ES2291241T3 - Sistema de deshielo. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de descongelación para la descongelación de un cristal de una ventana, en particular de un cristal de la ventana de un vehículo a motor, que comprende: (a) un depósito (1) para recibir un líquido de descongelación; (b) un elemento de calentamiento (30) para calentar el líquido de descongelación; (c) una bomba (10) para bombear el líquido de descongelación del depósito (1) a través del elemento de calentamiento (30) hasta al menos una salida (50); (d) una primera válvula (22) que está provista como una válvula sin retorno (22), y configurada entre el depósito (1) y el elemento de calentamiento; (e) una segunda válvula (40) configurada entre el elemento de calentamiento (30) y al menos una salida (50) para separar la cantidad de líquido de descongelación necesario para un único proceso de descongelación a partir del líquido de descongelación restante durante el calentamiento; en donde: (f) la segunda válvula (40) permanece cerrada contra la presión que surge durante el calentamiento del líquido de descongelación en el elemento de calentamiento (30); (g) la mencionada segunda válvula (40) se abre hidráulicamente cuando se arranca la bomba (10); caracterizado porque: la mencionada primera válvula (22) se abre hidráulicamente cuando se hace arrancar la bomba (10); y (h) se proporciona una tercera válvula (23) como válvula sin retorno (23) entre al menos una salida (50) y el depósito (1), de forma tal que el líquido de descongelación no utilizado del sistema de tuberías hacia la salida (50) puede fluir de retorno al depósito (1).
Description
Sistema de deshielo.
La presente invención está relacionada con un
sistema de descongelación para la descongelación de un cristal de
ventana, en particular de un cristal de ventana de un vehículo a
motor.
En los vehículos de todas las clases existe con
frecuencia durante la estación fría el problema de la congelación
de los cristales de las ventanas. Por ejemplo, los parabrisas de
los vehículos a motor que aparcan toda la noche al aire libre se
encuentran a temperaturas de congelación, por lo que se recubren
típicamente con una capa de hielo delgada. La eliminación mecánica
manual de esta capa de hielo es tediosa y requiere tiempo, de forma
que en muchos casos el hielo solo se elimina en una pequeña parte
del parabrisas antes del inicio de la conducción. Como resultado de
ello, la visibilidad durante los primeros kilómetros de conducción
está limitada substancialmente con las consecuencias respectivas
para una seguridad activa del vehículo.
Con el fin de solucionar esta dificultad, se ha
conocido durante mucho tiempo en el arte previo la utilización de
sistemas que operan a temperaturas normales para la limpieza de los
cristales de las ventanas y también para la descongelación. Tales
instalaciones comprenden típicamente una bomba que pulveriza un
líquido de limpieza procedente de un depósito con una o más
boquillas sobre el parabrisas. El líquido limpiador se suministra
al parabrisas con un chorro dirigido desde la boquilla, el cual está
influenciado solo en forma insignificativa por el viento relativo,
de forma que el cristal de la ventana pueda ser limpiado también
durante la conducción, y distribuido subsiguientemente haciendo
funcionar los limpiaparabrisas del parabrisas.
Con el fin de descongelar adicionalmente el
cristal de la ventana con dicho sistema, se ha sugerido calentar el
líquido de limpieza hasta una temperatura incrementada, de forma que
la capa de hielo se libere o se descongele, cuando el líquido
caliente sea pulverizado sobre el cristal.
Un ejemplo de dicho dispositivo es el expuesto
en el documento DE 4406653. En este caso, un envase aislado con un
calentamiento resistivo se encuentra dispuesto en una tubería
situada entre el depósito que contiene el líquido de limpieza y dos
boquillas. El volumen del envase aislado permite la pulverización
repetida del líquido de limpieza precalentado sobre los cristales
de las ventanas del vehículo.
Aparte del gasto considerable y los costos
provocados por el montaje del envase aislado especial, el sistema
de acuerdo con el documento DE 4406653 representa una carga en la
batería del vehículo, puesto que la temperatura del líquido de
limpieza se mantiene constantemente a una temperatura incrementada.
