Dispositivo de aislamiento criogénico.

Dispositivo (20) de aislamiento criogénico realizado a partir de un material compuesto que comprende unensamblado:

- de al menos dos capas (24) superpuestas de un material constituido por fibras de poliéster, estando dichas fibrasligadas mediante un agente ligante, y de entre las cuales las dos capas extremas tienen una cara exterior cada una,

- de al menos una capa (26) de separación, intercalada entre dos capas (24) superpuestas sucesivas,

- de dos capas (28) de revestimiento que recubren una de las caras exteriores cada una;

que comprende unos medios (30, 32) de mantenimiento para mantener juntas dichas capas (24) superpuestas,dichas capas (26) de separación y dichas capas (28) de revestimiento, que comprenden una serie de agujeros (30)pasantes, que atraviesan de un lado a otro el ensamblado constituido por las capas (24) superpuestas, la capa ocapas (26) de separación y las capas (28) de revestimiento, y una serie de fijaciones (32) mecánicas que tienen unavarilla (34) cada una, dispuesta a lo largo de uno de dichos agujeros (30) pasantes y dos cabezas (36) que cubrencada una un extremo de dicha varilla (34);

caracterizado porque dicha al menos una capa (26) de separación es una capa de poliéster tereftalato, aluminizadapor cada una de sus caras y porque al menos una de dichas dos capas (28) de revestimiento es una capa depoliimida, aluminizada por cada una de sus caras.

Dispositivo de aislamiento criogénico

Campo técnico La presente invención se refiere al campo técnico del aislamiento criogénico.

La presente invención tiene por objeto un dispositivo de aislamiento criogénico, así como un procedimiento para la aplicación de este dispositivo de aislamiento criogénico.

También tiene por objeto la utilización de un dispositivo de aislamiento criogénico de este tipo para el aislamiento criogénico de equipos de vehículos o de ingenios espaciales o aeronáuticos, tales como depósitos de carburante, con el fin de protegerlos de los intercambios térmicos de convección y de radiación.

Finalmente tiene por objeto una lanzadera equipada con al menos un dispositivo de aislamiento de este tipo.

Estado de la técnica anterior

Habitualmente, algunos equipos criogénicos, tales como depósitos criogénicos, se aíslan mediante un dispositivo de aislamiento que se presenta sustancialmente en forma de una estructura que comprende una o varias capas de fieltro superpuestas, con un grosor de aproximadamente 25 mm, y recubierta de un revestimiento de superficie en la cara que tiene por objeto estar en contacto con el medio ambiente. Habitualmente, este revestimiento de superficie se realiza con una tela en fibra de vidrio, aluminizada por cada una de sus dos caras.

El dispositivo de aislamiento se mantiene sobre la superficie del equipo mediante unos pasadores que se fijan con un encolado.

En el caso de un ingenio espacial o aeronáutico, tal como por ejemplo una lanzadera, se encuentran entre los equipos criogénicos que deben aislarse, los depósitos de propulsantes (ergoles) , tales como hidrógeno líquido u oxígeno líquido.

El resultado del aislamiento del dispositivo de aislamiento criogénico depende del grosor de la estructura multicapas. Usado a temperatura ambiente, el dispositivo de aislamiento funciona principalmente por conducción.

Cuando entra en contacto con el ergol líquido, la estructura multicapas del dispositivo de aislamiento criogénico debe purgarse mediante un gas que no se condense a baja temperatura, generalmente helio, lo que permite efectuar un saneamiento de la pared del equipo criogénico y evitar que se produzca un fenómeno de criobombeo del aire en esta pared, que está sometida a muy bajas temperaturas. Por consiguiente, para una utilización del equipo a muy bajas temperaturas, por ejemplo, a una temperatura de aproximadamente -253, 15 ºC (20 K) para un depósito criogénico lleno de hidrógeno líquido, los intercambios térmicos aplicados en el dispositivo de aislamiento son principalmente unos intercambios térmicos por convección. Además, los intercambios térmicos son mucho más importantes, aproximadamente tres veces más importantes que a temperatura ambiente. Estos intercambios térmicos provocan una pérdida de ergol por evaporación. Éstos provocan también un calentamiento del ergol líquido 45 al inicio de la fase de vuelo del ingenio espacial o aeronáutico, tal como una lanzadera. Este calentamiento del ergol líquido puede provocar un mal funcionamiento de las turbobombas del motor criogénico del ingenio. Por lo tanto, es necesario limitar los intercambios térmicos a través de la pared del depósito de manera que la temperatura del ergol contenido en el depósito se mantenga por debajo de una temperatura límite tolerada a nivel de las turbobombas. A esta temperatura límite, se queda una masa de ergol en el depósito que no puede consumirse. Es recomendable reducir al máximo la masa de ergol líquido no consumido para aligerar el depósito, a la vez que se conserva una masa de ergol necesario para mantener una baja temperatura.

