Un sistema de detección de fugas que comprende: un conducto de metal para el transporte de aire a presión a alta temperatura,

teniendo dicho conducto (2) una capa aislante (4) enrollada alrededor de él y una estructura laminar aislante (5) sobre dicha capa aislante; un manguito (10) del conducto (3) de metal, siendo dicho manguito (10) de un material flexible para enrollarse circunferencialmente alrededor de una parte de dicho conducto, creando de este modo un vacío entre una parte de dicho manguito (10) y dicha estructura laminar aislante (5); teniendo dicho manguito (10) un agujero (14) definido en él, en el que dicho agujero (14) está en comunicación con dicho vacío; y dos cables sensores (8) para detectar las fugas de aire caliente del conducto; en el que la estructura laminar aislante está cortada circunferencialmente 360 grados en uno o más lugares a lo largo de la longitud del conducto; dicho manguito está situado circunferencialmente alrededor del conducto en la parte del conducto que tiene el corte circunferencial a través de dicha estructura laminar aislante; y en el que existe un bloque colector (30) entre el manguito (10) y los cables sensores (8) para dirigir la corriente de aire caliente directamente desde el agujero (14) hacia los cables sensores (8) sin pérdida de calor al medio ambiente

Campo del invento

Este invento se refiere al campo aeroespacial y, en particular, a la aviación moderna de propulsión a chorro que utiliza el flujo de aire caliente extraído de los motores para diversas funciones a bordo. 5

Antecedentes del invento

Es bien sabido en la técnica el uso de aire extraído a alta temperatura de los 10 motores para varios fines a bordo de un avión moderno. Típicamente, una corriente de aire caliente extraída de los motores se utiliza para proporcionar una función anticongelante en el borde delantero de las alas y en la cola del avión y también se usa por los dispositivos de aire acondicionado para suministrar aire fresco a la cabina de pasajeros. El aire extraído debe por tanto ser llevado desde los motores hasta las 15 diversas áreas del avión, y esto se realiza normalmente utilizando conductos metálicos aislados cuyos diámetros van de 25,4 a 101,6 mm (1,00” a 4,00”) y con una longitud de 125,4 a 3.048 mm (6” a 120”). El aire en el conducto puede alcanzar unas presiones hasta 3,103 MPa (450 psig) y temperaturas de 2.192ºC (1.200ºF), pero normalmente a una presión de 310,3 kPa (45 psig) y 1.220ºC (660ºF) de temperatura. 20

Los conductos que llevan el aire extraído de los motores están aislados para impedir daños al avión. Una manta aislante está enrollada por la parte exterior del conducto. Esta manta aislante puede estar compuesta por un material del tipo de los que se venden con la marca comercial Q-Felt® y fabricada por la Johns-Manville 25 Corporation de Denver, Colorado. La manta aislante es capaz de hacer descender la temperatura exterior del conducto de 1.220ºC (660ºF) a aproximadamente 752ºC (400ºF) o menos. Una estructura laminar aislante de silicona-caucho impregnada en fibra de vidrio, de lámina metálica texturizada, o de resina de poliimida impregnada en fibra de vidrio se enrolla alrededor de la parte externa del conducto para contener la 30 manta aislante.

Los conductos del tipo mencionado pueden desarrollar fugas por la fisuración del conducto metálico interior. Si no se detectan tales fisuras puede suceder un fallo

catastrófico del conducto. Por lo tanto, es necesario tener sensores colocados a lo largo de la longitud del conducto para detectar cualquier fuga del conducto.

Los sistemas de detección de fugas de la técnica anterior consistían en un disco de ventilación, que es un disco con un agujero, el cual permite que escape una 5 corriente de aire caliente de la estructura laminar de silicona-caucho impregnada en fibra de vidrio, de lámina metálica texturizada, o de resina de poliimida. En el caso de que en un conducto se produzca una fisura el aire caliente que escapa fluirá por la pared del conducto metálico a través de la manta aislante y hacia el disco de ventilación, después a través del agujero en el disco de ventilación. El disco de 10 ventilación está diseñado para dispersar el flujo de aire caliente en una configuración de pulverización de tipo cono que choca con un par de cables sensores de calor separados aproximadamente 25,4 mm (1,0”) y situados aproximadamente a 25,4 a 44,45 mm (1,00” a 1,75”) de la circunferencia exterior del conducto. Los cables sensores de calor son del tipo de los que se venden con el nombre comercial de 15 Firewire® y fabricados por Kidde Graviner Limited del Reino Unido. Los cables sensores de calor cambian sus características eléctricas cuando están expuestos a una temperatura predeterminada. En el caso de los sistemas de la técnica anterior típicos usados en aviación el circuito de detección se activa cuando el cable está expuesto a una temperatura de aproximadamente 491ºC (265ºF). Se requiere que 20 ambos cables del par de cables en la proximidad del conducto estén expuestos a esta temperatura antes de que se comunique una alarma al piloto del avión a fin de evitar falsas alarmas.

