ES2897924T3 - Inserto para un dispositivo de entrada y salida - Google Patents

Abstract

Un inserto (40) para un dispositivo de entrada y salida (12) montable en un avión, donde el inserto (40) comprende - un tubo de acumulación (44) que tiene una abertura de entrada (42), - una línea de entrada (46) que tiene una conexión de línea de suministro (48) para una línea de suministro correspondiente (14), y - al menos una abertura de salida (54), donde el tubo de acumulación (44) forma una primera sección de línea de suministro (44), está configurado para su inserción en un eje respectivo (20) del dispositivo de entrada y salida (12) correspondiente, y está dimensionado de tal manera que la abertura de entrada (42) del tubo de acumulación (44), en un estado en el que el inserto (40) está insertado en el eje correspondiente (20), está ubicada en la vecindad de una abertura entre una cabecera respectiva (21) y el eje correspondiente (20) del dispositivo de entrada y salida respectivo(12), donde el tubo de acumulación (44) está conectado a la conexión de línea de suministro (48) para una línea de suministro correspondiente (14) a través de la línea de entrada (46) como segunda sección de línea de suministro (46), y donde el tubo de acumulación (44) está configurado para generar, en el estado en el que el inserto (40) está insertado en el eje correspondiente (20), una diferencia de presión entre la abertura de entrada (42) del tubo de acumulación (44) y la al menos una abertura de salida (54) del inserto (40), proporcionando dicha diferencia de presión un flujo de aire, donde la línea de entrada (46) que sirve como la segunda sección de la línea de suministro (46) tiene un diámetro reducido en relación con el tubo de acumulación (44) que sirve como la primera sección de la línea de suministro (44), por lo que en el estado en el que el inserto (40) está insertado en el eje respectivo (20) se genera la diferencia de presión entre la abertura de entrada (42) del tubo de acumulación (44) y la al menos una abertura de salida (54) del inserto (40), caracterizado porque el inserto (40) tiene una conexión de línea de descarga (50) para una línea de descarga respectiva (18), y el inserto (40) comprende un tubo de revestimiento de salida (52) que envuelve la línea de entrada (46) y está conectado a la conexión de línea de descarga (50) para la línea de descarga respectiva (18), la primera sección de la línea de suministro (44) tiene una sección transversal que es mayor que la suma de las secciones transversales de la segunda sección de línea de suministro (46) y del tubo de revestimiento de salida (52) que rodea la segunda sección de línea de suministro (46), y el tubo de revestimiento de salida (52) tiene al menos una abertura de salida (54).

Description

DESCRIPCIÓN

Inserto para un dispositivo de entrada y salida

La invención se refiere a un inserto para dispositivo de entrada y salida, a un dispositivo de entrada y salida de aire para suministrar aire de medición a un sistema para determinar el contenido de vapor de agua u otros aditivos gaseosos en el aire que rodea a un avión en vuelo, así como a un aparato de medición de vapor de agua.

En la siguiente descripción de esta invención, se hará referencia principalmente al gas "vapor de agua". El inserto está previsto para usar en un dispositivo de entrada y salida correspondiente. Los dispositivos de entrada y salida puedes utilizarse, por ejemplo, para mediciones de humedad. Los aparatos de medición de vapor de agua para aviones son conocidos generalmente y típicamente tienen un dispositivo de entrada y salida (sonda de medición) que se utiliza para absorber aire del entorno de una aeronave y liberarlo nuevamente al entorno. El aire absorbido por el dispositivo de entrada y salida se suministra a través de una línea de suministro al sistema de medición en sí, en el que se determina el contenido de vapor de agua del aire. El sistema de medición al que se hace referencia aquí tiene una cámara de medición y está alojado dentro de la aeronave. Cuando la aeronave está en funcionamiento, el aire fluye permanentemente a través del dispositivo de entrada y salida y a través de la línea de suministro hacia y a través del sistema de medición con la cámara de medición y luego a través de la línea de descarga de regreso al dispositivo de entrada y salida y allí se libera nuevamente al entorno de la aeronave. El aire que fluye a través del sistema de medición también se denomina aire de medición.

De la publicación de Hermann et al.: “Sampling characteristics of an aircraft-borne aerosol inlet system", JOURNAL OF ATMOSPHERIC AND OCEANIC TECHNOLOGY, Tomo. 18, enero 2001 (2001 -01), Páginas 7-19, XP008114321, ISSN: 0739-0572 se conoce un sistema de entrada de aerosoles montado en un avión. El sistema de entrada de aerosoles se utiliza para medir propiedades del aire en el entorno de una aeronave.

De la publicación de C. A. M. Brenninkmeijer et al. “CARIBIC-Civil Aircraft for Global Measurement of Trace Gases and Aerosols in the Tropopause Region", Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, Tomo 16 octubre 1999 (1999-10), páginas 1373-1383, XP055177635 se conoce un aparato de medida con un sistema de medida para la concentración de ozono, monóxido de carbono, aerosoles y otros gases. El sistema de entrada tiene un cono de entrada calentado en el que se encuentras los extremos de dos líneas de entrada que conducen al interior de un avión. Un eje del sistema de entrada tiene una longitud de 25cm, de manera que los extremos de las líneas de entrada se encuentran fuera de la capa límite del avión. El sistema de entrada conduce al aire a uno contenedor en el interior del avión que contiene instrumentos de medida, para analizar el aire.

De EP 1457765 A1 se conoce una sonda de sensor TAT (TAT = Total Air Temperature) que capta el flujo de aire que rodea a un avión en vuelo. La sonda de sensor TAT contiene un conducto que conduce el flujo de aire a una cámara primaria que contiene un sensor TAT y a una cámara secundaria para medir otras propiedades.

El objetivo de la invención es proporcionar un inserto mejorado para un dispositivo de entrada y salida para suministrar aire de medición a un aparato de medición de vapor de agua.

Según la invención, este objetivo se consigue mediante un inserto para un dispositivo de entrada y salida montable en un avión con un tubo de acumulación, una línea de entrada y al menos una abertura de salida. El tubo de acumulación tiene una abertura de entrada. La línea de entrada tiene una conexión de línea de suministro para una línea de suministro respectiva, por ejemplo, a un aparato de medición de vapor de agua. El tubo de acumulación forma una primera sección de línea de suministro de dicha línea de suministro. El tubo de acumulación está configurado para su inserción en un eje hueco del respectivo dispositivo de entrada y salida y está dimensionado de tal manera que la abertura de entrada del tubo de acumulación está ubicada en la vecindad de una abertura entre una cabecera respectiva y el eje respectivo de dispositivo de entrada y salida respectivo, cuando el inserto está insertado en el eje. Además, el tubo de acumulación está conectado a la conexión de línea de suministro para una línea de suministro correspondiente a través de la línea de entrada como una segunda sección de línea de suministro. Además, el tubo de acumulación está configurado de tal manera que genera un gradiente de presión entre la abertura de entrada del tubo de acumulación y la al menos una abertura de salida del inserto cuando el inserto está insertado en el eje. El gradiente de presión asegura que el aire fluya desde la cabecera del dispositivo de entrada y salida a través del inserto hasta un dispositivo de medición conectado a él y desde el dispositivo de medición de regreso a la abertura de salida del inserto. La línea de suministro del inserto, que sirve como la segunda sección de línea de suministro, tiene un diámetro reducido en comparación con el tubo de acumulación que sirve como la primera sección de línea de suministro, como resultado de lo cual se genera el gradiente de presión entre la abertura de entrada del tubo de acumulación y la al menos una abertura de salida del inserto, cuando el inserto está insertado en el eje respectivo. El inserto tiene una conexión de línea de descarga para una línea de descarga respectiva. El inserto también tiene un tubo de revestimiento de salida que envuelve la línea de entrada y que está conectado a la conexión de línea de descarga para la línea de descarga respectiva. El tubo de revestimiento de salida tiene al menos una abertura de salida. La primera sección de la línea de suministro tiene una sección transversal mayor que la suma de las secciones transversales de la segunda sección de línea de suministro y del tubo de revestimiento de salida que rodea la segunda sección de línea de suministro.

