ES1072442U - Peine de instrumentacion. - Google Patents
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Abstract
1. Peine de instrumentación para la medición de presión y/o temperatura de fluidos que cuenta con: - un cuerpo (1) del peine o "rake" que interiormente cuenta con un enrutado integral de conductos interiores (7) que transmiten la señal desde - una serie de tubos o tomas (2) dispuestos de manera preferente sobre un costado del cuerno principal, donde cada uno cuenta con una longitud y orientación, donde cada uno de los tubos o tomas puede presentar al menos un agujero (3) - una base o pie (5), presentando en una de sus caras la unión con el cuerpo del peine (1), mientras que, en su cara opuesta hay una serie de aberturas (6), que conectan con cada uno de los conductos (7) caracterizado porque al menos los conductos (7) que discurren por el interior del cuerpo (1) del peine, y el propio cuerpo (1) del peine, están realizados como una pieza integral única a partir de polvo sinterizado. 2. Peine de instrumentación según la reivindicación 1, caracterizado porque sobre cada uno de los tubos o tomas (2) puede haber uno o más agujeros transversales (4) realizados, y que conectan con el espacio interior donde se encuentra el agujero interior (3) de la toma (2); donde estos agujeros sólo serán necesarios si el tubo o toma está cerrado en su cara frontal expuesta al fluido para medir la presión estática; o bien, si se quiere acondicionar el flujo en el extremo de la toma con dos tubos concéntricos, y que no se vea afectado por direcciones del flujo que no coincidan con su eje. 3. Peine de instrumentación según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo y/o pie del peine presentan diferentes propiedades en los distintos puntos o cotas de su geometría, que pueden variar a lo largo de los diferentes puntos, bien de manera uniforme o discreta, siendo dichas propiedades tales como peso / densidad, la capacidad de evacuación térmica o de calentamiento, la rigidez estructural, o los modos de vibración. 4. Peine de instrumentación según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo del peine presenta huecos estructurales, que puede variar de tamaño desde los microhuecos hasta cuadernas rigidizadoras, pasando por celdillas o estructuras tipo honeycomb (celda de abeja), que producen una modificación en el peso / densidad, propiedades térmicas, rigidez estructural y modos de vibración. 5. Peine de instrumentación para la medición de presión y/o temperatura de fluidos según la reivindicación 1 caracterizado porque el material del polvo sinterizado empleado para la fabricación de las piezas es bronce o distintos tipos de acero, incluso inoxidable, superaleaciones de cromo-níquel, cromocobalto, titanio. 6. Peine de instrumentación para la medición de presión y/o temperatura de fluidos según la reivindicación 1, caracterizado porque el material del polvo sinterizado empleado para la fabricación de las piezas son resinas poliméricas (reforzadas o no).
Description
Peine de instrumentación.
Es objeto de la presente invención un peine de
instrumentación para la medición de presión y/o temperatura de
fluidos, caracterizado porque al menos los conductos interiores,
conocidos por enrutado, con los que cuenta el peine son integrales
con el cuerpo del peine, y además está fabricado a partir de polvo
sinterizado mediante láser, pudiendo ser postizos otros elementos
del instrumento, como el pie del instrumento o los tubos o cabezas
de toma de presión y/o temperatura.
Caracteriza al peine de instrumentación de
fluidos objeto de la presente invención el hecho de estar fabricado
a partir de polvo sinterizado mediante fusión local por láser,
quedando conformada como parte integral al menos los conductos, o
enrutado, que discurren por el interior del cuerpo del peine.
Un peine o rake de instrumentación para
la medición de presión en la corriente de un fluido (o la de un
móvil en un fluido) es un soporte (un cuerpo más un pie) con una
colección de tubos o tomas de presión total y/o estática, cuya
misión puede ser la de medir velocidades, entonces conocidos como
tubos de Pitot, o simplemente la medición de la presión y/o
temperatura, dispuestos convenientemente para medirlas en distintas
cotas o puntos del espacio más o menos próximos.
