BR102016030722B1

BR102016030722B1 - Dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado

Info

Publication number: BR102016030722B1
Application number: BR102016030722-8A
Authority: BR
Inventors: Alexandre Rugero; Renato Rigo Pinheiro; Renato Lacarini Perceguetti; Vaclav Novak
Original assignee: Robert Bosch Limitada
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2021-07-20
Also published as: WO2018119505A1; BR102016030722A2

Abstract

dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado a presente invenção pertence ao campo tecnológico dos dispositivos de sensoriamento magnético. problema a ser resolvido: as atuais construções de dispositivos para mensuração de nível de combustível de veículos automotores não garantem a proteção de seus respectivos sensores magnéticos. resolução do problema: é revelado um dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado cujo sensor magnético é duplamente encapsulado, sendo a primeira camada de encapsulamento formada por polímero termofixo e a segunda camada de encapsulamento formada por polímero termoplástico.

Description

Campo da Invenção

[001]A invenção em questão refere-se a um dispositivo de mensuração de fluido em ambiente confinado e, mais particularmente, um dispositivo de mensuração do nível de combustível em um tanque de combustível de veículo automotor ou similar.

[002]Considerando que o referido dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado é especialmente baseado em sensoriamento magnético, portanto, em sensoriamento sem contato mecânico, a invenção em questão refere-se genericamente ao campo tecnológico dos meios de indicação ou medição do nível de líquidos, conforme a classe G01F 23/00 da Classificação Internacional de Patentes e, de forma mais específica, a invenção em questão refere-se ao campo tecnológico dos dispositivos de indicação ou medição do nível de líquidos usando meios indicadores acionados magneticamente, conforme a classe G01F 23/38 da Classificação Internacional de Patentes.

Fundamentos da Invenção

[003]Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, o atual estado da técnica compreende determinados tipos de sensores magnéticos. Os sensores de Relutância Magnética Variável, os sensores de Efeito HALL e os sensores Mag- neto-resistivo são apenas três exemplos deste tipo de sensor.

[004]Todavia, é de particular interesse para a invenção em questão o sensor de Efeito HALL, o qual é normalmente constituído por uma pequena pastilha de material semicondutor estática, um imã móvel e um circuito eletrônico que inclui uma fonte de alimentação elétrica e um mensurador de grandezas elétricas (voltímetro e/ou amperímetro). De acordo com conhecimentos consolidados pelo estado da técnica, o princípio funcional deste tipo de sensor resiste no fato de que a resistência elétrica da pastilha é sensível à presença de campo magnético do imã, sendo que a variação da proximidade do imã em relação à pastilha gera variação na resistência elétrica desta última e, por consequência, gera variação na corrente elétrica do circuito eletrônico, o qual sensor converte as variações de corrente em variações de tensão, sendo que a saída de tensão do sensor pode ser analógica ou digital.

[005]Dentre as inúmeras possíveis aplicações de um sensor de Efeito Hall (sensor de velocidade, sensor de posição e sensor de proximidade, por exemplo) destaca-se à aplicação em sistemas de mensuração de nível de combustível em tanque de combustível de veículo automotor, tal como descrito nos documentos patentários US7093485 e BRPI09030379.

[006] Em linhas gerais, dentre outros aspectos técnicos não necessariamente relevantes ao contexto em questão, o documento patentário US7093485 descreve um sensor (de Efeito HALL) de nível especialmente adequado à instalação emersa em um tanque de combustível. Verifica-se, portanto, que seu corpo estático (corpo que sustenta e acondiciona os componentes que integram o sensor, exceto o imã, e seus contatos elétricos) compreende uma simples estrutura de fechamento, com proteção contornante unificada para os contatos elétricos. As desvantagens desta construção são amplamente exploradas no já citado documento patentário BRPI09030379, o qual é aqui integralmente incorporado por referência.

[007]Já o referido e anteriormente citado documento patentário BRPI09030379 descreve, dentre outros aspectos técnicos não necessariamente relevantes ao contexto em questão, um sensor (de Efeito HALL) de nível especialmente adequado à instalação imersa em um tanque de combustível. Verifica-se, portanto, que seu corpo estático (corpo que sustenta e acondiciona os componentes que integram o sensor, exceto o imã, e seus contatos elétricos) compreende uma caixa de alojamento e uma tampa modular, sendo a referida tampa modular projetada para fechar a abertura da caixa de alojamento pela qual os componentes que integram o sensor, exceto o imã, e seus contatos elétricos são inseridos. A referida caixa de alojamento define proteção contornante individualizada para os contatos elétricos.

