1. Peine de instrumentación para la medición de presión y/o temperatura de fluidos que cuenta con:

- un cuerpo (1) del peine o "rake" que interiormente cuenta con un enrutado integral de conductos interiores (7) que transmiten la señal desde

- una serie de tubos o tomas (2) dispuestos de manera preferente sobre un costado del cuerno principal, donde cada uno cuenta con una longitud y orientación, donde cada uno de los tubos o tomas puede presentar al menos un agujero (3)

- una base o pie (5), presentando en una de sus caras la unión con el cuerpo del peine (1), mientras que, en su cara opuesta hay una serie de aberturas (6), que conectan con cada uno de los conductos (7)

caracterizado porque al menos los conductos (7) que discurren por el interior del cuerpo (1) del peine, y el propio cuerpo (1) del peine, están realizados como una pieza integral única a partir de polvo sinterizado.

2. Peine de instrumentación según la reivindicación 1, caracterizado porque sobre cada uno de los tubos o tomas (2) puede haber uno o más agujeros transversales (4) realizados, y que conectan con el espacio interior donde se encuentra el agujero interior (3) de la toma (2); donde estos agujeros sólo serán necesarios si el tubo o toma está cerrado en su cara frontal expuesta al fluido para medir la presión estática; o bien, si se quiere acondicionar el flujo en el extremo de la toma con dos tubos concéntricos, y que no se vea afectado por direcciones del flujo que no coincidan con su eje.

3. Peine de instrumentación según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo y/o pie del peine presentan diferentes propiedades en los distintos puntos o cotas de su geometría, que pueden variar a lo largo de los diferentes puntos, bien de manera uniforme o discreta, siendo dichas propiedades tales como peso / densidad, la capacidad de evacuación térmica o de calentamiento, la rigidez estructural, o los modos de vibración.

4. Peine de instrumentación según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo del peine presenta huecos estructurales, que puede variar de tamaño desde los microhuecos hasta cuadernas rigidizadoras, pasando por celdillas o estructuras tipo honeycomb (celda de abeja), que producen una modificación en el peso / densidad, propiedades térmicas, rigidez estructural y modos de vibración.

5. Peine de instrumentación para la medición de presión y/o temperatura de fluidos según la reivindicación 1 caracterizado porque el material del polvo sinterizado empleado para la fabricación de las piezas es bronce o distintos tipos de acero, incluso inoxidable, superaleaciones de cromo-níquel, cromocobalto, titanio.

6. Peine de instrumentación para la medición de presión y/o temperatura de fluidos según la reivindicación 1, caracterizado porque el material del polvo sinterizado empleado para la fabricación de las piezas son resinas poliméricas (reforzadas o no)

Peine de instrumentación.

Objeto de la invención

Es objeto de la presente invención un peine de instrumentación para la medición de presión y/o temperatura de fluidos, caracterizado porque al menos los conductos interiores, conocidos por enrutado, con los que cuenta el peine son integrales con el cuerpo del peine, y además está fabricado a partir de polvo sinterizado mediante láser, pudiendo ser postizos otros elementos del instrumento, como el pie del instrumento o los tubos o cabezas de toma de presión y/o temperatura.

Caracteriza al peine de instrumentación de fluidos objeto de la presente invención el hecho de estar fabricado a partir de polvo sinterizado mediante fusión local por láser, quedando conformada como parte integral al menos los conductos, o enrutado, que discurren por el interior del cuerpo del peine.

Un peine o rake de instrumentación para la medición de presión en la corriente de un fluido (o la de un móvil en un fluido) es un soporte (un cuerpo más un pie) con una colección de tubos o tomas de presión total y/o estática, cuya misión puede ser la de medir velocidades, entonces conocidos como tubos de Pitot, o simplemente la medición de la presión y/o temperatura, dispuestos convenientemente para medirlas en distintas cotas o puntos del espacio más o menos próximos.

El funcionamiento de un tubo de Pitot está basado en el principio de Bernouilli. Si se desea medir la velocidad, la toma debe tener dos agujeros y conductos independientes, uno central en el eje que mide la presión total, y otro transversal, e independiente del anterior, en el que se mide la presión estática (al ser la velocidad en el eje perpendicular al agujero de valor cero). La diferencia entre ambas presiones determinará la presión dinámica y de ahí la velocidad del fluido en el eje de incidencia.

Para la medición de temperaturas basta con introducir los sensores correspondientes en las tomas dispuestas al efecto, y enrutarlos a través de los conductos internos dispuestos a tal efecto en el cuerpo y el pie del instrumento.

Debido a la necesidad de multiplicar la toma de datos en distintas cotas o direcciones del espacio, se introducen un peine o rake de tubos o tomas como parte de un mismo instrumento. La dificultad de introducir los instrumentos de control y ensayos en estrechos canales y de no perturbar las condiciones de flujo, obliga en muchas ocasiones a la miniaturización del instrumento, incluso a dedicar un tubo o toma a recoger la presión total y otro la presión estática, no pudiendo recogerse las dos presiones en la misma toma.

Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los dispositivos de medición de fluidos y en particular de los denominados peines o "rakes" de instrumentación, empleados en la industria relacionada con la fluidodinámica, como es la naval, aeronáutica, turbo máquinas, etc., y las características constructivas de dichos rakes.

