Dispositivo (36) para amortiguar impulsos de presión en un sistema de fluido (16),

en especial en un sistema decombustible de un motor de combustión interna, con una carcasa (38, 40) y con al menos un cámara de trabajo (66),la cual se comunica al menos por regiones con el sistema de fluido (16), en donde dentro de la cámara de trabajo(66) se dispone al menos de un volumen de gas (58) obturado de forma estanca mediante al menos una membrana(54), caracterizado porque el volumen de gas (58) está limitado mediante al menos dos membranas (54a, 54b), queestán unidas entre sí de forma estanca y están empotradas radialmente hacia dentro, desde una línea de obturación(57) en la región de sus bordes, mediante dos anillos de apriete (82, 84).

Dispositivo para amortiguar impulsos de presión en un sistema de fluido, en especial en un sistema de combustible de un motor de combustión interna

Estado de la técnica

La invención se refiere a un dispositivo para amortiguar impulsos de presión en un sistema de fluido, en especial en un sistema de combustible de un motor de combustión interna, con una carcasa y con al menos un cámara de trabajo, la cual se comunica al menos por regiones con el sistema de fluido.

Se conoce un dispositivo de este tipo del documento DE 195 39 885 A1. Allí se muestra un sistema de combustible de un motor de combustión interna con inyección directa de combustible. Desde una bomba de pre-transporte se transporta el combustible hasta una bomba de émbolo de alta presión, la cual comprime el combustible hasta una presión muy elevada. Desde la bomba de émbolo de alta presión el combustible llega a un conducto colector de combustible (“raíl”) . La bomba de émbolo de alta presión es accionada mediante un árbol de levas del motor de combustión interna. Para poder ajustar el caudal de la bomba de émbolo de alta presión, con independencia del número de revoluciones del árbol de levas, está prevista una válvula de control de cantidades. Mediante ésta puede unirse la cámara de transporte de la bomba de émbolo de alta presión durante una carrera de transporte, durante un breve espacio de tiempo, a la región del sistema de combustible colocada entre la bomba de transporte eléctrica y la bomba de émbolo de alta presión.

Por medio de esto, sin embargo, se introducen impulsos de presión considerables en esta región del sistema decombustible. Para amortiguar estos está previsto allí un amortiguador de presión. Éste se compone de una carcasa y de un émbolo, el cual está pretensado por un muelle.

Del mercado se conoce también un amortiguador de presión, el cual trabaja con una membrana de goma pretensada por un muelle. Para que en el caso de sistemas sin presión (es decir, por ejemplo en el caso del motor de combustión interna desconectado) la membrana de goma no se dilate con el tiempo de forma inadmisible, se dispone de un tope en el que se apoya la membrana en el caso de presión reducida.

En el sistema de combustible conocido del documento DE 195 39 885 A1, la presión entre la bomba de pretransporte y la bomba de émbolo de alta presión es casi constante. En los sistemas de combustible modernos, sin embargo, esta presión puede ser variable. Normalmente es de entre 0, 5 y 8 bares, en donde debe disponerse de una seguridad de sobrecarga hasta aproximadamente 10 a 12 bares. Si se usa el amortiguador de presión conocido, que presenta una membrana de goma, en un sistema de combustible de este tipo, existe el riesgo de que, en el caso de una presión de sistema reducida de por ejemplo 0, 5 bares y de los impulsos de presión superpuestos, la membrana de goma tropiece con el tope. A causa de esto se debilita la acción amortiguadora del amortiguador y pueden producirse daños en la membrana de goma. El amortiguador de presión conocido del documento DE 195 39 885 A1 con un émbolo y un muelle tendría que ser constructivamente muy grande, a su vez, en el caso de usarse en un sistema de combustible de este tipo con presión previa variable.

Con respecto al estado de la técnica se hace referencia además a los documentos NL-1016384, EP 1 342 911 A2, US 5, 794, 594, US 3, 366, 144, US 2002/139351 A1 y WO 01/65106 A1.

La presente invención tiene por ello la tarea de perfeccionar un dispositivo de la clase citada al comienzo, de tal modo que pueda usarse en un sistema de combustible con presión previa variable, pero que sea constructivamente pequeño y presente una larga vida útil.

Esta tarea es resuelta mediante un dispositivo con las particularidades de la reivindicación 1.

Ventajas de la invención

Mediante la utilización de un volumen de gas cerrado, la compresibilidad de los gases puede aprovecharse para garantizar el movimiento elástico de la membrana necesario para amortiguar impulsos de presión. Con ello no impulsa la membrana mediante ningún tipo de elemento mecánico, lo que aumenta claramente su vida útil y reduce el riesgo de daños. Aparte de esto, un volumen de gas de este tipo puede materializarse en casi cualquier forma geométrica. Por lo tanto puede alojarse en el sistema de fluido con mucho ahorro de espacio. Otra ventaja del dispositivo conforme a la invención consiste en que puede prescindirse de un conducto de fuga, lo que simplifica de nuevo la estructura del sistema de combustible.

Un amortiguador de presión, en el que el volumen de gas se limita mediante al menos dos membranas que están empotradas en la región de sus bordes mediante anillos de apriete, está construido de forma relativamente plana. Esto se cumple todavía más si las membranas son fundamentalmente paralelas. Con ello es naturalmente

imaginable de forma lógica que el volumen de gas se introduzca en la cámara situada entre las dos membranas mientras se ensamblan entre sí, de tal modo que pueda prescindirse de una abertura de llenado.

En las reivindicaciones subordinadas se indican perfeccionamientos ventajosos de la invención.

