BR112017019125B1

BR112017019125B1 - Dispositivo para produzir vácuo utilizando o efeito venturi e sistema compreendendo dispositivo para produzir vácuo

Info

Publication number: BR112017019125B1
Application number: BR112017019125-3A
Authority: BR
Inventors: David E. Fletcher; Brian M. Graichen; James H. Miller; Keith Hampton
Original assignee: Dayco Ip Holdings, Llc
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2022-08-23
Also published as: CN107429709A; JP2018507982A; JP6773673B2; US20160265557A1; BR112017019125A2; EP3268617A1; US10443627B2; KR102498930B1; EP3268617A4; WO2016145078A1; CN107429709B; EP3268617B1; KR20170126937A

Abstract

São descritos dispositivos para produção de vácuo utilizando o efeito Venturi, tendo um alojamento que define uma câmara de aspiração, uma passagem motriz convergente em direção à câmara de aspiração e em comunicação com ela, uma passagem de descarga que diverge e se afasta da câmara de aspiração e está em comunicação com a mesma, e uma passagem de aspiração em comunicação com a câmara de aspiração. Dentro da câmara de aspiração, uma saída motriz da passagem motriz está geralmente alinhada com, e espaçada de, uma entrada de descarga da passagem de descarga, para definir uma abertura de Venturi, e a passagem de aspiração entra na câmara de aspiração em uma posição que gera uma alteração de cerca de 180 graus na direção do fluxo de aspiração, a partir da passagem de aspiração até a passagem de descarga. Além disso, ou alternativamente, a passagem motriz termina em um bico que se projeta para dentro da câmara de aspiração, disposto de maneira espaçada de todas as, ou de uma ou mais, paredes laterais da câmara de aspiração.

Description

PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

[001] Este pedido de patente reivindica o benefício do pedido provisório N° U.S. 62/130.422, depositado em 9 de março de 2015, e do pedido provisório N° U.S. 62/193.633, depositado em 17 de julho de 2015, ambos estando aqui incorporados como referência.

CAMPO TÉCNICO

[002] Este pedido de patente refere-se a dispositivos para produção de vácuo utilizando o efeito Venturi, mais particularmente para que tais dispositivos tenham um fluxo de aspiração aumentado, gerado com uma taxa de fluxo motriz moderada.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Os motores, como por exemplo os motores de veículos, estão tendo seu tamanho reduzido e sua potência aumentada, havendo uma redução do vácuo disponível a partir do motor. Este vácuo tem muitos usos potenciais, incluindo o uso pelo impulsor do freio do veículo.

[004] Uma solução para este défice de vácuo é a instalação de uma bomba de vácuo. As bombas de vácuo, no entanto, têm um custo e um peso significativos para o motor, seu consumo de energia elétrica pode exigir uma capacidade de energia adicional do alternador, e sua ineficiência pode dificultar as ações de melhoria da economia de combustível.

[005] Uma outra solução é utilizar um evacuador que gera vácuo através da criação de um caminho de fluxo de ar no motor, paralelo ao acelerador, referido como um desvio de ingestão. Este fluxo de desvio passa através de um dispositivo Venturi, que gera um vácuo de aspiração. O problema com os evacuadores presentemente disponíveis é que eles são limitados pela quantidade de vazão de massa de vácuo que eles podem gerar e pela quantidade de ar do motor que eles consomem.

[006] Existe uma necessidade por projetos melhorados que gerem uma taxa de fluxo de massa de aspiração aumentada, em particular quando o fluxo motriz é um fluxo motriz de impulsionamento reforçado.

[007] Dispositivos conhecidos no estado da técnica são divulgados nos documentos US5816446, US3064878, US2014/360607 e WO2014094890.

SUMÁRIO

[008] Em um aspecto, são descritos dispositivos para produção de vácuo utilizando o efeito Venturi, possuindo um alojamento que define uma câmara de aspiração, uma passagem motriz convergente que vai em direção à câmara de aspiração e está em comunicação com ela, uma passagem de descarga divergente que se afasta da câmara de aspiração e está em comunicação com ela, e uma passagem de aspiração em comunicação com a câmara de aspiração. Dentro da câmara de aspiração, uma saída motriz da passagem motriz fica geralmente alinhada com, e espaçada de, uma entrada de descarga da passagem de descarga, para definir uma abertura de Venturi, com a passagem de aspiração entrando na câmara de aspiração em uma posição que gera uma alteração de cerca de 180 graus na direção do fluxo de aspiração que vai da passagem de aspiração para a passagem de descarga.

