ES2655101T3 - Dispositivo de mando del caudal de un fluido de refrigeración - Google Patents

Dispositivo de mando del caudal de un fluido de refrigeración Download PDF

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Abstract

Dispositivo (1) de mando del caudal de un fluido de refrigeración (2) de un motor que comprende un bastidor (3) en el que están dispuestas dos cámaras (4, 5) delimitadas por un tabique (6), comunicando las dos cámaras (4, 5) a través de un conducto (7), una válvula (8) apta para penetrar en el conducto (7) y un termostato (13), caracterizado por que el dispositivo (1) comprende unos medios de guiado en traslación de la válvula (8) con respecto al conducto (7), y por que la válvula (8) y el termostato (13) están unidos por unos medios de unión de tipo apoyo-plano.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de mando del caudal de un fluido de refrigeración.
La presente invención se refiere a un sistema de válvula de circuito secundario, en particular a un sistema de válvula de circuito secundario para una caja de salida de agua o un colector de entrada de agua equipado con un termostato.
Se conoce el hecho de regular la temperatura del motor de un vehículo con ayuda de una caja de salida de agua o de un colector de entrada de agua, equipados con un termostato. El termostato manda el caudal del fluido de refrigeración del motor hacia un radiador. El radiador permite la refrigeración del fluido, en particular gracias a una corriente de aire.
Con este fin, los termostatos existentes, véase, por ejemplo, el documento US 2009/0205589 A1 están equipados particularmente con una cápsula en la que se encuentra un material tal como cera. En función de la temperatura del fluido de refrigeración, la cera se dilata o se contrae. Un pistón unido a la cápsula es accionado en función de la contracción o de la dilatación de la cera. Cuando la cera se dilata, el pistón desplaza una válvula principal que permite que el fluido de refrigeración circule en dirección al radiador. Cuando la cera se contrae, la válvula principal se cierra e impide que el fluido de refrigeración circule hacia el radiador. Así, la carrera del pistón del termostato depende directamente de la temperatura del fluido de refrigeración. A una temperatura máxima del fluido de refrigeración que circula en el motor corresponde una carrera nominal del pistón.
Una válvula de bypass (circuito secundario) que equipa las cajas de salida de agua, permite, cuando la válvula principal está cerrada y el caudal del fluido de refrigeración es importante, desviar una parte del fluido de refrigeración hacia un circuito secundario. Este es particularmente el caso cuando el motor está todavía frío. La válvula de bypass es mandada asimismo por el termostato.
Clásicamente, las válvulas de bypass están integradas en el termostato. Su apertura y cierre son mandados por el desplazamiento del pistón del termostato. Cuando la cera se dilata (motor caliente), la válvula de bypass obtura la entrada del circuito secundario.
En funcionamiento, cuando el motor está frío, la válvula principal está cerrada y la válvula de bypass está abierta y, cuando el motor está caliente, la válvula principal está abierta y la válvula de bypass está cerrada.
Sucede, en casos raros, que la temperatura del fluido de refrigeración se vuelve superior a la temperatura máxima de funcionamiento (por ejemplo, en caso de parada del motor caliente, continuando este último calentando el fluido de refrigeración). En este caso, el pistón del termostato efectúa una carrera superior a su carrera nominal y la cera continúa dilatándose. La sobrecarrera del pistón tiene por efecto apoyarse contra la válvula de bypass y, sin embargo, ya está cerrada.
Para evitar que esto dañe al sistema, se conoce el hecho de utilizar un resorte entre la válvula de bypass y el pistón del termostato para compensar la sobrecarrera del pistón. No obstante, esta solución necesita tener en cuenta en el curso del dimensionamiento del dispositivo la longitud de la sobrecarrera del pistón además de la longitud de su carrera, lo cual aumenta el volumen ocupado por el sistema.
Se conoce el hecho de librarse de este problema recurriendo a una válvula de bypass que penetra en un conducto de bypass durante la sobrecarrera del pistón. No obstante, esta solución impone unas condiciones de coaxialidad severas entre el conducto de bypass, por una parte, y el termostato, por otra parte.
Asimismo, la presente invención tiene a su vez por objetivo resolver la totalidad o parte de los inconvenientes mencionados anteriormente.
Con este fin, la presente invención tiene por objeto un dispositivo de mando del caudal de un fluido de refrigeración de un motor que comprende un bastidor en el que están dispuestas dos cámaras delimitadas por un tabique, comunicándose las dos cámaras a través de un conducto, una válvula apta para penetrar en el conducto y un termostato, caracterizado por que el dispositivo comprende unos medios de guiado en traslación de la válvula con respecto al conducto, y por que la válvula y el termostato están unidos por unos medios de unión de tipo apoyo-plano.
