ES2309673T3 - Valvula termostatica para circuitos de lubricacion de motores de combustion interna de vehiculos a motor. - Google Patents
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Abstract
Una válvula termostática para circuitos de lubricación de motores de combustión interna de vehículos de motor, que comprende: un cuerpo (1) que tiene una entrada (3), y una primera salida (4) y una segunda salida (5), que se pueden conectar, respectivamente, a una unidad de intercambio de calor y a una línea de derivación; y una unidad de válvula termostática (6) situada en dicho cuerpo (1) y que incluye un alojamiento (7) expuesto a dicha entrada (3) y que contiene un material dilatable que tiene un coeficiente de expansión térmica alto, un vástago (8) que se proyecta desde un extremo del alojamiento (7) y es desplazable axialmente con relación a éste a partir de una posición retraída, hacia posiciones progresivamente extendidas como resultado de la expansión del material dilatable anteriormente mencionado tras un aumento en la temperatura en dicha entrada (3), un elemento de válvula de apertura/cierre (9) llevado a cabo por dicho vástago (8) para controlar la apertura/cierre de dichas salidas (4, 5) primera y segunda, y medios elásticos (16) que tienden a empujar dicho vástago (8) hacia la posición retraída anteriormente mencionada, y en la que dicho elemento de válvula de apertura/cierre consiste en un cajón (9), que puede deslizarse dentro del cuerpo (1) de la válvula para proporcionar una secuencia de control con cinco etapas sucesivas, estando dicha válvula termostática caracterizada porque: dichas salidas primera y segunda se forman mediante dichas aberturas (4, 5) de dicho cuerpo (1) que están situadas, en tan sólo dos posiciones axiales respectivas que son axialmente proximal y axialmente distal, respectivamente, con respecto a dicha entrada (3); y dicho cajón (9), tiene elementos anulares (12, 13, 14) primero, segundo y tercero, que están situados axialmente uno encima de otro y a una distancia axial entre sí de modo que proporcionan a dicho cajón (9) dos aberturas laterales distantes axialmente de modo recíproco, cooperando dichos elementos anulares (12, 13, 14) primero, segundo y tercero de dicho cajón (9) con dichas aberturas de las salidas (4, 5) primera y segunda, en donde: en una primera etapa, que corresponde a dicho estado retraído de dicho vástago (8), dicha primera salida (4) está completamente abierta y dicha segunda salida (5) está completamente cerrada por dicho elemento anular (14) tercero; en una segunda etapa, que corresponde a un primer estado de extensión parcial de dicho vástago (8), dichas salidas primera y segunda (4, 5) están ambas parcialmente abiertas; en una tercera etapa, que corresponde a un segundo estado de extensión parcial de dicho vástago (4), dicha primera salida (4) está cerrada completamente por dicho primer elemento anular (12) y dicha segunda salida (5) está abierta completamente de modo sustancial; en una cuarta etapa, que corresponde a un tercer estado de extensión parcial de dicho vástago (8), dichas salidas primera y segunda (4, 5) están ambas parcialmente abiertas; y en una quinta etapa, que corresponde a un estado de extensión completa de dicho vástago (8), dicha primera salida (4) está abierta completamente de modo sustancial y dicha segunda salida (5) esta cerrada completamente por dicho segundo elemento anular (13).
Description
Válvula termostática para circuitos de
lubricación de motores de combustión interna de vehículos de
motor.
La presente invención se refiere a válvulas
termostáticas para circuitos de lubricación de motores de combustión
interna de vehículos de motor, del tipo que comprende: un cuerpo
que tiene una entrada, y una primera salida y una segunda salida,
las cuales se pueden conectar, respectivamente, a una unidad de
intercambio de calor y a una línea de derivación; y una unidad de
válvula termostática dentro del cuerpo. Dicha unidad de válvula
termostática comprende tradicionalmente un alojamiento expuesto a la
entrada del cuerpo y que contiene un material dilatable que tiene
un coeficiente de expansión térmica alto, y un vástago que se
proyecta desde un extremo del alojamiento y es desplazable
axialmente con relación al mismo, comenzando desde una posición
retraída hacia posiciones extendidas progresivamente, como resultado
de la dilatación del material dilatable anteriormente mencionado
que sigue a un aumento de temperatura dentro de la entrada del
cuerpo. Un elemento de válvula de apertura/cierre transportado por
el vástago controla la apertura/cierre de la primera salida y de la
segunda salida, y se proporcionan medios elásticos para empujar el
vástago hacia la posición retraída.
Tradicionalmente, se proporcionan válvulas
termostáticas de este tipo, en el estado en el que el vástago de la
unidad de válvula termostática está en el estado retraído, que
corresponde a temperaturas del aceite lubricante del motor
relativamente bajas (típicamente en el encendido), para mantener la
primera salida abierta y la segunda salida cerrada, de modo que se
permite el paso de aceite a través de la unidad de intercambio de
calor, que está formada típicamente por un intercambiador de calor
atravesado por el líquido para calentar el motor. De este modo, en
esta primera etapa el aceite se calienta por el refrigerante, cuya
temperatura sube más rápidamente. A medida que el aceite lubricante
se calienta, el vástago de la unidad de válvula termostática sale
progresivamente del alojamiento que contiene el material dilatable
térmicamente, cerrando progresivamente la primera salida y abriendo
progresivamente la segunda salida, hasta una posición en la que la
primera salida está completamente cerrada y la segunda salida está
completamente abierta, de modo que el aceite atraviesa
exclusivamente la línea de derivación, sin atravesar la unidad de
intercambio de calor.
Con las imperiosas demandas actuales para
reducir la emisión de contaminantes por los motores de combustión
interna de vehículos de motor, los fabricantes de motores han
encontrado que se pueden obtener mejoras apreciables precisamente
en términos de la reducción de emisiones de contaminantes en el caso
en que, tras exceder la temperatura correspondiente al cierre de la
primera salida y la apertura de la segunda salida, hay una etapa
adicional de apertura parcial de ambas salidas, seguida por una
última etapa en la cual la primera salida se abre de nuevo
completamente mientras que, a su vez, la segunda salida se cierra
completamente.
Los válvulas termostáticas actuales son
incapaces de proporcionar un ciclo de funcionamiento de este tipo,
para lo cual se hace necesario, por lo tanto, utilizar una
pluralidad de válvulas termostáticas u otras soluciones técnicas
normalmente complicadas.
El documento norteamericano 4,512,300 muestra
una válvula del tipo de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1.
El propósito de la presente invención es
proporcionar una válvula termostática del tipo definido
anteriormente, que esté pre-montada, de modo que
sea relativamente sencillo desde el punto de vista constructivo
permitir el modo de funcionamiento anteriormente mencionado.
De acuerdo con la invención, este propósito se
alcanza gracias a las características de acuerdo con la
reivindicación 1.
En una realización preferida de la invención,
las salidas primera y segunda están formadas ambas por una
pluralidad de aberturas respectivas, y el elemento de
apertura/cierre se forma en una única pieza con dicho conjunto de
tres elementos anulares, situados uno encima de otro y unidos a un
cuerpo hueco central fijado de modo coaxial sobre el vástago de la
válvula.
La invención se describirá a continuación en
detalle con referencia a los dibujos adjuntos, que se proporcionan
meramente a modo de ejemplo no limitador, y en los cuales:
la figura 1 es un alzado lateral esquemático de
una válvula termostática de acuerdo con la invención;
la figura 2 es una vista en sección transversal
axial de acuerdo con la línea II-II de la figura 1,
con la válvula termostática representada en una primera etapa de
funcionamiento;
las figuras 3, 4, 5 y 6 son vista similares a la
de la figura 2, que ilustran la válvula termostática en etapas
sucesivas de funcionamiento; y
la figura 7 es una vista en perspectiva a una
escala mayor del elemento de apertura/cierre de tipo cajón de la
válvula termostática.
En referencia inicialmente a las figuras 1 y 2,
la válvula termostática de acuerdo con la invención comprende un
cuerpo hueco 1 alargado, de forma genéricamente cilíndrica, cerrado
en un extremo 2 y abierto por el extremo opuesto, de modo que
define una entrada axial 3. La pared lateral del cuerpo hueco 1 está
formada, en una posición que corresponde a un área genéricamente
central del mismo, con una serie de primeras aberturas 4 que
definen una primera salida, y con una serie de segundas aberturas 5
que definen una segunda salida. Las aberturas 4 de la primera
salida se sitúan en una posición proximal axialmente con relación a
la entrada 3, y las aberturas 5 de la segunda salida se sitúan en
una posición distal axialmente con respecto a dicha entrada 3.
Alojada coaxialmente dentro del cuerpo 1 se
encuentra una unidad de válvula termostática, designada globalmente
con la referencia numeral 6, y que incluye, de un modo conocido en
sí mismo, un alojamiento 7 que se prolonga desde la entrada 3 y que
contiene un material dilatable (típicamente cera) que tiene un
coeficiente de expansión térmica alto. Desde el extremo interno del
alojamiento 7 sale un vástago 8, que puede deslizarse axialmente y
soporta un elemento de válvula de apertura/cierre de tipo cajón,
designado globalmente con la referencia numeral 9.
Como se ilustra en mayor detalle en la figura 7,
el elemento de apertura/cierre 9 de tipo cajón se forma mediante un
elemento hueco central 10 fijado sobre el extremo libre del vástago
8 y unido, mediante una formación radiante de apéndices axiales 11,
con un primer elemento anular 12 y con un segundo elemento anular
13, que se sitúa a una distancia axial del primer elemento anular
12.
Un tercer elemento anular 14, situado a una
distancia axial del segundo elemento anular 13, se une al extremo
libre del elemento tubular central 10 y forma una copa 15 con una
base perforada.
Los elementos anulares 12, 13 y 14 primero,
segundo y tercero definen un conjunto de tres elementos de
apertura/cierre, que están sustancialmente en contacto deslizante
con la pared interna del cuerpo 1 y que se diseñan para cooperar,
con las modalidades explicadas en lo que sigue, con las aberturas 4
de la primera salida y con las aberturas 5 de la segunda
salida.
Un resorte 16 de compresión helicoidal se sitúa
entre el extremo cerrado 2 del cuerpo 1 y la copa 15. Dicho resorte
16 tiende a empujar el vástago 8 hacia un estado retraído dentro del
alojamiento 7 de la unidad de válvula termostática 6, representado
en la figura 2.
Con referencia a continuación a las figuras 2 a
6, se describe seguidamente el funcionamiento de la válvula
termostática de acuerdo con la invención.
En uso, la entrada 3 del cuerpo 1 está conectada
a un conducto de un circuito de aceite lubricante de un motor de
combustión interna de vehículos de motor. El aceite penetra dentro
del cuerpo 1 a través de la entrada 3 y del espacio anular 17
comprendido entre el extremo del alojamiento 7 encarado con dicha
entrada 3 y una junta anular 18.
Las aberturas que definen la primera salida 4 se
conectan con una unidad de intercambio de calor, constituida por un
intercambiador de calor, dentro del cual circula el refrigerante del
motor, mientras que la segunda salida definida por las aberturas 5
se conecta con una línea de derivación que vuelve directamente al
motor.
La figura 2 ilustra, como se ha dicho, el estado
retraído del vástago 8 dentro del alojamiento 7 de la unidad de
válvula termostática 6. Dicho estado corresponde a una temperatura
del aceite lubricante inferior o igual a 83 \pm 2ºC,
aproximadamente. En dicho estado, los elementos anulares 12 y 13 se
sitúan en lados opuestos de la primera salida 4, que por lo tanto
se mantiene abierta, mientras que el elemento de apertura/cierre 14
mantiene las aberturas de la segunda salida 5 cerradas.
Consecuentemente, todo el flujo de aceite lubricante que entra
desde la entrada 3 es enviado a la unidad de intercambio de calor
conectada a la primera salida 4.
Tras un aumento en la temperatura del aceite
lubricante hasta 90 \pm 2ºC, aproximadamente, la válvula
termostática se sitúa en el estado representado en la figura 3. Una
primera extensión parcial del vástago 8 debida a la expansión del
material contenido dentro del alojamiento 6 provoca el
desplazamiento del cajón 9 hasta un estado en el cual los elementos
anulares 12 y 14 mantienen el flujo de aceite lubricante
parcialmente abierto, tanto a través de la primera salida 4 como de
la segunda salida 5.
Tras un aumento adicional en la temperatura del
aceite hasta valores en la región de 96 \pm 2ºC, la válvula se
sitúa en el estado representado en la figura 4. La extensión parcial
adicional del vástago 8 desplaza el cajón 9 hasta un estado en el
que el elemento anular 12 cierra la primera salida 4 completamente,
mientras que el segundo elemento anular 13 mantiene el paso a
través de la segunda salida 5 abierto completamente de modo
sustancial.
Con un aumento adicional de temperatura hasta
valores en la región de 125 \pm 2ºC, la válvula termostática se
sitúa en el estado representado en la figura 5, en el cual los
elementos anulares 12 y 13 mantienen el flujo parcialmente abierto,
tanto a través de la primera salida 4 como a través de la segunda
salida 5.
La figura 6 ilustra el estado de máxima
extensión del vástago 8 con relación al alojamiento 7 de la unidad
de válvula termostática 6, que corresponde a temperaturas en la
región de 150 \pm 2ºC. En dicho estado, la primera salida 4 está
abierta completamente de modo sustancial, mientras que la segunda
salida 5 está completamente cerrada por el elemento anular 13.
Obviamente, a medida que la temperatura del
aceite lubricante disminuye, el resorte 16 tenderá a restaurar los
diversos estados descritos anteriormente con referencia a las
figuras 5, 4, 3 y 2.
La válvula termostática de acuerdo con la
invención permite obtener, por lo tanto, con una realización simple
desde el punto de vista constructivo y relativamente barata, cinco
etapas de termorregulación del aceite lubricante de un motor de
combustión interna, con la máxima eficiencia y precisión, con un
funcionamiento lineal bidireccional.
Por supuesto, los detalles de construcción y las
realizaciones pueden variar ampliamente con relación a lo que se ha
descrito e ilustrado aquí, sin alejarse por lo tanto del alcance de
la presente invención, como se define por las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (9)
1. Una válvula termostática para circuitos de
lubricación de motores de combustión interna de vehículos de motor,
que comprende: un cuerpo (1) que tiene una entrada (3), y una
primera salida (4) y una segunda salida (5), que se pueden
conectar, respectivamente, a una unidad de intercambio de calor y a
una línea de derivación; y una unidad de válvula termostática (6)
situada en dicho cuerpo (1) y que incluye un alojamiento (7)
expuesto a dicha entrada (3) y que contiene un material dilatable
que tiene un coeficiente de expansión térmica alto, un vástago (8)
que se proyecta desde un extremo del alojamiento (7) y es
desplazable axialmente con relación a éste a partir de una posición
retraída, hacia posiciones progresivamente extendidas como resultado
de la expansión del material dilatable anteriormente mencionado
tras un aumento en la temperatura en dicha entrada (3), un elemento
de válvula de apertura/cierre (9) llevado a cabo por dicho vástago
(8) para controlar la apertura/cierre de dichas salidas (4, 5)
primera y segunda, y medios elásticos (16) que tienden a empujar
dicho vástago (8) hacia la posición retraída anteriormente
mencionada, y
en la que dicho elemento de válvula de
apertura/cierre consiste en un cajón (9), que puede deslizarse
dentro del cuerpo (1) de la válvula para proporcionar una secuencia
de control con cinco etapas sucesivas,
estando dicha válvula termostática
caracterizada porque: dichas salidas primera y segunda se
forman mediante dichas aberturas (4, 5) de dicho cuerpo (1) que
están situadas, en tan sólo dos posiciones axiales respectivas que
son axialmente proximal y axialmente distal, respectivamente, con
respecto a dicha entrada (3); y
dicho cajón (9), tiene elementos anulares (12,
13, 14) primero, segundo y tercero, que están situados axialmente
uno encima de otro y a una distancia axial entre sí de modo que
proporcionan a dicho cajón (9) dos aberturas laterales distantes
axialmente de modo recíproco, cooperando dichos elementos anulares
(12, 13, 14) primero, segundo y tercero de dicho cajón (9) con
dichas aberturas de las salidas (4, 5) primera y segunda, en
donde:
en una primera etapa, que corresponde a dicho
estado retraído de dicho vástago (8), dicha primera salida (4) está
completamente abierta y dicha segunda salida (5) está completamente
cerrada por dicho elemento anular (14) tercero;
en una segunda etapa, que corresponde a un
primer estado de extensión parcial de dicho vástago (8), dichas
salidas primera y segunda (4, 5) están ambas parcialmente
abiertas;
en una tercera etapa, que corresponde a un
segundo estado de extensión parcial de dicho vástago (4), dicha
primera salida (4) está cerrada completamente por dicho primer
elemento anular (12) y dicha segunda salida (5) está abierta
completamente de modo sustancial;
en una cuarta etapa, que corresponde a un tercer
estado de extensión parcial de dicho vástago (8), dichas salidas
primera y segunda (4, 5) están ambas parcialmente abiertas; y
en una quinta etapa, que corresponde a un estado
de extensión completa de dicho vástago (8), dicha primera salida
(4) está abierta completamente de modo sustancial y dicha segunda
salida (5) esta cerrada completamente por dicho segundo elemento
anular (13).
2. La válvula termostática de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque dicho primer estado
corresponde a una temperatura en dicha entrada (3) en la región de
83 \pm 2ºC.
3. La válvula termostática de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque dicho segundo estado
corresponde a una temperatura en dicha entrada (3) en la región de
90 \pm 2ºC.
4. La válvula termostática de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque dicho tercer estado
corresponde a una temperatura en dicha entrada (3) en la región de
96 \pm 2ºC.
5. La válvula termostática de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque dicho cuarto estado
corresponde a una temperatura en dicha entrada (3) en la región de
125 \pm 2ºC.
6. La válvula termostática de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque dicho quinto estado
corresponde a una temperatura en dicha entrada (3) en la región de
150 \pm 2ºC.
7. La válvula termostática de acuerdo con una o
más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque
las salidas primera y segunda están formadas ambas por una
pluralidad de aberturas (4, 5) respectivas.
8. La válvula termostática de acuerdo con una o
más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque
dicho cajón (9) está formado en una pieza única con dicho conjunto
de tres elementos anulares (12, 13, 14) situados uno encima de
otro, unidos a un cuerpo hueco central (10) fijado coaxialmente
sobre dicho vástago (8).
9. La válvula termostática de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizada porque dicho tercer elemento
anular (14) tercero de dicho cajón (9) define una copa (15) de
apoyo para dichos medios elásticos (16).
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