Dispositivo de captación / distribución en múltiples puntos de fluido, en particular, sonda de toma de presión dentro de una entrada de aire de turbomáquina.

Un dispositivo de captación / distribución en múltiples puntos de fluido,

que comprende al menos dos conductos internos (C1 a C9), dispuestos dentro de un cuerpo cilíndrico (1), caracterizado por que estos conductos siguen trayectorias helicoidales dentro de un tramo cilíndrico (12) del cuerpo (1), de mismo eje que el del cuerpo (1), dentro del cual se efectúan varias captaciones / distribuciones de fluido por propagación por el interior de los conductos (C1 a C9) a partir de unos orificios de entrada / salida (O1 a O9) formados en una superficie radial externa (11) del tramo cilíndrico del cuerpo, guardando relación con estos conductos (C1 a C9) y situados en varios planos paralelos, a diferentes alturas (H1, H2, H3) a lo largo de dicho eje de dicho cuerpo (1), de tal manera que la posición de los orificios (O1 a O9) y el paso de los conductos (C1 a C9) son determinados de modo que al menos un orificio corresponde a un conducto interno y uno solo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/051171.

Solicitante: TURBOMECA.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: B.P. 2 64510 Bordes FRANCIA.

Inventor/es: ARILLA, JEAN-BAPTISTE, BOISSELEAU,DENIS, BISCAY,PIERRE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F01D17/08 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01D MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO, p. ej., TURBINAS DE VAPOR (motores de combustión F02; máquinas o motores de líquidos F03, F04; bombas de desplazamiento no positivo F04D). › F01D 17/00 Regulación o control mediante variación del flujo (para inversión del sentido de marcha F01D 1/30; por variación de la posición de los álabes del rotor F01D 7/00; especialmente para el arranque F01D 19/00; para la parada F01D 21/00; regulación o control en general G05). › sensibles a las condiciones del fluido de trabajo, p. ej. a la presión.
  • F02M21/02 F […] › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02M ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION CON MEZCLAS COMBUSTIBLES O CONSTITUYENTES DE LAS MISMAS (introducción de la carga de alimentación en tales motores F02B). › F02M 21/00 Aparatos para alimentar los motores con combustibles no líquidos, p. ej. con combustibles gaseosos almacenados bajo forma líquida. › con combustibles gaseosos (aparatos para la vaporización del combustible líquido por el calor F02M 31/00; motores provistos de un aparato de producción de gas a partir de un combustible sólido, p. ej. madera F02B 43/08).
  • F16N21/00 F […] › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16N LUBRIFICACION.Conductos; Empalmes; Accesorios para aberturas de lubrificación.
  • G01F1/46 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01F MEDIDA DEL VOLUMEN, FLUJO VOLUMETRICO, FLUJO MASICO O NIVEL DE LIQUIDOS; DOSIFICACION VOLUMETRICA.G01F 1/00 Medida del flujo volumétrico o flujo másico de un fluido o material sólido fluyente en la que el fluido pasa a través del medidor con un flujo continuo (regulación de la cantidad o proporción G05D). › Tubos Pitot.
  • G01P13/02 G01 […] › G01P MEDIDA DE VELOCIDADES LINEALES O ANGULARES, DE LA ACELERACION, DECELERACION O DE CHOQUES; INDICACION DE LA PRESENCIA, AUSENCIA DE MOVIMIENTO; INDICACION DE DIRECCION DE MOVIMIENTO (midiendo la velocidad angular utilizando efectos giroscópicos G01C 19/00; dispositivos de medida combinados para medir dos o más variables de un movimiento G01C 23/00; medida de la velocidad del sonido G01H 5/00; medida de la velocidad de la luz G01J 7/00; medida de la dirección o de la velocidad de objetos sólidos por reflexión o reradiación de ondas radio u otras ondas basada en los efectos de propagación, p. ej. el efecto Doppler, el tiempo de propagación, la dirección de propagación, G01S; medida de la velocidad de radiaciones nucleares G01T). › G01P 13/00 Indicación o registro de la existencia, ausencia o de la dirección de un movimiento; Indicación o registro de la dirección del movimiento. › Indicación de la dirección solamente, p. ej. con una veleta.
  • G01P5/165 G01P […] › G01P 5/00 Medida de la velocidad de los fluidos, p. ej. de una corriente atmosférica; Medida de la velocidad de los cuerpos, p. ej. buques, aeronaves, en relación con los fluidos (aplicación de dispositivos de medida de la velocidad a la medida del volumen de los fluidos G01F). › Disposición o estructura de los tubos de Pitot.