El funcionamiento de un tubo de Pitot está
basado en el principio de Bernouilli. Si se desea medir la
velocidad, la toma debe tener dos agujeros y conductos
independientes, uno central en el eje que mide la presión total, y
otro transversal, e independiente del anterior, en el que se mide la
presión estática (al ser la velocidad en el eje perpendicular al
agujero de valor cero). La diferencia entre ambas presiones
determinará la presión dinámica y de ahí la velocidad del fluido en
el eje de incidencia.
Para la medición de temperaturas basta con
introducir los sensores correspondientes en las tomas dispuestas al
efecto, y enrutarlos a través de los conductos internos dispuestos a
tal efecto en el cuerpo y el pie del instrumento.
Debido a la necesidad de multiplicar la toma de
datos en distintas cotas o direcciones del espacio, se introducen un
peine o rake de tubos o tomas como parte de un mismo
instrumento. La dificultad de introducir los instrumentos de control
y ensayos en estrechos canales y de no perturbar las condiciones de
flujo, obliga en muchas ocasiones a la miniaturización del
instrumento, incluso a dedicar un tubo o toma a recoger la presión
total y otro la presión estática, no pudiendo recogerse las dos
presiones en la misma toma.
Por lo tanto, la presente invención se
circunscribe dentro del ámbito de los dispositivos de medición de
fluidos y en particular de los denominados peines o "rakes" de
instrumentación, empleados en la industria relacionada con la
fluidodinámica, como es la naval, aeronáutica, turbo máquinas, etc.,
y las características constructivas de dichos rakes.
La forma de fabricación mediante la cual se
vienen fabricando estos peines de instrumentación es lenta, cara,
con limitaciones geométricas y no exenta de incertidumbres de
precisión.
Típicamente, se obtienen fabricando y montando
los distintos elementos. Estos peines cuentan con una serie de tubos
o tomas de presión (y/o temperatura) que deben de ser fabricados y
posicionados de forma compleja apuntando a distintas zonas del
espacio. En la mayoría de los casos, al ser estos tubos o tomas muy
delgados y largos, su montaje en el cuerpo principal requiere de un
sistema de posicionamiento y una unión posterior por soldadura,
pegado o montaje mecánico. Si los tubos o tomas son cortos podrían
llegar a mecanizarse de forma integral con el cuerpo del peine, pero
normalmente encierra dificultad por su tamaño y posición. En
cualquier caso, el cuerpo del peine debe de estar hueco para
enrutarlos, esto es, recoger esos tubos (y/o cables), guiarlos,
curvarlos o empalmarlos a otros y dirigirlos al pie o base del peine
donde serán integrados con los sensores de presión y/o
temperatura.
Una vez realizada estas delicadas y laboriosas
tareas de enrutado, hay que cerrar el cuerpo del peine con la
exactitud y garantía necesaria para que no se produzcan
perturbaciones en el flujo por las rendijas, holguras e impresiones,
o el desprendimiento de la tapa de cierre.
La fabricación y enrutado posterior de este tipo
de instrumentos es siempre compleja pues la primera requiere
distintas operaciones de mecanizado (torno, fresa,
electro-erosión,...), montaje, ajuste y unión, y la
segunda de montaje de tubos y/o cables (curvados, guiados y
sujeciones, soldaduras,...), con el consiguiente coste derivado de
mucha mano de obra especializada. Como complejidad añadida diremos
que existen instrumentos ideados para medir a alta temperaturas y
por lo tanto las soldaduras han de ser compatibles con esa alta
temperatura, con los riesgos que supone de fallo de la soldadura y
deformación geométrica del instrumento (y por tanto de su
precisión), y de concentración de tensiones (riesgos de rotura y de
deformación).
