; otra fibra similar a Dyneema es la Spectra ® patentada por una Compañía de E.U.A.; y otra fibra disponible en el mercado es Nomex ®, una sustancia de meta-aramida hecha a principios de los años sesenta por DuPont.

Las modalidades ejemplares descritas proporcionan objetos y métodos para elaborar un impulsor con características innovadoras. Debería ser entendido que esta descripción no pretende limitar la invención. Por el contrario, las modalidades ejemplares pretenden cubrir alternativas, modificaciones y equivalentes, los cuales son incluidos en el espíritu y alcance de la invención como es definida en las reivindicaciones anexas. Además, en la descripción detallada de las modalidades ejemplares, numerosos detalles específicos son expuestos para proporcionar un entendimiento detallado de la invención reivindicada. Sin embargo, un experto en la técnica podría entender que varías modalidades pueden ser practicadas sin tales detalles específicos.

Aunque las características y elementos de las presentes modalidades ejemplares son descritas en las modalidades en combinaciones particulares, cada característica o elemento puede ser usado solo sin las otras características y elementos de las modalidades o en varias combinaciones con o sin otras características y elementos descritos en la presente.

La descripción escrita usa ejemplos para describir la invención, incluyendo el mejor modo, y también para permitir que cualquier experto en la técnica ponga en práctica la invención, incluyendo hacer y usar cualesquiera dispositivos o sistemas y realizar cualesquiera métodos incorporados. El alcance de la invención patentable es definido por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se le ocurran al experto en la técnica. Se pretende que esos otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones, o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias insignificantes del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un molde para construir un impulsor centrífugo para una turbomáquina en donde comprende un inserto anular (110) que comprende una pluralidad de insertos del álabe aerodinámico (200) reproduciendo los álabes aerodinámicos (13) del impulsor acabado.

2.- El molde de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende una pluralidad de componentes formados (19; 20) capaces de ser asociados en una superficie externa de cada uno de dichos insertos del álabe aerodinámico (200) con dichos componentes formados (19; 20) configurados para actuar contra la erosión del fluido motor durante el trabajo del impulsor acabado.

3.- El molde de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho inserto anular (110) se hace por una sola pieza o al unir a cada uno una pluralidad de piezas.

4.- El molde de conformidad con por lo menos la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende por lo menos uno de los siguientes: una placa base (113) que tiene una cara interna (113A) y una cara externa (113B), la cara interna (113A) se configura para reproducir una superficie posterior del impulsor acabado y la cara externa (113B) está sustancialmente opuesta a la cara interna (113A); un anillo superior (115) que tiene una cara interna (1 15A) y una cara externa (115B), la cara interna (115A) se configura para reproducir una superficie frontal del impulsor acabado y la cara externa (1 15B) está sustancialmente opuesta a la cara interna (1 15A); un elemento del núcleo interior (21 ) asociado bajo el inserto anular (110) y sobre dicha placa base (1 13).

5. - Un inserto del alabe aerodinámico (200) configurado para reproducir por lo menos un álabe aerodinámico (13) de un impulsor centrífugo acabado.

6. - El inserto del álabe aerodinámico de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque comprende por lo menos uno de los siguientes: una región central (200A) configurada para reproducir sustancialmente dicho álabe aerodinámico (13); y regiones de extremo formadas opuestas (200B; 200C) configuradas para asociarse con las regiones de extremo (200B; 200C) de un inserto del álabe adyacente (200) para formar un inserto anular (1 10); un componente formado (19; 20) capaz de asociarse en una superficie externa de dicho inserto del álabe aerodinámico; dichos componentes formados (19; 20) se configuran para actuar contra la erosión del fluido motor durante el trabajo del impulsor acabado.

7.- El inserto del álabe aerodinámico de conformidad con por lo menos la reivindicación 5, caracterizado además porque se hace de una sola pieza o de dos o más piezas.

8.- El inserto del álabe aerodinámico de conformidad con por lo menos la reivindicación 5, caracterizado además porque se hace de un material soluble, un material quebradizo, un material reformable o un material sólido que puede extraerse en múltiples piezas.

9. - Un método para construir un impulsor centrífugo para una turbomáquina que comprende fabricar un inserto anular (110) que comprende una pluralidad de insertos del álabe aerodinámico (200) reproduciendo los álabes aerodinámicos (13) del impulsor acabado.

10. - El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque comprende por lo menos uno de los siguientes: asociar por lo menos un componente formado (19; 20) en la superficie externa de cada uno de dicho inserto del álabe aerodinámico (200) antes de asociar por lo menos un elemento de tela (1A; 1B; 1C) en el mismo; construir un primer elemento de tela (1A) capaz de asociarse alrededor de cada uno de dichos insertos del álabe aerodinámico (200); construir un segundo elemento de tela (1B) capaz de asociarse en la pared superior de cada uno de dichos insertos del álabe aerodinámico (200) y en una pared inferior de dichos insertos del álabe aerodinámico (200) adyacente; construir un tercer elemento de tela (1C) capaz de formar continuamente una pluralidad de hojas (15) entre dichos insertos del álabe aerodinámico (200).