PDF original: ES-2538373_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo de captación / distribución en múltiples puntos de fluido, en particular, sonda de toma de presión dentro de una entrada de aire de turbomáquina La invención se refiere a un dispositivo de múltiples puntos de captación o de distribución de fluido, en particular, una sonda de toma de la presión dentro de una entrada de aire de una turbomáquina, por ejemplo, un motor de helicóptero.

A fin de comprender y minimizar las pérdidas de instalación en una aeronave, se miden diferentes parámetros a la entrada de aire y en el escape del motor en el curso de ensayos en vuelo. Por lo que respecta a la entrada de aire, los dos parámetros importantes son la presión total y el ángulo de corriente para efectuar una medición de giro. En cada caso de vuelo, estas mediciones se han de efectuar rápidamente, en unos pocos segundos, por cuestiones de fiabilidad y de coste.

La invención se refiere, en particular, al dominio de la detección de los valores de los parámetros de presión total y de ángulo de corriente del aire a la entrada de los motores de las aeronaves. Más generalmente, la invención se refiere a los campos de la captación en múltiples puntos, como en el caso de las sondas, o de la distribución en múltiples puntos de fluido, por ejemplo, para los sistemas de inyección de fluido dentro de un conducto o de la lubricación de piezas mecánicas. En todos los casos, la invención se aplica en piezas que necesitan entradas / salidas de fluido en múltiples puntos.

En el caso de la captación de valores de parámetros, las sondas que se utilizan en la actualidad comprenden tres sensores que permiten efectuar tres mediciones a una misma altura para obtener una cobertura angular suficiente. Tales sondas se describen, por ejemplo, en el documento de Patente US 5.233.865. Tales sondas suministran valores de presión estática media y características de presión de una corriente de aire turbulenta.

El documento GB 2.231.667 A describe una sonda Pitot retráctil que comprende dos conductos internos, que están dispuestos en el interior de tubos telescópicos y que hacen, a la vez, las veces de medios para desplegar la sonda desde una posición retraída hasta una posición desplegada, y de comunicación de las mediciones de presión efectuadas por la sonda. Dichos conductos se extienden a lo largo del eje cilíndrico de la sonda, entre una base de la sonda y un tabique trasero. Dicha sonda Pitot se ha provisto para ser colocada paralelamente al flujo de aire.

El documento WO 85/01578 A1 describe un dispositivo de detección de la presión atmosférica que posee varios orificios dispuestos en la superficie externa del cuerpo, en un plano que se extiende a lo largo del eje del cuerpo. Esta sonda comprende una pluralidad de conductos internos rectilíneos.

En la práctica, se utilizan tres sondas de este tipo con un sistema para su puesta en rotación con el fin de captar un número de medidas adecuado para efectuar una evaluación de la presión total y de la dirección de la corriente. Alternativamente, pueden utilizarse grupos de tres sondas fijas.

Ahora bien, mediciones de captación simultáneas y rápidas precisan de sondas fijas y de una ocupación de espacio reducida con el fin de no perturbar la corriente de aire y de minimizar la obstrucción delante del compresor.

Y el tipo de sonda que se ha descrito en lo anterior no permite captar una medida de giro precisa a la entrada de aire de un motor en condiciones de vuelo. En efecto, tal captación supone:

- una cartografía detallada de las medidas: las sondas actuales aportan una relación insuficiente entre el número de toma y el número de sondas;

- una perturbación despreciable del funcionamiento del compresor: estas sondas provocan una obstrucción y una estela demasiado importantes;

- un tiempo de ensayo suficientemente corto: las sondas conocidas poseen un tiempo de respuesta elevado y necesitan un barrido de cada posición azimutal;

- un ensayo sobre celda representativo: el sistema de rotación de las sondas pone en cuestión la integración del motor sobre célula y, por tanto, la representatividad del ensayo.

