ES2534704B1 - Dispositivo detector para la medida de flujo de un medio fluido - Google Patents

Abstract

Se propone una disposición detectora (100) para la determinación de al menos una propiedad de flujo de un medio fluido que fluye con una dirección de flujo principal (18), particularmente una masa de aire de succión de una máquina motriz de combustión interna. La disposición detectora (100) presenta un detector de inserción (12) dispuesto en un tubo de flujo (50), que presenta un sensor (32) para la determinación de la propiedad del flujo del medio fluido y al menos una abertura de entrada (16) dirigida hacia la dirección de flujo principal (18) y al menos una cascada de alas (74) dispuesta en la dirección de flujo principal (18) aguas arriba del detector de inserción (12). La cascada de alas (74) presenta para la desviación del medio fluido en la dirección de flujo principal (18) existente en el detector de inserción (12) varias alas (75) y travesaños (76). Las alas (75) están dispuestas al menos por secciones de forma circular, elíptica o con radio variable. Las alas (75) están dispuestas de tal manera que para la reducción de variaciones del flujo así como para la generación de elevadas velocidades de circulación homogéneas en el detector de inserción (12) presentan un ángulo de colocación ({al}) de 0º a 90º, preferentemente de 0º a 20º y de forma particularmente preferente de 0º a 10º.

Description

Dispositivo detector para la medida de flujo de un medio fluido.

Estado de la técnica

Por el estado de la técnica son conocidos numerosos procedimientos y dispositivos para la

5 determinación de una propiedad de flujo de medios fluidos, es decir, de líquidos y/o gases. A este respecto, en el caso de las propiedades del flujo se puede tratar de propiedades mensurables de forma física y/o química básicamente discrecionales que cualifican o cuantifican un flujo del medio fluido. A este respecto, en particular, se puede tratar de una velocidad de circulación y/o de un caudal másico y/o de un flujo volumétrico.

10 A continuación, la invención se describe, en particular, con referencia a los denominados caudalímetros de lámina caliente, tal como están descritos, por ejemplo, en Konrad Reif (ed.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1a edición 2010, pág. 146-148. Tales caudalímetros de lámina caliente, por norma general, se basan en un chip detector, en particular un chip detector de silicio, con una superficie de medición sobre la que se puede hacer fluir el medio

15 fluido circulante. Por norma general, el chip detector comprende al menos un elemento calefactor así como al menos dos detectores de temperatura que están dispuestos, por ejemplo, sobre la superficie de medición del chip detector. A partir de una asimetría del perfil de temperatura registrado por los detectores de temperatura, que se ve influido por el flujo del medio fluido, se puede deducir un caudal másico y/o un flujo volumétrico del medio fluido.

20 Los caudalímetros de lámina caliente están configurados, habitualmente, como un detector insertable que es fijo o que se puede introducir de forma sustituible en un tubo de flujo. Por ejemplo, en el caso de este tubo de flujo se puede tratar de un tracto de succión de una máquina motriz de combustión interna.

Para que el caudalímetro de lámina caliente pueda proporcionar una señal de masa de aire

25 lo más reducida posible en perturbaciones, es importante un flujo de entrada lo más uniforme pOSible al detector insertable y a través del canal de derivación en el mismo y, en particular, sobre la superficie de medición del chip detector. A este respecto, el canal de derivación representa el canal de medición en el que, a su vez, está introducido un soporte de sensor con el chip detector. El chip detector lleva la membrana y los detectores de

30 temperatura.

Habitualmente, en máquinas motrices de combustión interna el tubo de flujo se encuentra en una salida del filtro de aire. Por tanto, la salida del filtro de aire se corresponde con la entrada del tubo de flujo. Al fluir desde el lado de aire en bruto a través del filtro de aire al tubo de flujo con el caudalímetro de lámina caliente con frecuencia aparecen intensas desviaciones. En particular en la zona de la entrada al tubo de flujo existen, cerca de la pared del tubo de flujo, áreas con una reducida velocidad de circulación. Correspondientemente, las líneas de flujo están intensamente desviadas y en proximidad de la pared del tubo de flujo no tienen un recorrido en paralelo con respecto a su eje. A este respecto, en áreas próximas a la pared se pueden producir áreas con reducida velocidad de circulación o incluso desprendimientos del flujo con zonas de reflujo. Tales cambios del campo de velocidad tienen un efecto hasta la zona central del flujo y pueden aparecer de forma bastante repentina en particular con diferentes caudales másicos de aire. Además, en particular los desprendimientos llevan a campos de velocidad que cambian en el tiempo. Debido a los cambios del campo de flujo en proximidad de la entrada y de la salida del caudalímetro de lámina caliente se obtiene, por ello, una peor reproducibilidad de la señal y un mayor ruido de señal. Además, debido a tales desprendimientos del flujo aumenta la caída de presión.

En la Figura 1 está mostrada un dispositivo detector 10 convencional para la medida del flujo de un medio fluido que fluye con una dirección de flujo principal 18. En este ejemplo de realización, el dispositivo detector 10 está configurada como caudalímetro de lámina caliente y comprende un detector insertable 12 que se puede insertar, por ejemplo, en un tubo de flujo, en particular un tracto de succión de una máquina motriz de combustión interna. En el detector insertable 12 está alojada una estructura de canal 14, a través de la cual a través de una abertura de entrada 16 que está dirigida en el estado insertado hacia una dirección de flujo principal 18 del medio fluido. una cantidad representativa del medio fluido. La estructura de canal 14 presenta un canal principal 20 que desemboca en una salida de corriente principal 22 en el lado inferior con respecto a la representación en la Figura 1 del detector insertable 12 así como un canal de derivación o de medición 24 que se ramifica del canal principal 20, que desemboca en una salida de canal de derivación o de medición 26 dispuesta también en el lado inferior con respecto a la representación en la Figura 1 del detector insertable 12. En el canal de medición 24 se introduce un soporte de sensor 28 con un corte transversal habitualmente de forma aproximada rectangular y un canto anterior redondeado, que está dirigido habitualmente hacia el medio fluido que fluye en el canal de medición 24, es decir, excepto en caso de reflujos. En este soporte de sensor 28 está empotrado un chip detector 30 de tal manera que sobre una membrana detectora 32 configurada como zona detectora del chip detector 30 fluye el medio fluido. La membrana detectora 32 forma el sensor en sí, es decir, es la pieza constructiva que registra o establece los parámetros a registrar. El soporte de sensor 28 con el chip detector 30 es parte de un módulo electrónico 34. Este módulo electrónico 34 presenta una chapa de fondo 36 doblada así como una placa de circuitos impresos 38 colocada sobre la misma, por ejemplo, adherida, con un circuito de control y evaluación 40. El soporte de sensor 28 puede estar unido mediante inyección, por ejemplo, como pieza constructiva de plástico a la chapa de fondo 36. El chip detector 30 está unido eléctricamente con el circuito de control y evaluación 40 a través de uniones eléctricas 42 que están configuradas, en el presente documento, como uniones por hilo. El módulo electrónico 34 producido de este modo se introduce en un espacio de electrónica 44 en una carcasa 46 del detector insertable 12 en el que está configurada también la estructura de canal 14 junto con las características de la tapa 48 que configuran también la estructura de canal, tal como, por ejemplo, adherida. Esto se realiza de tal manera que, a este respecto, el soporte de sensor 28 se introduce en el canal de medición 24. A continuación se cierra en el espacio de electrónica 44 y la estructura de canal 14 mediante la tapa 48.

La Figura 2 muestra la disposición del detector insertable 12 en un tubo de flujo 50 y su posición de montaje en un filtro de aire de 52 en un tracto de succión de una máquina motriz de combustión interna. En particular, mediante flechas están mostradas las distintas zonas del flujo del aire de succión y sus desviaciones entre un elemento de filtro de aire 54 y una zona de entrada 56 al tubo de flujo 50 o el dispositivo detector 10. Por el dibujo se ve que existen zonas 58 del flujo del aire de succión que experimentan una enérgica desviación de hasta aproximadamente 180°. Tal como se puede ver en la representación de la Figura 3A, que muestra el resultado de una simulación de flujo en la zona de la salida de un tubo de aire puro o el lado de aire puro de un filtro de aire que se encuentra a la derecha en la Figura 3A y en la zona de la entrada 56 al tubo de flujo 50 que se encuentra a la izquierda en la Figura 3A, existen en la zona de la entrada al tubo de flujo 50, por tanto, en proximidad del lado interno de la pared 60 del tubo de flujo 50, áreas 62 con una reducida velocidad de circulación y las líneas de corriente tienen un recorrido, en particular, en proximidad de la pared 60 no en paralelo con respecto al eje del tubo de flujo 50. En la zona de la salida del tubo de aire puro, la velocidad de circulación con aproximadamente 2 mIs a 4 mIs es comparativamente baja y aumenta entonces en dirección al tubo de flujo 50. En el centro del tubo de flujo existen, por ejemplo, velocidades de circulación de 18 mIs a 20 mIs . Los valores de las respectivas velocidades de circulación, a este respecto, no se han de entender como valores con validez general que se aplican a todas las disposiciones detectoras, sino que solamente han de aclarar las diferencias relativas de las velocidades de circulación. Correspondientemente, para los efectos descritos son importantes solo

velocidades de circulación altas y bajas como relativas entre sí y los valores absolutos pueden diferenciarse de dispositivo detector a dispositivo detector.

