BR102015030414A2 - recipiente de compensação para o fluido de resfriamento de motores resfriados por fluido - Google Patents
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Abstract
a invenção diz respeito a um recipiente de compensação para o fluido de resfriamento de um motor resfriado por fluido, especialmente de uma embarcação ou veículo comercial operado por motor. o recipiente de compensação (30) compreende pelo menos uma conexão de influxo (11) e uma conexão de escoamento (12) dispostos na região interior do recipiente de compensação (30) para a conexão do recipiente de compensação (20, 30) com um circuito de resfriamento do motor de combustão interna; um bocal de enchimento (4) disposto na região superior do recipiente de compensação, o qual possui uma aresta inferior distanciada de um topo do recipiente de compensação para a limitação do nível de enchimento; pelo menos uma válvula vedando o bocal de enchimento (4) para o enchimento do recipiente de compensação (30) e para a segurança do sistema de resfriamento contra sobrepressão. além disso, um volume de ar (2) residual em um enchimento máximo do recipiente de compensação (30) é passível de ajuste no recipiente de compensação (30).
Description
RECIPIENTE DE COMPENSAÇÃO PARA O FLUIDO DE RESFRIAMENTO DE MOTORES RESFRIADOS POR FLUIDO
[0001] A invenção diz respeito a um recipiente de compensação para o fluido de resfriamento de um motor resfriado por fluido, especialmente de um motor de combustão interna de um veículo, de acordo com a denominação da reivindicação 1.
[0002] A partir da prática, recipientes de compensação para o fluido de resfriamento são conhecidos entre o estado da técnica prévio, os quais servem para a admissão do fluido de resfriamento em expansão. A Figura 1 mostra um tal recipiente de compensação 10 conhecido em uma vista fortemente esquemática. O recipiente de compensação 10 é geralmente construindo de tal modo, que ele apresenta o ponto mais elevado no sistema de resfriamento. O recipiente de compensação 10 possui uma conexão de influxo disposta na região inferior do recipiente de compensação 10 e uma conexão de escoamento para a conexão do recipiente de compensação 10 com o circuito de resfriamento do motor de combustão interna (respectivamente não apresentado). O recipiente de compensação 10 dispõe de um bocal de enchimento 4 disposto na região superior do recipiente de expansão, o qual possui uma aresta inferior 9 distanciada do topo do recipiente de compensação 14 para a limitação do nível de enchimento. Além disso, uma válvula 5 vedando o bocal de enchimento 4 é provida, a qual serve para a segurança do sistema de resfriamento contra sobrepressão e por meio desta o recipiente de compensação 10 pode ser enchido com o agente de resfriamento 1. O enchimento máximo do recipiente de compensação 10 corresponde comumente um enchimento com o motor frio com agente de resfriamento 1 até a aresta inferior 9 do bocal de enchimento 4, como mostrado na Figura 1.
[0003] Na operação, um vácuo no volume do ar 2 do recipiente de compensação 10 se ajusta por meio do aquecimento e por isso, expansão condicional do agente de resfriamento. Por meio da válvula 5 na tampa de fechamento do recipiente de compensação ocorre uma compensação da pressão no sistema de resfriamento. Uma elevação da temperatura do agente de resfriamento leva a um aumento na pressão no sistema de resfriamento, visto que o agente de resfriamento se expande. Por meio disto, a pressão aumenta no recipiente de compensação 10, no qual a válvula de sobrepressão 5 se abre na tampa de fechamento e ar e eventualmente também agente de resfriamento podem vazar. Na normalização da temperatura do agente de resfriamento, surge um vácuo no sistema de resfriamento. O agente de resfriamento é sugado de volta a partir do recipiente 10. Por isso, surge no recipiente 10 igualmente um vácuo. Subsequentemente, a válvula de compensação de vácuo se abre na tampa de fechamento do recipiente 10. O ar flui para dentro do recipiente 10, até que uma compensação de pressão seja atingida. O casco ou a parede externa do recipiente de compensação 10 é caracterizado com o número de referência 3.
[0004] Além disso, a partir do estado da técnica, recipientes de compensação são, por exemplo, conhecidos a partir de DE 10 2008 019 227 B4, DE 41 07 183 C1, EP 0215 369 B1, DE 42 33 038 C1 ou de EP 0 441 275 A1.
