BRPI1000440A2 - dispositivo refrigerador de óleo de motor ou de engrenagem de motor de combustão interna - Google Patents

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Abstract

DISPOSITIVO REFRIGERADOR DE óLEO DE MOTOR OU DE ENGRENAGEM DE MOTOR DE COMEUSTAO INTERNA. A invenção refere-se a um dispositivo refrigerador de óleo de motor e/ou de engrenagem, especialmente de um motor de combustão interna, com um radiador de óleo disposto em um cárter d eóleo, pelo qual circula um agente refrigerante. De acordo com a invenção, o radiador de óleo é formado por um trocador de calor de placas (3) provido de compartimentos intermediários d eplacas condutores de agente refrigerante e condutores de óleo(5, 6), sendo que pelo menos uma parte dos compartimentos intermediários de placas condutores de óleo (6) desemboca no cárter de óleo (2) de forma que o óleo, que sai do cárter de óleo, circule diretamente através da área de desembocadura (24) indo para dentro dos comaprtimentos intermediários de placas condutores de óleo (6)

Description

"DISPOSITIVO REFRIGERADOR DE ÓLEO DE MOTOR OU DEENGRENAGEM DE MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA".
A presente invenção refere-se a um dispositivoregirgerador de óleo de motor e/ou de engrenagem,especialmente a um dispositivo refrigerador de óleo demotor e/ou de engrenagem de motor de combustão interna,de acordo com o conceito geral da reivindicação 1.
Em geral sabe-se que um dispositivo refrigerador dessetipo de óleo de motor e/ou de engrenagem é instalado emcarcaça de motor e/ou de engrenagem. Neste caso, tanto oagente refrigerante como também o meio a ser refrigeradodevem ser levados até o dispositivo refrigerador etirados do dispositivo refrigerador. Um refrigeradordesse tipo requer relativamente muito um espaço deinstalação.
Além disso, já é conhecido do documento de patente DE 102004 036 286 Al, disponibilizar um dispositivorefrigerador de óleo para motor, no qual um radiador deóleo fica alojado dentro de um carter de óleo a umadistância em relação à superfície de fundo. Além disso,neste caso um orifício de sucção de óleo encontra-seabaixo do radiador de óleo, ficando distante deste. Comuma estrutura desse tipo, o grau de eficiência decirculação do óleo no cárter de óleo pode ser melhorado,o que interfere positivamente, por sua vez, sobre o graude eficiência de refrigeração do óleo.
É conhecida a partir do documento de patente EP 1 600 611Bl uma estrutura de cárter de óleo para motor e/ouengrenagem, cujo orifício no lado do fundo é fechado comuma tampa. Essa tampa compreende um trocador de calor doóleo, que apresenta uma entrada de agente refrigerante,uma saída de agente refrigerante e canais de agenteregrigerante situados entre eles.
Além disso, é conhecido a partir do documento de patenteDE 196 19 977 Al, um motor de combustão interna com umcárter de óleo, em cua carcaça são moldados canais deóleo. O dispositivo refrigerador formado através de umtrocador de calor de placas situa-se, neste caso, foramdo cárter de óleo.
Também é conhecido a partir do documento de patente DD 39500 um dispositivo refrigerador para cártes de óleo, noqual um canal de refrigeração é conduzido de um orifíciode fluxo de entrada externo até um compartimento desucção da bomba de óleo, disposto mais ou menos nocentro da cárter de óleo, na forma de uma espiral. Apartir do tubo de pressão da bomba de óleo é conduzidoóleo desviado através de uma válvula de controle depressão, por um orifício preferivelmente em formato debico, abaixo do nível de óleo praticamentehorizontalmente, para dentro da camada de óleo sobre ocanal de óleo.
Um outro dispositivo refrigerador d eóleo também éconhecido a partir do documento de patente DD 85 68 6 , noqual o circuito de refrigeração do motor é conectado àtampa inferior do motor e fixado no cárter de óleo, sendoque no fundo do cárte de óleo, que fica separado da tampainferior através de uma parede separadora, fica alojadoum crivo de aspiração da bomba de óleo. Na tampa sãoformados também os canais de passagem do fluxo do fluidorefrigerante e no fundo os canais de passagem do óleolubrificante através das nervuras.