El inserto, en particular el tubo de acumulación, está diseñado de tal manera que se puede insertar y utilizar en un eje respectivo de un dispositivo de entrada y salida montable en un avión respectivo. El respectivo dispositivo de entrada y salida tiene una entrada de aire, una cabecera hueca, un eje hueco y una sección de sujeción. La entrada de aire del respectivo dispositivo de entrada y salida se puede conectar a la línea de entrada del inserto, que tiene la conexión de línea de suministro para la línea de suministro respectiva. La línea de suministro respectiva es preferiblemente una línea a una cámara de medición respectiva de un sistema de medición respectivo, que se encuentra dentro de un avión respectiva durante el funcionamiento.

El eje del respectivo dispositivo de entrada y salida se extiende entre la sección de sujeción y la cabecera y envuelve la línea de entrada del inserto. La sección de sujeción del respectivo dispositivo de entrada y salida está diseñada para sujetar el respectivo dispositivo de entrada y salida a un respectivo avión. La entrada de aire del respectivo dispositivo de entrada y salida está preferiblemente a una distancia de la sección de sujeción tal, que la entrada de aire está fuera de una capa de fricción (capa límite) alrededor de una superficie del respectivo avión cuando el respectivo dispositivo de entrada y salida está montado en el respectivo avión en vuelo. Por lo tanto, la longitud y la forma del inserto están definidas por las condiciones de contorno especificadas por el dispositivo de entrada y salida. Se prefiere particularmente usarlo en un dispositivo de entrada y salida con una variante de carcasa del tipo Rosemount © 102 BX (o BW). El inserto también se puede utilizar preferiblemente en dispositivos de entrada y salida de dimensiones similares.

Además, se describe un dispositivo de entrada y salida montable en un avión no reivindicado con una entrada de aire y una salida de aire, así como una sección de sujeción no reivindicada para sujetar el dispositivo de entrada y salida a un avión. La entrada de aire está a una distancia tal de la sección de sujeción que la entrada de aire está ubicada fuera de una capa de fricción (capa límite) alrededor de la superficie de un avión cuando el dispositivo de entrada y salida está montado en un avión en vuelo. La entrada de aire también está conectada a una línea de entrada que tiene una conexión de línea de suministro para una línea de suministro, con el fin de guiar el aire que ingresa por la entrada de aire a una cámara de medición de un sistema de medición que, durante la operación, está ubicado en el interior de un avión. Además, la salida de aire está conectada a una conexión de línea de descarga para una línea de descarga, con el fin de guiar el aire que sale de la cámara de medición a la salida de aire del dispositivo de entrada y salida.

En particular, la invención también se refiere a un dispositivo de entrada y salida montable en un avión con un inserto insertado en el dispositivo de entrada y salida. El dispositivo de entrada y salida montable en un avión comprende una entrada de aire, una cabecera, un eje y una sección de sujeción. La entrada de aire está conectada a la línea de entrada del inserto, que tiene la conexión de línea de suministro para la línea de suministro. El eje se extiende entre la sección de sujeción y la cabecera y envuelve la línea de entrada del inserto. La sección de sujeción está diseñada para sujetar el dispositivo de entrada y salida a un avión. La entrada de aire está preferiblemente a una distancia tal de la sección de sujeción que la entrada de aire está ubicada fuera de una capa de fricción (capa límite) alrededor de la superficie de un avión cuando el dispositivo de entrada y salida está montado en un avión en vuelo.

En una realización preferida del dispositivo de entrada y salida montable en un avión con un inserto insertado en el dispositivo de entrada y salida, la cabecera tiene la entrada de aire en un lado frontal. Además, la cabecera incluye un canal de flujo abierto en ambos lados, cuyo extremo delantero abierto es la entrada de aire y por el cual fluye el aire durante la operación y está dispuesto de tal manera que durante la operación discurre aproximadamente paralelo al flujo presente. El extremo posterior abierto del canal de flujo tiene una sección transversal más pequeña que la entrada de aire. Además, el dispositivo de entrada y salida comprende un calentador de sonda. El calentador de la sonda está dispuesto en una cara frontal del dispositivo de entrada y salida o entre la entrada de aire y la línea de entrada. El calentador de la sonda puede disponerse, por ejemplo, en la transición o cerca de la transición entre la entrada de aire y el tubo de acumulación. El dispositivo de entrada y salida también puede tener varios calentadores de sonda, que en este caso están dispuestos preferiblemente en una cara frontal del dispositivo de entrada y salida y entre la entrada de aire y la línea de entrada, por ejemplo, en la transición o cerca de la transición entre el la entrada de aire y el tubo de acumulación.

La invención se refiere además a un aparato de medición de vapor de agua con un dispositivo de entrada y salida montable en un avión con un inserto de acuerdo con la invención insertado en el dispositivo de entrada y salida, así como una línea de suministro, un sistema de medición con una cámara de medición y una línea de descarga.

La línea de suministro se puede unir firmemente a la conexión de línea de suministro del dispositivo de entrada y salida y a una entrada de la cámara de medición. La línea de descarga se puede unir a una salida de la cámara de medición y a una conexión de línea de descarga der inserto o del dispositivo de entrada y salida. El sistema de medición está configurado para determinar el contenido de vapor de agua del aire en la cámara de medición.

Los inventores han reconocido que es ventajoso que, durante la operación de vuelo de un avión, se genere una diferencia de presión entre la abertura de entrada del tubo de acumulación y la abertura de salida del inserto, lo que provoca el flujo de aire, en particular, el aire de medición. La abertura de entrada del tubo de acumulación está conectada a la entrada de aire y la abertura de salida del inserto está conectada a la salida de aire. Por lo tanto, durante las operaciones de vuelo de una aeronave, se genera una diferencia de presión entre la entrada de aire y la salida de aire, lo que hace que el aire fluya. Debido al gradiente de presión, no es necesaria una bomba para aspirar y / o bombear el aire. Otro aspecto que han reconocido los inventores es que se produce un efecto de acumulación en una entrada de aire de medición que está orientada contra el flujo, lo que provoca un calentamiento adiabático del aire de medición. Así, el efecto de acumulación adiabático y, en una realización preferida, un calentador de sonda dispuesto en el dispositivo de entrada y salida permite aumentar la temperatura del aire de medición de modo que la temperatura del aire de medición no se acerque al punto de rocío respectivo. Esto puede reducir el riesgo de que se forme condensación, lo que afectaría la medición del vapor de agua, es decir, a la determinación del contenido de vapor de agua del aire de medición. Esto se deriva del hecho de que aumenta la temperatura del aire de medición y, por tanto, también la diferencia del punto de rocío del aire de medición. Por tanto, no es necesario calentar la cámara de medición. Además, mediante una distancia entre la abertura de entrada y la superficie del avión puede reducir el contacto con las partículas depositadas en el revestimiento exterior del avión. Además, se puede evitar la mezcla del aire de medición que ingresa al sistema de medición con el aire que sale de la cabina presurizada. Además, el dispositivo de entrada y salida posibilita un aumento de la densidad del vapor de agua a medir, como resultado de lo cual se puede reducir el umbral inferior de respuesta del sistema de medición. El dispositivo de entrada y salida evita que las partículas de agua superenfriadas se acumulen en la cara frontal de la abertura de entrada del dispositivo de entrada y salida que está expuesta al flujo del avión y, por tanto, pongan en peligro la seguridad del vuelo. Las inhomogeneidades en la densidad del gas de medición pueden evitarse porque la cámara de medición en el sistema de medición ya no tiene que calentarse por causa de un posible riesgo de condensación.

