Procedimiento de fabricación de un carter (10) en material compuesto de espesor variable para una turbina de gas,

que comprende la formación de un refuerzo de fibras por capas superpuestas de un tejido de fibras y la densificación del refuerzo de fibras por una matriz, caracterizado por que el tejido de fibras (30) esta realizado por tejido tridimensional con espesor evolutivo y es enrollado en varias capas superpuestas sobre un mandril (40) de perfil que corresponde al del carter a fabricar, con el fin de obtener un preforma de fibras (50) de espesor variable de una forma que corresponde a la del carter a fabricar.

Procedimiento de fabricación de un carter de turbina de gas en material compuesto y carter asi obtenido.

Anteeedentes de la inveneian

La invención se refiere a los carteres de turbinas de gas y, mas particularmente, a los carteres de retención para soplante de turbina de gas para motores aeronauticos.

En un motor aeronautico de turbina de gas, el carter de soplante cumple varias funciones. Define la vena de entrada de aire en el motor, soporta un material abrasible enfrente de los vertices de los alabes de la soplante, soporta una estructura eventual de absorción de ondas sonoras para el tratamiento acustico a la entrada del motor e incorpora o soporta un escudo de retención. El escudo de retención constituye una trampa de fragmentos que retiene los fragmentos, tales como objetos tragados o fragmentos de alabes danados, proyectados por centrifugación, con el fin de evitar que estos atraviesen el carter y alcancen a otras partes de la aeronave.

De manera normal, un carter de retención de soplante esta formado por una pared metalica relativamente delgada, que define la vena de entrada y que soporta el material abrasible y el tratamiento acustico eventual, y por una estructura de escudo fijada sobre esta pared del lado exterior, al nivel de la soplante. Una estructura de escudo de ese tipo puede estar formada por capas de tejido de fibras. Se podra hacer referencia, por ejemplo, a los documentos de patente de EE.UU. US 4 699 567, US 4 902 201 y US 5 437 538.

Se ha propuesto en el documento de patente europea EP 1 674 244 el realizar un carter de retención de soplante de espesor constante en material compuesto de tipo fibras/resina mediante la realización de una preforma de fibras, impregnación por una resina y moldeo para obtener directamente una forma deseada. La preforma es realizada por una forma de trenzado triaxial.

El documento de patente de EE.UU. US 2006/0093847 se refiere tambien a la realización de un carter de retención de soplante pero en forma de sobreespesores por medio de capas de alma en nido de abeja metalicas intercaladas entre capas de material compuesto fibras/resina ensambladas a aquellas por ejemplo por pegado.

El documento de patente europea EP 1 674 671 propone tambien el realizar un carter de retención para soplante en un material compuesto de espesor variable, siendo el espesor mas grande al nivel de la soplante. Capas de fibras de alma estan superpuestas formadas por trenzas alineadas circunferencialmente. Se anaden otras capas de fibras formadas por fibras trenzadas enrolladas en espiral. Las capas de fibras estan unidas por una resina termoendurecible. En caso de impacto, la energia cinetica es disipada por delaminación, es decir descohesión entre las capas de fibras, fisuración de la resina y ruptura de fibras en ultima instancia.

Se conoce, por otro lado, de los documentos de patente de EE.UU. US 2005/084 377 y US 2006/257 260 un procedimiento que permite realizar una preforma de fibras para un alabe de soplante en material compuesto, siendo obtenida la preforma de fibras por tejido tridimensional directamente y en una sola pieza al hacer variar el espesor, anchura y armadura durante el tejido.

Objeto y resumen de la inveneian

La invención tiene como objetivo proponer un procedimiento de fabricación de un carter de turbia de gas en material compuesto de espesor variable que tiene propiedades mejoradas tanto desde el punto de vista estructural como desde el punto de vista del comportamiento al impacto.

Este objetivo se alcanza gracias a un procedimiento que comprende la formación de un refuerzo de fibras por capas superpuestas de un tejido de fibras y la densificación del refuerzo de fibras por una matriz, procedimiento en el cual el tejido de fibras es realizado por tejido tridimensional con espesor evolutivo y es enrollada en varias capas superpuestas sobre un mandril de un perfil que corresponde al del carter a fabricar con el fin de obtener una preforma de fibras de espesor variable de una forma que se corresponde con la del carter a fabricar.

El enrollamiento sobre un mandril de un tejido de espesor evolutivo permite disponer directamente de una preforma tubular que tiene el perfil deseado con espesor variable.

El enrollamiento de un tejido permite, ademas, disponer de hilos enrollados en dirección circunferencial que contribuyen a las propiedades estructurales deseadas del carter sin que sea necesario, como este parece ser el caso en el documento de patente europea EP 1 674 671 citada anteriormente, insertar hilos longitudinales en las trenzas.

Ademas, en el caso de un carter de retención de soplante, se ha observado que la disipación de energia en el impacto se produce esencialmente por microfisuración de la matriz y no por delaminado, asi pues, sin variación sustancial de la forma del carter.