\newpage
Luego, queda claro que el procedimiento de
fabricación y montaje que se viene utilizando hasta el momento es
complejo, limitado, lento, con una alta aportación manual, y no
exento de imprecisiones constructivas y es caro.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención
desarrollar un peine de instrumentación de fluidos donde al menos
los conductos interiores del peine que realizan las funciones del
enrutado, sean integrales con el cuerpo del peine formando una pieza
única con el objeto de superar los inconvenientes apuntados.
El objeto de la invención es un peine de
instrumentación de fluidos donde al menos los conductos interiores
son integrales con el cuerpo del peine, es decir, conductos y cuerpo
del peine forman una pieza única, estando realizado al menos dicha
parte integral a partir de polvo sinterizado mediante fusión local
por láser.
El peine objeto de la invención comprende un
cuerpo al que están unidos unos tubos o tomas, donde cada uno de
estos cuenta con una longitud y orientación. Interiormente al cuerpo
hay un enrutado compuesto de tubos y/o cables que transmiten la
señal de las tomas hasta un pie o base que hace de interfase al
instrumento con el equipo donde va instalado.
Cada uno de los tubos o tomas puede contar con
uno o más agujeros transversales y que conectan con el espacio
interior donde se encuentra el conducto interior a las tomas de
presión y/o temperatura.
El material empleado en la fabricación de los
peines mediante polvo sinterizado, puede ser bronce, distintos tipos
de acero, incluso inoxidable, superaleaciones de
cromo-níquel, cromo-cobalto,
titanio, incluso resinas poliméricas (reforzadas o no), si bien son
menos precisas, y resistentes que los metales.
Como consecuencia de utilizar polvo sinterizado
en la fabricación del peine se consigue una densidad aproximada del
99,9% en comparación con una pieza obtenida a partir de un bloque
inicial sobre el que se produjera continuos rebajes hasta llegar a
la pieza final.
En consecuencia, se obtiene de manera integral
al menos el cuerpo del peine y los conductos interiores, sin
necesidad de tener que disponer de tubos y/o cables adicionales
(enrutado), como se realizaba anteriormente. En una realización
alternativa, es posible realizar la totalidad del peine de manera
integral en pieza única, es decir, cuerpo del peine, pie o base, y
los tubos o tomas de presión y/o temperatura.
Gracias a la versatilidad y funcionalidad del
peine objeto de la invención y por el hecho de poder realizar como
pieza integral única el peine, es posible fabricar instrumentos con
más densidad de tubos o tomas de señal, que hasta el momento no era
posible, y en consecuencia más resolución espacial de la medida de
la presión y/o temperatura.
Además, como se explicará más adelante, los
instrumentos pueden ser aligerados en su interior o incluir
rigidizadores, al criterio del diseñador o calculista. Evita la
necesidad de mecanizar piezas (tubos o tomas) por separado
(normalmente esbeltas), posicionarlas en el espacio (con complejos
utillajes), montarlas y unirlas (por soldadura, adhesivo o montaje
mecánico), o bien mecanizarlas partiendo de un bloque; evita
realizar el enrutado, es decir, montar los tubos interiores
(metálicos o de polímero), curvarlos, guiarlos y sujetarlos. Evita
juntas e imprecisiones y ofrece mayor resistencia, rigidez y mucha
más seguridad al ser una pieza integral.
Según un aspecto de la presente invención, se
consigue un peine de instrumentación para la medición de presión y/o
temperatura de fluidos que tiene un perfil aerodinámico (entiéndase
en sentido amplio y no limitativo), y que además tiene elementos de
instrumentación formados de manera integral, bien internamente o
externamente, donde dicho peine de instrumentación está realizado de
manera integral como una entidad sin juntas mediante un proceso de
fabricación de sinterizado/fundido láser u otro proceso aditivo. De
este modo es posible conseguir un peine de instrumentación formado
por un proceso de fabricación aditivo de tal manera que todos los
elementos necesarios para montar la instrumentación a través del
peine, pueden quedar integrados de manera externa o interna. La
invención presente contempla realizaciones donde el peine está
formado por sinterizado láser mediante deposición directa de
metales, de manera que la estructura del peine incluyendo los
elementos necesarios para montar la instrumentación a través del
cuerpo, se puede formar rápidamente.
