ES2380640T3 - Sistema para inyectar un aerosol - Google Patents

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Petrus Maria Van Eijck
Leendert Rens Groen
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Abstract

Sistema (1) para inyectar un aerosol el cual es liquido bajo presión en el estado líquido, que comprende un depósito de almacenamiento (2) para dicho aerosol el cual es líquido bajo presión, una bomba (3) la cual está conectada a él, una tubería (5) de alimentación la cual está conectada a la bomba, un inyector (6) conectado a la tubería (5) de alimentación, una tubería (11) de retorno que se extiende entre el inyector (6) y dicho depósito de almacenamiento (2), medios de control de combustible para controlar la cantidad de aerosol de líquido el cual es inyectado por dicho inyector, en el que están presentes medios de control de la bomba para controlar la entrega de la bomba dependiendo de la cantidad de líquido a ser dispensado, en el que, durante la operación, dichas tuberías de alimentación y retorno están conectadas una a la otra en flujo continuo sin una parte que pueda ser cerrada completamente, con una restricción (12) que está provista en dicha tubería (11) de descarga la cual proporciona un flujo pasante sustancialmente constante, caracterizado porque dicha restricción en dicha tubería de retorno que es un regulador de flujo (12) el cual está diseñado para alcanzar un flujo de retorno sustancialmente constante de dicho aerosol de líquido.

Description

Sistema para inyectar un aerosol
La presente invenci6n se refiere a un sistema para inyectar un aerosol el cual es liquido bajo presi6n en el estado liquido, que comprende un dep6sito de almacenamiento para dicho aerosol el cual es liquido bajo presi6n, una bomba la cual esta conectada a el, una tuberia de alimentaci6n la cual esta conectada a la bomba, un inyector conectado a la tuberia de alimentaci6n, una linea de retorno que se extiende entre el inyector y dicho dep6sito de almacenamiento, medios de control de combustible para controlar la cantidad de aerosol de liquido el cual es inyectado por dicho inyector, en el que estan presentes medios de control de la bomba para controlar la entrega de la bomba dependiendo de la cantidad de liquido a ser dispensado.
Un sistema de este tipo se conoce del documento de patente WO 99/61769. El cesionario de la patente ha comercializado durante un tiempo considerable un sistema bajo el nombre LPI en el cual aerosol licuado es inyectado en un motor de combusti6n interna en el estado liquido. Las ventajas de tal sistema incluyen un control muy preciso como resultado del cual se pueden cumplir los requerimientos de emisiones mas estrictos. Ademas, con motores de combusti6n interna los cuales pueden tambien ser alimentados con gasolina, la perdida de potencia es despreciable.
Con tal sistema, un regulador de presi6n esta presente en la conexi6n entre el ultimo inyector y la tuberia de retorno
o en la tuberia de retorno. De tal manera, puede asegurarse que la presi6n en los inyectores esta dentro del intervalo deseado. El cesionario de la patente tambien ha propuesto el uso de una bomba con una entrega variable de forma que, cuando la carga en el motor de combusti6n interna es pequena, es decir el combustible que tiene que ser inyectado, la entrega de la bomba es mas pequena que bajo carga total.
Es un objeto de la presente invenci6n simplificar este sistema e incrementar la fiabilidad operativa del mismo.
Este objeto se alcanza con el sistema descrito arriba porque, durante la operaci6n, dichas tuberias de alimentaci6n y retorno estan conectadas una a la otra en flujo continuo sin que una parte pueda ser cerrada completamente, con un una restricci6n que esta provista en dicha tuberia de descarga la cual proporciona un flujo pasante sustancialmente constante.
De acuerdo con la presente invenci6n, el regulador de presi6n usado hasta ahora ya no se usa. El termino regulador de presi6n se entiende que se refiere a una valvula de corte con apertura variable. Dependiendo de la presi6n que es detectada por el regulador, se controla el tamano de la apertura variable. Si la presi6n es insuficiente, tal valvula de corte cerrara completamente.
Con la presente invenci6n, no se proporciona ninguna valvula de corte, que pueda cerrar completamente durante la operaci6n, en el sistema que comprende una tuberia de alimentaci6n, inyectores, tuberia de descarga. De acuerdo con la presente invenci6n, esta presente una restricci6n o regulador de flujo, el cual, no obstante, proporciona un flujo pasante permanente y sustancialmente constante. De acuerdo con la presente invenci6n, con los inyectores, la presi6n deseada se alcanza regulando de forma muy precisa la entrega de la bomba. Esto es, en contraste con la tecnica anterior, en la que la bomba s6lo podria ser operada bajo ciertas condiciones discretas de operaci6n, como resultado de lo cual era necesario usar una valvula de corte de presi6n controlable de forma precisa. Mejorando la capacidad de control de la bomba, este componente ahora ya no se requiere y por ello la fiabilidad del sistema puede ser mejorada mas a la vez que se reduce el coste del mismo.
