BR102019026169A2

BR102019026169A2 - Sonda de dados de ar, e, método para formar uma sonda de dados de ar

Info

Publication number: BR102019026169A2
Application number: BR102019026169-2A
Authority: BR
Inventors: Robin Jacob; Guru Prasad Mahapatra
Original assignee: Rosemount Aerospace, Inc.
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-02-02
Also published as: US11585826B2; US20210022215A1; CA3064937A1; EP3766783A1

Abstract

sonda de dados de ar, e, método para formar uma sonda de dados de ar uma sonda de dados de ar inclui uma porção de base, uma porção de suporte que se estende a partir da porção de base e um conjunto de tubo preso a uma extensão da porção de suporte. um ou mais do conjunto de tubo ou a porção de suporte inclui um membro de luva tendo uma superfície externa da luva posicionada em um ângulo de tronco da luva em relação a um eixo do membro de luva. um aquecedor de filme fino é posicionado na superfície externa da luva, e o aquecedor de filme de estanho e o membro de luva são posicionados em um membro de alojamento. o membro de alojamento possui uma superfície interna do alojamento com um ângulo de tronco do alojamento, de modo que o aquecedor de filme fino seja retido por compressão entre a superfície interna do membro de alojamento e a superfície externa do membro de luva.

Description

SONDA DE DADOS DE AR, E, MÉTODO PARA FORMAR UMA SONDA DE DADOS DE AR

FUNDAMENTOS

[001] Modalidades exemplificativas pertencem à técnica de sensores de aeronaves, como sondas de dados de ar e, mais particularmente, ao aquecimento de sondas de dados de ar para prevenção de formação de gelo em condições de clima frio.

[002] As sondas de dados de ar, como os tubos pitot, são montadas nas superfícies externas de uma aeronave e são amplamente usadas para determinar a velocidade do ar da aeronave. Devido à sua localização, as sondas de dados de ar são submetidas a condições extremamente frias e são tipicamente aquecidas para impedir e/ou remover o acúmulo de gelo em uma ou na sonda de dados de ar.

[003] Convencionalmente, as sondas de dados de ar são aquecidas por aquecimento resistivo, em que um fio de metal eletricamente resistivo é energizado eletricamente sempre que necessário para fornecer aquecimento. No alojamento da sonda de dados de ar, o fio é enrolado em forma de bobina ao redor do alojamento e preso por brasagem. No suporte da sonda, que suporta o alojamento da sonda, o fio é disposto nas ranhuras de superfície formadas no suporte e uma camada adicional de brasagem é fornecida no fio. Uma moagem subsequente ou outra operação de acabamento é realizada para obter um perfil aerodinâmico desejado da sonda de dados de ar.

[004] Essa operação de fabricação é complexa e requer mão de obra e maquinaria meticulosas para garantir a montagem correta dos fios do aquecedor na sonda de dados de ar. Além disso, esses elementos de aquecimento são propensos a falhas de ponto único, principalmente devido à fadiga térmica ou degradação do material, o que requer a substituição de toda a sonda de dados de ar.

BREVE DESCRIÇÃO

[005] Em uma modalidade, uma sonda de dados de ar inclui uma porção de base, uma porção de suporte que se estende a partir da porção de base e um conjunto de tubo preso a uma extensão da porção de suporte. Um ou mais do conjunto de tubo ou a porção de suporte inclui um membro de luva tendo uma superfície externa da luva posicionada em um ângulo de tronco da luva em relação a um eixo do membro de luva. Um aquecedor de filme fino é posicionado na superfície externa da luva, e o aquecedor de filme de estanho e o membro de luva são posicionados em um membro de alojamento. O membro de alojamento possui uma superfície interna do alojamento com um ângulo de tronco do alojamento, de modo que o aquecedor de filme fino seja retido por compressão entre a superfície interna do membro de alojamento e a superfície externa do membro de luva.

