ES2314710T3 - Determinacion de la temperatura de una superficie opuesta de un objeto. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la determinación de la temperatura de una superficie opuesta (4) de un objeto (2), en el que a) una unidad emisora/receptora (S/E) emite al menos un pulso ultrasónico (50) al objeto (2) a través de una superficie (3) del objeto (2) orientada a la unidad emisora/receptora (S/E), b) el, al menos un, pulso ultrasónico (50) se refleja en la superficie del objeto opuesta (4) a la unidad emisora/receptora (S/E), al menos parcialmente en la dirección de la unidad emisora/receptora (S/E), y c) la proporción reflejada (70, 71) del, al menos un, pulso ultrasónico enviado (50) es recibida por la unidad emisora/receptora (S/E), caracterizado porque d) se determina al menos un valor de temperatura (M) para la superficie del objeto (3) orientada a la unidad emisora/receptora (S/E), e) se determina al menos un valor (L) para la duración de la propagación del, al menos un, pulso ultrasónico (50, 70, 71) a través del objeto (2), y f) por medio del, al menos un, valor de temperatura (M) para la superficie del objeto (3) orientada a la unidad emisora/receptora (S/E) y del, al menos un, valor de la duración de la propagación (L) se determina al menos un valor de temperatura (T) para la superficie del objeto (4) opuesta a la unidad emisora/receptora (S/E).
Description
Determinación de la temperatura de una
superficie opuesta de un objeto.
La presente invención hace referencia a un
procedimiento y un dispositivo de medición para la determinación de
la temperatura de una superficie opuesta de un objeto así como un
empleo del procedimiento y un empleo del dispositivo de medición.
Un procedimiento apropiado y un dispositivo apropiado para la
determinación de la temperatura por medio de ultrasonido se
infieren de la JP 2003042857 A.
Las turbomáquinas, como por ejemplo, las
turbinas de vapor o de gas, se emplean en la técnica como motores
térmicos, para transformar una energía almacenada en una corriente
de gas en una energía mecánica, particularmente en un movimiento de
rotación. Por otra parte, entran también en consideración las
turbomáquinas como los compresores, con cuya energía mecánica puede
alimentarse una corriente de gas. Para obtener en las turbinas de
gas una potencia total lo más grande posible en lo que a la
utilización de la energía se refiere, las temperaturas de entrada
del gas de la cámara de combustión en el canal de flujo de la
turbina de gas se seleccionan lo más altas posible. Las
temperaturas de entrada del gas se encuentran, por ejemplo, a más de
1000ºC.
Esto requiere que la turbomáquina esté en
operación bajo observación para estas altas cargas físicas. Además,
la medición de la temperatura dentro de la turbomáquina proporciona
particularmente informaciones importantes acerca del estado de la
turbomáquina. Para ello se emplean generalmente sondas de medida
situadas en la turbomáquina, cuyas líneas de señal y de
alimentación conducen hacia fuera por medio de pasos a través de la
pared de la turbomáquina. Un alto número de puntos de medición de
la temperatura requiere, por tanto, un alto número de pasos y
sellados. Estos representan siempre fuentes de error bajo las altas
cargas físicas, a evitar en la medida de lo posible, para
garantizar una operación eficaz de la turbomáquina.
En la JP 2003042857 A se muestran un
procedimiento y un dispositivo, con los que puede medirse la
temperatura de una superficie de una pared, opuesta al dispositivo
y en contacto con un líquido, y, por tanto, la temperatura del
líquido por medio de ultrasonido. En este contexto se irradian ondas
de ultrasonido a través de la superficie de la pared orientada al
dispositivo en la pared y se reflejan en la superficie opuesta. La
razón de las amplitudes de las ondas de ultrasonido antes y después
de la reflexión en la superficie opuesta, en contacto con el
líquido, depende además del factor de reflexión acústica de la
superficie, que se determina, por otra parte, mediante la
impedancia acústica del líquido. Como la impedancia acústica del
líquido depende de la temperatura, se puede determinar finalmente
la temperatura del líquido a partir de la determinación y evaluación
de la reducción condicionada por la reflexión de la amplitud de la
radiación de ultrasonido. Para la determinación de la reducción de
la amplitud se miden los valores punta de amplitud, que, sin
embargo, tienen superpuestas siempre señales de interferencia y de
ruido. Por tanto, apenas es posible una determinación exacta de la
reducción de la amplitud tras sólo una reflexión. Por este motivo
se examina la reducción de la amplitud de ondas de ultrasonido
reflejadas por las dos superficies opuestas en múltiples ocasiones.