El dispositivo de entrada y salida debe colocarse preferiblemente dentro de una distancia de 3m a 5m detrás de la nariz del fuselaje de la aeronave, es decir, con la abertura de entrada fuera de la capa de fricción turbulenta (capa límite) que se encuentra alrededor de la aeronave. La capa de fricción alrededor de la aeronave es la capa límite de dinámica de fluidos del aire que fluye alrededor de la aeronave, que, como resultado de la fricción en la superficie del avión, tiene una velocidad menor que el aire que está más lejos. Dentro de la capa de fricción hay un intercambio de momento, calor y moléculas o partículas con la superficie de la pared de la aeronave. Dado que la entrada de aire del dispositivo de entrada y salida, y por tanto también la abertura de entrada del tubo de acumulación del inserto en un estado en el que el inserto está insertado en el eje del dispositivo de entrada y salida, está dispuesta fuera de la capa de fricción, el aire de medición que entra en el dispositivo de entrada y salida no se ve afectado por las propiedades de la superficie de la pared, como la humectación del agua o una fuga de la cabina presurizada aguas arriba.

Como resultado de la distancia entre la entrada de aire y la superficie exterior de la aeronave proporcionada según la invención, durante el funcionamiento de la aeronave, el aire se encuentra con la entrada de aire a aproximadamente la velocidad relativa que corresponde a la velocidad de la aeronave en relación con el aire, es decir, la velocidad del aire o Air-Speed. Durante el funcionamiento, el aire ambiente que se encuentra con la entrada de aire se ralentiza con respecto a la aeronave y, por lo tanto, se comprime, de modo que se calienta adiabáticamente debido al efecto de acumulación. El calentamiento depende de la presión de impacto imperante en la entrada de aire, que a su vez depende de la velocidad. Como resultado, el aire de medición es más cálido que el aire ambiente, por lo que se reduce el riesgo de condensación. Como resultado, se puede prescindir en gran medida de un calentamiento adicional del aire de medición, especialmente en la cámara de medición.

La línea de entrada del inserto, que sirve como la segunda sección de la línea de suministro, tiene un diámetro reducido en comparación con el tubo de acumulación utilizado como la primera sección de la línea de suministro, como resultado de lo cual se genera el gradiente de presión entre la abertura de entrada del tubo de acumulación y la al menos una abertura de salida del inserto cuando el inserto está insertado en el eje respectivo. Cuando el inserto está insertado en el eje respectivo, se forma una cavidad interior entre la pared exterior del inserto y la pared interior del eje. El aire fluye, entre otros lugares, en el exterior de la primera sección de la línea de suministro con un diámetro ampliado y se acelera allí debido a un estrechamiento como resultado de una distancia relativamente pequeña entre la pared exterior de la primera sección de la línea de suministro y la pared interior del eje, de modo que hay una presión estática menor en la abertura de salida del inserto, que en la abertura de entrada del tubo de acumulación.

El inserto está diseñado preferiblemente para conectar el dispositivo de entrada y salida respectivo a través de la línea de suministro respectiva y una línea de descarga respectiva a una cámara de medición respectiva de un sistema de medición respectivo, que se encuentra dentro de un avión respectiva durante el funcionamiento, cuando el inserto está insertado en el eje respectivo. El sistema de medición se usa preferiblemente para medir el vapor de agua. De manera particularmente preferida, la al menos una abertura de salida se puede conectar a la línea de descarga respectiva y está diseñada para descargar un fluido, por ejemplo, aire y en particular aire de medición, desde el inserto cuando el inserto está insertado en el eje respectivo. El inserto se puede conectar preferiblemente a la línea de descarga respectiva de tal manera que el inserto pueda conducir el aire que sale de la cámara de medición respectiva a una salida de aire respectiva del dispositivo de entrada y salida montable en un avión respectivo.

En una realización preferida adicional, el inserto se puede diseñar alternativa o adicionalmente de tal manera que se pueda insertar en el respectivo dispositivo de entrada y salida montable en un avión y volver a quitarlo. Para este propósito, el inserto tiene preferiblemente medios para conectar de manera separable el inserto al eje respectivo del respectivo dispositivo de entrada y salida. Los medios pueden ser en particular elementos de sujeción, elementos de apriete, elementos de fijación, elementos de anclaje o similares, tales como, por ejemplo, tornillos, ganchos, abrazaderas, soportes, remaches, tornillos, pernos o similares. Las tuercas de unión se utilizan preferiblemente como medio para conectar de forma separable el inserto al eje respectivo del dispositivo de entrada y salida respectivo.

El inserto tiene una conexión de línea descarga para una línea de descarga respectiva. El inserto también tiene un tubo de revestimiento de salida que envuelve la línea de entrada y que está conectado a la conexión de línea de descarga para la línea de descarga respectiva. El tubo de revestimiento de salida tiene al menos una abertura de salida. La al menos una abertura de salida se puede disponer en o cerca de la transición entre la primera sección de línea de suministro y la segunda sección de línea de suministro. Además, la al menos una abertura de salida está diseñada preferiblemente para descargar un fluido desde el tubo de revestimiento de salida. La primera sección de línea de suministro tiene una sección transversal mayor que la suma de las secciones transversales de la segunda sección de línea de suministro y del tubo de revestimiento de salida que rodea la segunda sección de línea de suministro.

La al menos una abertura de salida puede ser, por ejemplo, una ranura de salida que está diseñada para descargar un fluido del inserto.

En una realización preferida, el inserto tiene un tornillo de ajuste que está diseñado para producir una constricción ajustable a través del cual se puede ajustar una cantidad de aire desde la entrada y, por lo tanto, la presión en el sistema de conducción de aire. Preferiblemente, el tornillo de ajuste está dispuesto dentro de la línea de entrada. El tornillo de ajuste está dispuesto con especial preferencia en la transición o cerca de la transición entre la línea de entrada y la conexión de línea de suministro. Con la ayuda del tornillo de ajuste, se puede regular la cantidad de aire que ingresa a la línea de entrada a través de la abertura de entrada del tubo de acumulación.

En una realización particularmente preferida del inserto de acuerdo con la invención, la línea de entrada que sirve como la segunda sección de la línea de suministro tiene un diámetro reducido en comparación con el tubo de acumulación que sirve como la primera sección de la línea de suministro, por lo que se genera el gradiente de presión entre la abertura de entrada del tubo de acumulación y la al menos una abertura de salida cuando el inserto está en un estado insertado en el eje respectivo. Además, el inserto está diseñado para conectar el dispositivo de entrada y salida respectivo a través de la línea de suministro respectiva y una línea de descarga respectiva a una cámara de medición respectiva de un sistema de medición respectivo, que en funcionamiento está ubicado en el interior de un avión respectivo, cuando el inserto está insertado en el eje respectivo. Además, el inserto se puede conectar a la línea de descarga respectiva de tal manera que el inserto puede conducir el aire que sale de la cámara de medición respectiva a una salida de aire respectiva del dispositivo de entrada y salida montable en el avión respectivo. Además, el inserto tiene una conexión de línea descarga para la línea descarga respectiva y el inserto tiene un tubo de revestimiento de salida que envuelve la línea de entrada, que está conectado a la conexión de línea descarga para la línea descarga respectiva. Además, el tubo de revestimiento de salida tiene al menos una abertura de salida y la al menos una abertura de salida está dispuesta en o cerca de la transición entre la primera sección de línea de suministro y la segunda sección de línea de suministro y está configurada para descargar un fluido del tubo de revestimiento de salida. Además, la primera sección de la línea de suministro tiene una sección transversal mayor que la suma de las secciones transversales de la segunda sección de la línea de suministro y del tubo de revestimiento de salida que envuelve la segunda sección de la línea de suministro.

