ES2257005T3 - Dispositivo de bombeo para transportar vapores. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de bombeo para transportar vapores, que comprende una unidad de bombeo (14) que puede intercalarse en una tubería de transporte (22, 24), y una válvula de bloqueo (26) que está conectada en serie con la entrada (16) o con la salida (18) de la unidad de bombeo (14), y en donde la válvula de bloqueo (26) trabaja en función de la temperatura y se cierra cuando se sobrepasa una temperatura de conmutación prefijada, caracterizado porque la unidad de bombeo (14) sigue trabajando incluso mientras está cerrada la válvula de bloqueo.

Description

Dispositivo de bombeo para transportar vapores.

La invención concierne a un dispositivo de bombeo para transportar vapores según el preámbulo de la reivindicación 1.

Tales dispositivos de bombeo se utilizan, por ejemplo, en surtidores de gasolina para transportar al depósito de la gasolinera los vapores de gasolina desalojados del depósito de vehículos automóviles al repostar éstos.

En estos dispositivos de bombeo hay que contar con que se calientan durante el funcionamiento. Una contribución al calentamiento del dispositivo de bombeo, que puede conducir a su sobrecalentamiento, es proporcionada por el calentamiento de los vapores de gasolina debido al trabajo de compresión que realiza la unidad de bombeo en los vapores de gasolina durante su transporte (denominado seguidamente también "calor de compresión"). Por motivos de seguridad, se tiene que evitar este sobrecalentamiento.

Se conoce por el documento US 5 571 310 un dispositivo de bombeo de esta clase que reduce la presión en el espacio de vapor de un depósito con productos químicos volátiles. A este fin, se monta en una tubería de ventilación una tubería de derivación que conduce a una bomba de vapor a través de una válvula. Esta bomba transporta una mezcla de vapor-aire hasta un módulo de separación con membrana semipermeable, detrás de la cual el producto químico en forma de vapor es devuelto al depósito a través de una tubería de inmersión y se condensa en este depósito. Un sistema de control conecta todo el dispositivo de retorno de gas cuando se presente una presión demasiado alta en el espacio de vapor del depósito y vuelve a desconectar por completo dicho dispositivo de retorno de gas cuando se sobrepase la temperatura del vapor detrás de la bomba de vapor, con lo que las válvulas pasan a su respectiva posición de reposo y se desconecta la bomba.

Mediante la presente invención se pretende perfeccionar un dispositivo de bombeo para transportar vapores según el preámbulo de la reivindicación 1 de modo que, por un lado, se conserve la seguridad de funcionamiento del dispositivo de bombeo incluso en el caso de un intenso calor de compresión producido y, por otro lado, pueda seguir trabajando mientras tanto una unidad de bombeo del dispositivo de bombeo, con lo que se puede prescindir de un complicado desacoplamiento en el caso de bombas mecánicamente accionadas y el dispositivo de bombeo puede comenzar a trabajar de nuevo automáticamente después de que se haya efectuado su enfriamiento.

Este problema se resuelve según la invención por medio de un dispositivo de bombeo con las características indicadas en la reivindicación 1.

La válvula de bloqueo, que trabaja en función de la temperatura, cuida de que se transporten vapores de gasolina solamente por debajo de una temperatura prefijada y se origine así calor de compresión. Si se sobrepasa la temperatura prefijada, se cierra la válvula de bloqueo y la unidad de bombeo trabaja contra una columna de vapor de gasolina vertical, no pudiendo calentar adicionalmente entonces ningún calor de compresión el dispositivo de bombeo, puesto que no se ejecuta trabajo de compresión.

Debido al intercambio de calor con el ambiente producido siempre en tales dispositivos de bombeo se tiene que, dado que no se presenta ya la contribución de la compresión al calentamiento, el dispositivo de bombeo puede enfriarse hasta que alcanza una temperatura no crítica. Se abre entonces la válvula de bloqueo que trabaja en función de la temperatura y esta válvula hace posible así nuevamente el funcionamiento de transporte del dispositivo de bombeo.

En las reivindicaciones subordinadas se indican unos perfeccionamientos ventajosos de la invención.

