ES2262478T3 - Filtro de carburante. - Google Patents
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Abstract
Filtro de carburante, en particular para motores diesel, presentando por lo menos - un cabezal del filtro (11), - un vaso del filtro (12), unido estanco al cabezal del filtro (11) y que forma una carcasa de filtro (15), - una entrada de carburante (16) y una salida de carburante (17) que se comunican con la carcasa del filtro (15), - un elemento filtrante (13), que está situado dentro de la carcasa del filtro (15) y que separa de modo estanco un lado crudo (19) de un lado limpio (20), y - una calefacción (14), donde la calefacción (14) está formada por lo menos por - un cuerpo de transmisión de calor (29) que tiene por lo menos una superficie plana, - una capa soporte (36), térmicamente estable, aplicada sobre la superficie plana, en particular una capa híbrida cerámica, - un serpentín de calefacción (34) aplicado sobre la capa soporte (35), - una brida (26) que sirve para fijar la calefacción (14) en el filtro de carburante (10), y - contactos (30) para la alimentación de corriente, caracterizado porque además del serpentín de calefacción (34) están situados sobre la capa soporte (35) componentes electrónicos (36), y la superficie plana con todos los elementos (34, 36) colocados sobre ella, va revestida de una capa de protección (37).
Description
Filtro de carburante.
La invención se refiere a un filtro de
carburante según el preámbulo de la reivindicación 1.
Por la patente DE 38 29 126 se conoce un filtro
de carburante que dispone de una cabeza de filtro con una entrada y
salida de carburante, un cartucho de filtro y una calefacción para
el carburante. La calefacción para el carburante sirve para
calentar el carburante que fluye a través del filtro de carburante,
tal como carburante diesel. Los carburantes diesel contienen
componentes, como por ejemplo parafinas, que a temperaturas más
bajas a partir de 0º se vuelven viscosas o sólidas, de manera que el
carburante diesel adopta una consistencia semejante a una papilla.
La consecuencia de esto es que el elemento del filtro de carburante,
que generalmente está dispuesto en el filtro de carburante entre
el depósito de carburante y el motor, en la tubería de carburante,
se puede tupir y obstruir, con lo cual el motor deja de recibir
carburante y se para.
Para que este carburante diesel se mantenga
líquido y no llegue a tupir el elemento del filtro de carburante,
se ha previsto una resistencia de calefacción situada en la cabeza
del filtro. Esta resistencia de calefacción se acciona por medio de
un interruptor de potencia semiconductor y contiene un elemento
calentador realizado como elemento PTC (elemento con coeficiente de
temperatura positivo). La resistencia del elemento PTC aumenta
bruscamente cuando se rebasa un valor umbral de temperatura. Para
evitar el sobrecalentamiento del elemento PTC está previsto un
interruptor de potencia conectado en serie que limita el flujo
máximo de corriente eléctrica.
Para el control del elemento PTC se necesita un
circuito de control y alimentación que disponga de un elemento
sensible a la temperatura. Este elemento sensible a la temperatura
puede ser un bimetal o un termistor. Ahora bien, estos componentes
necesitan un cierto volumen para su instalación en el filtro de
carburante, con lo cual aumenta el espacio necesario para la
instalación del filtro de carburante.
Tal como es generalmente conocido, el carburante
diesel no se debe calentar por encima de 175ºC, ya que en este punto
comienza la formación de burbujas de vapor, lo cual da lugar a
empeorar el proceso de combustión.
Ahora bien, los elementos PTC pueden alcanzar
temperaturas superficiales de 200ºC, con lo cual el carburante
diesel, que está en contacto directo con el elemento PTC, se
calienta por encima de su punto crítico de 175ºC, y por este motivo
se forman burbujas de vapor. Además, la potencia de los elementos
PTC depende del caudal de volumen y de la temperatura del
carburante.
El documento EP 0 400 223 describe un filtro
diesel con una calefacción integrada en el cabezal. La calefacción
está realizada como calefacción PTC en forma de disco. Cuando
penetra carburante diesel frío en el cabezal se acciona un
interruptor térmico, que pone en funcionamiento la calefacción. El
carburante es calentado por la calefacción antes de incidir sobre
el elemento del filtro. En cuanto el carburante rebasa una
temperatura predeterminada, se desconecta la calefacción.
