Disposición de elemento de escudo térmico y procedimiento para el montaje de un elemento de escudo térmico.

Disposición de elemento de escudo térmico (1) con un elemento de escudo térmico (3) para un escudo térmico que presenta un gran número de elementos de escudo térmico dispuestos de forma adyacente a una estructura portante (30),

en donde el elemento de escudo térmico (3) presenta un lado caliente (2) y un lado frío (4), y el elemento de escudo térmico (3) está fijado a la estructura portante (30), en donde la estructura portante (30) presenta por cada fila de elementos de escudo térmico al menos una ranura de montaje (40), y en donde el elemento de escudo térmico (3) presenta unas depresiones (34) en forma de ranuras de sujeción (34), practicadas en cada caso en dos lados de arista opuestos y que discurren transversalmente a las ranuras de montaje paralelas (40), en donde

el elemento de escudo térmico (3) presenta al menos una abertura de cabeza de tornillo pasante (29), que atraviesa el lado frío (4) y el lado caliente (2) del elemento de escudo térmico (3) fundamentalmente en perpendicular y a través de la cual la cabeza del tornillo (27) de un tornillo (28) respectivo está dispuesta de forma accesible y/o puede embutirse libremente hasta la estructura portante (30), en donde la abertura de cabeza de tornillo pasante (29) está instalada sobre la ranura de montaje (40) y en la ranura de montaje (40) de la estructura portante (30) está previsto un taladro de tornillo (48) para alojar el vástago roscado (28) del tornillo (28),

y debajo de la cabeza del tornillo (27) del tornillo (28) respectivo puede disponerse y/o está dispuesto un elemento elástico (37, 44) que se extiende a lo largo del lado frío (4) del elemento de escudo térmico (3) en la ranura de montaje (40) de la estructura portante (30), en donde al menos un extremo exterior del elemento elástico (37, 44) está configurado como un gancho de sujeción (36, 46) que abraza, que está configurado para engranar en la ranura de sujeción (34) lateral practicada del elemento de escudo térmico (3).

Disposición de elemento de escudo térmico y procedimiento para el montaje de un elemento de escudo térmico La invención se refiere a una disposición de elemento de escudo térmico con un elemento de escudo térmico, a un procedimiento para el montaje de un elemento de escudo térmico en una disposición de elemento de escudo térmico, a un procedimiento adicional para el montaje de un elemento de escudo térmico en una disposición de elemento de escudo térmico y a una utilización de la disposición de elemento de escudo térmico con las particularidades citadas en las respectivas reivindicaciones independientes.

En muchas aplicaciones técnicas se utilizan potentes escudos térmicos cerámicos, para resistir temperaturas de entre 1.000 y 1.600 º C. En especial los escudo térmicos de máquinas de turbina como turbinas de gas y grupos motopropulsores de turbina, como los que se utilizan en centrales generadoras de corriente y en grandes aviones, presentan unas superficies correspondientemente grandes, que deben apantallarse mediante escudos térmicos, en el interior de las cámaras de combustión. A causa de la dilatación térmica y a causa de las grandes dimensiones el escudo debe componerse de un gran número de elementos de escudo térmico fabricados con cerámica, que estén distanciados entre sí con una rendija suficiente. Esta rendija ofrece a los elementos de escudo térmico un espacio suficiente para la dilatación térmica. Sin embargo, debido a que la rendija también hace posible un contacto directo de los gases de combustión calientes con la estructura portante que soporta el escudo térmico, se insufla como una contramedida efectiva a través de las rendijas, a través de unos canales de refrigeración en dirección a la cámara de combustión, un líquido refrigerante en forma de aire de refrigeración. Este aire de refrigeración se utiliza además para soplar contra y de este modo refrigerar las sujeciones metálicas, con las que están engrapados los elementos de escudo térmico cerámicos (CHS, Ceramic Heat Shields) a la estructura portante.

Para ejecutar las sujeciones de la forma más sencilla y enteriza posible, se conoce una forma constructiva en la que estas sujeciones por un lado pueden introducirse con engrane en las ranuras de montaje, configuradas en la estructura portante de forma periféricamente circular y en paralelo, y por otro lado se engrapan con unos segmentos de agarre configurados en las ranuras de sujeción configuradas en aristas laterales de los elementos de escudo térmico cerámicos. Los elementos de escudo térmico se introducen sucesivamente con las sujeciones en las ranuras de la estructura portante, en donde los siguientes elementos bloquean en sus posiciones los elementos posicionados anteriormente. De este modo puede formarse por ejemplo una fila periféricamente circular de elementos de escudo térmico en una cámara de combustión de una turbina de gas.

