ES2639506T3

ES2639506T3 - Método para producir un paso de enfriamiento próximo a la superficie en un componente con alta tensión térmica, y componente que tiene un paso de este tipo

Info

Publication number: ES2639506T3
Application number: ES13704134.9T
Authority: ES
Inventors: Felix Reinert
Original assignee: Ansaldo Energia IP UK Ltd
Current assignee: Ansaldo Energia IP UK Ltd
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2033-02-15
Also published as: CA2862926A1; US20140331641A1; JP2015513632A; KR20140127323A; US9869479B2; JP6133333B2; EP2815076B1; CN104105843A; CH706090A1; CN104105843B; EP2815076A1; WO2013120999A1

Abstract

Método para producir un paso (17, 44) de enfriamiento próximo a la superficie en un componente (14, 23, 28, 34) con alta tensión térmica, que comprende las siguientes etapas: a) proporcionar un componente (14, 23, 28, 34) que tiene una superficie (18) en un lado (HS) caliente en una región que va a enfriarse; b) introducir un canal (19, 24, 29, 35) en la superficie (18); c) insertar un tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento en el canal (19, 24, 29, 35); d) rellenar el canal (19, 24, 29, 35), con el tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento insertado, con un material (21) de relleno resistente a la temperatura de tal manera que el tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento insertado está integrado en el material (21) de relleno, dejando libres una entrada (17i) y una salida (170, 26, 31); y e) cubrir el canal (19, 24, 29, 35), con el tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento integrado, con una capa (22, 27, 32) de cubierta estable a la temperatura, antioxidación, en el que en la etapa (b) el canal (19, 24, 29, 35) en el componente (14, 23, 28, 34) se ahueca por medio de un proceso de retirada de material, en el que el componente (14, 23, 28, 34) tiene una pared (14) con un lado (HS) caliente y un lado (CS) frío dispuesto de manera opuesta, y el canal (19, 24, 29, 35) se introduce en la pared (14) de componente de tal manera que se extiende a través de la pared (14) desde del lado (CS) frío hasta el lado (HS) caliente y tiene una entrada (17i) en el lado (CS) frío y una salida (17o) en el lado (HS) caliente.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para producir un paso de enfriamiento proximo a la superficie en un componente con alta tension termica, y componente que tiene un paso de este tipo.

Campo tecnico

La presente invencion se refiere al campo de maquinas termicas. Se refiere a un metodo para producir un paso de enfriamiento proximo a la superficie en un componente con alta tension termica segun el preambulo de la reivindicacion 1. Tambien se refiere a un componente que se produce segun el metodo.

Antecedentes de la invencion

En maquinas termicas, el objetivo siempre ha sido que la eficiencia fuera lo mas alta posible con el fin de usar los combustibles aplicados de manera mas eficiente para la generacion de energla. En el caso de turbinas de gas, el fin es una eficiencia del 63%, por ejemplo, para lo que se requerirlan temperaturas de combustion mas elevadas en la region de 1850K. Con el fin de lograrlo, deben enfriarse componentes altamente cargados termicamente de la maquina por medio de dispositivos y configuraciones de enfriamiento complejos. Teniendo en cuenta la complejidad creciente, aumentan los problemas en la produccion de tales componentes y conducen a unas tasas de desperdicios elevadas.

En el caso de turbinas de gas, teniendo en cuenta un perfil irregular de la temperatura de salida de la camara de combustion, se producen zonas calientes crlticas en los componentes dispuestos posteriormente, tales como palas de estator o palas de rotor o elementos de pared del paso de gas caliente, dando como resultado un sobrecalentamiento local de modo que, en tales componentes, deben tenerse en consideracion en el futuro temperaturas de funcionamiento de componentes que son aproximadamente 80 - 130K mas elevadas que la temperatura de gas caliente.

Por este motivo, se requiere un enfriamiento local muy eficaz de los componentes altamente cargados termicamente en el caso de turbinas de gas y maquinas termicas comparables.