[006] Adicional ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o ângulo de tronco da luva é substancialmente igual ao ângulo de tronco do alojamento

[007] Adicionalmente ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o ângulo de tronco da luva e o ângulo de tronco do alojamento estão entre 0,5 e 20 graus.

[008] Adicionalmente ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o aquecedor de filme fino é um de um aquecedor de coeficiente de temperatura positivo com base em compósitos de negro de carbono/polímero ou um aquecedor de nano-compósito de nanotubo de carbono/silicone.

[009] Adicional ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o aquecedor de filme fino tem uma espessura de cerca de 0,03”.

[0010] Adicionalmente ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, uma camada adesiva é aplicada ao aquecedor de filme fino para garantir o contato com a superfície do alojamento interna.

[0011] Adicional ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o membro de luva do conjunto de tubo inclui uma entrada de tubo em uma primeira extremidade do membro de luva do conjunto de tubo.

[0012] Adicionalmente ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o ângulo de tronco da luva é configurado de modo que a superfície externa da luva tenha uma distância radial reduzida do eixo da luva com uma distância reduzida da entrada do tubo.

[0013] Adicional ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, uma etapa está localizada na superfície externa da luva em uma garganta do membro de luva.

[0014] Adicional ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o aquecedor de filme fino inclui uma ou mais camadas de isolamento.

[0015] Adicionalmente ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, um vedante é aplicado à sonda de dados de ar para evitar a intrusão de material corrosivo entre o membro de alojamento e o membro de luva.

[0016] Adicionalmente ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, um ou mais membros de luva ou membros de alojamento são formados a partir de um material metálico.

[0017] Em uma modalidade, um método de formação de uma sonda de dados de ar inclui aplicar um aquecedor de filme fino a uma superfície externa da luva de um membro de luva, a superfície externa da luva tendo um ângulo de tronco de luva em relação a um eixo central da luva. Um membro de alojamento é instalado sobre o aquecedor de filme fino. O membro de alojamento tem uma superfície interna de alojamento em um ângulo de tronco alojamento, garantindo assim o aquecedor de filme fino por compressão entre a superfície interna do alojamento e a superfície externa da luva. O membro de alojamento é um de um alojamento de suporte ou um alojamento de tubo de uma sonda de dados de ar.

[0018] Adicionalmente ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, um adesivo é aplicado ao aquecedor de filme fino antes de instalar o membro de alojamento para garantir o contato com a superfície do alojamento interna.

[0019] Adicionalmente ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, um vedante é aplicado para evitar a intrusão de material corrosivo entre o membro de alojamento e o membro de luva.

[0020] Adicional ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o ângulo de tronco da luva é substancialmente igual ao ângulo de tronco do alojamento

[0021] Adicionalmente ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o aquecedor de filme fino é um de um aquecedor de coeficiente de temperatura positivo com base em compósitos de negro de carbono/polímero ou um aquecedor de nano-compósito de nanotubo de carbono/silicone.

[0022] Adicional ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, uma ou mais camadas de isolamento são aplicadas ao aquecedor de filme fino.

[0023] Adicionalmente ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o ângulo de tronco da luva e o ângulo de tronco do alojamento estão entre 0,5 e 20 graus.

[0024] Adicional ou alternativamente, nesta ou em outras modalidades, o aquecedor de filme fino tem uma espessura de cerca de 0,03”.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025] As descrições a seguir não devem ser consideradas como limitantes em nenhuma circunstância. Em referência aos desenhos anexos, elementos semelhantes são numerados de forma semelhante:
FIG. 1 é uma ilustração de uma modalidade de um tubo de dados de ar;
FIG. 2 é uma ilustração de uma modalidade de um tronco primário;
FIG. 3 é uma ilustração de uma modalidade de um aquecedor de filme fino instalado em um tronco primário;
FIG. 4 é uma ilustração de uma modalidade de um tronco secundário instalado sobre o aquecedor de filme fino;
FIG. 5 é uma vista em seção transversal de uma modalidade de uma luva de tubo;
FIG. 6 é uma vista em perspectiva de um aquecedor de filme fino instalado em uma luva de tubo;
FIG. 7 é uma vista em seção transversal de um conjunto de tubos de uma sonda de dados de ar; e
FIG. 8 é uma vista em seção transversal de um conjunto de suporte de uma sonda de dados de ar.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0026] Uma descrição detalhada de uma ou mais modalidades do aparelho e do método divulgados é apresentada neste documento a título de exemplificação, e não como limitação, com referência às Figuras.