[008] Muito embora a conexão de encaixe entre a caixa de alojamento e a tampa modular possa ser otimizada à exaustão (com a aplicação de juntas de vedação mais eficientes, por exemplo), verifica-se que a mesma sempre estará sujeita a eventuais falhas de montagem e degradação por corrosão em função das propriedades químicas do combustível (sobretudo, em função das propriedades químicas de combustíveis com elevada porcentagem de etanol).

[009] Desta forma, de acordo com o conhecido estado da técnica, verifica-se a ausência de dispositivos de mensuração de fluido em ambiente confinado cujo corpo estático compreende uma construção totalmente hermética. Evidentemente, este cenário atual é temerário, afinal, são amplamente conhecidos os riscos e problemas relacionados à exposição dos componentes internos do sensor ao combustível do tanque de armazenamento.

[010]Adicionalmente, verifica-se ainda que nenhuma das soluções descritas nos documentos patentários US7093485 e BRPI09030379, além das demais soluções que integram o atual estado da técnica, compreendem meios eficientes de limitar o anular a movimentação dos componentes internos do sensor no interior do corpo estático. Isto significa que determinadas vibrações impostas ao veículo automotor são, mesmo que de forma minimizada, impostas aos referidos componentes internos do sensor, os quais podem se chocar com as paredes do corpo estático e, por consequência, apresentar uma vida útil reduzida.

[011] É com base neste cenário que surge a invenção em questão.

Objetivos da Invenção

[012]Com base no contexto anteriormente apresentado, é o objetivo central da invenção em questão apresentar um dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado que, especialmente adequado à instalação imersa em um tanque de combustível, compreende um corpo estático.

[013]Consequentemente, é um dos objetivos da invenção em questão que o corpo estático do dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido apresente alta resistência à corrosão em função das propriedades químicas do combustível no qual ficará imerso.

[014] É também um dos objetivos da invenção evitar o contato entre os componentes internos do sensor e o combustível no qual o corpo estático ficará imerso.

[015] É ainda outro dos objetivos da invenção em questão que a construção do dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente elimine a possibilidade de movimentação dos componentes internos do sensor no interior do corpo estático.

Sumário da Invenção

[016]Os objetivos anteriormente citados são integralmente alcançados por meio do dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado, o qual compreende um corpo estático e um corpo móvel articuladamente anexado ao corpo estático. O referido corpo estático é integrado por pelo menos um sensor magnético e pelo menos um conjunto condutor (2), e o referido corpo móvel é integrado por pelo menos um imã.

[017]De acordo com a invenção em questão, referido dispositivo de mensura- ção de nível de fluido liquido em ambiente confinado compreende ainda pelo menos corpo de alojamento provido de pelo menos uma cavidade de alojamento, de modo que o sensor magnético é integralmente disposto no interior da pelo menos uma cavidade de alojamento do referido corpo de alojamento, e o conjunto condutor é pelo menos parcialmente disposto no interior da pelo menos uma cavidade de alojamento do referido corpo de alojamento.

[018]Em linhas gerais, o volume da referida pelo menos uma cavidade de alojamento do corpo de alojamento é preenchido, pelo menos, por polímero termofixo de modo a encapsular, pelo menos parcialmente, o sensor magnético e o conjunto condutor.

[019] Preferencialmente, o dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado compreende ainda pelo menos um corpo externo, sendo que o encapsulamento do polímero termofixo, corpo de alojamento, sensor magnético e conjunto condutor é encapsulado pelo corpo externo.