Una manera posible, en la que puede desarrollarse tal enfriamiento local eficiente, es un enfriamiento proximo a la superficie o proximo a la pared que se muestra en dos variantes en las figuras 1 y 2. El componente 10' (tubular en el ejemplo) de la figura 1 tiene una pared 11 con un grosor t que es 4 mm, por ejemplo. El gas caliente impacta en el componente 10' desde el exterior (flecha de bloque). El medio de enfriamiento, en su mayorla aire o vapor, fluye a traves del espacio 12 interno del componente 10' y al menos disipa parcialmente el calor introducido de manera externa de la pared 11.

En la figura 2, se reproduce una configuracion de enfriamiento alternativa mejorada para el componente 10. En este caso, pasos 13 de enfriamiento paralelos, a traves de los que fluye el medio de enfriamiento, con un diametro d1 interno de 1 mm, por ejemplo, se extienden directamente en la pared 11 y solamente estan a una distancia d2 de 0,5 mm, por ejemplo, de la superficie exterior de la pared 11. El documento DE2754896 A1 describe una pala de turbina de gas que se enfrla de esta manera. Una transicion de la configuracion en la figura 1 a la configuracion de la figura 2 permite una reduccion del flujo masico del medio de enfriamiento del 40 - 55%, o un aumento de las temperaturas de gases calientes de 50 - 125k, teniendo en cuenta la distancia reducida entre el medio de enfriamiento y el gas caliente.

Puede lograrse una configuracion de este tipo en componentes con enfriamiento por efusion de la siguiente manera: la base es un componente que segun la figura 3 tiene una pared 14' de componente enfriado por efusion (con un grosor de 2,0 mm - 5,3 mm, por ejemplo) a traves de la que orificios 15 de enfriamiento oblicuos (con un diametro interno de 0,8 mm, por ejemplo) se extienden desde un lado CS frlo de la pared 14' de componente hasta un lado HS caliente, a traves de tales orificios de enfriamiento fluye y se descarga medio 16 de enfriamiento en la superficie 18 cargada termicamente.

En el caso de un componente segun la figura 4 con una pared 14 comparable, en lugar de orificios 15 de enfriamiento, se forman pasos 17 de enfriamiento en la pared 14 de componente y con un diametro interno de 1,0 mm, por ejemplo, comprenden una pluralidad de secciones 17a, 17b y 17c. La primera seccion 17a de paso se extiende desde la entrada en el lado CS frlo al interior de la pared 14 de componente. Una segunda seccion 17b de paso es adyacente a la primera seccion 17a de paso y (de la manera de los pasos 13 de enfriamiento en la figura 2) se extiende esencialmente en paralelo (a una distancia de 0,6 mm, por ejemplo) hasta la superficie 18 que va a enfriarse. Entonces, una tercera seccion 17c de paso es adyacente al segundo paso 17b de enfriamiento y termina en una salida en el lado HS caliente. La primera seccion 17a de paso y la tercera seccion 17c de paso estan orientadas de manera oblicua con respecto a la superficie 18 en este caso (similar a los orificios 15 de enfriamiento en la figura 3). Un ejemplo para un componente enfriado de esta manera se facilita en el documento EP2381070 A2.

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El documento US7658590 B2 da a conocer una manera alternativa de enfriamiento usando microtubos. Una configuracion de enfriamiento del tipo mostrado en la figura 4, como enfriamiento proximo a la superficie o proximo a la pared, aportarla ventajas significativas en comparacion con configuraciones de enfriamiento convencionales.

Sin embargo, una configuracion de enfriamiento de este tipo plantea problemas con respecto a las dificultades relacionadas con las tecnicas de produccion, que conllevarlan unos costes elevados y unas tasas de desperdicios elevadas.

Obviamente, puede concebirse realizar tales configuraciones de enfriamiento mediante metodos de colado en la tecnica de nucleo hueco. En este caso, despues de colar el componente, se elimina el nucleo que forma la red de pasos de enfriamiento internos. Las cavidades restantes forman los pasos. Aunque este metodo es practico en cuanto a tecnicas de produccion, es costoso debido a la complejidad y se ve afectado por unas tasas de desperdicios elevadas. Ademas, con esta tecnologla, no puede volver a trabajarse un componente ni alterarse de manera posterior.

