MX2015002150A

MX2015002150A - Separador inercial de polvo en entrada de toma de aire para motor de combustion interna.

Info

Publication number: MX2015002150A
Application number: MX2015002150A
Authority: MX
Inventors: Neil Paul Lewington; Rodrigo Mendes Oliveira
Original assignee: Ford Global Tech Llc
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2015-08-25
Also published as: AU2015200039A1; MX355277B; RU2015105573A3; US20150240760A1; AU2015200039B2; RU2696166C2; CN204755137U; US9234484B2; DE102015203185A1; BR102015002538A2; RU2015105573A

Abstract

Se proporciona un separador inercial en la entrada de toma de aire para eliminar los contaminantes del polvo y de la tierra del sistema de entrada del motor antes de que los mismos alcancen el filtro de aire. La toma de aire inicia un movimiento ciclónico en la entrada de la toma de aire que se propaga hacia abajo en un cañería de flujo descendente hacia el filtro de aire. El movimiento ciclónico se inicia por estatores radiales montados en una realización en la tapa de entrada de la toma de aire o, alternativamente, más abajo del cuello de la cañería de flujo descendente. Los contaminantes en el flujo de entrada se transportan en forma radial hacia afuera por el movimiento ciclónico y son luego expulsados a través de una serie de conductos de extracción formados en la cañería de flujo descendente de la toma de aire. Los álabes de extracción son perpendiculares al flujo ciclónico lo que permite que las partículas de polvo, tierra y agua se extraigan por medio de movimiento ciclónico y de gravedad. Las ranuras de salida se ubican en regiones de presión baja generadas por el flujo de aire aerodinámico externo alrededor de la toma de aire.

Description

SEPARADOR INERCIAL DE POLVO EN ENTRADA DE TOMA DE AIRE PARA MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA CAMPO TÉCNICO El concepto de la invención divulgada se refiere, en general, a sistemas de filtración de aire para motores de combustión interna para vehículos. Más específicamente, el concepto de la invención divulgada se relaciona con sistemas de entrada de toma de aire para dichos motores que eliminan los contaminantes provenientes del polvo y la tierra del sistema de entrada del motor antes de que lleguen al filtro de aire.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los vehículos de motor deben funcionar en un número de ambientes que contienen muchos contaminantes indeseados, tales como polvo, tierra y agua que resultan problemáticos para los motores de combustión interna. En ambientes extremos, estos contaminantes son ingeridos dentro del filtro de aire y, como resultado, el filtro de aire alcanza su capacidad por la saturación de contaminantes mucho antes del intervalo de servicio programado. Por ejemplo, los vehículos que funcionan en el sector de minería experimentan problemas de motor a pesar de que los intervalos de servicio teenico sean reducidos para vehículos.

Los sistemas conocidos de toma de aire con tecnología de limpieza previa son normalmente del tipo genérico y sirven para la recolección de desechos en cámaras de recolección. Estas cámaras necesitan vaciarse entre intervalos de servicio técnico y por lo tanto no proporcionan una solución práctica al problema creado por el aire entrante plagado de contaminación. Además, como sistemas de genéricos, estos diseños de toma de aire prohíben la integración al sistema de toma de aire sin modificación significativa al diseño de toma de aire y estética del vehículo. Debido a que los componentes son genéricos, no se requieren para cumplimentar los estándares del fabricante de equipamiento original con respecto a cuestiones tales como requisitos referentes a la restricción a la visión, seguridad y durabilidad.

Como en tantas áreas de teenología vehicular, siempre hay lugar para mejora en relación con el uso y funcionamiento de los sistemas de toma de aire para vehículos pensados para eliminar los contaminantes del aire entrante antes de alcanzar el filtro de aire del motor del vehículo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención divulgada resuelve los problemas de los separadores de contaminantes conocidos al proporcionar un separador inercial en la entrada de toma de aire que elimina los contaminantes de polvo y tierra del sistema de entrada del motor antes de llegar al filtro de aire en un modo práctico, eficiente y de costo efectivo.

Según el concepto de la invención divulgada, la toma de aire inicia un movimiento cielónico en la entrada de la toma de aire que se propaga corriente abajo por una cañería de flujo descendiente hacia el filtro de aire. El movimiento ciclónico se inicia por estatores radiales montados en una de las realizaciones de la tapa de entrada de la toma de aire. Como realización alternativa, los estatores radiales se proveen por debajo del cuello de cañería de flujo descendente.

