BR102014029970A2 - elemento condutor de fluido de um percurso de sucção de ar para motor - Google Patents

Abstract

elemento condutor de fluido de um percurso de sucção de ar para motor. a invenção refere-se a um elemento condutor de fluido (16). o elemento condutor de fluido (16) serve para transportar ar até um motor de combustão. é configurado de plástico espumado. o plástico espumado é moldado em um método de acordo com a invenção a partir de uma fusão de polímero que antes da moldagem para o elemento condutor de fluido (16) é mesclada com um agente de expansão. como agente de expansão, podem ser empregados agentes de expansão físicos, preferencialmente, contudo, agentes de expansão químicos. a modelagem do elemento condutor de fluido (16) verifica-se preferencialmente no método de moldagem por injeção.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ELEMENTO CONDUTOR DE FLUIDO DE UM PERCURSO DE SUCÇÃO DE AR PARA MOTOR".

Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se ao método para produzir um elemento condutor de fluido de um percurso de sucção de ar para motor, bem como, um elemento condutor de fluido de um percurso de sucção de ar de motor.

Estado da Técnica [002] É conhecida a produção de elementos plásticos de massas de polímeros espumados.

[003] Por exemplo, do documento DE 197 40 472 B4 passou a ser conhecido, produzir partículas expandidas de polipropileno. Para a espumação é empregado um agente de expansão líquido em uma suspensão aquosa.

[004] O documento US 7.838.108 B2 revela um dispositivo para produzir uma massa polimérica espumada, sendo que os poros da massa polimérica espumada apresentam um diâmetro entre 10 mm e 500 mm.

[005] A patente europeia EP 0 801 097 B1 revela a produção de um componente plástico moldado expandido. Na produção do componente plástico, é empregado para espumação da massa polimérica, um "conjunto de agente de expansão".

[006] Além disso, do documento US 6.030.696 A passou a ser conhecido um método para produzir uma massa espumante polimérica na qual, como agente de expansão, é usado propano.

[007] A partir da patente europeia EP 1 503 889 B1, passou a ser conhecido um dispositivo para produzir massas poliméricas espumadas nas quais o dióxido de carbono é empregado como agente de expansão.

[008] O documento US 2010/0189972 A1 revela elemento de revestimento espumado de plástico para o compartimento interno de um veículo automotor. Os elementos de revestimento servem tanto como elementos de suporte, como também para o amortecimento de ruídos do veículo.

[009] Além disso, da patente europeia EP 1 741 583 B1 passou a ser conhecido um produtor de ar para veículos automotores para conduzir ar quente do compartimento do motor para o interior do veículo. O elemento condutor de ar conhecido é constituído de plástico espumado e é produzido no processo de moldagem por injeção.

[0010] Em contrapartida, a invenção se refere a um elemento condutor de fluido de um percurso de sucção de ar de motor. Como o ar deverá ser conduzido para o motor de combustão na forma mais fria possível, a fim de lograr um grau de eficácia elevado, os conhecidos elementos condutores de fluido para percursos de sucção de ar do motor apresentam um corpo de elemento condutor de fluido massivo, isto é, produzido de material massivo no processo de moldagem por injeção e que está envolto com camadas ou laminados isolantes, por exemplo, de um têxtil ou de alumínio.

[0011] A produção de um elemento condutor de fluido "recoberto" é, todavia, relativamente cara porque a duração da produção para o "revestimento" do corpo do elemento condutor de fluido é muito longa. Além disso, a montagem de um elemento condutor de fluido desta espécie no veículo é dificultada pelas camadas adicionais isolantes. Finalmente, um elemento condutor deste tipo, devido às camadas adicionais, apresenta uma imagem óptica e háptica pouco atraente. Descrição da Invenção [0012] A invenção tem, portanto, o objeto de prover um elemento condutor de fluido de um percurso de sucção de ar de motor que pode ser produzido a custo vantajoso e que apresenta propriedades isolan- tes térmicas.

[0013] Esta tarefa será concretizada por um método para produzir um elemento condutor de fluido com as características da reivindicação 1, bem como, através de um elemento condutor de fluido com as características da reivindicação 9. As reivindicações dependentes revelam ampliações convenientes da invenção.

[0014] O método para a produção de um elemento condutor de fluido para um percurso de sucção de ar de motor abrange os seguintes passos sequenciais: [0015] a) fusão de um polímero;

[0016] b) adição de um meio de expansão formador de espuma na massa polimérica fundida;

[0017] c) moldagem da massa polimérica fundida ou o agente de expansão mediante formação de espuma polimérica para compor um elemento condutor de fluido de um percurso de sucção de ar de motor.

