BR112012031838B1

BR112012031838B1 - combinação e unidade de cabeçote

Info

Publication number: BR112012031838B1
Application number: BR112012031838-1A
Authority: BR
Inventors: Nicholas C. Delihas; Steven Milette; John R. Koonce; Donald G. Gardner
Original assignee: Shaw Development, Llc
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2020-12-08
Also published as: WO2011159752A3; BR112012031838A2; CN103097166B; CN103097166A; US20140026990A1; CN105620278A; WO2011159752A2; CN105620278B; WO2011159752A4; US9879829B2

Abstract

INTERFACE DE MÓDULO DE TANQUE PARA RESERVATÓRIO DE FLUIDO Trata-se de uma combinação de um reservatório que tem uma interface que define uma abertura, sendo que a interface inclui uma parede que se estende no reservatório, sendo que o reservatório tem uma ranhura rebaixada em uma superfície superior perto da abertura, sendo que a ranhura rebaixada inclui uma pluralidade de recessos nela: uma unidade do cabeçote tem um formato exterior complementar ao formato da abertura, sendo que a unidade do cabeçote é posicionada na abertura; sendo que a unidade do cabeçote tem uma beirada que se estende para dentro correspondendo à parece circular da abertura, sendo que a unidade do cabeçote inclui uma orelha, a orelha da unidade do cabeçote se engata a um dos recessos, a unidade do cabeçote tem um anel de vedação perto de uma periferia externa da beirada que se estende para dentro da unidade do cabeçote, sendo que o anel de vedação engata a parede da abertura e a beirada que se estende para dentro da unidade do cabeçote.

Description

CAMPO DA TÉCNICA PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

Este pedido reivindica prioridade a partir do Pedido de Patente Provisória Norte-americana com Número de Série 61/354.953, depositado em 15 de junho de 2010.

A presente invenção refere-se geralmente aos tanques e reservatórios usados em veículos. Mais especificamente, o presente pedido refere-se a uma interface de montagem para prender conexões de fluido ou elétricas a um tal tanque ou reservatório.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os reservatórios de Fluido de Escapamento para Veículos a Diesel se tornarão padrão nos veículos terrestres acionados por diesel começando em 2011 nos Estados Unidos da América. Estes reservatórios geralmente possuem soluções de ureia aquosas para o uso com sistemas de redução de poluição. Estes reservatórios têm múltiplas conexões com outros sistemas nos veículos. Por causa das múltiplas conexões, múltiplas vedações impermeáveis ao líquido são exigidas para cada conexão. De maneira ordinária, estas conexões são presas por fixadores rosqueados e contam com esses fixadores para formar e manter uma vedação impermeável ao líquido ou ao vapor. Consequentemente, estas conexões sofrem a desvantagem de que se os fixadores se soltarem ou não forem torqueados de maneira apropriada, uma vedação eficaz não será mantida.

BREVE SUMÁRIO

A presente invenção inclui uma interface de montagem que não depende da compressão de um sistema de fixação para garantir uma vedação impermeável ao líquido. A presente invenção pode incluir adicionalmente um cabeçote de multifunção que tem múltiplos conectores tal que as múltiplas conexões podem ser presas ao cabeçote e simultaneamente presas através do cabeçote na interface de montagem. Uma modalidade inclui uma interface de montagem adaptada para receber o cabeçote de multifunção formado em um reservatório de Fluido de Escapamento de Veículos a Diesel (DBF). No entanto, a interface de montagem pode ser usada com outros reservatórios de fluido.

Em uma modalidade, a invenção compreende a combinação de um reservatório dotado de uma abertura nele; sendo que uma unidade do cabeçote tem um formato exterior complementar ao formato da abertura, sendo que a unidade do cabeçote é posicionada na abertura; um anel de vedação ao redor de uma periferia externa da unidade do cabeçote, sendo que o anel de vedação se engata a uma superfície circunferencial interior da abertura; e uma proteção para unidade do cabeçote prende de maneira retida a unidade do cabeçote ao reservatório.

