DISPOSITIVO DE MEDICION DE FLUJO PARA LA DETERMINACION DE UNA DIRECCION DE FLUJO.

Dispositivo de medición de flujo para la determinación de una dirección de flujo de un fluido (22),

el cual presenta

- un elemento de medición (1a, 1b, 1c, 2, 3, 31), alrededor del cual puede fluir un fluido (22), con al menos dos guías de onda ópticas (4a, 4b), las cuales comprenden respectivamente al menos una red de Bragg (13a, 13b) y al menos una resistencia calentadora (5, 6, 7) eléctrica dispuesta en forma contigua a una de las guías de onda ópticas, con lo cual,

- puede aplicarse calor, respectivamente, a las guías de onda ópticas (4a, 4b) mediante un flujo de calor (10a, 10b), el cual es dirigido por al menos una resistencia calentadora (5, 6, 7).

- al menos una proporción de las direcciones de los flujos de calor (10a, 10b) se encuentra en una dirección opuesta.

- los flujos de calor individuales (10a, 10b) se encuentran correlacionados en alto grado, de forma diferente, con la dirección del flujo del fluido (22), y

- al menos una onda electromagnética, la cual puede inyectarse a las guías de onda ópticas (4a, 4b), correspondiente a la respectiva temperatura de las guías de onda ópticas (4a, 4b) puede ser influenciada en la ubicación de al menos dos redes de Bragg (13a, 13b).

- una unidad de control, con la cual se puede aplicar potencia eléctrica a por lo menos una resistencia calentadora (5, 6, 7), y

- una unidad de evaluación (23), con la cual es posible la evaluación de la influencia de temperatura, originada por los flujos de calor individuales, de al menos una onda electromagnética y con la cual puede determinarse la dirección de flujo del fluido (22)

Dispositivo de medición de flujo para la determinación de una dirección de flujo.

La presente invención hace referencia a un dispositivo de medición de flujo para la determinación de una dirección de flujo de un fluido. El dispositivo de medición de flujo presenta un elemento de medición con al menos dos guías de onda ópticas y al menos una resistencia eléctrica dispuesta en forma contigua a las guías de onda ópticas, una unidad de control y una unidad de evaluación. Además, la presente invención hace referencia a un método para determinar una dirección de flujo de un fluido, así como a una máquina eléctrica con el dispositivo de medición de flujo.

En máquinas eléctricas de todas las clases de rendimiento, sin embargo, en particular en máquinas con un alto rendimiento, se forma una cantidad considerable de calor, el cual debe ser desviado mediante medidas técnicas de refrigeración, en vistas a una eficiencia mejorada de la máquina y/o a una vida útil más prolongada. De este modo, por ejemplo, se conocen máquinas refrigeradas mediante aire, tales como generadores o motores, en especial con rendimientos por debajo de 300 MVA, en las cuales tiene lugar una refrigeración a través de un flujo de aire comparativamente mayor. Este flujo de aire puede ser conducido, particularmente, a través de un sistema de conducción, el cual comprende numerosos canales de flujo (véase, por ejemplo, la solicitud DE 42 42 132 A1 o la solicitud EP 0 853 370 A1). A través de canales de flujo del sistema de conducción, puede, por ejemplo, ser empujado aire desde el exterior hacia el interior mediante el estator de la máquina. Simultáneamente, sin embargo, es absorbido aire por el rotor de la máquina y desde el interior hacia el exterior, empujado por el estator en la dirección contraria. Cuando ambos flujos de aire se superponen desfavorablemente, se produce un detenimiento de flujo dentro del sistema de conducción y, con ello, dado el caso, un sobrecalentamiento local y la generación de daños en la máquina.

A través del documento de C. Jewart y otros "X-probe flow sensor using self-powered active fiber Bragg gratings", Sensores y actuadores A 127 (2006), 63-68 se conoce una disposición, en la cual se determina una disposición de flujo mediante una cruz de dos redes de Bragg, con lo cual, las guías de onda ópticas con las redes de Bragg pueden ser calentadas a través de luz dirigida.

