ES2652177T3 - Sistema de presurización de un circuito de refrigeración de un motor de combustión interna para vehículos industriales equipados con un tanque de aire comprimido - Google Patents

Sistema de presurización de un circuito de refrigeración de un motor de combustión interna para vehículos industriales equipados con un tanque de aire comprimido Download PDF

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Abstract

Sistema de presurización de un circuito de refrigeración de un motor de combustión interna para vehículos industriales equipados con un tanque de aire (18) comprimido, comprendiendo el circuito de refrigeración un tanque de expansión (12) parcialmente lleno de aire en una parte superior y parcialmente lleno de líquido en una parte inferior, comprendiendo el sistema - dicho tanque de aire (18) comprimido, - dicho tanque de expansión (12), - una conexión (10b) neumática entre dicho tanque de aire comprimido y dicha parte superior del tanque de expansión (12), y caracterizándose por que dicho tanque de aire tiene una presión relativa comprendida entre 9 y 13 bares, y en el que dicha conexión neumática comprende solo una única válvula de regulación (10), del tipo mecánico y que comprende - un depósito (11) para la expansión de aire dispuesto en dicha conexión (10b) neumática entre dicha válvula de regulación (10) mecánica y dicho tanque de expansión (12).

Description

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DESCRIPCION
Sistema de presurizacion de un circuito de refrigeracion de un motor de combustion interna para vehlculos industriales equipados con un tanque de aire comprimido
Campo de aplicacion de la invencion
La presente invencion se refiere al campo de los circuitos de refrigeracion de los motores de combustion interna, y en particular al campo del control de la presion interna del propio circuito por medio de una valvula mecanica sin utilizar sensores de presion o unidades de control respectivas.
Estado de la tecnica
Los circuitos de refrigeracion modernos de los motores de combustion interna estan provistos de un tanque de expansion de llquido refrigerante. Normalmente, se aloja una valvula de seguridad en dicho tanque de expansion, una parte del volumen del cual esta lleno de aire, para permitir liberar gas/vapor en el entorno externo cuando se excede un valor de presion predeterminado medido en el propio tanque de expansion.
La circulacion y la presurizacion del llquido refrigerante en el circuito estan garantizadas por una bomba hidraulica.
Con el uso de bombas de caudal variable, es decir, capaces de regularse a si mismas segun la temperatura del llquido refrigerante, la presion puede descender en algunos puntos del circuito de refrigeracion permitiendo, de este modo, la aparicion de fenomenos de cavitacion.
Tales fenomenos determinan una corrosion rapida de las paredes del circuito de refrigeracion en el motor de combustion interna, con danos severos al propio motor.
Tales fenomenos estan relacionados con la presion en el circuito pero tambien con la temperatura del llquido refrigerante.
Se conocen diversas soluciones que se basan en la introduccion de aire en el circuito para aumentar la presion en el circuito y evitar tales problemas de cavitacion.
El documento JP19800169161 muestra una solucion en la que los sensores piezoelectricos estan dispuestos a lo largo del circuito de refrigeracion para detectar fenomenos de cavitacion. Cuando se detectan tales fenomenos, el aire procedente del ventilador del radiador se insufla en el circuito, siendo la cantidad de aire proporcional a la intensidad del fenomeno de cavitacion detectado.
El documento US2005061264 muestra una solucion de presurizacion del circuito de refrigeracion mediante la deteccion de un nivel de refrigerante en el tanque de expansion. Por lo tanto, se introduce aire en el tanque cuando el llquido se eleva por encima de un nivel predeterminado. Una variante preferente muestra el uso de un sensor de presion adicional alojado en el tanque de expansion y medios de procesamiento que controlan la introduccion de aire comprimido en el tanque de expansion tambien segun la presion medida en el tanque de expansion.
Los documentos DE102009018012 y DE102005007781 muestran sistemas que son muy similares a los descritos anteriormente en los que la presurizacion se controla de nuevo por medio de sensores de presion y unidades de control respectivas.
El documento US6666175 muestra otra solucion en el que el circuito de refrigeracion se presuriza por medio del compresor de sobrealimentacion y en el que la presurizacion se controla por medio de una valvula de resorte o mediante una servovalvula.
El documento DE2222919 muestra otra solucion de presurizacion del circuito de refrigeracion por medio de valvulas mecanicas que conectan el tanque de expansion del circuito a un tanque de aire comprimido.
Si, por un lado, se conoce el uso de valvulas mecanicas (es decir, libres de servoasistencia), por otro lado, la presurizacion del circuito de refrigeracion por medio del tanque de aire comprimido de los frenos o de las suspensiones se muestra en combination con valvulas servoasistidas.
Esto se debe a que los tanques de aire comprimido del circuito de frenado y/o de las suspensiones de vehlculos industriales tienen una presion interna del orden de al menos 9-10 bares, e incluso superior, con capacidades del orden de cien litros.
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Por otro lado, un circuito de refrigeracion de un motor de combustion interna tiene una capacidad total del orden de decenas de litros.
La necesidad de manejar por medio de valvulas servoasistidas y sensores de presion cuando la presion en el circuito de refrigeracion debe aumentarse en 0,4-0,5 bares, comenzando a partir de un tanque de aire comprimido del circuito de frenado y/o de las suspensiones, es de este modo evidente.
El documento EP2492467 divulga otro sistema de presurizacion en el que la presurizacion se lleva a cabo, de nuevo, a traves de una valvula controlable. Las caracterlsticas del documento EP2492467 se divulgan en el preambulo de la reivindicacion 1.
El documento WO2008097166 divulga otro sistema de presurizacion que comprende una valvula reguladora del tipo mecanico.
Sumario de la invencion