[009] Em todos os aspectos dos dispositivos, os dispositivos podem incluir uma das, ou todas as, seguintes características. A passagem motriz e a passagem de descarga divergem, ambas, na área de seção transversal que sai da câmara de aspiração, como uma função hiperbólica ou parabólica. A câmara de aspiração possui cerca de 10 mm até aproximadamente 25 mm de largura interna. A saída motriz apresenta um primeiro raio de canto dentro da passagem motriz, e a entrada de descarga pode estar geralmente nivelada com uma parede da câmara de aspiração, transicionando em relação à mesma com um segundo raio de canto. Aqui, o segundo raio de canto é maior do que o primeiro raio de canto, e a área da seção transversal da saída motriz pode ser menor do que a área da seção transversal da entrada de descarga.

[010] A passagem motriz pode terminar em um bico que se projeta para dentro da câmara de aspiração e que fica disposto espaçado de uma ou mais paredes laterais da câmara de aspiração, provendo desse modo um fluxo de aspiração em torno da totalidade de uma superfície externa do bico; ao fazer isto, a superfície externa do bico converge em direção à extremidade de saída da passagem motriz com um ou mais ângulos de convergência, quando observada em seção transversal longitudinal. Aqui, a câmara de aspiração apresenta um fundo interior geralmente arredondado abaixo do bico.

[011] Em outro aspecto, são descritos dispositivos para produção de vácuo utilizando o efeito Venturi, possuindo um alojamento que define uma câmara de aspiração, uma passagem motriz convergente que vai em direção à câmara de aspiração e está em comunicação com ela, uma passagem de descarga divergente que se afasta da câmara de aspiração e está em comunicação com ela, e uma passagem de aspiração em comunicação com a câmara de aspiração. Dentro da câmara de aspiração, uma saída motriz da passagem motriz fica geralmente alinhada com, e espaçada de, uma entrada de descarga da passagem de descarga, para definir uma abertura de Venturi, com a passagem motriz terminando em um bico que se projeta para dentro da câmara de aspiração e que fica disposto espaçado de uma ou mais paredes laterais da câmara de aspiração, provendo desse modo um fluxo de aspiração em torno da totalidade de uma superfície externa do bico. Em todos os aspectos dos dispositivos, os dispositivos podem incluir uma das, ou todas as, seguintes características.

[012] A passagem de aspiração fica disposta paralelamente à passagem de descarga. A superfície externa do bico converge para a extremidade de saída da passagem motriz, e a câmara de aspiração possui um fundo interno geralmente arredondado abaixo do bico. A câmara de aspiração tem cerca de 10 mm até aproximadamente 25 mm de largura interna.

[013] A saída motriz apresenta um primeiro raio de canto dentro da passagem motriz, e a entrada de descarga pode estar geralmente nivelada com uma parede da câmara de aspiração, transicionando em relação à mesma com um segundo raio de canto. Aqui, o segundo raio de canto é maior do que o primeiro raio de canto, e a área da seção transversal da saída motriz pode ser menor do que a área da seção transversal da entrada de descarga.

[014] Pelo menos a passagem de descarga é uma passagem interna formada por curvas hiperbolóides que conectam a entrada de descarga a uma saída de descarga, mas a passagem motriz e a passagem de descarga podem ambas divergir, na área de seção transversal que sai da câmara de aspiração, como uma função hiperbólica ou parabólica.