La combinación de las características mencionadas permite realizar diversas ventajas. En particular, esta realización particularmente preferida permite que el inserto se utilice en un dispositivo de entrada y salida sin bombas adicionales, ya que el aire se aspira en la abertura de entrada del inserto a través de una entrada de aire y se proporciona en la abertura de salida, con el fin de, a continuación, pasar a través de la salida de aire del dispositivo de entrada y salida respectivo. En su estado insertado en el respectivo dispositivo de entrada y salida, el inserto suministra aire continuamente a un sistema de medición, en particular para la medición del vapor de agua. El inserto permite alcanzar el caudal de aire necesario para la medición, por ejemplo, entre 3 y 5 litros por minuto, sin el uso adicional de bombas. Además, el aire se puede proporcionar en la respectiva cámara de medición del respectivo sistema de medición a una temperatura tal que la cámara de medición no necesite ser calentada. Un calentamiento de la cámara de medición podría causar una distribución de temperatura no homogénea durante la medición y, por lo tanto, aumentar el error de medición.

El dispositivo de entrada y salida de acuerdo con la invención también se denomina en lo sucesivo:

Ram Air Intake for Water Vapour Measurement (RAIWaM).

En aras de la simplicidad, a continuación se utiliza el acrónimo RAIWaM.

La parte de revestimiento exterior del RAIWaM puede ser una carcasa de medición de temperatura total común para aeronaves, que también se denomina carcasa TAT (TAT = Total air Temperatura; temperatura total del aire), como se ha venido utilizado para mediciones de temperatura del aire hasta ahora. Sin embargo, las carcasas convencionales de este tipo para la medición de la temperatura del aire no tienen una línea de suministro y una línea de descarga y, en consecuencia, tampoco conexiones de línea de suministro y de descarga para la conexión a un sistema de medición para determinar el contenido de vapor de agua en el aire. El principio funcional aerodinámico y termodinámico de la carcasa TAT se describe en Stickney et al. (1994); véase. STICKNEY, T. M.; SHEDLOV, M.W., THOMPSON, D.I., 1994: Goodrich Total Temperature Sensors. Goodrich Corporation, Burnsville, Maine, Estados Unidos. Una posible variante de carcasa es la del tipo Rosemount®102 BX (o -BW), que contiene un elemento de medición de temperatura extraíble.

El calentamiento adiabático relacionado con la acumulación del aire de medición es de aproximadamente 30K en condiciones de Mach 0,85 y a una altura de 200 hPa. Incluso a velocidades y altitudes más bajas, el calentamiento adiabático asegura que la temperatura del aire esté siempre a una distancia suficiente del posible punto de rocío. La única excepción es cuando se vuela a través de nubes, lo que puede dar lugar a un valor superior al 100% cuando la relación de la mezcla de vapor de agua se convierte en humedad relativa. En última instancia, este valor siempre se puede utilizar como una indicación de la presencia de partículas de agua líquidas o sólidas, es decir, nubes o precipitación.

En una posible forma de realización del dispositivo de entrada y salida montable en un avión, la distancia entre el tramo de sujeción y la entrada de aire está comprendida entre 50 mm y 150 mm, en particular entre 80 mm y 100 mm. El dispositivo de entrada y salida montable en un avión puede tener, por ejemplo, una distancia entre la sección de sujeción y la entrada de aire de 87 mm.

En una realización preferida del dispositivo de entrada y salida montable en un avión, el dispositivo de entrada y salida tiene una cabecera, un eje y una brida. El eje se extiende entre la brida y la cabecera y envuelve la línea de entrada. La cabecera tiene la entrada de aire en una cara frontal. La brida forma la sección de sujeción para sujetar el dispositivo de entrada y salida a un avión. Además, la cabecera puede encerrar un canal de flujo abierto en ambos lados, cuyo extremo delantero abierto es la entrada de aire y por el cual fluye el aire durante el funcionamiento y está dispuesto de modo que discurra aproximadamente paralelo al flujo presente durante el funcionamiento. Además, aguas debajo de la entrada de aire, la sección transversal interior del canal de flujo inicialmente se ensancha y luego se estrecha nuevamente hacia su extremo posterior abierto que forma un escape de aire. La línea de suministro puede extenderse desde una sección del canal de flujo en la que la sección transversal interna se agranda. Además, el extremo posterior abierto del canal de flujo puede tener una sección transversal más pequeña que la entrada de aire. La sección transversal más pequeña en el extremo posterior abierto del canal de flujo crea una constricción de flujo que, cuando la aeronave está en vuelo, genera el aumento de presión que se produce al entrar en la ruta de velocidad reducida relativa y, por lo tanto, el calentamiento adiabático del aire de medición. La suma de la presión de impacto y la presión estática, es decir, la presión total y por tanto también el efecto de calentamiento adiabático, se mantienen a lo largo del canal de flujo o, en su caso, en toda la sección de medición hasta la constricción del flujo.

En una realización, el dispositivo de entrada y salida montable en un avión comprende un calentador de sonda. El calentador de sonda está dispuesto preferiblemente en una cara frontal del dispositivo de entrada y salida y / o en la transición o cerca de la transición entre la entrada de aire y la línea de entrada.

El dispositivo de entrada y salida que se puede montar en un avión tiene preferiblemente una abertura de entrada calentada. El calentador de sonda previsto preferiblemente para este propósito sirve para evitar la formación de hielo y está dispuesto preferiblemente en la cara frontal del dispositivo de entrada y salida.

Además, el dispositivo de entrada y salida montable en un avión puede comprender, alternativa o adicionalmente, un calentador dispuesto en la línea de suministro hacia la cámara de medición. El calentador dispuesto en la línea de suministro se utiliza para calentar el aire de medición antes de que entre en la cámara de medición para el proceso de medición y, por lo tanto, hace superfluo el calentamiento del aire de medición dentro de la cámara de medición. Es posible que el calentamiento adiabático del aire de medición provocado por el efecto de acumulación no se considere aún suficiente para evitar de forma fiable la formación de condensación. En este caso, el calentador se puede usar para calentar la línea de entrada entre el RAIWaM y el sistema de medición para así calentar el aire de medición. De manera correspondiente, según una variante de realización preferida, se puede prever que la línea de suministro a la cámara de medición presente un calentador para calentar el aire que fluye a través de la línea de suministro. Al colocar el calentador en la zona de la línea de suministro, es posible calentar el aire de medición lo suficiente antes de que ingrese en la cámara de medición para que el aire de medición no tenga que calentarse dentro de la cámara de medición y por lo tanto tenga una temperatura homogénea.

La cámara de medición del sistema de medición es preferiblemente una cámara de medición de absorción que permite determinar el contenido de vapor de agua, por ejemplo, mediante espectrometría de absorción.

En una aplicación ejemplar del RAIWaM para el sistema de medición tipo WVSS-II de SpectraSensors Inc., EE.UU., este dispone de una cámara de medición para la determinación del contenido de vapor de agua mediante espectrometría de absorción. La espectrometría de absorción es un método para determinar el contenido de vapor de agua en el aire. Una columna de aire de medición se ilumina por un haz de luz de medición, cuya absorción a una determinada longitud de onda refleja el grado de densidad del vapor de agua. Para el cálculo de un parámetro de humedad del aire físicamente conservador, como por ejemplo la relación de mezcla de la masa de vapor de agua, además de la densidad del vapor de agua, es necesaria la medición de la presión y la temperatura del contenido de la cámara. Esta última cantidad solo puede determinarse en un número finito de puntos de medición dentro de la cámara. Por esta razón, se requiere un campo de temperatura homogéneo para obtener un valor de temperatura representativo. El calentamiento directo de la cámara entraría en conflicto con este objetivo. El efecto de calentamiento adiabático del RAIWaM es un paso esencial para lograr el objetivo descrito.