Sin embargo, esto no es factible en el caso de paredes
relativamente gruesas, ya que las amplitudes de las ondas de
ultrasonido, que experimentan también una absorción al recorrer la
pared, se debilitan mucho tras reflexión repetida y, por tanto, no
pueden seguirse midiendo. Además, para el procedimiento y el
dispositivo se requiere un líquido en contacto con la pared, con el
que puede influirse notablemente sobre el factor de reflexión. En
el caso de los gases, en cambio, no puede seguirse midiendo ninguna
modificación del factor de reflexión dependiente de la temperatura,
ya que, debido al muy alto factor de reflexión de casi 1, su baja
modificación no puede seguirse probando de manera evidente,
especialmente en el campo de perturbación.
La presente invención se basa ahora en el
objetivo de especificar un procedimiento y un dispositivo de
medición, con los que pueda hacerse posible una determinación de la
temperatura lo más simple, eficaz, exacta y universal posible
frente al estado actual de la técnica aplicable.
Para la resolución del objetivo se especifica un
procedimiento conforme a las características de la reivindicación
independiente 1.
El procedimiento conforme a la invención es un
procedimiento para la determinación de la temperatura de una
superficie opuesta de un objeto, en el que
- a)
- una unidad emisora/receptora emite al menos un pulso ultrasónico al objeto a través de una superficie del objeto orientada a la unidad emisora/receptora,
- b)
- el, al menos un, pulso ultrasónico se refleja en la superficie del objeto opuesta a la unidad emisora/receptora, al menos parcialmente en la dirección de la unidad emisora/receptora, y
- c)
- la proporción reflejada del, al menos un, pulso ultrasónico enviado es recibida por la unidad emisora/recep- tora.
El procedimiento se caracteriza además
porque
- d)
- se determina al menos un valor de temperatura para la superficie del objeto orientada a la unidad emisora/receptora,
- e)
- se determina al menos un valor para la duración de la propagación del, al menos un, pulso ultrasónico a través del objeto, y
- f)
- por medio del, al menos un, valor de temperatura para la superficie del objeto orientada a la unidad emisora/receptora y del, al menos un, valor de la duración de la propagación se determina al menos un valor de temperatura para la superficie del objeto opuesta a la unidad emisora/receptora.
Se aprovecha además, que, por un lado, la
dilatación de un objeto, particularmente un objeto metálico, y por
otro, la velocidad del sonido en un objeto, particularmente en un
objeto metálico, puedan modificarse en función de la temperatura.
Así puede, por ejemplo, aumentarse o reducirse la distancia de dos
superficies opuestas de un objeto, por ejemplo, de una pared, con
la temperatura, mientras que la velocidad del sonido se reduce
generalmente a temperatura creciente y/o aumenta a temperatura
decreciente. La duración de la propagación de un pulso ultrasónico
a través del objeto, irradiándose el pulso ultrasónico en el objeto
y reflejándose en la superficie del objeto opuesta de la superficie
de entrada hacia la superficie de entrada, proporciona por tanto,
informaciones sobre la dilatación del objeto, así como acerca de la
velocidad del sonido en el objeto, de forma que pueda indicarse la
temperatura del objeto.
Las ordenaciones favorables del procedimiento
conforme a la invención se deducen de las reivindicaciones
dependientes de la reivindicación 1.