Isot posto, é tarefa da presente invenção disponibilizarum dispositivo refrigerador de óleo de motor e/ou deengrenagem especialmente de um motor de combustãointerna, por meio do qual pode ser realizada arefrigeração do óleo através de uma técnica simples decomponentes e com elevada eficiência.
Esta tarefa é solucionada através das características dareivindicação 1. Aperfeiçoamentos vantajosos são objetodas reivindicações dependentes.
De acordo com a reivindicação 1, o dispositivorefrigerador apresenta um radiador de óleo disposto em umcárter de óleo, pelo qual circula um agente refrigerante.De acordo com a invenção, o radiador de óleo é formadoatravés de um trocador de calor de placas comcompartimentos intermediários de placas condutores deagente refrigerante e de óleo, sendo que pelo menos umaparte, preferivelmente todos os compartimentosintermediários de placa condutores de óleo desembocam nocárter de óleo por uma área definida de desembocadura, deforma que o óleo, que sai do cárter de óleo, circule paradentro dos compartimentos intermediários de placascondutores de óleo, diretamente através da árearespectiva de desembocadura.
Um trocador de calor de placas desse tipo ou umtransferidor de calor de placas possibilita uma estruturaem geral simples do dispositivo refrigerador, sendo quea refrigeração do óleo pode ser feita de modo efetivo eeficaz. Principalmente a possibilidade de o óleo podercircular para dentro do trocador de óleo diretamentepelos respectivos compartimentos intermediários d eplacascondutores de óleo, é que viabiliza em conexão com a viasde circulação relativamente longas em um trocador decalor de placas, uma refrigeração do óleo com elevadograu de eficiência.
Uma outra vantagem especial dessa estrutura reside nofato de através da integração do trocador de calor deplacas no cárter de óleo, poder ser disponibilizadagrande área de refrigeração o que em geral não é o casoem radiadores e trocadores de calor dispostosexternamente devido à falta de espaço de instalação.
É especialmente preferida uma estrutura concreta, na qualo trocador de calor de placas seja formado através de umjogo de placas feitos de uma multiplicidade de placas,cujos compartimentos intermediários de placas condutoresde óleo desembocam no cárter de óleo por uma área dedesembocadura radialmente externa e/ou radialmenteinterna com relação ao jogo de placas. Desse modo, o óleopode ser aspirado por meio da pressão de sucção aplicadamais facilmente em sentido radial nos compartimentosintermediários de placas condutores de óleo e por estescircular de modo eficiente sob dissipação de calor noagente refrigerante.
Através da circulação radial do óleo nos compartimentosintermediários de placas condutores de óleo assim comopela circulação radial preferida, subsequente peloscompartimentos intermediários de placas respectivosobtém-se condições de circulação especialmentevantajosas, que produzem por exemplo poucas turbulênciase torvelinhos, o que interfere de modo especialmentevantajoso no grau de eficiência de transmissão de calorno trocador de calor de placas.
De acordo com um outro arranjo concreto especialmentepreferido, os compartimentos intermediários de placascondutores de óleo desembocam no cárter de óleo por umaárea de desembocadura radialment externa, sendo que otrocador de calor de placas apresenta uma área conectorade um tubo de óleo, que é conectada pelo fluxo com oupelo menos uma parte dos compartimentos intermediários deplacas condutores de óleo em uma área interna do trocadorde óleo, de tal forma que o óleo quente vindo do cárterde óleo possa circular radialmente para dentro doscompartimentos inytermediários de placas condutores deóleo através as áreas de desembocadura radialmenteexternas. Em seguida, o óleo passa por essescompartimentos intermediários de placas sob dissipação decalor em sentido preferivelmente radial, de forma quefinalmente o óleo refrigerado possa sair através do tubode óleo. Neste caso, na área das respectivas áreas dedesembocadura, através qual o óleo circula para dentrodos compartimentos intermediários de placas condutores deóleo, é especialmente preferido pelo menos um elementofiltrante e/ou de tela. De acordo com um arranjo concretoespecialmente preferido esse elemento filtrante e/ou detela circunda o jodo todo de placas no perímetrocircunferencial radialmente externo em formato de anel ouem união positiva. Um elemento filtrante e/ou de tela deformato cilíndrico desse tipo pode ser deslocado para operímetro circunferencial e ali ser, por exemplo atravésde um meio de engate e/ou conector em união positiva ouem arraste de força. Através de um elemento filtrantee/ou de tela desse tipo pode facilmente assegurar queeventuais impureza como por exemplo peças metálicas ousimilares, sejam retidos e permaneçam no cárter de óelo.De acordo com um outro arranjo concreto especialmentepreferido o tubo de óleo desemboca em uma área central,nos trocadores de calor de placas, resultando em umaestrutura basicamente simétrica do jogo de placas. 0 tubode óleo propriamente dito é formado preferivelmente porum tubo de aspiração no lado da bomba de óleo de formaque através desse tupo de aspiração possa ser aplicada apressão de aspiração sobr eo óleo no cárter de óleo, afim de aspirar o óleo para dentro dos trocadores de calorde placas através dos compartimentos intermediários deplacas condutores de óleo que desembocam no cárter deóleo ou por suas áreas de desembocadura.
