I sensori di flusso del liquido di raffreddamento misurano la circolazione del liquido nei circuiti di gestione termica di UAV, UGV, USV, AUV, ROV e altre piattaforme senza equipaggio. Essi supportano il raffreddamento di motori, batterie, azionamenti, elettronica di potenza, avionica, sistemi informatici e carichi utili di missione, fornendo dati relativi alla portata o allo stato della circolazione ai controllori dei veicoli.
Questa pagina presenta i fornitori di misuratori e sensori di flusso del liquido di raffreddamento, inclusi modelli a ultrasuoni, a turbina, ad effetto Hall, a ruota a pale, a vortice, termici ed elettromagnetici.
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Misuratori di flusso di carburante a ultrasuoni ad alta precisione per UAV | Monitoraggio in tempo reale del carburante degli UAV
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I sensori di flusso del liquido di raffreddamento misurano il movimento del liquido attraverso i circuiti di gestione termica utilizzati per regolare motori, batterie, elettronica di potenza, sistemi di propulsione, avionica e apparecchiature di missione. Nelle piattaforme senza pilota, un monitoraggio affidabile del liquido di raffreddamento può aiutare i sistemi di controllo a verificare che pompe, valvole, scambiatori di calore e piastre di raffreddamento funzionino come previsto.
Un misuratore di portata del fluido di raffreddamento può fornire dati continui sulla portata oppure limitarsi a rilevare se la circolazione rimane entro un intervallo operativo definito. A seconda dell’architettura della piattaforma, il segnale in uscita dal sensore può essere trasmesso a un controller del veicolo, a un computer di volo, a un’unità di controllo del motore o a un sistema dedicato di monitoraggio del fluido di raffreddamento tramite interfacce a impulsi, analogiche, a frequenza o digitali. I modelli compatti in linea sono particolarmente utili laddove lo spazio di installazione, il peso, la potenza elettrica, la caduta di pressione e le perdite idrauliche debbano essere rigorosamente controllati.
I sensori di flusso del liquido di raffreddamento a ultrasuoni determinano la portata misurando il comportamento dei segnali acustici trasmessi attraverso il liquido. I modelli basati sul tempo di transito confrontano il tempo di percorrenza del suono che si muove nella direzione del flusso e in direzione opposta, consentendo di calcolare la velocità e la portata volumetrica senza inserire componenti rotanti nel flusso del fluido. L’assenza di parti mobili consente di ridurre l’usura meccanica e le restrizioni di flusso, sebbene la presenza di bolle, la geometria di installazione e le proprietà acustiche del fluido possano influenzare le prestazioni di misurazione.
Gamma ALSONIC di misuratori di portata del refrigerante di Allengra
I sensori a turbina inseriscono un piccolo rotore nel flusso del refrigerante e ne determinano la portata in base alla sua velocità di rotazione. Un dispositivo ad effetto Hall è in grado di rilevare il passaggio di elementi magnetici del rotore e di generare una frequenza di impulsi proporzionale alla portata. Questo approccio è particolarmente indicato per i modelli compatti di misuratori di portata del liquido di raffreddamento in linea; tuttavia, i cuscinetti e altri componenti mobili potrebbero risentire di contaminazioni, usura a lungo termine o fluidi altamente viscosi. È inoltre necessario tenere conto della caduta di pressione attraverso il sensore qualora la prevalenza disponibile della pompa sia limitata.
I sensori a ruota a pale utilizzano una girante rotante posizionata parzialmente o interamente all’interno del flusso del liquido di raffreddamento. La velocità di rotazione viene convertita in un segnale elettrico che corrisponde alla velocità del fluido e, dopo la calibrazione per il passaggio del flusso, alla portata volumetrica. I dispositivi a ruota a pale possono rappresentare un mezzo relativamente semplice per il monitoraggio del refrigerante, sebbene occorra tenere in considerazione l’orientamento di installazione, i depositi, la contaminazione da particolato e il comportamento in condizioni di bassa portata.
I sensori a vortice introducono un corpo di sezione nel percorso del flusso e misurano i vortici generati a valle. All’interno dell’intervallo operativo specificato del sensore, la frequenza di distacco dei vortici corrisponde alla velocità del fluido e può quindi essere utilizzata per calcolare la portata. Questi sensori non contengono alcun elemento di misura rotante, ma richiedono una velocità di flusso sufficiente e un numero di Reynolds adeguato per stabilire un modello vorticoso stabile, il che può limitarne le prestazioni in presenza di portate molto basse.