La Figura 3B muestra un perfil de velocidad del dispositivo detector de acuerdo con la Figura 1 en la salida del filtro de aire 52 o en la entrada 56 al tubo de flujo 50. Por lo tanto, el perfil 5 de velocidad presenta una clara asimetría. Allí, las líneas de corriente próximas a la pared abandonan la proximidad directa de la pared 60 y se produce una zona con velocidades negativas, es decir, dirigidas en contra del flujo principal. El perfil de velocidad se produce para el caso de presión creciente en dirección del flujo. El gradiente de velocidad en la pared 60 en primer lugar todavía es positivo en la entrada 56. No obstante, más aguas abajo el

10 gradiente de velocidad se hace cero y el flujo de interfase se desprende en esta zona 64. Aguas abajo de la zona de desprendimiento 64 se produce una zona de reflujo. Allí existen gradientes de velocidad negativos en la pared 60 y velocidades negativas dirigidas en contra del flujo principal. Básicamente, la velocidad aumenta desde la pared 60 en dirección al centro del tubo de flujo 50.

15 Tal topologia del flujo no es estable en el tiempo. La extensión en dirección radial y en dirección de flujo principal 18 varía con el tiempo. Estos cambios tienen un efecto hasta una zona central 65 del flujo. A causa de los cambios del campo de flujo o del flujo externo alrededor del sensor configurado como detector insertable, que aparecen también en proximidad en la entrada y de las salidas de la estructura de canal 14 ramificada, también

20 cambia el flujo por la estructura de canal con canal principal 20 y canal de derivación o de medición 24. Por ello se obtiene, con ello, una mala reproducibilidad de la curva caracteristica y un mayor ruido de señal. Además aumenta la caída de presión debido a tales desprendimientos del flujo.

Para reducir situaciones del flujo tan inestables y para conseguir unificar el flujo en la salida

25 del filtro de aire o en la zona de la entrada del tubo de flujo, es decir, para aumentar la calidad aerodinámica del flujo en la zona del dispositivo detector 10 se puede seguir una estrategia de combinación de medidas. A este respecto se seguirán elementos de diferente tamaño para la guía o la desviación del flujo así como la unificación del perfil de velocidad y reducción del ruido de señal. La intervención mediante una de estas medidas o una

30 combinación de estas medidas, sin embargo, debe ir acompañada de una caída de presión aceptable en los correspondientes elementos. Una cascada de flujo sirve para una transferencia de impulsos transversalmente con respecto a la dirección de flujo principal 18 y suministra también a zonas del flujo próximas a la pared fluido rápido, alejado de la pared. Adicionalmente, como consecuencia de la estela se genera una turbulencia a pequeña

escala también en proximidad de la pared, por lo que disminuye la tendencia al desprendimiento tanto en la pared del tubo de flujo como en el detector insertable. Por ello se consigue una estabilización de todo el perfil de velocidad que estabiliza también el volumen de fluido que fluye a través del canal de derivación y, finalmente, sobre la 5 membrana detectora. Una cascada de ese tipo está descrita, por ejemplo, en el documento

DE 10 2007 060 046 AL

De este modo, por ejemplo, el documento DE 10 2007 055 193 A 1 describe una cascada en un tubo de flujo que presenta en la pared interna del tubo de flujo una zona de cascada con forma de anillo circular, en la que los travesaños de cascada están dispuestos con un ángulo

10 de colocación de 50 a 60° con respecto a la dirección de flujo principal y distribuidos en una alineación radial uniformemente en dirección perimetral.

A pesar de las numerosas ventajas de los procedimientos conocidos por el estado de la técnica para unificar el flujo, los mismos todavía conservan un potencial de mejora. De este modo, la estrategia con la cascada contiene, por ejemplo, el desafío de que ciertamente se 15 producen en los elementos individuales de la cascada desviaciones del flujo, sin embargo, las mismas van acompañadas de una caída indeseada de la presión. Esto es crítico en particular en caso de que el flujo se desprenda en travesaños individuales de la cascada a causa de grandes ángulos de colocación locales. A este respecto, aguas abajo de la cascada se realiza en las capas de cizalla de la velocidad un entremezclado. Esto

20 ciertamente conduce a una rectificación y una reducción en el tamaño del remolino y, por tanto, a una cierta unificación del flujo, no obstante, esto está unido a una mayor caída de presión. Las escalas longitudinales turbulentas, es decir, las dimensiones de remolino a este respecto todavía se encuentran en el orden de magnitudes de dimensiones externas características del detector insertable.

25 Mediante un tamiz de alambre posterior aguas abajo se puede conseguir un entremezclado a escala todavía menor, es decir, una reducción adicional de los tamaños de remolino y, por tanto, una unificación adicional del flujo, sin embargo, asociado a una caída de presión aún mayor.

Las medidas de diseño o de configuración en el lado de aire puro del filtro de aire, en

30 particular la instalación de uno O varios álabes conductores, pueden contribuir a este respecto considerablemente a la desviación del flujo y la reducción de la tendencia al desprendimiento en proximidad de la pared de la carcasa cilíndrica del caudalímetro de lámina caliente. Mediante este trabajo previo se pueden disminuir claramente también los

ángulos de colocación locales en los travesaños individuales de cascada de la cascada de flujo aguas arriba del caudalímetro de lámina caliente, lo que conduce a una reducción de la caída de presión. También en la zona de transición próxima a la pared del segmento del tubo curvado del filtro de aire al tubo de flujo se tiene que desviar el flujo. Tal como está 5 mostrado en la Figura 4, no obstante, en la estela de una desviación de este tipo y también en la estela de las geometrías de álabe conductor relativamente groseras que se han mencionado se producen estelas de turbulencias 66 que flotan en la zona de flujo relevante en cuanto a la técnica de medición del detector insertable y que pueden causar intensas variaciones en la señal de medición debido a componentes inestables de flujo secundario. 10 Los aspectos de costes y los problemas de tolerancia durante la fabricación limitan en parte la capacidad de puesta en práctica de medidas de diseño en el lado de aire puro del filtro de aire. Incluso en caso de flujo de entrada rectos sin filtro de aire se pueden producir intensas variaciones de la velocidad y del ángulo de colocación en el detector insertable de caudalímetro de lámina caliente, es decir, del sentido local de la velocidad con respecto a un

15 eje imaginario longitudinal del detector insertable.

Divulgación de la invención

Por tanto, se propone un dispositivo detector mejorada para la medida de flujo de un medio fluido que fluye con una dirección de flujo principal que pueda evitar al menos sustancialmente las desventajas de procedimientos y estrategias conocidos o que pueda

20 complementar las medidas de mecánica de corrientes desde un punto de vista positivo de desarrollo y en la que se pueda conseguir una desviación del flujo aerodinámicamente eficaz y un flujo de entrada con poca perturbación al dispositivo detector con una pérdida de presión, al mismo tiempo, lo más reducida posible.

Por tanto, en particular se puede indicar un dispositivo detector para la determinación de al

25 menos una propiedad de flujo de un medio fluido que fluye con una dirección de flujo principal, en particular una masa de aire de succión de una máquina motriz de combustión interna. El dispositivo detector presenta un detector insertable dispuesto en un tubo de flujo con un sensor para la determinación de la propiedad de flujo del medio fluido y al menos una cascada de alas dispuesta en la dirección de flujo principal aguas arriba del detector

30 insertable. A este respecto, la cascada de alas puede presentar, visto en la dirección de flujo principal, diferentes separaciones con respecto al detector insertable. La cascada de alas presenta, para la desviación del medio fluido en la dirección de flujo principal, varias alas y travesaños. Las alas pueden estar dispuestas al menos por secciones en forma de círculo, elípticamente o con radio variable. Las alas están dispuestas de tal manera que para la reducción de variaciones del flujo y para la generación de elevadas velocidades de circulación homogéneas en el detector insertable presentan un ángulo de colocación de 0° a 90°, preferentemente de 0° a 20° y de forma particularmente preferente de 0° a 10°.

Las alas pueden estar dispuestas, por ejemplo, de forma circular de tal manera que definen al menos un punto central de un círculo o de la disposición circular. A este respecto, las disposiciones circulares favorecen una instalación en la que las variables de mecánica de corrientes dependen solo en escasa medida del ángulo de instalación del tubo de flujo con el detector insertable con respecto al filtro de aire. El ángulo de colocación de las alas puede disminuir desde el exterior en dirección al punto central.

La cascada de alas puede estar aplicada al menos parcialmente en el lado interno de la pared del tubo de flujo o integrarse mediante técnica de moldeo por inyección en el tubo de flujo. Las alas pueden estar unidas entre sí a través de los travesaños.

Las alas pueden estar configuradas al menos por secciones de forma abombada visto en la dirección de flujo principal. Por ejemplo, las alas están configuradas con forma de plano sustentador. En particular, las alas y/o los travesaños pueden presentar cortes transversales de ala y cortes transversales de travesaño que están configurados como perfiles de ala.

Los perfiles de ala pueden presentar, visto en la dirección de flujo principal, un espesor irregular y abombamiento o curvatura. Las distribuciones de espesor y de abombamiento pueden corresponderse , en particular, con perfiles de ala conocidos del ámbito de la navegación aérea.

Las alas pueden estas dispuestas de tal manera que forman entre las mismas canales convergentes, canales convergentes-divergentes o divergentes.

