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 (1, 2, 3), alrededor del cual puede fluir un fluido (22), con al menos un guiaondas óptico (4) y al menos dos elementos calefactores eléctricos (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) dispuestos en forma contigua a por lo menos un guiaondas óptico, (4) de modo que

- puede aplicarse calor a por lo menos un guiaondas óptico (4) mediante un flujo de calor (10a, 10b) que es dirigido desde el respectivo elemento calefactor (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) hacia por lo menos un guiaondas óptico (4).

- 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

- puede ser influenciada al menos una onda electromagnética, la cual puede inyectarse a por lo menos un guiaondas óptico (4), correspondiente a la respectiva temperatura de al menos un guiaondas óptico (4),

el dispositivo presenta además una unidad de evaluación (23), mediante la cual es posible la evaluación de la influencia de temperatura, originada por los flujos de calor individuales (10a, 10b), de al menos una onda electromagnética y con la que puede determinarse la dirección de flujo del fluido (22), caracterizado por una unidad de control mediante la que puede aplicarse potencia eléctrica a por lo menos ambos elementos calefactores (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) en forma consecutiva en cuanto al aspecto temporal

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 un guiaondas óptico y al menos dos elementos calefactores eléctricos dispuestos en forma contigua al guiaondas óptico, 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 que debe ser derivada 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, donde 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 que 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 una detención de flujo dentro del sistema de conducción y, con ello, dado el caso, un sobrecalentamiento local y la generación de daños en la máquina.

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 un guiaondas óptico, el cual presenta varias redes de Bragg y al menos un elemento calefactor eléctrico dispuesto en forma contigua al guiaondas. Con esto, a partir de una influencia de una onda electromagnética introducida en el guiaondas óptico, puede determinarse, a través de la temperatura del guiaondas, la velocidad de flujo a lo largo de la extensión longitudinal del elemento de medición. El guiaondas óptico puede ser calentado con una aplicación constante de calor mediante el elemento calefactor eléctrico, 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 que fluye el fluido en forma relativa hacia el elemento de medición.

Por la solicitud JP 2005 172713 se conoce un dispositivo de medición de flujo, el cual es especial para determinar la dirección de flujo; dicho dispositivo comprende un guiaondas óptico que presenta varias redes de Bragg, y un elemento calefactor. En este caso, la dirección de flujo es determinada mediante las temperaturas sobre dos superficies del elemento calefactor.

Es objeto de la presente invención, por tanto, el proporcionar un dispositivo de medición de flujo, así como un método, mediante el cual pueda determinarse la dirección de flujo de un fluido, así como también indicar una máquina eléctrica, donde 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; dicho dispositivo presenta

- un elemento de medición, alrededor del cual puede fluir un fluido, con al menos un guiaondas óptico y al menos dos elementos calefactores eléctricos dispuestos en forma contigua al guiaondas óptico, de modo que

- puede aplicarse calor al guiaondas óptico mediante un flujo de calor orientado hacia al menos un guiaondas óptico desde el respectivo elemento calefactor,

- al menos una proporción de las direcciones de los flujos de calor se encuentra en una dirección opuesta,

- los flujos de calor individuales se encuentran correlacionados en alto grado, de forma diferente, con la dirección del flujo del fluido, y

- puede ser influenciada al menos una onda electromagnética, la cual puede inyectarse a por lo menos un guiaondas óptico, correspondiente a la respectiva temperatura de por lo menos un guiaondas óptico,

- una unidad de control, mediante la cual puede aplicarse potencia eléctrica a por lo menos ambos elementos calefactores eléctricos, a uno después del otro en cuanto al aspecto temporal, y

- una unidad de evaluación, mediante la cual es posible la evaluación de la influencia de temperatura, originada por los flujos de calor individuales, de la onda electromagnética, y con la cual puede determinarse la dirección de flujo del fluido.

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, 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 desde los elementos calefactores, se regula respectivamente, en forma acorde a la cantidad, un flujo de calor diferente en dirección de al menos un guiaondas óptico. A través de una aplicación de potencia secuencial, en cuanto al aspecto temporal, de los filamentos calentadores por separado, o también de configuraciones por separado de los filamentos calentadores, es posible determinar la o las diferencias de temperatura de las secuencias por separado en la ubicación de al menos un guiaondas óptico y, con ello, deducir la dirección de flujo del fluido que rodea al 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 al menos un guiaondas óptico comprenda al menos una red de Bragg y, que al menos una onda electromagnética, la cual puede inyectarse en al menos un guiaondas óptico, pueda ser influenciable en forma correspondiente a la respectiva temperatura de al menos un guiaondas óptico en la ubicación de al menos una red 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 el guiaondas óptico.

Para una mejor diferenciación, las redes de Bragg dispuestas en el guiaondas óptico, presentan, en forma preferente, respectivamente, centroides espectrales diferentes uno de otros. En cada red de Bragg, es reflejada nuevamente por lo menos una onda electromagnética suministrada en una proporción determinada a través del respectivo centroide espectral. El centroide espectral varía con las magnitudes de influencia dominantes en el lugar de medición, aquí, particularmente, la temperatura del guiaondas óptico. Esta variación en el contenido de la longitud de onda (o espectro de longitud de onda) de la respectiva parte nuevamente reflejada de al menos una onda electromagnética suministrada, es utilizada como medida para la magnitud de influencia a determinar. Es también posible en principio, sin...