Descrição Resumida dos Desenhos

[020]A presente invenção passa a ser pormenorizadamente detalhada com base nas figuras a seguir listadas, as quais:

[021]A figura 1 ilustra, em perspectiva isométrica, o dispositivo de mensuração de fluido em ambiente confinado de acordo com a presente invenção;

[022]A figura 2 ilustra, em perspectiva isométrica, o sensor magnético que integra o dispositivo de mensuração de fluido em ambiente confinado;

[023]A figura 3 ilustra, em perspectiva isométrica, o conjunto condutor que integra o dispositivo de mensuração de fluido em ambiente confinado;

[024]A figura 4 ilustra, em perspectiva isométrica, a montagem preferencial entre o sensor magnético e o conjunto condutor;

[025]A figura 5 ilustra, em perspectiva isométrica, a montagem preferencial entre o sensor magnético, o conjunto condutor e o corpo de alojamento que integra o dispositivo de mensuração de fluido em ambiente confinado;

[026]A figura 6 ilustra, em perspectiva isométrica, a disposição do material de isolamento, que integra o dispositivo de mensuração de fluido em ambiente confinado, no corpo de alojamento;

[027]A figura 7 ilustra, em perspectiva isométrica, o corpo externo que integra o dispositivo de mensuração de fluido em ambiente confinado, no corpo de alojamento;

[028]A figura 8 ilustra, em pensativa isométrica parcialmente translúcida, o corpo estático que compõe o dispositivo de mensuração de fluido em ambiente confi-nado de acordo com a presente invenção; e

[029]A figura 9 ilustra, em corte esquemático, o corpo estático que compõe o dispositivo de mensuração de fluido em ambiente confinado de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

[030] De acordo com os objetivos gerais da invenção em questão, é revelado um dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado cujo sensor magnético é duplamente encapsulado, sendo a primeira camada de encapsulamento formada por polímero termofixo e a segunda camada de encapsulamento formada por polímero termoplástico. A sobreposição destas camadas de encapsulamento acaba por definir uma estrutura geral, a qual impossibilita qualquer contato entre o referido sensor magnético e o ambiente externo ao dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado.

[031] Isto significa que, mesmo imerso em combustível, o sensor magnético do dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado estará seguro, o que deve garantir seu perfeito funcionamento, além de garantir seu tempo máximo de vida util.

[032]De forma preliminar, as figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, a seguir porme-norizadamente descritas, referem-se tão somente a uma possível modalidade específica da presente invenção. Em adição, certos termos utilizados na descrição pormenorizada a seguir apresentada devem ser encarados de forma inclusiva e não literal, sempre com base nas figuras ilustrativas e efeitos técnicos alcançados.

[033]A figura 1 ilustra a modalidade preferencial do dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado, objeto da invenção em questão.

[034]De acordo com esta figura é possível notar que, de forma geral, o referido dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado é funda-mentalmente composto por um corpo estático A e por um corpo móvel B. O citado corpo móvel B é articuladamente anexado ao corpo estático A, sendo que a interação funcional entre estes corpos que permite o sensoriamento do nível de fluido liquido em ambiente confinado, sendo que os princípios funcionais deste tipo de sensoria- mento, baseados em Efeito Hall, são amplamente conhecidos pelos técnicos versados no assunto. Nesta modalidade, o corpo móvel B compreende uma haste extensora C (parcialmente ilustrada).

[035]Todavia, detalhes adicionais referentes ao corpo móvel B (evidentemente, o mesmo compreende pelo menos um imã (não ilustrado)), à haste extensora C e ao conector de chicote D são aqui omitidos por não serem diretamente relacionados ao núcleo inventivo da invenção em questão. Isto significa que, em linhas gerais, a invenção em questão, considerando tão somente seu núcleo inventivo, alcança os resultados e efeitos técnicos almejados independentemente dos detalhes construtivos do referido corpo móvel B, haste extensora C e conector de chicote D.

[036]A figura 2 ilustra, de forma esquemática, o sensor magnético 1, o qual compreende um sensor de Efeito HALL fundamentalmente composto por dois núcleos funcionais 11 (pastilha semicondutora e circuito eletrônico) e três terminais elétricos 12. Vale enfatizar que o sensor magnético 1 ora ilustrado trata-se de um sensor magnético trivial e disponível no mercado de componentes eletrônicos.

[037]A figura 3 ilustra o conjunto condutor 2 que integra o dispositivo de men- suração de fluido em ambiente confinado.