El último elemento de escudo térmico que quede, sin embargo, ya no puede montarse de esta forma, porque los elementos de escudo térmico adyacentes existentes a ambos lados bloquean un movimiento de montaje dirigido tangencialmente. A menudo un último elemento de escudo térmico de este tipo recibe el nombre de placa falsa o elemento falso. En consecuencia para aplicar el último elemento de escudo térmico se utilizan soluciones con atornillados, que hagan posible un montaje del elemento de escudo térmico en la dirección de la perpendicular superficial de la estructura portante.

Un atornillado conocido usa para esto cuatro tornillos, que engranan en las escotaduras configuradas para ello en unas aristas laterales del elemento de escudo térmico. Esta solución tiene el inconveniente de que el montaje supone un problema de manipulación. La manipulación de los cuatro tornillos exige por ejemplo la utilización de unos medios de fijación como pegado o cinta adhesiva, que no son fiables, con lo que los tornillos pueden perderse y que es imprescindible, a causa de un elevado riesgo de que una turbina sufra daños, que se encuentren antes de la puesta en marcha. Aparte de esto el montaje por encima de la cabeza es difícil, ya que los tornillos pueden ladearse a causa de la fijación mediante cinta adhesiva y, de este modo, pueden no implantarse en los taladros previstos. Debido a que se trata del último escudo protector, los tornillos no pueden posicionarse a mano, sino que deben enhebrarse en los taladros mediante llave hexagonal â?" sin visibilidad.

Los documentos EP 1 701 095 A1 y EP 0 558 540 B1 describen a modo de ejemplo un escudo térmico ejecutado como se ha citado antes, con las ventajas y los problemas ilustrados. Una disposición de escudo térmico alternativa se conoce del documento WO 01/63177 A1. Los elementos de escudo térmico reciben el nombre en el campo técnico de ladrillos, los elementos de sujeción que los sujetan de sujeta-ladrillos y las ranuras practicadas en las aristas laterales de los elementos de escudo térmico de bolsas.

La presente invención se ha impuesto la tarea de configura de forma segura y no complicada el montaje, desmontaje y la fijación duradera de un elemento de escudo térmico, en especial de una clave de bóveda o elemento falso, en la dirección de la perpendicular superficial de la estructura portante de un escudo térmico estructurado con un gran número de elementos de escudo térmico, en donde los elementos de fijación deben refrigerarse suficientemente y no someterse a ningún sobrecalentamiento mediante gases calientes.

Para solucionar esta tarea la invención se basa, según un primer aspecto, en una disposición de elemento de escudo térmico con un elemento de escudo térmico, en especial un elemento falso, para un escudo térmico que

presenta un gran número de elementos de escudo térmico dispuestos de forma adyacente a una estructura portante. El elemento de escudo térmico presenta un lado caliente y un lado frío, y está fijado a la estructura portante, en donde la estructura portante presenta por cada fila de elementos de escudo térmico al menos una ranura de montaje. El elemento de escudo térmico presenta unas depresiones en forma de ranuras de sujeción, practicadas en cada caso en dos lados de arista opuestos y que discurren transversalmente a las ranuras de montaje paralelas.

Para solucionar las tareas de la invención, un elemento de escudo térmico conforme a la invención presenta al menos una abertura de cabeza de tornillo pasante, que atraviesa el lado frío y el lado caliente del elemento de escudo térmico fundamentalmente en perpendicular y a través de la cual la cabeza del tornillo respectivo es accesible y/o puede embutirse libremente hasta la estructura portante. En la cabeza del tornillo puede estar configurada con ello en especial una depresión para llave hexagonal de forma hexagonal o de otra forma, de tal modo que el tornillo pueda girarse desde el lado caliente del elemento de escudo térmico con ayuda de una herramienta de llave hexagonal correspondiente.