Sumario de la invencion

Por tanto, un objeto de la invencion es dar a conocer un metodo para producir pasos de enfriamiento proximos a la superficie para componentes cargados termicamente de una maquina termica, especialmente de una turbina de gas, metodo que puede aplicarse a diferentes componentes y debe llevarse a cabo a un coste comparativamente bajo y con una tasa de desperdicios reducida, incluso al compararlo con componentes ya existentes, y proporciona componentes con un efecto de enfriamiento significativamente mejorado y un aumento de vida util correspondiente.

Tambien es un objeto de la invencion dar a conocer un componente correspondiente.

Estos y otros objetos se logran mediante las caracterlsticas al completo de las reivindicaciones 1 y 11. El metodo segun la invencion para producir un paso de enfriamiento proximo a la superficie en un componente con alta tension termica comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar un componente que tiene una superficie en un lado caliente en una region que va a enfriarse;

b) introducir al menos un canal en esta superficie;

c) insertar un tubo de enfriamiento en el canal;

d) rellenar el canal, con el tubo de enfriamiento insertado, con un material de relleno resistente a la temperatura de tal manera que el tubo de enfriamiento insertado esta integrado en el material de relleno, dejando libres una entrada y una salida; y

e) cubrir el canal, con el tubo de enfriamiento integrado, con una capa de cubierta estable a la temperatura, antioxidacion.

Ademas, en la etapa (b) el canal en el componente se ahueca por medio de un proceso de retirada de material.

Especialmente en este caso, el canal puede ahuecarse en el componente mediante erosion por chispa por medio de un electrodo EDM.

La forma del electrodo EDM corresponde preferiblemente con la del canal que va a ahuecarse. Segun la invencion, el componente tiene una pared con un lado caliente y un lado frlo dispuesto de manera opuesta, y el canal se introduce en la pared de componente de tal manera que se extiende a traves de la pared desde el lado frlo hacia el lado caliente y tiene una entrada en el lado frlo y una salida en el lado caliente.

En este caso, es especialmente favorable si el canal, y por consiguiente tambien el paso de enfriamiento terminado, comprenden una primera seccion de paso que se extiende desde la entrada en el lado frlo al interior de la pared de componente, una segunda seccion de paso que es adyacente a la primera seccion de paso y se extiende esencialmente en paralelo a la superficie que va a enfriarse y una tercera seccion de paso que es adyacente a la segunda seccion de paso y termina en la salida en el lado caliente.

Preferiblemente, el primer paso de enfriamiento y el tercer paso de enfriamiento estan orientados de manera oblicua a la superficie, es decir en un angulo agudo.

Especialmente en este caso, el paso de enfriamiento puede tener un diametro interno de aproximadamente 1 mm y la segunda seccion de paso puede estar a una distancia que es menor que o igual a 1 mm de la superficie que va a

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enfriarse.

Una realization adicional del metodo segun la invention se caracteriza porque el canal se introduce en el componente hasta tal profundidad, o se ahueca del componente hasta tal profundidad, que el tubo de enfriamiento insertado, aparte de en la entrada y salida, esta ubicado muy por debajo de la superficie.

Otra realizacion del metodo segun la invencion se caracteriza porque el canal, con el tubo de enfriamiento insertado, se rellena con una soldadura a alta temperatura como material de relleno.

Aun otra realizacion del metodo segun la invencion se caracteriza porque la capa de cubierta estable a la temperatura, antioxidacion, se aplica mediante soldadura por deposition por medio de un procedimiento de formation de metal por laser (LMF).

En este caso, la capa de cubierta se forma, preferiblemente, por aplicacion sucesiva de una pluralidad de revestimientos que se solapan.

La pulverization termica constituye un procedimiento de revestimiento preferido alternativo.

El componente con alta tension termica segun la invencion, que tiene un lado caliente delimitado por una superficie y al menos un paso de enfriamiento proximo a la superficie, se caracteriza porque el paso de enfriamiento se produce mediante un metodo segun la invencion. El componente tiene una pared con un lado caliente y un lado frlo dispuesto de manera opuesta, y el paso de enfriamiento se extiende a traves de la pared de componente desde el lado frlo hasta el lado caliente y tiene una entrada en el lado frlo y una salida en el lado caliente. Una realizacion del componente segun la invencion se caracteriza porque el paso de enfriamiento comprende una primera section de paso que se extiende desde la entrada en el lado frlo al interior de la pared de componente, una segunda seccion de paso que es adyacente a la primera seccion de paso y se extiende esencialmente en paralelo a la superficie que va a enfriarse, y una tercera seccion de paso que es adyacente a la segunda seccion de paso y termina en la salida en el lado caliente.

