ES2954623T3 - Regulador poroso con ventilación integrada - Google Patents

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ES2954623T3 ES20737257T ES20737257T ES2954623T3 ES 2954623 T3 ES2954623 T3 ES 2954623T3 ES 20737257 T ES20737257 T ES 20737257T ES 20737257 T ES20737257 T ES 20737257T ES 2954623 T3 ES2954623 T3 ES 2954623T3
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Damien Maury
David Lossouarn
Jean-Luc Mancho
Mickael Bregoli
Romain Angelique
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Abstract

Regulador configurado para recibir un flujo de aire caliente a través de una entrada de aire (12), tratar este aire caliente y transmitir el aire caliente tratado a una salida de aire (14) configurada para alimentar un actuador neumático (16). , que comprende al menos un elemento eléctrico y/o mecánico sensible a la temperatura (36, 37) y un cuerpo regulador (100). El regulador se caracteriza porque el cuerpo regulador está compuesto por un recinto hueco conductor de calor (28) que rodea al menos parcialmente un conducto (22) para transportar el flujo de aire caliente, estando dicha cavidad al menos parcialmente llena con una malla metálica producida por fabricación aditiva que permite que circule el aire de enfriamiento, y en que el elemento eléctrico y/o mecánico (36, 37) sensible a la temperatura está dispuesto en, o en contacto con, el regulador para ser enfriado por el aire de enfriamiento por vía térmica. conducción. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Regulador poroso con ventilación integrada
Campo técnico de la invención
La invención se refiere a un regulador. En particular, la invención se refiere a un regulador que permite el tratamiento de un aire caliente portador de una potencia neumática, por ejemplo para permitir la activación de un accionador neumático. Un regulador de este tipo puede ser utilizado en una aeronave, específicamente para regular el aire suministrado al accionador neumático de una válvula de la aeronave, específicamente una válvula de un sistema de extracción de aire o de aire acondicionado.
Antecedentes de la técnica
El regulador permite el tratamiento de un aire caliente portador de potencia neumática por diferentes elementos de tratamiento. Un regulador de este tipo también puede conocerse como "servocontrol".
Cuando el regulador es utilizado en un entorno térmico severo, tal como una aeronave, está sometido a altas tensiones térmicas que requieren un tratamiento particular. En particular, los reguladores comprenden unos elementos particularmente sensibles a la temperatura, tales como unos solenoides que permiten la gestión del flujo de aire de salida del regulador, unas membranas de regulación de presión, etc. Se entiende en general por elementos sensibles a la temperatura, unos elementos que pueden específicamente dañarse en presencia de una temperatura elevada, o que tienen un rendimiento reducido en presencia de una temperatura elevada.
Las soluciones actuales para proteger estos elementos sensibles son, por ejemplo:
- Reubicación de los elementos sensibles en una zona protegida: esta solución requiere, no obstante, la adición de conductos para comunicar la información de presión, lo que tiene un gran impacto en el coste y hace que la instalación sea más compleja;
- Adición de una ventilación de la zona, bien general para toda la zona, o bien dirigida hacia los elementos sensibles:
esta solución tiene una eficacia limitada en los elementos sensibles puesto que no es suficientemente específica para estos elementos.
Otros reguladores según la técnica anterior son conocidos a partir de los documentos US 2017/030265 A1 y EP 3045 709 A1.
Los inventores han buscado una solución para evitar reubicar los elementos sensibles y mejorar la ventilación de los elementos sensibles del regulador.
Objetivos de la invención
La invención tiene por objeto proporcionar un regulador que se beneficia de una refrigeración mejorada.
La invención tiene por objeto en particular proporcionar un regulador que permite la regulación de una válvula, permitiendo así formar una válvula compacta sin necesidad de reubicar los elementos sensibles a la temperatura a zonas protegidas.
La invención también tiene por objeto proporcionar un regulador particularmente adecuado para ser utilizado en una aeronave.
Exposición de la invención
Para ello, la invención se refiere a un regulador según la reivindicación 1, estando el regulador configurado para recibir un flujo de aire caliente portador de potencia neumática a través de una entrada de aire, para tratar este aire caliente y para transmitir el aire caliente tratado hacia una salida de aire configurada para alimentar un accionador neumático, que comprende al menos un elemento eléctrico o mecánico sensible a la temperatura, y un cuerpo de regulador, en donde el cuerpo de regulador está compuesto por un recinto hueco conductor de calor que forma una cavidad que rodea al menos en parte un conducto que permite el transporte del flujo de aire caliente, dicha cavidad comprendiendo una entrada de aire de refrigeración y, estando el regulador caracterizado por que la cavidad está rellena al menos en parte con una malla metálica de refuerzo estructural que permite la circulación del aire de refrigeración procedente de la entrada de aire de refrigeración hasta una salida de aire de refrigeración, y por que el elemento eléctrico y/o mecánico sensible a la temperatura está dispuesto en la cavidad o en contacto con el recinto hueco del cuerpo de regulador para ser enfriado por el aire de refrigeración por conducción térmica.
