ES2251365T3 - Filtro de combustible. - Google Patents

Abstract

Un filtro de combustible que comprende un cuerpo (10) del filtro que tiene extremos del cuerpo del filtro opuestos, definiendo el cuerpo del filtro una cámara (15) interna dentro de la cual se puede situar un medio (16) de filtro, teniendo el medio (16) de filtro una periferia exterior y un miembro de filtro que tiene un primer extremo asegurado a una placa (17) de apoyo, y un segundo extremo asegurado al cuerpo (10) del filtro; en el que la placa (17) de apoyo tiene una periferia exterior que engancha la superficie interior del cuerpo (10) del filtro, estando asegurados dichos primero y segundo extremos de manera tal que el combustible solo puede fluir desde la periferia exterior del medio (16) de filtro hacia una parte interior del medio (16) de filtro fluyendo a través del medio (16) de filtro, siendo el cuerpo (10) del filtro una construcción de múltiples partes, estando las partes del cuerpo (10) del filtro aseguradas entre sí de manera sellada inseparablemente, estando el cuerpo (10)del filtro configurado para definir un puerto (11) de entrada y un puerto (13) de salida que comunican con las partes sucia y limpia del medio (16) de filtro, respectivamente, estando situados tanto el puerto (11) de entrada como el puerto (13) de salida en el mismo extremo del cuerpo (10) del filtro.

Description

Filtro de combustible.

La invención de refiere a un filtro para su uso en un sistema de combustible idóneo para su uso en el suministro de combustible a un motor de combustión interna de ignición por compresión.

Se incorpora un filtro al sistema de combustible usado con un motor de combustión interna de ignición por compresión con el fin de eliminar contaminantes en partículas del flujo de combustible y evitar la transmisión de dichos contaminantes, por ejemplo, a la bomba de combustible de alta presión o a los inyectores del sistema de combustible. Esto es conveniente ya que la transmisión de dichos contaminantes puede dar lugar a velocidades de desgaste incrementadas de los componentes del sistema de combustible o al fallo de los componentes.

Un filtro típico comprende una cabeza del filtro que incluye puertos de conexión conectados a varias partes del sistema de combustible y una vasija del filtro desmontable asegurada a la cabeza del filtro y que contiene un medio de filtro. El medio de filtro puede formar parte de un cartucho de filtro desmontable situado dentro de la vasija del filtro.

Durante el mantenimiento, la vasija del filtro se retira de la cabeza del filtro y se sustituye el medio de filtro. A continuación, se reinstala la vasija en la cabeza del filtro. Se conocen varias técnicas para asegurar la vasija del filtro a la cabeza del filtro.

Por ejemplo, se puede extender un perno a través de la cabeza y de la vasija del filtro, una tuerca que engancha el perno para asegurar la cabeza y la vasija del filtro entre sí. Alternativamente, la vasija y la cabeza del filtro pueden estar provistas con formaciones que cooperen con una y otra para asegurar la cabeza y la vasija de filtro entre sí. En cualquier caso, se debe proveer la disposición de un sello para evitar fugas de combustible entre la vasija y la cabeza del filtro.

La provisión de un dispositivo para asegurar la cabeza y la vasija del filtro entre sí y la colocación de un dispositivo de sello entre ambas da lugar a un filtro que es de forma relativamente compleja.

Se conocen filtros sin mantenimiento en los que la vasija y la cabeza del filtro son inseparables. El documento GB 2121696A revela un filtro de aceite, particularmente para su uso con motores de combustión interna, que comprende un receptáculo y un capacete hechos de material termoplástico y soldados entre sí. Estas forman un alojamiento en el que están contenidos el elemento de filtro y otros componentes.