Las mejoras alcanzadas o alcanzables por los dispositivos de entrada y salida y sus posibles realizaciones son:

- la condensación en el interior del dispositivo puede evitarse o al menos reducirse, sin necesidad de calentar por separado la parte central del sistema de medición, es decir, en el caso de usar método óptico en cámara de medición de absorción o dispersión,

- debido a que la entrada de aire del RAIWaM está fuera de la capa de fricción cuando se coloca de una forma aerodinámicamente correcta en el fuselaje del avión,

- las fugas de cabina en el área de entrada no causan interferencias,

- los depósitos de agua o hielo en la superficie exterior del avión en el área de entrada no influyen (sin efectos de memoria),

- debido al efecto de acumulación, una densidad de vapor de agua significativamente más alta que el aire exterior (hasta en un 50%) puede resultar, en última instancia, en una reducción del umbral inferior de respuesta del proceso de medición.

Para tener las propiedades especificadas (punto de entrada de aire fuera de la capa límite del cuerpo volante), la entrada de aire del RAIWaM debe estar a la misma distancia del morro del avión o del fuselaje que la que también debe observarse para los sensores de temperatura del avión.

La invención se refiere también a un dispositivo de medición de vapor de agua con un dispositivo de entrada y salida, así como una línea de suministro, un sistema de medición con una cámara de medición y una línea de descarga. La línea de suministro está conectada firmemente a la conexión de línea de suministro del dispositivo de entrada y salida y a una entrada de la cámara de medición. La línea de descarga está conectada a una salida de la cámara de medición y a la conexión de línea de descarga del dispositivo de entrada y salida. El sistema de medición está configurado para determinar el contenido de vapor de agua del aire en la cámara de medición.

En una forma de realización preferida del dispositivo de medición de vapor de agua, la cámara de medición es una cámara de medición de absorción que permite determinar la humedad del aire mediante un espectrograma de absorción.

La invención incluye el conocimiento de que los dispositivos de medición de vapor de agua conocidos tienen las siguientes desventajas:

- El aire que fluye hacia la entrada de aire está previamente en contacto con la superficie del fuselaje aguas arriba. Dependiendo de su humectación con agua o hielo y la temperatura, pueden surgir efectos de inercia no reproducibles (también llamados Memory-effects; efectos de memoria).

- El aire de medición puede estar contaminado por el aire interior de la cabina enriquecido con vapor de agua debido a pequeñas fugas que se producen en la parte aguas arriba de la cabina presurizada. A medida que el avión envejece, pueden producirse fugas en puertas, ventanas, flaps, conectores, ejes del tren de aterrizaje y todas las uniones entre los componentes del fuselaje, por ejemplo, a través de signos de fatiga en las juntas de los extremos de las láminas de aluminio. Estas fugas no tienen importancia para las operaciones de vuelo, pero son fatales para la medición del vapor de agua. El efecto aumenta con la altitud, es decir, al aumentar la diferencia de presión entre la cabina y el entorno. El efecto depende principalmente del tipo y la antigüedad del avión. Sin embargo, también puede haber diferencias individuales entre aviones del mismo tipo. En principio, estos efectos de error, que siempre son posibles, no se pueden calibrar.

- El objetivo de diseño subyacente del dispositivo de entrada y salida anterior, el llamado "Air Sampler" (parte del sistema WVSS-II de SpectraSensors Inc., EE. UU.), a saber, mantener la presión ambiental del avión (presión estática), ha demostrado ser una desventaja. Si la humedad relativa del aire ambiente se acerca al 100%, puede producirse condensación en la parte interior del recorrido del aire de medición (tubos, piezas de transición y cámara de absorción), lo que tiene un impacto decisivo en el proceso de medición. Hay dos razones para esto:

- El “Air Sampler” se puede colocar en un punto del avión que tenga una presión negativa causada por el flujo. El enfriamiento adiabático que está directamente asociado con esto alcanza rápidamente el punto de rocío a niveles más altos de humedad.

- La inercia térmica de las paredes internas del conducto de aire de entrada y la cámara de absorción asegura cause que se baje del punto de rocío durante el descenso, es decir, la durante la transición de condiciones más frías a más cálidas.

Los dos últimos efectos mencionados a menudo provocan una formación indeseable de condensado dentro de las líneas de aire de medición y sobre todo dentro de la cámara de medición de absorción.

Es ventajoso que la carcasa TAT del RAIWaM se pueda calentar (aproximadamente 300 W) para evitar el riesgo de formación de hielo en la sonda que ponga en peligro al avión.

Según una variante de realización preferida, el RAIWaM tiene una carcasa TAT, cuyo elemento de medición de temperatura se reemplaza por un inserto fabricado especialmente, es decir, el inserto según la invención. Las condiciones aerodinámicas y termodinámicas se describen en Stickney et al. (1994). La invención por tanto se refiere también al inserto para el dispositivo de entrada y salida correspondiente. El inserto tiene un tubo de acumulación como la primera sección de línea de suministro, que está configurado para su inserción en el eje del dispositivo de entrada y salida y que está dimensionado de tal manera que una abertura de entrada del tubo de acumulación se encuentra cerca de la abertura entre la cabecera y el eje del dispositivo de entrada y salida. El tubo de acumulación está conectado a través de una línea de entrada que sirve de una segunda sección de línea de suministro a una conexión de línea de suministro para la línea de suministro.

El inserto tiene preferiblemente un tubo de revestimiento de salida que envuelve la línea de entrada y que está conectado a una conexión de línea descarga para la línea de descarga. El inserto también comprende medios para conectar de manera separable el inserto al eje del dispositivo de entrada y salida. Los medios para conectar de forma separable el inserto al eje de los dispositivos de entrada y salida pueden ser, por ejemplo, elementos de sujeción o elementos de fijación, tales como abrazaderas, tornillos o similares. El tubo de revestimiento de salida puede tener además aberturas o ranuras de salida que están dispuestas en o cerca del paso entre la primera sección de línea de suministro y la segunda sección de línea de suministro y que están configuradas para descargar un fluido, por ejemplo, el aire de medición de la tubería de revestimiento de salida. La primera sección de línea de suministro tiene una sección transversal mayor que la suma de las secciones transversales de la segunda sección de línea de suministro y el tubo de revestimiento de salida que rodea la segunda sección de línea de suministro. En un estado insertado con el inserto en el eje del dispositivo de entrada y salida, se crea un espacio alrededor del tubo de revestimiento de salida, lo que facilita la eliminación del aire de las ranuras de salida.

La invención también se refiere al uso de un inserto según la invención en un dispositivo de entrada y salida montable en un avión. El dispositivo de entrada y salida montable en un avión tiene una entrada de aire, una cabecera, un eje y una sección de sujeción. La entrada de aire está conectada a la línea de entrada del inserto, que tiene la conexión de línea de suministro para la línea de suministro respectiva. El eje se extiende entre la sección de sujeción y la cabecera y envuelve la línea de entrada. La sección de sujeción está diseñada para sujetar el dispositivo de entrada y salida a un avión. La entrada de aire está preferiblemente a una distancia tal de la sección de sujeción que la entrada de aire está ubicada fuera de una capa de fricción (capa límite) alrededor de la superficie de un avión cuando el dispositivo de entrada y salida está montado en un avión en vuelo.

La invención se explicará ahora con más detalle con referencia a una realización que utiliza las figuras. Las figuras son:

Fig. 1: una vista esquemática de un dispositivo de medición de vapor de agua con un dispositivo de entrada y salida de aire con un inserto para la conexión a un sistema de medición de vapor de agua

Fig. 2: una vista externa en perspectiva del dispositivo de entrada y salida

Fig. 3a: una representación cortada del diagrama básico del dispositivo de entrada y salida para explicar la función del RAIWaM

Fig. 3b: una vista en perspectiva parcial de un inserto y

Fig. 4: una vista en perspectiva parcialmente cortada del inserto en el dispositivo de entrada y salida como un RAIWaM para conectar el dispositivo de entrada y salida a un sistema de medición dispuesto en el interior del avión.

