CONJUNTO MARCADO CON ISOTOPOS.

Un motor (10) de turbina de gas que incluye un primer miembro (12) y un segundo miembro (14),

caracterizado porque el primer miembro (14) incluye una primera composición de material, el segundo miembro (16) incluye una segunda composición de material, y la primera y la segunda composiciones de material incluyen, cada una, uno o más isótopos del mismo elemento, de manera que la composición isotópica de la primera composición de material sea diferente de la composición isotópica de la segunda composición de material, con el fin de permitir distinguir entre el primero y el segundo miembros (14, 16) o entre partes de ellos

Conjunto marcado con isótopos.

La presente invención se refiere a motores de turbina de gas destinados a ser sometidos a ensayos explosivos o altamente dinámicos/energéticos.

Los conjuntos tales como motores de turbina de gas se someten a ensayos rigurosos. Por ejemplo, los motores de turbina de gas que incluyen conjuntos de palas de ventilador son sometidos a ensayos de "separación de pala de ventilador" en los que, intencionadamente, se libera una pala de ventilador en pleno funcionamiento, con el fin de determinar el efecto de la pérdida de una pala de ventilador en la integridad mecánica de los sistemas del motor (véase, por ejemplo, el documento de Norris, G.: "Trent 1000 ready to fly following blade-off test"/Trent 1000 preparado para volar después de un ensayo de separación de pala, Flight International, 29.08.2007). Típicamente la pala de ventilador se libera merced a medios "explosivos", con el fin de separar parte de la pala en relación con el conjunto. De acuerdo con tales ensayos, el explosivo cumple la función de iniciar una grieta en la pala, y la inercia de la pala impulsa a ésta contra la cubierta. La pala separada provoca daños en otras palas del ventilador, en la cubierta del motor en torno al conjunto de palas del ventilador, y en otros componentes situados aguas abajo del ventilador, tales como estructuras de álabe guía de salida.

Convencionalmente, la pala destinada a ser liberada se pinta con múltiples colores, de modo que después del ensayo las piezas de la pala liberada puedan identificarse y distinguirse de otras piezas provenientes de otras palas y de la cubierta. El tamaño, la forma y la posición de los fragmentos de la pala liberada, de otras palas y de la cubierta ofrecen información relativa al efecto del fallo de una pala en funcionamiento, y permiten confirmar la precisión de predicciones. Pero la pintura puede llegar a separarse de los fragmentos de la pala liberada durante el ensayo, haciendo el análisis de los efectos del fallo difícil e incierto.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un motor de turbina de gas que incluye un primer miembro y un segundo miembro, cuyo primer miembro presenta una primera composición de material y cuyo segundo miembro presenta una segunda composición de material, y cuyas primera y segunda composiciones de material incluyen, cada una, uno o más isótopos del mismo elemento, de manera que la composición isotópica de la primera composición de material sea diferente de la composición isotópica de la segunda composición de material, con el fin de permitir distinguir entre el primero y el segundo miembros, o entre partes de ellos.

Preferiblemente, la primera composición de material incluye isótopos en proporciones diferentes a la segunda composición de material, siendo las proporciones diferentes en medida suficiente como para ser detectables mediante análisis. El análisis puede incluir análisis espectrográfico y/o análisis por resonancia magnética nuclear.

Preferiblemente, el primer miembro y el segundo miembro son sustancialmente idénticos en tamaño y forma. Es posible que el primer miembro y el segundo miembro tengan, sustancialmente, la misma masa.

Uno o más de los isótopos pueden ser isótopos estables que se encuentren de manera natural. Alternativa o adicionalmente, uno o varios isótopos pueden ser isótopos radiactivos.

Al menos una de las composiciones puede consistir en una composición de entre una pluralidad de composiciones diferentes que se encuentren de manera natural. De manera óptima, más de una de las composiciones consisten en una o más composiciones diferentes que se encuentren de manera natural. Las composiciones diferentes que se encuentren de manera natural pueden obtenerse a partir de fuentes naturales diferentes.

Preferiblemente, el elemento se selecciona del grupo que consiste en los elementos titanio, hierro, aluminio, níquel, vanadio, cobalto, carbono, nitrógeno, hafnio, magnesio, cromo y cobre.

Preferiblemente, en uso, al menos parte del primer miembro se separa del motor de turbina de gas. El motor de turbina de gas puede incluir una pluralidad de segundos miembros. El motor de turbina de gas puede incluir uno o más miembros adicionales, comprendiendo el miembro o cada miembro una composición de material diferente de la primera y la segunda composiciones de material, incluyendo la composición o las composiciones de material diferentes uno o más isótopos del mismo elemento. Preferiblemente, las distintas composiciones de material son diferentes.

Preferiblemente, cada una de las composiciones están previstas de manera que tengan, sustancialmente, la misma densidad.