La estructura integral del cuerpo del peine
proporciona altos niveles de integridad estructural y también
permite colocar fácilmente la instrumentación necesaria en los
lugares del peine donde más se desee y no se vea comprometida por
las restricciones físicas impuestas por los métodos de fabricación
conocido antes mencionados.
Con la presente invención se supera el problema
asociado con los métodos de instrumentación conocidos como las
perturbaciones del flujo sobre las superficies de un perfil
aerodinámico, peine o similares, puesto que las superficies de
perfiles aerodinámicos o peines fabricados con arreglo a la presente
invención son sustancialmente lisas y libres de perturbación del
flujo.
Gracias al peine objeto de la invención la
instalación de instrumentación (enrutado) es un proceso más
controlado, ya que se ha de depositar menos confianza en la
habilidad del técnico para el montaje y puesta a punto de la
instrumentación en el peine.
Gracias al objeto de la invención, y ya que al
menos el cuerpo es integral y no necesita que sea seccionado y
posteriormente montado, se reduce el riesgo de que la
instrumentación se separe y cause daños a otros componentes en la
máquina en la que es instalado. Esto es un problema real con las
técnicas de instrumentación existentes. La presente invención
también facilita la refrigeración del instrumento y su protección
contra elevadas temperaturas. Como se ha mencionado anteriormente es
frecuentemente deseable colocar la instrumentación en áreas que son
difíciles para acceder, o áreas donde es imposible mecanizar un
componente usando métodos de fabricación convencionales conocidos.
La presente invención claramente permite que la instrumentación sea
posicionada en cualquier parte de las superficies aerodinámicas del
peine.
Entre los elementos de medición asociados con el
peine, estarían elementos de medida de presión y/o elementos de
medida de temperatura. La presente invención también contempla
realizaciones donde acelerómetros y/o células de carga también
pueden montarse.
En una posible realización, la pieza objeto de
la invención en vez de ser uniforme en toda su geometría, puede
presentar diferentes propiedades en los distintos puntos o cotas de
su geometría. Propiedades que pueden variar a lo largo de los
diferentes puntos, bien de manera uniforme o discreta. Las
propiedades que pueden ser objeto de modificación a lo largo de su
cota pueden ser peso/densidad, la capacidad de evacuación térmica o
de calentamiento, la rigidez estructural y los modos de
vibración.
La modificación de propiedades como las
anteriores se lograría mediante la generación durante el proceso de
fabricación de huecos estructurales, que pueden variar de tamaño
desde los microhuecos hasta cuadernas rigidizadoras, pasando por
celdillas o estructuras tipo honeycomb (celda de abeja), que
efectivamente producen una modificación en el peso/densidad,
propiedades térmicas, rigidez estructural y modos de vibración.
Los peines objeto de la invención por lo tanto
cuentan con unos tubos o tomas de presión y/o temperatura bien
unidas a un cuerpo del peine de instrumentación o forma parte
integral del mismo, donde el cuerpo cuenta con unos conductos
interiores que están unidos a las tomas y que transmiten la presión,
o recogen los cables para medir la temperatura, estando realizado el
cuerpo en una pieza única integral; finalmente cuenta con un pie o
base que hace de interfase del instrumento con el equipo donde va
instalado, estando bien unido o formando parte integral con el
cuerpo.
Los instrumentos obtenidos son más precisos y
potentes, más pequeños si se desea, de forma mucho más económica y
más rápida, y todo ello con mayor calidad.
Para complementar la descripción que
seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor
comprensión de sus características, se acompaña a la presente
memoria descriptiva, de un juego de planos en cuyas figuras, de
forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más
significativos de la invención.