Fig. 1 muestra una vista de un dispositivo de medición de vapor de agua 10 con un dispositivo de entrada y salida 12 que sirve como Ram Air Intake for Water Vapour Measurement (RAIWaM) con un eje 20 que sirve como brazo. Un inserto 40 se inserta en el dispositivo de entrada y salida 12, por medio del cual el dispositivo de entrada y salida 12 está conectado a una cámara de medición 16 de un sistema de medición a través de una línea de suministro 14 y una línea de descarga 18. El inserto 40 es extraíble.

El dispositivo de medición de vapor de agua 10 comprende así una sonda de medición 12 como un RAIWaM en forma de carcasa TAT (TAT=Total Air Temperature). Además, el dispositivo de medición de vapor de agua 10 tiene un primer conducto de aire como línea de suministro 14, una cámara de medición 16 con el sistema de medición en sí de vapor de agua y un segundo conducto de aire como línea de descarga 18 a través de los cuales fluye el aire de medición uno tras otro durante el funcionamiento. La línea de suministro 14 se extiende desde el inserto 40 o desde la carcasa TAT 12 (sonda de medición 12) hasta una entrada de la cámara de medición de la cámara de medición 16. La línea de descarga 18 se extiende desde una salida de la cámara de medición de la cámara de medición 16 de regreso al inserto 40 o a la carcasa TAT 12.

La carcasa del TAT 12 tiene un eje 20 a modo de brazo, en un extremo del cual se proporciona una cabecera 21 de forma aerodinámica con una entrada de aire o admisión de aire 22 y en el que el otro extremo es un extremo de fijación en forma de brida 24 para la fijación a una aeronave.

El eje 20 está dimensionado de tal manera que la entrada de aire 22 como admisión de aire está situada la región de los primeros pocos metros detrás del morro del avión durante las operaciones de vuelo, fuera de una capa límite de dinámica de fluidos alrededor de la aeronave en vuelo, a la que está unido el dispositivo de entrada y salida 12.

La Fig. 2 muestra una vista exterior en perspectiva de un dispositivo de entrada y salida 12 con una cabecera 21, un eje 20 y una sección de sujeción en forma de brida 24. En un extremo de la cabecera 21 está dispuesta la entrada de aire 22, que sirve para suministrar aire.

La Fig. 3 ilustra la estructura interna y la función de todo el dispositivo de medición, incluido el RAIWaM. La cabecera 21 incluye un canal de flujo 26 que está abierto por ambos lados y cuyo extremo delantero abierto es la entrada de aire 22. El extremo posterior abierto del canal de flujo 26 forma una salida de aire 28. Entre la entrada de aire 22 y la salida de aire 28, la sección transversal interior del canal de flujo 26 inicialmente se expande y luego disminuye de nuevo hacia la salida de aire 28. La salida de aire 28 tiene una sección transversal más pequeña que la entrada de aire 22.

La línea de suministro 14 comienza allí donde el canal de flujo 26 una sección transversal interna agrandada. Para este propósito, la línea de suministro 14 está conectada en conexión de fluido al canal de flujo 26 a través de una línea de entrada 46 y una abertura de entrada 42 de un tubo de acumulación 44 del inserto 40. La línea de descarga 18 está conectada en conexión de fluido a una salida de escape de aire 30 que está dispuesta en un borde trasero del eje 20 La línea de descarga 18 está conectada en conexión de fluido a la salida de aire a través de un tubo de revestimiento de salida 52 y aberturas de salida en forma de ranuras de salida 54.

El canal de flujo 26 está alineado con respecto al eje 20 o lo que es lo mismo, con respecto a su brida 24, de manera que discurre aproximadamente en paralelo a la dirección de flujo del aire ambiental durante el funcionamiento. El aire ambiental que incide en la entrada de aire 22 durante el funcionamiento se acumula en la entrada de aire 22 y se calienta adiabáticamente como resultado de este efecto de acumulación. De manera correspondiente, el aire de medición se calienta en comparación con el aire ambiente. El aire de medición calentado fluye desde el canal de flujo 26 pasando por la abertura de entrada 42 del tubo de acumulación 44 y la línea de entrada 46 a la línea de suministro 14 y a través de ella al sistema de medición con la cámara de medición 16. Allí se realiza la medición del vapor de agua mediante espectrometría de absorción. El aire de medición sale entonces de la cámara de medición 16 y de su salida de la cámara de medición al segundo conducto de aire 18, o la línea de descarga y es conducido a través de este de regreso a la conexión de línea de descarga 50.

Así, el aire dentro de cabecera 21 se desvía en ángulo recto hacia el tubo de acumulación 44, la abertura de entrada real para la sonda de medición de temperatura o, si es necesario a una continuación. Aguas arriba de este punto de desvío, la cabecera 21 está provista de orificios que, por efecto de succión del flujo externo, succionan la capa de fricción del flujo interior y así la reducen. Esto asegura que la parte de flujo desviada en gran parte no ha entrado en contacto con la pared de la carcasa aguas arriba. Por tanto, cuando se utiliza originalmente como dispositivo de medición de temperatura, el efecto de acumulación adiabático no perturbado puede surgir en la abertura de entrada 42 del tubo de acumulación 44. Su efecto de calentamiento sobre el sensor ubicado en el tubo se compensa en un sencillo proceso de cálculo. El efecto de acumulación se logra a través de aberturas de salida estrechas en forma de ranuras de salida 54 en el extremo de flujo del tubo de acumulación 44, donde hay una presión negativa relativa en el exterior del tubo debido a la aerodinámica. La velocidad del aire en el exterior se reduce de hasta 300 m/s a unos pocos m/s. La presión total casi completa se establece, así como la suma de la presión estática (ambiente) y la presión de impacto.

Para evitar la formación de hielo en el dispositivo de entrada y salida 12 que sirve como sonda de medición, las caras frontales de las aberturas de entrada que miran hacia el flujo están provistas de un calentador de sonda 32 eléctrico. La primera línea de suministro 14 está provista de un calentador 34 para cualquier calentamiento adicional del aire de medición que pueda ser necesario.

El eje 20 crea una distancia de la entrada de aire 22 a una superficie del avión formada por el revestimiento exterior 36 del avión, que está dimensionada de tal manera que la entrada de aire 22 está ubicada fuera de una capa límite de dinámica de fluido alrededor del revestimiento exterior 36 del avión y, por lo tanto, fluye libremente con una velocidad que corresponde con la velocidad del avión relativa al aire (“Airspeed”) La distancia está preferiblemente entre 50 mm y 150 mm, por ejemplo entre 80 mm y 100 mm. De manera particularmente preferible, la distancia es de 87 mm.

En lugar de una sonda de temperatura proporcionada de alguna otra manera, se proporciona un inserto 40 que se inserta en la carcasa TAT 12 y está unido tanto con la línea de suministro 14 como con la línea de descarga 18 y forma una sección de línea de suministro y una sección de línea de descarga y, por lo tanto sirve para el suministro y la descarga de aire de medición al sistema de medición con la cámara de medición 16. La figura 3 muestra el inserto 40 tanto en una representación esquemática en la vista en sección transversal del RAIWaM (Fig. 3a) como en una vista parcial en perspectiva (Fig. 3b).

El inserto 40 está diseñado de manera que una abertura de entrada 42 del inserto 40 linda directamente con el canal de flujo 26. Casi toda la presión de impacto se aplica a la abertura de entrada 42 del inserto 40. La abertura de entrada 42 es al mismo tiempo la entrada a la línea de suministro 14. Una parte superior del inserto 40 en la figura forma así una primera sección de línea de suministro 44 en forma de tubo de acumulación, que es seguida en línea recta por una segunda sección de línea de suministro 46 como línea de entrada del inserto 40, que tiene un diámetro reducido en comparación con el tubo de acumulación 44 que sirve como la primera sección de línea de suministro, y que conduce a una conexión de línea de suministro 48 a la que se conecta la línea de suministro 14 adicional, que finalmente conduce a la cámara 16 de medición.

