ES2480281T3 - Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna - Google Patents

Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna Download PDF

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ES2480281T3 ES11156436.5T ES11156436T ES2480281T3 ES 2480281 T3 ES2480281 T3 ES 2480281T3 ES 11156436 T ES11156436 T ES 11156436T ES 2480281 T3 ES2480281 T3 ES 2480281T3
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Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna con una carcasa (2), un canal (4) a través del que puede fluir un gas, que está configurado en la carcasa (2), un cuerpo de compuerta (14) que está fijado en un árbol (12) y que controla una sección transversal de caudal (20) del canal (4), un actuador (26) a través del cual el árbol (12) se puede hacer girar, una unidad de cojinete (28) a través de la que el árbol (12) está apoyado de manera giratoria en la carcasa (2) a ambos lados del cuerpo de compuerta (14), caracterizado por que al menos uno de los cojinetes de la unidad de cojinete (28) está formado exclusivamente por un casquillo de plástico (36) en el que el árbol (12) está apoyado en el lado del canal (4) que está alejado del actuador (26).

Description

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DESCRIPCIÓN
Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna
La invención se refiere a un dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna con una carcasa, un canal a través del que puede fluir un gas, que está configurado en la carcasa, un cuerpo de compuerta que está fijado en un árbol y que controla una sección transversal de caudal del canal, un actuador a través del que el árbol se puede hacer girar y una unidad de cojinete a través de la que el árbol está apoyado de manera giratoria en la carcasa a ambos lados del cuerpo de compuerta.
Los dispositivos de compuerta de este tipo se conocen y en particular se utilizan en sistemas de recirculación de gases de escape para reducir emisiones contaminantes mediante la recirculación de gas de escape a la cámara de combustión del motor de combustión interna. A este respecto, se conocen tanto compuertas cuyos árboles coinciden con el plano de extensión del cuerpo de compuerta como compuertas en las que éstos están dispuestos con un ángulo entre sí. La zona en la que se disponen las compuertas de recirculación de gases de escape está altamente cargada tanto térmicamente como con respecto a contaminaciones que se producen. Por tanto, a menudo se enfrían las carcasas y los actuadores se desacoplan térmicamente del cuerpo de compuerta. Un significado especial para el funcionamiento de las compuertas tiene a este respecto el apoyo. Este último tiene que resistir a cargas térmicas y tiene que ser lo más resistente posible frente a partículas de suciedad, líquidos o hielo.
Así, en el documento DE 10 2007 055 422 A1 se propone una válvula en forma de compuerta que está dispuesta en la carcasa apoyada a ambos lados a través de su árbol. El apoyo se realiza a través de dos cojinetes de agujas en puntos de apoyo de la carcasa que están obturados con respecto al canal a través de dos anillos de obturación dispuestos sobre el árbol. Aunque en este documento se prevé un revestimiento del cuerpo de compuerta para evitar un funcionamiento de apertura defectuoso, no se trata un funcionamiento erróneo por penetración de agua o sustancias sólidas en la zona de los puntos de apoyo o del árbol. Por consiguiente, por ejemplo una penetración de agua en la zona de apoyo y una siguiente congelación del agua puede llevar a un funcionamiento erróneo en particular en el punto de apoyo que está dispuesto geodésicamente por debajo del cuerpo de compuerta. Sin embargo, sobre todo en caso de un apoyo de este tipo se tiene que mantener una precisión de medida elevada en la fabricación del árbol y del orificio pasante de la carcasa que forma los puntos de apoyo, ya que no se pueden compensar unas tolerancias de ubicación demasiado grandes en el presente apoyo. Por tanto, un apoyo de este tipo es muy complicado, y, con ello, caro de fabricar y de montar.
Además, se conoce por el documento EP 2 107 231 A1 una válvula para controlar gases de escape que está configurada como válvula de compuerta excéntrica, apoyada unilateralmente. El árbol de accionamiento está apoyado en una guía de vástago de válvula que está compuesta por dos casquillos situados uno detrás de otro de un material diferente, pudiendo configurarse el casquillo alejado del canal como casquillo de plástico. Una obturación protege estos dos casquillos hacia el canal. El montaje del apoyo de la válvula es muy complicado.
Por tanto existe el objetivo de proporcionar un dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape que presente un apoyo económico y fácil de montar con el que se puedan aumentar las tolerancias de fabricación necesarias. Además, se debe evitar de manera fiable un funcionamiento erróneo por un bloqueo de la compuerta en particular en la zona de los cojinetes.