En un primer perfeccionamiento se propone que la membrana sea de metal. Una membrana de este tipo tiene diferentes ventajas: por un lado una membrana de este tipo es muy estanca a los gases habituales y también a los fluidos. Aquí juega un papel positivo en especial la alta densidad de las membranas metálicas con relación a las emisiones HC. Por otro lado, en el caso de una membrana metálica no se produce a lo largo del tiempo ninguna sobre-dilatación incluso a presiones bajas, por ejemplo en el caso de un motor de combustión interna desconectado, de tal modo que puede usarse un dispositivo de amortiguación con una membrana metálica en un sistema de fluido, que presente presión de fluido variable en una gran región.

También es ventajoso que el volumen de gas esté formado por un tubo metálico de paredes finas y cerrado en sus extremos de forma estanca a los gases. Esto puede materializarse de forma muy sencilla y económica.

Si al menos una pared exterior de la cámara de trabajo está configurada también como membrana, se obtiene con un espacio constructivo mínimo una superficie hidráulicamente activa adicional. La efectividad del dispositivo conforme a la invención se aumenta de nuevo claramente por medio de esto, al mismo tiempo que una reducida necesidad de espacio.

Es especialmente ventajoso que el volumen de gas confinado disponible, a una presión exterior normalizada (por ejemplo 1013 hPa) , presente una presión definida, de forma preferida una sobrepresión. Con una presión definida así puede ajustarse la “rigidez de muelle”. Normalmente se elige una sobrepresión en el volumen de gas confinado en comparación con la presión exterior, ya que por medio de esto puede aprovecharse todo el margen posible de tensión (tracción y presión) del material de membrana.

Sin embargo, también es imaginable una depresión o también una presión normalizada. De forma preferida se elige una sobrepresión interior tal, que se corresponda aproximadamente con la mitad de la sobrepresión máxima de funcionamiento, restando el aumento de presión que se produce a causa de la compresión de la pieza constructiva.

Con ello puede optimizarse también la efectividad del volumen de gas, a causa de la minimización del volumen de gas confinado. Mediante una minimización de este tipo se materializa precisamente una mayor rigidez de muelle. Por medio de esto la membrana puede ser más fina y pueden minimizarse las tensiones en el material de membrana. Aparte de esto se hace posible en toda la región de trabajo un trabajo sin que tropiece el dispositivo. Además de esto se reduce la carga sobre toda la región de trabajo, ya que mediante la presión interior confinada se reduce la diferencia de presión sobre la pared de membrana. De este modo la geometría de membrana puede diseñarse para mayores recorridos de carrera y una menor carga de presión, respectivamente un volumen de instalación pequeño.

Con ello el volumen de gas puede presentar una abertura obturable, a través de la cual puede ajustarse la presión. Esto facilita la producción del volumen de gas. En caso contrario la propia producción tendría que realizarse a una presión determinada.

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1. Dispositivo (36) para amortiguar impulsos de presión en un sistema de fluido (16) , en especial en un sistema de combustible de un motor de combustión interna, con una carcasa (38, 40) y con al menos un cámara de trabajo (66) , la cual se comunica al menos por regiones con el sistema de fluido (16) , en donde dentro de la cámara de trabajo

(66) se dispone al menos de un volumen de gas (58) obturado de forma estanca mediante al menos una membrana (54) , caracterizado porque el volumen de gas (58) está limitado mediante al menos dos membranas (54a, 54b) , que están unidas entre sí de forma estanca y están empotradas radialmente hacia dentro, desde una línea de obturación

(57) en la región de sus bordes, mediante dos anillos de apriete (82, 84) .

2. Dispositivo (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la membrana (54) presenta al menos una nervadura (78) .

3. Dispositivo (36) según la reivindicación 2, caracterizado porque la membrana (54) presenta varias nervaduras (78) , las cuales tienen diferente altura y/o un recorrido diferente y/o una sección transversal diferente.

4. Dispositivo (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la membrana (54a) presenta al menos un segmento de tope (80a) , el cual en el caso de un desvío máximo de la membrana (54) hace contacto con una contrasuperficie (80b) .

5. Dispositivo (36) según la reivindicación 4, caracterizado porque la contrasuperficie (80b) está configurada sobre la carcasa (40) , sobre una pieza de tope (112) aparte, y/o sobre otra membrana (54b) .

6. Dispositivo (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está integrado en una carcasa

(92) de una bomba de combustible (18) .

7. Dispositivo (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara de trabajo comprende una cámara anular (66) y el volumen de gas (58) es anular.

8. Dispositivo (36) según la reivindicación 6, caracterizado porque la cámara de trabajo (66) y el volumen de gas (58) están dispuestos, en o sobre un cilindro (92) de una bomba de combustible (18) , al menos casi coaxialmente al eje de cilindro (90) .

9. Dispositivo (36) según las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado porque el volumen de gas (58) está dispuesto a modo de una espiral dentro de la cámara anular (66) , en donde la espiral (58) y la cámara anular (66) son al menos aproximadamente coaxiales.

10. Dispositivo (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el volumen de gas (58) se ha llenado con helio.

11. Dispositivo (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la membrana (54) y/o la carcasa son magnéticas al menos por regiones.

12. Dispositivo (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la membrana (36) esté producida al menos en parte con un material en banda ancha, el cual presenta tensiones propias

13. Dispositivo (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la membrana (54) comprende al menos un segmento de nervadura (76) y al menos un segmento de fuelle (110) .

14. Dispositivo (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la membrana (54) presenta sobre su borde radialmente exterior un segmento de fijación (122) , el cual se extiende casi en paralelo al eje central

(41) y está fijado a la carcasa (40) .

15. Dispositivo (36) según la reivindicación 14, caracterizado porque comprende una instalación tensora (124) , la cual impulsa el segmento de fijación (122) radialmente contra la carcasa (40) .