Una longitud de las alas puede variar en la dirección de flujo principal. Por ejemplo, cada ala puede presentar otra longitud en la dirección de flujo principal. Con la misma longitud, las alas pueden estar desplazadas unas con respecto a otras en la dirección de flujo principal. A este respecto, los travesaños pueden presentar la longitud de las alas o longitudes que difieren de esto menores o mayores en la dirección de flujo principal. Una configuración de este tipo se prefiere en particular en caso de flujos intensamente afectados por momentos angulares.

30 Las alas pueden presentar, en una zona terminal anterior y posterior visto en la dirección de flujo principal al menos en parte escotaduras, por ejemplo, escotaduras con forma de onda

sinusoidal modulada o rectangulares o redondeadas que tienen un recorrido en dirección perimetral O radial.

La cascada de alas con sus alas y travesaños puede producirse, en particular, mediante un único proceso de moldeo por inyección junto con el tubo de flujo, de tal manera que se produce solo una pieza y se omiten los procesos de unión de cascada de alas y tubo de flujo. Los travesaños de una cascada de alas producida como pieza individual pueden estar unidos como alternativa mediante retacado, enclavado, adhesión o soldadura por láser con el lado interno de la pared del tubo de flujo. los travesaños pueden presentar, visto en la dirección de flujo principal, en particular una distribución de espesores. También es concebible un abombamiento de los travesaños. La cascada de alas puede estar configurada con respecto al contorno externo correspondiente al tubo de flujo, por ejemplo, como anillo circular o elipse. Son concebibles otros contornos, tales como, por ejemplo, angulados, particularmente poligonales, un anillo circular aproximadamente por esquinas o una elipse aproximada por esquinas. La cascada de alas se puede encontrar en una zona de entrada del tubo de flujo o con una separación con respecto a la zona de entrada del tubo de flujo aguas arriba del detector insertable. Las alas y/o los travesaños de la cascada de alas pueden presentar un espesor de 0,2 mm a 10 mm y, preferentemente, de 0,4 mm a 4 mm. Las alas y los travesaños de la cascada de alas pueden presentar una distribución de espesores, es decir, un engrosamiento en una zona terminal anterior y/o posterior visto en la dirección del flujo o en el centro o a lo largo de toda la longitud o profundidad de las alas, que puede variar de 3 a 50 mm, preferentemente de 5 a 20 mm, por ejemplo, como variación de recorrido continuo del espesor. Los contornos de las alas y los travesaños de la cascada de alas pueden estar curvados y presentar, preferentemente, un radio de curvatura de 0,1 mm a 5000 mm, varios radios de curvatura diferentes unidos unos a otros o radios cambiantes de forma continua o pueden estar curvados de forma irregular o presentar al menos un pliegue.

En la zona que se encuentra aguas arriba con respecto a la dirección de flujo principal, es decir, en la zona del borde de ataque en particular en el lado superior más intensamente curvado de las alas y/o de los travesaños se puede realizar un perfilado adicional limitado localmente de forma intensa en forma de un engrosamiento. Son concebibles diferentes cortes transversales y recorridos transversalmente con respecto a la dirección de flujo principal, también variantes interrumpidas.

Losa desmoldeos requeridos para el proceso de moldeo por inyección se pueden realizar, preferentemente, en la zona de los travesaños. A este respecto pueden aparecer escalones

y transiciones tanto en la dirección de flujo principal como en dirección radial y dirección perimetral.

Un concepto básico de la invención es conseguir, en zonas de intensa desviación del flujo, inestacionariedad alta o variación de las variables de flujo, alta heterogeneidad con respecto 5 a las variables de flujo promediadas en el tiempo y tendencia al desprendimiento del flujo en una entrada de una pieza constructiva que rodea a un sensor, tal como, por ejemplo, un detector insertable de un dispositivo detector para la medida del flujo de un medio fluido que fluye con una dirección de flujo principal mediante instalación o integración de una cascada de alas para una desviación del flujo aerodinámicamente eficaz, una reducción de 10 variaciones del flujo en el tiempo y una distribución homogénea de las variables de flujo, una reducción con respecto a la sensibilidad de afluencia así como una elevada velocidad de circulación en el sensor con una caída de presión al mismo tiempo lo más reducida posible. La cascada de alas está compuesta, en particular, de elementos perfilados con forma de ala y travesaño unidos entre sí. Por tanto, la invención propone una solución intermedia con

15 respecto a desviación, rectificación, estabilización del flujo de tubo próximo a la pared, reducción de variaciones del flujo y sensibilidad de afluencia y caída de presión con posibles formas de realización en el lado del dispositivo detector tal como, por ejemplo, de un caudalímetro de lámina caliente, a diferencia de una posible realización en el lado del filtro de aire.

20 Por ello se debe acondicionar el flujo en particular en el volumen de flujo relevante para la técnica de medición alrededor del detector insertable en las categorias que se han indicado anteriormente. También se debe evitar o reducir un desprendimiento del flujo por norma general inestable en el tiempo o en el espacio en la pared de la entrada mediante introducción de un fluido con alto impulso y parte de turbulencia de pequeña escala del flujo

25 central. En particular se deben evitar o reducir remolinos longitudinales que flotan desde la entrada del tubo de flujo y desde la caja del filtro de aire con componentes de velocidad secundarios desfavorables para el sensor del dispositivo detector. También se debe asegurar para el caso de un ensuciamiento del filtro de aire y cambios asociados a esto del flujo de entrada del detector insertable un perfil de velocidad uniforme, completo y lo más

30 pobre posible en variación (grandes escalas) en el dispositivo detector, particularmente alrededor de un detector insertable y particularmente condiciones de flujo estables en las entradas y salidas de la estructura de canal que se ha explicado anteriormente. En resumen, por tanto, mediante desviación, rectificación, estabilización del flujo de tubo próximo a la pared, reducción de variaciones del flujo, sensibilidad de afluencia y caída de presión se deben evitar o reducir perfiles de velocidad que varían en el tiempo en el dispositivo detector y procurarse con ello una reproducibilidad mejorada de la curva característica, menor sensibilidad de afluencia así como un menor ruido de señal. Además se debe reducir la influencia de divergencias de geometría debidas a la fabricación en la zona del filtro de aire y en la entrada del tubo de flujo mediante la medida de acuerdo con la invención y se debe favorecer el uso de la misma curva característica de sensor en distintos sistemas de filtro de aire sin una nueva aplicación. El dispositivo detector de acuerdo con la invención y, en particular, la cascada de alas de acuerdo con la invención deben posibilitar una aplicación en la medida de lo posible económica y que se pueda llevar a la práctica en cuanto a la técnica de fabricación directamente en la entrada del sensor sin otras piezas adicionales y cerrar un hueco con respecto a posibles posibilidades de intervención, en particular de mecánica de corrientes, tales como, por ejemplo, un sistema de filtro de aire-álabe conductor, tubo de flujo-red de plástico y tubo de flujo-tamiz de alambre con respecto al estado de la técnica. La disposición de acuerdo con la invención, con ello, para determinados casos de aplicación debe sustituir o complementar de forma apropiada las posibilidades de intervención demasiado fuertes o asociadas a efectos secundarios desfavorables del estado de la técnica.

Mediante la invención se deben cumplir determinadas funciones esenciales. Una primera función se refiere, por ejemplo, a una desviación dirigida del flujo. De este modo, el dispositivo detector de acuerdo con la invención se puede disponer, por ejemplo, en un tracto de aspiración de una máquina motriz de combustión interna aguas abajo de un filtro de aire. A este respecto se pretende una desviación del flujo desde el lado de aire puro del filtro de aire, es decir, aguas abajo del filtro de aire, al detector insertable en forma de una combinación de medios de diseño en el lado del detector insertable -a diferencia de medidas en el lado del filtro de aire-. Esta primera función se ve influida, por ejemplo, por varias alas abombadas o curvadas o álabes de longitud suficiente para la distribución de la carga aerodinámica, en particular en los lados de presión negativa de las alas. Esto es relevante en particular en caso de grandes caudales másicos de aire o impulsos. Otros parámetros influyentes son una distribución de espesores con forma de plano sustentador a lo largo de cada ala para la desviación lo más pobre posible en pérdida de presión en cuanto a la mecánica de corrientes. Además, a la primera función contribuye una diferente distribución de espesores sobre cada ala y diferentes ángulos de colocación de cada ala para el flujo de entrada. Por ello se consiguen una guía optimizada del flujo y reducidas pérdidas de presión. Finalmente contribuye una configuración a modo de anillo circular o por segmentos aproximadamente a modo de anillo circular de la cascada de alas a la invariancia

rotacional de instalación y a la compensación de determinados efectos a lo largo de la vida útil. Además se puede acondicionar un flujo afectado por momentos angulares en la zona entre la salida del filtro de aire y el detector insertable mediante los travesaños configurados de acuerdo con los medios de diseño que se han mencionado anteriormente. A este

5 respecto son concebibles travesaños asimétricos y simétricos.