Enquanto anteriormente havia sido detalhadamenteesclarecido em conexão com o arranjo concreto preferido,o fluxo de entrada ou aspiração do óleo para dentro dotrocador de calor de placas através de áreas dedesembocadura radialmente externas, existe aindabasicamente a possibilidade de aspirar o óleo para dentrodos compartimentos intermediários de placas condutores deóleo através de áreas de desembocadura radialmenteexternas, que são formadas por exemplo através de umareentrância central, no lado do trocador de calor,especialmente de o óleo poder circular radialmente paradentro. Neste caso, deveria então ser previsto pelo menosum tubo de óleo que transporte o óleo dos compartimentosintermediários de placas condutores de óleo, no localadequado no trocador de calor de placas, por exemplo naárea marginal do trocador de calor de placas radialmenteexterna. Também deveria ser previsto um elementofiltrante ou de tela analogamente à forma deconcretização anteriormente descrita, na área dedesembocadura radialmente interna do trocador d calor deplacas. No caso dessa variante de concretização, trata-seexpressamente de um arranjo equivalente em relação àvariante de concretização anteriormente detalhadamentedescrita com fluxo de entrada radialmente externo.
É especialmente preferido um arranjo e disposição dodispositivo refrigerador, no qual o trocador de calor deplacas fica alojado ou suspenso no cárter de óleo a umadistância definida em relação a pelo menos uma partedas paredes de fundo e/ou laterais que o circundam. Paratanto, podem ser obtidos graus de eficiência de troca decalor mais vantajosos para o respectivo caso deaplicação. É especialmente preferido o trocador de calorfixado por meio de elementos de mancai do trocador decalor tipo lingueta e/ou flange em suportes no lado daparede da carcaça e/ou em pontos de conexão no lado daparede da carcaçae/ou diretamente na parede da carcaça.
Como meios de fixação removíveis são previstosespecialmente por exemplo parafusos, que são dispostospreferivelmente de tal forma que sejam facilmenteacessíveis para montagem, por um orifício do carter deóleo.
De acordo com um arranjo especialmente preferido, otrocador de calor de placas fica apoiado ou escorado porseus elementos de mancai entre duas ou mais paredes dacarcaça do cárter de óleo, especialmente entre duasparedes da carcaça do cárter de óleo opostas, de formaque o trocador de calor de placas forme por exemplo umtipo de elemento de tração. Desse modo, as paredeslaterais do cárter de óleo ficam apoiadas uma contra aoutra, reduzindo bastante um balanço das paredeslaterais e portanto, reduzindo o ruído.