De manera general, la invención se propone realizar una captación o una distribución de fluido -en múltiples puntos- precisa, rápida y repartida de forma diferenciada, con una buena resolución espacial para una cobertura angular dada. Para llevar esto a cabo, la invención prevé, igualmente, una disposición trenzada de conductos que permite efectuar varias captaciones / distribuciones a varias alturas con un mismo dispositivo.

En particular, por lo que se refiere a una captación de medida de giro en vuelo, la invención se propone obtener una compacidad que limita la ocupación de espacio, un número de puntos de medición suficiente para cartografiar la corriente de aire sin tener que hacer rotar unas sondas, una implantación aguas arriba del compresor sin que se altere el entorno, una captación de las medidas en un tiempo de corta duración -por ejemplo, en menos de treinta 2

segundos-, sin que se degrade el funcionamiento del motor -en particular, conservando un buen comportamiento mecánico por lo que respecta a las vibraciones- durante la campaña de ensayos.

Más precisamente, la presente invención tiene por objeto un dispositivo de captación / distribución en múltiples puntos de fluido según la reivindicación 1.

Parece, de esta forma, que, para una misma ocupación de espacio frontal y una misma cobertura angular, la configuración trenzada de varios conductos (tres conductos en un ejemplo elemental) permite realizar mediciones (dos mediciones en el ejemplo elemental) repartidas en un número maximizado de planos paralelos (tres planos en el ejemplo) . La trayectoria helicoidal permite, en efecto, ocultar en posición no operativa un conducto y añadir helicoidalmente otro conducto entre dos planos de captación, en tanto que una solución de conductos rectilíneos con la misma ocupación de espacio frontal y de igual cobertura, situada de cara al mismo campo de medición, únicamente puede servirse de un número inferior de conductos (por ejemplo, dos conductos en condiciones idénticas) y tan solo permite, por tanto, un mismo número de mediciones (dos, en el ejemplo) en un número inferior de planos (aquí, un solo plano) .

Además, el número apropiado de conductos puede ser determinado en función de las limitaciones tecnológicas (cobertura angular de las mediciones en un mismo plano, diámetro de los conductos, diámetro y longitud del cuerpo del dispositivo, etc.) y/o de ciertas prioridades (por ejemplo, dando preferencia al número de mediciones por plano de captación o al número de planos de captación) .

Por otra parte, los planos de captación / distribución paralelos son perpendiculares al eje del cuerpo del dispositivo.

Según modos de realización particulares:

- los conductos internos presentan una sección de forma oblonga con el fin de maximizar el volumen dedicado a los conductos en relación con el volumen de la sonda dentro del tramo de captación / distribución;

- el cuerpo de sonda es cilíndrico y los conductos internos tienen una sección en forma de pétalos de flor distribuidos circularmente dentro de la sección de la sonda, de tal modo que cada pétalo tiene una parte 25 transversal ensanchada y una parte afilada, orientada de manera centrípeta hacia el eje de este cuerpo;

- la transferencia de captación / distribución entre los conductos y los orificios queda garantizada por unos canales transversales.

La invención se refiere, igualmente, a la utilización de un tal dispositivo escogido de entre una sonda de medición del giro de la entrada de aire dentro de un compresor de turbomáquina, un inyector de líquido o de gas dentro de una vena, y un lubricante de pieza.

