ES2268557T3 - Valvula de solenoide para el control del llenado con lpg del deposito de un vehiculo automovil y sistema de llenado que comprende dicha valvula. - Google Patents

Valvula de solenoide para el control del llenado con lpg del deposito de un vehiculo automovil y sistema de llenado que comprende dicha valvula. Download PDF

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Abstract

Válvula de solenoide para el control de la comunicación a través de la boca de entrada para el llenado de un depósito (1) con LPG, que comprende: un elemento principal de apertura y cierre (23), que se mantiene normalmente en posición de cierre por un émbolo (26) de secciones opuestas diferentes, las cuales están sometidas sustancialmente a la presión de suministro del LPG; un elemento auxiliar de apertura cierre (39), que se mantiene normalmente cerrado, mediante unos medios elásticos (41), en una posición de cierre de un orificio guía (30); y un solenoide (19) para el desplazamiento del elemento auxiliar de apertura y cierre (39) hacia una posición de apertura de dicho orificio guía (30), por el cual se descarga una cámara orientada hacia dicho émbolo (26) para posibilitar el desplazamiento del émbolo hacia la posición de apertura de dicho elemento principal de apertura y cierre (23).

Description

Válvula de solenoide para el control del llenado con LPG del depósito de un vehículo automóvil y sistema de llenado que comprende dicha válvula.
La presente invención se refiere a una válvula para el control del llenado con LPG del depósito de un vehículo automóvil, así como a un sistema que comprende dicha válvula. El sistema de la invención es de un tipo que comprende un depósito para LPG, que presenta: una boca de llenado para la introducción del LPG; la válvula anteriormente mencionada, que controla la comunicación a través de dicha boca de entrada; medios sensores para la detección del nivel de LPG en el depósito; y medios para el control del cierre de dicha válvula cuando los medios sensores indican que se ha alcanzado un nivel máximo de LPG preestablecido en el depósito. Un sistema para el control de llenado del depósito de un automóvil se conoce por el documento US-A-4 688 587.
En las formas de realización conocidas, los medios citados que producen el cierre de la válvula cuando se alcanza el nivel máximo preestablecido consisten en una transmisión mecánica que conecta un flotador, que forma parte del dispositivo sensor para la detección del nivel de combustible, con el elemento de apertura y cierre de la válvula que controla la comunicación a través de la boca de entrada para el llenado del depósito.
El sistema que se ha descrito ha sido dispuesto porque las normas actualmente en vigor imponen, por razones de seguridad, la exigencia de que se evite el llenado total del depósito. Más concretamente, las normas en vigor exigen que no sea posible el relleno del depósito por encima del 80% de su
capacidad.
Sin embargo, la conocida solución que se ha descrito no garantiza que pueda obtenerse el resultado indicado de forma eficiente y fiable. De hecho, la experiencia ha demostrado que el dispositivo conocido es incapaz de evitar completamente la superación del nivel máximo preestablecido de llenado cuando el usuario insiste en la introducción del LPG, incluso después de la activación de la válvula de cierre, puesto que el mecanismo puede ser forzado hasta cierto punto, con el inconveniente adicional de que está sujeto a fallos después de que se haya utilizado en esta forma incorrecta un cierto número de veces.
El documento US-A-4 796 662 da a conocer una válvula de solenoide dotada de un elemento principal de apertura y cierre, que se mantiene normalmente en posición de cierre por la acción de un muelle y un elemento auxiliar de apertura y cierre, así como un solenoide para el desplazamiento del elemento auxiliar de apertura y cierre, para poder controlar la apertura y cierre del elemento principal.
El objetivo de la presente invención es superar los inconvenientes indicados proporcionando un sistema relativamente simple y fiable que garantice la imposibilidad de llenar el depósito por encima del límite máximo preestablecido.
Con el fin de alcanzar dicho objetivo, el objeto de la presente invención es una válvula según la reivindicación 1 y un sistema que comprende esta válvula y está caracterizado por las características previstas en la reivindicación 3.
