Procedimiento de fabricación de una estructura con lóbulos de mezclador de flujo de turbina de gas que presenta una parte aguas arriba anular prolongada aguas abajo por una parte que forma una falda de múltiples lóbulos que presenta una pluralidad de lóbulos distribuidos alrededor de un eje longitudinal de la estructura con lóbulos,

comprendiendo el procedimiento: - la realización de una preforma fibrosa de fibras refractarias que presenta una forma correspondiente a la de la estructura con lóbulos que va a fabricarse, a partir de varios elementos constitutivos de textura fibrosa que se ensamblan entre sí y a los cuales se da forma por medio de un instrumento de forma correspondiente a la de la estructura con lóbulos que va a fabricarse para obtener una preforma fibrosa ensamblada con una primera parte de preforma correspondiente a la parte anular de la estructura con lóbulos y una segunda parte de preforma correspondiente a la falda de múltiples lóbulos de la estructura con lóbulos, estando realizado el ensamblaje de los elementos constitutivos de la preforma fibrosa por lo menos en parte a lo largo de líneas de conexión que se extienden sensiblemente en el sentido de paso del flujo al nivel de lóbulos de la parte de preforma de falda de múltiples lóbulos, y -la densificación de la preforma fibrosa a la cual se ha dado forma y ensamblada, mediante una matriz por lo menos en parte de cerámica

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la realización de mezcladores de flujo de material compuesto de matriz cerámica (material CMC) para motores aeronáuticos con turbina de gas de doble flujo.

En una turbina de gas de doble flujo de motor aeronáutico, el flujo admitido en la entrada a través de la soplante se divide en un flujo primario que atraviesa el compresor, la cámara de combustión y la turbina y un flujo secundario o flujo de soplante que rodea el compresor, la cámara de combustión y la turbina. En la salida, el flujo primario “caliente” que comprende los gases de combustión y el flujo de soplante “frío” se mezclan.

Con el fin de reducir el ruido del chorro eyectado, se conoce el uso de mezcladores con lóbulos que favorecen la mezcla entre los flujos.

El uso de material CMC para realizar tales mezcladores con lóbulos se ha propuesto con el fin de minimizar su masa al tiempo que se conserva una buena resistencia mecánica. En efecto, los materiales CMC se conocen por sus propiedades termoestructurales, a saber, propiedades mecánicas que los hacen adecuados para formar piezas de estructura y la capacidad de conservar estas propiedades a temperaturas elevadas. Materiales CMC típicos comprenden un refuerzo fibroso de fibras refractarias (carbono o cerámica) densificado mediante una matriz por lo menos en parte de cerámica.

Un mezclador con lóbulos de CMC se describe en el documento W02006/035186. El mezclador descrito en la presente memoria está formado por varias estructuras con lóbulos en forma de sectores fabricados por separado de CMC y ensamblados y está dotado además de un anillo rigidizador interno.

OBJETIVO Y SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención presenta como objetivo proponer un procedimiento particular que permite obtener una estructura con lóbulos de CMC no desarrollable que constituye un sector de mezclador con lóbulos, para formar un mezclador completo mediante ensamblaje de varios sectores, o incluso que constituye un mezclador con lóbulos de CMC en una sola pieza, es decir, no obtenido mediante ensamblaje de varios sectores de CMC.

Este objetivo se alcanza gracias a un procedimiento de fabricación de una estructura con lóbulos de mezclador de flujo de turbina de gas que presenta una parte aguas arriba anular prolongada hacia aguas abajo por una parte que forma una falda de múltiples lóbulos que presenta una pluralidad de lóbulos distribuidos alrededor de un eje longitudinal de la estructura con lóbulos, comprendiendo el procedimiento:

- la realización de una preforma fibrosa de fibras refractarias que presenta una forma correspondiente a la de la estructura con lóbulos que va a fabricarse, a partir de varios elementos constitutivos de textura fibrosa que se ensamblan entre sí y a los que se da forma por medio de un instrumento de forma correspondiente a la de la estructura con lóbulos que va a fabricarse para obtener una preforma fibrosa ensamblada con una primera parte de preforma correspondiente a la parte anular de la estructura con lóbulos y una segunda parte de preforma correspondiente a la falda de múltiples lóbulos de la estructura con lóbulos, estando realizado el ensamblaje de los elementos constitutivos de la preforma fibrosa por lo menos en parte a lo largo de líneas de conexión que se extienden sensiblemente en el sentido de paso del flujo al nivel de lóbulos de la parte de preforma de falda de múltiples lóbulos, y

- la densificación de la preforma fibrosa a la que se ha dado forma y ensamblada, mediante una matriz por lo menos en parte de cerámica.