En particular, en el caso de la utilización como sonda, el dispositivo puede presentar las características ventajosas siguientes:

- el cuerpo de sonda presenta una primera parte o tramo de captación de presión, que constituye un cilindro de menos de 6 mm de diámetro, de preferencia, sensiblemente de entre 5 mm y 5, 5 mm;

- los conductos y los canales están formados por fusión selectiva sobre lecho de polvo, a la hora de fabricar el cuerpo a partir de polvo de aleación metálica;

- el número de conductos internos es igual a nueve, estando tres orificios dispuestos a tres alturas diferentes;

- los conductos de transferencia de captación de presión se componen, en cada altura de captación, de un conducto central dispuesto entre dos conductos laterales, de tal manera que los conductos laterales presentan una desviación angular comprendida entre 35º y 45º,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo de captación / distribución en múltiples puntos de fluido, que comprende al menos dos conductos internos (C1 a C9) , dispuestos dentro de un cuerpo cilíndrico (1) , caracterizado por que estos conductos siguen trayectorias helicoidales dentro de un tramo cilíndrico (12) del cuerpo (1) , de mismo eje que el del cuerpo (1) , dentro del cual se efectúan varias captaciones / distribuciones de fluido por propagación por el interior de los conductos (C1 a C9) a partir de unos orificios de entrada / salida (O1 a O9) formados en una superficie radial externa (11) del tramo cilíndrico del cuerpo, guardando relación con estos conductos (C1 a C9) y situados en varios planos paralelos, a diferentes alturas (H1, H2, H3) a lo largo de dicho eje de dicho cuerpo (1) , de tal manera que la posición de los orificios (O1 a O9) y el paso de los conductos (C1 a C9) son determinados de modo que al menos un orificio corresponde a un conducto interno y uno solo.

2. Un dispositivo de captación / distribución en múltiples puntos de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los conductos internos (C1 a C9) presentan una sección de forma oblonga con el fin de maximizar el volumen dedicado a los conductos con respecto al volumen de la sonda en el tramo de captación / distribución (12) .

3. Un dispositivo de captación / distribución en múltiples puntos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, en el cual el cuerpo (1) de sonda es cilíndrico y los conductos internos (C1 a C9) tienen secciones en forma de pétalos de flor distribuidas circunferencialmente en la sección de la sonda (10) , de tal manera que cada pétalo tiene una parte transversal ensanchada (E) y una parte afilada (L) , orientada de manera centrípeta hacia el eje (XX) de este cuerpo (1) .

4. Un dispositivo de captación / distribución en múltiples puntos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual la transferencia de captación / distribución ente los conductos (C1 a C9) y los orificios (O1 a O9) se asegura por medio de unos canales transversales (K1 a K9) .

5. Un dispositivo de captación / distribución en múltiples puntos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual el número de orificios de entrada / salida (O1 a O9) puede ser escogido para cualquier reparto intermedio entre todos los orificios a una sola altura (H1, H2, H3) y un solo orificio por cada altura diferente, adaptando el paso de los conductos (C1 a C9) a cada altura (H1, H2, H3) .

6. El uso de un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, escogido de entre una sonda (10) de medición del giro de entrada de aire (F) dentro de un compresor de turbomáquina, un inyector de líquido o de gas en una vena, y un lubricador de pieza mecánica.

7. Uso de acuerdo con la reivindicación precedente, como sonda (10) , en la cual un cuerpo (1) de sonda presenta una primera parte (12) o tramo de captación de presión, que constituye un cilindro de menos de 6 mm de diámetro, de preferencia sensiblemente de entre 5 mm y 5, 5 mm.

8. Uso de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual los conductos (C1 a C9) y los canales (K1 a K9) se han realizado por fusión selectiva en el momento de la fabricación del cuerpo a partir de polvo de aleación metálica.

9. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el cual el número de conductos internos (C1 a C9) es igual a nueve, de manera que tres orificios (O1 a O3, O4 a O6, O7 a O9) están dispuestos a tres alturas diferentes (H1 a H3) .

10. Uso de acuerdo con la reivindicación precedente, en el cual los conductos de transferencia de captación de presión se componen, a cada altura de captación (H3) , de un conducto central (C8) dispuesto entre dos conductos laterales (C7, C9) , de tal manera que los conductos laterales (C7, C9) presentan una desviación angular comprendida entre 35º y 45º, de preferencia sensiblemente de 40º, con respecto al conducto central (C8) .


 

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