[038]Em linhas gerias, o citado conjunto condutor 2 é composto por três corpos metálicos destinados a conformar “prolongamentos elétricos” para os três terminais elétricos 12 do sensor magnético 1.

[039]De acordo com a modalidade principal ilustrada, cada um dos corpos metálicos que integram o conjunto condutor 2 compreende um terminal elétrico 21 e uma extensão de posicionamento 22, sendo ambos paralelamente dispostos, em distintos níveis verticais. Preferencialmente, o conjunto condutor 2 pode ser industrialmente obtido por meio de processos de estampagem.

[040]Conforme ilustrado na figura 4, existe cooperação elétrica entre o sensor magnético 1 e o conjunto condutor 2, sendo que para tanto, cada um dos três terminais elétricos 12 do sensor magnético 1 é soldado à cada um dos corpos metálicos que definem o conjunto condutor 2.

[041]Conforme ilustrado na figura 5, o dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado compreende ainda um corpo de alojamento 3, o qual possui uma cavidade “frontal” de alojamento 31 e uma cavidade “posterior” de alojamento 32. Em adição, o referido corpo de alojamento 3 compreende ainda guia de posicionamento 33 e 34, os quais compreendem projeções e/ou canais externamente definidos a partir do contorno geral do corpo de alojamento 3, para sobreposição do corpo externo 5.

[042]O corpo de alojamento 3 compreende também uma região “central” de posicionamento 35 e outras duas regiões “laterais” de posicionamento 36. Em linhas gerais, as referidas regiões de posicionamento 35 e 36 compreendem nervuras definidas na cavidade “posterior” de alojamento 32 do corpo de alojamento 3.

[043]Ainda conforme ilustrado na figura 5, nota-se que o sensor magnético 1 e o conjunto condutor 2 são ambos dispostos no interior das cavidades de alojamento 31 e 32 do corpo de alojamento 3. Mais particularmente, o sensor magnético 1 é integralmente disposto no interior da cavidade “frontal” de alojamento 31 e o conjunto condutor 2 é parcialmente disposto no interior da cavidade “posterior” de alojamento 32.

[044]Nesta condição, as extensões de posicionamento 22 dos corpos metálicos que integram o conjunto condutor 2 cooperam com as regiões de posicionamento 35 e 36 do corpo de alojamento 3, sendo que as citadas regiões de posicionamento 35 e 36 do corpo de alojamento 3 acabam por definir batentes de fim-de-curso para os corpos metálicos que integram o conjunto condutor 2, de modo a limitar e/ou impedir a movimentação de todo o conjunto condutor 2 e, consequentemente, o movimento do sensor magnético 1 no interior de suas respectivas cavidades de alojamento 31 e 32.

[045]Conforme ilustrado na figura 6, todo o volume das cavidades de alojamento 31 e 32 do corpo de alojamento 3 é ainda preenchido por polímero termofixo 4 (epóxi ou resina, por exemplo), o qual atua, conforme anteriormente mencionado como primeiro encapsulamento para o sensor magnético 1. Evidentemente, o polímero termofixo 4 acaba também por encapsular a região de solda entre o sensor magnético 1 e o conjunto condutor 2, além de manter totalmente estáticas todas as porções dos corpos metálicos que integram o conjunto condutor 2 alojados na cavidade “posterior” de alojamento 32 do corpo de alojamento 3. A junção do corpo de alojamento 3 com o polímero termofixo 4 acaba por definir uma conformação geral, a qual, após obtida, dificilmente pode ser desfeita, mesmo que em função de agressão química.

[046]Ainda conforme ilustrado na figura 5, considerando a modalidade preferencial da invenção em questão, são apenas os terminais elétricos 21 do conjunto condutor 2 que ficam livres deste primeiro encapsulamento.

[047]A figura 7 ilustra o corpo externo 5 que integra o dispositivo de mensura- ção de fluido em ambiente confinado.

[048]Em linhas gerais, o referido corpo externo 5 definir a segunda camada de encapsulamento, a qual é sobre-injetada por sobre a conformação definida pelo corpo de alojamento 3 e pelo polímero termofixo 4 de modo a definir novo encapsulamento.

