MX2012009999A

MX2012009999A - Tanque de compensacion.

Info

Publication number: MX2012009999A
Application number: MX2012009999A
Authority: MX
Inventors: Taiung Tim Juan
Original assignee: Int Truck Intellectual Prop Co
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2012-10-01
Also published as: WO2011112175A1; DE112010005371T5; SE1251139A1; US20120325823A1; AU2010347751A1; CN102791984A; BR112012022635A2

Abstract

Un tanque de compensación incluye un depósito en donde el depósito define una entrada receptora de refrigerante para acoplarse a la máquina. El depósito además define una salida de depósito a través de la cual el flujo de refrigerante es regresado a la máquina. La entrada receptora de refrigerante recibe un flujo de refrigerante desde la máquina. El tanque de compensación además incluye múltiples objetos dispuestos dentro del depósito de refrigerante. Los múltiples objetos está operativamente configurada para flotar en una superficie superior del refrigerante en el depósito y para amortiguar el momentum del refrigerante que fluye desde la máquina.

Description

TANQUE DE COMPENSACIÓN Antecedentes La presente descripción se refiere generalmente a tanques de compensación para usarse en vehículos, incluyendo tanques de compensación que reciben refrigerante, airean el refrigerante y regresan el refrigerante aireado al sistema.

En un sistema de enfriamiento conocido para una máquina de combustión interna, un tanque de depósito de agua de enfriamiento se provee y se usa no solo para almacenar u sobreflujo de agua de enfriamiento sino también para asegurar la recirculación de una parte del agua de enfriamiento al tanque de depósito, para separar así y remover aire y vapor del agua de enfriamiento en el tanque de depósito, para separar y eliminar así aire y vapor del agua de enfriamiento en el tanque de depósito, por lo que la eficiencia de enfriamiento del sistema de enfriamiento se incrementa.

En este tipo de sistema de enfriamiento, en general, un pasaje de agua de enfriamiento independiente conecta el tanque de depósito a un cuerpo de la máquina y un radiador, y el tanque de depósito se provee de una tapa equipada con una válvula de alivio que permite que el aire o vapor mantenido en una porción superior del tanque de depósito sea descargada a la atmósfera, cuando la presión dentro del tanque de depósito excede un valor predeterminado, y por lo tanto evita un incremento excesivo de la presión en el sistema de enfriamiento. Esta operación también permite que el aire sea separado rápidamente del agua de enfriamiento: este aire entra al sistema de enfriamiento cuando el agua de enfriamiento es complementada, y permanece en el sistema de enfriamiento. El aire separado es descargado por la válvula de alivio en el tanque de depósito y por lo tanto la eficiencia de enfriamiento del sistema es incrementada .

Cuando la máquina es detenida inmediatamente antes de una operación de carga alta, la circulación del agua de enfriamiento se detiene y por consiguiente la temperatura del agua de enfriamiento se vuelve más alta, lo que hace que una gran cantidad del agua de enfriamiento sea vaporizada y ese vapor se recolecta en la porción superior del sistema de enfriamiento (es decir, un remojo caliente) .

Haciendo referencia ahora a la figura 1, un diagrama esquemático de un ejemplo simplificado de un vehículo (no mostrado) que tiene un tanque de depósito 110 para airear el refrigerante se ilustra. En la figura 1, el vehículo comprende una máquina 112 y un radiador 114 a través del cual circula el refrigerante, por lo menos en tiempos seleccionados, para enfriar el refrigerante para usarse en la remoción de calor de la máquina 112. Otros componentes también pueden ser enfriados por el refrigerante tales como una transmisión 116 y un enfriador de recirculación de gas de escape (v.gr., enfriador de EGR) no mostrados en esta figura. El refrigerante también se puede usar para proveer energía o para remover energía de un sistema HVAC-ventilación de calentamiento y acondicionamiento de aire (no mostrado) del vehículo .

Un ejemplo específico de un vehículo es un camión, tal como un camión de trabajo pesado o trabajo mediano (no mostrado) usado en operaciones de remolque largas o un tractocamión usado para dichos propósitos. Los vehículos terrestres son aplicaciones particularmente deseables en los cuales se usarían tanques de compensación. En la figura 1, segmentos de los conductos de recirculación de refrigerante son indicados por los números 118, 120, 122. En el ejemplo de la figura 1, el refrigerante aireado de la máquina 112 pasa a través de un conducto 118 a una entrada 124 a un tanque de compensación 110. Además, el refrigerante aireado pasa a través de un conducto 120 del radiador 114 a una entrada 126 al tanque de compensación 110, que puede ser separado de o en común con la entrada 126 que recibe fluido aireado del conducto 24. En aire es removido del refrigerante a medida que pasa a través del tanque de compensación 26. El refrigerante aireado es regresado a la máquina 112 mediante un conducto 122 en la figura 1.