Con el fin de limitar el consumo de energía eléctrica, el documento
DE 4406653 expone un circuito eléctrico complicado, el cual inicia
el calentamiento solo si la temperatura del líquido de limpieza en
el envase aislado cae por debajo de una temperatura predeterminada.
En el caso de espacios de tiempo de parada más prolongados del
vehículo, el calentamiento se desconecta totalmente para proteger
la batería. Así pues, el líquido de limpieza se enfría durante toda
la noche a pesar del aislamiento, de forma que no se dispondrá de
líquido caliente disponible cuando se inicie la puesta en marcha en
la mañana, aunque el líquido tendrá que calentarse en primer lugar
lentamente en el envase aislado grande.
Un dispositivo adicional para calentar el fluido
de limpieza es el expuesto en el documento US 5354965. En este
caso, la cantidad de líquido de limpieza necesario para cada proceso
de pulverización se calienta en un tubo calentado en forma de U o
en un envase metálico pequeño con antelación a cada proceso de
pulverización, en respuesta a la pulsación de un botón. Después de
la pulsación repetida del botón, el líquido caliente se pulveriza a
través de una bomba sobre el cristal de la ventana. Después del
final del proceso de pulverización, por medio de una configuración
adecuada del envase metálico con respecto a las boquillas y la
configuración de las tuberías hasta el depósito, la cantidad de
líquido de limpieza necesario para el siguiente proceso de
pulverización permanece en el tubo en forma de U o en el envase
metálico. Como consecuencia de ello, la instalación de este
sistema es difícil, puesto que solo se consigue una operación
fiable, si el depósito, las tuberías y el tubo en forma de U o el
envase metálico están configurados de forma correcta.
Puesto que el envase de metal o el tubo en forma
de U están constantemente en conexión directa con el resto del
conjunto, el aislamiento térmico es comparativamente bajo, de forma
que en este caso se precisan tiempos de calentamiento de
aproximadamente dos minutos con antelación a cada
"disparo".
Los tiempos de calentamiento de esta duración
son desventajosos en particular, puesto que en ambos sistemas de
acuerdo con el documento DE 4406653 y el documento US 5354965 no se
obtiene un efecto de descongelación significativo mediante una
pulverización única, incluso con un líquido de limpieza
precalentado. Lo mismo es aplicable a un sistema de calentamiento
adicional, tal como el expuesto en el documento DE 19715359. Puesto
que en todos los sistemas del arte previo el chorro dirigido de
liquido de limpieza golpea el cristal de la ventana solo en una
pequeña parte, teniendo que ser distribuido subsiguientemente por
los medios de los limpiaparabrisas del parabrisas, solo una pequeña
parte de la ventana se descongela, en particular puesto que los
limpiaparabrisas de la ventana están congelados en forma rígida a
los cristales de la ventana. No se obtiene por tanto con los
sistemas del arte previo un área de descongelación rápida, la cual
es una pre-condición para una visión clara. Así
mismo, la aplicación repetida no puede cambiar esto
substancialmente, puesto que solo se incide en una pequeña parte
del cristal de la ventana por el chorro del líquido de limpieza
caliente.
De acuerdo con un primer aspecto, es el
problema de la presente invención el proporcionar un sistema de
descongelación para un cristal de la ventana de un vehículo, en
particular para un vehículo a motor, el cual pueda eliminar en un
corto espacio de tiempo grandes partes de una capa de hielo en el
cristal de la ventana.
Se conoce otro sistema de descongelación a
partir del documento WO-A-9858826 y
US-A-6029908.
De acuerdo con un aspecto adicional de la
presente invención, se proporciona un sistema sencillo y económico,
el cual calienta en un corto espacio de tiempo la cantidad de
líquido necesario para la descongelación y depositándolo sobre el
cristal de la ventana, incluso después de largos periodos de tiempo
de parada del vehículo, con el fin de solucionar los inconvenientes
antes mencionados del arte previo. Este problema se resuelve por las
características de la reivindicación 1.