Un regulador según la invención permite así una refrigeración del aire caliente que circula por al menos uno de los canales del mismo a fin de reducir los riesgos de daños físicos o daños en el rendimiento de los elementos sensibles a la temperatura del regulador.
El cuerpo de regulador lleva los elementos del regulador asegurando así en parte su resistencia estructural. Este está generalmente lleno en la técnica anterior. Utilizar una malla metálica en el interior del cuerpo de regulador permite mantener la resistencia estructural del cuerpo a la vez que permite el paso del aire de refrigeración en el interior del mismo. El aire de refrigeración permite una refrigeración por convección.
La malla metálica puede ocupar la totalidad o parte del espacio formado por la cavidad. Las partes que requieren una resistencia estructural pueden ser reforzadas por adición de la malla metálica, otras partes menos críticas pueden dejarse vacías para que circule el aire de refrigeración, y otras partes muy críticas pueden permanecer llenas, siempre que el aire de refrigeración pueda circular por el cuerpo de regulador.
Ventajosamente y según la invención, la malla metálica se fabrica mediante fabricación aditiva.
La fabricación aditiva de la malla metálica permite formar una malla metálica de la forma deseada que permite responder mejor a las tensiones estructurales y a las tensiones de paso de aire de refrigeración.
Ventajosamente y según la invención, la salida de aire de refrigeración está dispuesta en el cuerpo de regulador frente a la entrada de aire de refrigeración, de modo que el aire de refrigeración atraviese la cavidad del cuerpo de regulador. Según esta variante de la invención, el aire de refrigeración atraviesa un gran volumen de la cavidad del cuerpo de regulador para maximizar la refrigeración de los canales y de o de los elementos eléctrico o mecánico sensibles a la temperatura, al estar en contacto con una mayor parte del recinto hueco conductor de calor.
Ventajosamente y según la invención, cada elemento mecánico y/o eléctrico sensible a la temperatura se elige entre uno de los elementos de la siguiente lista:
- una membrana,
- una membrana de un dispositivo de expansión de aire caliente portador de potencia neumática,
- un solenoide,
- un motor par.
La membrana es, por ejemplo, una membrana de clapeta o una membrana de un dispositivo de expansión y permite, por ejemplo, la comparación de una presión del flujo de aire caliente con una presión de referencia. Más generalmente, la membrana puede ser cualquier membrana que permite la comparación de dos presiones ejercidas a ambos lados de la misma.
El solenoide permite específicamente la gestión del flujo de aire de salida del regulador, por la apertura o el cierre de una clapeta que permite la salida de la cantidad de aire necesaria para la activación del accionador neumático en el momento deseado.
Otros componentes electromecánicos, eléctricos o electrónicos también pueden formar los elementos sensibles a la temperatura.
Ventajosamente y según la invención, el aire de refrigeración es un aire de corriente extraído de una turbomáquina. Según este aspecto de la invención, el aire de corriente de la turbomáquina (también llamado fan air en inglés) forma un aire de refrigeración que es particularmente ventajoso en una aeronave puesto que se encuentra entre las fuentes de aire más frías disponibles en la aeronave.
El aire de corriente es un aire puesto en movimiento por la turbomáquina. Cuando la turbomáquina es un turborreactor, el flujo de corriente utilizado y el flujo de corriente forman el flujo secundario puesto en movimiento por el ventilador del turborreactor.
El aire de corriente está presurizado además a la salida de la turbomáquina, lo que permite la ventilación del cuerpo de regulador sin necesidad de ningún dispositivo particular para poner en movimiento el aire de corriente.
La invención también se refiere a una válvula accionada por un accionador neumático, caracterizada por que comprende un regulador según la invención configurado para alimentar dicho accionador neumático.
Dotando una válvula de un regulador según la invención, puede formarse una válvula compacta en donde todos los componentes de la válvula están dispuestos muy cerca unos de otros, sin necesidad de reubicar algunos de los componentes de la válvula, específicamente los elementos del regulador sensibles a la temperatura.
La válvula puede, por ejemplo, ser utilizada en un sistema de extracción o de aire acondicionado de una aeronave.
La invención también se refiere a una aeronave que comprende al menos una turbomáquina, caracterizada por que comprende un regulador según la invención, y unos canales que permiten dirigir un aire de corriente de la turbomáquina hacia la entrada de aire de refrigeración del regulador, el aire de corriente de la turbomáquina formando así el aire de refrigeración del regulador.
Lista de figuras
Otros objetivos, características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto con la lectura de la siguiente descripción aportada a título únicamente no limitativo y que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:
[Fig. 1] es una vista esquemática en corte de un regulador según un modo de realización de la invención.
