ES2320258T3 - Guia de ondas de luz. - Google Patents

Abstract

Guía de ondas de luz (100) con una carcasa tubular (3), que tiene una abertura de entrada, una abertura de salida y una línea central (M) que se extiende desde la abertura de entrada a la abertura de salida, y con esferas transparentes (5) que están yuxtapuestas en el interior de la carcasa (3) a lo largo de la línea central (M), en donde el guiado de la luz se produce a causa de la refracción de un haz luminoso al entrar o salir desde las esferas transparentes, caracterizada porque se dispone en el lado interior de la carcasa (3) de un resalte (107) que se extiende desde la abertura de entrada hasta la abertura de salida y que está arrollado helicoidalmente, en donde las distancias de las espiras entre sí se eligen de tal modo, que las esferas (5) se colocan entre espiras adyacentes.

Description

Guía de ondas de luz.

La presente invención se refiere a una guía de ondas de luz. Se refiere en especial a una guía de ondas de luz, que puede utilizarse en quemadores, por ejemplo de instalaciones de turbina de gas.

Las guías de ondas de luz se conocen por sí mismas desde hace tiempo. Sin embargo, éstas no pueden utilizarse normalmente en un entorno de altas temperaturas, como el que existe por ejemplo en el quemador de una instalación de turbina de gas. El uso de guías de fuente de luz en el quemador de una instalación de turbina de gas es especialmente de interés, para poder observar la llama en la instalación de turbina de gas. Por ejemplo durante el proceso de encendido puede determinarse después ópticamente si el encendido ha tenido éxito, es decir, si se ha configurado una llama, o si tiene que repetirse el encendido. También durante el funcionamiento de la instalación de turbina de gas puede ser conveniente una vigilancia óptica de la llama, por ejemplo para comprobar la estabilidad de la llama.

Los documentos GB 1 522 610 A, JP 60 177 225 A y EP 0 425 229 A se ocupan del estado de la técnica.

La tarea de la invención es por ello poner a disposición un diseño para una guía de ondas de luz, que haga posible su uso en un entorno de altas temperaturas.

Una segunda tarea de la presente invención es poner a disposición un quemador, en especial para una instalación de turbina de gas, que haga posible la observación óptica de la llama.

La primera tarea es resuelta mediante una guía de ondas de luz según la reivindicación 1, la segunda tarea mediante un quemador según la reivindicación 10. Las reivindicaciones subordinadas contienen configuraciones ventajosas de la invención.

Una guía de ondas de luz conforme a la invención comprende una carcasa de tipo tubo o manguera, que presenta una abertura de entrada, una abertura de salida y una línea central (imaginaria) que se extiende desde la abertura de entrada a la abertura de salida. En el interior de la carcasa están yuxtapuestas esferas transparentes a lo largo de la línea
central. La carcasa puede estar compuesta en especial de metal. Como esferas pueden usarse esferas de cuarzo pulidas.

La estructura de la guía de ondas conforme a la invención se diferencia básicamente de las guías de ondas de luz según el estado de la técnica, en que presentan una fibra con bajo índice de refracción y una envuelta que circunda la fibra con un índice de refracción más alto. El guiado de luz se basa en estas fibras en una reflexión total sobre la superficie límite entre la fibra nuclear y la envuelta circundante. Las guías de ondas de luz de este tipo, sin embargo, no pueden usarse sin más en un entorno de altas temperaturas, como el que existe por ejemplo en el quemador en una instalación de turbina de gas. En la guía de ondas de luz conforme a la invención, el guiado de la luz se produce por el contrario, no a causa de una reflexión total entre un núcleo y una envuelta, sino a causa de la refracción de un haz luminoso al entrar o salir desde las esferas transparentes. La yuxtaposición de esferas hace posible por ello la estructura de una guía de ondas de luz. Una guía de ondas de luz de este tipo puede usarse también en un entorno de altas temperaturas, si la carcasa y las esferas son resistentes al calor, como es por ejemplo el caso si la carcasa se ha fabricado con metal y las esferas con cuarzo pulido.

En un perfeccionamiento de la guía de ondas de luz conforme a la invención, la carcasa está configurada como tubo flexible, por ejemplo como tubo flexible metálico. Esto hace posible acercar la guía de ondas de luz de forma flexible a su punto de determinación. En el caso de que la guía de ondas esté instalada fijamente, puede pensarse sin embargo también en un tubo rígido como carcasa.