[015] Em outro aspecto, são descritos sistemas que incluem qualquer um dos dispositivos acima para produção de vácuo usando o efeito Venturi, uma fonte de pressão de impulsionamento conectada à passagem motriz, um dispositivo que requer vácuo conectado à passagem de aspiração, com pressão atmosférica conectada à passagem de descarga, sendo essa pressão atmosférica menor do que a pressão de impulsionamento. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS - A fig. 1A é uma vista lateral em perspectiva de um dispositivo que gera vácuo utilizando o efeito Venturi; - A fig. 1B é uma vista lateral, longitudinal, em corte, apenas da extremidade de entrada da porta motriz de uma forma de incorporação alternativa do dispositivo da fig. 1; - A fig. 2 é uma vista explodida lateral, longitudinal, em corte, do dispositivo da fig. 1; - A fig. 3 é uma vista lateral em perspectiva, geralmente da extremidade de saída motriz da porção de porta motriz do dispositivo da fig. 1; - A fig. 4 é uma vista lateral em perspectiva, ampliada e em corte, da porção do dispositivo da fig. 1 dentro da área oval C delimitada em linha tracejada na fig. 2, em um estado montado; - A fig. 5 é uma vista lateral em perspectiva de uma segunda forma de incorporação de um dispositivo que gera vácuo utilizando o efeito Venturi; - A fig. 6 é uma vista de topo, em corte, do dispositivo de acordo com a fig. 5; - A fig. 7 é um modelo do formato interno da passagem motriz do dispositivo das figs. 5 e 6, mostrando uma única entrada e duas saídas distintas; - A fig. 8A é uma ilustração de uma configuração para uma primeira forma de incorporação da construção de saída motriz dupla do dispositivo de acordo com a fig. 6; - A fig. 8B representa uma vista de topo da modelagem CFD (Computational Fluid Dynamics - Fluidodinâmica Computacional) dos campos de fluido nas saídas motrizes, na passagem de aspiração e na seção de descarga, para a construção da fig. 8A; - A fig. 9A é uma ilustração de uma configuração para uma segunda forma de incorporação de uma construção de saída motriz dupla do dispositivo de acordo com a fig. 6; - A fig. 9B representa a modelagem CFD dos campos de fluidos nas saídas motrizes, na passagem de aspiração e seção de descarga, para a construção da fig. 9A;

DESCRIÇÃO DETALHADA

[016] A descrição detalhada a seguir mostrará os princípios gerais da invenção, exemplos dos quais estão adicionalmente ilustrados nos desenhos anexos. Nos desenhos, números de referência semelhantes indicam elementos idênticos ou funcionalmente semelhantes.

[017] Conforme aqui utilizado, "fluido" significa qualquer líquido, suspensão, colóide, gás, plasma, ou suas combinações.

[018] As figs. 1 a 4 ilustram diferentes vistas de um dispositivo 100 para produzir vácuo utilizando o efeito Venturi. O dispositivo 100 pode ser usado em um motor, como por exemplo um motor de um veículo (um motor de combustão interna), para fornecer vácuo para um dispositivo que requer vácuo, tal como um dispositivo impulsor do freio do veículo, um sistema de ventilação positiva do cárter, um dispositivo de purga de recipiente de vapor de combustível, uma válvula hidráulica e / ou pneumática, etc.. O dispositivo 100 inclui um alojamento 106 que define uma câmara de aspiração 107 em comunicação com uma passagem 104 (figura 2), que se estende a partir da entrada motriz 132 da porta motriz 108 até a saída de descarga 156 da porta de descarga 112. O dispositivo 100 possui pelo menos três portas que podem ser conectadas a um motor ou a componentes conectados ao motor. As portas incluem: (1) uma porta motriz 108; (2) uma porta de aspiração 110, que pode se conectar através de uma válvula de retenção opcional (não mostrada) a um dispositivo que requer o vácuo 180; e (3) uma porta de descarga 112. Cada uma dessas portas 108, 110 e 112 pode incluir um dispositivo de conexão 117 em uma sua superfície externa, para conectar a respectiva porta a uma mangueira ou outro componente do motor, conforme mostrado na fig. 1A para a porta motriz 108.

[019] Fazendo referência agora às figs. 1 e 2, o alojamento 106 que define a câmara de aspiração 107 inclui uma primeira parede de extremidade 120 próxima da porta motriz 108, uma segunda parede de extremidade 122 próxima da porta de descarga 112, e pelo menos uma parede lateral 124 que se estende entre as primeira e segunda paredes de extremidade 120, 122. A câmara de aspiração, quando observada em seção transversal, pode ser geralmente em formato de pera, ou seja, apresenta uma parte superior arredondada 148 e um fundo arredondado 149, onde a parte superior arredondada é mais estreita do que o fundo arredondado. Como mostrado na fig. 2, a câmara de aspiração 107 pode ser uma construção de duas partes, tendo um recipiente 118a e uma tampa 118b, com a tampa 118b assentando-se dentro de ou contra um aro 119 do recipiente 118a com uma vedação estanque a fluidos. Aqui, o recipiente 118b inclui a porta de aspiração 110 e a porta de descarga 112, e a tampa 118b inclui a porta motriz 108, mas não estão limitados a isto. Em outra forma de incorporação, o recipiente poderia incluir a porta motriz, e a tampa poderia incluir a porta de aspiração e a porta de descarga.