Em uma modalidade adicional, a invenção compreende a combinação de um reservatório dotado de uma abertura nele; sendo que a abertura inclui uma parede cilíndrica que se estende até o reservatório, sendo que o reservatório tem uma ranhura rebaixada em uma superfície superior perto da abertura, sendo que a ranhura rebaixada inclui uma pluralidade de recessos nela; uma unidade do cabeçote tem um formato exterior complementar ao formato da abertura, sendo que a unidade do cabeçote é posicionada na abertura; a unidade do cabeçote é dotada de uma beirada que se estende para dentro correspondente à parede cilíndrica, sendo que a unidade do cabeçote inclui uma orelha, sendo que a orelha da unidade do cabeçote engata um dos recessos, a unidade do cabeçote tem um anel de vedação a cerca de uma periferia externa da beirada que se estende para baixo da unidade do cabeçote, sendo que o anel de vedação engata a parede cilíndrica e a beirada que se estende para baixo da unidade do cabeçote; e uma proteção da unidade do cabeçote que prende de maneira retida a unidade do cabeçote ao reservatório.

Em uma modalidade adicional, a invenção inclui uma unidade do cabeçote que compreende uma unidade do cabeçote; uma pluralidade de conexões de fluido que se estendem de um lado superior da unidade do cabeçote até um lado inferior da unidade do cabeçote; um sensor de temperatura preso ao lado inferior da unidade do cabeçote; um sensor de nível preso à unidade do cabeçote; um tubo do aquecedor preso ao lado inferior da unidade do cabeçote; duas das conexões de fluido que se estendem para o interior do tubo do aquecedor, sendo que uma das duas conexões de fluido se estende até uma extremidade inferior do tubo do aquecedor, sendo que a outra das ditas duas conexões de fluido termina próxima do lado inferior da unidade do cabeçote; um tubo de sucção conectado a uma adicional das conexões de fluido, sendo que o tubo de sucção se estende para fora do tubo do aquecedor: sendo que uma adicional das conexões de fluido termina próxima do lado inferior da unidade do cabeçote fora do tubo do aquecedor.

BREVE SUMÁRIO DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um reservatório e uma unidade do cabeçote de multifunção de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 é uma seção transversal do reservatório e da unidade do cabeçote de multifunção mostrados na Figura 1; A Figura 3 é uma perspectiva da unidade do cabeçote de multifunção mostrada na Figura 1;

A Figura 4 é uma vista explodida em perspectiva da unidade do cabeçote de multifunção mostrada na Figura 3;

A Figura 5 é uma vista de fundo da unidade do cabeçote de multifunção mostrada na Figura 2 com os componentes do reservatório removidos por questão de clareza.

A Figura 6 é uma vista parcialmente cortada semelhante à Figura 1 que mostra uma modalidade alternativa da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE PREFERIDA

Um reservatório ou tanque de acordo com os conceitos da presente invenção é geralmente indicado pelo número 10 nos desenhos. Os termos tanque e reservatório serão usados de maneira intercambiável por toda a descrição seguinte para se referir a qualquer recipiente usado para armazenar pelo menos temporariamente o líquido ou o vapor. Em geral, o tanque 10 é usado em um veículo (não mostrado). No exemplo mostrado, o tanque 10 é usado para reter o fluido de emissões para veículos a diesel (DEF) e é adaptado para o uso com um sistema de controle de emissões em um veículo a diesel. Será observado que o tanque 10 pode ser usado em outras aplicações semelhantes.

No exemplo mostrado na Figura 1, o tanque 10 é um tanque moldado formado por meio de rotomoldagem ou moldagem por sopro. No entanto, outras técnicas de fabricação podem ser usadas. O tanque 10 inclui uma interface 11 que é adaptada para receber um cabeçote de montagem ou outra conexão descrita em mais detalhes abaixo. A interface 11 inclui uma abertura definida por uma parede 12 que se estende até o interior do tanque 10. A parede 12 pode ter qualquer formato que inclui o formato cilíndrico mostrado. A interface 11 pode ser formada separadamente e fixada no tanque 10 ou, conforme retratado nos desenhos, o tanque 10 e a interface 11 podem ser formados integralmente como uma parte monolítica.