Una solución para limitar estos intercambios térmicos consiste en aislar más el depósito criogénico, y por lo tanto aumentar el grosor de la estructura multicapas del dispositivo de aislamiento, por ejemplo, aumentando el número de 55 capas de fieltro o aumentando el grosor de cada capa. Pero entonces aparecen un cierto número de inconvenientes: por un lado, la masa y el volumen del dispositivo de aislamiento aumentan considerablemente y, por otro lado, su fijación a través de pasadores pegados se revela difícil debido al aumento en el grosor de la estructura multicapas.

El documento US 6.038.867 describe un dispositivo de aislamiento criogénico de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Exposición de la invención La presente invención tiene por objeto proporcionar un dispositivo de aislamiento criogénico con mejores 65 prestaciones que los dispositivos de aislamiento criogénico del estado de la técnica anterior en materia de aislamiento, pero sin aumentar el grosor de la estructura multicapas, con el fin de evitar los inconvenientes mencionados anteriormente.

De acuerdo con un primer aspecto, la invención se refiere a un dispositivo de aislamiento criogénico realizado a partir de un material compuesto que comprende un ensamblado: 5

- de al menos dos capas superpuestas de un material constituido por fibras de poliéster, estando las fibras ligadas mediante un agente ligante, y de entre las cuales las dos capas extremas tienen una cara exterior cada una,

- de al menos una capa de separación, intercalada entre dos capas superpuestas sucesivas,

- de dos capas de revestimiento que recubren una de las caras exteriores cada una.

Preferentemente, las fibras de poliéster son fibras de poliéster con rizado helicoidal.

Preferentemente, el agente ligante es un copolímero y uno de sus monómeros es acetato de vinilo.

De acuerdo con el primer aspecto de la invención, la al menos una capa de separación es una capa de poliéster tereftalato, aluminizada por cada una de sus caras.

De acuerdo con el primer aspecto de la invención, la al menos una de las capas de revestimiento es una capa de poliimida, aluminizada por cada una de sus caras.

De acuerdo con el primer aspecto de la invención, el dispositivo de aislamiento criogénico comprende, además, unos medios de mantenimiento para mantener juntas las capas superpuestas, las capas de separación y las capas de revestimiento.

De acuerdo con el primer aspecto de la invención, los medios de mantenimiento comprenden una serie de agujeros que atraviesan de un lado a otro el ensamblado, constituido por las capas superpuestas, de la capa o capas de separación y las capas de revestimiento, y una serie de de fijaciones mecánicas que tienen una varilla cada una dispuesta a lo largo de uno de los agujeros pasantes y dos cabezas que cubren cada una, un extremo de la varilla.

Preferentemente, las fijaciones mecánicas se realizan con material plástico, por ejemplo, poliamida.

Preferentemente, los agujeros pasantes son equidistantes.

De acuerdo con un modo de realización, el dispositivo de aislamiento criogénico se presenta en forma de al menos un panel aplicado sobre una superficie de un equipo que debe aislarse.

De acuerdo con un modo de realización preferente, el dispositivo de aislamiento criogénico se presenta en forma de al menos dos paneles adyacentes que se unen mediante unos primeros medios de unión que sujetan entre ellos cada una de las dos capas de revestimiento de dichos paneles adyacentes, y mediante unos segundos medios de unión que sujetan entre ellos cada una de las capas de separación de dichos dos paneles adyacentes.