El documento GB 2333245A revela una cabeza de filtro que tiene una vía de flujo variable y que comprende una cámara inferior, dispuesta para comunicar con una parte central de un filtro asociado, una cámara superior y una pluralidad de puertos. La cabeza de filtro puede comprender también una válvula sensible a la temperatura que controla el flujo de combustible desde la bomba de combustible de alta presión de vuelta a la cabeza de filtro.

De acuerdo con la presente invención se provee un filtro de combustible que comprende un cuerpo de filtro que define una cámara interna dentro de la cual está situado un medio de filtro, siendo el cuerpo del filtro una construcción de múltiples partes, estando las partes del cuerpo del filtro aseguradas entre sí de manera sellada inseparablemente, estando el cuerpo del filtro configurado para definir un puerto de entrada y un puerto de salida que comunican con partes sucias y limpias del medio de filtro, respectivamente.

El cuerpo del filtro es preferiblemente un cuerpo de filtro de plástico moldeado.

Dado que las partes del cuerpo del filtro no están diseñadas para ser separables, la sustitución del medio de filtro durante el mantenimiento exige la sustitución de todo el filtro. Como los filtros están preensamblados, no es necesario realizar acción alguna durante el mantenimiento para evitar fugas de combustible del filtro, el mantenimiento exige simplemente retirar las líneas de combustible conectadas a los puertos, sustituir el filtro por otro nuevo y volver a conectar las líneas de combustible. El filtro antiguo se debe desechar.

Las partes del cuerpo del filtro se aseguran convenientemente entre sí usando una técnica de soldadura por fricción.

Convenientemente, el medio de filtro comprende un miembro de filtro de papel plisado, un primer extreme unido a una placa de apoyo situada dentro del cuerpo del filtro, un segundo extremo del miembro de filtro que está unido al cuerpo del filtro.

El cuerpo del filtro puede definir además un segundo puerto de entrada y un puerto de retorno, y el filtro puede comprender además una válvula sensible a la temperatura que se puede operar para controlar si el combustible que entra al cuerpo del filtro a través del segundo puerto de entrada se suministra a la parte sucia del medio de filtro o se suministra al puerto de retorno para retornar a un depósito de combustible. La válvula comprende convenientemente una válvula de bola, el miembro de la válvula del cual es desplazable bajo la influencia de un elemento bimetálico. Dicha válvula permite que el combustible, relativamente caliente, sea dirigido hacia el medio de filtro para reducir el parafinado del combustible en condiciones operativas del motor de frío. Además, cuando el combustible relativamente caliente ya se ha filtrado, antes de ser suministrado a la bomba y retornado al filtro, es probable que contenga partículas de parafina. Este tipo de válvula se puede usar también en dispositivos de filtro convencionales.

La invención será descrita también, a modo de ejemplo, hacienda referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista de una sección de un filtro de acuerdo con una realización; y

La figura 2 es una vista de otra sección del filtro de la figura 1.

El filtro ilustrado en los dibujos adjuntos comprende un cuerpo 10 de filtro de plástico moldeado de dos piezas que comprenden una parte 10a inferior o vasija y una parte 10b superior o cabeza. Las partes inferior y superior 10a, 10b están diseñadas de manera que se aseguren entre sí de manera inseparable y sellante utilizando una técnica de soldadura por fricción. La parte 10b superior está configurada para definir cuatro puertos de conexión integrales en forma de boquillas de conexión. Los puertos comprenden un primer puerto 11 de entrada, un segundo puerto 12 de entrada, un puerto 13 de salida 13 y un puerto 14 de retorno. Cada puerto está diseñado para su conexión a una línea o tubo de combustible, estando el primer puerto 11 de entrada dispuesto para ser conectado a un tubo de entrada que comunica con un depósito de combustible a baja presión, estando conectado el segundo puerto 12 de entrada a una línea por la cual el exceso de combustible es devuelto al filtro desde una bomba de combustible de alta presión o desde los pasos de retorno de los inyectores del sistema de combustible. El puerto 13 de salida está conectado a la entrada de una bomba de combustible de alta presión, y la línea 14 de retorno está dispuesta para permitir el retorno de combustible desde el filtro al depósito de combustible de baja presión.