I sensori di flusso termici misurano le variazioni nel trasferimento di calore causate dal fluido di raffreddamento che scorre attraverso un elemento sensibile riscaldato. La loro struttura a stato solido si presta a installazioni compatte e a bassa manutenzione, in cui la presenza di parti in movimento è indesiderabile. Le prestazioni dipendono dalle proprietà termiche del fluido di raffreddamento; pertanto, la taratura e la compensazione della temperatura sono fondamentali quando la composizione del fluido o la temperatura di esercizio variano in modo sostanziale. Il rilevamento elettromagnetico della portata può essere utilizzato anche con fluidi di raffreddamento a base acquosa sufficientemente conduttivi, consentendo la misurazione senza un elemento sensibile rotante, sebbene non sia adatto a fluidi dielettrici non conduttivi e a molti oli.
I motori a combustione interna richiedono una circolazione controllata del liquido di raffreddamento per trasferire il calore dai componenti del motore a un radiatore o ad altro scambiatore di calore. Anche i sistemi di propulsione elettrici e ibridi possono far circolare il liquido di raffreddamento attraverso motori, inverter, generatori e l’elettronica di potenza associata, mentre i sistemi a celle a combustibile richiedono condizioni termiche gestite con cura. Il rilevamento della portata aiuta a verificare la circolazione e può fornire un’indicazione precoce di degrado della pompa, ostruzioni, perdite o passaggi del liquido di raffreddamento ostruiti.
Le batterie ad alta energia e le apparecchiature di conversione di potenza possono generare una notevole quantità di calore durante il funzionamento a carico elevato e la ricarica. I sistemi raffreddati a liquido possono convogliare il liquido di raffreddamento attraverso piastre di raffreddamento o canali adiacenti a celle, moduli, inverter e controllori dei motori. Un misuratore di portata del liquido di raffreddamento consente al sistema di controllo di correlare le prestazioni termiche con la circolazione effettiva e di identificare una portata inadeguata prima che le temperature dei componenti superino i limiti consentiti.
Processori ad alte prestazioni, carichi utili di sensori, elettronica radar, apparecchiature di comunicazione e altri sistemi di missione possono richiedere il raffreddamento a liquido quando i metodi passivi o basati sull’aria non sono in grado di dissipare calore a sufficienza. I dati relativi alla portata del liquido di raffreddamento possono essere integrati con le misurazioni della temperatura per verificare le prestazioni di dissipazione del calore e supportare il controllo adattivo di pompe o valvole. Ciò può risultare particolarmente importante nei veicoli aerei senza pilota (UAV) a configurazione compatta, in cui la capacità termica e il flusso d’aria disponibile variano durante il volo.
I veicoli terrestri senza pilota (UGV) possono utilizzare il raffreddamento a liquido per motori a combustione, trasmissioni elettriche, batterie, convertitori di potenza, computer e suite di sensori. I loro sistemi di raffreddamento possono essere esposti a polvere, vibrazioni, urti, assetti estremi del veicolo e ampie variazioni di temperatura. Un sensore di flusso del liquido di raffreddamento robusto può aiutare a mantenere il monitoraggio della circolazione, laddove un flusso limitato o il degrado dei componenti sarebbero altrimenti difficili da rilevare durante il funzionamento autonomo.
Le imbarcazioni di superficie senza equipaggio (USV), i veicoli subacquei autonomi (AUV) e i veicoli telecomandati (ROV) possono utilizzare circuiti di raffreddamento a circuito chiuso per dissipare il calore dai sistemi elettronici di propulsione, dalle batterie, dai sistemi informatici e dagli strumenti sottomarini. I sensori destinati a queste piattaforme devono essere selezionati prestando attenzione alla corrosione, alla tenuta, alla pressione interna del sistema, all’esposizione alla pressione esterna, alla compatibilità con i fluidi e al packaging. Un feedback affidabile sulla portata è particolarmente prezioso quando il veicolo ha limitate possibilità di ispezione manuale durante una missione.
Il liquido di raffreddamento stesso può influire in modo significativo sulla precisione del sensore, sulla durata, sulla tenuta, sulla caduta di pressione e sulla calibrazione. I fluidi più comuni includono:
La scelta dei materiali dovrebbe inoltre tenere conto delle guarnizioni, degli alloggiamenti dei sensori, delle superfici a contatto con il fluido, degli inibitori di corrosione e delle possibili variazioni nella composizione chimica del refrigerante nel corso dell’intera vita utile della piattaforma.
La scelta di un misuratore di portata del refrigerante in linea non si limita alla corrispondenza con il diametro nominale del tubo. Tra i fattori di selezione importanti figurano:
La precisione del sensore dovrebbe essere valutata, in ultima analisi, nell’ambito del sistema di raffreddamento completo. La geometria delle tubazioni, la caduta di pressione, l’intrusione d’aria, le pulsazioni della pompa, la variazione di temperatura, l’orientamento dell’installazione, il rumore elettrico e l’elaborazione del segnale possono tutti influenzare l’incertezza di misura e la qualità della misurazione della portata riportata.
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