Por parte anular, se entiende en este caso un sector de un anillo (siendo el eje longitudinal el del anillo) o un anillo completo. Asimismo, par falda de múltiples lóbulos se entiende en este caso un sector de falda de múltiples lóbulos completo o una falda de múltiples lóbulos completa.

De este modo, la preforma fibrosa y la estructura con lóbulos obtenida mediante densificación de la preforma pueden presentar una forma correspondiente a un sector de un mezclador que va a realizarse, obteniéndose este último mediante ensamblaje de varias estructuras con lóbulos alrededor del eje del mezclador.

Como variante, la preforma fibrosa puede presentar una forma correspondiente a la de un mezclador completo que va a realizarse y el mezclador se obtiene tras la densificación de la preforma sin que sea necesario el ensamblaje de sectores.

La invención es notable especialmente porque las pérdidas de cargas aerodinámicas se limitan minimizando las perturbaciones del paso del flujo gaseoso en el mezclador mediante el ensamblaje de los elementos constitutivos de la preforma al nivel de los lóbulos a lo largo de líneas que se extienden en el sentido de este paso y mediante la realización de una estructura con lóbulos en una sola pieza mediante densificación de una preforma ensamblada, a pesar de una forma no desarrollable.

El ensamblaje de los elementos constitutivos de la preforma fibrosa a lo largo de las líneas de conexión puede realizarse mediante costura o mediante implantación de hilos

o agujas. Las líneas de conexión pueden extenderse preferentemente por los flancos de los lóbulos o a lo largo de sus partes superiores externas.

El ensamblaje de los elementos constitutivos de la preforma fibrosa puede realizarse con recubrimiento de bordes adyacentes de éstos o por medio de bandas de ensamblaje que recubren los bordes adyacentes de éstos.

Los elementos constitutivos, por tanto, podrán realizarse eventualmente con un espesor reducido en las zonas en recubrimiento de sus bordes adyacentes con el fin de evitar la presencia de sobreespesores notables susceptibles de perturbar el paso del flujo gaseoso.

Los elementos de textura fibrosa constitutivos de la preforma fibrosa pueden realizarse mediante tejido tridimensional o tejido de múltiples capas, lo que les confiere una buena resistencia a la delaminación.

Ventajosamente, los elementos de textura fibrosa constitutivos de la preforma fibrosa son de fibras de cerámica, concretamente de fibras de carburo de silicio (SiC). De este modo se confiere al material CMC obtenido tras la densificación mediante la matriz cerámica una rigidez elevada, lo que evita la necesidad de prever un anillo rigidizador al nivel de los lóbulos, constituyendo la presencia de un anillo de este tipo un inconveniente desde el punto de vista aerodinámico.

Según un modo de realización, el procedimiento comprende:

- la realización de un elemento de textura fibrosa en forma de banda,

- la realización de incisiones a través de la banda, extendiéndose las incisiones desde un lado de la banda, de manera sensiblemente perpendicular a este lado y sobre una distancia inferior al ancho de la banda,

- el corte de elementos en forma de sectores en una textura fibrosa,

- el ensamblaje de cada sector con la banda mediante conexión entre los bordes

del sector y los bordes de una incisión respectiva de la banda, insertándose cada sector por tanto entre los bordes de una incisión.

El elemento en forma de banda puede realizarse mediante tejido tridimensional con un espesor en su parte sin incisiones superior a su espesor en su parte con incisiones. Se obtiene de este modo directamente una primera parte de preforma correspondiente a la parte anular de la estructura con lóbulos con un espesor superior al de la segunda parte de preforma correspondiente a la falda de múltiples lóbulos.

Como variante, la primera parte de preforma puede obtenerse superponiendo al elemento en forma de banda por lo menos un estrato anular suplementario de textura fibrosa. El estrato anular suplementario puede recubrir a continuación zonas de arranque de los lóbulos de la parte de preforma correspondiente a la falda de múltiples lóbulos, al nivel de los fondos de las incisiones formadas en el elemento en forma de banda, con el fin de reforzar estas zonas de arranque de los lóbulos.

Según otro modo de realización, el procedimiento comprende:

- la realización de una pluralidad de elementos de textura fibrosa que comprende cada uno un sector de por lo menos un primer estrato anular constitutivo de la primera parte de preforma correspondiente a la parte anular de la estructura con lóbulos y un sector de la segunda parte de preforma correspondiente a la falda...

