BR102015030414B1 - Recipiente de compensação para o fluido de resfriamento de um motor resfriado por fluido - Google Patents

Abstract

RECIPIENTES DE COMPENSAÇÃO PARA O FLUIDO DE RESFRIAMENTO DE MOTORES RESFRIADOS POR FLUIDO 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

[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 no 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 esquemática. O recipiente de compensação 10 é geralmente construído de tal modo que representa 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 comunicação do recipiente de compensação 10 com o circuito de resfriamento do motor de combustão interna (respectivamente não apresentado). O recipiente de compensação 10 dispõe adicionalmente de um bocal de enchimento 4 disposto na região superior do recipiente de compensação, 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 conservação do sistema de resfriamento contra sobrepressão e por meio da qual o recipiente de compensação 10 pode ser enchido com o agente de resfriamento 1. O enchimento máximo do recipiente de compensação 10 corresponde comumente a 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] Durante a operação, instaura-se uma pré-pressão no volume de ar 2 do recipiente de compensação 10 por meio do aquecimento e, por isso, uma 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 disso, a pressão aumenta no recipiente de compensação 10, sobre o qual a válvula de sobrepressão 5 se abre na tampa de fechamento, permitindo o vazamento de ar e, possivelmente, também, agente de resfriamento. Ao se normalizar a temperatura do agente de resfriamento, surge uma pressão negativa no sistema de resfriamento. O agente de resfriamento é sugado de volta, para fora do recipiente 10. Por isso, surge no recipiente 10, igualmente, uma pressão negativa. Subsequentemente, a válvula de compensação de pressão negativa 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 30 é indicado com o número de referência 3.

[0004] Outros recipientes de compensação são conhecidos a partir do estado da técnica, por exemplo, DE 10 2008 019 227 B4, DE 41 07 183 C1, EP 0215 369 B1, DE 42 33 038 C1 ou EP 0 441 275 A1.

[0005] Recipientes de compensação 10 convencionais têm um volume de ar 2 definido de maneira fixa durante o 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, isso tem as seguintes desvantagens: nos circuitos de resfriamento com entrada de calor reduzida, não se instaura uma pré- pressão suficiente. Em circuitos de resfriamento com entrada de calor elevada, a pré-pressão, em contrapartida, é desviada pela válvula 5, ou agente de resfriamento é ejetado. Essas 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 serão empregados. Por meio disso, porém, a pluralidade de variantes e, com isso, os custos de desenvolvimento e de componentes se elevam.

[0006] Portanto, é um objetivo da invenção prover um recipiente de compensação melhorado, com o qual as desvantagens dos recipientes de compensação convencionais possam ser evitadas. O objetivo da invenção é, especialmente prover um recipiente de compensação que seja passível de melhor adaptação às exigências de diferentes circuitos de resfriamento. Além disso, a invenção tem como objetivo uma configuração econômica de um tal recipiente de compensação.

[0007] Esses objetivos são solucionados por meio de um recipiente de compensação com as características da reivindicação independente. Modalidades vantajosas e aplicações da invenção são matéria das reivindicações dependentes e serão melhor explicadas na descrição subsequente com referência parcial às 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 comunicação do recipiente de compensação com um 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 e para a conservação do sistema de resfriamento contra sobrepressão. O motor resfriado por fluido pode ser, particularmente, um motor de combustão interna resfriado por fluido de um veículo. Uma aplicação enfatizada diz respeito a uma embarcação ou um veículo comercial operado por motor.

[0009] De acordo com pontos de vista gerais da invenção, os objetivos mencionados são solucionados de modo que, durante 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] Isso proporciona a vantagem de o recipiente de compensação poder 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 uma pré-pressão suficientemente elevado. Em circuitos de resfriamento com entrada de calor elevada, em contrapartida, um volume de ar elevado pode ser ajustado, de modo que não se desenvolva pré- pressão elevada demais ou que não seja ejetado agente de resfriamento.

[0012] O recipiente de compensação com volume de ar variável pode, desse modo, ser empregado como componente unitário igual em circuitos de resfriamento, os quais se diferenciam devido a sua natureza, particularmente a sua entrada de calor de agente de resfriamento. Assim, uma opção particular da invenção é a flexibilidade aumentada durante o ajuste de pré-pressão nos circuitos de resfriamento e a economia de custos por meio da unificação ou redução de variantes, visto que um componente pode ser adaptado para o emprego em circuitos de resfriamento ou sistemas de resfriamento diferentes.

[0013] De acordo com uma modalidade opcional da invenção, pode ser provida pelo menos uma câmara de ar, subsequentemente caracterizada também como bolsa de ar para ser possível ajustar o 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, assegura-se sempre o mesmo enchimento máximo durante o enchimento do recipiente de compensação com fluido de resfriamento.

[0014] Em outras palavras, uma ou mais bolsas de ar podem ser providas para a configuração de um volume passível de alteração para o ar ou, de modo geral, de um gás no recipiente de compensação, as quais, respectivamente com o mecanismo de fechamento (órgão de fechamento) associado, podem ser colocadas em comunicação fluida 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. Essas variantes proporcionam a opção de uma maneira de construção modular.

[0016] Para a elevação da flexibilidade no ajuste da pré-pressão 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 dependendo da graduação de volume de ar desejada. Uma possibilidade da realização de acordo com a invenção provê que o volume interno das câmaras de ar é realizado em tamanhos diferentes. O volume interno das câmaras de ar pode, porém, ser realizado também 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. Isso possibilita uma variante de realização econômica a fim de se 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. Isso oferece a vantagem de a abertura e o fechamento das câmaras de ar poderem ocorrer dependendo da pressão e/ou de forma automatizada, 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 não possa adentrar agente de resfriamento na pelo menos uma câmara de ar durante a operação do recipiente de compensação se esta estiver aberta. De acordo com uma outra variante, provê-se um duto de canal e/ou um diafragma para tal.