A Interface 11 pode inclui uma parte de saliência geralmente indicada pelo número 15 que se estende radialmente para fora da parede 12. A parte de saliência 15 pode ser rebaixada com relação à superfície externa do tanque 10 para formar um entalhe 16. O entalhe 16 pode receber um flange ou anel de fixação usado em conexão com um componente individual ou um cabeçote de multifunção, descrito abaixo, que se encaixa na interface 11. Um canal 19 pode ser formado perto da parede 12 e inclui uma parte de base 18 espaçada internamente a partir da parte de saliência 15. Os insertos fixadores 22 (Figura 2) podem ser suportados na parte de base no canal 1 9.

A interface 11 pode ser moldada para se adequar a um conector, como uma conexão de fluido, de gás ou elétrica, usada com o tanque 10. Alternativamente, de acordo com um outro aspecto da presente invenção, a interface 11 pode ser moldada para receber uma unidade do cabeçote de multifunção ou módulo de cabeçote, geralmente indicada pelo número 30 nos desenhos. A unidade do cabeçote 30 geralmente inclui uma beirada que se estende para dentro 31 que é capaz de ser recebida na cavidade definida pela parede 12 da interface 11. A beirada 31 pode ter qualquer formato que inclui o formato cilíndrico mostrado. Em geral, a beirada 31 se adéqua à parede 12 para facilitar o engate de vedação entre a beirada 31 e a parede 12, conforme descrito mais completamente abaixo. Um flange 32 pode se estender radialmente para fora de uma extremidade externa 33 da beirada 31 para engatar o tanque 10 e evitar a inserção da unidade do cabeçote 30. A beirada 32 pode ser dimensionada para se assentar no entalhe 16 fazendo com que a superfície externa 34 da beirada 32 se estenda alinhada com a superfície do tanque 10.

Uma vedação 36 se localiza entre a beirada 31 e a parede 12 para formar uma vedação entre a unidade do cabeçote 30 e a interface 11. Deste modo, a vedação é mantida contanto que a unidade do cabeçote 30 resida na abertura formada pela interface 11 e, então, depende do uso de fixadores para manter uma vedação da superfície conforme é comum na técnica.

No exemplo mostrado, a vedação 36 é montada na beirada 31 e se estende radialmente para fora dela para se engatar, de maneira vedante, à parede 12. Será observado que a vedação 36 pode ser fornecida na parede 12 e se estender para dentro para se engatar à beirada 31 com o mesmo efeito. A vedação 36 pode ser construída de qualquer material de vedação adequado inclusive, por exemplo, os materiais elastoméricos. No exemplo mostrado, a vedação 36 é um anel em O de borracha. A beirada 31 pode definir uma ranhura 36a para localizar e reter a vedação 36 em uma posição desejada. No exemplo mostrado, a vedação 36 se localiza aproximadamente na metade do caminho entre o flange 33 e a extremidade 32a da beirada 32. Será observado que outras vedações podem ser usadas. Como mais uma alternativa, a beirada 31 ou a parede 12 pode ser revestida com um material vedante adequado para efetuar uma vedação na inserção da unidade do cabeçote 30 na interface 11.

Uma vez que a unidade do cabeçote 30 é instalada na interface 11, cria-se uma vedação. No exemplo mostrado, a vedação é impermeável ao líquido. Observa-se que uma vedação impermeável ao vapor ou ao gás também pode ser criada com esta configuração. Uma vez que uma vedação é criada na inserção da unidade do cabeçote 30 na interface 11, a vedação não depende dos fixadores adequadamente presos, como é comum na técnica. Conforme mostrado, um anel de montagem 70 e os fixadores 72 podem ser usados para reter a unidade do cabeçote 30 com relação ao tanque 10, se desejado. No entanto, o torque nos fixadores (se os fixadores rosqueados forem usados) não é crítico para a eficácia da vedação, no exemplo mostrado, os fixadores 72 podem ser movidos através do anel 70 e para os insertos fixadores 22.