Reivindicaciones

1. Procedimiento de fabricación de una estructura con lóbulos de mezclador de flujo de turbina de gas que presenta una parte aguas arriba anular prolongada aguas abajo por una parte que forma una falda de múltiples lóbulos que presenta una pluralidad de lóbulos distribuidos alrededor de un eje longitudinal de la estructura con lóbulos, comprendiendo el procedimiento:

- la realización de una preforma fibrosa de fibras refractarias que presenta una forma correspondiente a la de la estructura con lóbulos que va a fabricarse, a partir de varios elementos constitutivos de textura fibrosa que se ensamblan entre sí y a los cuales se da forma por medio de un instrumento de forma correspondiente a la de la estructura con lóbulos que va a fabricarse para obtener una preforma fibrosa ensamblada con una primera parte de preforma correspondiente a la parte anular de la estructura con lóbulos y una segunda parte de preforma correspondiente a la falda de múltiples lóbulos de la estructura con lóbulos, estando realizado el ensamblaje de los elementos constitutivos de la preforma fibrosa por lo menos en parte a lo largo de líneas de conexión que se extienden sensiblemente en el sentido de paso del flujo al nivel de lóbulos de la parte de preforma de falda de múltiples lóbulos, y -la densificación de la preforma fibrosa a la cual se ha dado forma y ensamblada, mediante una matriz por lo menos en parte de cerámica.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el ensamblaje de los elementos constitutivos de la preforma se realiza mediante costura o mediante implantación de hilos, agujas o alfileres.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que el ensamblaje de los elementos constitutivos de la preforma se realiza a lo largo de líneas de conexión que se extienden por los flancos o las partes superiores externas de lóbulos de la segunda parte de preforma correspondiente a la falda de múltiples lóbulos.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el ensamblaje de los elementos constitutivos de la preforma se realiza con un recubrimiento de bordes adyacentes de los mismos.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el ensamblaje de los elementos constitutivos de la preforma se realiza por medio de unas bandas de ensamblaje que recubren los bordes adyacentes de los mismos.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los elementos constitutivos de la preforma fibrosa se realizan mediante tejido tridimensional.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los elementos constitutivos de la preforma fibrosa son de fibras de cerámica.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende: -la realización de un elemento de textura fibrosa en forma de banda, -la realización de incisiones a través de la banda, extendiéndose las incisiones desde un lado de la banda, de manera sensiblemente perpendicular a este lado y sobre una distancia inferior al ancho de la banda, -el corte de elementos en forma de sectores en una textura fibrosa, -el ensamblaje de cada sector con la banda mediante conexión entre los bordes del sector y los bordes de una incisión respectiva de la banda, insertándose, por tanto, cada sector entre los bordes de una incisión.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el elemento en forma de banda se realiza mediante tejido tridimensional con un espesor en su parte sin incisiones superior a su espesor en su parte con incisiones.

10. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la primera parte de preforma correspondiente a la parte anular de la estructura con lóbulos se obtiene superponiendo al elemento en forma de banda por lo menos un estrato anular suplementario de textura fibrosa.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que un estrato anular suplementario recubre unas zonas de arranque de los lóbulos de la segunda parte de preforma correspondiente a la falda de múltiples lóbulos de la estructura con lóbulos, al nivel de los fondos de las incisiones formadas en el elemento en forma de banda.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende: -la realización de una pluralidad de elementos de textura fibrosa que comprenden cada uno un sector de por lo menos un primer estrato anular constitutivo de la primera parte de preforma correspondiente a la parte anular de la estructura con lóbulos y un sector de la segunda parte de preforma correspondiente a la falda de múltiples lóbulos del mezclador, y -el ensamblaje de los elementos por lo menos a lo largo de bordes adyacentes de los sectores de la segunda parte de preforma correspondiente a la falda de múltiples lóbulos.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que, para formar la primera parte de preforma correspondiente a la parte anular de la estructura con lóbulos, se añade por lo menos un estrato anular suplementario de textura fibrosa que cubre por lo menos los sectores del primer estrato anular.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que un estrato sensiblemente anular suplementario recubre las zonas de arranque de los lóbulos de la segunda parte de preforma correspondiente a la falda de múltiples lóbulos, para reforzar estas zonas de arranque de los lóbulos.

15. Mezclador de flujo de CMC de turbina de gas, caracterizado porque se obtiene mediante ensamblaje de varios sectores que forman estructuras con lóbulos fabricadas según el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, o porque está formado por una estructura con lóbulos fabricada según el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

16. Motor aeronáutico con turbina de gas de doble flujo equipado con un mezclador de flujo según la reivindicación 15.