Resulta particularmente favorable, que, el al
menos, un pulso ultrasónico se emita al objeto por medio de al
menos un primer transductor acústico asignado a la unidad
emisora/receptora y la proporción reflejada del, al menos un, pulso
ultrasónico enviado se reciba por medio de al menos un segundo
transductor acústico asignado a la unidad emisora/receptora. Por
tanto el, al menos un, pulso ultrasónico puede emitirse al objeto,
por ejemplo, en un ángulo diferente de la normal de la superficie
de entrada, para aumentar particularmente el recorrido del, al
menos un, pulso ultrasónico en el caso de superficies de la pared
situadas una muy cerca de otra. Además, también es posible, por
ejemplo, una medición en objetos, cuyas superficies del objeto
relevantes para la medición no sean mutuamente paralelas.
Resulta también favorable, cuando por medio de
al menos un transductor acústico asignado a la unidad
emisora/receptora tanto se emita el, al menos un, pulso ultrasónico
al objeto como también se reciba la proporción reflejada del, al
menos un, pulso ultrasónico enviado. Así puede configurarse, por
ejemplo, una unidad emisora/receptora especialmente compacta.
El, al menos un, pulso ultrasónico se enfoca
favorablemente sobre la superficie del objeto opuesta a la unidad
emisora/receptora. Es, por tanto, posible una medición más exacta de
la duración de propagación debido a una concentración de potencia y
de la mayor relación señal-ruido alcanzable de este
modo.
Para la resolución adicional del objetivo se
indica un dispositivo de medición conforme a las características de
la reivindicación independiente 5.
El dispositivo de medición conforme a la
invención es un dispositivo de medición para la determinación de la
temperatura de una superficie opuesta de un objeto, que presenta (el
dispositivo) las siguientes piezas, a saber
- a)
- una unidad emisora/receptora (S/E)
- a1)
- con medios (1) para el envío de al menos un pulso ultrasónico (50) al objeto (2) a través de una superficie (3) del objeto (2) orientada a la unidad emisora/receptora (S/E) y
- a2)
- con medios para la recepción (1, 11) de al menos una proporción (70, 71) del, al menos un, pulso ultrasónico enviado (50) reflejada en la superficie del objeto opuesta (4) a la unidad emisora/receptora (S/E),
El dispositivo de medición se caracteriza además
por
- b)
- al menos un medio (21) para la determinación de al menos un valor de temperatura (M) para la superficie del objeto orientada (3) a la unidad emisora/receptora (S/E), y
- c)
- un medio de evaluación (30), comprendiendo
- c1)
- medios (31) para la determinación de al menos un valor (L) para la duración de la propagación del, al menos un, pulso ultrasónico (50, 70, 71) a través del objeto (2), y
- c2)
- medios (32) para la asignación del, al menos un, valor de temperatura (M) para la superficie del objeto (3) orientada a la unidad emisora/receptora (S/E) y del, al menos un, valor de la duración de la propagación (L) a al menos un valor de temperatura (T) para la superficie del objeto (4) opuesta a la unidad emisora/receptora (S/E).
Para el dispositivo de medición conforme a la
invención se infieren las ventajas explicadas anteriormente para el
procedimiento conforme a la invención.
Las ordenaciones favorables del dispositivo
conforme a la invención se deducen de las reivindicaciones
dependientes de la reivindicación 5.
Resulta particularmente favorable, que el, al
menos un, medio para la determinación del, al menos un, valor de
temperatura para la superficie del objeto orientada a la al menos
una unidad emisora/receptora sea al menos un termoelemento. Con un
termoelemento se proporciona un medio eficaz, económico y fácil de
instalar para la determinación de la temperatura de la superficie
irradiada.