Figura 1, una representación de una vista en
perspectiva de un peine de instrumentación para la medición de
presión y/o temperatura de fluidos.
Figura 2, muestra una segunda representación en
perspectiva que permite apreciar otros detalles constructivos del
instrumento.
Figura 3, muestra una representación de una
sección parcial obtenida al cortar parcialmente el instrumento por
un plano paralelo al eje longitudinal o mayor.
Figura 4, muestra diferentes formas de
realización de los tubos o tomas de presión y/o temperatura.
A la vista de las figuras se describe
seguidamente un modo de realización preferente de la invención
propuesta.
En las figuras 1 y 2 se muestra el peine de
instrumentación para la medición de presión y/o temperatura de
fluidos, para uso general, que como puede observarse cuenta con:
- -
- un cuerpo (1) del peine o "rake", que interiormente cuenta con un enrutado integral de conductos interiores (7) (figura 3), que transmiten la señal desde
- -
- una serie de tubos o tomas (2) dispuestos de manera preferente sobre un costado del cuerpo principal, donde cada uno cuenta con una longitud y orientación, donde cada uno de los tubos o tomas puede presentar al menos un agujero (3)
- -
- una base o pie (5), presentando en una de sus caras la unión con el cuerpo del peine (1), mientras que, en su cara opuesta hay una serie de aberturas (6) (figura 2), que conectan con cada uno de los conductos (7) (figura 3)
Donde al menos, los conductos interiores (7) que
hay en el interior del cuerpo (1) del peine están realizados de
manera integral en pieza única con el cuerpo del peine mediante
polvo sinterizado.
Sobre cada uno de los tubos o tomas (2) puede
haber uno o más agujeros transversales (4) realizados y que conectan
con el espacio interior donde se encuentra el agujero interior
concéntrico (3) a la toma (2). Estos agujeros sólo serán necesarios
si el tubo o toma está cerrado en su cara frontal expuesta al fluido
para medir la presión estática; o bien, si se quiere acondicionar el
flujo en el extremo de la toma con dos tubos concéntricos, y que no
se vea afectado por direcciones del flujo que no coincidan con su
eje.
Como puede verse en la figura 3, hay una
conexión directa entre los conductos interiores (3) alojados de
manera concéntrica en el interior de los tubos o tomas (2), hasta
las aberturas (6) realizadas sobre la base o pie del peine. Dicha
conexión permite la comunicación de la presión y/o del sensor de
temperatura, desde cada uno de los tubos o tomas (2) que conforman
el peine hasta los sensores, que disponen en conexión con las
aberturas (6) de la base o pie (5).
En la figura 4, se muestran diferentes posibles
realizaciones de los tubos o tomas (2) de presión y /o temperatura;
así, en el tubo o toma superior permite la medida de la presión
total y cuenta, además de con la entrada frontal (8), con al menos
un agujero transversal (4) que, como se ha indicado, permite
acondicionar el flujo en el extremo de la toma con dos tubos
concéntricos, y que no se vea afectado por direcciones del flujo que
no coincidan con su eje, y la evacuación de éste.
El tubo o toma (2) representado a continuación
únicamente cuenta con un agujero transversal (4) al conducto
interior, con objeto de poder medir la presión estática.
Finalmente, el tubo o toma (2) representado
inferiormente permite medir la presión total.
Gracias al hecho de fabricar el peine mediante
una pieza integral única mediante polvo sinterizado, se logran las
ventajas apuntadas de reducción de costes, mejora en la precisión de
la fabricación, reducción de la complejidad de procesos de
fabricación anteriores, aligerado de los peines, posibilidad de
incluir rigidizadores, cambiar las propiedades en distintas cotas
del instrumento a criterio del diseñador, aumentar el número de
tomas y por tanto de señal.
No altera la esencialidad de esta invención
variaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los
elementos componentes, descritos de manera no limitativa, bastando
ésta para su reproducción por un experto.