El elemento de control, que controla el cierre o la apertura de la válvula de bloqueo que trabaja en función de la temperatura puede ser él mismo deformable según la reivindicación 2 bajo la acción del calor. Por tanto, este elemento de control sirve al mismo tiempo como sonda de temperatura.

Como alternativa, el elemento de control según la reivindicación 3 puede cooperar con un cuerpo deformable en función de la temperatura. Esta estructura permite el empleo de válvulas de bloqueo estándar.

Un cuerpo bimetálico (es decir, un cuerpo que está construido como un conjunto de dos capas de metal de diferentes coeficientes de dilatación térmica) según la reivindicación 4 es una ejecución especialmente sencilla de un cuerpo deformable en función de la temperatura. Los cuerpos bimetálicos están disponibles para su utilización dentro de intervalos de temperatura diferentes y con una excursión de temperatura diferente.

Se conocen en sí cuerpos bimetálicos que actúan como elemento de conmutación; por ejemplo, se desprende del documento US 4 830 277 una válvula termostática que conmuta entre una posición abierta y una posición cerrada por medio de un disco bimetálico de forma de casco. El documento US 5 263 643 emplea también discos bimetálicos para el control de una válvula de sobrepresión en función de la temperatura.

En un perfeccionamiento según la reivindicación 5 se logra una característica de conmutación de la válvula de bloqueo, es decir que incluso un poco por debajo de la temperatura de conmutación está disponible todavía la totalidad o una gran parte de la capacidad de transporte del dispositivo de bombeo.

Esta característica de conmutación se expresa aún más fuertemente por medio de un perfeccionamiento según la reivindicación 6. Entre una posición de apertura y una posición de cierre de la válvula de bloqueo ya no es posible entonces ninguna posición intermedia de funcionamiento, es decir que la posición de la válvula de bloqueo está siempre unívocamente definida.

Según la reivindicación 7, se puede materializar una acción brusca del cuerpo bimetálico en una forma especialmente sencilla.

Como alternativa a un cuerpo bimetálico, se puede emplear también, según la reivindicación 8, un elemento de material dilatable. Se trata en este caso de una cuerpo con un alto coeficiente de dilatación, cuya dilatación térmica es aprovechada directamente para la apertura o el cierre de la válvula de bloqueo o bien indirectamente para accionar el elemento de control de la válvula de bloqueo. El cartucho de cera utilizable preferiblemente en este caso está disponible en diferentes geometrías, es fácil de manejar y presenta un alto coeficiente de dilatación térmica,

En la forma de realización según la reivindicación 9 se ha previsto, alternativa o adicionalmente, un sistema de control de la válvula de bloqueo por medio de un sensor de temperatura. La activación de la señal de bloqueo no se realiza entonces directa o indirectamente por vía mecánica, sino a través de una señal de control del sensor de temperatura. Tales unidades de sensor-válvula son relativamente costosas. La utilización adicional del sensor de temperatura para una de las variantes de válvula de bloqueo anteriormente comentadas con un cuerpo deformable en función de la temperatura da como resultado un dispositivo de bombeo de funcionamiento especialmente seguro.

Un electroimán es un miembro de ajuste especialmente robusto y barato (véase la reivindicación 10).

El perfeccionamiento según la reivindicación 11 tiene en cuenta el carácter de la válvula de bloqueo como dispositivo de seguridad.

Dado que la válvula de bloqueo está siempre abierta durante el funcionamiento normal del dispositivo de bombeo, esta posición abierta se alcanza de manera sencilla y sin una activación eléctrica continua, con lo que el electroimán recibe un trato cuidadoso y se ahorra energía.

A continuación, se explica la invención con más detalle ayudándose de ejemplos de realización y haciendo referencia al dibujo. Muestran en este:

La figura 1, una representación esquemática de un dispositivo de bombeo para transportar vapores de gasolina con una válvula de bloqueo que trabaja en función de la temperatura;

La figura 2, una sección vertical a través de una bomba de pistón para transportar vapores de gasolina con una válvula de bloqueo que trabaja en función de la temperatura;

La figura 3, una ampliación de un detalle dentro de la zona destacada en la figura 2 por medio del círculo de trazos, en la que se muestra la válvula de bloqueo que trabaja en función de la temperatura en una posición abierta;

La figura 4, una representación semejante a la figura 3, en la que se muestra la válvula de bloqueo que trabaja en función de la temperatura en una posición cerrada;

La figura 5, una representación esquemática de una bomba para transportar vapores de gasolina con una válvula de bloqueo modificada que trabaja en función de la temperatura; y

La figura 6, una representación esquemática de un dispositivo de bombeo para transportar vapores de gasolina con otra válvula de bloqueo modificada que trabaja en función de la temperatura.