[0005] Recipientes de compensação 10 convencionais possuem um volume de ar 2 definido de maneira fixa no enchimento máximo com agente de resfriamento 1. Se os motores de combustão interna devem ser equipados com circuitos de resfriamento diferentes com o mesmo recipiente de compensação 10, isto possui as desvantagens subsequentes a seguir: Nos circuitos de resfriamento com entrada de calor reduzida, não se ajusta nenhum vácuo. Em circuitos de resfriamento com entrada de calor elevada, o vácuo, em contrapartida é desviado pela válvula 5, ou agente de resfriamento é ejetado. Estas desvantagens podem ser evitadas por meio da provisão de diferentes recipientes de compensação, os quais são adaptados respectivamente nos circuitos de resfriamento especiais, nos quais eles serão empregados. Por meio disto, a pluralidade de variantes e com isso os custos de desenvolvimento e custos de partes construtivas se elevam, porém.
[0006] Portanto, é uma tarefa da invenção prover um recipiente de compensação melhorado, com o qual as desvantagens dos recipientes de compensação convencionais possam ser evitadas. A tarefa da invenção é especialmente prover um recipiente de compensação, o qual é passível de melhor adaptação às exigências de diferentes circuitos de resfriamento. A invenção é, além disso, baseada na tarefa de uma configuração econômica de um tal recipiente de compensação.
[0007] Estas tarefas são solucionadas por meio de um recipiente de compensação com as características da reivindicação independente. Modalidades vantajosas e aplicações da invenção são objeto das reivindicações dependentes e serão melhor explicadas na descrição subsequente sob referência parcial das figuras.
[0008] O recipiente de compensação de acordo com a invenção para o fluido de resfriamento de um motor resfriado por fluido possui em conformidade com o estado da técnica pelo menos uma conexão de influxo disposta na região inferior do recipiente de compensação e uma conexão de escoamento para a conexão do recipiente de compensação com o circuito de resfriamento do motor de combustão interna. O recipiente de compensação compreende adicionalmente um bocal de enchimento disposto na região superior do recipiente de compensação, o qual possui uma aresta inferior distanciada de um topo do recipiente de compensação para a limitação do nível de enchimento, bem como pelo menos uma válvula vedando o bocal de enchimento para o enchimento do recipiente de compensação para a segurança do sistema de resfriamento contra sobrepressão. O motor resfriado por fluido pode ser especialmente um motor de combustão interna resfriado por fluido de um veículo. Uma aplicação enfatizada diz respeito de uma embarcação operada por motor ou um veículo comercial.
[0009] De acordo com pontos de vista gerais da invenção, as tarefas mencionadas são por isso solucionadas, em que em um enchimento máximo do recipiente de compensação com fluido de resfriamento, o volume de ar residual é passível de ajuste, ou seja, passível de estabelecimento variável no recipiente de compensação.
[0010] isto proporciona a vantagem de que o recipiente de compensação possa ser adaptado somente por meio da modificação do volume disponível para o ar no recipiente de compensação em exigências diferentes de circuitos de resfriamento diferentes.
[0011] Em circuitos de resfriamento com entrada de calor reduzida, um volume de ar diminuído pode ser ajustado, de modo que se desenvolva um vácuo suficientemente elevado. Em circuitos de resfriamento com entrada de calor elevada, em contrapartida, um volume de ar elevado pode ser ajustado, de modo que nenhum vácuo elevado se desenvolva ou de modo que nenhum agente de resfriamento seja ejetado.
[0012] O recipiente de compensação com volume de ar variável pode, desse modo, ser empregado como parte construtiva unitária igual em circuitos de resfriamento, os quais se diferenciam devido sua natureza, especialmente de sua entrada de calor de agente de resfriamento. Uma preferência especial da invenção é, desse modo a flexibilidade no ajuste de vácuo nos circuitos de resfriamento e a economia de custos por meio da unificação ou redução de variantes, visto que uma parte construtiva pode ser adaptada para o emprego em circuitos de resfriamento ou sistemas de resfriamento diferentes.