El documento GB 2 115 305 describe un filtro de
carburante. En el filtro de carburante está situada una calefacción
que calienta el carburante. La calefacción dispone de una capa de
soporte y de un serpentín de calefacción aplicado sobre la capa de
soporte. El serpentín de calefacción va revestido de una capa de
cubierta, con lo cual el serpentín de calefacción queda
eléctricamente aislado.
El documento US 4,844,793 describe una
calefacción de carburante, donde el elemento calentador está formado
por un material PTC. Este material PTC está revestido de un
material eléctricamente conductor.
El objetivo de la invención es por lo tanto
crear un filtro de carburante con una calefacción, donde la
calefacción requiera solamente un espacio de instalación reducido,
permitiendo al mismo tiempo una buena transmisión de calor al
carburante, y donde no debe llegar a producirse una temperatura
superficial demasiado alta.
Este objetivo se resuelve por las
características de la reivindicación 1.
El filtro de carburante objeto de la invención
es adecuado de manera ventajosa para calentar el carburante, en
particular el carburante diesel y el biodiesel (RME/PME), y
asegurar de esta manera la filtración del carburante y la
alimentación de carburante al motor, incluso a temperaturas del
carburante a partir de 5ºC o más frío, donde para calentar el
carburante está prevista una calefacción que solamente requiere un
espacio de instalación reducido y alcanza una temperatura
superficial máxima de 120ºC.
Para ello, el filtro de carburante presenta un
cabezal del filtro y un paso del filtro, unidos estancos entre sí y
que forman conjuntamente la carcasa del filtro. El filtro de
carburante presenta además una entrada de carburante, una salida de
carburante, un medio filtrante y una calefacción.
El cabezal del filtro puede bombearse por
ejemplo como tapa sin cumplir otras funciones, o servir para fijar
el filtro de carburante a unos componentes previstos para ello. La
entrada de carburante y/o la salida de carburante pueden estar
además integrados en el cabezal del filtro. La entrada de carburante
y la salida de carburante están en comunicación con el volumen de la
carcasa formada por la carcasa del filtro. El medio filtrante divide
el volumen de la carcasa en un lado bruto, y en un lado limpio,
separado de aquel de forma estanca. La entrada de carburante se
comunica con el lado crudo y la salida de carburante con el lado
limpio.
La calefacción está situada en el lado crudo del
carburante, con el fin de que se caliente el carburante antes de
pasar a través del medio filtrante. Para ello, la calefacción puede
estar situada en el cabezal del filtro o en el vaso del filtro, por
el lado crudo. Pero también cabe imaginar que en el filtro de
carburante estén integradas varias calefacciones. En este caso, una
primera calefacción puede estar situada en un fondo del vaso del
filtro, y una segunda calefacción en el cabezal del filtro. También
pueden estar dispuestas varias calefacciones, por ejemplo tres o
cuatro, en una pared del vaso del filtro, que también puede pasar
por esquinas. Además de servir para calentar el carburante, la
calefacción se puede emplear también para calentar el agua
segregada que se acumule en el fondo del vaso del filtro.
La calefacción presenta por lo menos un cuerpo
de transmisión de calor, una capa soporte, un serpentín de
calefacción, una brida y contactos para la alimentación de
corriente. El cuerpo de transmisión de calor tiene por lo menos una
superficie plana sobre la cual va colocada la capa soporte. Para
que la capa soporte no se descomponga por el calor generado por el
serpentín de calefacción, la capa soporte está formada por un
material térmicamente estable, por ejemplo un material cerámico o
metálico. Además, la capa soporte no debe causar ningún
cortocircuito en el serpentín de calefacción, por lo que el
material térmicamente estable ha de poseer además características
eléctricas aislantes, y además la capa soporte ha de presentar una
buena característica de transmisión del calor, ya que el calor
producido por el serpentín de calefacción se ha de transmitir a
través de la capa soporte al cuerpo de transmisión del calor. Para
ello la capa soporte puede consistir por ejemplo en una capa
cerámica, una resina sintética o un pegamento.
El serpentín de calefacción se puede colocar
como componente independiente sobre la capa soporte, o por ejemplo
puede estar aplicado sobre la placa soporte por un procedimiento de
serigrafía. El serpentín de calefacción puede estar aplicado sobre
la capa soporte con un trazado cualquiera, teniéndose a conseguir
una superficie de calefacción lo más grande posible sobre la
superficie plana del cuerpo de transmisión de calor. La superficie
de calentamiento se ve influenciada por la disposición del
serpentín de calefacción. El serpentín de calefacción puede estar
dispuesto por ejemplo en forma de láminas, en forma espiral, en
forma circular o en forma angulosa.