El objetivo de la presente invencion consiste en divulgar un sistema de presurizacion de un circuito de refrigeracion de un motor de combustion interna manejado mediante valvulas mecanicas, es decir, no servoasistidas, basadas en el golpeteo de aire comprimido desde el circuito de frenado y/o desde el circuito de alimentacion de suspension neumatico del vehlculo.
El objetivo de la presente invencion consiste en un sistema de presurizacion de un circuito de refrigeracion de un motor de combustion interna para vehlculos industriales que proporcionan un tanque de aire comprimido segun la reivindicacion 1.
Las reivindicaciones adjuntas describen realizaciones preferentes de la invencion que forman una parte integral de la presente descripcion.
Breve descripcion de las figuras
Otros objetivos y ventajas de la presente invencion seran evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada de una realizacion de la misma (y variantes de la misma) y de los dibujos adjuntos dados meramente a modo de ejemplo no limitativo, en los que:
la figura 1 indica un diagrama aproximado del sistema objeto de la presente invencion, la figura 2 muestra una variante preferente de una parte del diagrama de la figura 1 en detalle, la figura 3 muestra ejemplos de valvulas de regulacion que pertenecen al diagrama de la figura 1.
Los mismos numeros de referencia y letras de las figuras se refieren a los mismos elementos o componentes.
Descripcion detallada de las realizaciones
La figura 1 muestra un motor de combustion 1 interna, que por medio de medios de conexion 15, acciona de manera rotacional un compresor 16 de aire.
El compresor 16 aspira aire del entorno y lo comprime, introduciendolo en el tanque de aire 18 comprimido por medio del tubo 19. Un secador 17 para extraer la humedad del aire comprimido se dispone entre el compresor 16 y el tanque 18 en dicho tubo 19.
El motor de combustion 1 interna tiene un circuito de refrigeracion (no mostrado), conectado con un tanque de expansion 12 cerrado, que esta parcialmente lleno de llquido refrigerante y parcialmente lleno de aire.
Una valvula de seguridad 8b esta conectada con la parte superior del tanque 12 para liberar vapores en el entorno externo cuando se excede un umbral de presion predeterminado.
Un tubo 10b neumatico conecta el compresor 18 con la parte superior del tanque de expansion 12. Tal tubo se abre y cierra por medio de una valvula de regulacion 10 mecanica, habitualmente manejada por resorte, es decir, libre de cualquier tipo de asistencia electrica.
Tal valvula abre el tubo 10b, de modo que el aire comprimido fluya en el tanque de expansion cuando detecta una diferencia de presion entre un punto aguas arriba y un punto aguas abajo de la propia valvula, donde "aguas arriba" y "aguas abajo" se refieren a la direccion de circulacion del aire comprimido desde el tanque 18 al tanque 12.
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Preferentemente, la valvula de regulacion 10 mecanica se ajusta segun la presion de corte de llenado del tanque 12 de aire comprimido. En la que la presion de corte es la presion a la que el compresor 16 se desactiva despues de una etapa de activacion.
Una valvula antirretorno (no mostrada), tambien completamente mecanica, puede proporcionarse en el propio tubo 10b neumatico. Por lo tanto, cualquier regulacion de la presurizacion del tanque 12 se maneja mecanicamente sin la ayuda de medios de control.
Preferentemente, dicha valvula mecanica es una valvula de tres vlas.
Mas en particular, incluso cuando la valvula aparece externamente como una valvula de dos vlas, una tercera via se integra en la propia valvula y se conecta con una de las otras vlas para medir la presion aguas arriba y aguas abajo de la propia valvula. En otras palabras, la tercera via controla la apertura de la propia valvula.
Preferentemente, la tercera via esta conectada con la via de salida de la propia valvula, es decir, a la via de presion inferior, conectada directamente con el tanque de expansion.
Haciendo referencia a la figura 2, la tercera salida esta separada de las otras y conectada por medio de un tubo 10c separado a la parte superior del tanque de expansion 12. Se interpone un pequeno deposito 11 de expansion de aire entre la valvula 10 y el tanque de expansion 12, para permitir una expansion preventiva del aire comprimido antes y durante su introduction en el tanque de expansion 12.
Ventajosamente, en virtud de la implementation del deposito 11, la apertura y el cierre de la valvula 10 se pueden modular con mayor precision, sin incurrir en el riesgo de someter el tanque de expansion a un aumento de presion excesivamente alto.
Preferentemente, el volumen interno del deposito 11 de expansion de aire es aproximadamente 13 1., es decir, 1/5 - 1/10 de la parte de volumen dentro del tanque de expansion ocupada por aire.
Segun otra variante preferente de la invention, el sistema comprende una valvula 10, aparentemente una valvula de dos vlas, en la que la tercera via esta conectada con una de las otras dos vlas, que tiene un tanque de expansion de aire integrado directamente en el cuerpo de valvula.
La figura 3 muestra una valvula Wabco® adecuada particularmente para implementar la presente invencion unicamente a modo de ejemplo. Tales valvulas estan provistas de dos puertos A y B y ambos puertos B integran dos puertos, un puerto de control d y un puerto para el paso de aire comprimido.
El deposito 11 de expansion de aire mencionado anteriormente esta hecho dentro del cuerpo de valvula. En particular, tal tanque puede extenderse por medio de un piston de membrana/movil cargado por medio de un resorte de empuje helicoidal f, que puede regularse por medio de un tornillo g accesible desde el exterior del cuerpo de valvula y dispuesto en una position axial con respecto al resorte helicoidal.
Son posibles diversas variaciones de realization del ejemplo no limitativo descrito, sin que a causa de esto se aparte del alcance de la protection de la presente invencion.
A partir de la description anterior, un experto en la tecnica podra implementar el objetivo de la invencion sin introducir detalles constructivos adicionales. Los elementos y caracterlsticas ilustrados en las diversas realizaciones se pueden combinar sin que a causa de esto se aparte del alcance de la proteccion de la invencion.