Una segunda función se refiere, por ejemplo, a una reducción de variaciones del flujo en el detector insertable. A esto contribuyen , por ejemplo, canales convergentes o convergentesdivergentes con un moderado aumento del corte transversal entre las alas en forma de distribuciones de espesores opuestas. Por ello se pueden conseguir, por ejemplo, una 10 aceleración, extensión de remolino y reducción de variación. Además, a esto contribuyen ángulos de colocación decrecientes desde el exterior hacia el interior y una distribución adaptada de espesores. Por ello se pueden reducir desprendimientos en los bordes de ataque de las alas. Las escotaduras que se pueden configurar, por ejemplo, también de forma rectangular o sinusoidal en los bordes de ataque y/o posteriores de las alas 15 individuales así como diferentes profundidades visto en la dirección de flujo principal de las alas individuales sirven para un mejor entremezclado y reducción de modos de oscilación comunes. Además, a la segunda función contribuye también la orientación de la cascada de alas o al menos de la disposición o disposiciones circulares internas en entradas y salidas criticas del detector insertable. Finalmente, con respecto a la zona situada aguas arriba en 20 dirección del flujo principal, es decir, en la zona del borde de ataque en particular en el lado superior más intensamente curvado de las alas y/o de los travesaños se puede realizar un perfilado adicional limitado localmente de forma intensa en forma de un engrosamiento. Son concebibles diferentes cortes transversales y recorridos transversalmente con respecto a la dirección de flujo principal, también variantes interrumpidas. Por ello se puede conseguir el

25 cambio del flujo del estado de flujo laminar al turbulento (transición) que se produce con una reducción de desprendimientos en el lado superior más intensamente curvado de las alas y/o los travesaños. La reducción de estos desprendimientos, a su vez, conduce a una reducción de las variaciones del flujo en la estela de las alas y/o travesaños de la cascada de alas y en las zonas criticas del detector insertable.

30 Una tercera función se refiere a una velocidad de circulación elevada homogénea en el detector insertable. A esto contribuye, por ejemplo, la orientación de la cascada de alas o al menos de la disposición o las disposiciones circulares internas en entradas y salidas criticas del detector insertable. Con ello se evitan capas de cizalla de travesaño de estela en las zonas críticas. A esto contribuyen además, por ejemplo, canales convergentes entre las alas

en forma de distribuciones de espesores opuestas así como ángulos de colocación decrecientes desde el exterior hacia el interior. Por ejemplo, la convergencia se puede configurar de tal manera que la misma aumente desde el exterior hacia el interior. Las escotaduras en los bordes posteriores de las alas individuales sirven para un mejor

5 entremezclado y reducción de modos de oscilación comunes.

Con respecto a la al menos una propiedad del flujo a registrar que se puede registrar de forma cualitativa y/o cuantitativa se puede hacer referencia, por ejemplo, a la anterior descripción del estado de la técnica. En particular, en el caso de esta propiedad del flujo se puede tratar de una velocidad de circulación y/o un caudal másico y/o un flujo volumétrico

10 del medio fluido. En el caso del medio fluido se puede tratar, en particular, de un gas, preferentemente de aire. El dispositivo detector se puede emplear, en particular, en la técnica de automóviles, por ejemplo, en el tracto de succión de un motor de combustión interna. Sin embargo, básicamente son posibles también otros ámbitos de uso.

El dispositivo detector comprende al menos un detector insertable. A este respecto, en el

15 marco de la presente invención se ha de entender por un detector insertable un dispositivo de una pieza o incluso de varias piezas que contiene el chip detector con el sensor en si tal como, por ejemplo, una membrana detectora y que cierra este dispositivo detector al menos sustancialmente hacia el exterior y la protege al menos sustancialmente frente a influencias mecánicas y preferentemente también otros tipos de efectos, por ejemplo, efectos químicos,

20 ensuciamientos y/o efectos de la humedad. El detector insertable se puede introducir en el medio fluido circulante, pudiéndose concebir una introducción sustituible o incluso una permanente. El detector insertable se puede introducir, por ejemplo, en un tubo de flujo del medio fluido circulante, pudiendo ser el propio tubo de flujo parte del dispositivo detector o pudiéndose prever también como pieza independiente, por ejemplo, con una abertura en la

25 que se puede introducir el detector insertable. El detector insertable puede estar producido en particular al menos parcialmente a partir de un material de plástico, por ejemplo, mediante un procedimiento de moldeo por inyección.

En el detector insertable está alojado al menos un módulo electrónico con al menos un sensor de flujo para el registro de la propiedad del flujo. Por un alojamiento de detector 30 insertable se ha de entender, a este respecto, que el módulo electrónico debe estar rodeado al menos parcialmente, con preferencia por completo por el detector insertable. El módulo electrónico está dispuesto al menos parcialmente en al menos un espacio de electrónica del detector insertable. A este respecto, en el marco de la presente invención por un espacio de electrónica se entiende un espacio parcial o completamente cerrado dentro del detector

insertable que está cerrado al menos en una dirección por el detector insertable. Preferentemente, el espacio de electrónica comprende al menos una cavidad accesible desde una superficie del detector insertable en el detector insertable, por ejemplo, una cavidad con forma de ortoedro. El espacio de electrónica puede ser accesible tal como se

5 explica más adelante con mayor detalle, por ejemplo, para un equipamiento, por ejemplo desde la superficie y se puede cerrar de forma permanente o reversible mediante al menos un elemento de cierre, por ejemplo, al menos una tapa de espacio de electrónica.

A este respecto, por un sensor de flujo se ha de entender, básicamente, cualquier elemento detector que esté configurado para el registro de la al menos una propiedad del flujo. En 10 particular, el sensor del flujo, en particular una membrana detectora micromecánica, puede estar empotrado en un chip detector, por ejemplo, un chip detector del tipo que se ha descrito anteriormente. En particular, este chip detector puede comprender al menos una superficie de medición configurada como membrana detectora micromecánica sobre la que puede hacerse fluir el medio fluido circulante. Sobre esta superficie de sensor se pueden 15 encontrar, por ejemplo, al menos un elemento calefactor y al menos dos detectores de temperatura, pudiéndose deducir, tal como se ha descrito anteriormente, a partir de una asimetría del perfil de temperatura medido con el detector de temperatura la al menos una propiedad del flujo. El al menos un sensor del flujo puede estar dispuesto, por ejemplo, sobre un soporte de sensor del módulo electrónico que se introduce en el medio fluido

20 circulante. El módulo electrónico puede estar configurado, en particular, de una sola pieza y puede llevar en particular un circuito de control y/o evaluación que está preparado para controlar el sensor de flujo y/o para registrar señales del sensor de flujo.

Por consiguiente , el módulo electrónico puede presentar, por ejemplo, al menos un soporte de circuito. Además, el módulo electrónico puede presentar, en particular, el al menos un 25 soporte de sensor que está unido, preferentemente de forma mecánica, con el soporte de circuito. Por ejemplo, el soporte de circuito puede estar dispuesto en un espacio de electrónica del detector insertable y el soporte de sensor puede introducirse desde este espacio de electrónica al interior del medio fluido. Es particularmente preferente que el detector insertable presente al menos un canal por el que puede fluir medio fluido, 30 sobresaliendo el soporte de sensor del módulo electrónico que lleva el sensor de flujo desde el espacio de electrónica al al menos un canal por el que puede fluir medio fluido en el detector insertable. Este al menos un canal puede estar configurado, en particular, de una sola pieza, sin embargo, puede presentar también al menos un canal principal y al menos un canal de derivación que se ramifica desde este canal principal, sobresaliendo el soporte de sensor preferentemente al interior del canal de derivación, tal como se conoce básicamente por el estado de la técnica. El soporte de circuito del módulo electrónico puede comprender, en particular, una placa de circuitos impresos que se usa en posición en solitario o que está montada, por ejemplo, también sobre un soporte mecánico, por ejemplo, una pieza 5 estampada y curvada, por ejemplo, de un material metálico. El soporte de sensor puede estar unido directamente con el soporte de circuito O también con la pieza de soporte, por ejemplo, la pieza estampada y curvada, por ejemplo, estando moldeado el soporte de sensor a esta pieza estampada y curvada. Son posibles también otras configuraciones. De este modo es concebible, por ejemplo, producir el módulo electrónico a partir de un material 10 de placa de circuitos impresos, estando producidos tanto el soporte de circuito como el soporte del sensor a partir del material de placa de circuitos impresos, preferentemente de un trozo del material de placa de circuitos impresos. A su vez como alternativa o adicionalmente es posible usar placas de circuitos impresos moldeadas por inyección conocidas por el estado de la técnica como módulo electrónico, por ejemplo, placas de 15 circuitos impresos moldeadas por inyección en una o varias de las denominadas técnicas de MIO (MIO: molded interconnect device). Son concebibles distintas configuraciones. El módulo electrónico puede comprender, en particular, un circuito de control y/o evaluación para el al menos un sensor de flujo. El módulo electrónico puede comprender, en particular, un soporte de sensor, llevando el soporte de sensor el sensor de flujo y sobresaliendo desde 20 el espacio de electrónica al interior de al menos un canal por el que puede fluir el medio fluido en el detector insertable. Sin embargo, básicamente son posibles también en otras configuraciones. Por ejemplo, en una pared del espacio de electrónica puede estar previsto un paso que une el espacio de electrónica con el al menos un canal, sobresaliendo el soporte de sensor a través del paso en el al menos un canal. El espacio de electrónica y el

25 espacio de sensor pueden ser accesibles desde el mismo lado del detector insertable o incluso desde lados opuestos del detector insertable, por ejemplo, para un equipamiento. Por ejemplo, el detector insertable puede presentar, en un plano perpendicular con respecto a la dirección de inserción, un corte transversal esencialmente rectangular, con un lado frontal dirigido hacia el flujo y un lado posterior opuesto al flujo, pudiendo estar dispuestos

30 los lados esencialmente en paralelo con respecto a la dirección del flujo. En particular, en el caso de estos lados se puede tratar de los costados de un rectángulo. El espacio de electrónica y el espacio de sensor se pueden cerrar, en particular, respectivamente de forma independiente entre sí mediante elementos de cierre, en particular al menos una tapa de espacio de electrónica y/o al menos una tapa de espacio de sensor. Estas tapas, por

35 ejemplo, se pueden enclavar con el detector insertable o se pueden cerrar de otro modo. Como alternativa o adicionalmente a una construcción de tapa son concebibles también 15

otros tipos de elementos de cierre.