La invención presenta así la ventaja de ofrecer un dispositivo cuyo volumen ocupado sea reducido puesto que la sobrecarrera del pistón del termostato es compensada por la traslación de la válvula de bypass en el conducto. Además, debido a la existencia de medios de guiado de la válvula de bypass, una unión de apoyo-plano es suficiente para enlazar la válvula de bypass y el termostato, de modo que el dispositivo según la invención supere las limitaciones importantes de coaxialidad de los dispositivos existentes. Al estar la válvula de bypass integrada en el dispositivo y no en el termostato como es habitual, esto permite asimismo disponer de un dispositivo modular compatible con diferentes termostatos.
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Preferentemente, los medios de guiado en traslación comprenden unos nervios que cooperan con la válvula, de modo que la válvula se traslade según el eje del conducto.
Según otra característica del dispositivo de mando del caudal de un fluido de refrigeración de un motor según la invención, los medios de unión de tipo apoyo-plano comprenden una superficie plana de la válvula mantenida en contacto con el termostato por unos medios de mantenimiento en contacto.
Ventajosamente, los medios de mantenimiento en contacto comprenden un resorte de compresión que tiende a alejar la válvula del conducto.
De acuerdo con otra característica del dispositivo según la invención, éste comprende una válvula de sobrepresión apta para obturar el conducto, estando la válvula de sobrepresión guiada según el eje del conducto por unos medios de traslación y tendiendo la válvula de sobrepresión a mantenerse en una posición cerrada en la cual la válvula obtura el conducto mediante unos medios de mantenimiento en contacto.
La presencia de una válvula de sobrepresión permite particularmente regular la presión aguas arriba y aguas abajo.
De acuerdo con otra característica del dispositivo de mando de caudal de un fluido de refrigeración de un motor según la invención, los medios de mantenimiento en posición cerrada de la válvula comprenden un resorte de compresión.
Según otra característica del dispositivo de mando de caudal de un fluido de refrigeración de un motor según la invención, éste comprende unos medios de fuga calibrada del fluido de refrigeración entre las cámaras.
La ventaja de esta característica es permitir particularmente equilibrar la presión entre las dos cámaras aguas arriba y aguas abajo.
La invención tiene asimismo por objeto una caja de salida de agua de un circuito de refrigeración de un motor, caracterizada por que comprende un dispositivo descrito anteriormente.
Los objetos, aspectos y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor según la descripción dada a continuación de un modo de realización de la presente invención, proporcionada a título de ejemplo no limitativo, haciéndose referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista de perfil de un termostato que pertenece al estado de la técnica conocido,
- la figura 2 es una vista en sección de un dispositivo de mando del caudal del fluido de refrigeración de un motor según un modo particular de realización de la invención, estando el termostato en posición cerrada,
- la figura 3 es una vista en sección de un dispositivo de mando del caudal del fluido de refrigeración de un motor según un modo particular de realización de la invención, estando el termostato en posición abierta,
- las figuras 4 y 5 son unas vistas esquemáticas que ilustran un paso provisto de secciones de fuga de agua para la fuga calibrada del fluido de refrigeración que recorre el dispositivo según la invención,
- las figuras 6 y 7 son unas vistas esquemáticas que ilustran la tolerancia de coaxialidad entre el termostato y el conducto.
- las figuras 8, 9 y 10 ilustran diferentes tipos de circulación del fluido de refrigeración en el dispositivo de mando del caudal del fluido de refrigeración de un motor según la invención, para diferentes posiciones de funcionamiento del termostato,
- las figuras 11 y 12 son unas vistas esquemáticas que ilustran unos medios de fuga calibrada entre las cámaras de un dispositivo según un modo particular de realización de la invención.
Las figuras 2 y 3 representan un dispositivo 1 de mando del caudal de un fluido de refrigeración 2 de un motor que comprende un bastidor 3. El fluido de refrigeración puede ser agua. El bastidor 3 presenta un tabique 6 que separa dos cámaras 4, 5: una cámara 4 de llegada del fluido de refrigeración 2 procedente del motor y una cámara 5 de retorno hacia un colector de agua, si el fluido de refrigeración es agua. El tabique 6 presenta una abertura prolongada por un conducto 7 que permite hacer que se comuniquen las dos cámaras 4, 5.