[0027] FIG. 1 é uma ilustração de uma sonda de dados de ar, em particular um tubo de pitot 10. O tubo de pitot 10 é preso a uma superfície externa 12 de uma aeronave ou outra estrutura. O tubo de pitot 10 inclui uma base 14 localizada na superfície externa 12 e um suporte 16 que se estende a partir da base 14. Um conjunto de tubo 18 está localizado na extremidade do suporte 20. O conjunto de tubo 18 inclui uma porção de corpo cilíndrica 22 e uma porção de ponta 24 que se estende ao longo de um eixo de tubo 26 da porção de corpo 22 até uma entrada de tubo 28 que permite que o fluxo de ar 30 entre no conjunto de tubo 18.

[0028] O tubo de pitot 10 está configurado para incluir um ou mais elementos de aquecimento de filme fino montados no mesmo. O aquecedor de filme fino 32 pode ser formado a partir de, por exemplo, nanocompósitos de alótropos de carbono e pode incluir aquecedores de coeficiente de temperatura positivo (PTC) baseados em compósitos de negro de carbono/polímero ou aquecedores de nanocompósitos (CNT) de nanotubo de carbono/silicone (CNT). Aquecedores de filme fino 32 geram aquecimento de superfície quando energizados eletricamente, dependendo das características de resistividade elétrica-temperatura do material do aquecedor de filme fino 32.

[0029] Como ilustrado nas FIGs. 2-4, o aquecedor de filme fino 32 é instalado e preso entre dois elementos de tronco, em particular um tronco primário 34 e um tronco secundário 36. Em algumas modalidades, o tronco primário 34 e o tronco secundário 36 são formados a partir de um material metálico, tal como um material de níquel. O tronco primário 34 tem uma superfície de tronco primário 38 em um ângulo de de tronco primário 40 em relação a um eixo central 42 do tronco primário 34. Com referência à FIG. 3, o aquecedor de filme fino 32 é aplicado à superfície primária do tronco 38. O subconjunto do tronco primário 34 e do aquecedor de filme fino 32 é então inserido no interior do tronco secundário oco 36. Em algumas modalidades, o tronco secundário 36 tem uma superfície de tronco secundário 44 em um ângulo de tronco secundário 46 em relação ao eixo central 42. Em algumas modalidades, o ângulo de tronco primário 40 e o ângulo de tronco secundário 46 estão entre 0 graus e 20 graus, em outras modalidades entre 0,5 e 20 graus. Em tal conjunto, o aquecedor de filme fino 32 é travado no lugar devido à compressão entre a superfície de tronco de primário 38 e a superfície de tronco secundário 44. Em algumas modalidades, o adesivo pode ser aplicado ao aquecedor de filme fino 32 e/ou à superfície de trono secundário 44 para garantir contato suficiente entre o aquecedor de filme fino 32 e a superfície de tronco secundário 44. Além disso, o aquecedor de filme fino 32 pode incluir uma ou mais camadas de isolamento 50 para evitar vazamento de corrente e curto-circuito do aquecedor de filme fino 32. Em algumas modalidades, a espessura combinada do aquecedor de filme fino 32 e as camadas de isolamento 50 são da ordem de 0,03”. Além disso, as regiões de extremidade 90, 92 do conjunto são vedadas para impedir que o aquecedor de filme fino 32 seja submetido a elementos corrosivos externos.