La brida sigue para la colocación y fijación de
la calefacción en el filtro de carburante. Si la calefacción se
introduce desde el exterior en la carcasa del filtro, se deberá
prever una junta entre la zona que penetra en el lado crudo, y la
zona que sobresale del filtro de carburante, con el fin de que no
pueda escapar carburante del filtro de carburante. Si la
calefacción se dispone exclusivamente en el interior del filtro de
carburante, se puede prescindir de la junta. La brida puede llevar
por ejemplo una rosca, unos orificios de fijación, un cierre de
bayoneta o alojamientos para ganchos tensores o clips, para su
fijación a la carcasa del filtro.
La calefacción presenta además unos contactos
para la alimentación de corriente. Estos contactos pueden estar
formados por dos cables que se pueden conectar a una fuente de
alimentación. Los contactos pueden estar además integrados en una
clavija que se puede variar según los deseos del cliente. Por medio
de los contactos se puede activar la calefacción por ejemplo a
través del ordenador de a bordo. El ordenador de a bordo puede por
ejemplo captar por medio de sensores diversos datos tales como por
ejemplo datos del motor, temperatura exterior, temperatura del
carburante, y en función de ellos, encender o apagar la
calefacción.
Una realización ventajosa de la idea de la
invención prevé la disposición de la calefacción en la entrada de
carburante, ya que el carburante se calienta antes de su primer
contacto con el medio filtrante, y en este punto se encuentra la
sección más estrecha antes del medio filtrante, con lo cual el
carburante es donde mejor se puede calentar. Una forma de
realización especial de la calefacción consiste en el empleo de un
cuerpo de transmisión de calor en forma de varilla. Mediante esta
realización, el cuerpo de transmisión de calor presenta una
superficie de proyección que tiene una anchura más estrecha en
comparación con su longitud. Mediante una realización de esta clase,
la calefacción puede presentar una gran superficie plana y se puede
integrar dentro de un canal largo y estrecho.
En otra realización de la invención se prevé una
superficie de sección semicircular para el cuerpo de transmisión de
calor. En este caso, la superficie plana se corresponde en su
anchura al diámetro de la sección semicircular, y para la
transmisión de calor se dispone una superficie mayor, a lo largo
del arco circular de la sección.
De acuerdo con otra realización de la invención
se prevé por lo menos un nervio que se extiende paralelo a un eje
longitudinal del cuerpo de transmisión de calor en forma de
varilla. Mediante el empleo de un nervio se incrementa la
superficie útil para la transmisión del calor. Si se emplean varios
nervios, se aumenta la superficie que se utiliza para la
transmisión de calor.
Es conveniente situar sobre la superficie plana
un sistema electrónico para el control de la calefacción. En este
caso, la calefacción es independiente de controles exteriores o de
ordenadores de a bordo. El sistema electrónico puede ir por ejemplo
soldado o pegado sobre la capa soporte.
En otra variante de la invención se prevé un
medio para la determinación de la temperatura existente en el
carburante. Este medio puede ser por ejemplo un interruptor
bimetálico que encienda y apague la calefacción.
Una realización especial del medio para
determinar la temperatura de carburante consiste en el empleo de un
elemento PTC, que enciende o apaga la calefacción de acuerdo con la
temperatura del carburante, y que para ello presenta un volumen muy
reducido. De acuerdo con unos valores teóricos predeterminados, el
interruptor electrónico enciende o apaga.
De acuerdo con otra realización de la invención,
la calefacción contiene dos cuerpos de transmisión de calor,
dispuestos uno sobre otro por sus superficies planas, y que llevan
un serpentín de calefacción común. Para ello, el primer cuerpo de
transmisión de calor lleva la capa soporte y el serpentín de
calefacción, y el segundo cuerpo de transmisión de calor va colocado
sobre el serpentín de calefacción, bien de forma directa sin o con
la capa soporte, y está unido al primer cuerpo de transmisión de
calor. De este modo, un único perfil de calefacción calienta dos
cuerpos de transmisión de calor, con lo cual, el calor generado se
transmite mejor al carburante.