Existen un número de razones para airear el refrigerante. Por ejemplo, la aireación pobre del refrigerante puede dar por resultado cavitación de una bomba de agua de la máquina, picadura de los revestimientos de la máquina, sobrecalentamiento de la máquina, fallas del sistema cab HVAC, desgaste de enfriador de EGR y otros inconvenientes. Por ejemplo, las máquinas de camiones modernos tienen velocidades de flujo de fluido relativamente altas a un tanque de compensación, tales como en exceso de 15.14 litros por minuto. Como resultado, se hace más difícil airear el refrigerante, además, las velocidades de flujo de fluido altas en el tanques de compensación pueden dar por resultado la fractura de burbujas de aire en microburbuj as (v.gr., burbujas con tamaño de alfiler) que son incluso más difíciles de remover del refrigerante.

Es conocida la fabricación de tanques de compensación de plástico para propósitos de ahorro en peso y costos. Sin embargo, debido a las altas temperaturas a menudo alcanzadas por el refrigerante, el plástico, puede tender a reblandecerse cuando se usa. Como resultado, los tanques de compensación de plástico típicamente se proveen con deflectores de refuerzo 128 como se muestra en las figuras 2A, 2B y 2C. Sin embargo, las velocidades de flujo de refrigerante alto en tanques de compensación con deflectores 128 incrementa la espumación (formación de pequeñas burbujas) cuando el líquido entrante impacta los deflectores 128.

También, debido a que las burbujas extremadamente pequeñas que entran en el fluido son difíciles de separar, las burbujas formadas por la fracturacion de burbujas más grandes son más fácilmente transportadas a través de un tanque de compensación 110, dando por resultado una aireación más deficiente del refrigerante. Para reducir la posibilidad de pequeñas burbujas formadas por espuma que entran al fluido y que son transportadas a través de un tanque de compensación 110, algunos fabricantes de máquinas tienen especificaciones expedidas para entradas de fluido 124, 126 de un tanque de compensación 110 por lo que la espuma puede escapar hacia un espacio de aire por arriba del nivel del fluido.

Existe la necesidad de un tanque de compensación que esté operativamente configurado para reducir o reducir al mínimo burbujas de aire que recirculen a través del sistema de enfriamiento de la máquina.

Sumario Un tanque de compensación se provee de conformidad con la modalidad (es ) descrita aquí. El tanque de compensación incluye un depósito en donde el depósito define una entrada receptora de refrigerante para acoplarse a la máquina. El depósito también define una salida de depósito. La entrada receptora de refrigerante recibe un flujo de refrigerante desde la máquina. La salida del depósito es la salida a través de la cual el flujo de refrigerante es regresado a la máquina. El tanque de compensación además incluye múltiples objetos dispuestos dentro del depósito del refrigerante. Los múltiples objetos está operativamente configurada para flotar a una superficie superior del refrigerante en el depósito y para amortiguar el momentum del refrigerante que fluye desde la máquina.

Breve descripción de los dibujos Características y ventajas de modalidades de la presente descripción se harán evidentes por referencia a la siguiente descripción detallada y dibujos, en los cuales los números de referencia similares corresponden a componentes similares, aunque quizá no idénticos. Para fines de brevedad, los números de referencia o características que tienen una función previamente descrita pueden o no ser descritos en conexión con otros dibujos en los cuales aparecen.

La figura 1 es un diagrama simplificado de un ejemplo de un sistema de vehículo que incorpora un tanque de compensación .

La figura 2A es una vista parcial en perspectiva de un tanques de compensación de la técnica anterior.

La figura 2B es una vista parcial en perspectiva de un tanque de compensación de la técnica anterior en donde los deflectores se muestran dentro del tanque.

La figura 2C es una vista en perspectiva de una modalidad de un tanque de compensación de la presente descripción .

La figura 3 es una vista en perspectiva de una modalidad de un tanque de compensación de la presente descripción .

La figura 4A es una vista en sección transversal de una modalidad de un tanque de compensación de la presente descripción La figura 4B es una vista agrandada de un objeto perforado .

La figura 4C es una vista esquemática agrandada del refrigerante que interactúa con las perforaciones de un objeto en donde un área de superficie incrementada del fluido es expuesta al aire (es decir, efecto de colado para el agua) .

La figura 4D es una vista esquemática agrandada del refrigerante que fluye a través de un agujero en el objeto.

La figura 5A es una vista en sección transversal de una segunda modalidad de un tanque de compensación de la presente descripción en donde un deflector mantiene los múltiples objetos en el área del tanque de compensación.