La primera seccion de paso y la tercera seccion de paso estan orientadas, especialmente, de manera oblicua a la superficie y, preferiblemente, incluyen un angulo de entre 15° y 30°, especialmente es preferible un angulo de aproximadamente 18°, con la normal a la superficie.

Una realizacion adicional del componente segun la invencion se caracteriza porque el paso de enfriamiento tiene un tubo de enfriamiento que se encuentra en un canal introducido en la superficie y esta integrado en un material de relleno resistente a la temperatura, especialmente una soldadura a alta temperatura.

Preferiblemente, el tubo de enfriamiento tiene un diametro interno de aproximadamente 1 mm y un diametro externo de aproximadamente 1,5 mm, y la segunda seccion de paso esta a una distancia que es menor que o igual a 1 mm de la superficie que va a enfriarse.

Otra realizacion del componente segun la invencion se caracteriza porque el paso de enfriamiento tiene una longitud de aproximadamente 20 mm.

Aun otra realizacion del componente segun la invencion se caracteriza porque una pluralidad de pasos de enfriamiento estan dispuestos en el componente en paralelo y/o en serie y a una distancia uno con respecto a otro. En este caso, el medio de enfriamiento puede fluir a traves de la pluralidad de pasos de enfriamiento en el mismo sentido o en sentidos opuestos. Tambien pueden concebirse otras disposiciones de enfriamiento, con pasos de enfriamiento orientados y dimensionados de diferente manera, que se adapten de manera optima a los requisitos de enfriamiento del componente.

Breve explication de las figuras

Posteriormente, se explicara la invencion en mas detalle basandose en realizaciones a modo de ejemplo junto con los dibujos. En los dibujos

la figura 1 muestra en seccion transversal un componente tubular en el que la pared cargada termicamente se enfrla por medio de un medio de enfriamiento que fluye dentro del tubo;

la figura 2 muestra en seccion transversal y en un detalle ampliado un componente tubular en el que la pared cargada termicamente se enfrla en las proximidades de la superficie por medio de pasos de enfriamiento que se extienden dentro de la pared;

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la figura 3 muestra la seccion a traves de una pared de componente con pasos de enfriamiento para un enfriamiento por efusion convencional;

la figura 4 muestra en una vista comparable a la figura 3 una pared de componente con pasos de enfriamiento proximos a la superficie ademas de enfriamiento por efusion;

la figura 5 muestra en una vista comparable a la figura 4 una pared de componente con pasos de enfriamiento proximos a la superficie, segun una realizacion a modo de ejemplo de la invencion;

la figura 6 muestra la seccion a traves de un paso de enfriamiento de la figura 5 en el plano VI - VI;

la figura 7 muestra diversas etapas para producir pasos de enfriamiento proximos a la superficie en un

componente similar a una placa, segun una realizacion a modo de ejemplo de la invencion;

la figura 9 muestra en una vista lateral en perspectiva un ejemplo de un electrodo EDM que puede usarse en la invencion;

la figura 10 muestra la insercion de tubos flexionados de manera correspondiente en los canales que se han ahuecado en el componente, segun otra realizacion a modo de ejemplo de la invencion;

la figura 11 muestra en una vista comparable a la figura 6 una pluralidad de etapas durante la produccion de la capa de cubierta por medio de soldadura por deposicion (LMF), segun otra realizacion a modo de ejemplo de la invencion; y

la figura 12 muestra una realizacion a modo de ejemplo para un componente segun la invencion en forma de pala de estator con pasos de enfriamiento introducidos en el borde de ataque del perfil aerodinamico de la pala, segun la invencion.

Formas de llevar a cabo la invencion

La invencion da a conocer una nueva alternativa a metodos de produccion ya conocidos para configuraciones de enfriamiento proximas a la superficie. En lugar de intentar formar pasos de enfriamiento correspondientes en el material de base o formar pasos de enfriamiento mediante la combinacion de dos o mas partes, la solucion para producir pasos de enfriamiento proximos a la superficie o proximos a la pared explicada posteriormente se basa en integrar pasos completos en la superficie del componente.