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

- un elemento de medición (1, 2, 3), alrededor del cual puede fluir un fluido (22), con al menos un guiaondas óptico (4) y al menos dos elementos calefactores eléctricos (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) dispuestos en forma contigua a por lo menos un guiaondas óptico, (4) de modo que

- puede aplicarse calor a por lo menos un guiaondas óptico (4) mediante un flujo de calor (10a, 10b) que es dirigido desde el respectivo elemento calefactor (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) hacia por lo menos un guiaondas óptico (4).

- 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

- puede ser influenciada al menos una onda electromagnética, la cual puede inyectarse a por lo menos un guiaondas óptico (4), correspondiente a la respectiva temperatura de al menos un guiaondas óptico (4),

el dispositivo presenta además una unidad de evaluación (23), mediante la cual es posible la evaluación de la influencia de temperatura, originada por los flujos de calor individuales (10a, 10b), de al menos una onda electromagnética y con la que puede determinarse la dirección de flujo del fluido (22), caracterizado por una unidad de control mediante la que puede aplicarse potencia eléctrica a por lo menos ambos elementos calefactores (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) en forma consecutiva en cuanto al aspecto temporal.

2. Dispositivo de medición de flujo conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un guiaondas óptico (4) comprende por lo menos una red de Bragg (13), y al menos una onda electromagnética que puede ser inyectada en por lo menos un guiaondas óptico (4), puede ser influenciada en correspondencia con la temperatura de al menos un guiaondas óptico (4) en la ubicación de al menos una red de Bragg (13).

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

4. Dispositivo de medición de flujo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento de medición (1, 2, 3) es elástico.

5. Dispositivo de medición de flujo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los elementos calefactores (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) están realizados en metal.

6. Dispositivo de medición de flujo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los elementos calefactores (7a, 7b) se encuentran formados por revestimientos conductores eléctricos aislados unos de otros eléctricamente, sobre al menos un guiaondas óptico (4).

7. Dispositivo de medición de flujo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los elementos calefactores (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) presentan respectivamente una resistencia eléctrica específica constante.

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

9. Dispositivo de medición de flujo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por un revestimiento (8) del elemento de medición (1, 2, 3).

10. Dispositivo de medición de flujo conforme a la reivindicación 9, caracterizado porque el revestimiento (8) se encuentra compuesto por un material cerámico.

11. Dispositivo de medición de flujo conforme a la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque al menos una proporción del revestimiento (8) se encuentra formada por una vaina metálica.

12. Dispositivo de medición de flujo conforme a la reivindicación 11, caracterizado porque el revestimiento (8) presenta, al mismo tiempo, los elementos calefactores (6a, 6b, 7a, 7b), donde los elementos calefactores (6a, 6b, 7a, 7b) se encuentran aislados eléctricamente unos de otros.

13. Método de determinación de una dirección de flujo de un fluido (22) con un dispositivo de medición de flujo, donde

- al menos una onda electromagnética es inyectada en al menos un guiaondas óptico (4) de un elemento de medición (1, 2, 3) rodeado por el fluido (22),

- les es suministrada potencia eléctrica en forma consecutiva a por lo menos dos elementos calefactores (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) del elemento de medición (1, 2, 3) de modo tal que

- se aplica calor a por lo menos un guiaondas óptico (4), en forma alternada, mediante los elementos calefactores (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) y

- por lo menos una onda electromagnética, en función de la diferente temperatura local, es en alto grado influenciada de diferente modo en el guiaondas óptico (4) en forma consecutiva,

- las diferentes influencias alternantes de por lo menos una onda electromagnética son determinadas y, de acuerdo a ello, la dirección de flujo del fluido (22) es determinada perpendicularmente con respecto a la extensión longitudinal del elemento de medición (1, 2, 3).

14. Método conforme a la reivindicación 13, caracterizado porque al menos un guiaondas óptico (4) comprende una red de Bragg (13) y al menos una onda electromagnética, en función de la diferente temperatura alternante local, es influenciada en la ubicación de al menos una red de Bragg (13).

15. Método conforme a la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque al menos una onda electromagnética se encuentra formada por al menos un pulso electromagnético.

16. Método conforme a una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque el elemento de medición (1, 2, 3) es calentado en forma alternada en su extensión longitudinal a través de los elementos calefactores (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b).

17. Método conforme a una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque a los elementos calefactores (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) se les aplica respectivamente, en forma alternada, una potencia eléctrica constante.

18. Método conforme a una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque son llevadas a cabo varias mediciones con diferentes aplicaciones de potencia.

19. Método conforme a una de las reivindicaciones 13 a 18, 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 o de un motor.

20. Máquina eléctrica con

- un rotor (18) montado en forma giratoria

- un estator fijo (19), agregado en una carcasa de la máquina (28)

- un equipo de refrigeración de piezas mediante un fluido (22) dentro de la carcasa de la máquina (28), donde el equipo de refrigeración (27, 14) contiene un sistema de conducción, y

- un dispositivo de medición de flujo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 12,

donde se prevé un elemento de medición (1, 2, 3) del dispositivo de medición de flujo, dispuesto en un canal de flujo (14) del sistema de conducción, para la medición de la dirección de flujo del fluido (22) en el canal de flujo (14).

21. Máquina eléctrica conforme a le reivindicación 20, caracterizada porque el elemento de medición (1, 2, 3) se encuentra dispuesto en forma radial con respecto al corte transversal del canal de flujo (14).

22. Máquina eléctrica conforme a una de las reivindicaciones 20 a 21, caracterizada porque se encuentran dispuestos, axialmente distanciados, varios elementos de medición (1, 2, 3) en el canal de flujo (14).

23. Método conforme a una de las reivindicaciones 13 a 19, 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 20 a 22.