El cuerpo 10 del filtro define un volumen 15 dentro del cual está situado el medio 16 de filtro. El medio de filtro comprende un miembro de filtro de papel plisado cuya sección transversal tiene forma de estrella. El medio 16 de filtro está apoyado, en su extremo inferior, en una placa 17 de apoyo inferior, cuya periferia exterior engancha la superficie interior de la parte 10a inferior. El extremo superior del medio 16 de filtro está unido a la superficie interior de la parte 10b superior del cuerpo 10 del filtro. La manera en que el medio 16 de filtro está unida al cuerpo 10 del filtro y a la placa 17 de apoyo inferior es tal que el combustible solo puede fluir desde la periferia exterior del medio 16 de filtro (la parte sucia) hacia una parte interior del medio 16 de filtro (la parte limpia) fluyendo a través del medio 16 de filtro. El puerto 13 de salida comunica con la parte limpia del medio 16 de filtro. Dado que el medio 16 de filtro está unido directamente al cuerpo 10 del filtro, se puede evitar la provisión de una placa de apoyo superior.

Un miembro 18 tubular que pende hacia abajo está asegurado a la superficie interior de la parte 10b superior, siendo el miembro 18 tubular coaxial con la salida 13. La provisión del miembro 18 tubular sirve para forzar el combustible para que fluya en una dirección descendente antes de entrar en el tubo 18, fluyendo el combustible a continuación hacia el puerto 13 de salida. Todo el aire que sea transportado con el flujo de combustible tenderá a elevarse debido a que su densidad es menor que la del combustible y tenderá a ser recogido en la parte superior del cuerpo 10 del filtro, muy poco del aire que fluya hacia abajo con flujo de combustible va a entrar en el miembro 18 tubular. El miembro 18 tubular está provisto, contiguas a su parte superior, con una o más pequeñas aberturas 19 a través de las cuales puede pasar aire a una baja velocidad para continuar con el flujo de combustible desde el filtro, en uso, como una corriente de pequeñas burbujas. A través de ese flujo de aire como una corriente de pequeñas burbujas es improbable que afecte al funcionamiento de los componentes del filtro situados corriente abajo, por ejemplo, que la bomba de combustible de alta presión sea dañada en comparación con el caso en que fluyan burbujas relativamente grandes desde el filtro a una velocidad incontrolada.

El cuerpo 10 del filtro define una cámara 20 lateral que comunica con el volumen 15 a través de aberturas (no se muestran) dispuestas bien en la parte superior o en la parte inferior del cuerpo 10 del filtro. El primer puerto 11 de entrada comunica con la cámara 20 lateral, de esta manera, el combustible que fluye hacia el cuerpo 10 del filtro a través del primer puerto 11 de entrada puede ser suministrado a través de la cámara 20 lateral al volumen 15, fluyendo el combustible posteriormente a través del medio de filtro hacia el puerto 13 de salida.

Como se ilustra en la figura 2, dentro de la cámara 20 lateral está situado un miembro 21 bimetálico, estando dispuesto el miembro 21 bimetálico para flexionarse dependiendo de la temperatura del combustible dentro d la cámara 20 lateral. El miembro 21 bimetálico está configurado para cooperar con un miembro 22 de una válvula esférica que puede enganchar un asiento 23 para controlar la comunicación entre el segundo puerto 12 de entrada y la cámara 20 lateral. El miembro 21 bimetálico, el miembro 22 de la válvula y el asiento 23 constituyen conjuntamente una válvula de derivación controlada por la temperatura. El miembro 21 bimetálico está dispuesto de una manera tal que, cuando la temperatura del combustible dentro de la cámara 20 lateral es baja, el miembro 21 bimetálico ocupa la posición ilustrada en la figura 2 en la que el miembro 22 de la válvula esférica está levantado del asiento 23 y, de esta manera, se permite la comunicación entre el segundo puerto 12 de entrada y la cámara 20 lateral. A medida que la temperatura del combustible dentro de la cámara 20 lateral crece, el miembro 21 bimetálico se flexiona en dirección hacia abajo, permitiendo de esta manera el movimiento del miembro 22 de la válvula hacia su asiento, limitando el flujo de combustible desde el segundo puerto 12 de entrada hacia la cámara 20 lateral, y se puede llegar a un punto a partir del cual el miembro 22 de la válvula puede enganchar el asiento 23, interrumpiendo la comunicación entre el segundo puerto 12 de entrada y la cámara 20 lateral.