La abertura de entrada puede estar configurada, en particular, de tal manera que el medio fluido pueda penetrar sin obstáculos a través de la abertura de entrada en el espacio de sensor. Sin embargo, como alternativa la al menos una abertura de entrada también puede 5 estar configurada completa o parcialmente cerrada, por ejemplo, mediante al menos una membrana, en particular al menos una membrana al menos parcialmente permeable para humedad, en particular una membrana semi permeable. La al menos una abertura de entrada puede presentar, básicamente, cualquier corte transversal, por ejemplo, un corte transversal rectangular y/o redondo y/o poligonal. Son posibles también otras

10 configuraciones. La al menos una abertura de entrada puede estar prevista, en particular, en una tapa de espacio de sensor del detector insertable, pudiéndose cerrar al menos parcialmente el espacio de sensor mediante la tapa de espacio de sensor.

Además, el dispositivo detector puede comprender también uno o varios elementos detectores adicionales para el registro de al menos otra propiedad fisica y/o química del 15 medio fluido.

El dispositivo detector presenta, además, al menos una cascada de alas dispuesta en la dirección de flujo principal aguas arriba del sensor de flujo, cuyas alas y travesaños pueden presentar a ambos lados, es decir, en y en contra de la dirección de flujo principal, un ángulo de colocación de 0° a 90°, preferentemente en el intervalo de 0° a 20° y de forma

20 particularmente preferente en el intervalo de 0° a 10°. En particular, la cascada de alas puede estar configurada de forma anular por secciones y estar dispuesta de forma separada del lado interno de la pared del tubo de flujo.

A este respecto, por la dirección de flujo principal se ha de entender la velocidad de circulación promediada a lo largo de la sección del flujo del tubo de flujo en una determinada 25 posición a lo largo del camino de flujo, pudiendo pasarse por alto, por ejemplo, irregularidades locales tales como, por ejemplo, en piezas constructivas tales como el detector insertable o turbulencias. La dirección de flujo principal se puede diferenciar de direcciones de flujo locales promediadas en el tiempo. El intervalo de tiempo del promediado para el establecimiento de la dirección de flujo principal es claramente mayor que escalas de

30 tiempo turbulentas.

Por el ángulo de colocación se ha de entender el ángulo entre el medio afluente, por ejemplo, el aire de succión y la cuerda de pertíl o la profundidad de pertil de un ala o travesaño de la cascada de alas. A este respecto, la cuerda de perfil es la línea imaginaria de la pieza constructiva de perfil de un punto terminal central anterior visto en dirección del flujo hasta un punto terminal central posterior visto en dirección del flujo.

La invención está asentada entre medidas relativamente generales en cuanto a la técnica de flujo en el lado de aire puro del filtro de aire tales como, por ejemplo, álabes conductores y medidas de pequeña escala tales como redes de plástico de caudalímetro o tamices de alambre de caudalímetro. Con respecto al grado de cumplimiento en relación con el aumento de la estabilidad o reproducibilidad de curva característica en comparación con medidas aerodinámicamente generales o ninguna en absoluto en el lado de aire puro del filtro de aire o entrada del sensor, la reducción de la sensibilidad de afluencia, particularmente en caso de ensuciamiento con particulas del filtro de aire a lo largo de la vida útil y diferentes configuraciones geométricas del filtro de aire y de la conducción del aire, tolerancias geométricas del canto anterior del tubo de flujo, tolerancias geométricas de la zona de brida de entrada de sensor/salida de filtro de aire, tolerancias geométricas de elementos de conducción del flujo en la zona de la conducción de aire puro del filtro de aire al sensor, la invención representa un paso intermedio o una solución intermedia con respecto a las medidas conocidas y usadas hasta ahora. Esto se cumple también con respecto al grado de cumplimiento en relación con la reducción del ruido de señal, una caída de presión adicional lo más reducida posible, en particular una caida de presión adicional menor en comparación con redes de plástico o incluso tamices de alambre asi como una realización lo más económica posible y que se pueda llevar a la práctica en cuanto a la técnica de fabricación en el contexto del sistema total, que comprende filtro de aire, conducción de aire y sensor.

Breve descripción de los dibujos

Se obtienen otras particularidades y caracteristicas opciona les de la invención a partir de la siguiente descripción de ejemplos de realización preferentes, que están representados esquemáticamente en las figuras.

Muestran:

La Figura 1, un dispositivo detector convencional para el registro de al menos una propiedad del flujo de un medío fluido;

La Figura 2, un dispositivo detector para el registro de al menos una propiedad del flujo de un medio fluido en una posición montada de forma convencional en un filtro de aire; La Figura 3A, el resultado de una simulación del flujo en el dispositivo detector convencional en la zona de un tubo de flujo;

La Figura 38, un campo de velocidad en el tubo de flujo del dispositivo detector convencional en un plano perpendicular con respecto al tubo de fluj o;

5 La Figura 4, una representación del corte transversal del tubo de flujo con detector insertable mostrado del dispositivo detector convencional y turbulencias de estela;

La Figura 5, una forma de realización de un dispositivo detector de acuerdo con la invención para el registro de al menos una propiedad del flujo de un medio fluido visto en dirección de flujo principal;

10 La Figura 6, una vista del corte en perspectiva del dispositivo detector para el registro de al menos una propiedad del flujo de un medio fluido a lo largo de la línea A-A de la Figura 5;

Las Figuras 7 A Y 7B, distintas posiciones de una cascada de alas de acuerdo con la invención en un tubo de flujo en una vista del corte de acuerdo con una parte de la línea S-S en la Figura 5;

15 La Figura 8, una vista del corte de acuerdo con la línea e-e en la Figura 5;

Las Figuras 9A a 91 , posibles formas de configuración alternativas de las alas del perfil de alas;

La Figura 10, una vista del corte transversal de una cascada de alas de acuerdo con otra forma de realización;

20

La Figura 11 , de realización;

La Figura 12, de realización;

25

La Figura 13, de realización;

La Figura 14,

una vista en perspectiva de una cascada de alas de acuerdo con otra forma

una vista en perspectiva de una cascada de alas de acuerdo con otra forma

una vista en perspectiva de una cascada de alas de acuerdo con otra forma

una vista del corte transversal de un ala de una cascada de alas de acuerdo

con otra forma de realización;

Las Figuras 15A a 15E, vistas superiores sobre el ala de la Figura 14 de acuerdo con posibles modificaciones alternativas en el ala; y

La Figura 16, una vista del corte transversal de un ala para explicar los términos usados.

formas de realización de la invención

5 En la Figura 5 está mostrada una forma de realización de un dispositivo detector 100 de acuerdo con la invención para la determinación de al menos una propiedad del flujo de un medio fluido que fluye con una dirección de flujo principal, en particular de una masa de aire de succión de una máquina motriz de combustión interna. Las piezas constructivas que son idénticas a las piezas constructivas del dispositivo detector convencional están provistas de

10 las mismas referencias.

El dispositivo detector 100 comprende un caudalimetro de lámina caliente en forma de un detector insertable 12 en un tubo de flujo 50 de un moldeo por inyección de plástico, que es parte de un tracto de succión de una máquina motriz de combustión interna aguas abajo de un filtro de aire no mostrado. Sin embargo, también son concebibles otros tipos de sensores

15 del flujo. El caudalímetro de lámina caliente se corresponde con un caudalímetro disponible en el mercado del tipo HFM7 de la Robert Bosch GmbH, Alemania. El detector insertable 12 se introduce en el tubo de flujo 50 al interior del medio fluido.

A pesar de que no está mostrado de forma explícita, al igual que en el dispositivo detector 10 convencional dentro del detector insertable 12 está alojada una zona de canal con al 20 menos un canal por el que puede fluir el medio fluido y una zona de electrónica con un espacio de electrónica empotrado en el detector insertable 12. A su vez, el canal presenta un canal principal y un canal de derivación. En el espacio de electrónica está alojado un módulo electrónico que comprende un soporte de circuito con un circuito de control y/o evaluación que puede estar alojado, por ejemplo, sobre una chapa de fondo. Además, el

25 módulo electrónico comprende un soporte de sensor en forma de un ala moldeada a la chapa de fondo que se introduce en el canal de derivación. En el soporte de sensor está empotrado un sensor de flujo en forma de un chip de caudalímetro de lámina caliente. Además, el detector insertable 12 puede comprender una abertura de refrigeración que se extiende al interior del espacio de electrónica.