[020] Ainda com referência à fig. 2, a porta motriz 108 define uma passagem motriz 109 convergente em direção à câmara de aspiração 107 e em comunicação com ela, com a porta de descarga 112 definindo uma passagem de descarga 113 divergente que sai da câmara de aspiração 107 e está em comunicação com ela, e a porta de aspiração 110 definindo uma passagem de aspiração 111 em comunicação com a câmara de aspiração 107. Estas seções convergente e divergente afunilam-se gradual e continuamente ao longo do comprimento de pelo menos uma porção da passagem interna 109, 111 ou 113. A porta motriz 108 inclui uma extremidade de entrada 130 tendo uma entrada motriz 132, e uma extremidade de saída 134 tendo uma saída motriz 136. De modo semelhante, a porta de aspiração 110 inclui uma extremidade de entrada 140 tendo uma entrada de aspiração 142, e uma extremidade de saída 144 tendo uma saída de aspiração 146, em que tanto a saída motriz 136 como a saída de aspiração 146 saem na câmara de aspiração 107. A porta de descarga 112 inclui uma extremidade de entrada 150, próxima da câmara de aspiração 107, tendo uma entrada de descarga 152, e uma extremidade de saída 154, distal da câmara de aspiração 107, tendo uma saída de descarga 156. Como ilustrado na fig. 2, a passagem de aspiração 111 entra na câmara de aspiração 107 em uma posição que gera uma alteração de cerca de 180 graus na direção do fluxo de aspiração a partir da passagem de aspiração 111 até a passagem de descarga 113. Consequentemente, a porta de aspiração 110 fica geralmente paralela à porta de descarga 112.

[021] No dispositivo montado 100, em particular, dentro da câmara de aspiração 107, conforme mostrado na fig. 4, a extremidade de saída 134 da passagem motriz 109, ou mais especificamente a saída motriz 136, fica geralmente alinhada com a, e espaçada da, entrada de descarga 152, na extremidade de entrada 150 da passagem de descarga 113, para definir uma abertura de Venturi 160. A abertura de Venturi 160, conforme aqui utilizado, significa a distância linear VD entre a saída motriz 136 e a entrada de descarga 152. A saída motriz 136 possui um primeiro raio de canto 162 dentro da passagem motriz 109, e a entrada de descarga 152 fica geralmente nivelada com a segunda parede de extremidade 122 da câmara de aspiração 107, transicionando em relação à mesma com um segundo raio de canto 164 que é maior do que o primeiro raio de canto 162. Estes raios de canto 162, 164 são vantajosos, porque não só a curvatura influencia a direção de fluxo, mas também ajuda a localizar os defeitos de fabricação, conhecidos como rebarbas, longe das regiões de alta velocidade de fluxo.

[022] Com referência às figs. 2 a 4, a passagem motriz 109 termina em um bico 170 que se projeta para dentro da câmara de aspiração 107, tendo uma largura interna WI conforme indicado na fig. 4 de cerca de 10 mm até aproximadamente 25 mm, ou mais preferencialmente cerca de 15 mm até aproximadamente 20 mm. O bico 170 fica disposto espaçado de todas as, ou de uma ou mais, paredes laterais 124 da câmara de aspiração 107, provendo deste modo um fluxo de aspiração em torno da totalidade de uma superfície externa 172 do bico 170. A superfície externa 172 é geralmente troncocônica, e converge em direção à extremidade de saída 134 da passagem motriz 109 com um primeiro ângulo convergente θ1 (indicado na figura 3). A superfície externa 172 pode transicionar para um chanfro 174 mais próximo da extremidade de saída 134 do que da primeira parede de extremidade 120. O chanfro 174 apresenta um segundo ângulo de convergência θ2 que é maior do que o primeiro ângulo convergente θ1. O chanfro 174, como mostrado na fig. 3, altera a superfície externa circular geralmente troncocônica 172 para um formato troncocônico geralmente mais retangular e arredondado, ou elíptico. O fundo da câmara de aspiração 107 abaixo do bico 170 pode ter um fundo interno geralmente arredondado. O formato da superfície externa 172 e / ou do chanfro 174, e do fundo interno da câmara de aspiração 107, é vantajoso para direcionar o fluxo de aspiração em direção à entrada de descarga 152, fazendo isto com um mínimo de interferência / perturbação no fluxo.