[0013] De acordo com uma modalidade preferencial, a invenção pode ser provida com pelo menos uma câmara de ar, subsequentemente caracterizada também como bolsa de ar para a capacidade de ajuste do volume de ar residual no recipiente de compensação, possuindo uma abertura de entrada de ar localizada no espaço interno do recipiente de compensação, acima da aresta inferior do bocal de enchimento, a qual pode ser aberta e fechada com um mecanismo de fechamento associado. Por meio da disposição da abertura de saída acima do limite inferior do bocal de enchimento, sempre o mesmo enchimento máximo do recipiente de compensação com fluido de resfriamento é assegurado.
[0014] Com outras palavras, uma ou mais bolsas de ar podem ser providas para a configuração de um volume passível de alteração para o ar ou geralmente de um gás no recipiente de compensação, as quais respectivamente com o mecanismo de fechamento (órgão de fechamento) associado podem ser colocadas em conexão de fluido com o volume base de gás do recipiente de compensação, a fim de elevar o volume de gás no recipiente de compensação. Na posição fechada do órgão de fechamento a bolsa de ar é fechada, de modo que o volume de gás disponível não é elevado.
[0015] A pelo menos uma câmara de ar pode ser disposta na lateral interna na região superior do recipiente de compensação. De acordo com uma outra variante, a pelo menos uma câmara de ar também pode ser disposta na parte externa do recipiente de compensação e ser conectada por meio de uma tubulação de mangueira ou tubulação de cano com a região superior do recipiente de compensação. Estas variantes proporcionam a preferência de uma maneira de construção modular.
[0016] Para a elevação da flexibilidade no ajuste do vácuo nos circuitos de resfriamento, o recipiente de compensação pode possuir pelo menos duas câmaras de ar. A quantidade e o volume das câmaras de ar podem ser estabelecidos em dependência da graduação de volume desejada. Uma possibilidade da realização de acordo com a invenção provê que o volume interno das câmaras de ar são realizados de tamanhos diferentes. O volume interno das câmaras de ar pode, porém ser realizado no mesmo tamanho.
[0017] O mecanismo de fechamento associado a uma câmara de ar pode ser realizado como um parafuso de fechamento, uma tampa de fechamento ou uma portinhola. Isto possibilita uma variante de realização econômica, a fim de ajustar manualmente o volume disponível para o ar no recipiente de compensação.
[0018] De acordo com uma outra variante, o mecanismo de fechamento pode ser realizado como válvula de retenção, como válvula carregada por mola ou como válvula controlada de maneira pneumática ou elétrica. Isto possibilita a vantagem de que a abertura e o fechamento das câmaras de ar podem ocorrer dependendo da pressão e/ou automatizadas, especialmente no decorrer da operação do circuito de resfriamento.
[0019] A fim de impedir uma entrada de fluido de resfriamento na pelo menos uma câmara de ar, é vantajoso dispor a abertura de entrada de ar da pelo menos uma câmara de ar de tal modo, que nenhum agente de resfriamento possa adentrar na pelo menos uma câmara de ar na operação do recipiente de compensação, se este estiver aberto. De acordo com uma outra variante, um duto de canal e/ou um diafragma é provido para isso.
[0020] Um outro aspecto da invenção diz respeito a um veículo comercial ou um navio com um recipiente de compensação, como divulgado neste documento.
[0021] As modalidades preferenciais e características da invenção descritas anteriormente são passíveis de combinação aleatória umas com as outras. Outras particularidades e vantagens da invenção serão descritas subsequentemente sob referência dos desenhos anexos. É mostrado: Figura 1 uma vista fortemente esquematizada de um recipiente de compensação conhecido a partir do estado da técnica;
Figura 2 uma vista fortemente esquematizada de um recipiente de compensação de acordo com uma modalidade da invenção; e Figura 3 uma vista fortemente esquematizada de um recipiente de compensação de acordo com uma outra modalidade da invenção.
[0022] Elementos iguais ou funcionalmente equivalentes são caracterizados em todas as figuras com os mesmos números de referência. Para evitar repetições é indicado, portanto o funcionamento das peças de 1 a 5 das Figuras 2 e 3 referidas à descrição a seu respeito da Figura 1.