30 En la configuración disponible en el mercado del dispositivo detector 100 de acuerdo con la Figura 5, el soporte de sensor y la chapa de fondo, por tanto, forman una unidad que se denomina módulo electrónico y que puede contener, por ejemplo, en este o también en otros ejemplos de realización, un circuito de control y/o evaluación para el control y/o la evaluación del sensor de flujo. Adicionalmente al sensor de flujo se adhiere también la electrónica del soporte del circuito y del circuito de control y/o evaluación sobre la chapa de fondo. El sensor del flujo y el circuito de control y/o evaluación se unen entre sí, por norma

5 general, mediante uniones de hilo. El módulo electrónico producido de este modo se adhiere, por ejemplo, en el espacio de electrónica y todo el detector insertable se cierra mediante la tapa. En el detector insertable 12 se encuentra el chip detector.

Tal como se ha descrito, el detector insertable 12 se encuentra con el caudalímetro de lámina caliente en un tubo de flujo 50 de un tracto de succión de la máquina motriz de 10 combustión interna, estando dispuesta una zona de enchufe 68, que está prevista para conexiones eléctricas, en el exterior del tubo de flujo 50. En el lado externo de la pared 60 del tubo de flujo 50 se encuentra, en la zona de entrada 56 observada en la dirección de flujo principal 18, una brida 70 con dos orificios de perforación 72 . La brida 70 sirve para la fijación del tubo de flujo 50 a un filtro de aire 52. A este respecto, el mismo por ejemplo se

15 puede enroscar con una brida correspondiente en la zona de la salida del filtro de aire insertándose tornillos a través de los orificios de perforaCión 72 y fijándose con una contratuerca.

Aguas arriba del detector insertable 12 se encuentra una cascada de alas 74. La cascada de alas 74 presenta varias alas 75 y travesaños 76. Las alas 75 pueden estar dispuestas al 20 menos por secciones de forma circular. La cascada de alas 74 está aplicada en el lado interno de la pared 60 del tubo de flujo 50. Por ejemplo, en el caso de una producción por separado del tubo de flujo 50 y cascada de alas 74, un elemento de unión 77 externo se extiende por completo en una dirección perimetral en paralelo con respecto al lado interno de la pared 60 del tubo de flujo 50 y está aplicado en la misma y está unido con la misma. 25 La unión se puede realizar mediante soldadura, retacado, enclavamiento, adhesión o similares. Como alternativa, la cascada de alas 74 está moldeada junto con el tubo de flujo 50 como una pieza constructiva. Las alas 75 y los travesaños 76 individuales están separados entre si, estando unidas unas con otras las alas 75 a través de los travesaños 76. La cascada de alas 74 se puede encontrar, dependiendo de la respectiva aplicación 30 particular del dispositivo detector 100, en una separación de la zona de entrada 56 como está mostrado en la Figura 7A, es decir, visto en la dirección de flujo principal 18, estar dispuesta aguas abajo de la zona de entrada 56. Por ejemplo, aguas arriba de la cascada de alas 74 está dispuesto un inserto de acero 50a, de tal manera que el radio del canto anterior de la zona de entrada 56 se configura con cantos más afilados que en moldeo por inyección

de plástico de serie. En particular en caso de intensas desviaciones y un empuje cilíndrico no existente delante del tubo de flujo 50, la diferencia en el radio del canto anterior causa una topología modificada del desprendimiento en el canto anterior que tiene, a su vez, una influencia sobre el perfil de flujo resultante en el tubo. Como alternativa, la cascada de alas

5 74 puede estar dispuesta directamente en la zona de entrada 56 del tubo de flujo 50, como está mostrado en la Figura 7B. A continuación se describen más exhaustivamente los detalles de la cascada de alas 74 y de los travesaños 76.

Las Figuras 7 A Y 7B muestran un recorte del corte a lo largo de la línea B-S de la Figura 5 y la Figura 8 muestra un recorte del corte a lo largo de la línea C-C de la Figura 5. De acuerdo

10 con la representación de la Figura 5, el corte tiene un recorrido en particular a través de los travesaños 76. Los travesaños 76 presentan un perfil abombado de forma uniforme que se estrecha en la dirección de flujo principal 18 del caudal másico de aire hacia el detector insertable 12. Los travesaños 76 se convierten en la cascada de alas 74 y pueden estar configurados de forma integral con la cascada de alas 74.

15 La cascada de alas 74 presenta las alas 75 para la desviación del medio fluido a la dirección de flujo principal 18. En otras palabras, el medio fluido que fluye desde el filtro de aire 52 en dirección a la cascada de alas 74 y que puede presentar una dirección del flujo que difiere de la dirección de flujo principal 18 en el lugar del detector insertable 18, se puede desviar mediante las alas 75 de la cascada de alas 74 en la dirección de flujo principal 18. A este

20 respecto tiene un lugar una especie de rectificación del flujo. Las alas 75 pueden estar dispuestas al menos por secciones de forma circular, eliptica o de acuerdo con otra forma tal como, por ejemplo, con radio variable. En otras palabras, las alas 75 no necesariamente se extienden respectivamente como círculo completo u otra forma completa en dirección perimetral, sino que las alas están configuradas como segmentos circulares o de forma en

25 un plano perpendicular con respecto a la dirección de fluj o principal 18. A este respecto, los segmentos pueden presentar diferentes longitudes en el plano perpendicular con respecto a la dirección de flujo principal 18. Por ejemplo, las alas 75 están configuradas como segmentos circulares con una longitud en el plano perpendicular con respecto a la dirección de flujo principal 18 de un cuarto de círculo, un semicírculo, tres cuartos de círculo o

30 longitudes intermedias. A este respecto, los segmentos circulares no tienen que limitar unos con otros en una dirección perimetral, sino que pueden estar dispuestos al menos parcialmente desplazados unos con respecto a otros. Las alas 75 individuales están unidas entre sí también a través de los travesaños 76. Un ala 78 más interna puede estar configurada, por ejemplo, como círculo completo. El ala 78 más interna no tiene que estar dispuesta con su forma circular en el centro radial del tubo de flujo 50 . En particular se puede extender una línea imaginaria 79 en la dirección de flujo principal 18 a través del punto central 80 del círculo del ala 78 más interna y la abertura de entrada 18 del detector insertable 12 o con desplazamiento con respecto a esto. Por consiguiente, las alas 75 pueden estar dispuestas, por ejemplo, de forma circular de tal manera que definen al menos un punto central 80 del círculo O de la disposición circular. Las alas 75 individuales pueden presentar radios diferentes o varios radios. Los puntos centrales de los círculos descritos por estos radios de las alas 75 pueden encontrarse en la línea de unión 79 con un punto de la abertura de entrada 16, sobre el eje de rotación del tubo de flujo 50 o con desplazamiento con respecto a esto. Por ejemplo, mediante alas 75 radialmente internas y radialmente más situadas en el exterior se forman varios puntos centrales 80a, 80b, etc. que están desplazados entre sí. A causa de efectos de desplazamiento, particularmente dependiendo de la realización del detector insertable 12 y la realización del ala 78 más interna o del tipo especial de la aplicación en el filtro de aire 52, la separación que se ha descrito anteriormente del punto central 80 de un punto central del tubo de flujo 50 se puede prever, de tal manera que no se produce una relación mediante una proyección puramente geométrica, por ejemplo, sobre el centro de la zona de entrada del detector insertable. Además, las alas 75 presentan un ángulo de colocación de 0° a 90°, preferentemente de 0° a 20° y de forma particularmente preferente de 0° a 10° con respecto a la dirección del flujo principal 18 en la entrada de la cascada de alas.

Para explicar los términos usados en relación con un ala 75 se hace ahora referencia a la Figura 16. La Figura 16 muestra una vista del corte transversal de un ala 75 con forma de plano sustentador ilustrativa. Como se muestra en la Figura 16, en un ala 75 con forma de plano sustentador se pueden definir al menos los siguientes datos de perfil geométricos. Una cuerda de perfil o una profundidad de perfil 75a es la línea más larga desde una punta de perfil 75b hasta un borde posterior de perfil 75c. Una mediana de perfil 75d está compuesta de los puntos centrales entre el lado superior 75e y el lado inferior 75f en perpendicular con respecto a la cuerda de perfil 75a. Un abombamiento de perfil 75g es la máxima divergencia de la mediana de perfil 75d de la cuerda de perfil 75a. Un espesor de perfil 75h es el máximo diámetro de círculo posible en la mediana de perfil 75d. Un ángulo de colocación a es el ángulo entre el medio afluente tal como, por ejemplo, el aire de succión que esta indicado mediante la flecha 75i, y la cuerda de perfil 75a.

Por ejemplo, las alas 75 están dispuestas de tal manera que para la reducción de variaciones del flujo un ángulo de colocación a. de las alas 75 disminuye desde el exterior en

dirección hacia el punto central 80 del círculo del ala 78 más interna, tal como se explica a continuación más exhaustivamente.

La Figura 6 muestra una vista del corte en perspectiva a lo largo de la Línea A-A en la Figura 5. Las alas 75 forman entre las mismas canales 81 . Los canales 81 pueden estar 5 configurados de forma convergente en la dirección de flujo principal 18. Por tanto, a este respecto disminuye la separación de las alas 75 en una dirección perpendicular con respecto a la dirección de flujo principal 18 con posición creciente en la dirección de flujo principal 18. Por ejemplo, la convergencia para la generación de una velocidad de circulación elevada homogénea aumenta desde el exterior hacia el interior. En particular, por

10 tanto, los canales 81a exteriores radialmente pueden presentar una menor convergencia que los canales 81b internos radialmente.