El documento EP 0240620 expone una instalación para detectar y aislar fugas 25 en un sistema de flujo por conductos a alta temperatura en la que los conductos de flujo del fluido están contenidos dentro de unos medios de aislamiento de los conductos que definen un espacio de aire de aislamiento alrededor de los conductos. La instalación está configurada de forma que en el caso de un conducto fisurado o con fugas, el flujo de la fuga esté contenido dentro del espacio de aire de aislamiento y 30 obligado a fluir a un extremo predeterminado del sistema de conductos en donde es expulsado a través de una abertura de salida del fluido situada próxima a los medios de detección de la fuga.

El documento GB 2226417 expone un conjunto de boquilla de ventilación que comprende una boquilla de ventilación en la que está acoplada un agujero de ventilación en un conjunto de conducto del fluido y un anillo de enclavamiento que sujeta en posición la boquilla de ventilación. En un sistema de detección de fugas de flujo en un conducto está contenido un conducto que lleva el fluido, especialmente aire 5 caliente, dentro de una capa exterior concéntrica de material, por ejemplo fibra de vidrio de un diámetro mayor para formar un espacio de aire aislante que contiene un material aislante adecuado. La capa exterior incluye uno o más agujeros de ventilación de forma que cada fuga del conducto a la capa aislante será dirigido hacia el exterior en contacto con unos medios adecuados de detección de fuga contiguos. Cada 10 agujero de ventilación incluye la boquilla de ventilación previamente descrita, que tiene una configuración diseñada para ayudar a la dirección de flujo de la fuga, a retener el material aislante y a impedir la entrada de fluidos procedentes de fuentes externas.

Es conveniente que los detectores de fuga sean capaces de detectar una fuga 15 en el conducto metálico a través de una fisura que tenga una superficie igual a la de un agujero de 5 mm. En la práctica se ha visto que los sistemas de detección de fugas de la técnica anterior fallan en la detección de tales fugas. La razón principal del fallo del diseño de la técnica anterior es que existe un flujo de aire insuficiente a través del agujero del disco de ventilación. Esto da lugar a que la corriente de aire caliente tenga 20 una temperatura insuficiente para activar los cables sensores de calor. Primero, la temperatura del aire caliente a través de la fuga en el conducto metálico se reduce significativamente a medida que el aire caliente atraviesa la manta aislante. Segundo, la manta aislante impide el paso del aire caliente desde el sitio de la fuga hacia el agujero en el disco de ventilación, por debajo de la estructura laminar aislante de 25 silicona-caucho, de lámina texturizada, o de resina de poliimida. Además, se ha visto que, en el momento en el que el aire ha atravesado la distancia entre el agujero del disco de ventilación y los cables sensores, su temperatura ha descendido bastante por debajo de los 491ºC (255ºF) necesarios para activar los cables sensores de fugas.

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Por lo tanto, es conveniente mejorar el diseño del sistema de detección de fugas de forma que se detecte con éxito una fuga a través de una fisura en el conducto metálico que tenga una superficie igual a la de un agujero de 5 mm de diámetro. También conviene que el nuevo diseño sea capaz de ser introducido económicamente en el avión existente. En particular, es deseable que se usen los mismos cables 35

sensores existentes y que no sea necesario retirar el aislamiento existente y aislar de nuevo los conductos para instalar el sistema de detección de fugas mejorado.

Resumen del invento 5

Para producir un flujo de aire con una velocidad adecuada las leyes de dinámica de fluidos prescriben la presión y de volumen de aire necesarios. Si hay una presión de aire suficiente con un volumen bajo, no puede sostenerse la velocidad del flujo de aire una vez que el volumen se ha agotado rápidamente. Si hay un volumen de aire 10 suficiente sin presión no hay prácticamente movimiento de aire alguno de un entorno de alta presión a otro de baja presión.

Cuando en el conducto metálico se produce una fisura el aire caliente se fuga del interior del conducto a la manta aislante. La manta aislante cambia las 15 características de la fuga de aire caliente 1) absorbiendo la energía térmica y...

1. Un sistema de detección de fugas que comprende:

un conducto de metal para el transporte de aire a presión a alta temperatura, teniendo dicho conducto (2) una capa aislante (4) enrollada alrededor de él y una 5 estructura laminar aislante (5) sobre dicha capa aislante;

un manguito (10) del conducto (3) de metal, siendo dicho manguito (10) de un material flexible para enrollarse circunferencialmente alrededor de una parte de dicho conducto, creando de este modo un vacío entre una parte de dicho manguito (10) y dicha estructura laminar aislante (5); 10

teniendo dicho manguito (10) un agujero (14) definido en él, en el que dicho agujero (14) está en comunicación con dicho vacío; y

dos cables sensores (8) para detectar las fugas de aire caliente del conducto;

en el que

la estructura laminar aislante está cortada circunferencialmente 360 grados en 15 uno o más lugares a lo largo de la longitud del conducto;

dicho manguito está situado circunferencialmente alrededor del conducto en la parte del conducto que tiene el corte circunferencial a través de dicha estructura laminar aislante;

y en el que existe un bloque colector (30) entre el manguito (10) y los cables 20 sensores (8) para dirigir la corriente de aire caliente directamente desde el agujero (14) hacia los cables sensores (8) sin pérdida de calor al medio ambiente.