[0023] A peculiaridade dos recipientes de compensação 20 e 30 mostrados nas Figuras 2 e 3 se baseia nas duas bolsas de ar 6 providas adicionalmente, as quais possuem respectivamente um órgão de fechamento 7 associado, com o qual cada bolsa de ar 6 pode ser opcionalmente aberta ou fechada. No estado aberto, uma bolsa de ar 6 fica em conexão de fluido com o volume base de gás do recipiente de compensação 20 ou 30. Cada uma das bolsas de ar 6 possui uma abertura de entrada de ar 8, a qual é localizada acima da aresta inferior 9 do bocal de enchimento 4 na região interna superior do recipiente de compensação e pode ser fechada com o órgão de fechamento 7. No estado fechado da abertura de entrada de ar 8 a respectiva bolsa de ar é conectada por fluido com o espaço interno superior do recipiente de compensação, de modo que o ar possa fluir para a bolsa de ar 6 aberta para fora do volume base. Em uma variante de modalidade simples construtiva o órgão de fechamento 7 é realizado como um parafuso de fechamento.
[0024] A modalidade mostrada na Figura 3 mostra a conexão de influxo 11 e conexão de escoamento não apresentados nas Figuras 1 e 2, dispostos na região inferior do recipiente de compensação 10 e projetando-se para dentro deste para a conexão do recipiente de compensação 10 com o circuito de resfriamento do motor de combustão interna. O recipiente de compensação 30 compreende adicionalmente, como já realizado anteriormente, um bocal de enchimento 4 disposto na região superior do recipiente de compensação 30, o qual possui uma aresta inferior 9 distanciada do topo do recipiente de compensação 14 para a limitação do nível de enchimento, bem como uma válvula 5 vedando o bocal de enchimento 4, a qual serve para a segurança do sistema de resfriamento contra sobrepressão e pode ser enchida por meio desta com agente de resfriamento 1 do recipiente de compensação 30. Abaixo da válvula 5 é disposto um tubo de excesso, por meio do qual o fluido de resfriamento pode escoar durante a abertura da válvula 5. No recipiente de compensação 30 são providos adicionalmente uma conexão 15 para uma sonda de nível para a medição do nível de enchimento e uma conexão 17 para a medição de vácuo.
[0025] Para o melhoramento da separação das bolhas de ar um elemento paralelo é provido na região interna inferior do recipiente de compensação 30, o qual é configurado preferencialmente como parede de separação 13. Uma parede de separação de tal tipo possui a função de alterar a direção de fluxo do fluido e elevar o comprimento de fluxo do agente de resfriamento no recipiente, a fim de separar o máximo possível de ar.
[0026] Como já mencionado anteriormente, abaixo do topo do recipiente de compensação 14 as duas câmaras de ar 6 são providas na região superior do recipiente de compensação 30 sobre a lateral oposta à válvula 5, cuja abertura de entrada de ar 8 pode ser respectivamente fechada ou aberta com um parafuso de fechamento 7. A cabeça do parafuso se projeta, portanto para fora a partir da lateral superior do recipiente de compensação 30 e pode ser acionada por fora. Por meio da regulagem dos parafusos de fechamento 7 as câmaras de ar 6 podem ser abertas, a fim de variarem o volume disponível para o ar no interior do recipiente de compensação e adaptar de maneira otimizada ao circuito de resfriamento presente.
[0027] Subsequentemente de maneira exemplar, um procedimento é descrito, a fim de adaptar o recipiente de compensação por meio do ajuste do volume de ar disponível a um circuito de resfriamento, por exemplo, no intuito da instalação do recipiente de compensação 6 no veículo. Portanto, primeiramente o volume de ar necessário é obtido dependendo da expansão do agente de resfriamento, do vácuo exigido e da pressão de abertura da válvula 5. O volume de ar necessário é ajustado no recipiente de compensação por meio do volume base, ou seja, todas as bolsas de ar 6 são fechadas, ou eventualmente por meio do volume base e da quantidade obtida de bolsas de ar 6, caso um volume de ar elevado tenha sido obtido.
[0028] A quantidade necessária de volume de ar 6 é aberta por meio do parafuso de fechamento 7, ou seja, conectada de maneira fluida com o volume base. O circuito de resfriamento é então enchido com agente de resfriamento até a aresta inferior 9 para o primeiro enchimento. O motor é subsequentemente operado até que o circuito de resfriamento esteja completamente sem ar, a fim de remover todas as eventuais bolhas de ar ainda disponíveis do circuito de resfriamento. Após isto, com o motor frio, é reenchido agente de resfriamento, novamente até a aresta inferior 9 do bocal de enchimento 4. Finalmente, o vácuo é medido na operação real do motor por meio da conexão 17, a fim de comprovar o funcionamento do recipiente de compensação 30. Se um vácuo muito elevado for ajustado ou se este vier muito precipitadamente para o escoamento por meio da válvula 5, uma outra bolsa de ar 6 pode ser aberta. Se um vácuo muito reduzido for ajustado, uma bolsa de ar 6 pode ser fechada. Isto proporciona a vantagem de que o recipiente de compensação 30 possa ser adaptado ao circuito de resfriamento especial somente por meio da alteração do volume disponível para o ar no recipiente de compensação.
