BRPI0916762B1

BRPI0916762B1 - processo de fabricação de um setor de conjunto de pás metálicas para distribuidor de baixa pressão de turbomáquina

Info

Publication number: BRPI0916762B1
Application number: BRPI0916762A
Authority: BR
Inventors: Alquier Damien; Digard Brou De Cuissart Sébastien
Original assignee: Snecma
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2020-02-04
Also published as: JP2011527945A; US8615875B2; US20110113627A1; WO2010007322A3; RU2011105649A; CN102099135B; CA2730584C; EP2307157A2; WO2010007322A2; RU2497627C2; CN102099135A; FR2933884A1; JP5449347B2; CA2730584A1; BRPI0916762A2; EP2307157B1; FR2933884B1

Abstract

processo de fabricação de um setor de conjunto de pás metálicas para distribuidor de baixa pressão de turbomáquina a presente invenção tem como objeto um processo de fabricação de um setor de conjunto de pás metálicas (1) para distribuidor de baixa pressão de turbomáquina do qual pelo menos uma pá (14) compreende uma cavidade interna (13) destinada a receber ou se comunicar com uma sonda de detecção dos gases e pelo menos um furo (19) feito na parede que constitui uma passagem de gás da zona de baixa pressão da turbomáquina para a dita cavidade (13) e a sonda pela colocação no lugar, dentro de um molde de vazamento, de um macho que corresponde à dita cavidade (13) e vazamento de um metal em fusão dentro da cavidade do dito molde de vazamento. o processo é caracterizado pelo fato de que o macho (20) compreende, para cada furo (19) de comunicação da dita cavidade (13), uma protuberância (22) que penetra na superfície interna do molde e que constitui o único elemento de retenção do macho (20) dentro do molde de vazamento.

Description

“PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE UM SETOR DE CONJUNTO DE PÁS METÁLICAS PARA DISTRIBUIDOR DE BAIXA PRESSÃO DE TURBOMÁQUINA” [0001] A presente invenção tem como objeto a fabricação dos conjuntos de pás metálicas de turbomáquinas, mais especialmente de peças que apresentam cavidades internas e furos ou orifícios que fazem essas cavidades se comunicarem com o exterior dos conjuntos de pás.

[0002] Tais conjuntos de pás são em geral fabricados por moldagens de peças de conjuntos de pás individuais que constituem cada uma delas um setor de conjunto de pás, de acordo com uma técnica de fundição de cera perdida, bem conhecida em si. Essa técnica passa pela realização de um modelo feito de cera ou outro material equivalente que compreende uma peça interna que forma um macho de fundição e que representa as cavidades do conjunto de pás. É utilizado para formar o modelo um molde de injeção para cera no qual é colocado o macho e injeta-se nele a cera. O modelo feito de cera é em seguida imerso várias vezes em barbotinas constituídas por uma suspensão de partículas feitas de cerâmica para confeccionar um molde casca. Elimina-se a cera e cozinha-se o molde casca. Obtém-se o conjunto de pás vazando-se um metal em fusão que vem ocupar os vazios entre a parede interior do molde casca e o macho.

[0003] Em um estágio de distribuidores de baixa pressão de turbomáquina, uma parte das pás ou lâminas compreende uma cavidade interna e uma série de furos que fazem essa cavidade se comunicar com o exterior da pá. Essa cavidade e essa série de furos permitem a colocação no lugar de sondas de detecção de temperatura, designadas sondas EGT - “Exhaust Gaz Temperature”. A título de exemplo, para um distribuidor de baixa pressão de uma turbomáquina tipo do estado da arte, que compreende 18 setores ou segmentos de conjunto de pás, uma pá de cada setor que compreende 8 pás é provida de uma cavidade interna e de uma série de furos.

[0004] As sondas de temperaturas nessa zona especial da turbomáquina servem para a vigilância do bom funcionamento e do desgaste do motor.

[0005] De acordo com a técnica atual, a cavidade desses conjuntos de pás que

Petição 870190119076, de 18/11/2019, pág. 7/16

2/7 deve receber uma sonda de temperatura é realizada pela colocação no lugar de machos munidos de espigas superiores e inferiores, que formam, por ocasião dão vazamento do metal, orifícios na plataforma exterior e na plataforma interior da peça; o orifício da plataforma exterior é destinado a receber ou estar em comunicação com a sonda de temperatura, enquanto que o orifício da plataforma interior só serve para a retenção no lugar do macho por ocasião do vazamento do metal, e necessita portanto da colocação no lugar de uma plaqueta de obturação, soldada por brasagem por ocasião do acabamento do setor de conjunto de pás.