El segundo puerto 12 de entrada comunica además con el puerto 14 de retorno, estando dispuesta convenientemente una válvula de no retorno en forma de miembro 24 de válvula que está predispuesto elásticamente por un muelle 25 hacia el enganche con un asiento 26 para asegurar que el combustible pueda fluir desde el segundo puerto 12 de entrada hacia el puerto 14 de retorno, previniendo además sustancialmente que el combustible y/o gas o vapor fluyan en la dirección inversa. El miembro 24 de válvula de la válvula de no retorno comprende convenientemente una placa formada de caucho o de un material similar al caucho. Sin embargo, se puede apreciar que el miembro de válvula puede tener otras formas. Análogamente, el miembro 22 de válvula de la válvula de derivación puede tener una configuración diferente a una configuración esférica.

En uso, con los puertos conectados a las líneas de combustible adecuadas, la operación de la bomba de combustible de alta presión o de una bomba de combustible de baja presión situada en medio entre el filtro y la bomba de combustible de alta presión puede dar lugar a que el combustible sea extraído del filtro a través del puerto 13 de salida y, como consecuencia, que caiga la presión en la parte limpia del medio 16 de filtro. La reducción de la presión en la parte limpia del elemento 16 de filtro puede dar lugar a que el combustible sea extraído de la cámara 20 lateral hacia el volumen 15 y a través del medio 16 de filtro. La acción del combustible extraído de la cámara 20 lateral puede dar lugar a que sea extraído combustible del depósito de combustible a través del primer puerto 11 de entrada hacia la cámara 20 lateral. Además, si la temperatura del combustible dentro de la cámara 20 lateral es relativamente baja como puede ocurrir al arrancar el motor inicialmente en ciertas condiciones atmosféricas, en ese caso, el miembro 21 bimetálico puede ocupar una posición similar a la ilustrada en la figura 2 en la que asegura que el miembro 22 de válvula esté espaciado de su asiento 23. En esta posición, la presión relativamente baja dentro de la cámara 20 puede dar lugar además a que se extraiga combustible desde el segundo puerto 12 de entrada hacia la cámara 20 lateral. El combustible procedente del segundo puerto 12 de entrada está relativamente cálido cuando ha pasado a través de la bomba de combustible de alta presión. Este combustible también ha sido filtrado antes de ser suministrado a la bomba de combustible. El suministro de dicho combustible filtrado cálido a la cámara 20 lateral y al volumen 15 puede dar lugar a que la temperatura del combustible aplicada al medio 16 de filtro sea relativamente alta y, de esta manera, a que se reduzca el riesgo de que la formación de partículas de parafina en el combustible pueda dar lugar al atoramiento del medio 16 de filtro. A medida que la temperatura del combustible dentro de la cámara 20 lateral crece, el miembro 21 bimetálico se puede flexionar en una dirección hacia abajo, y el miembro 22 de la válvula esférica se puede mover hacia su asiento 23, restringiendo de esta manera el retorno de combustible desde el segundo puerto 12 de entrada a la cámara 20 lateral, cesando este flujo finalmente. De esta manera, la proporción del combustible suministrado al medio de filtro desde el depósito de combustible a través del primer puerto 11 de entrada puede crecer gradualmente.

