BR102014026112B1

BR102014026112B1 - sensor de temperatura

Info

Publication number: BR102014026112B1
Application number: BR102014026112-5A
Authority: BR
Inventors: Matthew J. T. Gmach; Robert E. Sable; John T. Otto; Scott Wigen
Original assignee: Rosemount Aerospace Inc
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2021-07-06
Also published as: BR102014026112B8; BR102014026112A2

Abstract

SENSOR DE TEMPERATURA Um sensor de temperatura inclui um corpo de sensor e uma extensão em cunha. O corpo de sensor se estende desde uma base de sensor até uma ponta de sensor oposta ao longo de um eixo longitudinal. O corpo de sensor tem uma borda de ataque e borda de fuga oposta. O corpo de sensor tem uma passagem de fluxo interna com uma entrada para comunição de fluido de fluido para a passagem de fluxo interna e uma saída para exaurir fluido para fora da passagem de fluxo interna. A extensão em cunha está no corpo de sensor entre a ponta de sensor e a base de sensor na borda de ataque do corpo de sensor.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente Provisório US N° 61/894.285, depositado em 22 de outubro de 2013, o qual é incorporado neste documento em sua totalidade para referência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO1 .Campo da Invenção

[0002] A presente divulgação se refere a sensores de temperatura e, mais particularmente, a sensores de temperatura de motor, tal como aqueles usados em aplicações aeroespaciais.2 .Descrição da Técnica Relacionada

[0003] Aeronaves de propulsão a jato modernas exigem mediçãomuito precisa da temperatura do ar externo para entradas no computador de dados de ar, computador de gerenciamento de empuxo do motor e outros sistemas aerotransportados. Sensores de temperatura tradicionais são usados nas entradas de motores de turbina a gás e/ou dentro dos motores. Um desafio persistente para as medições de temperatura está associado com a operação em números de Mach mais altos. Efeitos de compressibilidade que ocorrem em números de Mach mais altos podem alterar o padrão de fluxo desejado através de sensores tradicionais, com potencial redução no tempo de resposta, por exemplo, se houver fluxo reduzido banhando o elemento sensor real.

[0004] Outro fenômeno o qual apresenta dificuldades é o efeito de objetos estranhos a alta velocidade sendo ingeridos pelo motor, por exemplo, gelo. Sensores tradicionais podem incluir previsões para aquecer a sonda a fim de evitar formação de gelo durante condições de congelamento. O desempenho anticongelamento é facilitado por elementos aquecedores incorporados nas paredes do alojamento. Infelizmente, o aquecimento externo também aquece as camadas limites internas de ar as quais, se devidamente controladas, fornecem uma fonte de calor estranha na medição da temperatura. Assim, este tipo de erro, comumente denominado como erro de aquecedor de descongelamento (DHE) é difícil de corrigir.

[0005] Tais métodos e sistemas convencionais geralmente foram considerados satisfatórios para sua finalidade pretendida. No entanto, ainda há uma necessidade na técnica de sistemas e métodos que permitam desempenho aperfeiçoado do sensor de temperatura, incluindo tempo de resposta aperfeiçoado em números de Mach elevados e DHE reduzido. A presente divulgação fornece uma solução para estes problemas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] Um sensor de temperatura inclui um corpo de sensor e uma extensão em cunha. O corpo de sensor se estende desde uma base de sensor até uma ponta de sensor oposta ao longo de um eixo longitudinal. O corpo de sensor tem uma borda de ataque e borda de fuga oposta. O corpo de sensor tem uma passagem de fluxo interna com uma entrada para comunicação de fluido de fluido para a passagem de fluxo interna e uma saída para exaurir fluido para fora da passagem de fluxo interna. A extensão em cunha está na borda de ataque do corpo de sensor entre a ponta do sensor e a base do sensor.

[0007] É contemplado que a extensão em cunha pode ser configurada para separar a borda de ataque em porções separadas para reduzir o tamanho de acúmulo de gelo no corpo de sensor. A extensão em cunha também pode ser configurada para aumentar um diferencial de pressão entre a entrada e a saída a números de Mach altos, por exemplo, 0,55 Mach ou mais altos. O corpo de sensor pode ter uma forma de aerofólio. Além disso, o corpo de sensor pode incluir um sensor de temperatura disposto na passagem de fluxo interna. A entrada pode estar a ré da extensão em cunha na ponta do corpo de sensor.