[0018] Pelo método de acordo com a invenção, será oferecido um elemento condutor de fluido espumado e produzido de plástico, destinado a um percurso de sucção de motor. Baseado na sua estrutura (de parede) espumada, o elemento condutor de fluido apresenta propriedades isolantes térmicas, de maneira que o ar conduzido, durante a operação, através do elemento condutor de fluido não será aquecido, ou apenas de modo insignificante, por exemplo, por um calor perdido do motor. Em outras palavras, a corrente de ar conduzida no elemento condutor de fluido poderá ser mantida fria pelas propriedades inibidoras do elemento condutor de fluido. Expresso de outra maneira, o elemento condutor de fluido, em sentido transversal para com a direção da condução de ar, apresenta reduzida condutibilidade térmica. Pelas propriedades térmicas isolantes do elemento condutor de fluido podem ser dispensadas camadas isolantes adicionais para o revestimento do elemento condutor de fluido, como por exemplo, laminados de alumínio, têxteis de semelhantes produtos. Desta maneira, o elemento condutor de fluido poderá ser montado de forma simplificada dentro de um veículo automotor e, ao mesmo tempo, oferece uma superfície isenta de cavitações, ou seja, essencialmente, isenta de cavi-tações, de alto valor sob o ponto de vista ótico e háptico. Os custos para a produção do elemento condutor de fluido, pela dispensa que um revestimento adicional, podem, além disso, ser reduzidos de modo importante. Isto representa uma vantagem que não deve ser negligenciada porque nos elementos condutores de fluido de acordo com a invenção se trata de produtos de massa.

[0019] Como material para o método poderá ser empregado um plástico polimérico aleatório, especialmente termoplástico. A fusão do polímero verifica-se preferencialmente em um extrusor.

[0020] Como agente de expansão poderá ser empregado de acordo com a invenção qualquer substância formadora de gás e/ou que aumenta volume. Por exemplo, poderá ser empregado um gás liquefeito, especialmente dióxido de carbono líquido, o qual, com a crescente temperatura, passa a ser gasoso, resultando em poros no polímero, isto é, em uma espuma polimérica. Uma formação de espuma desta natureza é designada como "espumação física".

[0021] Como uma "formação da massa polimérica fundida com o agente de expansão mediante formação de espuma polimérica" com-preende-se uma espumação e resfriamento da espuma polimérica, sendo a massa polimérica moldada por uma ferramenta. Preferencialmente, verificam-se vários passos da moldagem simultaneamente, de maneira que se consegue uma produção especialmente rápida e de custo vantajoso do elemento condutor de fluido.

[0022] O agente de expansão formador de espuma, de acordo com a invenção, será dosado de tal maneira que é regulada uma parcela volumétrica da espuma (das cavitações) na moldagem da massa polimérica fundida com o agente de expansão para um elemento condutor de fluido que é de até 50% do volume global do elemento condutor de fluido.

[0023] No passo de produção a) será preferencialmente empregado um polímero na forma de polipropileno (PP), poliamida (PA), polieti-leno (PE) ou poliuretano (PU). Desta maneira, conseguem-se elementos condutores de fluido fortemente isolantes e de formas estáveis.

[0024] Uma estabilidade especialmente elevada do elemento condutor de fluido poderá ser logrado de acordo com a invenção pelo fato de que para a massa polimérica fundida, antes do passo do método c), serão adicionadas fibras para estabilização do elemento condutor de fluido. Preferencialmente, as fibras terão forma de fibras de carbono, fibras de vidro ou também fibras sintéticas, ou seja, fibras poliméricas naturais, a fim de aumentar adicionalmente a resistência do elemento condutor de fluido. O polímero pode já conter fibras, especialmente fibras de vidro.

[0025] Em forma alternativa ou adicional para com as fibras, podem ser misturados com a massa polimérica fundida, antes do passo do método c), também outros aditivos, ou seja, substâncias aditivas estabilizantes, como, por exemplo, esferas de vidro, grafite, fuligem e/ou talco.

[0026] Como agente de expansão poderá ser empregado de acordo com a invenção, especialmente, um formador de gás químico, preferencialmente, hidrogênio carbonato de sódio e/ou hidrogênio carbonato de potássio. Desta maneira, o tamanho dos poros e a parcela vo-lumétrica dos poros no volume global do elemento condutor de fluido poderão ser ajustados de uma maneira simples e exata. Casos liquefeitos não precisam ser mantidos em reserva.