Este objetivo se consigue mediante la parte característica de la reivindicación principal.
Debido a que al menos uno de los cojinetes de la unidad de cojinete está formado exclusivamente por un casquillo de plástico en el que está apoyado el árbol en el lado del canal que está alejado del actuador, ya se pueden reducir considerablemente los costes, ya que tolerancias en la fabricación del árbol y de los puntos de apoyo en la carcasa se compensan por el casquillo de plástico. Además, el montaje se puede realizar con un despliegue reducido.
Preferiblemente, el casquillo de plástico está fabricado a partir de un material termoplástico que tiene una baja sensibilidad a la temperatura y buenas propiedades de deslizamiento. Éste se tiene que elegir de modo que es lo más resistente posible frente a adherencias.
En una realización preferida, el casquillo de plástico está configurado en forma de vaso. A este respecto resulta ventajoso sobre todo cuando el casquillo de plástico cierre un orificio de la carcasa que sirve como punto de apoyo. Esto posibilita el montaje del árbol de compuerta a través de esta abertura en el canal. El punto de apoyo se obtura hacia fuera a través del casquillo de plástico mediante un encaje a presión. En particular, en esta disposición resulta un montaje sencillo del casquillo.
En una configuración ventajosa alternativa, el casquillo de plástico está cerrado de manera cilíndrica y el orificio de carcasa está cerrado a través de un disco de obturación. También en este caso es posible un montaje a través de la abertura del canal. La fabricación del casquillo es sencilla.
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Es especialmente ventajoso cuando el casquillo de plástico presente en su pared exterior cilíndrica una abertura que en el estado montado está dispuesta en el lado aguas abajo del cuerpo de compuerta y se extiende desde el interior del casquillo de plástico radialmente hacia fuera. Debido a la diferencia de presión que existe por la compuerta resulta en esta realización una caída de presión entre la abertura del casquillo de plástico en el lado aguas abajo de la compuerta y la zona de cojinete interior del casquillo. Humedad u otras incrustaciones se extraen por esta diferencia del casquillo de plástico al interior del canal.
En una configuración adicional a este respecto está configurada una ranura en una pared interior del casquillo de plástico que se extiende desde el extremo del casquillo de plástico que está alejado del cuerpo de compuerta hacia la abertura del casquillo de plástico, de modo que se establece una conexión de fluidos. Esto tiene como consecuencia de que también se evacuen impurezas del fondo del casquillo.
Asimismo, a través de una configuración correspondiente de la carcasa se puede extraer la humedad del casquillo de plástico si en la carcasa está configurado un orificio que se extiende desde el canal en el lado aguas abajo del cuerpo de compuerta al interior del orificio de carcasa, que sirve como punto de apoyo, hacia un lado abierto del casquillo de plástico.
En una realización según la invención adicional a este respecto existe entre la abertura del casquillo de plástico y el orificio de la carcasa una conexión de fluidos, de modo que líquidos o partículas se evacuan desde el interior del casquillo de plástico a través de su orificio pasante y el orificio hacia el lado aguas abajo de la compuerta al interior del canal.
Además, en una realización preferida existe en el lado aguas arriba del cuerpo de compuerta una conexión de fluidos entre el interior del casquillo de plástico y el canal a través de una abertura adicional. Una realización de este tipo se puede utilizar cuando se permiten valores de fuga más elevados. El efecto de aspiración hacia el lado aguas abajo se intensifica.
Para garantizar que los dos orificios se corresponden entre sí se fija la ubicación del casquillo de plástico en la carcasa al estar configurado un talón en la circunferencia exterior del casquillo de plástico que se corresponde con una hendidura correspondiente de la carcasa. Esto asegura una vida útil claramente aumentada en comparación con apoyos conocidos, ya que se garantiza el funcionamiento de la aspiración mediante la ubicación correcta de los orificios.
Por tanto se crea un dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna que se puede fabricar y montar de manera claramente más sencilla y por tanto más económica. Además, se garantiza que no se pueden producir impurezas o capas de hielo en el cojinete que pudieran poner en peligro el funcionamiento de giro correcto de la compuerta. También esto se realiza de manera económica.
Un ejemplo de realización de un dispositivo de compuerta según la invención para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna se representa en las figuras y se describe a continuación.