Es conveniente revestir la superficie plana con
todos los elementos colocados sobre la misma, como por ejemplo
elemento PTC, el sistema electrónico, las resistencias y el
serpentín de calefacción, con una capa de protección para que el
carburante no llegue a ponerse en contacto directo con estos
elementos y los destruya. La capa de protección es de un material
que no es destruido por el carburante, y que además es resistente a
las temperaturas, frente al calor generado por el serpentín de
calefacción. Por otra parte, el material de la capa de protección
no deberá atacar los elementos allí colocados. El material
convenientemente transmite también el calor al carburante. La capa
de protección puede consistir por ejemplo en un adhesivo de dos
componentes.
Estas y otras características de
perfeccionamientos preferidos de la invención se deducen no solo de
las reivindicaciones sino también de la descripción y de los
dibujos, donde las distintas características pueden estar
realizadas respectivamente de forma individual o reunidas varias en
forma de sub-combinaciones en la forma de
realización de la invención, y en otros campos, y pueden
representar realizaciones ventajosas merecedoras de protección por
sí mismas, y para las cuales se reivindica aquí la protección.
Otros detalles de la invención se explican a
continuación sirviéndose del dibujo.
Las Figuras muestran:
Figura 1 un filtro de carburante, en
sección,
Figura 2 una calefacción vista en planta,
Figura 3 una calefacción en una vista
lateral,
Figura 4 un área de sección de un cuerpo de
transmisión de calor,
Figura 5 un área de sección de un cuerpo de
transmisor de calor, y
Figura 6 un área de sección de un cuerpo de
transmisión de calor.
En la Figura 1 está representado en sección un
filtro de carburante 10. El filtro de carburante 10 presenta un
cabezal del filtro 11, un vaso del filtro 12, un elemento filtrante
13 y una calefacción 14. El cabezal del filtro 11 tiene una entrada
de carburante 16 y una salida de carburante 17, y está unido de
forma estanca con el vaso del filtro 12, por ejemplo mediante una
unión prensada, atornillada o engrapada, con lo cual se forma una
carcasa de filtro 16.
La carcasa de filtro 15 rodea un volumen de
carcasa de filtro 18, estando situado el elemento filtrante 13
dentro del volumen de la carcasa del filtro 18, separando de forma
estanca un lado crudo 19 de un lado limpio 20. El lado crudo 19
está en comunicación con la entrada de carburante 16, y el lado
limpio 20 se comunica con la salida de carburante 17. El elemento
filtrante 13 asienta con una arandela terminal inferior 21 de forma
estanca contra el vaso del filtro 12, y con una arandela final
superior 22 de forma estanca en una tubuladura 23. La tubuladura 23
forma parte del cabezal del filtro 11, y rodea un conducto de
comunicación 24 que está unido a la salida del carburante 17.
En el cabezal del filtro 11 está instalada una
calefacción 14. En esta realización, esta calefacción 14 va
atornillada de forma estanca al cabezal del filtro 11. Para ello la
calefacción 14 lleva una brida 25, realizada como cabeza hexagonal.
A continuación de esta brida 25 hay una zona roscada 26, que va
enroscada en un orificio roscado 27. Para el sellado de la
calefacción 14 hay una junta plana 28 intercalada entre la brida 25
y el cabezal del filtro 11. A continuación de la zona roscada 26 va
un cuerpo de transmisión de calor 29. Esto se explicará con mayor
detalle sirviéndose de las Figuras 2 y 3. A través de la brida 25
pasan unos cables de contacto 30, que están unidos a los
componentes electrónicos de la calefacción 14. Estos cables de
contacto 30 pueden estar por ejemplo unidos a una clavija o estar
unidos directamente a una fuente de tensión, por ejemplo mediante
soldadura.
En cuanto penetra el carburante en el filtro de
carburante 10 a través de la entrada de carburante 16, se calienta
el carburante mediante la calefacción 14 para una temperatura de
carburante inferior a por ejemplo 5ºC. El calentamiento del
carburante tiene lugar mientras el carburante pasa a lo largo de la
calefacción 14. De este modo se licua el carburante, y no tupe al
elemento filtrante 13. De este modo se alimenta con seguridad con
carburante un motor dispuesto a continuación del filtro de
carburante 10.