Claims (6)
1. Peine de instrumentación para la medición de
presión y/o temperatura de fluidos que cuenta con:
- -
- un cuerpo (1) del peine o "rake" que interiormente cuenta con un enrutado integral de conductos interiores (7) que transmiten la señal desde
- -
- una serie de tubos o tomas (2) dispuestos de manera preferente sobre un costado del cuerpo principal, donde cada uno cuenta con una longitud y orientación, donde cada uno de los tubos o tomas puede presentar al menos un agujero (3)
- -
- una base o pie (5), presentando en una de sus caras la unión con el cuerpo del peine (1), mientras que, en su cara opuesta hay una serie de aberturas (6), que conectan con cada uno de los conductos (7)
caracterizado porque al menos los
conductos (7) que discurren por el interior del cuerpo (1) del
peine, y el propio cuerpo (1) del peine, están realizados como una
pieza integral única a partir de polvo sinterizado.
2. Peine de instrumentación según la
reivindicación 1, caracterizado porque sobre cada uno de los
tubos o tomas (2) puede haber uno o más agujeros transversales (4)
realizados, y que conectan con el espacio interior donde se
encuentra el agujero interior (3) de la toma (2); donde estos
agujeros sólo serán necesarios si el tubo o toma está cerrado en su
cara frontal expuesta al fluido para medir la presión estática; o
bien, si se quiere acondicionar el flujo en el extremo de la toma
con dos tubos concéntricos, y que no se vea afectado por direcciones
del flujo que no coincidan con su eje.
3. Peine de instrumentación según la
reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo y/o pie del
peine presentan diferentes propiedades en los distintos puntos o
cotas de su geometría, que pueden variar a lo largo de los
diferentes puntos, bien de manera uniforme o discreta, siendo dichas
propiedades tales como peso / densidad, la capacidad de evacuación
térmica o de calentamiento, la rigidez estructural, o los modos de
vibración.
4. Peine de instrumentación según la
reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo del peine
presenta huecos estructurales, que puede variar de tamaño desde los
microhuecos hasta cuadernas rigidizadoras, pasando por celdillas o
estructuras tipo honeycomb (celda de abeja), que producen una
modificación en el peso/densidad, propiedades térmicas, rigidez
estructural y modos de vibración.
5. Peine de instrumentación para la medición de
presión y/o temperatura de fluidos según la reivindicación 1
caracterizado porque el material del polvo sinterizado
empleado para la fabricación de las piezas es bronce o distintos
tipos de acero, incluso inoxidable, superaleaciones de
cromo-níquel, cromo- cobalto, titanio.
6. Peine de instrumentación para la medición de
presión y/o temperatura de fluidos según la reivindicación 1,
caracterizado porque el material del polvo sinterizado
empleado para la fabricación de las piezas son resinas poliméricas
(reforzadas o no).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201030344U ES1072442Y (es) | 2010-04-15 | 2010-04-15 | Peine de instrumentacion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201030344U ES1072442Y (es) | 2010-04-15 | 2010-04-15 | Peine de instrumentacion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES1072442U true ES1072442U (es) | 2010-07-13 |
| ES1072442Y ES1072442Y (es) | 2010-10-08 |
Family
ID=42288562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201030344U Expired - Lifetime ES1072442Y (es) | 2010-04-15 | 2010-04-15 | Peine de instrumentacion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES1072442Y (es) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3534133A1 (de) * | 2018-03-02 | 2019-09-04 | Grundfos Holding A/S | Drucksensor |
| WO2019166605A1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | Grundfos Holding A/S | Pressure sensor |
-
2010
- 2010-04-15 ES ES201030344U patent/ES1072442Y/es not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3534133A1 (de) * | 2018-03-02 | 2019-09-04 | Grundfos Holding A/S | Drucksensor |
| WO2019166605A1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | Grundfos Holding A/S | Pressure sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES1072442Y (es) | 2010-10-08 |
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