De acuerdo con una realizaci6n particular de la presente invenci6n, la bomba es, ademas, preferiblemente realizada para proporcionar un incremento de presi6n relativamente limitado con respecto a la presi6n que prevalece en el dep6sito. El valor mencionado es un maximo de aproximadamente 5 bar y, mas particularmente, aproximadamente 4 bar con respecto a la presi6n que hay en el dep6sito de almacenamiento. Como resultado, la bomba puede ser de un diseno mas simple.
El sistema descrito arriba tiene el resultado de que, de medias, circula menos combustible, lo cual, a su vez, conduce a menor calentamiento y, por otro lado, es posible aun impedir de manera fiable el efecto desventajoso de la creaci6n de burbujas de aerosol.
De acuerdo con una realizaci6n particular de la bomba descrita arriba, esta ultima esta realizada como una bomba axial. Tal bomba comprende un rotor que tiene un gran numero de camaras las cuales estan dispuestas axialmente en el. En un lado del rotor hay una entrada y una salida mientras que un conducto con una secci6n transversal la cual decrece desde la entrada hacia la salida esta provisto en el lado opuesto. Tal bomba funciona de una manera muy simple y tiene muy pocas partes m6viles, como resultado de lo cual se produce una gran fiabilidad operacional.
De acuerdo con otra variante de la invenci6n, la bomba esta provista con un motor electrico que tiene escobillas de carbono. Debido a la mezcla no inflamable en el dep6sito de almacenamiento, no habra riesgo alguno de una explosi6n o similar en el caso de formaci6n de chipas, en particular si la bomba esta colocada en el dep6sito de almacenamiento.
De acuerdo con la invenci6n, la restricci6n esta realizada para proporcionar un flujo constante. Todo esto puede ser controlado por los primeros medios de control. Tambien es posible usar un dispositivo que funciona de forma completamente independiente. Mas particularmente, hay un flujo de retorno constante. De esta manera, la circulaci6n esta siempre asegurada. El resultado de ello puede ser una presi6n de inyecci6n variable.
Si el sistema es usado en combinaci6n con un sistema de gasolina para un motor de combusti6n interna y, mas particularmente, si el sistema va a ser montado en algun sitio en una etapa posterior, es posible usar la informaci6n presente en la ECU de tal motor de gasolina de una manera ventajosa para controlar el sistema.
De acuerdo con otra realizaci6n ventajosa de la invenci6n, los inyectores no estan conectados directamente al colector de entrada. De acuerdo con una variante particular, en particular con un motor multicilindro, estos inyectores estan acoplados directamente adyacentes uno a otro y una tuberia flexible se extiende en cada caso entre los inyectores y el colector de entrada. Como resultado, la unidad que comprende los inyectores puede ser montada de una manera particularmente compacta. Ademas, se requiere menos espacio en el colector de entrada para proporcionar la conexi6n a la inyecci6n.
De acuerdo con una realizaci6n particular de la invenci6n, se proveen tubos dispensadores pequenos en los inyectores para el combustible liquido. Estos estan provistos con aislamiento con el fin de impedir la congelaci6n debida a la humedad que esta presente en el aire de entrada.
En otra realizaci6n de la invenci6n, se proveen valvulas de corte de seguridad en la parte de alimentaci6n del sistema. Deberia entenderse que tales valvulas de corte de seguridad estan completamente abiertas en funcionamiento. Tan pronto como estas se cierran, el sistema se detiene.
Como regulador para un flujo constante, se menciona un regulador con el cual se realiza un caudal de flujo de 10-20 l/h.
La invenci6n se describira con mas detalle abajo con referencia a una realizaci6n de ejemplo ilustrada en los dibujos, en los cuales:
la figura 1 muestra esquematicamente el sistema de acuerdo con la invenci6n;
la figura 2 muestra una secci6n transversal de una bomba usada con el sistema de acuerdo con la invenci6n;
la figura 3 muestra partes de la bomba de la figura 2, y
la figura 4 muestra un ejemplo de regulador de flujo.
En la figura 1, el sistema de acuerdo con la invenci6n, esta denotado por el numero de referencia 1. Este comprende un dep6sito de almacenamiento (2) para un vapor licuado, tal como LPG. No obstante, debe entenderse que puede usarse cualquier vapor licuado. Ejemplos que pueden ser mencionados son propano y butano puros.