En la Figura 2 está representada la calefacción
14 en una vista en planta. En esta realización, la brida 25' está
realizada como una placa rectangular, que lleva unos orificios de
fijación (no representados). A continuación de la brida hay una
zona de junta 31. Esta zona de junta tiene una ranura 32 en la cual
se puede colocar una junta tórica (no representada). Esta junta
tórica forma una unión estanca con un orificio de alojamiento (no
representado), en el cabezal del filtro 11 según la Figura 1.
El cuerpo de transmisión de calor 29 presenta
una superficie plana 33 sobre la cual va aplicada una capa soporte
35 con un serpentín de calefacción 34. Sobre la capa soporte 35
están dispuestos además unos componentes electrónicos 36. Los
componentes electrónicos 36 pueden ser por ejemplo un sistema
electrónico para la evaluación de un elemento PTC para determinar
la temperatura del calefacción, unas resistencias o chips.
En la Figura 3 está representada una calefacción
14 en una vista lateral. En este caso, la brida 25' es un
rectángulo igual que se ha descrito para la Figura 2. A continuación
de la brida 25' viene la zona de junta 31, y a continuación de ésta
a su vez viene el cuerpo de transmisión de calor 29. Sobre el
cuerpo de transmisión de calor 29, por ejemplo de aluminio, va
aplicada la capa soporte 35, formada por una capa híbrida cerámica.
Sobre esta capa soporte 35 van situados los componentes electrónicos
36 y el serpentín de calefacción 34. Encima de estos componentes
36, 34 va colocada una capa de protección 37. Ésta recubre de forma
estanca todos los componentes 34, 36, para que calefacción no
destruya estos componentes 34, 36.
En la Figura 4 está representada una superficie
de sección rectangular del cuerpo de transmisión de calor 29.
En la Figura 5 está representada una superficie
de sección de forma semicircular del cuerpo de transmisión de calor
29.
En la Figura 6 está representada una superficie
de sección del cuerpo de transmisión de calor 29 dotada de nervios
38.
Claims (8)
1. Filtro de carburante, en particular para
motores diesel, presentando por lo menos
- -
- un cabezal del filtro (11),
- -
- un vaso del filtro (12), unido estanco al cabezal del filtro (11) y que forma una carcasa de filtro (15),
- -
- una entrada de carburante (16) y una salida de carburante (17) que se comunican con la carcasa del filtro (15),
- -
- un elemento filtrante (13), que está situado dentro de la carcasa del filtro (15) y que separa de modo estanco un lado crudo (19) de un lado limpio (20), y
- -
- una calefacción (14), donde
la calefacción (14) está formada por lo menos
por
- -
- un cuerpo de transmisión de calor (29) que tiene por lo menos una superficie plana,
- -
- una capa soporte (36), térmicamente estable, aplicada sobre la superficie plana, en particular una capa híbrida cerámica,
- -
- un serpentín de calefacción (34) aplicado sobre la capa soporte (35),
- -
- una brida (26) que sirve para fijar la calefacción (14) en el filtro de carburante (10), y
- -
- contactos (30) para la alimentación de corriente,
caracterizado porque además
del serpentín de calefacción (34) están situados sobre la capa
soporte (35) componentes electrónicos (36), y la superficie plana
con todos los elementos (34, 36) colocados sobre ella, va revestida
de una capa de protección
(37).
2. Filtro de carburante según la reivindicación
1, caracterizado porque la calefacción (14) está situada en
la entrada de carburante (16).
3. Filtro de carburante según la reivindicación
1 ó 2, caracterizado porque el cuerpo de transmisión de calor
(29) está realizado en forma de varilla.
4. Filtro de carburante según la reivindicación
3, caracterizado porque el cuerpo de transmisión de calor
(29) presenta un área de sección semicircular.
5. Filtro de carburante según una de las
reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque el cuerpo de
transmisión de calor (29) lleva por lo menos un nervio (36) para la
transmisión del calor, situado paralelo al eje longitudinal de la
varilla.
6. Filtro de carburante según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
calefacción (14) lleva un medio para la determinación de la
temperatura existente en el carburante.
7. Filtro de carburante según la reivindicación
6, caracterizado porque el medio para determinar la
temperatura del carburante es un elemento PTC.
8. Filtro de carburante según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
calefacción (14) dispone de dos cuerpos de transmisión de calor
(29), donde los cuerpos de transmisión de calor (29) están
dispuestos con sus superficies planas una sobre la otra, y presentan
un serpentín de calefacción (34) común.
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