La figura 1 muestra una vista lateral de un dispositivo de compuerta según la invención en una representación cortada.
La figura 2 muestra un detalle del dispositivo de compuerta según la invención de la figura 1.
La figura 3 muestra una representación tridimensional del casquillo de plástico del dispositivo de compuerta según la figura 1.
El dispositivo de compuerta según la invención presenta una carcasa 2 que forma un canal 4 en su interior que es un canal que lleva gas, por ejemplo un canal de recirculación de gases de escape de un motor de combustión interna.
La carcasa 2 presenta un orificio de carcasa 6 que atraviesa el eje central del canal 4, que está realizado de manera ampliada en los lados opuestos de la carcasa. Esta zona ampliada sirve como punto de apoyo 8, 10 para un árbol 12 en el que está fijado un cuerpo de compuerta 14 en una rendija 16 del árbol 12 mediante tornillos 18.
A la altura del cuerpo de compuerta 14, el canal 4 presenta una sección transversal de caudal 20 que está controlada por el cuerpo de compuerta 14. En el estado cerrado, el cuerpo de compuerta 14 separa un lado 22 aguas arriba del canal 4 con respecto a un lado 24 aguas abajo.
El cuerpo de compuerta 14 se puede girar mediante el árbol 12 a través de un actuador 26 sólo en parte visible. Para ello, el árbol 12 se desliza a través del orificio de carcasa 6 y se apoya a través de una unidad de cojinete 28 cuyos componentes individuales están dispuestos en los puntos de apoyo 8, 10.
La unidad de cojinete 28 está compuesta por un cojinete de agujas 30 que se fija frente a un deslizamiento axial mediante un anillo de fijación 32 cuyo extremo axial opuesto se apoya en un tope 34 en la carcasa 2. Este cojinete
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de agujas 30 está dispuesto, en el presente ejemplo de realización, en el lado del árbol 12 que está dirigido al actuador 26.
En el lado opuesto, esto es, alejado del actuador 26, el árbol 12 se apoya según la invención mediante un casquillo de plástico 36 que forma la segunda parte de la unidad de cojinete 28. Este casquillo de plástico se puede fabricar por ejemplo a partir de un material termoplástico optimizado tribológicamente, tal como por ejemplo se comercializa bajo el nombre Iglidur. El casquillo de plástico 36 está configurado en forma de vaso, cerrando una base 38 del casquillo de plástico 36 el orificio pasante de carcasa 6 de la carcasa 2. El uso de este casquillo de plástico 36 como parte de la unidad de cojinete 28 lleva a una gran resistencia frente a tolerancias del dispositivo de compuerta. De manera correspondiente, se reducen los costes de procesamiento necesarios en la fabricación del árbol 12 y de los puntos de apoyo 8, 10.
En una pared exterior cilíndrica 40 del casquillo de plástico 36 está configurada una abertura 42 que se extiende del interior a la zona exterior radial del casquillo de plástico 36. Esta abertura 42, que se puede configurar o como orificio o como hendidura en la pared 40, se corresponde con un orificio 44 que se extiende en el lado 24 aguas abajo del cuerpo de compuerta 14 desde el canal 4 hasta el interior del orificio de carcasa 6 o del punto de apoyo 10 en el que está dispuesto el casquillo de plástico 36. Además, en la pared interior del casquillo de plástico 36, en una conexión de fluidos con la abertura 42 está configurada una ranura 47 que se extiende desde la base del casquillo de plástico 36 hacia la abertura 42, de modo que se evacuan partículas o líquidos de la zona en el extremo del árbol de compuerta 12.
Para garantizar que a través de la abertura 42 del casquillo de plástico 36 y el orificio 44 en la carcasa 2 se establece una conexión de fluidos entre el interior del casquillo de plástico 36 y el canal 4, el casquillo de plástico 36 presenta en la circunferencia exterior de la pared exterior 40 un talón 46, tal como se puede ver en la figura 3. Este talón 46 se adentra en una hendidura configurada de manera correspondiente de la carcasa 2, de modo que el casquillo de plástico 36 sólo se puede montar en una posición fija en la que la abertura 42 está dirigida al orificio 44.