[0027] Uma produção, a custo especialmente vantajoso do elemento condutor de fluido, é lograda pelo fato de que o elemento de fluido no passo do método c) é configurado com camada única, de maneira que ele consiste apenas de uma única camada.

[0028] No passo c) do método poderá ser formado um elemento condutor de fluido que apresenta uma espessura superior a 4 mm, especialmente uma espessura entre 5 mm e 20 mm, preferencialmente entre 5 mm e 15 mm, especialmente preferido entre 5 mm e 10 mm. Sob a expressão de espessura do elemento condutor de fluido compreende-se a largura da largura transversal da parede do elemento condutor de fluido.

[0029] De uma maneira especialmente preferida, verifica-se a moldagem no passo do método c) pela moldagem por injeção em um molde para moldagem por injeção. Desta maneira, o elemento condutor de fluido será produzido especialmente observando as medidas e com precisão. Além disso, moldes para moldagem por injeção que até agora vem sendo empregados para a produção de elementos condutores de fluido configurados em forma massiva - eventualmente, após uma ligeira modificação, podem continuar a ser usados.

[0030] A pressão na moldagem por injeção no passo c) do método poderá ser selecionada de tal forma intensa, que o tamanho médio dos poros na região da parede do elemento condutor de fluido, isto é, em áreas de paredes próximas da superfície do elemento condutor de ar, adjacente no molde de moldagem por injeção, seja menor do que o tamanho médio dos poros da parte restante do elemento condutor de fluido de moldagem por injeção. O tamanho médio dos poros na área da parede do elemento condutor de fluido encostada no molde de moldagem por injeção será preferencialmente no máximo de 60%, preferencialmente no máximo 40%, especialmente preferido, no máximo 20% do tamanho médio dos poros da parte restante do elemento condutor de fluido moldado por injeção. O reduzido tamanho dos poros na área da superfície do elemento condutor de fluido possibilita, por um lado, uma resistência ao ar reduzida no fluxo do elemento condutor de fluido. Por outro lado, desta maneira, poderá ser aprimorada a óptica e a háptica do elemento condutor de fluido.

[0031] O menor tamanho médio dos grãos na área da parede que encosta no molde para injeção é logrado, por um lado, pela pressão da massa de moldagem por injeção durante o processo da moldagem da injeção, sendo que a pressão resulta em uma compressão de liberação de gás do elemento condutor de fluido na sua região superficial. Por outro lado, a massa de moldagem por injeção, pelo contato com o molde de injeção, esfria mais rapidamente do que a parte restante do elemento condutor de fluido.

[0032] Em outras palavras, são formados menos cavitações para a região da superfície do elemento condutor de fluido. O molde para moldagem por injeção de acordo com a invenção poderá ser resfriado de modo ativo a fim de minimizar formação de poros próximo da superfície.

[0033] Em forma alternativa, para com o processo de moldagem por injeção, a moldagem poderá também ser feita através de um método de extrusão ou um método de pultrusão. De outra maneira, a ferramenta modeladora poderá ser configurada diretamente na forma de um vocal de espumação. A ferramenta modeladora necessária para processo da modelagem é assim configurada de construção simples.

[0034] O elemento condutor de fluido de acordo com a invenção de um percurso de sucção de ar para um motor de combustão é configurado de uma massa polimérica espumada.

[0035] O elemento condutor de fluido é configurado preferencialmente da forma de um alojamento de filtro de ar, uma tampa de alojamento, por exemplo, uma tampa de alojamento de filtro de ar ou seção superior de um alojamento de filtro de ar, de um tubo ou de uma parte de um tubo.

[0036] Preferencialmente, o elemento condutor de fluido é configurado de PP, PA, PE e/ou PU, de maneira que o elemento condutor de fluido é especialmente isolante intensamente, sendo de forma estável.

[0037] Preferencialmente, o elemento condutor de fluido apresenta várias fibras, especialmente fibras de carbono e/ou fibras de vidro, que aumentam de modo significativo a estabilidade do elemento condutor de fluido.

[0038] Em caráter alternativo ou adicional, o elemento condutor de fluido apresenta outros aditivos estabilizantes.

[0039] O elemento condutor de fluido pode ser produzido a custo especialmente vantajoso quando for conformado em camada única.

[0040] Preferencialmente, o elemento condutor de fluido apresenta uma espessura superior a 4 mm, especialmente uma espessura entre 5 mm e 20 mm, preferencialmente entre 5 mm e 15 mm, especialmente preferido entre 5 mm e 10 mm. Uma espessura de camada desta espécie resulta em um bom isolamento térmico com custos de produção comparadamente reduzidos.