Sin embargo, conforme a la invención se dispone en el lado interior de la carcasa de un resalte que se extiende desde la abertura de entrada hasta la abertura de salida y que está arrollado helicoidalmente. Las distancias de las espiras entre sí se eligen con ello de tal modo, que las esferas se colocan entre espiras adyacentes. Esta configuración es ventajosa en especial con vistas a fabricar la guía de ondas de luz conforme a la invención. Las espiras hacen posible precisamente que las esferas entren en la guía de ondas de luz unas tras otras, en donde son guiadas por las espiras.

La abertura de entrada y/o la abertura de salida de la carcasa pueden estar cerradas en la guía de ondas de luz conforme a la invención con un cristal transparente, por ejemplo un cristal de cuarzo.

Conforme a la invención se pone a disposición además un quemador, en el que está integrada una guía de ondas de luz conforme a la invención, que está fabricada con materiales resistentes a altas temperaturas, por ejemplo metal y cuarzo. Un quemador de este tipo hace posible, durante el funcionamiento de la turbina de gas, observar directamente la llama desde fuera de la turbina de gas o recogerla mediante un chip de cámara.

Se deducen particularidades, características y ventajas adicionales de la presente invención de la siguiente descripción de ejemplos de ejecución, haciendo referencia a las figuras adjuntas.

La figura 1 muestra un corte a través de una guía de ondas de luz conforme a un ejemplo comparativo a lo largo de su línea central, como no está reivindicada.

La figura 2 muestra un extremo de la guía de ondas de luz de la figura 1.

La figura 3 es una representación esquemática para aclarar el efecto de guiado de ondas de luz en la guía de ondas de luz.

La figura 4 muestra un ejemplo de ejecución de la guía de ondas de luz conforme a la invención.

La figura 5 muestra un quemador para una instalación de turbina de gas con guía de ondas de luz integrada.

En la figura 1 se ha representado una guía de ondas de luz no conforme a la invención. La figura 1 muestra una vista fragmentaria de la guía de ondas de luz 1 en un corte a lo largo de su línea central M. La guía de ondas de luz 1 comprende un tubo flexible metálico 3, que puede estar configurado por ejemplo como un fuelle ondulado o fuelle de pliegues, y varias esferas de cuarzo pulidas 5, que están yuxtapuestas a lo largo de la línea central M del tubo flexible metálico 3. Las esferas de cuarzo 5 se mantienen en su sitio mediante anillos distanciadores 7, que se componen de metal y están fijados a distancias regulares en el lado interior del tubo flexible metálico 3. Entre cada dos distanciadores 9 está dispuesta una esfera de cuarzo 5. En sus extremos el tubo flexible metálico 3 presenta una abertura de entrada y otra de salida, que están cerradas mediante cristales de cuarzo 9. Un extremo 11 del tubo flexible metálico 3 con un cristal de cuarzo 9 se ha representado en la figura 2.

En la guía de ondas de luz 1 representada en la figura 1 las esferas de cuarzo pulidas 5 son responsables de un desvío de haces luminosos. El desvío está representado esquemáticamente en la figura 3. Un haz luminoso L1 que incide sobre la superficie 13 de una esfera de cuarzo pulida 5 se desvía, al penetrar a través de la superficie límite entre el aire y el material de cuarzo, hacia la normal de superficie N1 en el punto de paso. En el interior de la esfera de cuarzo 5 se ensancha el haz luminoso L2 a lo largo de una línea recta, que se corresponde con una secante de la esfera de cuarzo 5. En otras palabras, la línea L2 no discurre a través del punto central de la esfera de cuarzo 5, siempre que el haz luminoso L1 incidente sobre la superficie 13 de la esfera de cuarzo 5 presente un ángulo respecto a la normal de superficie N1. En el punto de salida del haz luminoso L2 desde la esfera de cuarzo 5 se refracta después de la normal de superficie N2. Sale como haz luminoso L3 de la esfera de cuarzo pulida 5. En total se desvía mediante la doble refracción del haz luminoso L1 un ángulo \alpha desde su dirección original. Mediante la yuxtaposición de las esferas de cuarzo pulidas 5 puede guiarse de este modo el haz luminoso a través del tubo flexible metálico 3.

En la figura 4 se ha representado un ejemplo de ejecución de la guía de ondas de luz 100 conforme a la invención. Los elementos de la guía de ondas de luz 100, que son idénticos a los elementos de la guía de ondas de luz 1 de la figura 1, están designados con los mismos símbolos de referencia que en la figura 1 y no se explican de nuevo.