Referindo-se à Figura 1, a unidade do cabeçote 30 pode incluir um ou mais conectores, geralmente indicados pelo número 40. Para facilitar a conexão do tanque 10 aos múltiplos componentes em um veículo através de uma única interface 11, a unidade do cabeçote 30 pode incluir múltiplos conectores. Por exemplo, conforme melhor mostrado na Figura 3, a unidade do cabeçote 30 inclui uma pluralidade de conectores de fluido 41 e conectores de elétricos 42 em uma única unidade. Vantajosamente, os conectores 40 podem ser moldados na unidade do cabeçote 30 (Figura 2).

Os conectores de fluido 41 são usados para o fornecimento de fluido DEF para o veículo e o retorno de fluido DEF para o tanque 10. Também, em uma modalidade mostrada nas Figuras, as conexões de fornecimento de refrigerante e de retorno de refrigerante também são fornecidas para conduzir o fluido aquecido a partir do radiador do veículo para o tanque de DEF 10 e para retornar este fluido para o radiador do veículo. Em outras modalidades, um aquecedor elétrico pode ser usado em vez do aquecedor de fluido. As conexões de elétricas 42 podem inclui um sensor de temperatura e um sensor de fluido. Em uma modalidade, um único conector elétrico 42 é fornecido para conectar os sensores de temperatura e de nível a um sistema de controle de DEF. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 2, o conector elétrico 42 inclui um conector com 5 posições 54. Três dos conectores de posições são usados para um sensor de nível ultrassónico 50 e dois conectores são usados para o sensor de temperatura 44. Em uma modalidade alternativa, apenas o sensor de nível é conectado usando o conector com 5 posições 54 e um conector ou conectores separados são usados para o sensor de temperatura. O sensor de nível ultrassónico 50 pode ser conectado a um tubo do sensor de nível (não mostrado) que se estende para perto do fundo do tanque 10. O sensor de nível 50 mede o nível de fluido de DEF no tanque 10. Conforme melhor mostrado na Figura 4, a unidade do cabeçote 30 pode ser fornecida com um furo internamente rosqueado 52 para o recebimento de uma extremidade rosqueada 53 do sensor de nível 50.

Com relação ao(s) conector(es) de fluido 41, no exemplo mostrado na Figura 3, existem dois conectores de fluido de DEF 41, sucção ou fornecimento de DEF 64 e retorno de DEF 61. Duas conexões de refrigerante também são fornecidas, o fornecimento de refrigerante 62 e o retorno de refrigerante 63. Conforme melhor visto nas Figuras 3 e 5, uma variedade de configurações de conexão pode ser usada dependendo da aplicação em particular. Consequentemente, as conexões mostradas não devem ser consideradas limitantes. Por exemplo, para a aplicação de DEF, as conexões da Sociedade de Engenharia Automotiva (SAE) são incorporadas na unidade do cabeçote 30 para facilitar o uso da unidade do cabeçote 30 com os condutos de fluido, de gás e outros condutos encontrados no veículo. No exemplo em particular mostrado, as conexões de fornecimento de refrigerante e de retorno de refrigerante 62, 63 incluem encaixes farpados e a sucção ou fornecimento de DEF 64 e o retorno de DEF 61 incluem os encaixes J2044 da SAE.

Referindo-se, agora, às Figuras 3 e 4, um tubo do aquecedor 38 se prende ao lado de baixo da unidade do cabeçote 30. As duas conexões de refrigerante 62, 63 se comunicam com o interior do tubo do aquecedor 38. Um anel em O 37 é usado para isolar o tubo do aquecedor do interior do tanque 10. O fornecimento de refrigerante 62 é conectado a um tubo do borbulhador de refrigerante 46, que conduz o refrigerante aquecido para a extremidade inferior do tubo do aquecedor para impedir o curto circuito do refrigerante aquecido através do tubo do aquecedor 38. O retomo de refrigerante 63 faz a sucção a partir do tipo do tubo do aquecedor 38.