Dentro del dep6sito de almacenamiento (2), hay colocada una bomba (3) por medio de la cual el combustible es extraido del dep6sito y presurizado. Por via de la valvula (4) de corte, el combustible es bombeado en la tuberia de alimentaci6n (5). El incremento de presi6n con respecto al dep6sito esta en el rango de 0,5-5 bar y, mas particularmente, aproximadamente 3-4 bar. En la tuberia de alimentaci6n, cerca del motor (8) de combusti6n interna y los inyectores (6), se provee otra valvula (9) de corte de seguridad. Durante la operaci6n, las valvulas (4) de corte de seguridad (4) y (9) estan completamente abiertas y cuando esta fuera de operaci6n estan completamente cerradas.
Agua abajo de la valvula (9) de corte de seguridad, los inyectores (6) estan conectados en serie. En este caso, el motor (8) de combusti6n interna es un motor de cuatro cilindros el cual usa cuatro inyectores (6). Estos estan conectados electricamente a una unidad (13) de control.
Aguas abajo del ultimo inyector (6) esta dispuesta una tuberia (11) de retorno en la cual esta incorporada una restricci6n (12). La secci6n transversal efectiva de esta restricci6n (12) es variable y esta controlada por la unidad de control (13). Debe entenderse que en una variante, puede usarse una restricci6n (12) que tenga un area no variable en secci6n transversal de flujo pasante. En ambos casos, hay siempre una conexi6n de flujo pasante entre la tuberia
(5)
de alimentaci6n y la tuberia (11) de retorno. La tuberia (11) de retorno se abre al dep6sito (2).
Los inyectores (6) estan dispuestos directamente uno a continuaci6n del otro. Entre los inyectores (6) y el colector
(7)
de entrada del motor (8) de combusti6n se extienden tuberias (15) flexibles que tienen una longitud de al menos 5 cm. Estos estan conectados de una manera muy compacta a los tubos (10) de dispensaci6n pequenos los cuales estan dispuestos en los respectivos tubos de succi6n del colector (7) de entrada. No se han mostrado detalles de ellos, pero en la parte que se extiende en el conducto de aire (gas) del colector (7) de entrada ellos consisten en una parte central a traves de la cual el gas de liquido es introducido y una parte que esta dispuesta alrededor de ella y aislada con respecto a ella. Durante la operaci6n, esta parte aislada la cual esta dispuesta alrededor de la parte central tiene una temperatura tan alta que no hay dep6sito de hielo alli a partir de la humedad que esta presente en el aire.
La unidad de control (13) esta conectada a la ECU (14) del motor (8) de combusti6n interna el cual esta realizado para funcionar con dos tipos de combustible, es decir, puede ademas funcionar con gasolina, etanol u otro similar. Si el sistema no esta disenado para ser operado en combinaci6n con otro sistema de combustible, la unidad de control
(13) sera acoplada a sensores los cuales indican los parametros de operaci6n del motor (8) de combusti6n. Tambien en el caso del sistema ilustrado aqui, pueden proveerse sensores independientes con el fin de suministrar ciertos parametros de operaci6n del motor de combusti6n a la unidad de control (13) y hace posible el control sobre la base de ellos.
El sistema descrito arriba funciona como sigue:
Dependiendo de las condiciones de operaci6n deseadas, tales como, por ejemplo, las determinadas por pisar el pedal del acelerador en el caso de un motor de coche, una cierta cantidad de combustible liquido tendra que ser dispensada por via de los inyectores (6). Esta cantidad es determinada por la unidad de control (13). Dependiendo de esta cantidad deseada, la unidad de control (13) regulara la entrega de la bomba (3). De acuerdo con la invenci6n, esto tiene lugar de una manera muy precisa. Como resultado, es posible alcanzar un flujo de retorno casi constante a traves de la tuberia (11) de retorno. Tal flujo de retorno es siempre necesario con el fin de ser capaces de bombear burbujas de vapor fuera de la tuberia (5) de alimentaci6n y los inyectores (6). Esto significa que de acuerdo con la presente invenci6n, ya no es necesario usar un regulador de presi6n en la restricci6n (12).
Como se ha indicado, puede ser posible opcionalmente influir sobre la secci6n transversal efectiva de la restricci6n
(12) con el fin de asegurar un flujo sustancialmente constante a traves de la tuberia (11) de retorno. Todo esto depende de la precisi6n deseada del flujo de retorno a traves de la tuberia (11).