Gracias a las características indicadas, el solenoide de la válvula de solenoide según la invención no controla directamente el elemento principal de apertura y cierre que impide la introducción del combustible al interior del depósito. De hecho, dicho elemento principal de apertura y cierre está servo-accionado por el control de la posición de dicho elemento auxiliar de apertura y cierre asociado a un orificio piloto. De este modo, el muelle asociado al solenoide para restituir el núcleo móvil del solenoide a su posición de reposo, puede tener una carga relativamente baja, puesto que no es necesario que sea capaz de superar la presión bajo la cual se alimenta al depósito el LPG. En consecuencia, también la fuerza de atracción que debe generarse por el solenoide es relativamente baja, con el consiguiente ahorro de energía.
Con el sistema según la invención, antes de proceder al llenado del depósito, el usuario acciona un elemento de control (normalmente un pulsador, palanca o el elemento similar) dispuesto en el salpicadero del vehículo para seleccionar el modo de llenado del depósito. Al hacerlo, el usuario activa una señal eléctrica que indica la intención de proceder al llenado. Como consecuencia, el circuito autónomo de control del sistema excita el solenoide de la válvula que controla la comunicación a través de la boca de llenado a fin de controlar la apertura de la misma. Al propio tiempo, los medios sensores para la detección del nivel de LPG en el depósito están predispuestos para emitir una señal eléctrica cuando se alcance dicho nivel máximo preestablecido. Cuando el circuito de control del sistema recibe dicha señal, desactiva el solenoide de la válvula, que retorna, en consecuencia, a la posición de cierre con lo que se interrumpe el llenado. El sistema también puede estar dotado de medios para la indicación de que dicha condición se ha alcanzado, estando situados dichos medios en el salpicadero del vehículo.
En una forma de realización preferida, los medios sensores para la detección de que se ha alcanzado el nivel máximo establecido de LPG en el depósito, consisten en por lo menos un sensor eléctrico accionado magnéticamente, tal como un relé de láminas dotado de una estructura de soporte que está fija con respecto a la estructura del depósito y coopera con uno o más imanes permanentes existentes en un flotador, que está guiado verticalmente con respecto a dicha estructura fija. Preferentemente, dichos medios sensores pueden estar integrados en el dispositivo sensor para la detección del nivel de combustible que ha constituido el objeto de la anterior solicitud de patente italiana nº TO2003A000097 a nombre del presente solicitante, que todavía es secreta a la fecha de la presentación de la presente solicitud de patente italiana. En dicho dispositivo de detección del nivel, que permite al conductor recibir una señal que indica el nivel del LPG en el depósito, existe una columna soporte, fija con respecto a la estructura del depósito, y situada dentro del mismo, que soporta una serie alineada de los relés de láminas que cooperan con uno o más imanes permanentes dispuestos en un flotador de forma anular guiado verticalmente en torno a dicha columna de soporte. Según la presente invención, por lo menos un relé de láminas situado en el extremo superior de la serie de relés puede estar destinado a emitir la señal de que se ha alcanzado el máximo nivel de llenado preestablecido.
Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto por la descripción siguiente, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, que se proporcionan únicamente a título de ejemplo no limitativo, y en los cuales:
- la Figura 1 es una vista esquemática del sistema para el control del llenado con LPG de un depósito, según la invención;
- la Figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra el funcionamiento lógico del sistema;
- la Figura 3 ilustra un diagrama de bloques del sistema, incluyendo el circuito de control;
- la Figura 4 ilustra un esquema de un ejemplo de forma de realización de circuito autónomo de control; y
- la Figura 5 es una vista en sección transversal, a escala ampliada, de la forma de realización preferida de la válvula de solenoide que constituye parte del sistema según la invención.
En la Figura 1, la referencia numérica 1 indica, en su conjunto, un depósito para LPG de un vehículo automóvil. Según una técnica conocida, en el interior del depósito 1 se encuentra un conjunto 2 que incluye una bomba para la alimentación del LPG desde el depósito al motor del vehículo, así como el correspondiente motor eléctrico de accionamiento. El conjunto 2 está conectado eléctricamente a la batería 3 del vehículo mediante unas líneas 4 que pasan a través de un sistema de conducción de cables 5 montado sobre una placa cerrada del depósito. Los detalles constructivos del depósito, el conjunto de la motobomba y el correspondiente dispositivo de conducción de cables no se ilustran, tanto porque pueden estar constituidos de cualquiera de las formas conocidas como porque, por su constitución, no entran dentro del alcance de la presente invención. Por otra parte, la eliminación de dichos detalles de los dibujos los hace más rápida y fácilmente comprensibles.