Los contaminantes en el flujo de entrada se transportan de modo radial hacia el exterior por movimiento ciclónico y luego se expulsan a traves de una serie de conductos de extracción formados en la cañería de flujo descendente de la toma de aire. Los álabes de extracción se configuran de modo tal de estar perpendiculares al flujo ciclónico, lo que permite que las partículas de polvo, tierra y agua se extraigan por medio de un movimiento ciclónico y de gravedad. A fin de promover aun más la extracción de contaminantes, las ranuras de salida están ubicadas en regiones de baja presión generada por el flujo de aire aerodinámico externo alrededor de la toma de aire.

Las investigaciones analíticas que utilizan dinámicas de fluido computacional (CFD, por sus siglas en inglés) demuestran que los estatores de entrada generan un fuerte movimiento ciclónico coherente en la cañería de flujo descendente de la toma de aire. Este flujo rotativo es suficiente para expulsar una gran proporción de los contaminantes en el flujo de entrada antes de alcanzar el filtro de aire. La optimización del concepto del estator de entrada extiende significativamente el intervalo de servicio teenico para el limpiador de flujo y proporciona al cliente una opción adecuada para el comerciante para ambientes extremos contaminantes. El separador inercial integrado del concepto de la invención divulgada asegura que el diseño de la toma de aire cumpla con el diseño estricto, las restricciones de seguridad y durabilidad estipuladas por la industria toda vez que mantenga la estética del diseño de la toma de aire.

Las ventajas anteriores y otras ventajas y características resultarán inmediatamente evidentes de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas al considerarse junto a los dibujos que acompañan la presente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para un completo entendimiento de la presente invención, se debe hacer referencia a las realizaciones ilustradas en mayor detalle en los dibujos que acompañan la presente y descritos a continuación a modo de ejemplo de la invención, donde: La FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un vehículo que contiene un separador inercial de polvo en entrada de toma de aire según el concepto de la invención divulgada; La FIG. 2A ilustra una vista en perspectiva del separador inercial de polvo en la admisión de la toma de aire; La FIG. 2B ilustra una porción del separador inercial de polvo en entrada de toma de aire del concepto de la invención divulgada mostrado en vista en perspectiva; La FIG. 2C ilustra una vista lateral parcial del separador inercial de polvo en la entrada de toma de aire del concepto de la invención divulgada mostrado en vista en sombra parcial; La FIG. 2D ilustra una vista frontal parcial de la entrada del separador inercial de polvo en la entrada de toma de aire.

La FIG. 3 ilustra una vista en perspectiva parcial y del despiece de la entrada del separador inercial de polvo en entrada de toma de aire del concepto de la invención divulgada; La FIG. 4 ilustra una vista en perspectiva de una realización alternativa del separador inercial de polvo en entrada de toma de aire según el concepto de la invención divulgada ilustrado en vista partida parcial; La FIG. 5 ilustra una vista en perspectiva parcial del separador inercial de polvo en entrada de toma de aire que ¡lustra un primer plano de la placa del extractor, separada del separador inercial de polvo en entrada de toma de aire; La FIG. 6 ilustra una vista en perspectiva parcial de la admisión de la porción de admisión del separador inercial de polvo en entrada de toma de aire del concepto de la invención divulgada que ilustra el aire entrante y la acción cielónica que resulta de los estatores radiales; La FIG. 7 ilustra una vista seccional de la cañería de flujo descendente del separador inercial de polvo en entrada de toma de aire tomada a lo largo de la línea 7-7 de la Figura 2B; La Fig. 8 ilustra una vista interna parcial de una porción de la cañería de flujo descendente del separador inercial de polvo en entrada de toma de aire que ilustra el patrón de turbulencia de aire formado en el mismo durante el funcionamiento; y La FIG. 9 es una vista parcial del frente del separador inercial de polvo en entrada de toma de aire que muestra un área recortada que ilustra la turbulencia creada en la misma.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS En las siguientes figuras, se utilizarán los mismos numerales de referencia para hacer referencia a los mismos componentes. En la siguiente descripción, diversos parámetros y componentes de funcionamiento se describen para diferentes realizaciones construidas. Estos parámetros y componentes específicos se incluyen a modo de ejemplo y no en carácter taxativo.

En general, el concepto de invención divulgado proporciona un separador inercial en la entrada de toma de aire integrado a fin de eliminar los contaminantes de polvo y tierra del sistema de admisión del motor antes de alcanzar el filtro de aire. El separador inercial en la entrada de toma de aire puede encontrar mayor aplicación en una variedad de vehículos, que incluye, a modo de ejemplo enunciativo, el vehículo mostrado en la Figura 1, generalmente ilustrado como 10. El vehículo 10 es un vehículo de tipo deportivo pero el separador inercial en la entrada de toma de aire del concepto de la invención divulgada, ilustrado en la Figura 1 como elemento 12, tambien puede utilizarse en camiones y especialmente en vehículos, tales como vehículos para minería o militares, y especialmente tiene utilidad en situaciones donde el polvo y la tierra son comunes en el ambiente donde funciona el vehículo.