Para uma integração de função especialmente elevada éproposto integrar canais de refrigeração nos elementos demancai do trocador de calor. Esses canais de agenterefrigerante são conectados em fluxo a pelo menos umaparte dos compartimentos intermdiários de placascondutores de agente refrigerante. De acordo com um outroarranjo especialmente preferido da presente invenção oscanais de refrigeração conectados em fluxo aoscompartimentos intermediários de placas condutores deagente refrigerante são formados por canais de agentesrefrigerantes integrados pelo menos parcialmente em umaparede de carcaça da cárter de óleo. É especialmentepreferido um arranjo, de acordo com o qual as duas formasde concretização anteriormente relatadas são combinadas,nãmlich de de forma que os canais de refrigeraçãointegrados nos elementos de mancai do trocador de calorfiquem conectados em fluxo aos canais de agenterefrigerante integrados na parede da carcaça. Os canaisde refrigeração neste caso, são formados preferivelmentepor uma multiplicidade de furos que se comunicam entresi, que podem ser produzidos facilmente e a baixo custo.A invenção é a seguir mais detalhdamente esclarecida comauxilio de um desenho, onde :
A figura 1 mostra esquematicamente uma seção transversalatravés de um cárter de oleo com um dispoitivorefrigerador de acordo com a invenção,
A figura 2 mostra um corte esquemático ao longo da linhaA-A da Fig. 1, e
A figura 3 mostra esquematicamente uma seção transversalatravés de uma forma de concretização alternativa de umdispositivo refrigerador de acordo com a invenção.Na figura 1 e 2 são mostrados esquematicamente diferentesvistas de seção transversal através de uma primeiravariante de concretização de um dispositivo refrigerador1, de acordo com a invenção. Esse dispositivorefrigerador compreende um trocador de calor de placas 3disposto e alojado em um cárter de óleo 2, como radiadorde óleo.
Conforme podemos observar na figura 2, o trocador decalor de placas 3 é concretamente formado por um jogo deplacas feito de uma multiplicidade de placas planas 4,que formam por um lado compartimentos intermediários deplacas condutores de agente refrigerante 5 e por outrocompartimentos intermediários de placas condutores deóleo 6. O trocador de óleo de placas 3 fica apoiado pormeio de elementos de mancai no lado do trocador de calor7, 8 em suportes no lado do carter 9, 10 de tal forma e,por exemplo por meio de uniões roscadas 11 que o trocadorde calor de placas 3 fique distante tanto em relação àsparedes laterais 12 como em relação à parede de fundo13, na qual normalmente fica alojado um parafuso dedescarga de óleo 14.
Nos elementos de mancai no lado do trocador de calor 7, 8ficam integrados canais de refrigeração 15a, 15bfabricados por furos simples, que por sua vez secomunicam com canais de refrigeração 16a, 16b tambémformados por furos simples, integrados na parede dacarcaça do cárter de óleo 2. Para vedar partes do canalde refrigeração que passa horizontalmente com relação aoplano da figura 2, as quais desembocam na parede externa,são colocados plugues de vedação ou bujões roscados 17. Omesmo se aplica para o canal de agente refrigerante noelemento de mancai esquerdo 7 no plano da figura 2.Conforme aparece ilustrado na figura 2 em ponto evírgula, lá, onde a seta 18 está assinalada, o agenterefrigerante pode circular para dentro do canal de agenterefrigerante 16a no lado da carcaça, de onde ele cheganos compartimentos intermediários de placas 5 condutoresde agente refrigerante, através do canal de refrigeração15a no lado do elemento de mancai, antes do agenterefrigerante circular para fora pelo canal de agenterefrigerante 15b no lado do elemento de mancai, e pelocanal de agente refrigerante 16b no lado da carcaça, deacordo com a seta 19.
Para vedar entre si os canais de refrigeração 15, 16,são colocados elementos d evedação 20 entre o elemento demancai 7 e o elemento de mancai 8 , por um lado, assimcomo entre os suportes 9,10 no lado da carcaça a elesatribuídos.O trocador de calor 3 apresenta, na parte central, umrebaixo 21, que forma uma área de conexão para um tubode aspiração 22, que é conduzido até a bomba de óleo aquinão ilustrada. Esse tubo de aspiração 22 também é vedadopor meio de elementos de vedação 20 em relação aoselementos de mancai 7,8 no lado do trocador de calor.
Conforme se verifica na ilustração esquemática da figura2, o jogo de placas é circundado em união positivaradialmente no lado circunferencial e portanto na formade anel por um filtro de óleo 23 cilíndrico.