El inserto 40 está también unido a la línea de descarga 18 y forma una sección de línea de descarga 52. Para la conexión al resto de la línea de descarga 18, se proporciona una conexión de línea de descarga 50, que conduce a la sección de línea descarga 52 que está dispuesta coaxialmente como un tubo de revestimiento alrededor de la segunda sección de línea de suministro 46, y que desemboca en una abertura de salida en forma de ranura de salida 54 que está ubicada donde la primera sección de línea de suministro 44 con un diámetro mayor, es decir el tubo de acumulación, transita a la segunda sección de línea de suministro 46 (es decir, la línea de entrada) con un diámetro menor. El aire de medición que sale de la ranura de salida 54 entra en una cavidad interior 56 del eje 20, que a su vez está conectada en conexión de fluido a la salida de escape de aire 30 en el eje 20. La cavidad interior 56 también está conectada en conexión de fluido al canal de flujo 26 y es ventilado por el aire que entra en la entrada de aire 22. Este fluye, entre otros lados, por el exterior de la primera sección de línea de suministro 44 con un diámetro ampliado y se acelera allí debido a un estrechamiento debido a una distancia relativamente pequeña entre una pared exterior de la primera sección de línea de suministro 44 y una pared interior de la cavidad interior 56, de modo que da como resultado una presión estática menor en comparación con la presión estática que hay en la sección de descarga 52

El inserto 40 está diseñado de tal manera que su entrada o tubo de acumulación 44 es geométricamente idéntico al de un inserto de medición de temperatura utilizado en las carcasas TAT. El aire que ha entrado fluye hacia una línea de entrada 46 con eje central de simetría y conduce directamente a la pieza de conexión, es decir, a la conexión de línea de suministro, de la línea de suministro de aire de medición, o línea de suministro, del sistema de medición en sí.

El aire de medición que fluye de vuelta es guiado desde la pieza de conexión de la salida del sistema de medición, es decir, la conexión de línea de descarga 50, a través del tubo de revestimiento 52 alrededor de la línea de entrada 46 hasta la ranura de salida 54, que está en el inserto 40 exactamente en el punto geométrico y aerodinámico idéntico de la carcasa TAT donde están ubicadas las aberturas de salida en el inserto de medición de temperatura. El aire que sale de la ranura de salida 54 pasa por la cavidad interior 56 hasta la abertura de salida trasera que forma la salida de escape de aire 30. El gradiente de presión entre la abertura de entrada 42 en el extremo delantero del tubo de acumulación 44 y la ranura de salida 54 asegura el flujo del aire de medición. En última instancia, se obtiene un caudal verificado en laboratorio de entre 3 y 5 litros por minuto. Esto es más que suficiente para los sistemas de medición convencionales. No se requiere una operación de bomba adicional.

La cantidad de aire y, por lo tanto, también la presión en el sistema de conductos de aire desde la entrada se puede ajustar usando un tornillo de ajuste 58 (ver sección en la Fig.4). El tornillo de ajuste 58 crea una constricción ajustable, que asegura que la presión de impacto se mantenga en todo el sistema de medición. El caudal se puede adaptar a los requisitos del proceso de medición.

Fig. 4 muestra una vista en perspectiva parcialmente seccionada del inserto 40. El inserto 40 completo puede insertarse en la carcasa TAT 12 del RAIWaM y retirarse de nuevo.

El inserto 40 está diseñado para ser insertado en un dispositivo de entrada y salida montable en un avión 12.

El inserto 40 comprende un tubo de acumulación 44, una línea de entrada 46, una conexión de línea de suministro 48, una conexión de descarga 50 y una tubería de revestimiento de salida 52.

El tubo de acumulación 44 tiene una abertura de entrada 42 y forma una primera sección de línea de suministro que se utiliza para guiar el aire al interior de la línea de entrada 46. El tubo de acumulación 44 está diseñado para su inserción en un eje respectivo 20 del respectivo dispositivo de entrada y salida 12 y está dimensionado de tal manera que cuando el inserto 40 está insertado en el eje correspondiente 20, la abertura de entrada 42 del tubo de acumulación 44 está cerca de una abertura entre una cabecera respectiva 21 y el eje respectivo 20 del dispositivo de entrada y de salida 12 correspondiente (véase Fig. 3a). La línea de entrada 46 forma una segunda sección de línea de suministro y se extiende desde un extremo distal del tubo de acumulación 44, es decir, desde la transición del inserto 40, en la que cambia su diámetro, hasta la conexión de línea de suministro 48. La conexión de línea de suministro 48 está diseñada para conectar el inserto 40 y, por lo tanto, el dispositivo de entrada y salida 12 a una línea de suministro respectiva 14. La línea de suministro 14 conduce el aire, en particular, a una cámara de medición 16 de un sistema de medición (véase Fig. 3a), en la que se miden las propiedades del aire. La cámara de medición 16 se puede conectar a la conexión de línea de descarga 50 del inserto 40 a través de una línea de descarga 18 (véase Fig. 3a). Por lo tanto, la conexión de línea de descarga 50 también está diseñada para conectar el inserto 40 y, por lo tanto, el dispositivo de entrada y salida 12 a una línea de descarga 18 respectiva. La línea de descarga 18 guía el aire desde la cámara de medición 16 hasta la conexión de línea de descarga 50. La conexión de línea de descarga 50 está conectada al tubo de revestimiento de salida 52, que sirve como sección de línea de descarga y envuelve la línea de entrada 46. El tubo de revestimiento de salida 52 termina en las aberturas de salida en forma de ranuras de salida 54, que están ubicadas en la transición entre la línea de entrada 46 y el tubo de acumulación 44, es decir, en la transición del cambio de diámetro. En el estado insertado del inserto 40 en el eje 20 respectivo, el tubo de acumulación 44 está diseñado por lo tanto para generar un gradiente de presión entre la abertura de entrada 42 del tubo de acumulación 44 y las ranuras de salida 54 del inserto 40, lo que asegura un flujo de aire.

En el estado del inserto 40 insertado en el eje 20 del respectivo dispositivo de entrada y salida 12, como se muestra en la figura 3a, el inserto se usa para unir el respectivo dispositivo de entrada y salida 12 en el que el inserto 40 se inserta a través de línea de suministro respectiva 14 y una línea de descarga respectiva 18 con una cámara de medición respectiva 16 de un sistema de medición correspondiente, que se encuentra dentro de un avión respectivo durante el funcionamiento. El inserto 40 permite en particular operar un sistema de medición sin una bomba adicional.

En el ejemplo de realización del inserto 40 mostrado en la figura 4, el inserto 40 tiene un tornillo de ajuste 58 en la transición entre la línea de entrada 46 y la conexión de línea de suministro 48. El tornillo de fijación 58 se utiliza para crear una constricción. La constricción se puede crear girando el tornillo de ajuste 58, como resultado de lo cual el volumen en la transición entre la línea de entrada 46 y la conexión de línea de suministro 48 puede reducirse o aumentarse. Con la ayuda del tornillo de ajuste 58, se puede ajustar la cantidad de aire y por lo tanto la presión en el sistema de medición.