[0030] Tal construção pode ser utilizada em um ou mais dos suportes 16 ou no conjunto de tubos 18 do tubo de pitot 10. Com referência à FIG. 5, o conjunto de tubo 18 é construído com uma luva de tubo oca 52 terminando em uma extremidade na entrada de tubo 28. A luva de tubo 52 tem uma superfície externa de luva 54 tendo um ângulo de tronco de luva 56 em relação a um eixo de tubo 58. O ângulo de tronco da luva 56 é configurado de modo que a superfície externa da luva 54 tenha uma distância radial redutora do eixo de tubo 58 com distância redutora da entrada de tubo 28. Além disso, em algumas modalidades, a superfície externa da luva 54 tem uma porção cônica adicional 60 na ou perto de uma garganta 62 do conjunto de tubo 18. A luva do tubo 52 inclui uma superfície cilíndrica 90 na ou perto da entrada do tubo 28.

[0031] Com referência agora à FIG. 6, o aquecedor de filme fino 32 é instalado ou enrolado em torno da superfície externa da luva 54 e como mostrado na FIG. 7, um alojamento de tubo 64 é instalado sobre o aquecedor de filme fino 32 e o subconjunto da luva de tubo 52. O alojamento de tubo 64 é uma estrutura tubular oca com uma superfície de alojamento interna 66. A superfície do alojamento interno 66 tem um ângulo de tronco de alojamento 68, que em algumas modalidades é igual ao ângulo de tronco da luva 56. A superfície cilíndrica 90 permite brasagem da luva do tubo 52 ao alojamento do tubo 64 durante a montagem sem danificar o aquecedor de filme fino 32.

[0032] Com referência à FIG. 8, o suporte 16 é construído com uma luva de suporte 70 terminando em uma extremidade na base 14. A luva de suporte 70 tem uma superfície externa da luva de suporte 72 tendo um ângulo de tronco da luva de suporte 74 em relação a um eixo de suporte 76. O ângulo de tronco da luva de suporte 74 é configurado de modo que a superfície externa da luva de suporte 72 tenha uma distância radial reduzida do eixo de suporte 76 com distância crescente da base 14.

[0033] O aquecedor de filme fino 32 é instalado ou envolvido na superfície externa da luva de suporte 74, um alojamento de suporte 78 é instalado sobre o subconjunto do aquecedor de filme fino 32 e da luva de suporte 70. O alojamento de suporte 78 é uma estrutura oca com uma superfície interna do alojamento de suporte 80. A superfície interna do alojamento de suporte 80 tem um ângulo de tronco de alojamento de suporte 82, que em algumas modalidades é igual ao ângulo de tronco de luva de suporte 74.

[0034] As configurações do tubo de pitot 10 divulgadas neste documento fornecem maior segurança e vida útil do tubo de pitot 10, impedindo a falha do aquecedor, proteção aprimorada contra a corrosão, evitando a exposição do aquecedor ao ambiente externo, encapsulando o aquecedor dentro do tubo de pitot 10. Além disso, as configurações aprimoram a facilidade de montagem, eliminando ou reduzindo as operações de brasagem. Além disso, o perfil de aquecimento do tubo de pitot pode ser personalizado para atender aos requisitos, por exemplo, modificando as características elétricas do aquecedor de filme fino 32 sem alterar um design externo do tubo de pitot 10.

[0035] O termo “cerca de” se destina a incluir o grau de erro associado à medição da quantidade particular com base no equipamento disponível no momento do depósito do pedido.

[0036] A terminologia usada neste documento tem a finalidade de descrever as modalidades particulares somente e não se pretende limitar a presente divulgação. Como utilizado neste documento, as formas singulares “um”, “uma”, “algum” e “alguma” estão destinadas a incluir também as formas plurais, a menos que o contexto indique claramente de outra maneira. Será ainda compreendido que os termos “compreende” e/ou “compreendendo,” quando utilizados neste relatório descritivo, especificam a presença de características indicadas, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes, mas não impossibilitam a presença ou a adição de outras características, números inteiros, etapas, operações, componentes do elemento e/ou grupos destes.