[0006] Os furos de comunicação entre a cavidade da lâmina da pá que recebem a sonda e o exterior do conjunto de pás são realizados por perfuração / usinagem (notadamente por usinagem por eletroerosão ou usinagem EDM) depois de vazamento da peça.

[0007] Essa maneira de proceder implica, portanto, uma operação adicional, que além disso gera uma zona queimada em torno do furo que tem propriedades mecânicas inadequadas.

[0008] A presente invenção tem como objetivo fornecer um processo de fabricação de peças de conjunto de pás metálicas que evitam esses inconvenientes.

[0009] A invenção propõe com essa finalidade um processo de fabricação de um setor de conjunto de pás metálicas para distribuidor de baixa pressão de turbomáquina do qual pelo menos uma pá compreende uma cavidade interna destinada a receber ou se comunicar com uma sonda de detecção dos gases e pelo menos um furo, feito na parede, que constitui uma passagem de gás da zona de baixa pressão da turbomáquina para a dita cavidade e a sonda pela colocação no lugar, dentro de um molde de vazamento, de um macho que corresponde à dita cavidade e vazamento de um metal fundido dentro da cavidade do dito molde de vazamento. Esse processo é caracterizado pelo fato de que o dito macho compreende, para cada furo de comunicação da dita cavidade, uma protuberância que penetra na superfície interna do molde e que constitui o único elemento de retenção do macho dentro do molde de vazamento.

[0010] De acordo com a invenção essa sonda de detecção constitui, de maneira

Petição 870190119076, de 18/11/2019, pág. 8/16

3/7 preferida, uma sonda de detecção de temperatura, mais especialmente uma sonda de detecção de temperatura de tipo EGT.

[0011] De acordo com um outro aspecto preferido da invenção, o processo opera mais especialmente de acordo com uma técnica de fundição de cera perdida, produzindo para isso um molde casca no qual o macho é colocado no lugar, o molde casca constituindo o molde de vazamento.

[0012] De acordo com mais uma particularidade preferida da invenção, a base das protuberâncias do macho de vazamento compreende um “abaulamento” ou arredondado, que realiza um abaulamento na base do furo de vazamento, que permite assim evitar a formação de fendas ou outras microfissuras não detectáveis por ocasião de controlas na fabricação, por ocasião do vazamento.

[0013] De acordo com mais um outro aspecto preferido da invenção, o macho de vazamento compreende várias protuberâncias (por exemplo entre 3 e 8 protuberâncias, de preferência 5) que constituem os únicos elementos de retenção do macho dentro do molde de vazamento, enquanto que um orifício destinado à introdução de uma sonda dentro da cavidade em pelo menos uma pá da peça de conjunto de pás é obtido por perfuração da dita peça em prolongamento da cavidade.

[0014] Obtém-se dessa maneira uma peça de conjunto de pás com uma pá que tem uma cavidade e vários furos (por exemplo entre 3 e 8 furos, de preferência 5).

[0015] De acordo com um modo de realização especialmente interessante desse último aspecto preferido da invenção, é possível produzir um só modelo de peças de conjunto de pás / setores de conjuntos de pás para a totalidade do distribuidor, enquanto que somente os setores de conjunto de pás destinados a receber uma sonda são perfurados em prolongamento da cavidade. Isso permite realizar grandes economias do ponto de vista do processo de produção e da gestão dos estoques.

[0016] O novo processo de acordo com a invenção apresenta as vantagens seguintes em relação ao processo de acordo com a técnica existente:

- uma economia que resulta da supressão da operação de perfuração por eletroerosão dos furos (cinco) não conjunto de pás com cavidade interna e uma

Petição 870190119076, de 18/11/2019, pág. 9/16

4/7 economia que resulta da supressão de refugos associados a essa operação delicada;

- a supressão da operação de brasagem de uma plaqueta de obturação sobre o furo de saída inferior do macho atual.

[0017] Outros detalhes e características da invenção aparecerão com a leitura da descrição de dois modos de realização de setores de conjuntos de pás para distribuidor de baixa pressão de uma turbomáquina, dados a título de exemplos não limitativos, em referência aos desenhos anexos, nos quais:

- a figura 1 representa um setor de conjunto de pás para distribuidor de baixa pressão de uma turbomáquina;

- as figuras 2a e 2b representam, esquematicamente, duas etapas de fabricação de um setor de conjunto de pás de acordo com a técnica atual;

- a figura 3 representa um macho de vazamento tal como utilizado atualmente entes da invenção;

- as figuras 4a e 4b representam, esquematicamente, a fabricação de um setor de conjunto de pás de acordo com a invenção;

- a figura 5 representa um macho de vazamento de acordo com a invenção;

- a figura 6 mostra, em ampliação, a base abaulada de uma das protuberância do macho de acordo com a figura 5;

- a figura 7 representa o corte de uma lâmina ou pá com cavidade e furo, de acordo com a invenção, que mostra a forma abaulada do furo.