La abertura de cabeza de tornillo pasante está instalada sobre la ranura de montaje. Aparte de esto, en la ranura de montaje de la estructura portante se dispone, alineado con la abertura de cabeza de tornillo, un taladro de tornillo para alojar el vástago roscado del tornillo. Debajo de la cabeza del tornillo puede disponerse y/o está dispuesto un elemento elástico que sirve de sujeta-ladrillo, el cual se extiende a lo largo del lado frío del elemento de escudo térmico y de la ranura de montaje de la estructura portante. Con ello al menos un extremo exterior del elemento elástico que sirve de sujeta-ladrillo está configurado como un gancho de sujeción que abraza, que está configurado para engranar en la ranura de sujeción lateral practicada del elemento de escudo térmico.

Por medio de esto las cabezas de los tornillos y sus vástagos se aproximan más profundamente a la estructura portante en comparación con el estado de la técnica y están alejados de las regiones de rendija entre los elementos térmicos. Por ello no reciben directamente una corriente de gases. En consecuencia puede prescindirse por completo de una corriente de aire de refrigeración y de la complejidad ligada a la misma o ésta puede simplificarse y reducirse notablemente.

Conforme a una configuración preferida de la presente invención el elemento elástico sólo se extiende por uno de los dos lados que presentan las ranuras de sujeción, en donde en cada caso dos elementos elásticos dispuestos mutuamente alejados forman una pareja de elementos elásticos.

En otra configuración preferida de la presente invención, el elemento elástico se extiende por los dos lados del elemento de escudo térmico que presentan las ranuras de sujeción y forma de este modo una pareja... [Seguir leyendo]

1. Disposición de elemento de escudo térmico (1) con un elemento de escudo térmico (3) para un escudo térmico que presenta un gran número de elementos de escudo térmico dispuestos de forma adyacente a una estructura portante (30) , en donde el elemento de escudo térmico (3) presenta un lado caliente (2) y un lado frío (4) , y el elemento de escudo térmico (3) está fijado a la estructura portante (30) , en donde la estructura portante (30) presenta por cada fila de elementos de escudo térmico al menos una ranura de montaje (40) , y en donde el elemento de escudo térmico (3) presenta unas depresiones (34) en forma de ranuras de sujeción (34) , practicadas en cada caso en dos lados de arista opuestos y que discurren transversalmente a las ranuras de montaje paralelas (40) , en donde el elemento de escudo térmico (3) presenta al menos una abertura de cabeza de tornillo pasante (29) , que atraviesa el lado frío (4) y el lado caliente (2) del elemento de escudo térmico (3) fundamentalmente en perpendicular y a través de la cual la cabeza del tornillo (27) de un tornillo (28) respectivo está dispuesta de forma accesible y/o puede embutirse libremente hasta la estructura portante (30) , en donde la abertura de cabeza de tornillo pasante (29) está instalada sobre la ranura de montaje (40) y en la ranura de montaje (40) de la estructura portante (30) está previsto un taladro de tornillo (48) para alojar el vástago roscado (28) del tornillo (28) , y debajo de la cabeza del tornillo (27) del tornillo (28) respectivo puede disponerse y/o está dispuesto un elemento elástico (37, 44) que se extiende a lo largo del lado frío (4) del elemento de escudo térmico (3) en la ranura de montaje (40) de la estructura portante (30) , en donde al menos un extremo exterior del elemento elástico (37, 44) está configurado como un gancho de sujeción (36, 46) que abraza, que está configurado para engranar en la ranura de sujeción (34) lateral practicada del elemento de escudo térmico (3) .

2. Disposición de elemento de escudo térmico según la reivindicación 1, en donde el elemento elástico (44) sólo se extiende por uno de los dos lados del elemento de escudo térmico (3) que presentan las ranuras de sujeción (34) , en donde en cada caso dos elementos elásticos (44, 44) dispuestos mutuamente alejados forman una pareja de elementos elásticos.

3. Disposición de elemento de escudo térmico según la reivindicación 1, en donde el elemento elástico (37) se extiende por los dos lados del elemento de escudo térmico (3) que presentan las ranuras de sujeción (34) y forma de este modo una pareja de elementos elásticos (37) enteriza, en donde el elemento elástico (37) está fijado a la estructura portante (30) mediante al menos un tornillo (28) común, y en los dos extremos exteriores del elemento elástico (37) está configurado en cada caso un gancho de sujeción (36) que abraza, que está configurado para engranar en la respectiva ranura de sujeción (34) lateral practicada del elemento de escudo térmico (3) .