[0037] Embora a presente invenção seja descrita com referência a um exemplo de modalidade ou modalidades, será compreendido pelos versados na técnica que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos sem se afastar do âmbito da presente divulgação. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material aos ensinamentos da presente divulgação sem se afastar de seu escopo essencial. Desta forma, pretende-se que a presente divulgação não seja limitada à determinada modalidade descrita como o melhor modo contemplado para a realização desta presente divulgação, mas que a presente divulgação inclua todas as modalidades que se enquadram no escopo das reivindicações.

Claims

Sonda de dados de ar, caracterizada pelo fato de que compreende:
uma porção de base;
uma porção de suporte que se estende a partir da porção de base; e
um conjunto de tubo preso a uma extensão da porção de suporte;
em que um ou mais do conjunto de tubo ou a porção de suporte inclui:
um membro de luva tendo uma superfície externa da luva posicionada em um ângulo de tronco da luva em relação a um eixo do membro de luva,
um aquecedor de filme fino disposto na superfície externa da luva; e
um membro de alojamento no qual o membro de luva e o aquecedor de filme fino estão instalados, o membro de alojamento tendo uma superfície interna do alojamento com um ângulo de tronco do alojamento, de modo que o aquecedor de filme fino seja retido por compressão entre a superfície interna do membro de alojamento e a superfície externa do membro de luva.
Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ângulo de tronco da luva é substancialmente igual ao ângulo de tronco do alojamento.
Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ângulo de tronco da luva e o ângulo de tronco do alojamento estão entre 0,5 e 20 graus.
Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o aquecedor de filme fino é um de um aquecedor de coeficiente de temperatura positivo com base em compósitos de negro de carbono/polímero ou um aquecedor de nano-compósito de nanotubo de carbono/silicone.
Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma camada adesiva aplicada ao aquecedor de filme fino para garantir o contato com a superfície de alojamento interna.
Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o membro de luva do conjunto de tubo inclui uma entrada de tubo em uma primeira extremidade do membro de luva do conjunto de tubo.
Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o ângulo de tronco da luva é configurado de modo que a superfície externa da luva tenha uma distância radial redutora do eixo da luva com distância redutora da entrada de tubo.
Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que compreende ainda na superfície externa da luva em uma garganta do membro de luva.
Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um vedante aplicado à sonda de dados de ar para impedir a intrusão de material corrosivo entre o membro de alojamento e o membro de luva.
Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um ou mais membros de luva ou membros de alojamento são formados a partir de um material metálico.
Método para formar uma sonda de dados de ar, caracterizado pelo fato de que compreende:
aplicar um aquecedor de filme fino a uma superfície externa da luva de um membro de luva, a superfície externa da luva tendo um ângulo de tronco de luva em relação a um eixo central da luva; e
instalar um membro de alojamento sobre o aquecedor de filme fino, o membro de alojamento tendo uma superfície interna do alojamento em um ângulo de tronco do alojamento, fixando assim o aquecedor de filme fino por compressão entre a superfície interna do alojamento e a superfície externa da luva;
em que, o membro de alojamento é um de um alojamento de suporte ou um alojamento de tubo de uma sonda de dados de ar.
Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda aplicar um adesivo no aquecedor de filme fino antes da instalação do membro de alojamento para garantir o contato com a superfície do alojamento interna.
Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda aplicar um vedante para impedir a intrusão de material corrosivo entre o membro de alojamento e o membro de luva.
Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o aquecedor de filme fino é um de um aquecedor de coeficiente de temperatura positivo com base em compósitos de negro de carbono/polímero ou um aquecedor de nano-compósito de nanotubo de carbono/silicone.
Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda aplicar uma ou mais camadas de isolamento ao aquecedor de filme fino.