[0018] As figuras ilustram a fabricação de um setor de conjunto de pás 1 para distribuidor de baixa pressão de uma turbomáquina, tal como representado na figura

1. O setor 1 é composto por pás 4, seis na figura 1, dispostas radialmente entre uma plataforma interior 8 e uma plataforma radialmente exterior 7. As duas plataformas delimitam a corrente de gás na qual as lâminas das pás asseguram a guia do fluxo gasoso. Os setores uma vez que eles estão unidos formam uma roda de distribuidores. O setor representado é um setor dos estágios de baixa pressão da turbomáquina. As lâminas são cheias com exceção aqui de uma lâmina da qual a

Petição 870190119076, de 18/11/2019, pág. 10/16

5/7 função é permitir a retirada de gás para assegurar a medição de sua temperatura. Trata-se da medição dita EGT. A lâmina da primeira pá nesse setor é perfurada com orifícios (9) que colocam a corrente de gás em comunicação com sua cavidade interna.

[0019] Como o ilustra a figura 2a que representa esquematicamente um modelo de fundição de um setor de conjunto de pás, o modelo de uma das lâminas é provido de um macho 2. O macho de vazamento 2, de acordo com a tecnologia atual (em geral feito de cerâmica), forma a cavidade 3 no modelo da lâmina 4 do setor de conjunto de pás 1. Depois de vazamento como o representa a figura 2b, são obtidos dois orifícios 5 e 6 nas, respectivamente plataformas, superior 7 e inferior 8, do setor de conjunto de pás 1, enquanto que os furos 9 na parede da pá que fazem a cavidade 3 se comunicar com o exterior da pá 4, de uma dimensão de aproximadamente 2,2 mm, devem ser perfurados depois do vazamento do metal, por usinagem EDM (eletroerosão).

[0020] O orifício superior 5 permite a colocação de uma sonda EGT que assegura a tomada de temperatura para o alarme cockpit, enquanto que o orifício inferior 6 deve ser tampado de novo pela brasagem de uma plaqueta 8'.

[0021] O macho 2 de acordo com a técnica atual necessita, devido a seu comprimento, uma saída inferior para mantê-lo dentro do molde casca. Isso implica como inconvenientes que o orifício 6 assim gerado deve ser tampado de novo e que o macho 2 compreende uma protuberância frágil 2', representada na figura 3, em razão do pouco espaço disponível para a saída do macho ao nível da plataforma interior 8.

[0022] O objetivo da invenção é, portanto, limitar a quebra de machos ao nível das protuberâncias, não ter mais que tampar de novo o orifício 6 e suprimir a operação de perfuração dos furos 9 depois do vazamento da peça.

[0023] Como o ilustram as figuras 4a e 4b, no processo de acordo com a invenção os furos a formar na parede da lâmina são utilizados para manter no lugar um macho 20, por intermédio de protuberâncias 22 no macho 20 feito de cerâmica. O macho de acordo com a invenção 20 é representado na figura 5. Ele compreende

Petição 870190119076, de 18/11/2019, pág. 11/16

6/7 uma parte tubular 21 da qual a forma corresponde àquela da cavidade a obter na lâmina. Uma espiga 23 forma a abertura na plataforma superior. Distribuídas ao longo dessa parte tubular 21, protuberâncias 22 em forma de hastes se estendem perpendicularmente ao eixo do macho. Essas protuberâncias têm uma seção que corresponde àquela dos orifícios que se deseja formar na parede da lâmina. Seu número é igual àquela dos orifícios a fazer. A figura 4a mostra a disposição do macho no modelo de fundição. O macho 20 é mantido no lugar pelas protuberâncias 22 que atravessam a parede do modelo. A figura 4b mostra o esquema de um setor obtido depois de fundição. As pás 14 são dispostas entre as plataformas, interior 18 e exterior 17. Uma pá apresenta uma cavidade longitudinal 13 perfurada com orifícios 19 que colocam a corrente de gás em comunicação com a cavidade 13. A cavidade 13 não apresenta abertura na plataforma interior 18.