Una secuencia de etapas de produccion para este metodo comprende las siguientes: en una primera etapa, el material de base se prepara de manera adecuada, especialmente ahuecando un canal, con el fin de alojar un tubo que despues se introduce en la superficie. La configuracion de un canal de este tipo puede ser recta, pero tambien pueden concebirse otras configuraciones, tales como configuraciones serpenteantes, con el fin de optimizar el efecto de enfriamiento de manera especlfica dependiendo del caso de aplicacion.

Habitualmente, los canales se introducen en el componente o en la pared desde el lado de gas caliente o lado caliente (vease la figura 7(a)). Sin embargo, tambien puede concebirse introducir los canales desde el otro lado si esta ubicacion es accesible para la maquina que se usa. En paralelo con la introduccion del/de los canal(es), se prefabrican elementos de insercion de paso en forma de cuerpos cerrados, preferiblemente en forma de tubos con un diametro interno de aproximadamente 1 mm y diametros externos de entre 1,5 mm y 2,5 mm. Una forma en seccion transversal redondeada ayuda a minimizar el desarrollo de grietas.

Entonces, los tubos se introducen en los canales en el componente o en la pared de componente que va a enfriarse (veanse las figuras 7(b) y 10). La introduccion de formas cerradas, tales como tubos, garantiza la estabilidad del bano de fusion durante la posterior soldadura por deposicion de la capa de cubierta.

Para fijar los tubos en el canal y para lograr una transferencia de calor optima, los tubos estan integrados en un material de relleno, especialmente en forma de una soldadura a alta temperatura, en el canal y la superficie se pule por medio de molturacion (vease la figura 7(c)).

Finalmente, se aplica una capa de cubierta antioxidacion por medio de formation de metal por laser (LMF) o por medio de otro procedimiento de revestimiento (veanse las figuras 7(d) y 11). Para un aislamiento termico final, tambien puede aplicarse un revestimiento de barrera termico (TBC) en su parte superior.

Los extremos de los tubos insertados forman una entrada y una salida para el aire de enfriamiento que pasa a su traves. Por tanto, es de gran importancia que estas aberturas no se cierren o taponen durante la integration con

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soldadura a alta temperatura.

En una vista comparable a la figura 4, la figura 5 muestra una pared de componente con pasos de aire de enfriamiento proximos a la superficie segun una realizacion a modo de ejemplo de la invencion. La figura 6 muestra la seccion a traves de un paso de enfriamiento de la figura 5 en el plano VI - VI. Un paso 17 de enfriamiento, que comprende una pluralidad de secciones 17a, 17b y 17c, se extiende a traves de la pared 14 de componente de la figura 5, y un medio 16 de enfriamiento, por ejemplo aire 16 de enfriamiento, fluye a traves del paso de enfriamiento durante el funcionamiento desde una entrada 17i en el lado frlo hasta una salida 17o en el lado caliente y se descarga en la misma superficie 18 cargada termicamente.

Esencialmente, el paso 17 de enfriamiento esta formado por un tubo 20 de enfriamiento que se inserta en un canal 19 introducido en la pared 14 de componente e integrado en la misma en un material 21 de relleno que consiste en soldadura a alta temperatura. Una capa 22 de cubierta que consiste en material resistente a la oxidacion se aplica en la parte superior de la capa de material 21 de relleno (pulida) por medio de LMF. La seccion transversal de la disposicion se reproduce en la figura 6. La geometrla en seccion transversal redondeada del tubo 20 es menos susceptible al desarrollo de grietas.

El paso 17 de enfriamiento no tiene ningun rebaje. El diametro interno del tubo 20 de enfriamiento es, por ejemplo, de 1,0 mm y el diametro externo es de 1,5 mm. La seccion 17b de paso central se extiende en paralelo a la superficie 18, mientras que las secciones 17a y 17c de paso estan orientadas de manera oblicua con respecto a la normal a la superficie formando un angulo de aproximadamente 18°. La longitud del paso 17 de enfriamiento es de aproximadamente 20 mm. La profundidad del canal 19 en la seccion 17b de paso central es de aproximadamente 1,6 mm. El tubo 20 se extiende al menos sobre la seccion 17b de paso central y la seccion 17c de paso en el lado caliente, tal como se muestra en la figura 5. Sin embargo, tambien puede extenderse a lo largo de una parte de, o de la totalidad de, la seccion 17a de paso en el lado frlo.