[023] O bico 170 possui uma espessura de parede T que pode ser de cerca de 0,5 mm até aproximadamente 5 mm, ou de cerca de 0,5 até aproximadamente 3 mm, ou de cerca de 1,0 mm até aproximadamente 2,0 mm, dependendo do material selecionado para a construção do dispositivo 100.

[024] Como melhor observado na fig. 4, a área da seção transversal da saída motriz 136 é menor do que a área de seção transversal da entrada de descarga 152; essa diferença é referida como deslocamento. O deslocamento das áreas de seção transversal pode variar, dependendo dos parâmetros do sistema no qual o dispositivo 100 deve ser incorporado. Em uma forma de incorporação, o deslocamento pode estar na faixa de aproximadamente 0,1 mm até cerca de 2,5 mm, ou mais preferencialmente em uma faixa de cerca de 0,3 mm até aproximadamente 1,5 mm. Em outra forma de incorporação, o deslocamento pode estar na faixa de cerca de 0,5 mm até aproximadamente 1,2 mm, ou mais preferencialmente em uma faixa de aproximadamente 0,7 mm até cerca de 1,0 mm.

[025] Quando o dispositivo 100 deve ser utilizado em um motor de um veículo, o fabricante do veículo tipicamente seleciona o tamanho tanto da porta motriz 108 como da porta de descarga 112 com base no tamanho da tubulação / mangueira disponível para a conexão do dispositivo 100 ao motor ou aos componentes do mesmo. Além disso, o fabricante do veículo tipicamente seleciona a taxa de fluxo máxima disponível para uso no sistema, que por sua vez ditará a área da abertura interna definida na extremidade da saída motriz 134, ou seja, a saída motriz 136. Trabalhando dentro dessas restrições, os dispositivos 100 descritos reduzem significativamente o compromisso entre o desejo de produzir altas taxas de fluxo de aspiração com taxas de fluxo motriz moderadas, providas sob condições de impulsionamento reforçado de um motor. Esta redução no compromisso é realizada alterando-se a configuração da orientação da porta de aspiração 110, a câmara de aspiração 107, incluindo sua largura e formato interno, o bico da porta motriz 108, o deslocamento da saída motriz e da entrada de descarga, adicionando-se os raios de canto à saída motriz e / ou à entrada de descarga, e variando-se a abertura de Venturi VD.

[026] Em operação, o dispositivo 100, em particular a porta de aspiração 110, está conectado a um dispositivo que requer vácuo (ver a figura 1), e o dispositivo 100 cria vácuo para o referido dispositivo por meio do fluxo de fluido, tipicamente ar, através da passagem 104, que se estende geralmente ao longo do comprimento do dispositivo, e da abertura de Venturi 152 (indicada na figura 4) assim definida dentro da câmara de aspiração 107. Em uma forma de incorporação, a porta motriz 108 está conectada para comunicação da sua passagem motriz com uma fonte de pressão de impulsionamento 182, e a passagem de descarga está conectada para comunicação da sua passagem de descarga com a pressão atmosférica 184, que é menor que a pressão de impulsionamento. Em tal forma de incorporação, o dispositivo 100 pode ser referido como um "ejetor". Em outra forma de incorporação, a porta motriz 108 pode estar conectada à pressão atmosférica, e a porta de descarga pode estar conectada a uma fonte de pressão inferior à pressão atmosférica. Em tal forma de incorporação, o dispositivo 100 pode ser referido como um "aspirador". O fluxo de fluido (por exemplo, ar) da porta motriz para a porta de descarga puxa o fluido pela passagem motriz, que pode ser um cone reto, um perfil hiperbólico, ou um perfil parabólico, conforme aqui descrito. A redução de área faz aumentar a velocidade do ar. Como este é um espaço fechado, as leis da mecânica dos fluidos indicam que a pressão estática deve diminuir quando a velocidade do fluido aumenta. A área de seção transversal mínima da passagem motriz convergente encosta- se na abertura de Venturi. Como o ar continua a viajar para a porta de descarga, ele passa através da entrada de descarga e da passagem de descarga convergente, que é um cone reto, um perfil hiperbólico, ou um perfil parabólico. Opcionalmente, a passagem de descarga pode continuar como um perfil reto, hiperbólico ou parabólico até que se juntar à saída de descarga, ou pode fazer uma transição para uma simples passagem cilíndrica ou afunilada antes de alcançar a saída de descarga.