Preferentemente, los primeros medios de unión son unas cintas adhesivas y los segundos medios de unión son 45 cintas adhesivas.

De acuerdo con un modo de realización, el dispositivo de aislamiento criogénico comprende, además, unos medios de fijación para su fijación sobre el equipo que se quiere aislar. De acuerdo con un modo de realización preferente de los medios de fijación, éstos comprenden al menos una cinta de apertura y cierre rápido, tipo velcro, constituida por dos tiras que se enganchan la una a la otra al entrar en contacto, de las que una se fija al equipo y la otra se fija a dicho dispositivo de aislamiento criogénico.

De acuerdo con un segundo aspecto, la invención se refiere a un procedimiento de aplicación de un dispositivo de aislamiento criogénico de acuerdo con el primer aspecto de la invención, caracterizado porque comprende las 55 siguientes etapas sucesivas:

- una etapa de preparación de la superficie sobre la que debe aplicarse el dispositivo de aislamiento criogénico,

- una etapa de protección en la que se aplica sobre la superficie preparada de este modo una imprimación,

- una primera etapa de fijación en la que se pega una de las tiras de al menos una cinta de apertura y cierre rápido, mediante un material adhesivo adecuado para soportar temperaturas criogénicas, sobre... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico realizado a partir de un material compuesto que comprende un ensamblado: 5

-de al menos dos capas (24) superpuestas de un material constituido por fibras de poliéster, estando dichas fibras ligadas mediante un agente ligante, y de entre las cuales las dos capas extremas tienen una cara exterior cada una,

- de al menos una capa (26) de separación, intercalada entre dos capas (24) superpuestas sucesivas,

- de dos capas (28) de revestimiento que recubren una de las caras exteriores cada una;

que comprende unos medios (30, 32) de mantenimiento para mantener juntas dichas capas (24) superpuestas, dichas capas (26) de separación y dichas capas (28) de revestimiento, que comprenden una serie de agujeros (30)

pasantes, que atraviesan de un lado a otro el ensamblado constituido por las capas (24) superpuestas, la capa o capas (26) de separación y las capas (28) de revestimiento, y una serie de fijaciones (32) mecánicas que tienen una varilla (34) cada una, dispuesta a lo largo de uno de dichos agujeros (30) pasantes y dos cabezas (36) que cubren cada una un extremo de dicha varilla (34) ;

caracterizado porque dicha al menos una capa (26) de separación es una capa de poliéster tereftalato, aluminizada por cada una de sus caras y porque al menos una de dichas dos capas (28) de revestimiento es una capa de poliimida, aluminizada por cada una de sus caras.

2. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichas 25 fijaciones (32) mecánicas se realizan con un material plástico.

3. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dichos agujeros (30) pasantes son equidistantes, estando separados entre sí a una distancia (38) que varía sustancialmente de 40 mm a 60 mm.

4. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dicha distancia

(38) es sustancialmente igual a 50 mm.

5. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, 35 caracterizado porque dichas fibras de poliéster son fibras de poliéster con rizado helicoidal.

6. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho agente ligante es un copolímero que tiene como monómero principal, acetato de vinilo.

7. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho agente ligante es un copolímero de acetato de vinilo añadido en una proporción sustancialmente igual a un 20 %.

8. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,

caracterizado porque cada una de dichas capas (24) superpuestas presenta un grosor que varía sustancialmente de 45 10 mm a 20 mm.

9. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque cada una de dichas capas (24) superpuestas presenta un grosor sustancialmente igual a 15 mm.

10. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque cada una de dichas capas (24) superpuestas presenta una densidad por unidad de superficie que varía sustancialmente de 140 g/m2 a 160 g/m2.

11. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque cada una de 55 dichas capas (24) superpuestas presenta una densidad por unidad de superficie sustancialmente igual a 150 g/m2.

12. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una de dichas capas (26) de separación presenta un grosor que varía sustancialmente de 10 micrómetros a 15 micrómetros.

13. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque al menos una de dichas capas (26) de separación presenta un grosor sustancialmente igual a 12 micrómetros.

14. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13,

caracterizado porque al menos una de dichas capas (26) de separación presenta una densidad por unidad de superficie que varía sustancialmente de 15 g/m2 a 20 g/m2.

15. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque al menos una de dichas capas (26) de separación presenta una densidad por unidad de superficie sustancialmente igual a 17 g/m2.

16. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque dichas capas (28) de revestimiento presentan un grosor que varía sustancialmente de 40 micrómetros a 60 micrómetros.

17. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque dichas capas (28) de revestimiento presentan un grosor sustancialmente igual a 50 micrómetros.

18. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17,

caracterizado porque dichas capas (28) de revestimiento presentan una densidad por unidad de superficie 15 sustancialmente inferior a 80 g/m2.

19. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque se presenta en forma de al menos un panel (22) aplicado sobre una superficie de un equipo (14) que debe aislarse. 20

20. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque se presenta en forma de al menos dos paneles (22) adyacentes que se unen mediante unos primeros medios (42) de unión que sujetan entre ellos cada una de las dos capas (28) de revestimiento de dichos dos paneles (22) adyacentes, y mediante unos segundos medios (44) de unión que sujetan entre ellos cada una de las capas (26) de separación de dichos dos paneles (22) adyacentes.

21. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque los primeros medios (42) de unión son unas cintas adhesivas y los segundos medios (44) de unión son unas cintas adhesivas.

22. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque además comprende unos medios (50) de fijación para su fijación sobre un equipo (14) que debe aislarse.

23. Dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizado porque dichos medios (50) de fijación comprenden al menos una cinta de apertura y cierre rápido constituida por dos tiras (52, 54) que se enganchan la una a la otra al entrar en contacto, de las que una de ellas se fija sobre el equipo (14) , y la otra se fija sobre dicho dispositivo (20) de aislamiento criogénico.

24. Procedimiento de aplicación de un dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de 40 las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque comprende las siguientes etapas sucesivas:

- una etapa de preparación de la superficie (12) sobre la que debe aplicarse el dispositivo (20) de aislamiento criogénico,

- una etapa de protección en la que se aplica sobre la superficie (12) preparada de este modo una imprimación,

- una primera etapa de fijación en la que se pega una de las tiras (52, 54) de la al menos una cinta (50) de apertura y cierre rápido, mediante un material adhesivo adecuado para soportar temperaturas criogénicas, sobre dicha superficie (12) previamente preparada y protegida, en unos emplazamientos apropiados,

- una segunda etapa de fijación en la que se pega la otra de las tiras (52, 54) de la al menos una cinta (50) de apertura y cierre rápido, mediante un material adhesivo adecuado para soportar temperaturas criogénicas, sobre una de las capas de revestimiento de dicho dispositivo (20) de aislamiento criogénico, en unos emplazamientos apropiados.

25. Procedimiento de aplicación de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado porque además comprende una tercera etapa de fijación, en la que se aplica dicho dispositivo (20) de aislamiento criogénico sobre dicha superficie (12) , haciendo que dichas dos tiras (52, 54) de al menos una dicha cinta (50) de apertura y cierre rápido se enganchen a una a la otra.

26. Procedimiento de aplicación de acuerdo con la reivindicación 24 ó 25, caracterizado porque la duración entre la etapa de preparación y la etapa de protección es sustancialmente inferior a 8 horas.

27. Procedimiento de aplicación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 26, caracterizado 65 porque la imprimación es una resina epoxi.

28. Procedimiento de aplicación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 27, caracterizado porque la imprimación forma una película que tiene un grosor que varía sustancialmente de 10 micrómetros a 50 micrómetros.

29. Procedimiento de aplicación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 28, caracterizado porque la imprimación forma una película cuyo grosor es sustancialmente igual a 20 micrómetros.

30. Procedimiento de aplicación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 29, caracterizado porque el material adhesivo es una cola de la familia de los epóxidos. 10

31. Procedimiento de aplicación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 30, caracterizado porque el material adhesivo se deposita en una capa que presenta una densidad por unidad de superficie que varía sustancialmente de 150 g/m2 a 200 g/m2.

32. Uso de un dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, para el aislamiento de un depósito (14) criogénico de un ingenio espacial o aeronáutico.

33. Lanzadera, caracterizada porque está equipada con al menos un dispositivo (20) de aislamiento criogénico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23.