La figura 7 muestra diversas etapas (a) a (e) para producir pasos de enfriamiento proximos a la superficie en un componente con forma de placa segun realizaciones a modo de ejemplo de la invencion La figura 7(a) muestra los canales 24 o 29 que se introducen en los componentes 23 o 28 por medio de EDM. Entonces, tubos 25 o 30 de enfriamiento formados de manera correspondiente se introducen (insertan) en estos canales 24, 29 segun la figura 7(b). Entonces, los tubos insertados se integran en soldadura a alta temperatura segun la figura 7(c) y la superficie en la region de los canales rellenos se pule. Las salidas 26 o 31 restantes de los pasos de enfriamiento pueden observarse claramente. Finalmente, se aplica una capa 27 o 32 de cubierta resistente a la oxidacion que consiste en un material adecuado en grosores que se solapan por medio de LMF segun la figura 7(d).

Para introducir los canales (19 en las figuras 5, 6) en la superficie del componente, se hace uso de un electrodo 33 EDM segun la figura 9, que tiene una pluralidad de secciones 33a - c de electrodo que corresponden a las secciones 17a - c de paso posteriores. Con un electrodo de este tipo, los canales se ahuecan por medio de erosion por avellanado. Segun la configuracion de los canales 35, que comprenden tres secciones, en un componente 34, los tubos 36 de enfriamiento que van a insertarse tambien se dividen en tres secciones 36a - c segun la figura 10.

La aplicacion de la capa 22 de cubierta por medio de LMF se lleva a cabo segun la figura 11 preferiblemente mediante solapado, aplicacion sucesiva de revestimientos 1-R a 3-C de capas de cubierta. En una primera etapa (figura 11(a)), se aplica un primer revestimiento 1-R de capa de cubierta a mano derecha. En una segunda etapa (figura 11(b)), se aplica un primer revestimiento 1-L de capa de cubierta a mano izquierda de manera solapante. Entonces, en etapas adicionales (figura 11(c)), se aplican revestimientos 2-RR y 2-LL de capas de cubierta a mano derecha y a mano izquierda y un tercer revestimiento 3-C de capa de cubierta central.

Como una realizacion a modo de ejemplo de un componente segun la invencion, la figura 12 finalmente muestra una pala 43 de estator de una turbina de gas, pala de estator que tiene un perfil 38 aerodinamico enfriado de la pala entre una plataforma 39 inferior y una plataforma 40 superior, teniendo el perfil aerodinamico de la pala un borde 41 de salida y un borde 42 de ataque. En el borde 42 de ataque, en lugar de simples orificios de enfriamiento por efusion, segun la invencion se disponen pasos 44 de enfriamiento paralelos, que estan desviados uno con respecto a otro en una pluralidad de hileras. Con respecto a la direction de flujo del medio de enfriamiento, en este caso los pasos 44 de enfriamiento de hileras adyacentes, incluso una hilera de este tipo, pueden orientarse de diferente manera, correspondiente a los requisitos del caso individual especlfico. Como resultado, puede ahorrarse parte del medio de enfriamiento que fluye a traves de la pala con enfriamiento que permanece constante.

En general, usando el metodo segun la invencion, puede disponerse un paso de enfriamiento proximo a la superficie o proximo a la pared de cualquier forma en cualquier superficie de gas caliente enfriado por convection personalizada con el fin de mejorar el efecto de enfriamiento y ahorrar medio de enfriamiento. Si fuera necesario, tambien pueden equiparse superficies mas grandes con tales pasos de enfriamiento. La tecnologla descrita tambien puede aplicarse si un componente tiene que repararse o si un componente existente tiene que mejorarse o sustituirse.