De nuevo según una técnica en sí conocida, situado dentro del depósito 2 se encuentra un dispositivo 6 para la indicación del nivel de LPG existente en el interior del depósito. A los fines de la presente invención, dicho dispositivo puede ser de cualquier tipo. Sin embargo, se prefiere el uso de un dispositivo del tipo que ha constituido el objeto de la anterior solicitud de patente italiana nº TO2003A000097 a nombre del presente solicitante (por el momento todavía secreta). Según dicha proposición anterior, el dispositivo 6 comprende una serie vertical de relés de láminas situados sobre una columna soporte 7 que está fija en el interior del depósito. Dichos relés son activados sucesivamente, al variar el nivel del LPG, por uno o más imanes permanentes asociados a un flotador 8 de forma anular que está montado en torno a la columna 7 y de este modo está guiado verticalmente por la misma. Debe insistirse, de nuevo, en que el dispositivo 6 para la detección del nivel de LPG en el depósito podría, sin embargo, estar constituido por cualquier otro tipo alternativo. Lo importante es, a los fines de la presente invención, que debe existir un sensor (incluso independiente del sensor de nivel principal) que sea capaz de detectar que se ha alcanzado el nivel máximo preestablecido de LPG en el depósito, que corresponde normalmente al 80% de la capacidad máxima del mismo. En caso de utilizar el dispositivo sensor 6 del tipo mencionado, que ha sido objeto de la solicitud de patente anterior en nombre del presente solicitante, el sensor para detectar que se ha alcanzado el nivel máximo preestablecido puede consistir en por lo menos un relé de láminas situado en el extremo superior de la serie de relés montados sobre la columna soporte 7. El contacto del último relé de láminas sería cerrado por el imán permanente asociado al flotador 8 cuando éste último alcance, con respecto a la columna 7, la posición que corresponde a las condiciones de máximo llenado del depósito. Dicho relé de láminas, que está destinado a producir la interrupción de la alimentación de LPG cuando se alcanza la condición límite de llenado, viene indicado por la referencia numérica 9 de la Figura 1.
De nuevo según la invención, en la boca de entrada existente en el depósito 1 para el suministro de LPG (normalmente una abertura 10 -véase la Figura 5- dispuesta en la placa de cierre 11 del depósito sobre la que está situado del sistema de conducción de cables 5) se encuentra una válvula de solenoide 12, que controla la comunicación a través de dicha boca de entrada. La estructura y funcionamiento de dicha válvula de solenoide se describirá más adelante. La Figura 1 también ilustra el elemento de llenado 13 para el suministro de LPG existente en la carrocería del automóvil y accesible desde el exterior, así como el conducto 14 que conecta el elemento de llenado 13 con la válvula de solenoide 12 que controla la introducción del LPG en el interior del
depósito.
La Figura 1 ilustra asimismo esquemáticamente un panel de control 15 situado en el salpicadero del automóvil. El panel 15 incluye un elemento selector 16 que presenta una posición A que corresponde al funcionamiento con suministro de combustible, una posición B que corresponde al funcionamiento con suministro de LPG y una posición C que corresponde a la selección del modo de suministro del LPG. Por consiguiente, el elemento selector 16 constituye un elemento de control, mediante el cual el usuario puede generar una señal eléctrica que indica su intención al proceder al llenado del depósito 1 con LPG. Dicha señal eléctrica se envía a través de la línea 17, que forma parte, juntamente con el sensor 9 y el solenoide de la válvula de solenoide 12, de un circuito autónomo ilustrado en las Figuras 3 y 4. Dicho conducto, aunque está alimentado por la batería 3 del vehículo, es completamente independiente del circuito principal del mismo, de tal manera que se mantiene activo aunque el motor se encuentre apagado.