Por la solicitud GB 2 079 470 A es conocida la posibilidad de determinar la característica de flujo de un fluido a través de un material sólido permeable a fluidos, de modo tal que una resistencia calentadora efectúa un calentamiento local del material sólido y del fluido y, en otros lugares alrededor de la resistencia calentadora, es medida la temperatura.

En la solicitud WO 2004/042326 A2 se presenta un dispositivo de medición de flujo para la determinación de una velocidad de flujo de un fluido que fluye alrededor de un elemento de medición del dispositivo de medición de flujo, como por ejemplo de un flujo de gas, con una guía de onda óptica, la cual presenta varias redes de Bragg y al menos una resistencia calentadora eléctrica dispuesta en forma contigua a la guía. Con esto, a partir de una influencia de una onda electromagnética introducida en las guías de onda ópticas, puede determinarse, a través de la temperatura de le guía, la velocidad de flujo a lo largo de la extensión longitudinal del elemento de medición. La guía de onda óptica puede ser calentada con una aplicación constante de calor mediante la resistencia calentadora eléctrica, de lo cual resulta, en el elemento de medición, una distribución de temperatura en la extensión longitudinal, correspondiente a la velocidad local de flujo. De esta manera, este dispositivo de medición de flujo es adecuado para determinar una pluralidad de velocidades locales de flujo con sólo un único elemento de medición. Sin embargo, no es posible la determinación de la dirección en la cual fluye el fluido en forma relativa hacia el elemento de medición.

Es objeto de la presente invención, por tanto, el proporcionar un dispositivo de medición de flujo, así como un método, con el cual pueda determinarse la dirección de flujo de un fluido, así como también indicar una máquina eléctrica, en la cual pueda controlarse la dirección de flujo de un fluido refrigerado.

Para alcanzar este objetivo se indica un dispositivo de medición de flujo correspondiente a las características de la reivindicación independiente 1.

El dispositivo de medición de flujo conforme a la invención hace referencia a un dispositivo de medición de flujo para la determinación de una dirección de flujo de un fluido, el cual presenta

El elemento de medición, el cual, en su extensión longitudinal se encuentra dispuesto, preferentemente, en forma perpendicular con respecto a la dirección de flujo del fluido, presenta diferentes proporciones locales de flujo sobre la extensión de su corte transversal, el cual es, en particular, circular. De este modo, se efectúa en forma irregular, sobre la extensión del corte transversal, el transporte de calor por la superficie del elemento de medición debido a las diferentes velocidades locales de flujo del fluido. A causa de esto, en el elemento de medición, al aplicarse una potencia constante de al menos una resistencia calentadora, se regula respectivamente, en forma acorde a la cantidad, un flujo de calor diferente en dirección de las guías de onda ópticas, la cual depende de la posición de las guías de onda ópticas en el elemento de medición. En función de la disposición de las guías de onda ópticas con respecto a la dirección de flujo, pueden regularse diferentes temperaturas en el respectivo lugar de las guías de onda ópticas. A partir de la determinación de las correspondientes diferencias de temperatura, puede concluirse la dirección de flujo del fluido, el cual fluye alrededor del elemento de medición.

Conformaciones ventajosas del dispositivo de medición de flujo conforme a la invención resultan de las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1.

De este modo, es favorable que las guías de onda ópticas comprendan respectivamente al menos una red de Bragg y, que al menos una onda electromagnética, la cual puede inyectarse en las guías de onda ópticas, pueda ser influenciable en forma correspondiente a la respectiva temperatura de las guías de onda ópticas en el lugar de al menos dos redes de Bragg. Tal clase de sensor se caracteriza por su capacidad multiplexora especial, de modo que puede ser realizada una red de sensores en forma sencilla. Otra ventaja de la tecnología de las redes de Bragg consiste en la posibilidad de llevar a cabo una medición prácticamente puntual, es decir, una medición local muy limitada. Es así posible, en el caso de requerirse una exactitud de medición muy elevada, en particular localizada a lo largo del elemento de medición, disponer unas tras otras, varias redes de Bragg unas bien cerca de otras en las respectivas guías de onda ópticas.