2. El sistema de la Reivindicación 1 que comprende además:

un soporte elástico (20) que tiene un agujero (22) definido en él, situado en el 25 lado de dicho manguito (10) que está frente a dicha estructura laminar aislante (5), estando dicho agujero (22) en dicho soporte elástico (20) alineado con dicho agujero (14) en dicho manguito (10) con el fin de reforzar el área de dicho manguito (10) próxima a dicho agujero (14) en dicho manguito (10);

en el que dicho soporte elástico (20) está adherido a la superficie interior de 30 dicho manguito (10).

3. El sistema de la Reivindicación 1 en el que dicho manguito (10) está compuesto por fibra de vidrio impregnada con un compuesto de silicona-caucho.

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4. El sistema de la Reivindicación 3 en el que dicho manguito está compuesto por múltiples pliegues de dicha fibra de vidrio impregnada con un compuesto de silicona-caucho.

5. El sistema de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones anteriores en el 5 que dicho soporte elástico (20) está formado por un compuesto de silicona-caucho.

6. El sistema de acuerdo con la Reivindicación 5 en el que dicho soporte elástico tiene una lectura de durómetro de entre 30 y 50.

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7. El sistema de la Reivindicación 3 en el que una parte (26) de dicho soporte elástico (20) descansa sobre dicha estructura laminar aislante (5) y además la parte de dicho soporte elástico (20) en el que está definido dicho agujero (22) no descansa sobre dicha estructura laminar aislante (5), por lo que se mantiene la comunicación entre dicho vacío y dicho agujero (14) en dicho manguito (10). 15

8. El sistema de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones anteriores en el que los extremos de dicho manguito (10) se unen conjuntamente en una lengüeta y una junta de ranura (11) cuando dicho manguito (10) está enrollado alrededor de dicho conducto (2). 20

9. El sistema de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones anteriores en el que la sección recta de dicho manguito (10) comprende una parte media elevada (15) que tiene dos rebordes (12) en sus lados opuestos.

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10. Un método de mejora de las capacidades de detección de la temperatura de un sensor compuesto por un par de cables (8) sensores de calor para detectar las fugas de aire caliente de un conducto (2), estando dicho conducto enrollado con una capa aislante cubierta por un aislamiento (4) consistente en una estructura laminar (5) que comprende los pasos de: 30

realizar un corte circunferencial en dicha estructura laminar aislante (5);

fijar un manguito (10) que tiene una parte elevada (15) sobre dicho corte en dicha estructura laminar aislante (5), creando dicha parte elevada (15) de dicho manguito (10) un vacío entre dicho manguito (10) y dicha estructura laminar aislante

(5), definiendo dicho manguito (10) un agujero (14) en él en comunicación con dicho vacío;

fijar un bloque colector (30) sobre dicho agujero definido en dicha estructura laminar (5), definiendo dicho bloque colector (30) uno o más conductos (32, 34) en él en comunicación con dicho agujero (14) definido en dicho manguito (10); y 5

fijar uno o más cables (8) sensibles al calor en los extremos de dichos uno o más conductos (31) opuestos a dicho manguito (10).

11. El método de la Reivindicación 10 en el que dicho manguito (10) y dicho bloque colector (30) están formados por un compuesto de silicona-caucho. 10

12. El método de las 1. u 11 en el que dicho paso de fijar uno o más cables (8) sensibles al calor comprende además el paso de:

fijar una tapa (40) a una superficie de dicho bloque colector (30) en donde uno o más conductos (32) salen de dicho bloque colector (30), teniendo dicha tapa (40) uno 15 o más canales (42) definidos en ella para aceptar dichos uno o más cables (8) sensores de la temperatura, manteniendo dicha tapa (40) dichos uno o más cables sensores de temperatura situados en los extremos de dichos uno o más conductos.

13. El método de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones anteriores 10 a 20 12 en el que dicha tapa está fijada a dicho bloque colector con un empalme rápido.

14. El método de acuerdo con cualquiera de las anteriores 1. a 13 en el que dicho manguito (10) está fijado a dicho conducto (2) mediante una cinta (13) sensible al calor. 25

15. El método de acuerdo con cualquiera de las anteriores 1. a 14 en el que dicho colector está fijado a dicho conducto (2) mediante una cinta (13) sensible al calor.