Lista de símbolos de referencia:

10 Aparato de medición de vapor de agua

12 Dispositivo de entrada y salida, sonda de medición / carcasa TAT,

Línea de suministro

Cámara de medición

Línea de descarga

Eje / brazo

Cabecera

Entrada de aire / admisión de aire

Extremo de sujeción / sección de sujeción / brida

Canal de flujo

Salida de aire

Salida de escape de aire

Calentador de sonda

Calentador

Revestimiento exterior del avión

Inserto

Abertura de entrada

Tubo de acumulación, primera sección de línea de suministro Línea de entrada, segunda sección de línea de suministro Conexión de línea de suministro

Conexión de línea de descarga

Conexión de línea de descarga / tubo de revestimiento Ranura de salida

Cavidad

Tornillo de ajuste

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un inserto (40) para un dispositivo de entrada y salida (12) montable en un avión, donde el inserto (40) comprende

- un tubo de acumulación (44) que tiene una abertura de entrada (42),

- una línea de entrada (46) que tiene una conexión de línea de suministro (48) para una línea de suministro correspondiente (14), y

- al menos una abertura de salida (54),

donde el tubo de acumulación (44) forma una primera sección de línea de suministro (44), está configurado para su inserción en un eje respectivo (20) del dispositivo de entrada y salida (12) correspondiente, y está dimensionado de tal manera que la abertura de entrada (42) del tubo de acumulación (44), en un estado en el que el inserto (40) está insertado en el eje correspondiente (20), está ubicada en la vecindad de una abertura entre una cabecera respectiva (21) y el eje correspondiente (20) del dispositivo de entrada y salida respectivo(12),

donde el tubo de acumulación (44) está conectado a la conexión de línea de suministro (48) para una línea de suministro correspondiente (14) a través de la línea de entrada (46) como segunda sección de línea de suministro (46), y

donde el tubo de acumulación (44) está configurado para generar, en el estado en el que el inserto (40) está insertado en el eje correspondiente (20), una diferencia de presión entre la abertura de entrada (42) del tubo de acumulación (44) y la al menos una abertura de salida (54) del inserto (40), proporcionando dicha diferencia de presión un flujo de aire,

donde la línea de entrada (46) que sirve como la segunda sección de la línea de suministro (46) tiene un diámetro reducido en relación con el tubo de acumulación (44) que sirve como la primera sección de la línea de suministro (44), por lo que en el estado en el que el inserto (40) está insertado en el eje respectivo (20) se genera la diferencia de presión entre la abertura de entrada (42) del tubo de acumulación (44) y la al menos una abertura de salida (54) del inserto (40),

caracterizado porque

el inserto (40) tiene una conexión de línea de descarga (50) para una línea de descarga respectiva (18), y el inserto (40) comprende un tubo de revestimiento de salida (52) que envuelve la línea de entrada (46) y está conectado a la conexión de línea de descarga (50) para la línea de descarga respectiva (18),

la primera sección de la línea de suministro (44) tiene una sección transversal que es mayor que la suma de las secciones transversales de la segunda sección de línea de suministro (46) y del tubo de revestimiento de salida (52) que rodea la segunda sección de línea de suministro (46), y

el tubo de revestimiento de salida (52) tiene al menos una abertura de salida (54).

2. El inserto (40) según la reivindicación 1, donde el inserto (40) en el estado en el que el inserto (40) está insertado en el eje respectivo (20), está configurado para conectar los respectivos aparatos de entrada y salida (12) a través de la línea de suministro (14) correspondiente y una línea de descarga (18) correspondiente a una cámara de medición (16) correspondiente de un sistema de medición respectivo que en funcionamiento está ubicado en el interior de una aeronave correspondiente.

3. El inserto (40) según la reivindicación 2, donde en el estado en el que el inserto (40) está insertado en el eje respectivo (20), la al menos una abertura de salida (54) se puede conectar a la línea de descarga respectiva (18) y está configurada para descargar un fluido del inserto (40).

4. El inserto (40) según cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, donde el inserto (40) se puede conectar a la línea de descarga respectiva (18) de tal manera que el inserto (40) puede guiar el aire que sale de la cámara de medición (16) correspondiente a una respectiva salida de escape de aire (30) del dispositivo de entrada y salida montable en un avión (12) correspondiente.

5. El inserto (40) según una de las reivindicaciones 1 a 4, donde la al menos una abertura de salida (54) está dispuesta en, o cerca de, la transición entre la sección de línea de suministro (44) y la segunda sección de línea de suministro (46), y está configurada para descargar un fluido del tubo de revestimiento de salida (52).

6. El inserto (40) según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, donde el inserto (40) tiene medios para conectar de manera separable el inserto (40) al eje respectivo (20) del respectivo dispositivo de entrada y salida (12).

7. El inserto (40) según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, donde el inserto (40) tiene un tornillo de ajuste (58) que está configurado para provocar una constricción ajustable por medio de la cual se puede ajustar una cantidad de aire desde la entrada y, por lo tanto, la presión en el sistema de conducción de aire.

8. Uso de un inserto (40) según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7 en un dispositivo de entrada y salida montable en un avión (12), que tiene

- una entrada de aire (22);

- una cabecera (21);

- un eje (20); y

- una sección de sujeción (24) para sujetar el dispositivo de entrada y salida (12) a un avión;

donde la entrada de aire (22) está conectada a la línea de entrada (46) que tiene la conexión de línea de suministro (48) para la línea de suministro respectiva (14);

donde el eje (20) se extiende entre la sección de sujeción (24) y la cabecera (21) y envuelve la línea de entrada (46); y

donde la entrada de aire (22) tiene una separación de la sección de sujeción (24) tal, que la entrada de aire (22) está fuera de una capa de fricción (capa límite) que rodea la superficie de un avión, cuando el dispositivo de entrada y salida (12) está montado en un avión en vuelo.

9. Un dispositivo de entrada y salida (12) montable en un avión, con un inserto (40) según una de las reivindicaciones 1 a 7 insertado en el dispositivo de entrada y salida, donde el dispositivo de entrada y salida (12) montable en un avión comprende

- una entrada de aire (22);

- una cabecera (21);

- un eje (20); y

- una sección de sujeción (24) para sujetar el dispositivo de entrada y salida (12) a un avión;

donde la entrada de aire (22) está conectada a la línea de entrada (46) del inserto (40) que tiene la conexión de línea de suministro (48) para la línea de suministro respectiva (14);

donde el eje (20) se extiende entre la sección de sujeción (24) y la cabecera (21) y envuelve la línea de entrada (46) del inserto (40); y

donde la entrada de aire (22) tiene una separación de la sección de sujeción (24) tal, que la entrada de aire (22) está fuera de una capa de fricción (capa límite) que rodea la superficie de un avión, cuando el dispositivo de entrada y salida (12) está montado en un avión en vuelo.

10. Dispositivo de entrada y salida (12) montable en un avión según la reivindicación 9,

donde la cabecera (21) tiene la entrada de aire (22) en un lado frontal;

donde la cabecera (21) encierra un canal de flujo (26) que está abierto por ambos lados, cuyo extremo delantero abierto es la entrada de aire (22), y por el que fluye el aire durante la operación y está dispuesto de manera que durante la operación discurre aproximadamente paralelo al flujo presente;

donde el extremo posterior abierto del canal de flujo (26) tiene una sección transversal más pequeña que la entrada de aire (22);

donde el dispositivo de entrada y salida (12) comprende un calentador de sonda (32); y

donde el calentador de sonda (32) está dispuesto en una cara frontal del dispositivo de entrada y salida (12) y / o entre la entrada de aire (22) y la línea de entrada (46).

11. Aparato de medición de vapor de agua (10), que tiene un dispositivo de entrada y salida (12) montable en un avión según la reivindicación 9 o 10, así como una línea de suministro (14), un sistema de medición que tiene una cámara de medición (16 ) y una línea de descarga (18), donde la línea de suministro (14) está firmemente unida a la conexión de línea de suministro (48) del inserto (40) y a una entrada de la cámara de medición (16), y la línea de descarga (18) está unida a una salida de la cámara de medición (16) y a la conexión de línea de descarga (50) del inserto (40), y donde el sistema de medición está configurado para determinar el contenido de vapor de agua del aire en la cámara de medición (16).