El circuito autónomo de control se designa en la Figura 3 con la referencia numérica 18. Dicho circuito puede recibir tanto la señal que indica la intención al proceder al llenado, que es activada por el elemento de control 16, como la señal que indica que se ha alcanzado en el depósito el nivel máximo de LPG preestablecido que se activa por el sensor 9. El circuito de control 18 controla por consiguiente el solenoide 19 de la válvula de solenoide (Figura 3). Más concretamente, cuando el elemento de control 16 se sitúa en la posición C, generando la señal que indica la intención de proceder al llenado, el circuito 18 excita el solenoide 19 que controla, consiguientemente, la apertura de la válvula 12 (que normalmente se encuentra cerrada). Una vez abierta la válvula 12, es posible el suministro de LPG al interior del depósito. Sin embargo, dicha condición se mantiene solamente siempre que el nivel del LPG dentro del depósito no alcance el nivel máximo preestablecido. Cuando se alcanza dicho nivel máximo, el sensor 9 se cierra, y el circuito de control 18 produce, en consecuencia, la desactivación del solenoide 19.
La Figura 4 ilustra, a título de ejemplo, un posible esquema de circuito que permite obtener el resultado explicado anteriormente.
El funcionamiento lógico expuesto anteriormente viene también representado por el diagrama de bloques de la Figura 2. En dicho diagrama, el primer bloque ilustra la activación del modo de llenado, obtenido por el desplazamiento del elemento de control 16 a la posición de selección C. Después de dicha activación, el circuito comprueba, en el segundo bloque, si se ha alcanzado el nivel máximo preestablecido correspondiente al 80% de la capacidad del depósito. Mientras no se alcance dicho nivel máximo, continúa el llenado. Por el contrario, cuando se alcanza dicho límite, el circuito determina la desactivación del solenoide de la válvula de solenoide 12, con la consiguiente interrupción del suministro.
La Figura 5 ilustra, tal como se ha indicado, una forma de realización preferida de la válvula de solenoide 12. En dicha forma de realización, la válvula comprende un cuerpo 20 que presenta una conexión tubular 21 que se inserta en un conducto hermético a los fluidos dentro de una abertura 10 de la placa 11 de cierre del depósito. El cuerpo 20 presenta además una brida 22 dotada de orificios para los tornillos de fijación de la válvula a la placa 11.
La válvula 12 comprende un elemento principal de apertura y cierre 23 que consiste en un cuerpo cónico formado de material elastomérico que coopera con un asiento de válvula angular determinado por un extremo del paso axial 24 de la conexión tubular 21. El paso axial 24 comunica con el interior de una cámara cilíndrica alargada 25, en la cual se encuentra montado un émbolo deslizante 26, en uno de cuyos extremos está montado el elemento principal de apertura y cierre 23. Dicho elemento de apertura y cierre presenta una forma anular ajustada en torno a una protuberancia axial 27 del émbolo 26. El émbolo 26 está montado deslizante de forma hermética a los fluidos gracias a una junta anular 28 montada en una de sus ranuras circunferenciales exteriores, dentro de la cámara cilíndrica alargada 25. Debido a las diferentes dimensiones transversales del paso axial 24 y de la cavidad 25, el émbolo 26 presenta superficies extremas diferentes. La superficie extrema inferior (vista en la Figura 5) está orientada hacia una cámara 29, capaz de comunicar, a través de un orificio guía 30, con la cámara 31, que a su vez comunica con la cavidad del depósito a través de orificios 32 existentes en el cuerpo de la válvula 20. Además, dicho cuerpo de válvula presenta unos pasos radiales 33 para poner el paso axial 24 en comunicación con la cavidad del depósito en las condiciones de apertura del elemento principal de apertura cierre 23.
El émbolo 26 está atravesado también por un paso axial 34, que puede establecer la comunicación entre las dos cámaras a las que se orientan los extremos opuestos del émbolo mediante una válvula antirretorno consistente en una bola 35 sometida al empuje de un muelle 36. El muelle 36 se asienta sobre un disco 37, que está alojado en el paso axial del pistón 26 y sufre el empuje de otro muelle helicoidal 38.