[0008] A extensão em cunha pode mover a região de baixa pressão mais para ré em direção à borda de fuga em relação a regiões de baixa pressão avante respectivas internas e externas da extensão em cunha ao longo do eixo longitudinal. Pelo menos uma porção da saída pode estar a jusante de pelo menos uma porção da extensão em cunha, em relação à borda de ataque e à borda de fuga, próxima à região de baixa pressão para aumentar o fluxo de ar da entrada, através da passagem de fluxo interna, para a saída. A saída também pode incluir uma pluralidade de saídas definidas no corpo de sensor. Pelo menos uma porção de uma da pluralidade de saídas pode estar a jusante de pelo menos uma porção da extensão em cunha, com respeito à borda de ataque e à borda de fuga. A extensão em cunha pode mover a baixa pressão como descrito acima.

[0009] De acordo com certas modalidades, um sensor inclui um corpo de aerofólio que se estende desde uma base de aerofólio até uma ponta de aerofólio oposta ao longo de um eixo longitudinal. O corpo de aerofólio inclui uma extensão em cunha integral com o corpo de aerofólio definido entre a ponta de aerofólio e a base se aerofólio. O corpo de aerofólio e a extensão em cunha definem a borda de ataque do corpo de aerofólio e o corpo de aerofólio define uma borda de fuga oposta à borda de ataque. O corpo de aerofólio tem uma passagem de fluxo interna como descrita acima.

[00010] É contemplado que o corpo de aerofólio pode ter uma porção de aerofólio não interrompida inferior, uma porção em cunha intermediária e uma porção de aerofólio não interrompida superior. A porção de cunha intermediária pode ser configurada para alterar o fluxo de ar a jusante da porção de cunha intermediária, em relação à borda de ataque e à borda de fuga, e deixar pelo menos uma porção de fluxo de ar a jusante de cada uma das porções de aerofólio não interrompidas inferior e superior em relação à borda de ataque e à borda de fuga, não afetada.

[00011] A extensão em cunha pode ser configurada como descrito acima em relação ao acúmulo de gelo e diferencial de pressão em números de Mach altos.

[00012] Estas e outras características dos sistemas e métodos da divulgação em questão se tornarão mais prontamente evidentes para aqueles versados na técnica a partir da seguinte descrição detalhada das modalidades preferidas tomadas em conjunto com os desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00013] Para que aqueles versados na técnica à qual pertence adivulgação em questão entendam prontamente como fazer e usar os dispositivos e métodos da divulgação em questão sem experimentação indevida, as modalidades preferidas da mesma serão descritas em detalhes abaixo neste documento com referência a determinadas figuras, em que:

[00014] Fig. 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um sensor de temperatura construído de acordo com a presente divulgação, mostrando o corpo de sensor e a extensão em cunha; e

[00015] Fig. 2 é uma vista em seção transversal do sensor de temperatura da Fig. 1, mostrando esquematicamente o fluxo de ar através do corpo de sensor e mostrando o sensor de temperatura dentro da passagem de fluxo interna.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[00016] Será feita agora referência aos desenhos em que numerais de referência semelhantes identificam características ou aspectos estruturais semelhantes da divulgação em questão. Para fins de explicação e ilustração, e de não limitação, uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplar de um sensor de temperatura de acordo com a divulgação é mostrada na Fig. 1 e é geralmente designada pelo caractere de referência 100. Outras modalidades de sensores de temperatura de acordo com a divulgação, ou aspectos dos mesmos, são fornecidas na Fig. 2, como será descrito. Os sistemas e métodos descritos neste documento podem ser usados para medições de temperatura, por exemplo, em aplicações aeroespaciais.

[00017] Como mostrado na Fig. 1, um sensor de temperatura 100 inclui um corpo de sensor 102, por exemplo, um aerofólio. O corpo de aerofólio 102 inclui uma extensão em cunha 104 integral com o corpo de sensor 102 definido entre uma ponta de sensor 108 e a base de sensor 106. O corpo de sensor 102 e a extensão em cunha 104 definem uma borda de ataque 110 do corpo de sensor 102 e o corpo de sensor 102 define uma borda de fuga 112 oposta à borda de ataque 110. A extensão em cunha 104 é configurada para separar a borda de ataque 110 em porções separadas para reduzir o tamanho de formações de gelo acumuladas no corpo de sensor 102. Aqueles versados na técnica prontamente apreciarão que reduzindo o tamanho de formações de gelo, o tamanho dos pedaços de gelo ingeridos por um motor, por exemplo, também é reduzido no mesmo, reduzindo danos ao motor devidos aos grandes pedaços e gelo. Além disso, aqueles versados na técnica prontamente apreciarão que aquecedores de descongelamento não são requeridos no corpo de sensor 102 para reduzir o acúmulo de gelo por causa da extensão em cunha 104 no mesmo, eliminando o erro de aquecedor de descongelamento para o sensor de temperatura 120, mostrado na Fig. 2, e reduzido custo. Em certas aplicações, entretanto, é contemplado que aquecedores de descongelamento podem ser usados.