Claims (5)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de presurizacion de un circuito de refrigeracion de un motor de combustion interna para vehlculos industriales equipados con un tanque de aire (18) comprimido, comprendiendo el circuito de refrigeracion un tanque de expansion (12) parcialmente lleno de aire en una parte superior y parcialmente lleno de llquido en una parte inferior, comprendiendo el sistema
    - dicho tanque de aire (18) comprimido,
    - dicho tanque de expansion (12),
    - una conexion (10b) neumatica entre dicho tanque de aire comprimido y dicha parte superior del tanque de expansion (12),
    y caracterizandose por que dicho tanque de aire tiene una presion relativa comprendida entre 9 y 13 bares, y en el que dicha conexion neumatica comprende solo una unica valvula de regulacion (10), del tipo mecanico y que comprende
    - un deposito (11) para la expansion de aire dispuesto en dicha conexion (10b) neumatica entre dicha valvula de regulacion (10) mecanica y dicho tanque de expansion (12).
  2. 2. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que dicho tanque de aire (18) comprimido tiene una presion que fluctua entre una presion maxima y una presion minima y en el que dicha valvula de regulacion (10) mecanica se ajusta en funcion de la presion maxima del tanque de aire (18) comprimido.
  3. 3. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que dicha valvula de regulacion (10) mecanica es del tipo de tres vlas, en el que
    - una primera via esta directamente conectada con el tanque de aire (18) comprimido,
    - una segunda via esta conectada con el tanque de expansion (12),
    - una tercera via esta conectada con una de la primera o segunda via, para controlar la apertura/el cierre de la valvula de regulacion.
  4. 4. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que el volumen interno de dicho deposito (11) es de 1/5 - 1/10 de la parte del volumen dentro del tanque de expansion (12) ocupado por el aire.
  5. 5. Vehlculo industrial equipado con un motor de combustion (1) interna, con un tanque de aire comprimido con presion comprendida entre 9 y 13 bares, y con un circuito de refrigeracion del motor de combustion (1) interna y con un sistema de presurizacion del circuito de refrigeracion segun una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4.
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