La figura 5B es una vista en sección transversal de la segunda modalidad de un tanque de compensación cuando el tanque está en una posición inclinada.

La figura 5C es una vista en sección transversal de la segunda modalidad de un tanque de compensación cuando el tanque es agitado.

La figura 6 es una vista en sección transversal agrandada de la segunda modalidad de un tanque de compensación cuando el flujo entrante de refrigerante es amortiguado por los múltiples objetos.

Descripción detallada Un tanque de compensación 10 de la presente descripción provee amortiguación mejorada a un flujo entrante de refrigerante 12. Haciendo referencia ahora a la figura 3, una modalidad de la presente descripción incluye un depósito en donde el depósito 14 define una entrada receptora de refrigerante 16 para acoplarse a la máquina. La entrada receptora de refrigerante 16 recibe un flujo de refrigerante 12 desde la máquina (mostrada como 112 en la figura 1) y una salida de depósito 19 a través de la cual el flujo de refrigerante 12 es regresado a la máquina.

El tanque de compensación 10 además incluye múltiples objetos 18 dispuestos dentro del depósito de refrigerante 14. Los múltiples objetos 18 están operativamente configurados para flotar en una superficie superior 20 del refrigerante 22 en el depósito 14 y para amortiguar el momentum del refrigerante que fluye desde la máquina. Los múltiples objetos 18 pueden cubrir una porción (no mostrada) de la superficie superior total 20 del refrigerante 22 dispuesto dentro del depósito 14 o pueden cubrir la superficie superior total 20 del refrigerante 22 dispuesto dentro del depósito 14 como se muestra en la figura 3.

Los múltiples objetos 18 puede estar en una variedad de formas tales como, pero sin limitarse a esferas, octágonos, cuadros, rectángulos, pirámides y similares. Los múltiples objetos 18 están formados de materiales poliméricos. Los múltiples objetos 18 (que pueden ser esferas, octágonos, cuadros) pueden ser huecos o sólidos. Cabe entender que puede ser más efectivo en cuanto a costos y de peso más ligero tener objetos 18 huecos en vez de sólidos.

Haciendo referencia ahora a la figura 4A, una vista en sección transversal de la primera modalidad de la presente descripción se muestra en donde los múltiples objetos 18 de capas múltiples 24, 26, 28 cerca de la superficie 20 del refrigerante 22 están dispuestos dentro del depósito 14. Cabe entender que una primera capa 24 de los múltiples objetos 18 puede estar dispuesta por debajo de la superficie 20 del refrigerante 22. Una segunda capa 26 puede estar dispuesta en la superficie 20 del refrigerante 22 y una tercera capa 28 de objetos 18 puede estar dispuesta por arriba de la superficie 20 del refrigerante 22 como se muestra.

Cada uno de los objetos 18 puede ser sólido, o perforado o tanto sólido como perforado. Haciendo referencia a las figuras 4B y 4C, las perforaciones 30 de los objetos 18 incrementan el área de superficie del fluido 32 que estarla expuesta al aire. La exposición del área de superficie del fluido al aire causa un efecto de colado para el agua. También cabe entender que el flujo de refrigerante 12 puede pasar a través de las perforaciones también como se muestra en las figuras 4D.

Haciendo referencia ahora a las figuras 5A-5C, otra modalidad de un tanque de compensación 10 de la presente descripción se muestra. El tanque de compensación 10 incluye un depósito 14 en donde el depósito 14 define una entrada receptora de refrigerante 16 que esta acoplada a una máquina (no mostrada) . La entrada receptora de refrigerante 16 recibe un flujo de refrigerante 12 desde la máquina. El tanque de compensación 10 además incluye una salida de depósito 19 a través de la cual el flujo de refrigerante 12 es regresado a la máquina. El tanque de compensación 10 además incluye un deflector (o rejilla) 32 y múltiples objetos 18. El deflector (o rejilla) puede ser fijado a la superficie interna del depósito 14 o puede ser integral al depósito 14. El deflector (o rejilla) 32 fuerza los múltiples objetos 18 para permanecer en la porción superior 34 del tanque de compensación 10 aún cuando el tanque de compensación 10 este inclinado o sea agitado como se muestra en las figuras 5B y 5C respectivamente. Por lo tanto, a medida que el fluido fluye de la entrada reflectora de refrigerante 16, siempre habrá múltiples objetos 18 para amortiguar el flujo de refrigerante 12 antes de que entre en contacto con el refrigerante 22 que está dispuesto dentro del depósito 14.