[0020] A invenção é descrita abaixo com referência aos desenhos anexos. É mostrado: Figura 1 uma vista esquematizada de um recipiente de compensação conhecido a partir do estado da técnica; Figura 2 uma vista esquematizada de um recipiente de compensação de acordo com uma modalidade da invenção; e Figura 3 uma vista esquematizada de um recipiente de compensação de acordo com uma outra modalidade da invenção.

[0021] Elementos iguais ou funcionalmente equivalentes são indicados, em todas as figuras com os mesmos números de referência. Para evitar repetições, é indicado, portanto, o funcionamento das peças de 1 a 5 e 9 das Figuras 2 e 3 considerando-se a descrição pertinente da Figura 1.

[0022] 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 comunicação fluida 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 superior do recipiente de compensação e pode ser fechada com o órgão de fechamento 7. No estado aberto da abertura de entrada de ar 8, a respectiva bolsa de ar está em comunicação fluida com o espaço interno superior do recipiente de compensação, de modo que o ar possa fluir para dentro da bolsa de ar 6 aberta a partir do volume base. Em uma variante de modalidade construtivamente simples, o órgão de fechamento 7 é realizado como um parafuso de fechamento.

[0023] A modalidade mostrada na Figura 3 mostra a conexão de influxo 11 e a conexão de escoamento 12 não representadas nas Figuras 1 e 2, dispostas na região inferior do recipiente de compensação 10 e projetando-se para dentro deste para a comunicação 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 conservação do sistema de resfriamento contra sobrepressão e por meio da qual o recipiente de compensação 30 pode ser enchido com agente de resfriamento 1. Abaixo da válvula 5 é disposto um tubo de excesso 16, 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 pré-pressão.

[0024] Para o melhoramento da separação das bolhas de ar, um elemento paralelo é provido na região inferior do recipiente de compensação 30, o qual é configurado opcionalmente como parede de separação 13. Uma parede de separação de tal tipo tem a função de alterar a direção de fluxo do fluido e elevar o comprimento de fluxo do agente de resfriamento no recipiente de compensação, a fim de separar o máximo possível de ar.

[0025] 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 no interior do recipiente de compensação para o ar no recipiente de compensação e adequá-lo de maneira ótima ao circuito de resfriamento presente.

[0026] Subsequentemente, de maneira exemplificativa, 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, da pré-pressão 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, conforme necessário, por meio do volume base e da quantidade obtida de bolsas de ar 6, caso um volume de ar elevado tenha sido obtido.

[0027] A quantidade necessária de bolsas de ar 6 é aberta, conforme necessário, por meio do parafuso de fechamento 7, ou seja, em comunicação 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 presentes do circuito de resfriamento. Depois, com o motor frio, é enchido mais uma vez com agente de resfriamento, novamente até a aresta inferior 9 do bocal de enchimento 4. Finalmente, a pré-pressão é medida na operação real do motor por meio da conexão 17, a fim de se comprovar o funcionamento do recipiente de compensação 30. Se uma pré-pressão elevada demais se instaurar ou se este vier muito precipitadamente para o escoamento das bolhas por meio da válvula 5, uma outra bolsa de ar 6 pode ser aberta. Se uma pré-pressão reduzida demais se instaurar, uma bolsa de ar 6 pode ser fechada. Isso proporciona a vantagem de o recipiente de compensação 30 poder ser adaptado ao circuito de resfriamento especial somente por meio da alteração do volume disponível para o ar no recipiente de compensação.

[0028] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a modalidades determinadas, é evidente para um versado na técnica que modificações diferentes podem ser realizadas e equivalentes podem ser utilizados como substituição, sem se afastar do escopo da invenção. Adicionalmente, muitas modificações podem ser realizadas sem se afastar do escopo pertencente. Subsequentemente, a invenção não deve ser limitada às modalidades exemplificativas divulgadas, mas devem compreender todas as modalidades exemplificativas abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas. Particularmente, a invenção reivindica também proteção para a matéria e características das reivindicações dependentes, independente das reivindicações tomadas como 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 pré-pressão 20 Recipiente de compensação 30 Recipiente de compensação

Claims (6)

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 comunicação do recipiente de compensação (20, 30) a 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 (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 conservação do sistema de resfriamento contra sobrepressão; em que um volume de ar (2) residual durante um enchimento máximo do recipiente de compensação (20, 30) com fluido de resfriamento é passível de ajuste no recipiente de compensação (20, 30); em que, para ajustar o volume de ar residual no recipiente de compensação (20, 30), é provida 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 e fechada com um mecanismo de fechamento (7) associado; caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma câmara de ar (6) é disposta na lateral interna, na região superior do recipiente de compensação (20, 30).

2. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos duas câmaras de ar (6).

3. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que um volume interno das câmaras de ar (6) é do mesmo tamanho ou de tamanhos diferentes.

4. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de fechamento (7) é realizado como um parafuso de fechamento, uma tampa de fechamento ou uma portinhola.

5. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de fechamento (7) é configurado como válvula de retenção, como válvula carregada por mola ou como válvula controlada de maneira pneumática ou elétrica.

6. Recipiente de compensação (20, 30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, 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.

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