Antecedentes de la invención

La forma de fabricación mediante la cual se vienen fabricando estos peines de instrumentación es lenta, cara, con limitaciones geométricas y no exenta de incertidumbres de precisión.

Típicamente, se obtienen fabricando y montando los distintos elementos. Estos peines cuentan con una serie de tubos o tomas de presión (y/o temperatura) que deben de ser fabricados y posicionados de forma compleja apuntando a distintas zonas del espacio. En la mayoría de los casos, al ser estos tubos o tomas muy delgados y largos, su montaje en el cuerpo principal requiere de un sistema de posicionamiento y una unión posterior por soldadura, pegado o montaje mecánico. Si los tubos o tomas son cortos podrían llegar a mecanizarse de forma integral con el cuerpo del peine, pero normalmente encierra dificultad por su tamaño y posición. En cualquier caso, el cuerpo del peine debe de estar hueco para enrutarlos, esto es, recoger esos tubos (y/o cables), guiarlos, curvarlos o empalmarlos a otros y dirigirlos al pie o base del peine donde serán integrados con los sensores de presión y/o temperatura.

Una vez realizada estas delicadas y laboriosas tareas de enrutado, hay que cerrar el cuerpo del peine con la exactitud y garantía necesaria para que no se produzcan perturbaciones en el flujo por las rendijas, holguras e impresiones, o el desprendimiento de la tapa de cierre.

La fabricación y enrutado posterior de este tipo de instrumentos es siempre compleja pues la primera requiere distintas operaciones de mecanizado (torno, fresa, electro-erosión,...), montaje, ajuste y unión, y la segunda de montaje de tubos y/o cables (curvados, guiados y sujeciones, soldaduras,...), con el consiguiente coste derivado de mucha mano de obra especializada. Como complejidad añadida diremos que existen instrumentos ideados para medir a alta temperaturas y por lo tanto las soldaduras han de ser compatibles con esa alta temperatura, con los riesgos que supone de fallo de la soldadura y deformación geométrica del instrumento (y por tanto de su precisión), y de concentración de tensiones (riesgos de rotura y de deformación).

Luego, queda claro que el procedimiento de fabricación y montaje que se viene utilizando hasta el momento es complejo, limitado, lento, con una alta aportación manual, y no exento de imprecisiones constructivas y es caro.

Por lo tanto, es objeto de la presente invención desarrollar un peine de instrumentación de fluidos donde al menos los conductos interiores del peine que realizan las funciones del enrutado, sean integrales con el cuerpo del peine formando una pieza única con el objeto de superar los inconvenientes apuntados.

Descripción de la invención

El objeto de la invención es un peine de instrumentación de fluidos donde al menos los conductos interiores son integrales con el cuerpo del peine, es decir, conductos y cuerpo del peine forman una pieza única, estando realizado al menos dicha parte integral a partir de polvo sinterizado mediante fusión local por láser.

El peine objeto de la invención comprende un cuerpo al que están unidos unos tubos o tomas, donde cada uno de estos cuenta con una longitud y orientación. Interiormente al cuerpo hay un enrutado compuesto de tubos y/o cables que transmiten la señal de las tomas hasta un pie o base que hace de interfase al instrumento con el equipo donde va instalado.

Cada uno de los tubos o tomas puede contar con uno o más agujeros transversales y que conectan con el espacio interior donde se encuentra el conducto interior a las tomas de presión y/o temperatura.

El material empleado en la fabricación de los peines mediante polvo sinterizado, puede ser bronce, distintos tipos de acero, incluso inoxidable, superaleaciones de cromo-níquel, cromo-cobalto, titanio, incluso resinas poliméricas (reforzadas o no), si bien son menos precisas, y resistentes que los metales.

Como consecuencia de utilizar polvo sinterizado en la fabricación del peine se consigue una densidad aproximada del 99,9% en comparación con una pieza obtenida a partir de un bloque inicial sobre el que se produjera continuos rebajes hasta llegar a la pieza final.

En consecuencia, se obtiene de manera integral al menos el cuerpo del peine y los conductos interiores, sin necesidad de tener que disponer de tubos y/o cables adicionales (enrutado), como se realizaba anteriormente. En una realización alternativa, es posible realizar la totalidad del peine de manera integral en pieza única, es decir, cuerpo del peine, pie o base, y los tubos o tomas de presión y/o temperatura.

Gracias a la versatilidad y funcionalidad del peine objeto de la invención y por el hecho de poder realizar como pieza integral única el peine, es posible fabricar instrumentos con más densidad de tubos o tomas de señal, que hasta el momento no era posible, y en consecuencia más resolución espacial de la medida de la presión y/o temperatura.

Además, como se explicará más adelante, los instrumentos pueden ser aligerados en su interior o incluir rigidizadores, al criterio del diseñador o calculista. Evita la necesidad de mecanizar piezas (tubos o tomas) por separado (normalmente esbeltas), posicionarlas en el espacio (con complejos utillajes), montarlas y unirlas (por soldadura, adhesivo o montaje mecánico), o bien mecanizarlas partiendo de un bloque; evita realizar el enrutado, es decir, montar los tubos interiores (metálicos o de polímero), curvarlos, guiarlos y sujetarlos. Evita juntas e imprecisiones y ofrece mayor resistencia, rigidez y mucha más seguridad al ser una pieza integral.