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La invencion tiene varias ventajas:

• el sistema de enfriamiento proximo a la pared puede usarse localmente en zonas calientes;

• puede introducirse desde el lado exterior caliente;

• se pueden volver a trabajar componentes ya instalados (actualizarse);

• el metodo de produccion permite el reacondicionamiento de componentes usados;

• el elevado efecto de enfriamiento reduce el consumo de medio de enfriamiento;

• bajo determinadas condiciones, puede aumentarse la temperatura de gas caliente en la maquina;

• el metodo es una alternativa favorable al colado de pared doble y

• la forma de los pasos de enfriamiento introducidos minimiza el riesgo de desarrollo de grietas.

Lista de designaciones

10, 10': Componente (por ejemplo tubo)

11: Pared

12: Espacio interno

13: Paso de enfriamiento (proximo a la superficie)

14, 14': Componente

15: Orificio de enfriamiento

16: Medio de enfriamiento, por ejemplo aire

17: Paso de enfriamiento (proximo a la superficie)

17a - c: Seccion de paso

17i: Entrada

17o: Salida

18: Superficie

19: Canal

20: Tubo de enfriamiento

21: Material de relleno (por ejemplo soldadura a alta temperatura)

22: Capa de cubierta (por ejemplo soldada por deposicion)

23, 28, 34: Componente

24, 29, 35: Canal

25, 30, 36: Tubo de enfriamiento

26, 31: Salida

27,32: Capa de cubierta

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33a - c 36a - c 37

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d1 d2 HS CS

15 t

1-R, 1-L

2-RR, 2-LL

3-C

Electrodo EDM

Seccion de electrodo

Seccion de tubo

Dispositivo LMF

Perfil aerodinamico de la pala

Plataforma

Borde de salida

Borde de ataque

Pala de estator (por ejemplo turbina de gas)

Pasos de enfriamiento

Diametro interno

Distancia

Lado caliente

Lado frlo

Grosor de pared

Revestimiento de capa de cubierta Revestimiento de capa de cubierta Revestimiento de capa de cubierta

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Metodo para producir un paso (17, 44) de enfriamiento proximo a la superficie en un componente (14, 23, 28, 34) con alta tension termica, que comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar un componente (14, 23, 28, 34) que tiene una superficie (18) en un lado (HS) caliente en una region que va a enfriarse;

b) introducir un canal (19, 24, 29, 35) en la superficie (18);

c) insertar un tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento en el canal (19, 24, 29, 35);

d) rellenar el canal (19, 24, 29, 35), con el tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento insertado, con un material (21) de relleno resistente a la temperatura de tal manera que el tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento insertado esta integrado en el material (21) de relleno, dejando libres una entrada (17i) y una salida (170, 26, 31); y