La figura 5B muestra la segunda modalidad de la presente descripción en una posición inclinada. Como se muestra, la superficie 20 del refrigerante permanece horizontal. Los múltiples objetos 18 permanece un una porción superior 34 del depósito 14 debido al deflector (o rejilla) 32. La figura 5C muestra la segunda modalidad de la presente descripción en donde el depósito es agitado. Nuevamente, los múltiples objetos 18 permanecen en la porción superior 34 del depósito 14 debido al deflector (o rejilla) 32 a pesar del movimiento del depósito 14 y el flujo de refrigerante 12 siempre será amortiguado bajo esta condición.

Como se indica, los múltiples objetos 18 están dispuestos dentro del depósito de refrigerante 14 en una porción superior 34 del tanque de compensación 10 y están operativamente configurados para flotar en una superficie superior 20 del refrigerante 22 en el depósito 14. Los múltiples objetos 18 junto con el deflector 32, están operativamente configurados para amortiguar el momentum del flujo de refrigerante 12 desde la máquina. Por consiguiente, el aire en forma de burbujas de aire es reducido al mínimo dentro del refrigerante debido al momentum amortiguado en el flujo de refrigerante 12 desde la máquina y la dispersión de las burbujas de aire que están en el refrigerante.

Similar a la primera modalidad, cabe entender que los múltiples objetos 18 pueden ser ya sea huecos o sólidos o semisólidos (perforados) como se describió antes. Los múltiples objetos 18 también pueden estar formados de un material polimérico o similar.

Cada objeto 18 puede tener un diámetro de aproximadamente 1.27 cm. Sin embargo, cabe entender que el dímetro puede variar dependiendo de la configuración del tanque de compensación 10. También cabe entender que los múltiples objetos 18 cubren por lo menos una cantidad sustancial de la superficie superior 20 del refrigerante 22 en el depósito 14. La superficie superior total 20 del refrigerante 22 en el depósito 14 puede ser cubierta por múltiples objetos 18 o una porción sustancial del refrigerante 22 en el depósito 14 puede ser cubierta.

Haciendo referencia ahora a la figura 6, las burbujas de aire son dispersadas debido a los múltiples objetos. El flujo entrante de refrigerante 12 que entra al depósito 14 simplemente necesita ser amortiguado al enganchar con los múltiples objetos 18. Como se muestra, las burbujas de aire 36 son dispersadas y se mueven a la superficie del refrigerante a medida que las burbujas de aire enganchan con los múltiples objetos 18. Una película liquida delgada (38 en la figura 6) se forma sobre y alrededor de los objetos 18, lo que hace una distancia de viaje más corta para que las burbujas de aire 36 se eleven para ser expuestas al aire y romperse .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un tanque de compensación que comprende: un depósito que incluye una entrada receptora de refrigerante para acoplarse a la máquina para recibir un flujo de refrigerante desde la máquina y una salida de depósito a través de la cual el flujo de refrigerante es regresado a la máquina; y múltiples objetos dispuestos dentro del depósito de refrigerante, los múltiples objetos operativamente configurados para flotar en una superficie superior del refrigerante en el depósito y para amortiguar el momentum del refrigerante que fluye desde la máquina.

2. El tanque de compensación de conformidad con la reivindicación 1, en donde los múltiples objetos son bolas.

3. El tanque de compensación de conformidad con la reivindicación 1, en donde los múltiples objetos se forman a partir de un material polimérico.

4. El tanque de compensación de conformidad con la reivindicación 2, en donde las bolas son huecas.

5. El tanque de compensación de conformidad con la reivindicación 1, en donde los múltiples objetos son sólidos.

6. Un tanque de compensación que comprende: un depósito que incluye una entrada receptora de refrigerante para acoplarse a la máquina para recibir un flujo de refrigerante desde la máquina y una salida de depósito a través de la cual el flujo de refrigerante es regresado a la máquina; un deflector; y múltiples objetos dispuestos dentro del depósito de refrigerante, los múltiples objetos operativamente configurados para flotar en una superficie superior del refrigerante en el depósito y para amortiguar el momentum del refrigerante que fluye desde la máquina.

7. El tanque de compensación de conformidad con la reivindicación 6, en donde los múltiples objetos son huecos.

8. El tanque de compensación de conformidad con la reivindicación 6, en donde los múltiples objetos se forman a partir de un material polimérico.

9. El tanque de compensación de conformidad con la reivindicación 7, en donde los múltiples objetos tiene un diámetro de aproximadamente 1.27 cm.

10. El tanque de compensación de conformidad con la reivindicación 6, en donde los múltiples objetos forman capas múltiples cerca de la superficie superior del refrigerante en el depósito.

11. El tanque de compensación de conformidad con la reivindicación 6, en donde el deflector abarca la anchura interna del receptor del depósito.

12. El tanque de compensación de conformidad con la reivindicación 6, en donde el deflector es una rejilla.