Para una mejor diferenciabilidad, las redes de Bragg dispuestas en una las guías de onda ópticas, presentan, en forma preferente,...

1. Dispositivo de medición de flujo para la determinación de una dirección de flujo de un fluido (22), el cual presenta

2. Dispositivo de medición de flujo conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque, el elemento de medición (1a, 1b, 1c, 2, 3, 31) se encuentra conformado como una barra.

3. Dispositivo de medición de flujo conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, el elemento de medición (1a, 1b, 1c, 2, 3, 31) es elástico.

4. Dispositivo de medición de flujo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, al menos una resistencia calentadora (5, 6, 7) está realizada en metal.

5. Dispositivo de medición de flujo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, al menos una resistencia calentadora (7) se encuentra formada por un revestimiento conductor eléctrico en común de las guías de onda ópticas (4a, 4b), con lo cual las guías de onda ópticas se encuentran en contacto en la dirección longitudinal.

6. Dispositivo de medición de flujo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, al menos una resistencia calentadora (5, 6, 7) presenta una resistencia eléctrica específica constante.

7. Dispositivo de medición de flujo conforme a la reivindicación 6, caracterizado porque, la resistencia específica es ampliamente dependiente de la temperatura en la zona de temperatura de funcionamiento.

8. Dispositivo de medición de flujo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por una envoltura (8) del elemento de medición (1a, 1b, 1c, 2, 3, 31).

9. Dispositivo de medición de flujo conforme a la reivindicación 8, caracterizado porque, la envoltura (8) se encuentra compuesta por un material cerámico.

10. Dispositivo de medición de flujo conforme a la reivindicación 8, caracterizado porque, la envoltura (8) se encuentra formada por una vaina metálica.

11. Dispositivo de medición de flujo conforme a la reivindicación 10, caracterizado porque, la envoltura (8) presenta al mismo tiempo por lo menos una resistencia calentadora (6, 7).

12. Método de determinación de una dirección de flujo de un fluido (22) con un dispositivo de medición de flujo, con lo cual

13. Método conforme a la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque al menos una onda electromagnética se encuentra formada por al menos un impulso electromagnético.

14. Método conforme a la reivindicación 11 a 13, caracterizado porque, el elemento de medición (1a, 1b, 1c, 2, 3, 31) es calentado en su extensión longitudinal por al menos una resistencia calentadora (5, 6, 7).

15. Método conforme a la reivindicación 11 a 14, caracterizado porque, a por lo menos una resistencia calentadora (5, 6, 7) se le aplica una potencia eléctrica constante.

16. Método conforme a una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque, son llevadas a cabo varias mediciones con diferentes aplicaciones de potencia.

17. Método conforme a una de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque, como fluido (22) es utilizado un gas o un líquido para la refrigeración de una máquina eléctrica (9), en particular de un generador de un motor.

18. Máquina eléctrica con

19. Máquina eléctrica conforme a le reivindicación 18, caracterizada porque, el elemento de medición (1a, 1b, 1c, 2,3, 31) se encuentra dispuesto en forma radial con respecto al corte transversal del canal de flujo (14).

20. Máquina eléctrica conforme a una de las reivindicaciones 18 a 19, caracterizada porque, se encuentran dispuestos, axialmente distanciados, varios elementos de medición (1a, 1b, 1c, 2, 3, 31) en el canal de flujo (14).

21. Método conforme a una de las reivindicaciones 12 a 17, caracterizado porque, la dirección de flujo de un fluido (22) en un sistema de conducción de refrigeración de una máquina eléctrica es determinada conforme a una de las reivindicaciones 18 a 20.