En el modo de realización descrito, el dispositivo 1 es una caja de salida de agua (siendo agua el fluido de refrigeración 2). La caja de salida de agua es el órgano del circuito de refrigeración que gestiona la circulación del fluido de refrigeración 2 del motor. En función de la temperatura del fluido de refrigeración 2, la caja de salida
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de agua orienta o no el fluido de refrigeración 2 hacia un radiador con el fin de mantener la temperatura óptima de funcionamiento del motor.
El dispositivo 1 comprende además una válvula 8. La válvula 8 es una válvula de bypass (circuito secundario). Un resorte de compresión 9 tiende a mantener la válvula 8 a distancia de la entrada del conducto 7. La válvula 8 es apta para moverse en traslación a lo largo del eje A del conducto 7. La válvula 8 es asimismo apta para obturar, por lo menos parcialmente, la entrada del conducto 7, pudiendo uno de los extremos de la válvula 8 penetrar en el interior del conducto 7.
Unos nervios 12, dispuestos sobre la pared interior del bastidor 3, permiten asegurar el guiado en traslación de la válvula 8 con respecto al conducto 7. Los nervios 12 se extienden longitudinalmente según una dirección sustancialmente paralela al eje del conducto 7.
Una segunda válvula 10 permite obturar la abertura del conducto 7 situada en el lado de la cámara 5. La válvula 10 es una válvula de sobrepresión que permite regular la presión aguas arriba y aguas abajo en el interior del dispositivo 1. Para ello, la válvula 10 es apta para trasladarse según un eje sustancialmente paralelo al eje del conducto 7, guiada por unas prolongaciones 21 que se extienden longitudinalmente en la dirección del eje del conducto 7. La válvula 10 tiende a mantenerse en posición cerrada por un resorte de compresión 11.
El dispositivo 1 integra además un termostato 13. El termostato 13 comprende en particular una válvula 14 apta para obturar un conducto 15 que lleva hacia el radiador del circuito de refrigeración. El termostato 13 comprende asimismo un vástago 16. El vástago 16 puede trasladarse a lo largo de un eje sustancialmente paralelo al eje del conducto 7.
El vástago 16 coopera con la válvula 8 para regular el caudal del fluido de refrigeración que atraviesa el conducto 7. El vástago 16 y la válvula 8 están unidos por unos medios de unión de tipo apoyo-plano. Estos medios de unión de apoyo-plano comprenden la superficie 8a exterior plana de la válvula 8 y el extremo plano 16a del vástago 16, mantenidos en contacto por el resorte de compresión 9.
Debido al guiado en traslación entre la válvula 8 y el conducto 7 y a la presencia de medios de unión de apoyo- plano entre el termostato 13 y la válvula 8, es posible tolerar un defecto de coaxialidad entre el vástago 16 del termostato 13 y el conducto 7 superior al tolerado por los sistemas existentes. Resulta de ello particularmente un ensamblaje simple. Así, el dispositivo 1 puede funcionar a pesar de un cierto defecto de alineación del vástago 16 con respecto a la válvula 8 (alineada a su vez con el conducto 7), como se muestra esquemáticamente en las figuras 6 y 7. En la figura 6 aparece la posición nominal del vástago 16 del termostato 13. En la figura 7 aparecen las posiciones extremas del vástago 16 con respecto al eje A del conducto 7.
Además, en caso de sobrecarrera del vástago 16, la válvula 8 se traslada al interior del conducto 7. Así, la sobrecarrera del pistón es compensada por la traslación de la válvula 8 al interior del conducto 7. El dispositivo 1 ofrece una compacidad mayor que los dispositivos cuya sobrecarrera del termostato es compensada por un resorte de compresión 24, como se puede observar en la figura 1.
Con el fin de permitir equilibrar la presión entre las cámaras 4, 5 aguas arriba y aguas abajo del dispositivo 1, están previstos unos medios de fuga calibrada. Estos medios de fuga calibrada pueden estar realizados por una diferencia de diámetro entre el tabique 6 o el conducto 7 y la parte de la válvula 8 apta para penetrar en el conducto 7, como se puede apreciar en las figuras 11 y 12. Pueden estar realizados asimismo por un orificio (no representado) en la válvula 8 o por un paso provisto de secciones de fuga 20, como se muestra esquemáticamente en las figuras 4 y 5. Como se puede observar en estas figuras y en las figuras 8 a 10, el conducto 7 puede comprender un aro 22 provisto de dientes 23 que se extienden longitudinalmente en una dirección sustancialmente paralela a la dirección A del conducto 7. Entre cada diente 23 está delimitado un espacio que permite una fuga calibrada del fluido de refrigeración 2 y que define una sección de fuga 20. El aro 22 puede ser solidario al tabique 6, a la válvula 10 o a la válvula 8.