[0024] Os furos 19 que fazem a cavidade 13 se comunicar com o exterior da pá 4 - chamados furos EGT (Exhaust Gaz Temperature) - são, portanto, obtidos em fundição.

[0025] É eliminada assim a parte frágil do macho formada pela protuberância que sai ao nível da plataforma inferior, elimina-se pela mesma ocasião a necessidade de tampar de novo o orifício assim gerado e evita-se a operação de perfuração dos furos EGT, por eletroerosão. Evita-se o aparecimento de zonas afetadas termicamente (zona queimada) em torno dos furos que podem gerar um comportamento mecânico menos bom. Além disso a presença de furos ao longo da lâmina permite eliminar mais simplesmente o macho, por ataque químico, da peça feita de metal na ausência de saída ao nível da plataforma inferior.

[0026] A invenção consiste, portanto, em utilizar um macho 20 mais curto do que o macho 2 da arte anterior e que compreende protuberâncias ou “esgalhos” 22 pelos quais ele é mantido no lugar. Esses últimos são por exemplo feitos de cerâmica, mas os esgalhos podem também ser formados por tubos de quartzo integrados ao macho por ocasião de sua injeção.

[0027] Como o ilustra mais especialmente a figura 6 que é uma vista ampliada do macho da figura 5, a base 22' das protuberâncias 22 do macho 20 apresenta um

Petição 870190119076, de 18/11/2019, pág. 12/16

7/7 abaulamento ou arredondado que é chamado de forma “abaulada”.

[0028] A forma dos furos 19 assim obtidos por vazamento de metal dentro do molde apresenta um abaulamento / arredondado correspondente 19', como ilustrado na figura 7. Essa forma abaulada 19' do furo 19 permite evitar a formação de fendas internas, defeitos que não são praticamente detectáveis pelo controle na fabricação.

[0029] De acordo com uma variante da invenção (não representada nas figuras) o macho 20 pode também ser realizado sem saída na plataforma superior 17; nesse caso a retenção do macho dentro do molde é obtida unicamente pelas protuberâncias 22 e não há formação de orifício superior 15.

[0030] Essa variante permite fabricar um só modelo de setores de conjunto de pás de distribuidor; modifica-se então unicamente os exemplares desse setor único que são destinados a receber uma sonda, perfurando-se para isso um orifício 5' na plataforma superior 17, em comunicação com a cavidade 13.

[0031] São assim realizadas economias suplementares do ponto de vista do processo de produção e da gestão dos estoques.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de fabricação de um setor de conjunto de pás metálicas (1) para distribuidor de baixa pressão de turbomáquina do qual pelo menos uma pá (14) compreende uma cavidade interna (13) destinada a receber ou se comunicar com uma sonda de detecção dos gases e pelo menos um furo (19) feito na parede que constitui uma passagem de gás da zona de baixa pressão da turbomáquina para a dita cavidade (13) e a sonda pela colocação no lugar, dentro de um molde de vazamento, de um macho que corresponde à dita cavidade (13) e vazamento de um metal em fusão dentro da cavidade do dito molde de vazamento, caracterizado pelo fato de que o macho (20) compreende, para cada furo (19) de comunicação da dita cavidade (13), uma protuberância (22) que penetra na superfície interna do molde e que constitui o único elemento de retenção do macho (20) dentro do molde de vazamento.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a sonda de detecção constitui uma sonda de detecção de temperatura.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a sonda de detecção constitui uma sonda de detecção de temperatura de tipo EGT.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que opera de acordo com uma técnica de fundição de cera perdida, produzindo um molde casca no qual o dito macho (20) é colocado no lugar, o dito molde casca constituindo o dito molde de vazamento.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a base das ditas protuberâncias (22) do macho de vazamento (20) compreende um “abaulamento” ou arredondado (22'), que realiza um abaulamento (19') na base do furo de vazamento (19).
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o dito macho (20) compreende várias protuberâncias (22).
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6,

Petição 870190119076, de 18/11/2019, pág. 14/16

2/2 caracterizado pelo fato de que um orifício destinado à introdução da dita sonda dentro da dita cavidade (13) em pelo menos uma pá (14) da dita peça de conjunto de pás (1) é realizado por perfuração da dita peça obtida após vazamento em prolongamento da dita cavidade.
8. Processo de fabricação de peças de conjunto de pás, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que um só modelo de peças de conjunto de pás (1) é produzido para a totalidade do distribuidor, enquanto que somente as peças de conjunto de pás destinadas a receber uma sonda são perfuradas em prolongamento da dita cavidade.