La presente invención está relacionada con un
sistema de descongelación para un cristal de una ventana, en
particular con un cristal de una ventana de un vehículo a motor, con
un depósito para recibir un líquido de descongelación, un elemento
de calentamiento para calentar el líquido de descongelación, una
bomba de bombeo del líquido de descongelación desde el depósito a
través del elemento de calentamiento hasta al menos una salida, en
la que al menos una salida está conformada de manera que el liquido
de descongelación calentado sea pulverizado y que se precipite en
forma de gotas calientes distribuidas sobre el cristal de la ventana
a descongelar.
Así pues, el líquido mediante el sistema de
descongelación no se deposita en la forma de uno o más chorros
dirigidos al cristal de la ventana, y distribuidos subsiguientemente
por los limpiaparabrisas del parabrisas, sino que la nebulización
de acuerdo con la invención crea una nube de gotas calientes
dispersas por encima del cristal de la ventana a descongelar, las
cuales descongelan grandes áreas del cristal de la ventan durante
la precipitación. La temperatura y la dimensión de las gotas se
dimensionan de forma que su energía térmica sea suficiente para
respectivamente descongelar una pequeña área de la capa de hielo.
Preferiblemente, las gotas calientes tienen un diámetro de entre
0,5 mm a 1 mm.
Las pruebas han demostrado que un único
"disparo" con el sistema de descongelación de acuerdo con la
invención es para las temperaturas de hasta -30º, siendo suficiente
para la mayor parte de un parabrisas de un vehículo en unos pocos
segundos a partir del estado de helado. Preferiblemente, la salida
distribuye las gotas calientes del líquido de descongelación de una
forma de abanico sobre el cristal de la ventana.
Con el fin de acortar de acuerdo con el aspecto
de la presente invención, el tiempo de preparación para
descongelación del cristal de la ventana en cualquier situación
arbitraria, el elemento de calentamiento calienta solo la cantidad
requerida respectiva del líquido descongelador durante un único
proceso de nebulización, preferiblemente en forma directa antes del
proceso de nebulización. Así pues, por una parte no es necesario un
aislamiento térmico costoso, y por otra parte no se precisan los
circuitos eléctricos complejos del arte previo para la protección de
las
baterías.
baterías.
De acuerdo con la invención, una primera
válvula se dispone entre el depósito y el elemento de calentamiento,
y una segunda válvula se dispone entre el elemento de calentamiento
y al menos una salid, con el fin de separar la cantidad de líquido
de descongelación necesaria para un proceso de nebulización a partir
del resto del liquido de descongelación durante el calentamiento.
Esto mejora el aislamiento térmico de la cantidad de líquido de
descongelación necesaria para un proceso de nebulización, y por
tanto se acorta significativamente el tiempo de calentamiento.
La primera y segunda válvulas se abren
hidráulicamente mediante el arranque de la bomba. Mientras que la
primera válvula está provista como una válvula sin retorno, y la
segunda válvula está provista de forma tal que permanezca cerrada
contra la presión que se desarrolla durante el calentamiento del
liquido de descongelación en el elemento de calentamiento, y
abriéndose solo bajo un incremento de la presión adicional mediante
el arranque de la bomba. Debido a la provisión y las propiedades de
ambas válvulas, no tienen que cumplirse requisitos concernientes a
la posición vertical del elemento de calentamiento con respecto a
las tuberías o el depósito, al instalar el sistema. Por el
contrario, no son necesarias las costosas válvulas controladas
electromagnéticamente, las cuales son susceptibles a la
averías.
En una realización particularmente preferida de
la presente invención, la bomba arranca automáticamente, en el caso
de que el líquido descongelador dispuesto en el elemento de
calentamiento haya alcanzado una temperatura predeterminada.
Alternativamente, la bomba puede ser arrancada también de forma
automática en un instante predeterminado después del inicio del
calentamiento.
Los desarrollos preferidos adicionales son la
materia sujeto de reivindicaciones adjuntas dependientes.