[00018] Com referência continuada à Fig. 1, o corpo de sensor 102 tem uma porção de sensor não interrompida inferior 103, por exemplo, uma porção de aerofólio não interrompida inferior, uma porção em cunha intermediária 105 e uma porção de sensor não interrompida superior 107, por exemplo, uma porção de aerofólio não interrompida superior. A porção em cunha 104 é configurada para alterar o fluxo de ar, por exemplo, movendo a região de baixa pressão como descrito abaixo, a jusante da porção de cunha intermediária 105, em relação à borda de ataque 110 e à borda de fuga 112, e deixar pelo menos uma porção de fluxo de ar a jusante de cada uma das porções de sensor não interrompidas inferior e superior 103 e 107, respectivamente, em relação à borda de ataque 110 e à borda de fuga 112, não afetada. O corpo se sensor 102 é mostrado como um aerofólio, entretanto, aqueles versados na técnica prontamente apreciarão que há uma variedade de formas de corpo de sensor adequadas, por exemplo, uma forma de aerofólio truncado.

[00019] Como mostrado na Fig. 2, o corpo de sensor 102 define uma passagem de fluxo interna 114 conectada a uma entrada 116 para comunicação de fluido do fluido para a passagem de fluxo interna 114 e uma pluralidade de saídas 118 para exaurir fluido para fora da passagem de fluxo interna 114. O corpo de sensor 102 inclui um sensor de temperatura 120 disposto na passagem de fluxo interna 114. Algumas das saídas 118 estão a jusante da extensão em cunha 104 em relação à borda de ataque 110 e à borda de fuga 112. Como indicado esquematicamente pela linha tracejada da Fig. 1, aqueles versados na técnica prontamente apreciarão que em números de Mach altos, por exemplo, acima de 0,55 Mach, a jusante da extensão em cunha 104, a região de baixa pressão está ainda mais a ré no corpo de sensor 102 em relação às respectivas regiões de baixa pressão avante internas e externas à extensão em cunha, tal como aquelas de baixa pressão a ré das porções de sensor não interrompidas inferior e superior, 103 e 107, respectivamente. Isto desenvolve uma região de baixa pressão próxima a pelo menos uma da pluralidade de saídas 118 na mesma aumentando o fluxo de ar da entrada 116, através da passagem de fluxo interna 114, para as saídas 118, como indicado esquematicamente pelas setas na Fig. 2.

[00020] Aqueles versados na técnica prontamente apreciarão que em números de Mach altos, os efeitos de compressibilidade podem alterar o padrão de fluxo desejado através de sensores tradicionais, resultando em potencial redução no tempo de resposta, por exemplo, se houver fluxo reduzido banhando o elemento sensor 120. Ao mover a região de baixa pressão mais a ré no corpo de sensor 102, a extensão em cunha 104 aumenta o diferencial de pressão entre a entrada 116 e a saída 118 em números de Mach altos, por exemplo, 0,55 Mach ou mais alto e no mesmo aumenta o fluxo de ar através do sensor de temperatura 120, ajudando a manter o tempo de resposta do sensor de temperatura 120.

[00021] Como mostrado nas Figs. 1 e 2, uma da pluralidade de saídas 118 é uma saída alongada 122 a jusante da extensão em cunha 104. Aqueles versados na técnica prontamente apreciarão que a saída alongada pode tirar vantagem da região de baixa pressão criada pela extensão em cunha 104 na mesma aumentando o diferencial de pressão e o fluxo de ar através da passagem de fluxo interna 114. Aqueles versados na técnica prontamente apreciarão que o corpo de sensor pode incluir uma única saída 118 ou uma pluralidade como é mostrado e descrito neste documento. É contemplado que há uma variedade de formas adequadas para as saídas 118, tal como, circular, elíptica ou oval.