A sucção de DEF 64 é conectada a uma linha de sucção 48, que tem um filtro de sucção 60 nesta extremidade inferior que se estende para perto do fundo do tanque 10. O retorno de DEF 61 se estende apenas através da unidade do cabeçote 30 e retorna o DEF no topo do tanque 10.

De acordo com um outro aspecto da invenção, a unidade do cabeçote 30 pode ser giratoriamente sincronizada para selecionar as posições rotacionais para acomodar a localização do tanque 10 e a orientação dos conectores 40 para vários veículos. Para este fim, a interface 11 pode incluir pelo menos uma faceta 82 adaptada para acoplar uma faceta correspondente 80 na unidade do cabeçote para impedir a rotação relativa entre a interface 11 e a unidade do cabeçote 30. Observa-se que múltiplas facetas podem ser usadas para definir múltiplas posições de rotação nas quais a unidade do cabeçote 30 pode ser assentada na interface 11. Por exemplo, uma interface poligonal 11 e a unidade do cabeçote dimensionada de maneira correspondente 30 (Figura 6) podem ser usadas para definir as posições rotacionais pela geometria do polígono. Por exemplo, um formato hexagonal regular pode ser usado para definir seis posições rotacionais igualmente espaçadas. Alternativamente, os recessos e as orelhas podem ser formadas ou no tanque 10 ou na unidade do cabeçote 30 para engatar os recessos ou orelhas correspondentes no componente oposto. Por exemplo, conforme mostrado nas Figuras 1 e 5, a beirada 31 se encaixa em um entalhe ou uma ranhura circular rebaixada 16 que envolve a interface 11 na superfície superior do tanque 10. Uma pluralidade de recessos 74 é formada na ranhura 16. O lado de baixo do flange da unidade do cabeçote 32 tem pelo menos uma orelha 76 (Figura 5) que se estende para dentro a partir dele, que se acopla um dos recessos 74. Este engate da orelha 76 com um recesso 74 impede que a unidade do cabeçote 30 gire depois de ser instalada no tanque 10. A pluralidade de recessos 74 formada perto da ranhura 16 permite que a unidade do cabeçote 30 seja instalada em diferentes orientações conforme exigido pelo veículo em particular em que a unidade é instalada. Em uma modalidade preferida mostrada nas Figuras, oito recessos são fornecidos. Outras quantidades de recessos podem ser usadas para criar um número desejado de posições para a unidade do cabeçote 30.

A revelação anterior é ilustrativa da presente invenção e não deve ser interpretada como limitante dela. Muito embora uma ou mais modalidades da invenção tenham sido descritas, as pessoas de habilidade comum na técnica irão observar prontamente que inúmeras modificações poderiam ser feitas sem se separar do escopo e do espírito da invenção revelada. Como tal, deve-se compreender que tais modificações são destinadas a estarem incluídas no escopo desta invenção. A descrição escrita e os desenhos ilustram a presente invenção e não devem ser interpretados como limitado às modalidades específicas reveladas.