De acuerdo con la representación de la Figura 8, la cascada de alas 74 o las alas 75 presentan un perfil abombado con espesor constante a excepción de la punta de perfil 75b y el borde posterior de perfil 75c. Las alas 75 pueden presentar como alternativa un espesor

15 irregular, tal como se explica más exhaustivamente a continuación . Son variables geométricas excelentes en las alas 75 y en los travesaños 76 también el radio de punta de perfil y el espesor de borde posterior.

Por ejemplo, las alas 75 están configuradas con forma de plano sustentador. La zona terminal anterior 82 y posterior 83 visto en dirección de flujo principal 18 del caudal másico 20 de aire presentan, respectivamente, redondeces 84. Un ángulo de colocación a se encuentra entre 0° y 90°. Preferentemente se encuentra en el intervalo de 0° a 20° y de forma particularmente preferente en el intervalo de 0° a 10°. El ángulo depende de la aplicación particular del dispositivo detector 100 Y puede variar dependiendo de la ubicación de instalación tal como, por ejemplo, en la zona de un tracto de succión de la máquina 25 motriz de combustión interna. Para el caso de un flujo de entrada recto, por ejemplo, en el proceso de nivelación después de la fabricación en serie son desfavorables ángulos de colocación a demasiado grandes al menos de las alas 75 internas de la cascada de alas 74 por distintos motivos. Básicamente se cumple que con ángulos de colocación a demasiado grandes, el flujo se puede desprender en el lado de succión o lado superior 75e de las 75, lo 30 que conlleva una reducción del ángulo de desvio y un aumento de la caida de presión. Las alas 75 pueden presentar un espesor irregular de aproximadamente 0,2 mm a 10 mm. El radio del abombamiento de las alas 75 puede encontrarse en el intervalo de 0,1 mm a 5000 mm. Gracias a la forma particular de las alas 75, las capas de cizalla resultantes del caudal másico de aire aguas abajo de la cascada de alas 74 generan un entremezclado con una

reducida caída de presión, de tal manera que el caudalimetro de lámina de aire caliente y su elemento detector se exponen a un flujo uniforme.

Dependiendo de la ubicación de instalación y la aplicación se puede modificar la forma de las alas 75 de la cascada de alas 74, tal como está mostrado en la Figuras 9A a 91. Las 5 posibles formas de configuración de las alas 75 están indicadas de forma no limitante en su cantidad. En particular un abombamiento como está mostrado en la Figura 9B no es necesario de forma obligada, en lugar de esto es concebible también un recorrido en línea recta en la dirección de flujo principal 18, tal como está mostrado en la Figura 9A. Las alas 75 pueden presentar un ángulo de colocación a de 00 a 90°. Por ejemplo, las alas 85 10 externas radialmente presentan un mayor ángulo de colocación a de, por ejemplo, 20°, mientras que las alas internas radialmente 86 presentan un menor ángulo de colocación a de, por ejemplo, 5°. En caso de ángulos de colocación a demasiado grandes se desprende el flujo en el lado de succión o lado superior 75e de las alas 75, lo que conlleva una reducción del ángulo de desviación y un aumento de la pérdida de presión. Los perfiles de 15 alas con abombamiento por regla general son superiores a los perfiles no abombados, sin embargo, eventualmente no se pueden realizar o no son preferibles en cuanto a la técnica de fabricación o en cuanto a los costes. Para los travesaños 76 orientados sobre todo radialmente por motivos de simetria para la capacidad amplia de uso en distintos casos de aplicación o para el uso en flujos afectados por momentos angulares la mayoria de las

20 veces se emplean perfiles simétricos, es decir, no abombados.

También son concebibles alas 75 sin redondeces 84 en los extremos. En particular son concebibles alas 75 con forma de paralelogramo tal como está mostrado en la Figura ge, o alas abombadas 75 sin redondeces 84, tal como está mostrado en la Figura 9D. También son concebibles engrosamientos 87 a lo largo de las cuerdas de perfil 75a en la zona de la 25 zona terminal anterior 82 y/o posterior 83 visto en la dirección de flujo principal 18, tal como está mostrado en las Figuras 9E y 9F. De este modo, un engrosamiento 87 en la zona terminal anterior 82 y/o posterior 83 se corresponde de forma efectiva con una reducción del corte transversal del tubo de flujo 50 que puede conducir a una aceleración del flujo. Por ello se puede evitar o reducir un desprendimiento del flujo. Un engrosamiento 87, por ejemplo,

30 de cantos afilados en la zona terminal 83 posterior puede conducir a un desprendimiento dirigido del flujo. Por ello se puede producir un amplio entremezclado intenso del flujo aguas abajo de la cascada de alas 74 y una homogeneización del perfil de velocidad.

Las alas 75 pueden presentar un recorrido inconstante en su dirección de extensión en la dirección de flujo principal 18. Un recorrido de este tipo puede estar realizado, por ejemplo, en forma de un pliegue 88. Tales variantes se consideran, eventualmente, por motivos de la técnica de moldeo por inyección. La profundidad de ala, es decir, la longitud de avance a lo largo de la cascada de alas también es un parámetro en todas las variantes. De este modo, las alas 75 pueden presentar diferentes profundidades o longitudes en la dirección de flujo principal 18. Por ejemplo, las alas 85 externas radialmente son más largas que alas 86 internas radialmente. Una configuración de este tipo de las alas 75 con diferentes profundidades o longitudes sirve para un mejor entremezclado y reducción de modos de oscilación comunes. Dependiendo de la desviación requerida y teniendo en cuenta la condición secundaria de un flujo aplicado en una cascada de alas 74, a este respecto, pueden resultar alas 75 con grandes radios de curvatura y grandes profundidades de perfil, pudiendo encontrarse tanto la profundidad de perfil en de 3 mm a 50 mm como el radio en el orden de magnitudes de 0,1 milimetros hasta varios 1000 milimetros.

Tal como está mostrado en la Figuras 9H y 91 , en la zona del extremo 83 posterior visto en la dirección de flujo principal 18 de las alas 75 pueden encontrase escotaduras 90 o ranuras de diferente profundidad que conducen a un entremezclado más intenso de la capa de cizalla aguas abajo de cascada de alas 74 y a remolinos de pequeña escala relativamente estables en el lugar en la dirección de flujo principal 18. Con una configuración correspondiente, estos remolinos estabilizan el flujo. También pueden preverse varias cascadas de alas 74, cuya separación entre si y con respecto a las otras piezas constructivas se puede seleccionar de forma discrecional. En particular, la cascada de alas 74 puede estar configurada a partir de metal, compuestos de metal y sus aleaciones o plástico, por ejemplo, también plástico reforzado con fibras de vidrio, de tal manera que se puede producir de forma económica. La forma de la cascada de alas 74 puede adaptarse también al corte transversal del tubo de flujo 50 y, por tanto, ser, por ejemplo, cuadrada, rectangular o elíptica. Una influencia en el flujo es posible también mediante la selección del radio del borde de ataque en la zona de entrada 56 del tubo de flujo 50 y puede estar realizada en tubos de metal con cantos más afilados que en tubos de plástico.

Básicamente, el lado superior 75e y el lado inferior 75f, es decir, las áreas opuestas de un ala 75, pueden presentar diferentes radios de curvatura.

Las formas correspondientes se pueden indicar también para los travesaños 76 que pueden estar configurados con forma aerodinámica, de forma simétrica o asimétrica y que pueden presentar un ángulo de colocación a con respecto a la dirección de flujo principal 18. A este respecto, la selección de un ángulo de colocación a correspondiente puede servir para la generación del momento angular o la influencia del momento angular en el caudal másico de aire. En particular se puede prever una variación del espesor a lo largo de la dirección de flujo principal. También se puede seleccionar libremente la cantidad de los travesaños 76.

Las capas de cizalla resultantes aguas abajo de los travesaños 76 generan,

5 correspondientemente, menos o más entremezclado, sin embargo, eventualmente también menos o más caída de presión. A este respecto, la caída de presión contiene componentes basados en presión y rozamiento, lo que se puede tener en cuenta durante el diseño de la cascada de alas en el sentido de una optimización.

La Figura 10 muestra una vista del corte transversal de una cascada de alas 74 de acuerdo

10 con otra forma de realización. A continuación se describen únicamente las diferencias con respecto a las anteriores formas de realización y las piezas constructivas iguales presentan las mismas referencias.

Las alas 75 pueden presentar, visto en la dirección de flujo principal 18, un espesor irregular y abombamiento o curvatura. La distribución de espesores, es decir, el espesor 15 dependiendo de la respectiva posición a lo largo de la longitud de las alas 75, puede corresponderse junto con la distribución de abombamientos o la distribución de las curvaturas sobre el lado superior 75e y el lado inferior 75f con un perfil de ala. Además, las alas 75 forma entre si y los travesaños 76 canales 81 . Los canales 81 pueden estar configurados en la dirección de flujo principal 18 de forma convergente o divergente, sin 20 embargo, en particular de forma convergente-divergente. A este respecto, por tanto, la separación de las alas 75 en una dirección perpendicular con respecto a la dirección de flujo principal 18 con posición creciente visto en la dirección de flujo principal 18 disminuye o aumenta o en particular disminuye y después vuelve a aumentar. Por ejemplo, el canal 81b más interno radialmente está configurado de forma convergente. A excepción del canal 81b 25 más interno radialmente, los demás canales 81 están configurados, por ejemplo, de forma convergente-divergente. Como posible caso extremo, en particular en caso de elemento de unión 77 plano o configurado en paralelo con respecto a la dirección de flujo principal 18, el canal 81a externo radialmente puede estar configurado entre las alas externas 75 y el elemento de unión 77 o con configuración de una pieza de la pared 60 del tubo de flujo 50

30 de forma divergente.