De acuerdo con la invención, se proporciona una
tercera válvula como una válvula sin retorno, la cual se abre
cuando el líquido no utilizado de descongelación retorna desde el
nebulizador, de forma que la columna de líquido de descongelación
anterior pueda fluir de retorno al depósito.
En la siguiente descripción detallada, se
describe una realización preferida actual de la presente invención,
con referencia a los dibujos, los cuales muestran:
la figura 1 es una representación esquemática de
los elementos de una realización preferida de la presente
invención;
la figura 2 es una representación esquemática de
la nube de gotas calientes del líquido de descongelación generadas
por el sistema de descongelación de acuerdo con la invención; y
la figura 3 es una representación esquemática
del elemento de calentamiento en la realización preferida de la
figura 1.
Se describe a continuación la presente invención
con referencia a un sistema de descongelación para el parabrisas
de un vehículo a motor. No obstante, se tiene que comprender que la
presente invención puede utilizarse también para la descongelación
de los cristales de las ventanas de otros vehículos, tal como por
ejemplo en trenes o en aviones.
Con referencia a la figura 1, el sistema de
descongelación de acuerdo con la invención comprende un depósito 1
que sirve para recibir el líquido de descongelación. Dependiendo del
tipo de vehículo y del espacio disponible por debajo del capó, el
depósito 1 tiene distintos tamaños y formas. El líquido de
descongelación es preferiblemente una mezcla de agua y un alcohol,
por ejemplo isopropanol. La fracción de alcohol es preferiblemente
del 50%. Para uso en zonas extremadamente frías pueden utilizarse
también mezclas con una fracción significativamente más alta de
alcohol, con el fin de evitar la congelación del líquido de
descongelación. Por los medios de una bomba 10, el líquido de
descongelación se bombea desde el depósito 1 en la dirección de la
flecha (véase la figura 1). La bomba 10 puede estar dispuesta
dentro o fuera del depósito 1, sin ninguna influencia en la
construcción de acuerdo con la invención. La bomba 10 puede ser una
unidad tal como se conoce en el arte previo para los sistemas de
lavado de los parabrisas de los vehículos a motor.
A través de una sección de tubería 20, el
líquido de descongelación alcanza una ramificación 21 en forma de
una pieza en T, seguido cada una por dos válvulas sin retorno 22,
23. Las válvulas sin retorno 22, 23 están dispuestas de forma tal
que el líquido de descongelación fluya durante la operación de la
bomba 10 a través de la válvula sin retorno 22, en la dirección de
la pequeña flecha horizontal hacia el elemento de calentamiento 30.
La ramificación dirigida hacia arriba de la tubería está bloqueada
por la válvula 23 sin retorno, de forma que el líquido de
descongelación completo suministrado por la bomba 10 sea guiado
hacia el elemento de calentamiento 30. Cuando el líquido de
descongelación no utilizado circula de retorno desde los
nebulizadores 50 (véase más adelante), la válvula sin retorno 28
se abre de forma que la columna de líquido de descongelación
anterior pueda fluir de retorno al depósito 1.
El elemento de calentamiento 30 (véase la
representación detallada en la figura 3), sirve para el
calentamiento rápido de la cantidad de líquido de descongelación
para un proceso de descongelación. Esta cantidad variará
dependiendo del tamaño del cristal a descongelar; típicamente, los
volúmenes se encuentran en el rango de aproximadamente 10 ml. Esta
es la cantidad de líquido de descongelación necesaria para un único
"disparo" del sistema (para un periodo de tiempo de
aproximadamente 3 segundos).
Preferiblemente, se configuran dos unidades de
calentamiento 33 en una cámara 32 del elemento de calentamiento 30
separadas por una pared intermedia 31. Las unidades de calentamiento
33 son preferiblemente termistores PTC (coeficiente de temperatura
positivo). Es posible también el uso de otros elementos de
calentamiento, como por ejemplo cables resistivos normales o
similares. Los termistores PTC, no obstante, muestran debido al
incremento de la resistencia eléctrica con las temperaturas en
incremento un efecto de autorregulación ventajoso, lo cual evita
una sobrecarga de la batería del vehículo Los consumos de energía
típicos se encuentran entre 800 y 1000 Vatios. La capacidad térmica
de los termistores PTC es comparativamente baja, de forma que la
emergía eléctrica suministrada se libera directamente como calor
sin retardo de tiempo.