El orificio guía 30 está controlado por un elemento auxiliar de apertura y cierre 39 que está asociado con el núcleo móvil 40 de un electroimán, que incluye el solenoide 19 (ilustrado en los esquemas de las Figuras 3 y 4) y un muelle 41, que tiende a impulsar el elemento de apertura cierre auxiliar 39 hacia la condición de cierre del orificio guía 30.
A continuación se expone el funcionamiento de la válvula descrita anteriormente.
Suponiendo que el solenoide 19 está desactivado, el elemento auxiliar de apertura y cierre 39 se encuentra en condiciones de cierre del orificio guía 30 y el elemento principal de apertura y cierre 23 se encuentra, a su vez, en su posición de cierre de la comunicación entre el paso axial 24 y los orificios 33 para el suministro de LPG al interior del depósito. En tales condiciones, siempre que se introduzca LPG con cierta presión a través del paso axial 24, el líquido fluirá a través del paso axial 34 del émbolo 26, abriendo la válvula antirretorno formada por la bola 35 y fluirá a la cámara 29 bajo el émbolo 26. Una vez que se ha llenado dicha cámara, el émbolo 26 queda sometido en sus dos extremos a la misma presión de llenado. Sin embargo, puesto que la superficie extrema del émbolo orientada hacia la cámara 29 presenta un área mayor que la superficie extrema del mismo orientada hacia el paso axial 24, el émbolo permanecerá cerrado. Como puede observarse, en tales condiciones, el muelle 38 no tiene ninguna función significativa en el mantenimiento del elemento principal de apertura y cierre 23 en su posición de cierre, cualquiera que sea la presión que se ejerce sobre el mismo por el líquido suministrado, puesto que las secciones opuestas y diferentes del émbolo garantizan dicha condición. Mucho menos necesita el muelle 41, asociado a solenoide 19, para asegurar la condición de cierre del elemento principal de apertura y cierre 23.
Partiendo de dichas condiciones, el elemento de apertura y cierre 23 puede ser servoaccionado para su apertura por la excitación del solenoide 19. Dicha excitación produce, de hecho, el desplazamiento del núcleo móvil 40 hacia abajo (visto en la Figura 5) y en consecuencia el desplazamiento del elemento auxiliar de apertura cierre 39 a su posición de apertura del orificio guía 30. En tales condiciones, la cámara 29 se pone en comunicación, a través de los orificios 32, con el entorno del depósito de tal manera que el émbolo 26 se desplaza separándose de su posición de cierre. Tan pronto como se ha desplazado el émbolo, toda la superficie superior del mismo queda sometida a la presión del fluido suministrado, con lo cual el elemento principal de apertura y cierre 23 se desplaza decididamente a la posición de apertura completa, en la cual hace posible la llegada del LPG a través del paso axial 24 para fluir al interior del depósito a través de los orificios radiales 33 del cuerpo de válvula 20. Tan pronto como se desactiva el solenoide 19, el elemento auxiliar de apertura y cierre 39 vuelve a su condición de cierre, con lo cual la presión en la cámara 29 vuelve a elevarse, lo que obliga al émbolo 26 a retroceder de nuevo hacia su posición de cierre, contribuyendo a ello también el muelle 38. Una vez que se ha alcanzado la posición de cierre, la diferencia de secciones en ambos extremos del émbolo garantiza el mantenimiento de dicha posición, por las razones explicadas anteriormente.
Como puede observarse, gracias a la disposición particular que se ha descrito, la válvula según la invención utiliza el solenoide únicamente para el control de un elemento auxiliar de apertura y cierre, que, a su vez, controla un orificio guía 30. Por consiguiente, el muelle 41 del solenoide puede tener una carga relativamente baja puesto que no es necesario que supere la fuerza debida a la presión de suministro del LPG. Como la carga el muelle 41 es baja, también la fuerza de atracción que debe generarse por el solenoide 19 es baja, lo que hace posible un considerable ahorro en términos de energía.