[0029] Embora a invenção tenha sido descrita sob referência de modalidades determinadas, é evidente para um especialista que modificações diferentes podem ser realizadas e equivalentes podem ser utilizadas como substituição, sem deixar o escopo da invenção. Adicionalmente, muitas modificações podem ser realizadas, sem deixar o escopo pertencente. Subsequentemente, a invenção não deve ser limitada às modalidades divulgadas, mas devem compreender todas as modalidades que abrangem o escopo das reivindicações de patentes anexas. Especialmente, a invenção reivindica também proteção para o objeto e características das reivindicações dependentes, independente das reivindicações tomadas em referência.
Lista dos números de referência 1 Agente de resfriamento 2 Volume de ar 3 Parede externa 4 Bocal de enchimento 5 Válvula 6 Câmara de ar 7 Mecanismo de fechamento 8 Abertura de entrada de ar 9 Aresta inferior 10 Recipiente de compensação 11 Conexão de influxo 12 Conexão de escoamento 13 Parede de separação 14 Topo do recipiente de compensação 15 Conexão para sonda de nível 16 Tubo de excesso 17 Conexão para medição de vácuo 20 Recipiente de compensação 30 Recipiente de compensação
Claims (9)
1. Recipiente de compensação (20, 30) para o fluido de resfriamento de um motor resfriado por fluido, especialmente de um motor de combustão interna resfriado por fluido de um veículo, compreendendo pelo menos uma conexão de influxo (11) disposta na região inferior do recipiente de compensação (20, 30) e uma conexão de escoamento (12) para a conexão do recipiente de compensação (20, 30) com um circuito de resfriamento do motor; um bocal de enchimento (4) disposto na região superior do recipiente de compensação, o qual possui uma aresta inferior (9) distanciada de um topo do recipiente de compensação (14) para a limitação do nível de enchimento; pelo menos uma válvula (5) vedando o bocal de enchimento (4) para o enchimento do recipiente de compensação (20, 30) e para a segurança do sistema de resfriamento contra sobrepressão; caracterizado pelo fato de que um volume de ar (2) residual em um enchimento máximo do recipiente de compensação (20, 30) com fluido de resfriamento é passível de ajuste no recipiente de compensação (20, 30).
2. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que para a capacidade de ajuste do volume de ar residual no recipiente de compensação (20, 30) é provido pelo menos uma câmara de ar (6), possuindo uma abertura de entrada de ar (8) localizada acima da aresta inferior (9) do bocal de enchimento (5) no interior do recipiente de compensação (20, 30), a qual pode ser aberta ou fechada com um mecanismo de fechamento (7) associado.
3. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que (a) a pelo menos uma câmara de ar (6) é disposta na lateral interna, na região superior do recipiente de compensação (20, 30); e/ou (b) a pelo menos uma câmara de ar é disposta externamente do recipiente de compensação e é conectado por meio de uma tubulação de fluido com a região superior do recipiente de compensação.
4. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que é caracterizado por pelo menos duas câmaras de ar (6).
5. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que um volume interno das câmaras de ar (6) são do mesmo tamanho ou de tamanhos diferentes.
6. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de fechamento (7) é realizado como um parafuso de fechamento, uma tampa de fechamento ou uma portinhola.
7. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de fechamento (7) é realizado como válvula de retenção, como válvula carregada por mola ou como válvula controlada de maneira pneumática ou elétrica.
8. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a abertura de entrada de ar (8), da pelo menos uma câmara de ar (6) é disposta de tal modo, que na operação do recipiente de compensação (20, 30) nenhum agente de resfriamento pode adentrar a pelo menos uma câmara de ar (6), se esta estiver aberta.
9. Veículo comercial ou navio, caracterizado pelo fato de que são com um recipiente de compensação (20, 30), conforme uma das reivindicações anteriores.
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