Cuando se inicia un proceso de descongelación,
por ejemplo, mediante una única operación de un conmutador
eléctrico en el interior del vehículo, el elemento térmico 30 inicia
el caldeo del líquido frío dispuesto en la cámara 32. Con el fin de
llevar el líquido tan rápido como sea posible a la temperatura
predeterminada, la válvula sin retorno 22 está dispuesta para un
aislamiento térmico en la entrada 34, y se dispone además de una
válvula adicional 40 en la salida 35 (véase la figura 1). Esta
válvula 40 está diseñada de forma tal que pueda resistir la presión
del líquido que salga durante el calentamiento en el elemento de
calentamiento 30, es decir, bloqueando al principio la tubería
hacia los nebulizadores. Las presiones típicas que se originan
durante el calentamiento se encuentran en el rango de 1 a 2 bares,
preferiblemente siendo la presión de 1,8 bares.
Solo si el líquido adicional entra debido a la
presión de suministro (aproximadamente de 2 a 4 bares) de la bomba
arrancada 10 hacia el elemento de calentamiento 30, la presión se
incrementa además y la válvula 40 se abre, de forma que el liquido
de descongelación pueda alcanzar los nebulizadores 50.
Simultáneamente, se desconecta el calentamiento. Esta apertura
dependiente de la presión de la válvula 40 puede por ejemplo
conseguirse mediante el sometimiento de una aleta de sellado en la
válvula 40 a la presión de un resorte elástico.
Mediante la dirección lateral preferida del
flujo en el elemento de calentamiento 30 indicado en la figura 2
con flechas y la dirección de salida vertical, se asegura que solo
el líquido calentado alcance a los nebulizadores 50. Se evita así
la mezcla con el líquido frío adicional que pueda estar fluyendo. La
bomba 10 se desconecta cuando la cámara 32 esté rellena
exclusivamente con el líquido de descongelación frío.
La separación completa del líquido calentado en
el elemento de calentamiento 30 del líquido de descongelación
restante permite alcanzar dentro de un corto periodo de tiempo
(aproximadamente 30 a 60 segundos) las temperaturas entre 50ºC y
100ºC. Preferiblemente, la temperatura a la cual la bomba 10
arranca, es de 65ºC. Para controlar un sensor de la temperatura
adicional, puede proporcionarse en el elemento de calentamiento (no
mostrado), proporcionando una señal de arranque para la bomba 10
cuando se alcance la temperatura predeterminada, o bien la bomba se
activará por un temporizador ajustado sobre la base de los valores
experimentales para el tiempo de calentamiento (por ejemplo 45
segundos). En ambos casos, no será necesaria una operación
adicional del conmutador en el interior del vehículo.
La lógica necesaria para la operación del
sistema de descongelación de acuerdo con la invención es
extremadamente simple, pudiendo por tanto realizarse en forma
eficiente. No serán necesarias válvulas de conmutación
electromagnéticas ni tampoco los circuitos de seguridad
sofisticados, con el fin de evitar una descarga completa de la
batería. La razón es que el elemento 30 de calentamiento descrito
tiene un diseño de acuerdo con la invención, siendo capaz de
calentar muy rápidamente el líquido requerido para la descongelación
inmediatamente antes de cada aplicación, de forma que no sea
necesaria una operación constante. Por los medios del sistema 25 de
tuberías adicionales, que están indicados solo esquemáticamente en
la figura 1, el liquido calentado alcanza durante la operación de
la bomba 10 uno o más nebulizadores 50. Tal como se muestra
esquemáticamente en la figura 2, estos nebulizadores 50 crean una
nube de gotas sobre el cristal 60 de la ventana a descongelar, en
donde la energía térmica almacenada en el líquido de descongelación
realiza la descongelación de zonas grandes de la precipitación en
forma brusca del cristal 60 de la ventana.