Preferiblemente, el motor de turbina de gas comprende un conjunto de palas de ventilador, y los miembros pueden consistir en palas de ventilador.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se ofrece un método de ensayo de separación destinado a un motor de turbina de gas, definido en las reivindicaciones 8 y 9, respectivamente, y un avión, definido en la reivindicación 10.

A continuación se describirán realizaciones de la presente invención, a modo de ejemplos solamente y con referencia a la figura 1 adjunta, que muestra una vista frontal de parte de un motor de turbina de gas.

La figura 1 muestra un conjunto en forma de motor 10 de turbina de gas, que incluye un conjunto 12 de palas de ventilador. El conjunto 12 de palas de ventilador incluye un primer miembro en forma de una primera pala 14 de ventilador, y una pluralidad de segundos miembros en forma de segundas palas 16 de ventilador (solamente se ha asignado referencia a algunas de ellas).

La primera pala 14 de ventilador está marcada con una pluralidad de bandas 18 de marcador pintadas de diferentes colores, indicadas en la figura 1 mediante estilos de rayado diferentes.

Convencionalmente, la primera y la segunda palas 14, 16 de ventilador son sustancialmente idénticas, diferenciándose la primera pala 14 de la segunda pala 16 de ventilador, solamente, en las bandas 18 de marcador. Durante un ensayo de separación de pala de ventilador, la primera pala 14 de ventilador se libera explosivamente del conjunto 12 de palas de ventilador durante el funcionamiento del motor 10 de turbina de gas, dando lugar la separación explosiva a la rotura de la primera pala 14 del ventilador y produciendo daños en las segundas palas 16 del ventilador y la cubierta 20 del motor.

En un conjunto 12 de palas de ventilador de la presente invención, la primera pala 14 de ventilador se hace de una primera composición de material y las segundas palas 16 de ventilador se hacen de una segunda composición de material, incluyendo la primera y la segunda composiciones de material, cada una, uno o más isótopos del mismo elemento, destinados a permitir distinguir entre la primera y las segundas palas 14, 16 de ventilador, o entre partes de las mismas.

Las tablas 1 y 2 muestran ejemplos de composiciones de titanio diferentes.

De acuerdo con un primer ejemplo, con referencia a la tabla 1, la primera pala 14 de ventilador podría hacerse de una primera composición de material, que incluye la composición 1 y que comprende el 100% de isótopo de titanio ⁴⁶Ti, y las segundas palas 16 de ventilador podrían hacerse de una segunda composición de material, que incluye la composición 2 y que comprende el 100% de isótopo de titanio ⁵⁰Ti. Otras partes del motor, tales como la cubierta 20, podrían hacerse, también, de la segunda composición de material.

Después del ensayo, las piezas de material podrían analizarse, por ejemplo, mediante análisis espectrográfico o mediante resonancia magnética nuclear, con el fin de determinar la composición isotópica de cada pieza, que permitiría distinguir entre partes provenientes de la primera pala 14 del ventilador, las segundas palas 16 del ventilador o la cubierta 20 del motor.

Una de las ventajas de la presente invención consiste en que las características químicas y mecánicas de las palas 14, 16 de ventilador no se modifican de manera sustancial por efecto de las composiciones isotópicas diferentes. Pero hay cierta diferencia en la masa atómica de cada isótopo, como se ilustra en la tabla 1, de tal manera que la composición 1 tiene una masa de 46 g/mol y la composición 2 tiene una masa de 50...

1. Un motor (10) de turbina de gas que incluye un primer miembro (12) y un segundo miembro (14), caracterizado porque el primer miembro (14) incluye una primera composición de material, el segundo miembro (16) incluye una segunda composición de material, y la primera y la segunda composiciones de material incluyen, cada una, uno o más isótopos del mismo elemento, de manera que la composición isotópica de la primera composición de material sea diferente de la composición isotópica de la segunda composición de material, con el fin de permitir distinguir entre el primero y el segundo miembros (14, 16) o entre partes de ellos.

2. Un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera composición de material incluye isótopos en proporciones diferentes a la segunda composición de material.

3. Un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el elemento se selecciona de un grupo que consiste en los elementos titanio, hierro, aluminio, níquel, vanadio, cobalto, carbono, nitrógeno, hafnio, magnesio, cromo y cobre.

4. Un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye una pluralidad de segundos miembros (16).

5. Un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye otro miembro u otros miembros (20) que comprenden una composición de material diferente de la primera y la segunda composiciones de material, incluyendo la composición o las composiciones diferentes uno o más isótopos del mismo elemento.

6. Un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada una de las composiciones está prevista de manera que presenten, sustancialmente, la misma densidad.

7. Un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un conjunto (12) de palas de ventilador y en el que los miembros (14, 16) consisten en palas de ventilador.

8. Un método de ensayo de separación destinado a un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, incluyendo el método una etapa en que el primer miembro (14) es separado del motor (10) de turbina de gas.

9. Un método de ensayo de motor (10) de turbina de gas de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la etapa de separación consiste en una etapa explosiva o iniciada por explosión.

10. Un avión que comprende un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2.