La provisión de la válvula de derivación conduce a que la contrapresión en la línea conectada al segundo puerto 12 de entrada sea muy baja, y a que a medida que la válvula se mueve gradualmente entre sus posiciones totalmente abierta y cerrada, la válvula no produzca variaciones significativas repentinas en la contrapresión lo que podría afectar de manera adversa al funcionamiento de los equipos de inyección de combustible conectados a esta línea.

La provisión de la válvula de no retorno entre el segundo puerto 12 de entrada y el puerto 14 de retorno es especialmente conveniente cuando el miembro 22 de la válvula esférica está levantado de su asiento ya que, en ausencia de dicha válvula de no retorno, además de la extracción de combustible desde el segundo puerto 12 de entrada hacia la cámara 20 lateral, si el extremo del paso o la línea remota de combustible que está conectada al puerto 14 de retorno, no está permanentemente sumergida en combustible, en ese caso se podría extraer aire o vapor hacia la cámara 20 lateral. Cuando la línea de combustible conectada al puerto 14 de retorno está continuamente sumergida, en ese caso la provisión de la válvula de no retorno tiene menos importancia. Por supuesto que la provisión de la válvula de no retorno se puede evitar, en ese caso se podría apreciar que la posición del puerto 14 de retorno en la parte superior del cuerpo 10 del filtro da lugar a la disposición de una purga de aire permanente, gracias a lo cual, se puede sacar el aire del deposito de combustible.

Como se describió anteriormente, durante el funcionamiento del filtro, el aire puede tender a acumularse en la parte superior de la cámara 15 en vez de pasar de manera incontrolada en forma de burbujas grandes a través del puerto 13 de salida. El aire recogido en la parte superior del cuerpo 10 del filtro puede continuar con el flujo de combustible de manera controlada en forma de corriente de pequeñas burbujas, produciéndose la formación de las pequeñas burbujas en el paso del aire a través de las pequeñas aberturas 19.

Además de la separación de aire del combustible, también pueden tender a separarse del combustible agua y otros contaminantes relativamente densos, tendiendo estos contaminantes a fluir en una dirección descendente que pasa entre la placa 17 de apoyo inferior y la parte 10a a través de las aberturas 17a provistas en la periferia exterior de la placa 17 de apoyo inferior, recogiéndose el agua y los contaminantes densos en el fondo de la parte 10a inferior. Si se desea, se puede proveer un orificio de drenaje en la parte 10a inferior que se cierra mediante un tapón en uso, retirándose el tapón a intervalos convenientes para permitir el drenaje de agua y contaminantes densos procedentes del cuerpo 10.

La operación que se debe realizar durante el mantenimiento para sustituir el medio de filtro es relativamente simple comparada con las operaciones necesarias en los filtros convencionales porque todo lo que se necesita es retirar las líneas de combustible de los puertos, retirar el cuerpo 10 del filtro y sustituirlo por un cuerpo de filtro nuevo que contenga un medio de filtro nuevo, y conectar las líneas de combustible a los puertos del nuevo cuerpo 10 del filtro. Cuando las partes del cuerpo 10 del filtro no se aseguran entre sí de manera desmontable y sellada durante la fabricación, no es necesario realizar paso alguno durante el procedimiento de mantenimiento para asegurar las diferentes partes del filtro entre sí ni para asegurar la formación de un sello adecuado.

Aunque la descripción anterior es de un filtro que tiene un medio de filtro en forma de estrella, de papel plisado y que incorpora una válvula de derivación sensible a la temperatura para evitar el atoramiento del filtro debido a la formación de parafina, y de la capacidad para dirigir el aire, se puede apreciar que dependiendo de la aplicación en la que se use el filtro, se pueden hacer modificaciones en el filtro u omitir o alterar la forma de las diferentes partes del filtro. Además, se puede elegir cualquier forma del cuerpo del filtro, sin que esté limitada la elección de forma por la necesidad de proveer un dispositivo de filtro.