La figura 4 muestra un ejemplo de regulador de flujo 12. Este consta de un cilindro 20 un el cual se provee un embolo 21 con un huelgo considerable. Las flechas (22) indican la direcci6n del flujo. En la figura 4, el embolo (21) es presionado a la izquierda por el muelle (23) relativamente debil. La abertura con un taladro relativamente pequeno esta indicada por el numero de referencia (24).
Un regulador de flujo de este tipo funciona como sigue:
El fluido que choca contra el embolo desde el lado izquierdo presiona el embolo en la direcci6n de la abertura (24) contra la acci6n del muelle (23). Como resultado, el caudal del flujo a traves de la abertura (24) decrecera y el embolo (21) se movera de vuelta hacia la izquierda como resultado de la presi6n del muelle (23) el cual conduce a un incremento en el flujo y como resultado del flujo incrementado el embolo (21) se movera de vuelta hacia la derecha de la manera descrita arriba.
Un regulador de flujo (12) simple de este tipo es particularmente fiable y por medio del mismo es posible mantener, por ejemplo, un flujo constante de entre 10 y 20 litros por hora a una presi6n grandemente variable del fluido alimentado.
La figura 2 muestra el rotor de la bomba (3), Este rotor esta indicado por el numero de referencia (16). El numero de referencia (17) denota escobillas de carbono la cuales proporcionan una tensi6n a traves de los devanados del rotor
(16) mientras que el numero de referencia (18) denota un tornillo axial. El numero de referencia (19) denota un conducto con secci6n transversal variable (figura 3). Una bomba de este tipo ha probado ser particularmente simple de producir y puede ser controlada de una manera muy precisa.
La restricci6n (12) variable esta disenada de tal manera que una cantidad constante de liquido junto con cualquier burbuja de vapor presente en el es retornada independientemente del incremento de presi6n causado por la bomba (3).

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Sistema (1) para inyectar un aerosol el cual es liquido bajo presi6n en el estado liquido, que comprende un dep6sito de almacenamiento (2) para dicho aerosol el cual es liquido bajo presi6n, una bomba (3) la cual esta conectada a el, una tuberia (5) de alimentaci6n la cual esta conectada a la bomba, un inyector (6) conectado a la tuberia (5) de alimentaci6n, una tuberia (11) de retorno que se extiende entre el inyector (6) y dicho dep6sito de almacenamiento (2), medios de control de combustible para controlar la cantidad de aerosol de liquido el cual es inyectado por dicho inyector, en el que estan presentes medios de control de la bomba para controlar la entrega de la bomba dependiendo de la cantidad de liquido a ser dispensado, en el que, durante la operaci6n, dichas tuberias de alimentaci6n y retorno estan conectadas una a la otra en flujo continuo sin una parte que pueda ser cerrada completamente, con una restricci6n (12) que esta provista en dicha tuberia (11) de descarga la cual proporciona un flujo pasante sustancialmente constante, caracterizado porque dicha restricci6n en dicha tuberia de retorno que es un regulador de flujo (12) el cual esta disenado para alcanzar un flujo de retorno sustancialmente constante de dicho aerosol de liquido.
  2. 2.-Sistema de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en el que dicha bomba (3) es realizada para proporcionar un incremento de presi6n de como maximo 5 bar con respecto a la presi6n en dicho dep6sito de almacenamiento.
  3. 3.-Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha bomba (3) es una bomba axial.
  4. 4.-Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha bomba (3) es una bomba electrica provista de escobillas (17) de carbono.
  5. 5.-Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que dichos medios de control de combustible comprenden una ECU (14) para un motor de gasolina.
  6. 6.-Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que comprende un colector de entrada (7) y en el que dos inyectores (6) son provistos uno junto al otro y en cada caso una tuberia (15) con una longitud de al menos 5 cm esta dispuesta entre dichos inyectores (6) y dicho colector (7).
  7. 7.-Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que comprende un colector de entrada (7) y un tubo (10) de dispensaci6n dispuesto en dicho colector y conectado a dicho inyector, en el que esa parte del tubo
    (10) de dispensaci6n la cual se extiende en dicho colector y esta en contacto con el aerosol el cual es liquido bajo presi6n esta aislada con respecto al exterior de dicho tubo de dispensaci6n.
  8. 8.-Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que comprende valvulas (4, 9) de corte provistas en el dep6sito de almacenamiento (2) y montadas en el extremo aguas abajo de la tuberia (5) de alimentaci6n las cuales valvulas (4, 9) de corte no cierran durante la operaci6n.
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