[发明专利]确定流动方向的流动测量装置

说明书

本发明涉及一种用于确定流体流动方向的流动测量装置。在这里，流动测量装置包括一个具有至少两个光波导体和至少一个与光波导体相邻设置的电加热元件的测量元件，一个控制装置和一个计算装置。此外，本发明还涉及一种确定流体流动方向的方法和一种有所述流动测量装置的电机。

在所有功率级别，但尤其在较大功率的电机中，都会产生很大的热量，为了提高电机效率和/或延长使用寿命，借助冷却技术措施将这些热量排出。因而例如已知尤其功率低于300MVA的空气冷却式电机，如发电机或电动机，其中通过较大的空气流量实现冷却。气流可主要通过一个包括许多流动通道的管道系统导引(例如参见DE4242132A1或EP0853370A1)。可例如通过管道系统的流动通道将空气从外向内流过电机的定子。但与此同时电机的转子吸入空气，并由内向外沿反方向通过定子压出。若这两个空气流不利地互相干扰，则在管道系统内部造成流动停滞，并因而有可能导致电机局部过热和损坏。

在WO2004/042326A2中介绍了一种流动测量装置，用于确定绕流所述流动测量装置的测量元件的流体，例如一种气流的流速，此流动测量装置包括一个具有多个光纤布拉格光栅(Faser-Bragg-Gitter)的光波导体和至少一个与光波导体相邻设置的电加热元件。在这里可以根据馈入光波导体中的电磁波的影响，通过导体的温度，确定沿测量元件纵向的流动速度。光波导体可以借助电加热元件用恒定的加热量加热，其中，在测量元件上产生与当地流速相应的纵向温度分布。因此这种流动测量装置适用于只用单个测量元件就能确定许多个当地流速。然而不可能确定流体相对于测量元件的流动方向。

因此本发明的目的是，提供一种流动测量装置和一种方法，借助它们可以确定流体的流动方向，以及提供一种电机，在这种电机中可以监测冷却流体的流动方向。

为了达到此目的，提供一种对应于独立权利要求1特征的流动测量装置。

按本发明的流动测量装置涉及一种确定流体流动方向的流动测量装置，其包括

-一个可被流体绕流的测量元件，它有至少两个光波导体和至少一个与光波导体相邻设置的电加热元件，其中

-光波导体可分别通过一个从所述至少一个加热元件朝各自光波导体方向的热流加热，

-热流的方向至少部分相反，

-各热流与流体流动方向有程度不同的相关性，

以及

-可按照光波导体当时的温度影响至少一个可耦合在光波导体内的电磁波，

-一个控制装置，借助它可向至少一个加热元件输入电功率，

以及

-一个计算装置，借助它可以计算所述至少一个电磁波源自于各热流的温度影响，以及可以确定流体的流动方向。

沿其纵向优选地垂直于流体流动方向设置在流体内的测量元件，沿其尤其是圆形的横截面的圆周，有不同的当地流动状况。例如基于当地不同的流体流速，使得在测量元件表面上的传热沿横截面的圆周不均匀地进行。由于这一原因，在所述至少一个加热元件加入的功率不变时，在测量元件中根据光波导体在测量元件内的位置，按量分别形成朝光波导体方向的不同的热流。因此，根据光波导体相对于流动方向的布局，可以在光波导体各自的地点形成不同的温度。最终可以根据确定的相应的温度差，推断出绕流测量元件的流体的流动方向。

由权利要求1的从属权利要求得出按本发明的流动测量装置的有利设计。

因此有利的是，光波导体各包括至少一个光纤布拉格光栅，以及，可按照光波导体在至少两个光纤布拉格光栅所在地点的各自的温度，影响所述至少一个可耦合在光波导体内的电磁波。这种传感器类型的特征在于其突出的多功能，从而能以简单的方式实现一种传感器网络。光纤布拉格光栅技术的另一个优点是，可以实施一种实际上点状的，亦即界限非常狭窄的局部测量。由此在需要尤其是位置分辨能力上的较高的测量精度时，可以沿测量元件在各自的光波导体内依次设置多个互相靠近的光纤布拉格光栅。