[Fig. 2] es una vista esquemática en corte de un cuerpo de regulador según un modo de realización de la invención.
[Fig.3] es una vista esquemática simplificada de un sistema de aire acondicionado según un modo de realización de la invención.
Descripción detallada de un modo de realización de la invención
En las figuras, las escalas y las proporciones no se respetan estrictamente y, esto, a efectos de ilustración y de claridad.
Además, los elementos idénticos, similares o análogos se designan con las mismas referencias en todas las figuras.
La figura 1 ilustra esquemáticamente en corte un regulador 10 según un modo de realización de la invención.
El regulador 10 está configurado para recibir un flujo de aire caliente portador de potencia neumática a través de una entrada de aire 12, para tratar este aire caliente y para transmitir el aire caliente tratado hacia una salida de aire 14 configurada para alimentar un accionador neumático 16.
La entrada de aire 12 del regulador se encuentra en una primera interfaz mecánica 18 y la salida de aire 14 se encuentra en una segunda interfaz mecánica 20. La primera y la segunda interfaz mecánica son, por ejemplo, unos dispositivos de tratamiento de aire tales como un dispositivo de expansión, una clapeta de control de caudal, etc. Estas interfaces mecánicas comprenden elementos mecánicos o eléctricos sensibles a la temperatura 36, tal como una membrana del dispositivo de expansión o un solenoide que permite la activación de la clapeta.
Los elementos mecánicos o eléctricos sensibles a la temperatura 37 también pueden estar dispuestos en el cuerpo del regulador.
El flujo de aire caliente que atraviesa la primera interfaz mecánica 18 entra en un conducto 22 por una entrada de conducto 24 y sale por una salida de conducto 26 para llegar a la segunda interfaz mecánica 20.
Según otros modos de realización, el regulador puede comprender más conductos que conecten al menos tres interfaces mecánicas.
En la técnica anterior, un conducto de este tipo estaría bien al aire libre, o bien rodeado por un cuerpo del regulador lleno que forma un recinto lleno alrededor del conducto.
En este modo de realización de la invención, el regulador comprende un cuerpo de regulador compuesto por un recinto hueco 28 que forma una cavidad 30 que rodea al menos en parte, en este caso en su totalidad, el conducto 22.
El cuerpo de regulador comprende una entrada de aire de refrigeración 32 y una salida de aire de refrigeración 34 que permiten la circulación de aire de refrigeración por el interior de la cavidad 30. La entrada de aire de refrigeración 32 es, por ejemplo, una boquilla a la que puede conectarse un conducto que transporte aire de refrigeración al regulador. La salida de aire de refrigeración 34 puede, por ejemplo, unirse al aire ambiente.
El uso de una cavidad completamente hueca crearía riesgos estructurales para el regulador, teniendo el cuerpo de regulador una función de sujeción en la técnica anterior. De esta manera, en este modo de realización de la invención, la cavidad se rellena al menos en parte, aquí en su totalidad, con una malla metálica producida por fabricación aditiva que permite la circulación del aire de refrigeración garantizando al mismo tiempo su resistencia estructural.
La malla metálica es un buen término medio entre un cuerpo de regulador lleno que no permitiría el paso de aire de refrigeración y un cuerpo de regulador vacío que no garantizaría una resistencia estructural del cuerpo de regulador. Para permitir unos refuerzos estructurales específicos en puntos críticos, el regulador 10 también puede comprender, en otros modos de realización, unas partes llenas, siempre que no impidan la circulación del aire de refrigeración entre la entrada de aire de refrigeración 32 y la salida de aire de refrigeración 34.
La circulación del aire de refrigeración a través de la malla metálica permite enfriar el aire caliente que circula por el conducto 22.
Además, la malla metálica y el recinto hueco 28 son conductores de calor, lo que permite refrigerar, por conducción térmica, los elementos sensibles a la temperatura 36, 37, situados, por ejemplo, en las interfaces mecánicas que están conectadas directa o térmicamente a la malla metálica a través del conducto 22 y/o el recinto hueco 28, la entrada de conducto 24, la salida de conducto 26, etc.
La figura 2 representa esquemáticamente en corte un cuerpo de regulador 100 según un segundo modo de realización de la invención.
El cuerpo de regulador 100 comprende un recinto hueco que forma una cavidad que rodea dos conductos, un primer conducto 122a y un segundo conducto 122b.
El cuerpo de regulador comprende unas partes 140 que forman el perímetro del recinto y pueden servir para reforzar la estructura en puntos sensibles. La cavidad está formada por partes huecas, específicamente un rebaje 142 completamente hueco, y una malla metálica 144 y una parte transitoria 144' rellena de malla metálica en conexión directa con el rebaje 142 y la malla metálica 144.