El separador inercial en la entrada de toma de aire 12 incluye una entrada 14 y una cañería de flujo descendente 16. Se comprenderá que la forma ilustrada del separador inercial en la entrada de toma de aire 12 es meramente a título de sugerencia respecto a que otras formas pueden resultar adecuadas para alcanzar el objetivo del concepto de invención divulgado.

Diversas vistas detalladas del separador inercial en la entrada de toma de aire 12 se ilustran en las Figuras 2A-2D. El separador inercial en la entrada de toma de aire 12 incluye al menos una placa de ventilación de extracción 18 ajustada al lateral de la cañería de flujo descendente 16. Más de una placa de ventilación de extracción 18 puede ajustarse a la cañería de flujo descendente 16 en el mismo lateral u otros laterales de la cañería de flujo descendente 16. Un conducto de aire 20 ajusta de modo fluido la salida o extremo inferior del separador inercial en la entrada de toma de aire 12 a la admisión de aire del motor.

El separador inercial en la entrada de toma de aire 12 se apoya en una serie de álabes radiales que forman un estator para inducir un movimiento cielónico dentro de la cañería de flujo descendente 16. Especialmente, una tapa de extremo 22 se ajusta al extremo de la admisión de la cañería de flujo descendente 16. La tapa de extremo 22 incluye un arreglo radial de álabes de estator 24 integralmente ajustada a la entrada 14 de la cañería de flujo descendente 16 para inducir un movimiento ciclónico dentro de la cañería de flujo descendente 16.

La tapa de extremo 22 puede proporcionarse como parte del separador inercial en la entrada de toma de aire 12 o puede ajustase a una entrada de toma de aire existente como un producto accesorio para reemplazar los conocidos diseños de rejillas. El ajuste de la tapa de extremo 22 a la entrada 14 de la cañería de flujo descendiente 16 se ilustra en la Figura 3.

El separador inercial en la entrada de toma de aire 12 ilustra el álabe de estator 24 de la tapa de extremo 22 al posicionarse en la entrada 14 de la cañería de flujo descendente 16. Si bien esta disposición es la preferida, no es la única disposición posible, ya que los álabes de estator podrían posicionarse en otro lugar en relación con la cañería de flujo descendente 16. A modo de ejemplo ilustrativo, y en referencia a la Figura 4, un separador inercial de polvo en entrada de toma de aire 30 se ilustra el cual tiene una entrada 32 y una cañería de flujo descendente asociado 34. Según esta disposición, los álabes de estator de cañería de flujo descendente 36 se posicionan a una distancia corriente debajo de la entrada 32.

No obstante si los álabes de estator se colocan en la entrada de la cañería de flujo descendente o corriente abajo de la entrada, la disposición radial de los estatores induce un movimiento cielónico dentro de la toma de aire, como se indica anteriormente. Una ilustración gráfica del flujo ciclónico se muestra en la Figura 6 en la cual los álabes de estator 24 de la tapa de extremo 22 han inducido un flujo de aire ciclónico dentro de la cañería de flujo descendente 16. En esta figura, los flujos de velocidad indican flujos ciclónicos en la cañería de flujo descendente de toma de aire 16 que se inducen por 24 (o 36, dependiendo de la realización).

La acción ciclónica ilustrada en la Figura 6 fuerza los contaminantes frecuentemente encontrados dentro del flujo de aire radialmente hacia el exterior por medio del flujo ciclónico, tal como lo muestra la Figura 8 la cual es una vista interna parcial de la porción de cañería de flujo descendente 16 del separador inercial de polvo de la entrada de toma de aire 12 que ilustra el patrón de turbulencia de aire formado en el mismo durante el funcionamiento. Las partículas son “atrapadas” o “rascadas” por un raspador 38 que dirige los contaminantes hacia afuera de la cañería de flujo descendente 16. De este modo, los contaminantes se expulsan fuera del separador inercial de polvo en entrada de toma de aire 12.

Los contaminantes tambien pueden expedirse por la misma acción ciclónica a través de una serie de álabes de extracción tales como álabes de extracción 40, 40’, 40” mostrados en las Figuras 8 y 9. Los álabes de extracción preferentemente se forman en la porción inferior posterior de la cañería de flujo descendente de toma de aire 16 y por ende tambien utilizan el movimiento del flujo cielónico y la gravedad para extraer contaminantes del flujo de toma de aire.