Un dispositivo de bombeo, designado en el dibujo en conjunto con el símbolo de referencia 10, para devolver vapores de gasolina de una válvula de extracción (no representada) de un surtidor a un depósito 12 presenta una bomba de pistón 14 para transportar vapores de gasolina. La válvula de entrada 16 y la válvula de salida 18 de esta bomba se han representado fuera de su sitio para fines de explicación. El dispositivo de bombeo 10 devuelve al depósito 12 los vapores de gasolina desalojados del depósito 20 de un vehículo durante el repostamiento del mismo, empleando para ello una trompa de succión de la válvula de extracción y una tubería 22, 24 de retorno de vapores de gasolina.

Asimismo, el dispositivo de bombeo 10 presenta una válvula de bloqueo 26 que trabaja en función de la temperatura, situada delante de la válvula de entrada 16 en la dirección de transporte de los vapores de gasolina. Esta válvula de bloqueo está acoplada térmicamente con la bomba de pistón 14, es decir que la válvula de bloqueo 26 y la bomba de pistón 14 tienen la misma temperatura. En el caso normal, la válvula de bloqueo 26 que trabaja en función de la temperatura está abierta. Cuando aumenta la temperatura de la bomba de pistón 14 por encima de un valor límite prefijado, se cierra entonces la válvula de bloqueo térmicamente acoplada 26, tal como se describe más adelante con mayor detalle.

Cuando la presión en la tubería de retorno 22 sobrepasa un valor límite prefijado, se abre entonces una válvula de sobrepresión 28.

La bomba de pistón 14 reproducida en sección en la figura 2 tiene un cárter de cigüeñal 30 situado abajo en condiciones de utilización y una culata 32 situada arriba y atornillada sobre dicho cárter. En un alojamiento de cojinete 34 conformado en el cárter de cigüeñal 30 está montado un árbol de accionamiento 38 sobre un cojinete 36. El árbol de accionamiento 38 es accionado a través de un motor eléctrico, no representado en el dibujo, que está dispuesto en la figura 2 a la izquierda del alojamiento de cojinete 34 por fuera del cárter de cigüeñal 30. Con el árbol de accionamiento 38 está unido, a través de un perno roscado 40, un cuerpo de cigüeñal 42 en el que está conformado un cuerpo desequilibrado 44. En un muñón de cigüeñal 46 del cuerpo de cigüeñal 42 corre sobre un cojinete 48 una biela 50 en la que está conformado un casco de pistón inferior 52. En éste está fijado un casco de pistón superior 54 por medio de un tornillo 56. Entre los dos cascos 52, 54 del pistón está aprisionada una junta de pistón 58.

La unidad de pistón 60 formada por los componentes 50 a 58 se desliza en una camisa de cilindro 62 que descansa sobre un hombro 66 del cárter 30 del cigüeñal a través de dos muelles de platillo axialmente consecutivos 64 y que está apoyada en el lado inferior de la culata 32 a través de una placa portaválvulas 68. Esta última lleva la válvula de entrada 16 configurada como un muelle de lámina, la válvula de salida 18 configurada como un muelle de lámina, no representada en la figura 2, la válvula de bloqueo 26 que trabaja en función de la temperatura y la válvula de sobrepresión 28.

La válvula de bloqueo 26 presenta un plato de válvula 70 de acción brusca configurado en forma de casco cónico y hecho de un bimetal con un agujero central 72 (véanse en particular las figuras 3 y 4), con el cual está enchufada sobre un perno roscado 74 de la placa portaválvulas 68. Sobre el perno roscado 74 está atornillada una tuerca 76 que sujeta el plato de válvula 70 contra un anillo distanciador 78 aplicado a la placa portaválvulas 68 y enchufado también sobre el perno roscado 74.