e) cubrir el canal (19, 24, 29, 35), con el tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento integrado, con una capa (22, 27, 32) de cubierta estable a la temperatura, antioxidacion, en el que en la etapa (b) el canal (19, 24, 29, 35) en el componente (14, 23, 28, 34) se ahueca por medio de un proceso de retirada de material, en el que el componente (14, 23, 28, 34) tiene una pared (14) con un lado (HS) caliente y un lado (CS) frlo dispuesto de manera opuesta, y el canal (19, 24, 29, 35) se introduce en la pared (14) de componente de tal manera que se extiende a traves de la pared (14) desde del lado (CS) frlo hasta el lado (HS) caliente y tiene una entrada (17i) en el lado (CS) frlo y una salida (17o) en el lado (HS) caliente.
2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el canal (19, 24, 29, 35) se ahueca en el componente (14, 23, 28, 34) mediante erosion por chispa por medio de un electrodo (33) EDM.
3. Metodo segun la reivindicacion 2, caracterizado porque la forma del electrodo (33) EDM corresponde con la del canal (19, 24, 29, 35) que va a ahuecarse.
4. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el canal (19, 24, 29, 35), y por consiguiente tambien el paso (17, 44) de enfriamiento terminado, comprenden una primera seccion (17a) de paso que se extiende desde la entrada (17i) en el lado (CS) frlo al interior de la pared (14) de componente, una segunda seccion (17b) de paso que es adyacente a la primera seccion (17a) de paso y se extiende esencialmente en paralelo a la superficie (18) que va a enfriarse, y una tercera seccion (17c) de paso que es adyacente a la segunda seccion (17b) de paso y termina en la salida (17o) en el lado (HS) caliente.
5. Metodo segun la reivindicacion 4, caracterizado porque la primera seccion (17a) de paso y la tercera seccion (17c) de paso estan orientadas de manera oblicua con respecto a la superficie (18), es decir en un angulo agudo.
6. Metodo segun la reivindicacion 4 o 5, caracterizado porque el paso (17, 44) de aire de enfriamiento tiene un diametro interno de aproximadamente 1 mm y la segunda seccion (17b) de paso esta a una distancia (d2) que es menor que o igual a 1 mm de la superficie (18) que va a enfriarse.
7. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 - 5, caracterizado porque el canal (19, 24, 29, 35) se introduce en el componente (14, 23, 28, 34) hasta tal profundidad, o se ahueca del componente (14, 23, 28, 34) hasta tal profundidad, que el tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento insertado, aparte de en la entrada (17i) y la salida (17o), esta ubicado muy por debajo de la superficie (18).
8. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 - 7, caracterizado porque el canal (19, 24, 29, 35), con el tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento insertado, se rellena con una soldadura a alta temperatura como material (21) de relleno.
9. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 - 8, caracterizado porque la capa (22) de cubierta estable a la temperatura, antioxidacion, se aplica mediante soldadura por deposicion por medio de un procedimiento de formacion de metal por laser (LMF)
10. Metodo segun la reivindicacion 9, caracterizado porque la capa (22) de cubierta se forma por una aplicacion sucesiva de una pluralidad de revestimientos (1-R, 1-L, 2-RR, 2-LL, 3-C) de capas de cubierta que se solapan.
11. Componente (14, 23, 28, 34) con alta tension termica, con un lado caliente delimitado por una superficie (18) y al menos un paso (17, 44) de enfriamiento proximo a la superficie, teniendo el componente (14, 23, 28, 34) una pared (14) con un lado (HS) caliente y un lado (CS) frlo dispuesto de manera opuesta, en el que el paso (14, 44) de enfriamiento se extiende a traves de la pared (14) de componente desde el lado (CS) frlo hasta el lado (HS) caliente

y tiene una entrada (17i) en el lado (CS) frlo y una salida (170) en el lado (HS) caliente, produciendose el componente segun un metodo segun una de las reivindicaciones 1 - 10.
12. Componente segun la reivindicacion 11, caracterizado porque el paso (17, 44) de enfriamiento comprende una primera seccion (17a) de paso que se extiende desde la entrada (17i) en el lado (CS) frlo al interior de la pared (14)

5 de componente, una segunda seccion (17b) de paso que es adyacente a la primera seccion (17a) de paso y se extiende esencialmente en paralelo a la superficie (18) que va a enfriarse, y una tercera seccion (17c) de paso que es adyacente a la segunda seccion (17b) de paso y termina en la salida (17o) en el lado (HS) caliente.
13. Componente segun la reivindicacion 12, caracterizado porque la primera seccion (17a) de paso y la tercera seccion (17c) de paso estan orientadas de manera oblicua con respecto a la superficie (18), es decir en un angulo

10 agudo, y especialmente incluyen un angulo de entre 15° y 30°, preferiblemente un angulo de aproximadamente 18°, con la normal a la superficie.
14. Componente segun la reivindicacion 11, caracterizado porque el paso (17, 44) de enfriamiento tiene un tubo (20, 25, 30, 36) de enfriamiento que se encuentra en un canal (19, 24, 29, 35) introducido en la superficie (18) y esta integrado en un material (21) de relleno resistente a la temperatura, especialmente una soldadura a alta

15 temperatura.
15. Componente segun la reivindicacion 14, caracterizado porque el tubo de enfriamiento tiene un diametro interno de aproximadamente 1 mm y un diametro externo de aproximadamente 1,5 mm, y porque la segunda seccion (17b) de paso esta a una distancia (d2) que es menor que o igual a 1 mm de la superficie (18) que va a enfriarse.
16. Componente segun una de las reivindicaciones 11 - 15, caracterizado porque el paso (17, 44) de enfriamiento 20 tiene una longitud de aproximadamente 20 mm.
17. Componente segun una de las reivindicaciones 11 - 16, caracterizado porque una pluralidad de pasos (44) estan dispuestos en el componente (43) en paralelo y/o en serie y a una distancia uno con respecto a otro.