La Figura 11 muestra una vista en perspectiva de una cascada de alas 74 de acuerdo con otra forma de realización. A continuación se describen únicamente las diferencias con respecto a las anteriores formas de realización y las piezas constructivas iguales presentan las mismas referencias. Una longitud de las alas puede variar en la dirección del flujo principal. Por ejemplo, cada ala puede presentar otra longitud en la dirección del flujo principal. Con la misma longitud, las alas 75 pueden estar desplazadas entre sí en la dirección de flujo principal 18. A este respecto, los travesaños 76 pueden presentar la longitud de las alas 76 o longitudes que difieren de esto menores o mayores en la dirección de flujo principal 18.

En la cascada de alas 74 de la Figura 11, las alas 75 y los travesaños 76 presentan, por tanto, diferentes longitudes en la dirección de flujo principal 18. Por ejemplo, las alas 77 externas presentan una longitud más corta que las alas 75 que se unen a esto en dirección radial. Por ejemplo, las alas 75 de la cascada de alas 74 de la Figura 11 están dispuestas como cinco anillos concéntricos, presentando, visto desde el exterior hacia el interior, las alas 75 del primer anillo que se forma por las alas 77 externas, del tercer anillo y del quinto anillo que se forma por las alas 78 internas, una menor longitud que un segundo y un cuarto anillo. Como se ve en la Figura 11 , los travesaños 76 presentan cambios repentinos en su longitud. En dirección radial, el salto de la longitud de los travesaños 76 puede estar colocado, por ejemplo, en el centro entre un ala 75 interna y una situada radialmente más en el exterior. A este respecto, un travesaño 76 posee, por ejemplo, hasta esta posición de salto 91 la longitud de un ala interna 75 y a partir de esta posición de salto 91, la longitud de un ala 75 externa. La posición radial relativa entre las alas 75 a este respecto puede variar. Asimismo puede tener lugar un cambio continuo de la longitud de travesaño.

La Figura 12 muestra otra variante de una cascada de alas 74. A continuación se describen únicamente las diferencias con respecto a las anteriores formas de realización y las piezas constructivas iguales presentan las mismas referencias. Como se puede ver en la Figura 12, los desmoldeos requeridos para el proceso de moldeo por inyección se pueden realizar, preferentemente, en la zona de los travesaños 76. A este respecto pueden aparecer escalones 92 y transiciones 94 tanto en la dirección de flujo principal 18 como en dirección radial yen dirección perimetral.

La Figura 13 muestra una vista en perspectiva de una cascada de alas 74 de acuerdo con otra forma de realización. A continuación se describen únicamente las diferencias con respecto a las anteriores formas de realización y las piezas constructivas iguales presentan las mismas referencias. Las alas 75 pueden presentar en una zona terminal anterior y posterior vista en dirección de flujo principal 18 al menos parcialmente escotaduras 96. Por ejemplo, las alas 75 presentan escotaduras 96 con un recorrido en dirección perimetral o radial, con forma de onda sinusoidal modulada. Las escotaduras 96 pueden estar

configuradas como alternativa de forma rectangular o redondeada. La cantidad y la amplitud de estas escotaduras moduladas, a este respecto, puede variar en particular de ala 75 a ala 75 para reducir o para evitar modos de oscilación comunes en la estela de la cascada de alas 74.

5 La Figura 14 muestra una vista del corte transversal de un ala 75 de una cascada de alas 74 de acuerdo con otra forma de realización. A este respecto, el corte tiene un recorrido en la dirección de flujo principal 18. A continuación se describen únicamente las diferencias con respecto a las anteriores formas de realización y las piezas constructivas iguales presentan las mismas referencias. En la zona que se encuentra aguas arriba con respecto a la

10 dirección de flujo principal 18, es decir, en la zona del borde de ataque del ala 75 y en particular en el lado superior más intensamente curvado de las alas 75 y/o de los travesaños 76 se puede realizar un perfilado 98 adicional limitado localmente de forma intensa en forma de un engrosamiento, tal como se explica a continuación más exhaustivamente con referencia a las Figuras 15A a 15E.

15 Las Figuras 15A a 15E muestran vistas superiores sobre el ala de la Figura 14 en la vista de las flechas O de acuerdo con posibles modificaciones alternativas en el ala 75. El perfilado 98 puede estar configurado en forma de una barra delgada, tal como se muestra en la Figura 15A. El perfilado 98 puede estar configurado en forma de una barra con picos, tal como se muestra en la Figura 158. El perfilado 98 puede estar configurado en forma de una

20 barra ondulada, tal como se muestra en la Figura 15C. Por consiguiente, para el perfilado 98 son posibles diferentes cortes transversales y recorridos transversalmente con respecto a la dirección de flujo principal 18. Como alternativa se pueden realizar también variantes interrumpidas. Por ejemplo, el perfilado 98 puede estar configurado en forma de segmentos 102 con forma de barra, tal como se muestra en la Figura 15D. Como alternativa, el perfilado

25 98 puede estar configurado como segmentos 102 triangulares, tal como se muestra en la Figura 15E. Todos los perfilados 98 descritos causan una provocación del cambio del flujo laminar al turbulento con una disminución de desprendimientos y reducción de la pérdida de presión. En resumen, las alas 75 pueden presentar un perfilado 98 adicional limitado localmente de forma intensa en forma de un engrosamiento de diferentes cortes

30 transversales y recorridos transversalmente con respecto a la dirección de flujo principal 18 incluyendo configuraciones interrumpidas.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo detector (100) para la medida de flujo de un medio fluido, que fluye con una dirección de flujo principal (18), presentando el dispositivo detector (100) un detector insertable (12) dispuesto en un tubo de flujo (50) que presenta un sensor (32) para la determinación de la propiedad del flujo del medio fluido y al menos una abertura de entrada

   (16) dirigida hacia la dirección de flujo principal (18), caracterizado por que el dispositivo detector (100) además presenta al menos una cascada de alas (74) dispuesta en la dirección de fluj o principal (18) aguas arriba del detector insertable (12), presentando la cascada de alas (74) para la desviación del medio fluido en la dirección de flujo principal (18) existente en el detector insertable (12) varias alas (75) y travesaños (76), estando dispuestas las alas (75) al menos por secciones de forma circular, elíptica o con radio variable, estando dispuestas las alas (75) presentando un ángulo de colocación (ex) de 0° a 90° con respecto a la dirección del flujo principal (18) en la entrada de la cascada de alas (74), para la reducción de variaciones del flujo así como para la generación de elevadas velocidades de circulación homogéneas en el detector insertable (12).

2. 2.

   Dispositivo detector (100) de acuerdo con la reivindicación precedente, en el que el ángulo de colocación (ex) de las alas (75) es de 0° a 20° con respecto a la dirección del flujo principal (18) en la entrada de la cascada de alas (74).

3. 3.

   Dispositivo detector (100) de acuerdo con la reivindicación precedente, en el que el ángulo de colocación (ex) de las alas (75) es de 0° a 10° con respecto a la dirección del flujo principal (18) en la entrada de la cascada de alas (74).

4. 4.

   Dispositivo detector (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, teniendo las alas (75) forma de plano sustentador, disminuyendo el ángulo de colocación ex de las alas (75) con forma de plano sustentador desde el exterior hacia el interior con respecto a la cascada de alas (74).

5. 5.

   Dispositivo detector (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, estando configuradas las alas (75), visto en la dirección de flujo principal (18), por secciones de forma abombada.

6. 6.

   Dispositivo detector (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, presentando las alas (75) y los travesaños (76) un espesor variable a lo largo de la dirección de flujo principal (18).

7. 7.

   Dispositivo detector (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que comprenden canales (81) entre las alas (75) y los travesaños (76) limitantes, teniendo los canales (81) una disposición seleccionada entre convergente, divergente y convergentedivergente hacia la dirección de flujo principal (18).

   5 8. Dispositivo detector (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, teniendo las alas (75) una longitud en la dirección de flujo principal (18) variable desde el exterior hacia el punto central (80).
8. 9. Dispositivo detector (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

   presentando los travesaños (76) en la dirección de flujo principal una longitud igualo una 10 longitud diferente que las alas (75).
9. 10. Dispositivo detector (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, presentando las alas (75) en una zona seleccionada entre zona terminal anterior (82) y zona terminal posterior (83) y combinación de ambas, visto en la dirección de flujo principal (18), escotaduras (90), particularmente en forma de rectángulos u ondas sinusoidales moduladas.

   15 11. Dispositivo detector (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, presentando los travesaños (76) en una zona seleccionada entre zona terminal anterior (82) y zona terminal posterior (83) y combinación de ambas, visto en la dirección de flujo principal (18), escotaduras (90), particularmente en forma de rectángulos u ondas sinusoidales moduladas.
10. 12. Dispositivo detector (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, presentando las alas (75) y los travesaños (76) un perfilado (98), dispuesto en la zona terminal anterior (82), en la parte superior (75e) más intensamente curvada .
11. 13. Dispositivo detector (100) de acuerdo con la reivindicación precedente, siendo el 25 perfilado (98) un engrosamiento transversal a la dirección de flujo principal (18).