Claims

1. Combinação, caracterizada pelo fato de que compreende: um reservatório (10) dotado de uma interface (11) que define uma abertura nele, a abertura incluindo uma parede (12) que se estende no reservatório, o reservatório tendo uma ranhura rebaixada (16) em uma superfície superior perto da abertura, a ranhura rebaixada incluindo uma pluralidade de recessos (74) espaçados nela, referido reservatório e referida interface sendo formados como uma parte monolítica; e uma unidade do cabeçote (30) que tem um formato exterior complementar ao formato da interface, a dita unidade do cabeçote incluindo pelo menos uma orelha (76) que corresponde ao dito recesso na dita interface, a unidade do cabeçote sendo posicionável dentro da abertura em uma pluralidade de orientações angulares de funcionamento discretas em relação ao reservatório e fixada ao reservatório; em que toda a pluralidade das orientações angulares criam uma conexão vedada entre a unidade de cabeçote e o reservatório; a unidade do cabeçote tendo uma beirada (31) que se estende para dentro correspondendo à abertura parede, a unidade do cabeçote tem um anel de vedação (36) montado na dita beirada que se estende para dentro, o anel de vedação engata a abertura parede e a unidade do cabeçote beirada que se estende para dentro independentemente da pressão de aperto, em que a dita unidade do cabeçote inclui um conector (40) que se comunica com um interior do reservatório.

2. Combinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o conector da unidade do cabeçote inclui uma pluralidade de conexões de fluido (41).

3. Combinação, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que as conexões de fluido compreendem uma sucção de fluido (64) e um retorno de fluido (61).

4. Combinação, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que as conexões de fluido compreendem adicionalmente um fornecimento de refrigerante (62) e um retorno de refrigerante (63).

5. Combinação, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a unidade do cabeçote compreende adicionalmente um sensor de nível (50).

6. Combinação, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a unidade do cabeçote compreende adicionalmente um sensor de temperatura (44).

7. Combinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita interface inclui uma ranhura rebaixada (36a), em que a dita ranhura rebaixada define os diversos recessos espaçados a cerca de ranhura rebaixada.

8. Combinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o reservatório e a interface são formados como uma parte monolítica.

9. Combinação, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o dito reservatório e a interface são formados por meio de rotomoldagem.

10. Combinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a interface e a unidade do cabeçote têm formato poligonal.

11. Combinação, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a interface e a unidade do cabeçote têm formato hexagonal.

12. Combinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a unidade do cabeçote compreende adicionalmente: uma pluralidade de conexões (41) de fluido que se estendem de um lado superior da unidade do cabeçote até um lado inferior da unidade do cabeçote; um sensor de temperatura (44) preso ao lado inferior da unidade do cabeçote; um sensor de nível (50) preso à unidade do cabeçote; um tubo do aquecedor (38) preso ao lado inferior da unidade do cabeçote; duas das conexões de fluido que se estendem para o interior do tubo do aquecedor, uma das ditas duas conexões de fluido se estende até uma extremidade inferior do tubo do aquecedor, a outra das ditas duas conexões de fluido terminando próxima do lado inferior da unidade do cabeçote; um tubo de sucção conectado a uma das conexões adicionais de fluido, o tubo de sucção se estendendo para fora do tubo do aquecedor; uma das conexões adicionais de fluido terminando próxima do lado inferior da unidade do cabeçote fora do tubo do aquecedor.

13. Unidade do cabeçote (30), caracterizada pelo fato de que compreende: uma beirada (31) que se estende para dentro que inclui uma orelha (76) e um anel de vedação (36) capaz de engatar uma interface (11) com um recesso (74), criando, assim, uma vedação; uma pluralidade de conexões de fluido (41) que se estendem de um lado superior da unidade do cabeçote até um lado inferior da unidade do cabeçote; um sensor de temperatura (44) preso ao lado inferior da unidade do cabeçote; um sensor de nível (50) preso à unidade do cabeçote; um tubo do aquecedor (38) preso ao lado inferior da unidade do cabeçote; duas das conexões de fluido se estendem até o interior do tubo do aquecedor, uma das ditas duas conexões de fluido se estendendo até uma extremidade inferior do tubo do aquecedor, a outra das ditas duas conexões de fluido terminando próxima do lado inferior da unidade do cabeçote; um tubo de sucção conectado a uma das conexões adicionais de fluido, o tubo de sucção se estendendo para fora do tubo do aquecedor; uma das umas conexões adicionais de fluido terminando próxima ao lado inferior da unidade do cabeçote fora do tubo do aquecedor.