Conforme pode-se observar na ilustração da figura 2, oscompartimentos intermediários de placas 6 condutores deóleo respectivos por suas áreas de desembocadura 24radialmente externas ficam diretamente em contato defluxo com o óleo no cárter de óleo 2, de tal forma que oóleo é radialmente aspirado diretamente do cárter de óleo2, passando pelo filtro d eóleo 23 e indo para dentro doscompartimentos intermediários de placas condutores deóleo 6, de forma que o óleo em seguida prossiga nessadireação radial até o rebaixo 21 central. Neste caso,ocorre uma transferência de calor entre o óleo e o agenterefrigerante nos compartimentos intermediários de placascondutores de agente refrigerante 5, como pode-severificar na ilustração da figura 2, através de vias decirculação relativamente longas. Do rebaixo 21, o óleorefrigerado é então aspirado através do tubo de aspiração22. 0 fluxo de óleo neste caso aparece ilustradoesquematicamente pela seta 26.
Na figura 3, é finalmente mostrado um arranjo alternativoem relação à figura 2, no qual os mesmos componentesrecebem os mesmos sinais de referência. Diferentementedo arranjo da figura 2, o trocador de calor de placas 3,neste caso, é fixado por meio de uniões roscadas 11 naparede de fundo 13. Além disso, existem diferenças comrelação à formação dos canais de agente refrigerante.
Assim, a condução de agente refrigerante 18 neste caso éfeita através de um canal de agente refrigerante 16a nolado da parede da carcaça, o qual se estende desde aparede lateral 12, passando pela parede de fundo 13através de uma placa de flange 27, por meio da qual otrocador de placas 3 é fixado na parede de fundo13, indo até o trocador de calor de placas 3, e láchegando até os compartimentos intermediários de placacondutores de agente refrigerante 5. Neste caso, tambémsão previstos novamente nos pontos correspondentes,plugues de vedação 17 ou elementos de vedação 20.
O fluxo de agente refrigerante, de acordo com a seta 19,é feito em contrapartida através de um canal de agenterefrigerante 16b, que se estende desde a parede dacarcaça do cárter de óleo 2, passando por um elementointermediário 28 e chegando até um canal de agenterefrigerante 15b, que é formado em um elemento de mancai7 no lado do trocador de calor. O elemento de mancai 7 évedado em relação ao elemnto intermediário 28 e oelemento intermediário 28 é vedado em realação à paredede carcaça por meio de elementos de vedação 20.
Além disso, a estrutura corresponde com relação atrocador de calor de placas 3, a compartimentosintermediários de placas condutores de agenterefrigerante 5, a compartimentos intermediários de placascondutores de óleo 6, a filtro de óleo 23- e áreas dedesembocadura 24, por sua vez, àqueles da figura 2, deforma que é feita referência às concretizaçõesrespectivas a fim de evitar repetições.
Naturalmente, que os compartimentos intermediários deplacas condutores de óleo 6 são conectados em fluxo aoóleo no cárter de óleo 2 através das áreas dedesembocadura 24. Isso significa que o lado de agenterefrigerante e o lado de óleo são separados entre si deforma estanque e que entre os dois meios ocorre umatransferência de calor desejada.

Claims (15)

1. Dispositivo refrigerador para óleo de motor ou deengrenagem, especialmente de um motor de combustãointerna, provido de um radiador de óleo disposto em umcárter de óleo, pelo qual circula um agente refrigerante,caracterizado pelo fato de o radiador de óleo é formadopor um trocador de óleo de placas (3) provido decompartimentos intermediários de placas condutores deagente refrigerante (5, β) , sendo que pelo menos umaparte dos compartimentos intermediários de placascondutores de óleo (6) desemboca no carter de óleo (2) detal forma que o óleo sai do cárter de óleo (2),diretamente através da área de desembocadura (24) indopara dentro dos compartimentos intermediários de placascondutores de óleo (6).
2. Dispositivo refrigerador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de o trocador decalor de placas (3) ser formado por um jogo de placasobtido por uma multiplicidade de placas (4), cujoscompartimentos intermediários de placas condutores deóleo (6) desembocam por uma área de desembocadura (24)radialmente externa e/ou radialmente interna com relaçãoao jogo de placas, para dentro do cárter de óleo (2) .