[0041] Em uma modalidade especialmente preferida da invenção, o tamanho médio dos poros na região exterior da parede do elemento condutor de fluido será, no máximo, 60%, preferencialmente no máximo 40%, bem especialmente preferido no máximo 20% do tamanho médios dos poros da parte restante do elemento condutor de fluido. Desta maneira, será alcançada uma condução de ar com pouca fricção através do elemento condutor de fluido. Com a expressão de área de parede externa compreende-se, no caso, uma face limite do elemento condutor de fluido.

[0042] A face limite pode se projetar em sentido radial para o exterior ou em sentido radial para o interior. Alternativamente, na área do elemento condutor de fluido, as faces limítrofes podem se projetar em sentido radial para o interior e radial para o exterior.

[0043] O elemento condutor de fluido pode ser configurado como elemento condutor para um líquido, especialmente, propelente e/ou óleo.

Breve Descrição dos Desenhos [0044] Outras características e vantagens da invenção resultam da descrição subsequente detalhada de um exemplo de execução da invenção, baseado nas figuras do desenho que apresentam detalhes essenciais da invenção, bem como, baseado nas reivindicações.

[0045] As características apresentadas no desenho são mostradas de tal maneira que as especificidades com acordo com a invenção podem ser tornadas visíveis de forma nítida. As diferentes características podem ser concretizadas individualmente ou em forma de combinações aleatórias no caso de variantes.

[0046] As figuras mostram: [0047] Figura 1 - uma apresentação esquemática de um motor de combustão e um percurso de sucção de ar de motor e [0048] Figura 2 - um corte longitudinal por uma apresentação esquemática de uma parte do percurso de sucção de ar de motor da figura 1.

[0049] A figura 1 apresenta esquematicamente um motor de combustão 10 de um veículo automotor. O motor de combustão 10 está ligado com um conjunto regulador de fluxo de passagem 12, por e-xemplo, na forma de uma chapeleta de estrangulamento. O conjunto ou regulador de fluxo de passagem 12 recebe o ar alimentado para um motor de combustão 10 de um filtro de ar 14. O filtro de ar 14, através de um elemento condutor de fluido 16 na forma de um tubo, ou seja, mais precisamente, um tubo de sucção, está fluidicamente unido com o conjunto regulador de fluxo de passagem 12. O conjunto regulador de fluxo de passagem 12, o elemento condutor de fluido 16 e o filtro de ar 14 representam um percurso de sucção de ar de motor 18. Com- preende-se que o percurso de sucção de ar 18 também pode ser configurado de uma maneira diferente. Assim, de uma maneira não apresentada mais detalhadamente, o percurso de sucção de ar 18 poderá abranger um tubo carregador (de gás de escape), um refrigerador de ar de carga ou outros componentes que pelo menos parcialmente estão interligados através de elementos condutores de fluido 16.

[0050] Para lograr um elevado grau de eficácia, precisa ser alimentado ar frio para um motor de combustão 10. Por conseguinte, o ar não se pode aquecer no percurso de sucção de ar para motor 18, por exemplo, pelo calor (calor perdido do motor) eliminado motor de combustão 10. Portanto, o percurso de sucção de ar 18 apresenta elementos condutores de fluido 16 que são configurados termicamente isolan-tes. No caso, os elementos condutores de fluido 16 são construídos de uma espuma plástica, isto é, uma espuma polimérica.

[0051] A figura 2 apresenta um corte do elemento condutor de fluido 16 como exemplo da configuração isolante dos elementos condutores de fluido. O elemento condutor de fluido 16 é configurado com simetria rotacional para com o seu eixo longitudinal 19. Desta maneira, o elemento condutor de fluido 16 pode ser produzido de modo fácil. Modelagens mais complexas poderão ser produzidas no método de mol-dagem por injeção.

[0052] O elemento condutor de fluido 16 apresenta uma região interna do tubo 20 e uma parede do tubo 22 a envolver a área interna do tubo 20. O elemento condutor de fluido 16 é configurado inteiriço. Isto é, de camada única.

[0053] A parede tubular 22 é configurada de plástico espumado, isto é, de uma espuma polimérica. A parede tubular 22 abrange, no caso, um corpo 24 configurado de plástico. O corpo 24 é transfixado por vários poros, dos quais, por motivos de melhor visibilidade, apenas um primeiro poro 26, um segundo poro 28 e um terceiro poro 30 pos- suem um número de referência. Os poros 26, 28, 30 apresentam tamanhos de poros diferenciados, isto é, volumes de poros de tamanho diferenciado. Os poros 26, 28, 30 podem ter formato esférico ou - de acordo com a escolha do parâmetro durante a modelagem - podem apresentar formas aleatórias "descentradas".