La invención divulgada según lo estipulado anteriormente en la presente, supera los desafíos enfrentados por los estatores utilizados para remover contaminantes del aire entrante antes de que el aire alcance el filtro de aire del motor de combustión interna. Sin embargo, una persona capacitada en la téenica rápidamente reconocerá de dicha discusión, y de los dibujos que acompañan y divulgaciones que diversos cambios, modificaciones y variaciones pueden realizarse en el mismo sin alejarse del espíritu verdadero y alcance real de la invención según su definición en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un separador inercial de polvo de la entrada de toma de aire para su uso con la admisión de aire de un motor de combustión interna caracterizado porque comprende: una cañería de flujo descendente que posee un extremo de admisión y un extremo de salida y una ruta de aire definida entre dicho extremo de admisión y dicho extremo de salida; una ranura de extracción formada en dicha cañería de flujo descendente; un conjunto de álabes angulares ajustados dentro de dicho conjunto de álabes angulares.

2. El separador inercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 1 caracterizado porque dicho conjunto de álabes es ajustado a dicho extremo de admisión de dicha cañería de flujo descendente.

3. El separador inercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 1 caracterizado porque además incluye una tapa de extremo, dicho conjunto de álabes está integrado a dicha tapa de extremo.

4. El separador inercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 1 caracterizado porque dicha cañería de flujo descendiente tiene una región central y en donde dicho conjunto de álabes angulares se ajusta dentro de dicha región central de dicha cañería de flujo descendente.

5. El separador inercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 1 caracterizado porque además incluye un rascador asociado a al menos una ranura de extracción. g

6. El separador inercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 1 caracterizado porque además incluye una placa de ventilación de extracción asociada a al menos una ranura de extracción.

7. Un separador inercial de polvo en entrada de toma de aire para su uso con la entrada de aire de un motor de combustión interna caracterizado porque comprende: una cañería de flujo descendente que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida y una ruta de aire definida entre dicho extremo de entrada y dicho extremo de salida; un conjunto de álabes angulares ajustados a dicha ruta de aire, por medio de la cual se induce un movimiento cielónico dentro de dicha cañería de flujo descendente por dicho conjunto de álabes angulares.

8. El separador inercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 7 caracterizado porque dicho conjunto de álabes se ajusta a dicho extremo de entrada de la cañería de flujo descendente.

9. El separador inercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 7 caracterizado porque además incluye una tapa de extremo, dicho conjunto de álabes se integra a dicha tapa de extremo.

10. El separador inercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 7 caracterizado porque donde dicha cañería de flujo descendente tiene una región central y en donde dicho conjunto de álabes angulares se ajusta a dicha región central de dicha cañería de flujo descendente.

11. El separador inercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 7 caracterizado porque además incluye al menos una ranura de extracción formada en dicha cañería de flujo descendente.

12. El separador ¡nercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 11 caracterizado porque además incluye un rascador asociado con al menos una de dichas ranuras de extracción.

13. El separador inercial de polvo en entrada de toma de aire de la reivindicación 7 caracterizado porque además incluye una placa de ventilación de extracción asociada con al menos una de dichas ranuras de extracción.

14. Un metodo para separar el polvo del aire entrante dirigido a un motor de combustión interna caracterizado porque comprende: la formación de un separador inercial de polvo en entrada de toma de aire que incluye una cañería de flujo descendente que tiene extremos de entrada y salida y una ruta de aire definida entre dichos extremos de entrada y salida y un conjunto de álabes angulares ajustados dentro de dicha ruta; el paso de dicho aire a través de dichos álabes de dicha cañería de flujo descendente; y la separación del polvo del aire por medio de movimiento cielónico inducido por dichos álabes.

15. El método para separar el polvo del aire entrante de la reivindicación 14 caracterizado porque dicho conjunto de álabes se ajusta a dicho extremos de entrada y dicha cañería de flujo descendente.

16. El método para separar polvo del aire entrante de la reivindicación 15 caracterizado porque dicho separador inercial de polvo en entrada de toma de aire se ajusta con la tapa de extremo, dicho conjunto de álabes está integrado a dicha tapa de extremo.

17. El metodo para separar el polvo del aire entrante de la reivindicación 14 caracterizado porque dicha cañería de flujo descendente tiene una región central y en donde dicho conjunto de álabes angulares de ajusta dentro de dicha región central de dicha cañería de flujo descendente.

18. El método para separar el polvo del aire entrante de la reivindicación 14 caracterizado porque dicho separador inercial de polvo en entrada de toma de aire se ajusta con al menos una ranura de extracción formada en dicha cañería de flujo descendente.

19. El método para separar el polvo del aire entrante de la reivindicación 18 caracterizado porque dicho separador inercial de polvo en entrada de toma de aire además incluye un rascador asociado con al menos una de dichas ranuras de extracción.

20. El método para separar el polvo del aire entrante de la reivindicación 18 caracterizado porque el separador inercial de polvo en entrada de toma de aire además incluye una placa de ventilación de extracción asociada con al menos una de dichas ranuras de extracción