Resulta además ventajoso que el dispositivo de
medición tenga al menos un primer medio, particularmente un primer
transductor acústico, para el envío del, al menos un, pulso
ultrasónico al objeto y al menos un segundo medio, particularmente
un segundo transductor acústico, para la recepción del, al menos un,
pulso ultrasónico reflejado por la superficie del objeto opuesta a
la unidad emisora/receptora. Por tanto, la unidad emisora/receptora
puede operar en un, así llamado, modo "pitchcatch".
Resulta también ventajoso que el dispositivo de
medición tenga al menos un medio, particularmente un transductor
acústico, tanto para el envío del, al menos un, pulso ultrasónico al
objeto como también para la recepción del, al menos un, pulso
ultrasónico reflejado por la superficie del objeto opuesta a la
unidad emisora/receptora. Por tanto, la unidad emisora/receptora
puede operar en un así llamado modo
"pulse-echo" (pulso-eco).
Resulta favorable que la unidad
emisora/receptora tenga un conductor de ondas acústicas dispuesto
entre el transductor acústico y el objeto. Por tanto, los
respectivos convertidores de ultrasonido pueden posicionarse a
alguna distancia, para evitar la destrucción por, por ejemplo, altas
temperaturas del objeto.
Resulta ventajoso que el, al menos un, pulso
ultrasónico pueda enfocarse sobre la superficie del objeto opuesta
a la unidad emisora/receptora. Esto posibilita, por ejemplo, una
determinación más exacta de la duración de propagación del, al
menos un, pulso ultrasónico a través del objeto.
Con la invención se especifica además un empleo
del procedimiento para la determinación de la temperatura de una
superficie del objeto en una turbomáquina, particularmente de una
turbina de gas o de vapor, siendo el objeto una pared,
particularmente una pared del canal de flujo, de la turbomáquina. El
procedimiento conforme a la invención posibilita una medición sin
contacto de la temperatura del fluido, particularmente gaseoso, que
circula a través de la turbomáquina, ya que la superficie de la
pared en contacto con el fluido adquiere aproximadamente la
temperatura del fluido.
Con la presente invención se especifica además
un empleo del dispositivo de medición para la determinación de la
temperatura de una superficie del objeto en una turbomáquina,
particularmente en una turbina de gas o de vapor, siendo el objeto
una pared, particularmente una pared del canal de flujo, de la
turbomáquina. En caso de empleo del dispositivo de medición
conforme a la invención se infieren las ventajas explicadas
anteriormente para el empleo del procedimiento conforme a la
invención.
Preferentemente se describen, sin embargo, ahora
más a fondo los ejemplos de ejecución de ningún modo limitantes del
dispositivo en base al diseño. El diseño no se implementa a escala
para la ilustración y se representan esquemáticamente ciertas
características. Muestran individualmente
Figura 1 un dispositivo de medida con un
convertidor de ultrasonido,
Figura 2 un dispositivo de medida con dos
convertidores de ultrasonido y
Figura 3 una turbina de gas del estado de la
técnica en una vista parcialmente seccionada en perspectiva.
Las piezas mutuamente correspondientes están
provistas en las Figuras 1 a 3 de los mismos símbolos de
refe-
rencia.
rencia.
En la Figura 1 se representa un dispositivo de
medida conforme a la invención con una unidad emisora/receptora
S/E, que contiene un convertidor de ultrasonido, particularmente en
forma de sistema de convertidores piezo- o magnetoestrictivos, como
medio 1 para el envío y recepción de haces de ultrasonido 50, 70.