El aire de refrigeración entra por una entrada de aire de refrigeración 132 formada por una boquilla, entra en el rebaje 142 por un orificio 146, alcanza la parte transitoria 144 y circula por la malla metálica 144. El aire de refrigeración sale del cuerpo de regulador 100 por una salida de aire de refrigeración 134.
El cuerpo de regulador puede estar conformado para adaptarse a las interfaces mecánicas del regulador, por ejemplo, puede comprender una ubicación 148 en donde puede disponerse el dispositivo de expansión del regulador.
La malla metálica se representa en las figuras 1 y 2 mediante una multitud de círculos unidos con fines ilustrativos, pero puede adoptar formas diferentes.
La figura 3 representa esquemáticamente y de manera simplificada un sistema de aire acondicionado según un modo de realización de la invención, instalado en una aeronave y que comprende un regulador según uno de los modos de realización descrito anteriormente.
La aeronave comprende una turbomáquina, en particular un turborreactor 200, representado de forma simplificada, que comprende un ventilador 202 que permite la formación de dos flujos de aire, un flujo de aire primario 204 destinado a ser comprimido y luego inyectado en una cámara de combustión 206, y un flujo de aire secundario 208 que circula alrededor de la parte del turborreactor 200 que trata el flujo de aire primario 204.
Este flujo de aire secundario, que es frío ya que procede del aire exterior que entra en el turborreactor y que tiene una presión dinámica generada por el ventilador 202, forma un aire de corriente, también conocido como fan air ya que es puesto en movimiento por el ventilador (fan en inglés), que es extraído a través de un conducto 210 que conduce hacia el regulador 10. El aire de corriente así extraído puede dirigirse a la entrada de aire de refrigeración y permite enfriar y ventilar la cavidad del cuerpo de regulador y, de esta manera, los componentes sensibles a la temperatura, tales como la membrana del dispositivo de expansión, el solenoide y/o cualquier elemento eléctrico o mecánico sensible a la temperatura deseada.
El regulador 10 está integrado ventajosamente en un sistema de tratamiento de aire 212 destinado, por ejemplo, a acondicionar el aire de la cabina 214 de la aeronave. El regulador 10 puede, por ejemplo, controlar un accionador neumático que permite garantizar una regulación de presión.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Regulador, configurado para recibir un flujo de aire caliente portador de potencia neumática a través de una entrada de aire (12), para tratar este aire caliente y para transmitir el aire caliente tratado hacia una salida de aire (14) configurada para alimentar un accionador neumático (16), que comprende al menos un elemento eléctrico o mecánico sensible a la temperatura (36, 37), y un cuerpo de regulador (100), estando el cuerpo de regulador (100) compuesto por un recinto hueco conductor de calor (28) que forma una cavidad (30) que rodea al menos en parte un conducto (22, 122a, 122b) que permite el transporte del flujo de aire caliente, comprendiendo dicha cavidad una entrada de aire de refrigeración;
estando el regulador caracterizado por que la cavidad está rellena al menos en parte con una malla metálica de refuerzo estructural (144, 144') que permite la circulación del aire de refrigeración procedente de la entrada de aire de refrigeración (32, 132) hasta una salida de aire de refrigeración (34, 134), y por que el elemento eléctrico y/o mecánico sensible a la temperatura (36, 37) está dispuesto en la cavidad o en contacto con el recinto hueco del cuerpo de regulador para ser enfriado por el aire de refrigeración por conducción térmica.
2. Regulador según la reivindicación 1, caracterizado por que la malla metálica está fabricada por fabricación aditiva.
3. Regulador según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la salida de aire de refrigeración (14) está dispuesta en el cuerpo de regulador frente a la entrada de aire de refrigeración (12), de modo que el aire de refrigeración atraviese la cavidad (30) del cuerpo de regulador.
4. Regulador según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que cada elemento mecánico y/o eléctrico sensible a la temperatura (36, 37) se elige entre uno de los elementos de la siguiente lista:
- una membrana,
- una membrana de un dispositivo de expansión de aire caliente portador de potencia neumática,
- un solenoide,
- un motor par.
5. Regulador según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el aire de refrigeración es un aire de corriente extraído de una turbomáquina (200).
6. Válvula accionada por un accionador neumático (16), caracterizada por que comprende un regulador (10) según una de las reivindicaciones 1 a 5 configurado para alimentar dicho accionador neumático (16).
7. Aeronave que comprende al menos una turbomáquina (200), caracterizada por que comprende un regulador (10) según una de las reivindicaciones 1 a 5, y unos canales que permiten dirigir un aire de corriente de la turbomáquina hacia la entrada de aire de refrigeración (12) del regulador, formando de esta manera el aire de corriente de la turbomáquina (200) el aire de refrigeración del regulador (10).
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