3. Dispositivo refrigerador, de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de oscompartimentos intermediários de placas condutores deóleo (6) desembocarem por uma área de desembocaduraradialmente externa (24), para dentro do cárter de óleo(2), e de o trocador de óleo de placas (3) apresentar umaárea conectora interna de tubo de aspiração (22), que éconectada em fluxo em uma área do trocador de calorinterna com os compartimentos intermediários de placascondutores de óleo (6) ou pelo menos com uma parte delesde forma que o óleo quente circule do carter de óleo (2),passando pelas áreas de desembocadura radialmenteexternas (24), indo para dentro em sentido radial doscompartimentos intermediários de placas condutores deóleo (6), por ele circulando preferivelmente em seguidaem sentido radial, de tal forma que o óleo refrigeradocircule para fora através do tubo de óleo (22).
4. Dispositivo refrigerador, de acordo com qualquer umadas reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato deas respectivas áreas de desembocadura (24), através dasquais o óleo circula para dentro dos compartimentosintermediários de placas condutores de óleo (6), seremprovidas de um elemento filtrante e/ou de tela (23) .
5. Dispositivo refrigerador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 3 e 4, caracterizado pelo fato de oelemento filtrante e/ou de tela (23) circundar todo ojogo de placas na área circunferencial radialmenteexterna em formato de anel e/ou união positiva.
6. Dispositivo refrigerador, de acordo com qualquer umadas reivindicações de 3 a 5, caracterizado pelo fato de otubo de óleo (22) desembocar em uma área central notrocador de calor de placas (3)ou em um rebaixo (21) dotrocador de calor de placas (3).
7. Dispositivo refrigerador, de acordo com qualquer umadas reivindicações de 3 a 6, caracterizado pelo fato de otubo de óleo (22) ser formado por um tubo de aspiraçãono lado da bomba de óleo.
8. Dispositivo refrigerador, de acordo com qualquer umadas reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de otrocador de calor de placas (3) ficar disposto e/oususpenso no carter de óleo (2) a uma distância definidaem relação a pelo menos uma parte das paredes que ocircundam (12, 13).
9. Dispositivo refrigerador, de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de o trocador decalor de placas (3) ser fixado por meio de elementos demancai (7, 8) do trocador de calor em elementos deconexão e/ou suportes (9,10) no lado da parede decarcaça e/ou diretamente na parede de carcaça (13),especialmente através de meios de fixação acessíveis porum orifício do cárter de óleo, principalmente removíveis.
10. Dispositivo refrigerador, de acordo com areivindicação 9, caracterizado pelo fato de o trocador decalor (3) ficar apoiado e/ou escorado por seus elementosde mancai (7,8), entre várias paredes de carcaça docárter de óleo (12), especialmente entre duas paredesopostas de carcaça da cárter de óleo.
11. Dispositivo refrigerador, de acordo com qualquer umadas reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato deos elementos de mancai (7,8) do trocador de calor estaremintegrados canais de refrigeração (15), que sãoconectados em fluxo com pelo menos uma parte doscompartimentos intermediários de placas condutores deagente refrigerante (5).
12. Dispositivo refrigerador, de acordo com qualquer umadas reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato deos canais de refrigeração conectados em fluxo com oscompartimentos intermediários de placas condutores deagente refrigerante (6) serem formados por canais deagente refrigerante (16) integrados pelo menosparcialmente em uma parede de carcaça (12, 13) do cárterde óleo (2).
13. Dispositivo refrigerador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 11 e 12, caracterizado pelo fato de oscanais de refrigeração (15) integrados nos elementos demancai (7, 8) do trocador de calor serem conectados emfluxo com pelo menos uma parte dos canais de agenterefrigerante (16) integrados na parede de carcaça (12,13).
14.
Dispositivo refrigerador, de acordo com qualquer umadas reivindicações de 10 a 13, caracterizado pelo fato deos canais de agente refrigerante (15, 16) serem formadospor uma multiplicidade de furos que se comunicam entre si.
BRPI1000440-8A 2009-02-25 2010-02-24 Dispositivo refrigerador de óleo de motor ou de engrenagem de motor de combustão interna BRPI1000440B1 (pt)

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