Cabe señalar que en el lado 24 aguas abajo del canal 4 existe una presión menor que en el lado aguas arriba. Esto también es necesario para que se pueda producir un flujo de gases de escape en la dirección hacia el tubo de aspiración. Si ahora fluyen partículas de suciedad o un líquido a lo largo del árbol 12 al interior del casquillo de plástico 36, entonces estas partículas o este líquido son arrastrados por la caída de presión existente a través de la abertura 42 y el orificio 44 al interior del canal 4 y no permanecen en el casquillo de plástico 36. De manera correspondiente, en este caso tampoco se produce una adherencia del árbol 12 en el casquillo de plástico 36, ya que en esta posición no queda agua que pudiera llevar a una formación de hielo ni partículas de suciedad que se pudieran formar.
Un dispositivo de compuerta configurado de manera correspondiente a este ejemplo de realización se puede fabricar de manera económica, ya que no son necesarias etapas de procesamiento para alcanzar una redondez suficiente del árbol y de los puntos de apoyo. Se vuelve posible una fabricación con mayores tolerancias. Al mismo tiempo existe una resistencia elevada con respecto a impurezas, de modo que se garantiza el funcionamiento deseado del dispositivo de compuerta durante un periodo prolongado.
Debería estar claro que el alcance de protección de la reivindicación principal no está limitado al ejemplo de realización descrito. Un casquillo de plástico también se puede emplear de manera ventajosa, según la aplicación y la construcción, en el extremo opuesto del árbol o en ambos puntos de apoyo. También se puede utilizar, por ejemplo, un casquillo cilíndrico cuyo extremo abierto, igual que el orifico de cojinete de la carcasa, se cierra mediante un disco de obturación. Evidentemente, también son concebibles modificaciones constructivas adicionales con respecto a la configuración, la fijación y la disposición de los diferentes componentes constructivos del dispositivo de compuerta.
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Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna con una carcasa (2), un canal (4) a través del que puede fluir un gas, que está configurado en la carcasa (2), un cuerpo de compuerta (14) que está fijado en un árbol (12) y que controla una sección transversal de caudal (20) del canal (4), un actuador (26) a través del cual el árbol (12) se puede hacer girar, una unidad de cojinete (28) a través de la que el árbol (12) está apoyado de manera giratoria en la carcasa (2) a ambos lados del cuerpo de compuerta (14), caracterizado por que al menos uno de los cojinetes de la unidad de cojinete (28) está formado exclusivamente por un casquillo de plástico (36) en el que el árbol (12) está apoyado en el lado del canal (4) que está alejado del actuador (26).
  2. 2.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna según la reivindicación 1, caracterizado por que el casquillo de plástico (36) está fabricado de un material termoplástico.
  3. 3.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el casquillo de plástico (36) está configurado en forma de vaso.
  4. 4.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el casquillo de plástico (36) cierra un orificio de carcasa (6) que sirve como punto de apoyo (10).
  5. 5.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el casquillo de plástico (36) es cilíndrico y el orificio de carcasa (6) está cerrado mediante un disco de obturación.
  6. 6.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el casquillo de plástico (36) presenta en su pared exterior cilíndrica (40) una abertura (42) que en el estado montado está dispuesta en el lado (24) aguas abajo del cuerpo de compuerta (14) y se extiende desde el interior del casquillo de plástico (36) radialmente hacia fuera.
  7. 7.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna según la reivindicación 6, caracterizado por que en una pared interior del casquillo de plástico (36) está configurada una ranura (47) que se extiende desde el extremo del casquillo de plástico (36) que está alejado del cuerpo de compuerta (14) hacia la abertura (42).
  8. 8.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la carcasa (2) está configurado un orificio (44) que se extiende desde el canal (4) en el lado (24) aguas abajo del cuerpo de compuerta (14) al interior del orificio de carcasa (6), que sirve como punto de apoyo (10), hacia un lado abierto del casquillo de plástico (36).
  9. 9.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna según la reivindicación 8, caracterizado por que entre la abertura (42) del casquillo de plástico (36) y el orificio (44) de la carcasa (2) existe una conexión de fluidos.
  10. 10.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por que en el lado (22) aguas arriba del cuerpo de compuerta (14) existe una conexión de fluidos entre el interior del casquillo de plástico (36) y el canal (4) a través de una abertura adicional.
  11. 11.
    Dispositivo de compuerta para un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la circunferencia exterior del casquillo de plástico (36) está configurado un talón (46) que se corresponde con una hendidura correspondiente de la carcasa (2).
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