Para ello se hace referencia al punto bibliográfico: "Física y
Tecnología del Ultrasonido", H. Kuttruff, S. Hirzel, Editorial
Stuttgart, 1988, pág. 132 a 137. Al menos un pulso ultrasónico 50,
activado por un medio de control 13 por medio de señales
eléctricas, es enviado por la unidad emisora/receptora S/E a un
objeto 2, que puede estar, por ejemplo, también recubierto, en la
dirección de la superficie del objeto 4 opuesta a la unidad
emisora/receptora S/E. En la superficie 4 ó al menos en una zona
cercana a la superficie de la superficie 4 se refleja al menos
parcialmente el, al menos un, pulso ultrasónico 50, de forma que la
proporción reflejada 70 del, al menos un, pulso ultrasónico enviado
50 sea detectado por la unidad emisora/receptora S/E. En caso de
detección, el convertidor de ultrasonido 1 transforma la señal
acústica recibida 70 en una señal eléctrica. En este contexto puede
colocarse el convertidor de ultrasonido 1 asignado a la unidad
emisora/receptora S/E directamente sobre la superficie del objeto 3
orientada a la unidad emisora/receptora S/E, o también, tal y como
se indica en la Figura 1, estar en contacto con la superficie del
objeto 3 a través de un conductor de ondas acústicas 10. Un
enfocado del, al menos un, pulso ultrasónico 50 sobre la superficie
del objeto 4 opuesta a la unidad emisora/receptora S/E fomenta en
este contexto favorablemente la eficiencia durante la reflexión y la
posterior
detección.
detección.
En función de la distancia de ambas superficie
del objeto 3, 4 una respecto de otra, que puede encontrarse en un
rango de 1 mm a 500 mm, se asienta la frecuencia del, al menos un,
pulso ultrasónico 50, 70 en un rango de frecuencias de 1 MHz a 50
MHz.
Con ayuda de un medio 21 para la determinación
de la temperatura, particularmente de un termoelemento, se
determina al menos un valor M para la temperatura de la superficie
del objeto 3 orientada a la unidad emisora/receptora S/E. Para ello
se coloca el medio 21 para la determinación de la temperatura en la
superficie del objeto 3 en proximidad directa de la unidad
emisora/receptora S/E. El medio 21 para la determinación de la
temperatura es dirigido y consultado además por un medio de control
22 asignado al medio 21 para la determinación de la temperatura. El
medio de control 22 está conectado con una unidad de evaluación 30,
a la que el medio de control 22 transmite el, al menos un, valor de
temperatura M determinado de la superficie del objeto 3. Resulta
también concebible disponer varios medios 21 para la determinación
de la temperatura en torno a la unidad emisora/receptora S/E, para
compensar las desviaciones locales de la temperatura sobre la
superficie del objeto 3.
El medio de control 13 asignado a la unidad
emisora/receptora S/E está conectado asimismo con el medio de
evaluación 30. En un primer paso de evaluación se determina al menos
un valor L para la duración de la propagación del, al menos un,
pulso ultrasónico 50, 70 a través del objeto 2. El medio de
evaluación 30 comprende Para ello los medios 31 apropiados para la
determinación del, al menos un, valor de la duración de la
propagación L. La duración de la propagación puede determinarse,
por ejemplo, asignando a la diferencia de tiempos entre los
correspondientes flancos iniciales o los correspondientes primeros
pasos por cero del, al menos un, pulso ultrasónico enviado 50 y de
la proporción reflejada y detectada del pulso ultrasónico 70 un
valor L apropiado. La duración de la propagación puede
determinarse, sin embargo, también por medio del conocido
procedimiento de correlación cruzada, en el que el pulso
ultrasónico 50 enviado se correlaciona con la proporción de pulso
ultrasónico recibida 70 por medio de la función de correlación
cruzada. A partir de esto puede determinarse directamente un valor
L para la duración de la propagación del pulso ultrasónico 50, 70 a
través del objeto 2. Ninguno de los dos procedimientos para la
determinación de la duración de propagación requiere ninguna
amplificación lineal de la amplitud de la proporción enviada del
pulso ultrasónico 70, y los amplificadores de señales apropiados,
asignados, por ejemplo, al medio de control 13 asignado a la unidad
emisora/receptora S/E, se pueden ajustar a la amplificación óptima
respecto a la inmunidad de
ruido.
ruido.