Cuando el motor está frío, la válvula 14 del termostato 13 obtura el conducto 15 que lleva al radiador, como está representado en la figura 2. El fluido de refrigeración 2 circula entonces a través del conducto 7, no obturando la válvula 8 el conducto 7 y estando abierta la válvula 10. El fluido de refrigeración 2 entra entonces en la cámara 5 y el circuito de bypass (circuito secundario).
Cuando el motor está caliente, el vástago 16 se traslada, lo cual tiene por efecto desplazar la válvula 14, liberando el paso hacia el radiador para el fluido de refrigeración 2, como se puede apreciar en la figura 3. La presión ejercida sobre la superficie de la válvula 10 no es suficiente para que se libere de su posición cerrada. La válvula 8 de bypass está cerrada y sólo una parte del fluido de refrigeración 2 pasa a través del conducto 7 gracias a los medios de fuga calibrada. Esta fuga calibrada está representada en la figura 3 por una flecha de menor espesor.
Las figura 8 a 10 ilustran el funcionamiento del dispositivo 1 de mando de caudal de un fluido de refrigeración 2
de un motor en un circuito de refrigeración, y la circulación del fluido de circulación 2 en el dispositivo 1, cuando el termostato 13 está cerrado (figura 8), cuando el termostato 13 está abierto con pequeño caudal (figura 9) y cuando el termostato 13 está abierto con fuerte caudal (figura 10).
5 Por supuesto, la invención no está limitada en absoluto al modo de realización descrito anteriormente e ilustrado por las diferentes figuras, habiéndose dado este modo de realización sólo a título de ejemplo. Siguen siendo posibles modificaciones, en particular desde el punto de vista de la constitución de los diversos elementos o por la sustitución de equivalentes técnicos sin apartarse por ello del campo de la invención.
10 Así, el dispositivo 1 puede ser asimismo un colector de entrada de agua de un circuito de refrigeración de un motor.

Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (1) de mando del caudal de un fluido de refrigeración (2) de un motor que comprende un bastidor (3) en el que están dispuestas dos cámaras (4, 5) delimitadas por un tabique (6), comunicando las dos cámaras (4, 5) a través de un conducto (7), una válvula (8) apta para penetrar en el conducto (7) y un termostato (13), caracterizado por que el dispositivo (1) comprende unos medios de guiado en traslación de la válvula (8) con respecto al conducto (7), y por que la válvula (8) y el termostato (13) están unidos por unos medios de unión de tipo apoyo-plano.
  2. 2. Dispositivo (1) de mando del caudal de un fluido de refrigeración (2) de un motor según la reivindicación 1, caracterizado por que los medios de guiado en traslación comprenden unos nervios (12) que cooperan con la válvula (8), de modo que la válvula (8) se traslada según el eje (A) del conducto (7).
  3. 3. Dispositivo (1) de mando del caudal de un fluido de refrigeración (2) de un motor según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado por que los medios de unión de tipo apoyo-plano comprenden una superficie (8a) plana de la válvula (8) mantenida en contacto con el termostato (13) por unos medios de mantenimiento en contacto.
  4. 4. Dispositivo (1) de mando del caudal de un fluido de refrigeración (2) de un motor según la reivindicación 3, caracterizado por que los medios de mantenimiento en contacto comprenden un resorte (9) de compresión que tiende a alejar la válvula (8) del conducto (7).
  5. 5. Dispositivo (1) de mando del caudal de un fluido de refrigeración (2) de un motor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que comprende una válvula (10) de sobrepresión apta para obturar el conducto (7), siendo la válvula (10) de sobrepresión guiada según el eje (A) del conducto (7) por unos medios de traslación y tendiendo la válvula (10) de sobrepresión a ser mantenida en una posición cerrada en la que la válvula (10) obtura el conducto (7), por unos medios de mantenimiento en contacto.
  6. 6. Dispositivo (1) de mando del caudal de un fluido de refrigeración (2) de un motor según la reivindicación 5, caracterizado por que los medios de mantenimiento en posición cerrada de la válvula (10) comprenden un resorte (11) de compresión.
  7. 7. Dispositivo de mando del caudal de un fluido de refrigeración de un motor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que comprende unos medios de fuga calibrada del fluido de refrigeración entre las cámaras.
  8. 8. Caja de salida de agua de un circuito de refrigeración de un motor, caracterizada por que comprende un dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
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