La guía de ondas de luz 100 del ejemplo de ejecución se diferencia de la guía de ondas de luz 1 básicamente en que, en lugar de los anillos distanciadores 7, se fija un resalte 107 arrollado helicoidalmente en el lado interior del tubo flexible metálico 3. El resalte 107 arrollado helicoidalmente comienza en la abertura de entrada del tubo flexible metálico 3 y se prolonga continuamente hasta la abertura de salida. Las distancias A entre dos espiras adyacentes se eligen con ello de tal modo, que las esferas de cuarzo 5 pueden discurrir a lo largo del resalte arrollado 107 a través del tubo flexible metálico. El llenado de las esferas de cuarzo puede realizarse después tras el acabado completo del tubo flexible metálico 3 con el resalte 107 helicoidal, fijado a su lado interior, dejando entrar las esferas.

Aunque en el ejemplo de ejecución descrito se han utilizado tubos flexibles metálicos como carcasa de la guía de ondas de luz, pueden utilizarse sin embargo también otros materiales para la carcasa. Por ejemplo puede utilizarse cerámica como material de carcasa resistente a las altas temperaturas. Aunque éste no es flexible, presenta sin embargo para ello buenas características a altas temperaturas. Una carcasa cerámica puede por ejemplo fundirse y a continuación quemarse, lo que hace posible una conformación en gran medida libre. Si se funde también un resalte helicoidal, pueden implantarse después fácilmente las esferas en la carcasa cerámica.

Un quemador conforme a la invención, que está equipado con una guía de ondas de luz conforme a la invención, se ha representado en la figura 5. El quemador está configurado como quemador para una instalación de turbina de gas, pero también puede estar configurado básicamente como quemador para cualquier instalación de combustión. En el ejemplo de ejecución mostrado en la figura 5, el quemador comprende un quemador piloto 201, que está dispuesto concéntricamente respecto a un eje de quemador central BA. Alrededor del quemador piloto 201 está dispuesto un quemador principal 203, que comprende un canal de alimentación de aire 205 y un canal de alimentación de combustible 207, dispuesto también anularmente alrededor del quemador piloto, para alimentar un combustible líquido o gaseoso. Corriente abajo de la salida de quemador 209 arde la llama F.

En el presente ejemplo de ejecución se guía en el lado exterior del quemador piloto 201 una guía de ondas de luz 100 conforme a la invención, conforme al ejemplo de ejecución, hasta dentro del canal de alimentación de aire 205. El extremo dispuesto en el canal de alimentación de aire 205 de la guía de ondas de luz 100 está orientado de tal modo, que pueden entrar haces luminosos que parten de la llama F, a través del cristal de cuarzo 9 en la guía de ondas de luz 100. Con ayuda de las esferas de cuarzo pulidas se guía después esta luz hasta la salida de la guía de ondas de luz 100, en donde se encuentra un chip de cámara 211. En lugar del chip de cámara puede encontrarse a la salida de la guía de ondas de luz 100 también sólo un cristal de cuarzo, a través del cual puede comprobarse o vigilarse visualmente la llama mediante la guía de ondas de luz 100.

Aunque en el presente ejemplo de ejecución se ha descrito haciendo referencia a la figura 5 un diseño especial de quemador, la guía de ondas de luz conforme a la invención puede integrarse también en cualquier otro diseño de quemador. La utilización de la guía de ondas de luz conforme a la invención no está limitada por ello al diseño de quemador descrito en la figura 5.

Claims (7)

1. Guía de ondas de luz (100) con una carcasa tubular (3), que tiene una abertura de entrada, una abertura de salida y una línea central (M) que se extiende desde la abertura de entrada a la abertura de salida, y con esferas transparentes (5) que están yuxtapuestas en el interior de la carcasa (3) a lo largo de la línea central (M), en donde el guiado de la luz se produce a causa de la refracción de un haz luminoso al entrar o salir desde las esferas transparentes, caracterizada porque se dispone en el lado interior de la carcasa (3) de un resalte (107) que se extiende desde la abertura de entrada hasta la abertura de salida y que está arrollado helicoidalmente, en donde las distancias de las espiras entre sí se eligen de tal modo, que las esferas (5) se colocan entre espiras adyacentes.

2. Guía de ondas de luz (100) según la reivindicación 1, en la que la carcasa (3) se compone de metal.

3. Guía de ondas de luz (100) según la reivindicación 1 ó 2, en la que las esferas son esferas de cuarzo pulidas (5).

4. Guía de ondas de luz (100) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la carcasa está configurada como tubo flexible (3).

5. Guía de ondas de luz (100) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la abertura de entrada y/o la abertura de salida están cerradas con un cristal transparente (9).

6. Guía de ondas de luz (100) según la reivindicación 5, en la que el cristal transparente es un cristal de cuarzo (9).

7. Quemador con una guía de ondas de luz (100) integrada según una de las reivindicaciones anteriores, que está fabricado con materiales resistentes a las altas temperaturas.