Una superficie de sellado plana superior 80 de la placa portaválvulas 68 forma con un borde exterior 82 del plato de válvula 70 un sitio de sellado lineal de forma circular cuando el plato de válvula 70 es cambiado de golpe, bajo la acción del calor, a una geometría de cierre en forma de casco cónico hacia abajo. El sitio de sellado circular está situado radialmente por fuera de una abertura de entrada 84 conformada en la placa portaválvulas 68, con cuyo extremo inferior coopera la válvula de entrada 16.

La válvula de sobrepresión 28 está unida por el lado de salida con un espacio de aspiración 86 por medio de la entrada 88 del cárter del cigüeñal y por el lado de entrada con una salida 90 de la bomba de pistón 14. Detrás de la válvula de sobrepresión 28 están montadas, en la dirección de flujo del vapor de gasolina, la válvula de bloqueo 26 que trabaja en función de la temperatura, la válvula de entrada 16 y la válvula de salida 18. Una salida 90 de la bomba de pistón 14 está unida con el depósito 12 a través de la tubería 24 (véase la figura 1).

En la bomba de pistón 14 están previstas, tanto en la entrada 88 como en la salida 90, sendas unidades 92 y 94 de bloqueo de llama. Estas últimas presentan sendos arrollamientos 96 de un fleje de chapa ondulado (seguro de fleje).

Las figuras 3 y 4 ilustran el funcionamiento de la válvula de bloqueo 26 que trabaja en función de la temperatura.

Por debajo de una temperatura de conmutación prefijada por el material y la geometría del plato de válvula 70, la válvula de bloqueo 26 se encuentra en la posición abierta mostrada en la figura 3, en la que dicho plato de válvula 70 de la válvula de bloqueo 26 está separado de la superficie de sellado plana 80 de la placa portaválvulas 68 y se ha liberado la abertura de entrada 84, de modo que el vapor de gasolina puede circular por delante de la válvula de bloqueo 26 en dirección a la válvula de entrada 16. La unidad de pistón 60 puede aspirar así vapor de gasolina desde la entrada 88 a través del espacio de aspiración 86.

Si se sobrepasa la temperatura de conmutación, el plato de válvula 70 de la válvula de bloqueo 26 se traslada de golpe, pasando por una posición media inestable, a la posición de cierre mostrada en la figura 4, en la que el borde 82 del plato de válvula 70 descansa sobre la superficie de sellado 80 de la placa portaválvulas 68, de modo que se cierra la abertura de entrada 84 y la unidad de pistón 60 trabaja sobre un mismo volumen de gas con independencia de la posición de la válvula de entrada 16 y la válvula de salida 18. Se suprime así el transporte de vapor de gasolina por medio de la bomba de pistón 14.

Por tanto, la bomba de pistón 14 trabaja en la posición de cierre de la válvula de bloqueo 26 contra una columna de vapor de gasolina que se encuentra en la zona de la salida 90 y que no es comprimida adicionalmente y, en consecuencia, no se calienta. Recíprocamente, la bomba de pistón 14 sigue siendo enfriada por convección de aire ambiente. Este enfriamiento es más fuerte que el calor de rozamiento que se sigue generando en la bomba de pistón 14, con lo que se obtiene en conjunto un enfriamiento del dispositivo de bombeo 10.

Después de que se supere claramente por abajo la temperatura de conmutación (histéresis del plato de válvula de bimetal), el plato de válvula 70 de la válvula de bloqueo 26 pasa nuevamente de golpe a la posición abierta de liberación de la abertura de entrada 84, con lo que la unidad de pistón 60 puede aspirar nuevamente vapor de gasolina.

Al sobrepasarse una presión límite en el espacio de aspiración 86, reacciona la válvula de sobrepresión 28 y ésta se descarga hacia el lado de aspiración hasta alcanzar una presión no crítica.

Las figuras 5 y 6 muestran otras dos formas de realización alternativamente utilizables de la válvula de bloqueo 26 que trabaja en función de la temperatura. Los componentes que se han explicado ya más arriba con referencia a las figuras 1 a 4 están provistos nuevamente de los mismos símbolos de referencia. Estos componentes no se describen una vez más con detalle en lo que sigue.