4. Disposición de elemento de escudo térmico según la reivindicación 3, en donde el lado longitudinal del elemento elástico (37) , que se extiende a lo largo de la ranura de montaje (40) de la estructura portante (3) , presenta un abombamiento (37) , que está abombado convexamente desde la estructura portante (30) , de tal modo que cuando el elemento elástico (37) está distendido, los ganchos de sujeción (36) que abrazan están expandidos entre sí en los extremos del elemento elástico en cada caso con un ángulo prefijado, con lo que se forma entre los ganchos de sujeción (36) una separación, que hace posible un enhebrado del elemento de escudo térmico (3) entre los ganchos de sujeción (36) .

5. Disposición de elemento de escudo térmico según una reivindicación anterior 4, en donde en el lado frío (4) del elemento de escudo térmico (3) está prevista una escotadura (32) , que está prevista para alojar el abombamiento convexo (37) del elemento elástico (37) .

6. Disposición de elemento de escudo térmico según una reivindicación anterior 4 ó 5, en donde está previsto entre el lado frío (4) del elemento de escudo térmico (3) y el elemento elástico (37) un pisón (38) , que se usa para rectificar mediante apriete el abombamiento (37) del elemento elástico (37) y de este modo hacer que los ganchos de sujeción (36) engranen, en los extremos mutuamente opuestos del elemento elástico (37) , en las ranuras de sujeción (34) .

7. Disposición de elemento de escudo térmico según una reivindicación anterior, en donde el taladro de tornillo previsto en la ranura de montaje (40) de la estructura portante (30) está configurado para alojar el vástago roscado

(28) del tornillo (28) , de forma pasante a través de la estructura portante (30) , y puede atornillarse o está atornillado con un dispositivo roscado (42) aplicable desde el lado trasero (31) de la estructura portante (30) .

8. Disposición de elemento de escudo térmico según una reivindicación anterior 1 a 6, en donde el taladro de tornillo (48) previsto en la ranura de montaje (40) de la estructura portante (30) está ejecutado para alojar el vástago roscado (28) del tornillo (28) , como un taladro ciego (48) de una determinada profundidad suficiente.

9. Disposición de elemento de escudo térmico según la reivindicación 8, en donde en el taladro ciego (48) puede montarse un suplemento roscado (50) .

10. Disposición de elemento de escudo térmico según la reivindicación 9, en donde el suplemento roscado (50) está configurado como un suplemento en espiral o una bobina helicoidal.

11. Procedimiento para el montaje de una disposición de elemento de escudo térmico (1) con un elemento de escudo térmico (3) y al menos un elemento elástico (44) sobre una estructura portante (30) , según una de las configuraciones 1 a 10, en donde -el elemento elástico (44) para engranar en la ranura de sujeción (34) se monta sobre el elemento de escudo térmico (3) , -el tornillo (28) se implanta en la abertura de cabeza de tornillo (29) pasante correspondiente y se inserta a través de un taladro (45) previsto en el elemento elástico (44) , -el elemento de escudo térmico (3) con el elemento elástico (44) aplicado y el tornillo (28) se monta sobre la estructura portante (30) en un movimiento perpendicular a la superficie de la estructura portante (30) , de tal manera que el vástago roscado (28) del tornillo (28) engrana en el taladro de tornillo (48) correspondiente de la estructura portante (30) , -el tornillo (28) se atornilla.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en donde se utilizan al menos dos elementos elásticos (44) y el menos dos tornillos (28) por cada elemento de escudo térmico (3) .

13. Procedimiento según la reivindicación 11 ó 12, en donde como dispositivo roscado (42, 50) se utiliza un

suplemento roscado (50) insertado previamente en el taladro ciego (48) de la estructura portante (30) o una tuerca roscada (42) accesible mediante el taladro de tornillo pasante de la estructura portante (30) .

14. Utilización de la disposición de elemento de escudo térmico (1) según una reivindicación anterior para configurar un escudo térmico, en especial una clave de bóveda o ladrillo falso (3) del escudo térmico, de un motor de combustión interna, en especial de una turbina.