También se puede incorporar la válvula de derivación ilustrada en la figura 2 a una cabeza de filtro convencional, si se desea, y esta solicitud de patente se extiende al uso de dicha válvula de derivación en una cabeza de filtro típica.

Claims (12)

1. Un filtro de combustible que comprende un cuerpo (10) del filtro que tiene extremos del cuerpo del filtro opuestos, definiendo el cuerpo del filtro una cámara (15) interna dentro de la cual se puede situar un medio (16) de filtro, teniendo el medio (16) de filtro una periferia exterior y un miembro de filtro que tiene un primer extremo asegurado a una placa (17) de apoyo, y un segundo extremo asegurado al cuerpo (10) del filtro; en el que la placa (17) de apoyo tiene una periferia exterior que engancha la superficie interior del cuerpo (10) del filtro, estando asegurados dichos primero y segundo extremos de manera tal que el combustible solo puede fluir desde la periferia exterior del medio (16) de filtro hacia una parte interior del medio (16) de filtro fluyendo a través del medio (16) de filtro, siendo el cuerpo (10) del filtro una construcción de múltiples partes, estando las partes del cuerpo (10) del filtro aseguradas entre sí de manera sellada inseparablemente, estando el cuerpo (10) del filtro configurado para definir un puerto (11) de entrada y un puerto (13) de salida que comunican con las partes sucia y limpia del medio (16) de filtro, respectivamente, estando situados tanto el puerto (11) de entrada como el puerto (13) de salida en el mismo extremo del cuerpo (10) del filtro.

2. El filtro reivindicado en la reivindicación 1, en el que las partes (10a, 10b) del cuerpo (10) del filtro están asegurados entre sí por medio de una técnica de soldadura por fricción.

3. El filtro reivindicado en la reivindicación 1 o 2, en el que el medio (16) de filtro es un miembro de filtro de papel plisado.

4. El filtro reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el segundo extremo del miembro del filtro está unido directamente al cuerpo (10) del filtro.

5. El filtro reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el cuerpo (10) del filtro define además un segundo puerto (12) de entrada y un puerto (14) de retorno.

6. El filtro reivindicado en la reivindicación 5, que comprende además una válvula sensible a la temperatura que se puede operar para controlar si el combustible que entra en el cuerpo (10) del filtro a través del segundo puerto (12) de entrada se suministra a la parte sucia del medio (16) de filtro o se suministra al puerto (14) de retorno para retornar al depósito de combustible.

7. El filtro reivindicado en la reivindicación 6, en el que la válvula sensible a la temperatura comprende una válvula de bola.

8. El filtro reivindicado en la reivindicación 7, en el que la válvula de bola comprende un miembro (22) de válvula que es amovible bajo la influencia de un elemento (21) bimetálico.

9. El filtro reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que comprende además un miembro (24) de válvula de no retorno solicitado de forma resiliente en enganche con un asiento (26) para asegurar que el combustible pueda fluir desde el segundo puerto (12) de entrada hacia el puerto (14) de retorno, para prevenir sustancialmente que combustible y/o gas o vapor fluyan en la dirección inversa.

10. El filtro reivindicado en la reivindicación 9, en el que el miembro (24) de de la válvula de no retorno comprende una placa formada de caucho o de un material similar al caucho.

11. El filtro reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además un miembro (18) tubular que pende hacia abajo que está asegurado al cuerpo (10) del filtro, sirviendo, en uso, el miembro (18) tubular para forzar flujo de combustible en una dirección descendente antes de entrar en el miembro (18) tubular.

12. El filtro reivindicado en la reivindicación 11, en el que el miembro (18) tubular está provisto con una o más aberturas (19) a través de las que puede fluir aire a una velocidad relativamente baja.