[00022] Embora mostrado e descrito no contexto exemplar de fluxo de ar, aqueles versados na técnica prontamente apreciarão que as medições de temperatura são apenas exemplares. Medições semelhantes podem ser feitas para qualquer outro fluido adequado usando as técnicas descritas neste documento, sem se desviar do escopo desta divulgação.

[00023] Os métodos e sistemas da presente divulgação, conforme descritos acima e mostrados nos desenhos, fornecem sensores de temperatura com propriedades superiores, incluindo tempo de resposta aperfeiçoado em números de Mach elevados, dano reduzido ao motor devido a ingestão de gelo e DHE melhorado em relação aos sensores tradicionais. Embora os aparelhos e métodos da divulgação em questão tenham sido mostrados e descritos com referência às modalidades preferenciais, aqueles versados na técnica prontamente apreciarão que alterações e/ou modificações podem ser feitas nas mesmas sem se desviar do espírito e do escopo da divulgação em questão.

Claims

1. Sensor de temperatura compreendendo:um corpo de sensor (102) se estendendo de uma base de sensor (106) para uma ponta de sensor (108) oposta ao longo de um eixo longitudinal (A) e definindo uma borda de ataque (110) e uma borda de fuga (112) oposta; e, uma extensão em cunha (104) definida no corpo do sensor (102) entre a ponta de sensor (108) e a base de sensor (106) na borda de ataque (110) do corpo de sensor (102),caracterizado pelo fato de que:o corpo de sensor (102) define uma passagem de fluxo interna (114) com uma entrada (116) para comunicação de fluido do fluido para a passagem de fluxo interna (114) e uma saída (118) para exaurir fluido para fora da passagem de fluxo interna (114); e,a extensão em cunha (104) é configurada para mover uma região de baixa pressão a ré em relação às respectivas regiões de baixa pressão avante internas e externas da extensão em cunha ao longo do eixo longitudinal (A), em que pelo menos uma porção da saída (118) está a jusante de pelo menos uma porção da extensão em cunha (104) em relação à borda de ataque (110) e à borda de fuga (112) próxima à região de baixa pressão para aumentar o fluxo de ar da entrada (116), através da passagem de fluxo interna (114), para a saída.

2. Sensor de temperatura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a saída (118) inclui uma pluralidade de saídas definidas no corpo de sensor (102).

3. Sensor de temperatura de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção de uma saída (118) da pluralidade de saídas está a jusante de pelo menos uma porção da extensão em cunha (104), em relação à borda de ataque (110) e à borda de fuga (112), próxima à região de baixa pressão para aumentar o fluxo de ar da entrada (116), através da passagem de fluxo interna (114), para a saída (118).

4. Sensor de temperatura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um sensor de temperatura (120) disposto na passagem de fluxo interna (114).

5. Sensor de temperatura compreendendo:um corpo de aerofólio (102) se estendendo de uma base de aerofólio para uma ponta de aerofólio oposta ao longo de um eixo longitudinal, o corpo de aerofólio (102) incluindo uma extensão em cunha (104) integral ao corpo de aerofólio (102) definida entre a ponta de aerofólio e a base de aerofólio, o corpo de aerofólio (102) e a extensão em cunha (104) definindo a borda de ataque (110) do corpo de aerofólio;caracterizado pelo fato de que:o corpo de aerofólio define uma borda de fuga (112) oposta à borda de ataque (110) e uma passagem de fluxo interna (114) com uma entrada (116) para comunicação de fluido do fluido para a passagem de fluxo interna (114) e uma saída (118) para exaurir fluido para fora da passagem de fluxo interna (114); e,a extensão em cunha (104) é configurada para alterar o fluxo de ar a jusante da extensão em cunha (104), em relação à borda de ataque (110) e à borda de fuga (112), e deixa pelo menos uma porção de fluxo de ar a jusante de cada uma das porções de aerofólio não interrompidas inferior e superior em relação à borda de ataque (110) e à borda de fuga (112), não afetada.

6. Sensor de temperatura de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de compreender ainda um sensor de temperatura (120) disposto na passagem de fluxo interna (114).

7. Sensor de temperatura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a extensão em cunha (104) ser integral e monoliticamente formada com o corpo de sensor (102).

8. Sensor de temperatura de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a extensão em cunha (104) ser integral e monoliticamente formada com o corpo de aerofólio.