La válvula de bloqueo 26 que trabaja en función de la temperatura, mostrada en la figura 5, es controlada por medio de un pistón 102 que corre herméticamente en una carcasa cilíndrica 104 en la que está dispuesto un elemento de material dilatable 106. El elemento de material dilatable 106, por ejemplo un cartucho de cera, se dilata al aumentar la temperatura. La carrera del pistón 102 está calculada de modo que la válvula de bloqueo 26 se abra cuando se haya alcanzado una dilatación del elemento de material dilatable 106 que corresponda a la temperatura de conmutación. El pistón 102 está sometido al pretensado de un muelle 108 para que, al contraerse el elemento de material dilatable 106, se reajuste el pistón 104 aplicándose al elemento de material dilatable 106, y la válvula de bloqueo 26 se abre de nuevo al superar por abajo la temperatura de conmutación.

La válvula de bloqueo 26 que trabaja en función de la temperatura, representada en la figura 6, está pretensada elásticamente hacia la posición de apertura y puede ser llevada a la posición de cierre por medio de un electroimán 110. El electroimán 110 es controlado por un interruptor de temperatura 112 que está acoplado térmicamente a la bomba de pistón 14. Al sobrepasarse la temperatura de conmutación, el interruptor de temperatura 112 excita al electroimán 110 a través de un amplificador de potencia 114, con lo que dicho electroimán cierra la válvula de bloqueo 26. Al superar por abajo la temperatura de conmutación, el interruptor de temperatura 112 concluye su señal de salida, con lo que se abre nuevamente la válvula de bloqueo 26.

Las formas de realización anteriormente descritas de la válvula de bloqueo 26 dependiente de la temperatura impiden que la temperatura de la bomba de pistón 14 sobrepase la temperatura de conmutación y previenen así un sobrecalentamiento de la bomba de pistón 14.

Claims (12)

1. Dispositivo de bombeo para transportar vapores, que comprende una unidad de bombeo (14) que puede intercalarse en una tubería de transporte (22, 24), y una válvula de bloqueo (26) que está conectada en serie con la entrada (16) o con la salida (18) de la unidad de bombeo (14), y en donde la válvula de bloqueo (26) trabaja en función de la temperatura y se cierra cuando se sobrepasa una temperatura de conmutación prefijada, caracterizado porque la unidad de bombeo (14) sigue trabajando incluso mientras está cerrada la válvula de bloqueo.

2. Dispositivo de bombeo según la reivindicación 1, caracterizado porque la válvula de bloqueo (26) que trabaja en función de la temperatura presenta un cuerpo (70) que puede ser deformado por la acción del calor y que representa al mismo tiempo un elemento de control.

3. Dispositivo de bombeo según la reivindicación 1, caracterizado porque un cuerpo (106) deformable en función de la temperatura coopera con un elemento de control (102) de la válvula de bloqueo (26).

4. Dispositivo de bombeo según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el cuerpo deformable en función de la temperatura es un cuerpo bimetálico (70).

5. Dispositivo de bombeo según la reivindicación 4, caracterizado porque el cuerpo bimetálico (70) comprende dos posiciones de funcionamiento estables diferentes, estando abierta la válvula de bloqueo (26) en una de dichas posiciones y estando cerrada dicha válvula de bloqueo (26) en la otra de dichas posiciones.

6. Dispositivo de bombeo según la reivindicación 5, caracterizado porque el cuerpo bimetálico (70) presenta una posición media inestable.

7. Dispositivo de bombeo según la reivindicación 6, caracterizado porque el cuerpo bimetálico (70) es de forma de casco.

8. Dispositivo de bombeo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el cuerpo deformable en función de la temperatura es un elemento de material dilatable, especialmente un cartucho de cera (106).

9. Dispositivo de bombeo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la válvula de bloqueo (26) es accionada por un miembro de ajuste (110) controlado en función de la señal de salida de un sensor de temperatura (112) acoplado térmicamente a la unidad de bombeo (116).

10. Dispositivo de bombeo según la reivindicación 9, caracterizado porque el miembro de ajuste (110) es un electroimán.

11. Dispositivo de bombeo según una de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque la válvula de bloqueo (26) está pretensada por fuerza de muelle hacia una de sus posiciones de funcionamiento, preferiblemente hacia la posición abierta.

12. Dispositivo de bombeo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los vapores son los vapores de líquidos de bajo punto de ebullición, tal como gasolina.