No es un chorro más o menos enfocado que esté
dirigido al cristal 60 de la ventana, sino un humedecimiento con
gotas calientes dispersadas que tiene lugar bajo la influencia de la
gravedad. Así pues, el efecto en una zona grande se obtiene
substancialmente por los nebulizadores 50, y no por una operación
subsiguiente de los limpiaparabrisas del parabrisas.
Los nebulizadores 50 están diseñados de forma
que las gotas creadas sean por una parte suficientemente grandes
para precipitarse directamente sobre el cristal 60 de la ventana, y
que por otra parte estén dispersadas en forma suficiente para
conseguir una descongelación continua del cristal 60 de la ventana.
En la realización preferida descrita esto se consigue con gotas que
tengan un diámetro entre 0,5 mm y 1 mm. Así pues, un único
"disparo" de aproximadamente 100 ml de liquido de
descongelación será capaz a la temperatura anterior mencionada del
liquido de descongelación de preferiblemente 65º, para bruscamente
descongelar casi el parabrisas completo, La velocidad de salida de
las gotas de los nebulizadores 50 es aproximada y preferiblemente de
27 m/s.
Aunque los nebulizadores 50 se muestran en la
figura 2, para su montaje en el borde superior del cristal 60 de la
ventana, son posibles también otras formas de instalación. Por
ejemplo, la nube creada por los nebulizadores 50 puede estar
dirigida también desde la parte frontal o el lateral sobre el
cristal 60 de la ventana.
El sistema de descongelación descrito puede
montarse durante la fabricación del vehículo o bien puede montarse
posteriormente. Los elementos de un sistema de lavado ya existente
podrán utilizarse también para el sistema de calentamiento montado
posteriormente. Solo tendrán que añadirse el elemento de
calentamiento 30 y los nebulizadores 50 así como las
correspondientes adiciones al sistema de tuberías o bien
modificándose en la forma apropiada. Así mismo, están limitadas al
mínimo las tuberías de control necesarias en el interior del
vehículo, puesto que solo es necesario un único interruptor para
operar el sistema de descongelación de acuerdo con la invención.
Preferiblemente se utilizarán materiales de
plástico como los materiales para el sistema de descongelación de
acuerdo con la invención, puesto que pueden fabricarse en forma
económica y teniendo un bajo peso. Solo el elemento de
calentamiento, debido a las altas temperaturas y presiones se
fabricará preferiblemente con metal, por ejemplo aluminio, el cual
estará revestido con un plástico.
Claims (1)
1. Un sistema de descongelación para la
descongelación de un cristal de una ventana, en particular de un
cristal de la ventana de un vehículo a motor, que comprende:
- (a)
- un depósito (1) para recibir un liquido de descongelación;
- (b)
- un elemento de calentamiento (30) para calentar el líquido de descongelación;
- (c)
- una bomba (10) para bombear el liquido de descongelación del depósito (1) a través del elemento de calentamiento (30) hasta al menos una salida (50);
- (d)
- una primera válvula (22) que está provista como una válvula sin retorno (22), y configurada entre el depósito (1) y el elemento de calentamiento;
- (e)
- una segunda válvula (40) configurada entre el elemento de calentamiento (30) y al menos una salida (50) para separar la cantidad de liquido de descongelación necesario para un único proceso de descongelación a partir del liquido de descongelación restante durante el calentamiento; en donde:
- (f)
- la segunda válvula (40) permanece cerrada contra la presión que surge durante el calentamiento del liquido de descongelación en el elemento de calentamiento (30);
- (g)
- la mencionada segunda válvula (40) se abre hidráulicamente cuando se arranca la bomba (10); caracterizado porque:
- la mencionada primera válvula (22) se abre hidráulicamente cuando se hace arrancar la bomba (10); y
- (h)
- se proporciona una tercera válvula (23) como válvula sin retorno (23) entre al menos una salida (50) y el depósito (1), de forma tal que el líquido de descongelación no utilizado del sistema de tuberías hacia la salida (50) puede fluir de retorno al depósito (1).
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