Ventajosamente, el tejido es tejido con arrastre de urdimbre sobre un tambor que tiene un perfil determinado en función del perfil del carter a fabricar. Se realiza asi un arrastre diferencial de hilos de urdimbre en función de sus trayectos circunferenciales diferentes durante el enrollamiento para formar la preforma.

Un preforma en una sola pieza puede ser obtenida por enrollamiento de tejido tridimensional de espesor evolutivo, comprendido cuando la preforma presenta localmente fuertes variaciones de espesor. Asi, en el caso en el que el carter a fabricar comprende al menos una brida, la preforma puede, ventajosamente, ser realizada en una sola pieza con una parte de preforma que corresponde a la brida del carter. Una parte de preforma de brida puede, asi, estar integrada directamente en la preforma de carter, con hilos enrollados en dirección circunferencial en la preforma de brida que contribuyen a conferir las propiedades de comportamiento mecanico deseadas para la brida del carter.

Mas ventajosamente, el tejido de fibras es tejido con un espesor progresivamente creciente a partir de sus extremos longitudinales en las zonas adyacentes a sus extremos longitudinales.

El tejido de fibras puede ser formado por tejido tridimensional con armadura interlock.

La invención apunta, tambien, a un carter de retención de soplante de turbina de gas que tiene un espesor variable y que es de un material compuesto con un refuerzo de fibras densificado por una matriz, en el cual el refuerzo de fibras esta constituido por un tejido de espesor evolutivo formado por tejido tridimensional y enrollado en capas superpuestas.

La invención apunta tambien a un motor aeronautico de turbina de gas que tiene un carter de retención de soplante de ese tipo.

Breve deseripeian de los dibujos La invención se comprendera mejor con la lectura de la descripción hecha a continuación, a titulo indicativo pero no limitativo, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

º• la figura 1 es una vista muy esquematica de una turbina de gas de motor aeronautico;

º• la figura 2 es una vista en semisección axial que muestra un perfil de carter de retención para soplante de turbina de gas tal como el de la figura 1;

º• la figura 3 es una vista en semisección axial que muestra un tambor de arrastre para el tejido tridimensional de un tejido de fibras destinado a la formación de una preforma de fibras de carter tal como la de la figura 2;

º• las figuras 4 y 5 ilustran esquematicamente armaduras de tejido tridimensional de tipo interlock;

º• la figura 6 es una vista en sección de una capa de el tejido de fibras obtenido por tejido con arrastre por el tambor de la figura 3;

º• la figura 7 es una vista en semisección axial en escala agrandada que muestra un mandril de enrollamiento del tejido de fibras de la figura 3 para formar la preforma de carter; y º• la figura 8 es una vista en semisección axial en escala agrandada de una preforma de carter obtenida por enrollamiento de tejido de fibras sobre el mandril de la figura 7.

Deseripeian detallada de modos de realizaeian de la inveneian

La invención se describe a continuación en el marco de su aplicación a la fabricación de un carter de soplante de motor aeronautico de turbina de gas.

Un motor de ese tipo, como el mostrado muy esquematicamente en la figura 1, comprende desde aguas arriba hasta aguas abajo en el sentido de circulación del flujo gaseoso, una soplante 1 dispuesta a la entrada del motor, un compresor 2, una... [Seguir leyendo]

1.Procedimiento de fabricación de un carter (10) en material compuesto de espesor variable para una turbina de gas, que comprende la formación de un refuerzo de fibras por capas superpuestas de un tejido de fibras y la densificación del refuerzo de fibras por una matriz, caracterizado por que el tejido de fibras (30) esta realizado por tejido tridimensional con espesor evolutivo y es enrollado en varias capas superpuestas sobre un mandril (40) de perfil que corresponde al del carter a fabricar, con el fin de obtener un preforma de fibras (50) de espesor variable de una forma que corresponde a la del carter a fabricar.

2.Procedimiento segun la reivindicación 1, caracterizado por que el tejido de fibras (30) es tejido con appel en 10 urdimbre sobre un tambor (20) que tiene un perfil determinado en función del perfil del carter a fabricar.

3.Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2 para la fabricación de un carter (10) que comprende al menos una brida de fijación o de unión (14, 15) , caracterizado por que la preforma es realizada en una sola pieza con una parte de preforma (54, 55) que corresponde a la brida del carter.

4.Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el tejido de fibras (30)

es tejido con un espesor progresivamente creciente a partir de sus extremos longitudinales en zonas adyacentes a sus extremos longitudinales.

5.Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la preforma es formada por tejido tridimensional con armadura interlock.

6.Carter de retención de soplante de turbina de gas que tiene un espesor variable y que es de un material 20 compuesto con un refuerzo de fibras densificado por una matriz, caracterizado por que el refuerzo de fibras (50) comprende una textura de espesor evolutivo formado por tejido tridimensional y enrollado en capas superpuestas.

7.Carter segun la reivindicación 6, que comprende al menos una brida (14, 15) , caracterizado por que el refuerzo de fibras (50) es de una sola pieza con una parte de refuerzo de brida (54. 55) .

8.Motor aeronautico de turbina de gas que tiene un carter de retención de soplante segun una cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7: