ES2559527T3 - Dispositivo de mando de la alimentación de un sistema con un fluido - Google Patents

Dispositivo de mando de la alimentación de un sistema con un fluido Download PDF

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ES2559527T3 ES13305281.1T ES13305281T ES2559527T3 ES 2559527 T3 ES2559527 T3 ES 2559527T3 ES 13305281 T ES13305281 T ES 13305281T ES 2559527 T3 ES2559527 T3 ES 2559527T3
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Abstract

Dispositivo de mando de la alimentación de un sistema a partir de una fuente de fluido bajo presión que incluye una entrada de alimentación (8) de fluido bajo presión, una salida de evacuación (10) del fluido bajo presión, un conducto principal (11) que une la entrada de alimentación (8) y la salida de evacuación (10), y unos medios de mando que incluyen: - un conducto secundario (12) que une la entrada de alimentación (8) a la salida de evacuación (10), - un obturador móvil (14) apto para interrumpir el flujo en el conducto principal (11), incluyendo dicho obturador móvil (14) un primer extremo (14.1) y un segundo extremo (14.2), estando el primer extremo (14.1) del obturador móvil (14) diseñado para someterse a la presión del fluido a la altura de la entrada de alimentación (8), descansando el obturador móvil (14) sobre un asiento de clapeta (17) por su primer extremo (14.1) en un estado de interrupción de la comunicación entre la entrada de alimentación (8) y la salida de evacuación (10), - unos medios de obturación aptos para interrumpir el flujo en el conducto secundario, - una cámara de control (18) delimitada por el segundo extremo (14.2) del obturador móvil (14) y los medios de obturación, - una comunicación permanente entre la cámara de control (18) y la entrada de alimentación (8); las superficies de los extremos primero (14.1) y segundo (14.2) del obturador móvil (14) sobre las que se aplica el flujo bajo presión y la sección de paso de la segunda porción (12.1) del conducto secundario son tales que, en un estado de cierre de los medios de obturación, el obturador móvil (14) se mantiene apoyado sobre su asiento de clapeta (17) de modo que interrumpe la circulación del fluido entre la entrada de alimentación (8) y la salida de evacuación (10) y, en un estado de apertura de los medios de obturación, el obturador móvil está alejado de su asiento de clapeta (17) habilitando el flujo entre la entrada de alimentación (8) y la salida de evacuación (10).

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de mando de la alimentacion de un sistema con un fluido Campo tecnico y tecnica anterior
La presente invencion se refiere a un dispositivo de mando de la alimentacion de un sistema con un fluido, por ejemplo de la alimentacion de inyectores de enfriamiento de los pistones de un motor de combustion interna con aceite.
El documento FR 2935771 describe un dispositivo de mando de la alimentacion de un sistema con un fluido, en concreto implementado para la alimentacion de inyectores de enfriamiento de pistones de un motor de combustion interna, que incluye una clapeta provista de un obturador, mandandose la apertura de la clapeta por un valor de presion del fluido mas alla de un valor minimo de presion y el cierre de la clapeta se manda ya sea por una bajada de la presion por debajo del valor minimo, o bien por la inyeccion del fluido bajo presion sobre una cara del obturador de modo que provoque el cierre de la clapeta. Esta inyeccion se manda por una electrovalvula. Para encaminar el fluido bajo presion en contacto sobre la segunda cara del obturador, se realiza un canal secundario en el carter. Se requiere un venteo unido a la presion atmosferica a la altura del obturador para evitar la aparicion de una presion que se opone a la apertura del obturador.
Este dispositivo da plena satisfaccion. Se buscan la reduccion de los costes de produccion y una simplificacion de los sistemas, en particular en el campo del automovil.
Exposicion de la invencion
Por consiguiente, el objetivo de la presente invencion es ofrecer un dispositivo de mando de la alimentacion de un sistema con un fluido, de realizacion simplificada y que ofrece un coste de produccion reducido con respecto a los dispositivos de mando del estado de la tecnica.
El objetivo anteriormente mencionado se alcanza por un dispositivo de mando que incluye una entrada de alimentacion de fluido bajo presion, una salida de evacuacion hacia el sistema que hay que alimentar con fluido, un conducto principal entre la entrada de alimentacion y la salida de evacuacion, un obturador movil interpuesto entre la entrada y la salida y apto para interrumpir o permitir la comunicacion entre la entrada y la salida por el conducto principal, un canal secundario que une la entrada de alimentacion y la salida de evacuacion, unos medios de obturacion dispuestos en el conducto secundario aptos para obturar a peticion dicho conducto secundario, delimitando el obturador movil en el conducto secundario con los medios de obturacion una camara de control que esta permanentemente en comunicacion fluidica con la entrada de alimentacion. Cuando los medios de obturacion obturan el flujo en el canal secundario, el fluido aplica un esfuerzo sobre el obturador movil de modo que obture el conducto principal. Cuando los medios de obturacion permiten el flujo en el canal secundario, el obturador se desplaza de modo que permita el flujo en el canal principal.
En otros terminos, se realiza un dispositivo de mando en el que se usa la presion del fluido para asistir al mando, lo que permite reducir substancialmente el tamano del actuador de los medios de obturacion. Puede implementarse un obturador de tamano importante, en concreto de seccion importante y/o que se desplaza sobre una trayectoria importante usando un actuador para los medios de obturacion de tamano pequeno, por ejemplo una electrovalvula de tamano pequeno.
Ademas, este dispositivo se simplifica ya que no requiere un venteo unido a la presion atmosferica.
El mando de los medios obturadores montados en el canal secundario puede ser en todo o nada o proporcional permitiendo asi pues una apertura, un cierre parcial del canal secundario para obtener posiciones de apertura y cierre parciales del dispositivo de mando y por lo tanto una alimentacion modulada de los inyectores o de cualquier otro dispositivo alimentado.
Asi pues, la presente invencion tiene como objeto un dispositivo de mando de la alimentacion de un sistema a partir de una fuente de fluido bajo presion que incluye una entrada de alimentacion de fluido bajo presion, una salida de evacuacion del fluido bajo presion, un conducto principal que une la entrada de alimentacion y la salida de evacuacion, y unos medios de mando que incluyen:
- un conducto secundario que une la entrada de alimentacion a la salida de evacuacion,
- un obturador movil apto para interrumpir el flujo en el conducto principal, incluyendo dicho obturador movil un primer extremo y un segundo extremo, estando el primer extremo del obturador movil disenado para someterse a la presion del fluido a la altura de la entrada de alimentacion, descansando el obturador movil sobre un asiento de clapeta por su primer extremo en un estado de interrupcion de la comunicacion entre la entrada de alimentacion y la salida de evacuacion,
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- unos medios de obturacion aptos para interrumpir el flujo en el conducto secundario,
- una camara de control delimitada por el segundo extremo del obturador movil y los medios de obturacion,
- una comunicacion permanente entre la camara de control y la entrada de alimentacion,
las superficies de los extremos primero y segundo del obturador movil sobre las que se aplican el fluido bajo presion y la seccion de paso de la segunda porcion del conducto secundario son tales que, en un estado de cierre de los medios de obturacion, el obturador movil se mantiene apoyado sobre su asiento de clapeta de modo que interrumpe la circulacion del fluido entre la entrada de alimentacion y la salida de evacuacion y, en un estado de apertura de los medios de obturacion, el obturador movil se aleja de su asiento de clapeta permitiendo el flujo entre la entrada de alimentacion y la salida de evacuacion.
Por ejemplo, el obturador movil incluye un paso pasante que une su primer extremo a su segundo extremo garantizando la comunicacion permanente entre la camara de control y la entrada de alimentacion.
Los medios obturadores pueden incluir por ejemplo un elemento de obturacion y un actuador que desplaza dicho elemento de obturacion entre una posicion cerrada y una posicion abierta y viceversa.
El elemento de obturacion puede ser un punzon de mando.
En un ejemplo de realizacion, el actuador es un actuador en todo o nada.
En otro ejemplo de realizacion, el actuador es un actuador proporcional.
De manera ventajosa, los medios de obturacion estan formados por una electrovalvula.
La presente invencion igualmente tiene como objeto un sistema de enfriamiento de al menos un piston de un motor de combustion interna que incluye al menos un dispositivo de mando segun la presente invencion, conectandose la entrada de alimentacion del dispositivo de mando a una fuente de aceite bajo presion y conectandose la salida de evacuacion a al menos un inyector de enfriamiento.
Breve descripcion de los dibujos
La presente invencion se entendera mejor con la ayuda de la descripcion de a continuacion y de los dibujos anexos en los que:
- la figura 1 es una vista en corte esquematica de un dispositivo de mando segun un ejemplo de realizacion en una posicion de no alimentacion de los inyectores,
- la figura 2 es una vista en corte esquematica del dispositivo de la figura 1 en una posicion intermedia para la alimentacion de los inyectores,
- la figura 3 es una vista en corte esquematica del dispositivo de la figura 1 en una posicion de alimentacion de los inyectores,
- la figura 4, es una vista en corte esquematica del dispositivo de la figura 1 en una posicion para la interrupcion de la alimentacion de los inyectores.
Exposicion detallada de modos de realizacion particulares
En la descripcion de a continuacion, el dispositivo de mando se aplicara a la alimentacion de los inyectores de enfriamiento de pistones de un motor de combustion interna. Sin embargo, la presente invencion se aplica a todos los campos que usan fluidos y que necesitan un mando de su alimentacion. Ademas, usaremos, para fines de simplificacion, el termino "aceite" para designar el fluido que circula a traves del dispositivo de mando, pero se entendera que la presente invencion no se limita a la alimentacion de aceite que puede implementarse cualquier otro fluido.
El dispositivo de mando 2 representado en las figuras 1 a 4 esta disenado por ejemplo para disponerse entre una fuente de aceite bajo presion y al menos un inyector de enfriamiento, estando la fuente de presion del inyector de aceite representada de manera esquematica. El inyector de enfriamiento esta disenado para proyectar aceite contra el fondo de los pistones (no representado) de un motor de combustion interna. El dispositivo de mando 2 controla la alimentacion de aceite bajo presion de uno o varios inyectores.
En el caso del mando de la alimentacion de aceite de los inyectores, el dispositivo de mando esta disenado para
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fijarse sobre el carter motor.
El dispositivo de mando incluye una entrada de alimentacion 8, designada en adelante entrada, y una salida de evacuacion 10, designada en adelante salida. La entrada 8 esta disenada para conectarse a la fuente de aceite bajo presion (no representada), por ejemplo una bomba de aceite, y la salida 10 esta disenada para conectarse a al menos un inyector de enfriamiento (no representado). La entrada 8 y la salida 10 estan unidas por un conducto principal 11.
El dispositivo de mando incluye, ademas, interpuestos entre 8 y la salida 10, unos medios de mando de la comunicacion fluidica entre la entrada 8 y la salida 10.
Los medios de mando estan dispuestos en el conducto principal 11 entre la entrada 8 y la salida 10 de modo que manden la comunicacion entre la entrada 8 y la salida 10. Los medios de mando incluyen un conducto secundario 12 que une la entrada 8 y la salida 10, unos medios de obturacion 16 dispuestos en el conducto secundario 12, que delimita una primera porcion 12.1 situada entre la entrada 8 y los medios de obturacion 16 y una segunda porcion 12.2 situada entre los medios de obturacion 16 y la salida de evacuacion 10.
Los medios de mando incluyen un obturador movil 14 en traslacion en la primera porcion 12.1, estando el obturador movil 14 disenado para descansar sobre un asiento de clapeta 17 que bordea la entrada 8. El obturador movil 14 presenta un eje longitudinal X y es movil a lo largo de su eje longitudinal en la primera porcion 12.2.
Una camara de control 18 esta habilitada entre el obturador movil 14 y los medios de obturacion 16.
La camara de control 18 esta permanentemente en comunicacion con la entrada 8. En el ejemplo representado, el obturador movil 14 incluye un paso 20 que garantiza una comunicacion permanente entre la entrada 8 y la camara de control 18. En el ejemplo representado, el paso es coaxial al eje del obturador movil 14, pero podria estar desplazado con respecto al eje del obturador.
La segunda porcion 12.2 del conducto secundario 12 es tal que el caudal de la camara de control 18 hacia la salida 10 es superior al de la entrada 8 hacia la camara de control 18. Por ejemplo, la seccion de paso de la segunda porcion 12.2 del conducto secundario 12 es superior a la del paso a traves del obturador movil 14.
Los medios de obturacion 16 estan, en el ejemplo representado, formados por un punzon de mando desplazable en traslacion por un actuador. Los medios de obturacion por ejemplo pueden estar formados por una electrovalvula. Todos los medios que permitan interrumpir o permitir el flujo a peticion pueden implementarse. Por ejemplo, puede considerarse la implementacion de una clapeta accionada por un actuador piezoelectrico o neumatico. En otras aplicaciones, pueden considerarse unos medios de obturacion con mando manual.
El obturador movil 14 incluye un primer extremo 14.1 longitudinal sometido a la presion del fluido en la entrada 8, y un segundo extremo longitudinal 14.2 sometido a la presion del fluido en la camara de control 18. La superficie del segundo extremo longitudinal 14.2 que ve el aceite bajo presion es superior a la superficie del primer extremo longitudinal 14.1 que ve el fluido bajo presion de modo que, cuando la misma presion reina en la entrada 8 y en la camara de control 18 el obturador movil 14 se empuja contra su asiento 17 e interrumpe la comunicacion entre la entrada 8 y la salida 10.
En el ejemplo representado, el primer extremo 14.1 tiene una forma troncoconica, y la superficie del primer extremo 14.1 del obturador que ve el fluido cuando el obturador se aleja de su asiento es la misma superficie que la del segundo extremo del obturador. Sin embargo, debido al flujo del aceite y las perdidas de carga, la presion en el conducto principal 11 es inferior a la de en la camara de control 18 que esta a la presion de la entrada 8. Un obturador que tenga otra forma no se sale del marco de la presente invencion.
El funcionamiento del dispositivo de mando segun la invencion va a describirse ahora.
En la aplicacion a la alimentacion de inyectores de enfriamiento, el dispositivo de mando normalmente esta abierto (estado representado en la figura 3), permitiendo una alimentacion de los inyectores. Para otras aplicaciones, puede estar en un estado normalmente cerrado, interrumpiendose la alimentacion.
En una posicion de interrupcion de la alimentacion tal como se ha representado en la figura 1, el punzon 16 interrumpe el flujo de la camara de control 18 hacia la segunda porcion 12.2 del conducto secundario 12. Debido a la comunicacion permanente entre la entrada 8 y la camara de control 18 y el estado cerrado del punzon, la presion de aceite en la camara de control 18 es igual a la presion de aceite en la entrada 8. Al ser la superficie del segundo extremo longitudinal 14.2 del obturador movil 14 sobre la que se aplica el aceite de la camara de control 18 superior a la superficie del primer extremo longitudinal 14.1 del obturador movil 14 sobre la que se aplica el aceite en la entrada 8, la fuerza ejercida por el aceite en la camara de control 18 sobre el obturador movil 14 aprieta el obturador movil 14 sobre el asiento de clapeta 17. Por lo tanto, se interrumpe la comunicacion entre la entrada 8 y la salida 10. Los inyectores no se alimentan de aceite.
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Cuando se quiere alimentar el inyector de enfriamiento de aceite, el punzon de mando se desliza de modo que permita una comunicacion entre la camara de control 18 y la segunda porcion 12.2 del conducto secundario (figura 2). Esta comunicacion provoca un flujo del fluido contenido en la camara de control hacia la salida 10 por la segunda porcion 12.2. A su vez, el caudal a traves de la segunda porcion 12.2 es superior al de la entrada 8 en la camara de control 18, la presion en la camara de control 18 disminuye debido al flujo a traves de la segunda porcion 12.2 en direccion de la salida de evacuacion 10, y por lo tanto la presion disminuye pasando de la presion de entrada a la presion de salida. La presion de aceite a la altura de la entrada de alimentacion 8 que se aplica sobre el primer extremo del obturador movil es asi pues superior a la que se aplica sobre el segundo extremo del obturador movil 14 en la camara de control 18 y es tal que la fuerza aplicada sobre el primer extremo longitudinal 14.1 del obturador movil 14 por el aceite bajo presion es superior a la que se aplica sobre el segundo extremo longitudinal 14.2 del obturador movil 14 por el aceite contenido en la camara de control 18, el obturador movil 14 se desliza asi pues en la primera zona 12.1 del conducto secundario 12 en un sentido de reduccion del volumen de la camara de control 18. El obturador movil se aleja del asiento de clapeta 17 debido a la presion dinamica y la presion estatica, permitiendo asi pues un flujo del aceite de la entrada de alimentacion 8 hacia la salida de alimentacion 10 por el conducto principal 11 (figura 3).
Cuando se decide interrumpir la alimentacion de los inyectores de aceite, el punzon de mando se desliza de modo que llegue a interrumpir de nuevo la comunicacion entre la primera porcion 12.1 y la segunda porcion 12.2 del conducto secundario 12 (figura 4). La camara de control 18 todavia se alimenta de aceite por el paso a traves del obturador movil 14, pero el aceite ya no se evacua por la segunda porcion 12.2. La presion en la camara de control 18 aumenta hasta alcanzar el valor de la presion en la entrada de alimentacion 8. Debido al flujo del aceite y las perdidas de carga, la presion en el conducto principal 11 es inferior a la de en la camara de control 18 que esta a la presion de la entrada 8, una fuerza se aplica sobre el obturador movil 14 en direccion de su asiento de clapeta 17 disminuyendo asi el paso del fluido hasta interrumpirlo completamente. El flujo entre la entrada de alimentacion 8 y la salida de evacuacion 10 asi pues se interrumpe de nuevo (figura 1).
En el ejemplo descrito, la apertura y el cierre de los medios de obturacion son en todo o nada, pero puede preverse una apertura o un cierre parcial de la comunicacion entre la camara de control 18 y la segunda porcion 12.2 del conducto secundario 12 previendo unos medios de apertura proporcionales de los medios de obturacion.
Gracias a la invencion, un obturador movil de gran tamano y/o que tenga una trayectoria importante puede implementarse conservando al mismo tiempo unos medios de obturacion que presentan una trayectoria y un tamano muy escaso, ya que el mando del obturador esta asistido por la presion que reina en la camara de control. Asi pues, el dispositivo de mando puede presentar una gran compacidad.
Ademas, el dispositivo de mando es de realizacion simplificada, ya que solo requiere un canal secundario entre la entrada de alimentacion y la salida de evacuacion y no requiere un venteo a la presion atmosferica. Asi pues, su coste de produccion se reduce por ello.
Ademas, este dispositivo puede integrarse muy facilmente en los circuitos de enfriamiento existentes.
El dispositivo de mando de alimentacion es adecuado particularmente para el mando de la alimentacion de uno o varios inyectores de enfriamiento de piston para motores de combustion interna. Pero se entendera que el dispositivo de mando segun la presente invencion puede adaptarse a cualquier sistema que implemente fluidos y que requiera un mando de la alimentacion de fluido.

Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de mando de la alimentacion de un sistema a partir de una fuente de fluido bajo presion que incluye una entrada de alimentacion (8) de fluido bajo presion, una salida de evacuacion (10) del fluido bajo presion, un conducto principal (11) que une la entrada de alimentacion (8) y la salida de evacuacion (10), y unos medios de mando que incluyen:
    - un conducto secundario (12) que une la entrada de alimentacion (8) a la salida de evacuacion (10),
    - un obturador movil (14) apto para interrumpir el flujo en el conducto principal (11), incluyendo dicho obturador movil (14) un primer extremo (14.1) y un segundo extremo (14.2), estando el primer extremo (14.1) del obturador movil (14) disenado para someterse a la presion del fluido a la altura de la entrada de alimentacion (8), descansando el obturador movil (14) sobre un asiento de clapeta (17) por su primer extremo (14.1) en un estado de interrupcion de la comunicacion entre la entrada de alimentacion (8) y la salida de evacuacion (10),
    - unos medios de obturacion aptos para interrumpir el flujo en el conducto secundario,
    - una camara de control (18) delimitada por el segundo extremo (14.2) del obturador movil (14) y los medios de obturacion,
    - una comunicacion permanente entre la camara de control (18) y la entrada de alimentacion (8);
    las superficies de los extremos primero (14.1) y segundo (14.2) del obturador movil (14) sobre las que se aplica el flujo bajo presion y la seccion de paso de la segunda porcion (12.1) del conducto secundario son tales que, en un estado de cierre de los medios de obturacion, el obturador movil (14) se mantiene apoyado sobre su asiento de clapeta (17) de modo que interrumpe la circulacion del fluido entre la entrada de alimentacion (8) y la salida de evacuacion (10) y, en un estado de apertura de los medios de obturacion, el obturador movil esta alejado de su asiento de clapeta (17) habilitando el flujo entre la entrada de alimentacion (8) y la salida de evacuacion (10).
  2. 2. Dispositivo de mando segun la reivindicacion 1, en el que el obturador movil (14) incluye un paso pasante que une su primer extremo (14.1) a su segundo extremo (14.2) garantizando la comunicacion permanente entre la camara de control (18) y la entrada de alimentacion (8).
  3. 3. Dispositivo de mando segun la reivindicacion 1 o 2, en el que los medios obturadores incluyen un elemento de obturacion y un actuador que desplaza dicho elemento de obturacion entre una posicion cerrada y una posicion abierta y viceversa.
  4. 4. Dispositivo de mando segun la reivindicacion 3, en el que el elemento de obturacion es un punzon de mando.
  5. 5. Dispositivo de mando segun la reivindicacion 3 o 4, en el que el actuador es un actuador en todo o nada.
  6. 6. Dispositivo de mando segun la reivindicacion 3 o 4, en el que el actuador es un actuador proporcional.
  7. 7. Dispositivo de mando segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los medios de obturacion estan formados
    por una electrovalvula.
  8. 8. Sistema de enfriamiento de al menos un piston de un motor de combustion interna que incluye al menos un dispositivo de mando segun una de las reivindicaciones 1 a 7, conectandose la entrada de alimentacion (8) del dispositivo de mando a una fuente de aceite bajo presion y conectandose la salida de evacuacion (10) a al menos un inyector de enfriamiento.
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