La duración de la propagación del, al menos un,
pulso ultrasónico 50, 70 es una medida de la velocidad del sonido
dependiente de la temperatura en el objeto 2 como también una medida
de la distancia de ambas superficies del objeto 3, 4 una respecto a
otra. La duración de la propagación es, por tanto, en relación con
la dilatación térmica del objeto 2, una reproducción integral de la
distribución de temperaturas y del flujo de calor en el objeto
2.
En un siguiente paso de evaluación se determina
al menos un valor de temperatura T para la superficie del objeto 4
opuesta a la unidad emisora/receptora S/E por medio del, al menos
un, valor de la duración de la propagación L y del, al menos un,
valor de temperatura M de la superficie del objeto 3 orientada a la
unidad emisora/receptora S/E. Esto se lleva a cabo por medio de un
medio 32 asignado a la unidad de evaluación 30 para la asignación,
comparando el, al menos un, valor de la duración de la propagación L
y el, al menos un, valor de temperatura M de la superficie del
objeto 3 con los valores de una tabla comparado y asignándose una
temperatura para la superficie del objeto 4 opuesta a la unidad
emisora/receptora S/E. La tabla de valores contiene además
particularmente diferentes combinaciones de valores de temperatura
M, T asignados a las dos superficies del objeto 3 y 4 y valores de
la duración de la propagación L, medidos antes en objetos del mismo
material y dimensiones comparables, particularmente con distancia
comparable de las superficies del objeto relevantes para la
medición.
Por medio del, al menos un, valor de temperatura
M de la superficie del objeto 3 orientada a la unidad
emisora/receptora S/E y con información de la conductividad térmica
del objeto 2 a examinar puede extrapolarse también para diferentes
distancias conocidas de ambas superficies del objeto 3 y 4
relevantes para la medición a la temperatura de la superficie del
objeto 4 opuesta a la unidad emisora/receptora S/E.
La temperatura T para la superficie del objeto 4
opuesta a la unidad emisora/receptora S/E determinada conforme a la
invención se notifica a un punto de supervisión a través de unidades
de visualización y aviso no representadas a fondo y/o se transmite
a una central.
La unidad de evaluación 30 puede estar también
provista de una función de comparación, con la que puede
determinarse si se supera o se queda por debajo de un valor umbral
de la temperatura predefinido. Así puede emitirse automáticamente,
por ejemplo, un mensaje si se supera o se queda por debajo del valor
umbral, para implantar una medida preventiva apropiada, como por
ejemplo, la desconexión de una turbomáquina o el acoplamiento de
medidas adicionales de enfriamiento en una central térmica.
\newpage
En la Figura 2 se representa un dispositivo de
medida conforme a la invención con una unidad emisora/receptora
S/E, que comprende dos convertidores de ultrasonido como medios (1,
11) para el envío y/o recepción. En la Figura 2 se designa con
- 11
- otro convertidor de ultrasonido,
- 71
- un pulso ultrasónico y/o una proporción de pulso ultrasónico y
- 12
- otro conductor de ondas acústicas.
En función de la naturaleza y geometría del
objeto 2, un pulso ultrasónico 50 enviado por el primer convertidor
de ultrasonido 1 puede reflejarse de nuevo parcialmente hacia este
o, por el contrario, también desviarse en la superficie reflectante
del objeto 4, de forma que la proporción reflejada del pulso
ultrasónico 71 sea detectada de manera más efectiva por un segundo
convertidor de ultrasonido 11.
Si la superficie del objeto 3 orientada a la
unidad emisora/receptora S/E tiene una temperatura elevada, que
puede encontrarse, por ejemplo, en turbinas de gas 60 (ver Figura 3)
en el rango de algunos 100ºC, existe la posibilidad en todos los
ejemplos de ejecución descritos anteriormente conforme a las Figuras
1 y 2, de que los respectivos convertidores de ultrasonido 1, 11
tengan que posicionarse a cierta distancia, para evitar su
destrucción. En este caso puede acoplarse y desacoplarse el pulso
ultrasónico 50 producido por los convertidores de ultrasonido 1, 11
con ayuda de un conductor de ondas acústicas 10, 12 (Active Wave
Guides) al/del objeto 2.
Ambos ejemplos de ejecución descritos
anteriormente conforme a las Figuras 1 y 2 son apropiados para la
medición de la temperatura, en los que la superficie del objeto 4
opuesta a la unidad emisora/receptora S/E presenta una temperatura
de más de 1000ºC. Resultan particularmente apropiados los ejemplos
de ejecución para la medición de la temperatura de una corriente de
fluido en una turbomáquina 60, particularmente una turbina de gas o
de vapor. En la Figura 3 se representa una turbomáquina 60 tal como
turbina de gas del estado de la técnica, concebida para una alta
temperatura de entrada del gas de aprox. 1200ºC. La turbina de gas
60 tiene un canal de flujo 61, a través del cual circula gas
caliente. El canal de flujo 61 está rodeado por la pared 2, en cuya
superficie externa 3 se dispone, por ejemplo, la unidad
emisora/receptora S/E del dispositivo de medición conforme a la
invención. Conforme al procedimiento acorde a la invención se pueden
determinar, por tanto, a través de la pared del canal de flujo 2 la
temperatura de la superficie interna 4 de la pared del canal de
flujo 2 y, por tanto, la temperatura del gas en contacto con la
superficie interna 4 de la pared del canal de flujo 4.
El procedimiento conforme a la invención y el
dispositivo conforme a la invención se pueden emplear, en general,
para todos los dispositivos de medición, en los que una medición de
la temperatura a través de un objeto 2, particularmente a través de
una pared. Puede prescindirse, por tanto, favorablemente de un paso
a través del objeto 2, particularmente a través de la pared. Aquí
han de citarse, por ejemplo, los tubos de presión en centrales
térmicas o calderas de presión o moldes.
Claims (12)
1. Procedimiento para la determinación de la
temperatura de una superficie opuesta (4) de un objeto (2), en el
que
- a)
- una unidad emisora/receptora (S/E) emite al menos un pulso ultrasónico (50) al objeto (2) a través de una superficie (3) del objeto (2) orientada a la unidad emisora/receptora (S/E),
- b)
- el, al menos un, pulso ultrasónico (50) se refleja en la superficie del objeto opuesta (4) a la unidad emisora/receptora (S/E), al menos parcialmente en la dirección de la unidad emisora/receptora (S/E), y
- c)
- la proporción reflejada (70, 71) del, al menos un, pulso ultrasónico enviado (50) es recibida por la unidad emisora/receptora (S/E),
caracterizado
porque
- d)
- se determina al menos un valor de temperatura (M) para la superficie del objeto (3) orientada a la unidad emisora/receptora (S/E),
- e)
- se determina al menos un valor (L) para la duración de la propagación del, al menos un, pulso ultrasónico (50, 70, 71) a través del objeto (2), y
- f)
- por medio del, al menos un, valor de temperatura (M) para la superficie del objeto (3) orientada a la unidad emisora/receptora (S/E) y del, al menos un, valor de la duración de la propagación (L) se determina al menos un valor de temperatura (T) para la superficie del objeto (4) opuesta a la unidad emisora/receptora (S/E).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1,
caracterizado porque por medio de al menos un primer
transductor acústico (1) asignado a la unidad emisora/receptora
(S/E) se emite el, al menos un, pulso ultrasónico (50) al objeto
(2) y por medio de al menos un segundo transductor acústico (11)
asignado a la unidad emisora/receptora (S/E) se recibe la
proporción reflejada (71) del, al menos un, pulso ultrasónico
enviado (50).
3. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque por medio de al menos un transductor
acústico (1, 11) asignado a la unidad emisora/receptora (S/E) tanto
se emite el, al menos un, pulso ultrasónico (50) al objeto (2) como
también se recibe la proporción reflejada del, al menos un, pulso
ultrasónico enviado (70, 71).