[0054] O primeiro poro 26 é configurado em uma área externa da parede 32 e o terceiro poro 30 em uma área interna 34 da parede tubular 22. O primeiro poro 26 e o terceiro poro 30 apresentam tamanho de poro menor do que o segundo poro 28. Com o menor tamanho de poro na área da parede externa 32 e na área da parede interna 34 é viabilizada uma óptica atraente da parede tubular 22 e uma passagem de fluxo isenta de fricção da área interna do tubo 20. O menor tamanho de poros na área da parede externa 32 e na área da parede interna 34 são logrados por elevada pressão durante um método de mol-dagem por injeção, por ocasião da produção do elemento condutor de fluido 16.

[0055] O elemento condutor de fluido 16 apresenta uma espessura D de 5 mm até 10 mm. Desta maneira, o elemento condutor de fluido 16 será produzido a custo vantajoso, porém, apresenta ao mesmo tempo boas propriedades isolantes em sentido transversal para com a direção de fluxo de passagem, isto é, em sentido transversal para com o seu eixo longitudinal 19, bem como, uma estabilidade funcionalmente elevada, em forma suficiente, contra cargas mecânicas.

[0056] Em resumo, a invenção abrange um elemento condutor de fluido. O elemento condutor de fluido serve para transporte de ar até um motor de combustão. É conformado de plástico espumado. O plástico espumado é moldado, em um método de acordo com a invenção, a partir de uma fusão de polímero que antes da modelagem para o e-lemento condutor de fluido será mesclada com um agente de expansão. Como elemento de expansão podem ser empregados elementos de expansão físicos, porém, preferencialmente, elementos de expansão químicos. A modelagem do elemento condutor de fluido verifica-se preferencialmente no método de moldagem por injeção. Um percurso de sucção de ar para motor de acordo com a invenção (moto de combustão) apresenta, pelo menos, um elemento condutor de fluido acima já mencionado.

REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. Método para a produção de um elemento condutor de fluido (16) de um percurso de sucção de ar para motor (18) caracterizado pelo fato de que seguintes passos do método em sequência: a) fusão de um polímero; b) adição de um agente de expansão formador de espuma na massa polimérica fundida; c) modelagem da massa polimérica fundida com o agente de expansão mediante formação de espuma polimérica para compor um elemento condutor de fluido (16) de um percurso de sucção para ar de motor.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que como polímero, é empregado no passo do método a) polipropileno (PP), poliamida (PA), polietileno (PE) ou poliuretano (PU).

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que são adicionados na massa polimérica fundida, antes do passo do método c), várias fibras para o efeito de estabilização do elemento condutor de fluido (16).

4. Método de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que como agente de expansão, é empregado um formador de gás químico, preferencialmente, hidrogêr-nio carbonato de sódio e/ou hidrogênio carbonato de potássio.

5. Método de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento condutor de fluido (16) no passo do processo c) é configurado em camada única.

6. Método de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que no passo c) do método será moldado um elemento condutor de fluido (16) que apresenta uma espessura (D) superior a 4 mm, especialmente, uma espessura entre 5 mm e 20 mm, preferencial mente, entre 5 mm e 15 mm, especialmente preferido entre 5 mm e 10 mm.

7. Método de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a moldagem no passo do método c) se verifica por meio de moldagem por injeção em um molde para moldagem por injeção.

8. Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a pressão na moldagem por injeção no passo c) do método será selecionada tão intensa que o tamanho médio dos poros na área da parede (32. 34) encostada no molde para moldagem por injeção, do elemento condutor de fluido (16) é, no máximo, 60% preferencialmente, no máximo 40%, especialmente preferido, no máximo, 20% do tamanho do poro médio da parte restante do elemento condutor de fluido moldado por injeção (16).

9. Elemento condutor de fluido (16) de um percurso de sucção de ar (18) de um motor de combustão (10), caracterizado pelo fato de que o elemento condutor de fluido (16) é configurado de uma massa polimérica espumada.

10. Elemento condutor de fluido de acordo com a reivindicação 9 caracterizado pelo fato de que o elemento condutor de fluido (16) é configurado a exemplo de um alojamento de filtro de ar, uma cobertura, um tubo ou parte de um tubo.