Por supuesto, sin perjuicio de los principios de la invención, los detalles de construcción y la forma de realización pueden variar ampliamente con respecto a lo que se ha descrito e ilustrado en la presente memoria, únicamente a título de ejemplo, sin apartarse por ello del alcance de la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones.

Claims (7)

1. Válvula de solenoide para el control de la comunicación a través de la boca de entrada para el llenado de un depósito (1) con LPG, que comprende: un elemento principal de apertura y cierre (23), que se mantiene normalmente en posición de cierre por un émbolo (26) de secciones opuestas diferentes, las cuales están sometidas sustancialmente a la presión de suministro del LPG; un elemento auxiliar de apertura cierre (39), que se mantiene normalmente cerrado, mediante unos medios elásticos (41), en una posición de cierre de un orificio guía (30); y un solenoide (19) para el desplazamiento del elemento auxiliar de apertura y cierre (39) hacia una posición de apertura de dicho orificio guía (30), por el cual se descarga una cámara orientada hacia dicho émbolo (26) para posibilitar el desplazamiento del émbolo hacia la posición de apertura de dicho elemento principal de apertura y cierre (23).
2. Válvula de solenoide según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho émbolo (26) está atravesado por un paso axial (34), en el cual está situada una válvula antirretorno (35), que impide el flujo del LPG en la dirección de la entrada de la válvula.
3. Sistema para el control de llenado del depósito de un vehículo automóvil con LPG, que comprende un depósito para LPG (1), que presenta una boca de llenado para la introducción del LPG;
- caracterizado porque dicho sistema comprende una válvula (12) según la reivindicación 1 que controla la comunicación a través de dicha boca de llenado; comprendiendo además dicho sistema:
- unos medios sensores (9) para la detección del nivel de LPG dentro del depósito; y
- unos medios para el control de cierre de dicha válvula (12) cuando los medios sensores (9) emiten una señal según la cual se ha alcanzado un nivel máximo preestablecido de LPG en el depósito, y
- en el que:
- dicha válvula (12) es una válvula normalmente cerrada cuya apertura puede producirse por la excitación de dicho solenoide (19);
- dichos medios sensores (9) están predispuestos para emitir una primera señal eléctrica cuando se ha alcanzado dicho nivel máximo preestablecido de LPG en el depósito;
- el sistema comprende además:
- un elemento de control (16), que puede accionarse manualmente, para generar una segunda señal eléctrica que indica la intención de proceder al llenado del depósito (1); y
- un circuito de control (18), que es independiente del circuito de a bordo del vehículo automóvil (esto es, un circuito autónomo) de tal manera que se activa incluso cuando el motor del vehículo está apagado, estando predispuesto dicho circuito autónomo para recibir dicha primera señal, y dicha segunda señal y conectado al solenoide (19) de dicha válvula (12), a fin de:
- excitar el solenoide (19) de la válvula, con objeto de controlar la apertura de la misma, cuando dicho circuito recibe dicha segunda señal que indica la activación de la modalidad de suministro y hasta que se recibe dicha señal que indica que se ha alcanzado en máximo nivel de LPG preestablecido en el depósito, y
- desexcitar dicho solenoide (19) para controlar el cierre de la válvula (12) cuando se recibe dicha primera señal que indica que se ha llegado al nivel máximo preestablecido de LPG en el depósito.
4. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque dichos medios sensores consisten en un sensor eléctrico activado magnéticamente, situado en una estructura de soporte (7), que está fija con respecto la estructura del depósito y coopera con por lo menos un imán permanente dispuesto en un flotador (8) guiado con respecto a dicha estructura fija (7).
5. Sistema según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho sensor es un relé de láminas (9), dispuesto en el extremo de una serie de relés de láminas predispuestos en la misma estructura soporte (7) y que coopera con dicho imán permanente de dicho flotador (8) para emitir las señales de nivel de LPG en el depósito.
6. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho elemento de control accionado manualmente (16) es un elemento selector, dispuesto en el salpicadero del vehículo, que hace posible la selección del modo de llenado del depósito con LPG.
7. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho circuito de control está integrado en la estructura de dicha válvula (12).
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