[049]De forma geral, o corpo externo 5 compreende um componente geral cujo interior é fundamentalmente moldado em função da geometria da conformação definida pelo corpo de alojamento 3 e pelo polímero termofixo 4, e cujo exterior é moldado em função das necessidades de instalação de cada projeto, podendo ser tal formato externo variável de acordo com o formato do molde de sobre-injeção.

[050]De todo modo, o corpo externo 5 compreende uma capa-terminal 51 es-pecialmente dedicada à proteção dos terminais elétricos 21 do conjunto condutor 2 que ficam livres do primeiro encapsulamento. Tal capa terminal conta ainda com travas 54 para o conector de chicote D. Adicionalmente, como não poderia deixar de ser, o corpo externo 5 compreende ainda uma região 53 dedicada à recepção do corpo móvel B.

[051]Ainda em relação ao corpo externo 5, resta observar que o mesmo tem sua conformação, por meio de sobre-injeção, mais bem orientada em função das guias de suporte 33 e 34 do corpo de alojamento 3.

[052]De forma geral, a sequência das figuras 4, 5, 6 e 7 acaba por ilustrar a sequência fabril de produção do corpo estático A, o qual é definido pela junção e cooperação entre o sensor magnético 1, o conjunto condutor 2, o corpo de alojamento 3, o polímero termofixo 4 e o corpo externo 5.

[053]A figura 9 ilustra, em corte esquemático, o referido corpo estático A do dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado.

[054]Como se pode notar, pelo menos 95%, mas preferencialmente 100% da área total do sensor magnético 1 é encapsulada pela conformação definida pelo corpo de alojamento 3 e pelo polímero termofixo 4, sendo que esta mesma área (pelo menos 95%, mas preferencialmente 100%) é também encapsulada, mesmo que indiretamente, pelo corpo externo 5.

[055]Todas as características acima explanadas são mais do que suficientes para garantir que todos os objetivos anteriormente mencionados sejam totalmente atingidos.

[056] Por último, é também importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever de forma exemplificativa a concretização particular da invenção em questão. Portanto, torna-se claro que modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado, compreendendo:um corpo estático (A) e um corpo móvel (B), sendo o referido corpo móvel (B) articuladamente anexado ao corpo estático (A);o referido corpo estático (A) sendo integrado por pelo menos um sensor magnético (1) e pelo menos um conjunto condutor (2);o referido corpo móvel (B) sendo integrado por pelo menos um imã;o referido dispositivo de mensuração de nível de fluido liquido em ambiente confinado sendo especialmente CARACTERIZADO pelo fato de compreender:pelo menos corpo de alojamento (3) provido de pelo menos uma cavidade de alojamento (31, 32);o sensor magnético (1) sendo integralmente disposto no interior da pelo menos uma cavidade de alojamento (31, 32) do referido corpo de alojamento (3);o conjunto condutor (2) sendo pelo menos parcialmente disposto no interior da pelo menos uma cavidade de alojamento (31, 32) do referido corpo de alojamento (3); eo volume da referida pelo menos uma cavidade de alojamento (31, 32) do corpo de alojamento (3) sendo preenchido, pelo menos, por polímero termofixo (4) de modo a encapsular, pelo menos parcialmente, o sensor magnético (1) e o conjunto condutor (2).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda pelo menos um corpo externo (5); o encapsulamento do polímero termofixo (4), corpo de alojamento (3), sensor magnético (1) e conjunto condutor (2) sendo encapsulado pelo corpo externo (5).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto condutor (2) compreende pelo menos um terminal elétrico (21) dis-posto fora do encapsulamento do polímero termofixo (4), corpo de alojamento (3), sensor magnético (1) e conjunto condutor (2) sendo encapsulado pelo corpo externo (5).

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que:o conjunto condutor (2) compreende pelo menos uma extensão de posicionamento (22);o corpo de alojamento (3) compreende pelo menos uma região de posicionamento (35, 36);o conjunto condutor (2) sendo parcialmente disposto no interior da pelo menos uma cavidade de alojamento (31, 32) do referido corpo de alojamento (3) de modo que pelo menos uma extensão de travamento (22) coopera com pelo menos uma região de travamento (35, 36).

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo de alojamento (3) compreende pelo menos uma guia de posicionamento (33, 34) para sobreposição do corpo externo (5).