4. Procedimiento acorde a una de las anteriores
Reivindicaciones, caracterizado porque el, al menos un, pulso
ultrasónico (50) se enfoca sobre la superficie del objeto (4)
opuesta a la unidad emisora/receptora (S/E).
5. Dispositivo de medición para la determinación
de la temperatura de una superficie opuesta (4) de un objeto (2),
que dispositivo siguiente piezas presenta, o sea
- a)
- una unidad emisora/receptora (S/E)
- a1)
- con medios (1) para el envío de al menos un pulso ultrasónico (50) al objeto (2) a través de una superficie (3) del objeto (2) orientada a la unidad emisora/receptora (S/E) y
- a2)
- con medios para la recepción (1, 11) de al menos una proporción (70, 71) del, al menos un, pulso ultrasónico enviado (50) reflejada en la superficie del objeto opuesta (4) a la unidad emisora/receptora (S/E),
caracterizado
por
- b)
- al menos un medio (21) para la determinación de al menos un valor de temperatura (M) para la superficie del objeto orientada (3) a la unidad emisora/receptora (S/E), y
- c)
- un medio de evaluación (30), comprendiendo
- c1)
- medios (31) para la determinación de al menos un valor (L) para la duración de la propagación del, al menos un, pulso ultrasónico (50, 70, 71) a través del objeto (2), y
- c2)
- medios (32) para la asignación del, al menos un, valor de temperatura (M) para la superficie del objeto (3) orientada a la unidad emisora/receptora (S/E) y del, al menos un, valor de la duración de la propagación (L) a al menos un valor de temperatura (T) para la superficie del objeto (4) opuesta a la unidad emisora/receptora (S/E).
6. Dispositivo de medición acorde a la
Reivindicación 5, caracterizado porque el, al menos un, medio
(21) para la determinación del, al menos un, valor de temperatura
(M) para la superficie del objeto (3) orientada a al menos una
unidad emisora/receptora (S/E) es al menos un termoelemento.
7. Dispositivo de medición acorde a la
Reivindicación 5 ó 6, caracterizado por al menos un primer
medio (1), particularmente un primer transductor acústico, para el
envío del, al menos un, pulso ultrasónico (50) al objeto (2) y al
menos un segundo medio (11), particularmente un segundo transductor
acústico, para la recepción del, al menos un, pulso ultrasónico
(71) reflejado en la superficie del objeto (4) opuesta a la unidad
emisora/receptora (S/E).
8. Dispositivo de medición según al menos una de
las Reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por al menos un
medio (1, 11), particularmente un transductor acústico (1, 11),
tanto para el envío del, al menos un, pulso ultrasónico (50) en el
objeto (2) como también para la recepción del, al menos un, pulso
ultrasónico (70) reflejado por la superficie del objeto (4) opuesta
a la unidad emisora/receptora (S/E).
9. Dispositivo de medición según al menos una de
las Reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la unidad
emisora/receptora (S/E) presenta un conductor de ondas acústicas
(10, 12) dispuesto entre el transductor acústico (1, 11) y el
objeto (2).
10. Dispositivo de medición según al menos una
de las Reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque el, al
menos un, pulso ultrasónico (50) puede enfocarse sobre la superficie
del objeto (4) opuesta a la unidad emisora/receptora (S/E).
11. Empleo del procedimiento según al menos una
de las Reivindicaciones 1 a 4 para la determinación de la
temperatura en una turbomáquina (60), particularmente de una turbina
de gas o de vapor, siendo el objeto (2) una pared, particularmente
una pared del canal de flujo, de la turbomáquina (60).
12. Empleo del dispositivo de medición según al
menos una de las Reivindicaciones 5 a 10 en una turbomáquina (60),
particularmente en una turbina de gas o de vapor, siendo el objeto
(2) una pared, particularmente una pared del canal de flujo, de la
turbomáquina (60).
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| US9696216B2 (en) * | 2013-09-04 | 2017-07-04 | Siemens Energy, Inc. | Acoustic transducer in system for gas temperature measurement in gas turbine engine |
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