[027] Com o desejo de aumentar a taxa de fluxo de ar da porta de aspiração 110 na abertura de Venturi 160, a área da abertura de Venturi é aumentada aumentando-se o perímetro da entrada de descarga 152, sem aumentar a dimensão interna total da primeira passagem motriz 109. Em particular, a saída motriz 136 e a entrada de descarga 152 não são circulares, conforme explicado no pedido de patente N° U.S. 14 / 294.727, de propriedade conjunta, depositado em 3 de junho de 2014, porque um formato não circular tendo a mesma área que uma passagem com uma seção transversal circular apresenta um aumento na relação entre o perímetro e a área. Há um número infinito de formatos possíveis que não são circulares, cada um tendo um perímetro e uma área de seção transversal. Esses formatos incluem polígonos, ou segmentos de linha reta conectados entre si, curvas não circulares, e até curvas fractais. Para minimizar o custo, uma curva é mais simples e fácil de ser fabricada e inspecionada, e apresenta um comprimento perimetral desejável. Em particular, as formas de incorporação com formatos elípticos ou poligonais para as seções transversais internas das passagens motrizes e de descarga são discutidas no pedido de patente de propriedade conjunta acima mencionado. Este aumento no perímetro, que é ainda melhorado pelo primeiro raio de canto da saída motriz e pelo segundo raio de canto da entrada de descarga, aqui descritos, proporcionará novamente a vantagem de aumentar a área de intersecção entre a abertura de Venturi e a porta de aspiração, resultando em um aumento do fluxo de aspiração.

[028] Assim, como mostrado na fig. 2, a passagem motriz 109 e a passagem de descarga 113 convergem, ambas, em uma área de seção transversal em direção à câmara de aspiração 107, como uma função hiperbólica ou parabólica. A entrada motriz 132 e a saída de descarga 156 podem ter o mesmo formato ou formatos diferentes, e podem ser geralmente retangulares, elípticas ou circulares. Nas figs. 1 e 2, a entrada motriz 132 e a saída de descarga 156 são representadas como circulares, mas a saída motriz 136 e a entrada de descarga 152, isto é, o formato interno de cada abertura, têm formato retangular ou elíptico. Outros formatos poligonais também são possíveis, e os dispositivos não devem ser interpretados como estando limitados a formatos internos retangulares ou elípticos.

[029] O interior da passagem motriz 109 e / ou da passagem de descarga pode ser construído para ter o mesmo formato geral. Por exemplo, o formato ilustrado na fig. 7 do pedido de patente co-pendente acima citado começa na extremidade da entrada motriz 130 como uma abertura circular tendo uma área A1, e transiciona gradual e continuamente, como uma função hiperbólica, para uma abertura elipsóide na saída motriz 136 tendo uma área A2 que é menor do que a área A1. A abertura circular na extremidade da entrada motriz 130 está conectada à saída motriz 136 de formato retangular por meio de linhas de hipérboles ou de parábolas, que proporcionam a vantagem das linhas de fluxo na saída motriz 136 serem paralelas entre si.

[030] A passagem de aspiração 111 definida pela porta de aspiração 110 é uma passagem geralmente cilíndrica de dimensões constantes, conforme mostrado na fig. 1.

[031] Com referência agora às figs. 5 a 7, é mostrada uma outra forma de incorporação de um dispositivo para produção de vácuo utilizando o efeito Venturi, geralmente referido pelo numeral 200. O dispositivo 200, assim como o dispositivo 100, pode ser usado em um motor, por exemplo, no motor de um veículo, para fornecer vácuo para um dispositivo, tal como um dispositivo impulsor do freio do veículo, um sistema de ventilação positiva do cárter, um dispositivo de purga de recipiente de vapor de combustível, uma válvula hidráulica e / ou pneumática, etc.. O dispositivo 200 inclui um alojamento 206 que define uma câmara de aspiração 107 em comunicação com uma passagem 204 (figura 6), possuindo pelo menos três portas que podem ser conectadas a um motor ou a componentes conectados ao motor. As portas incluem: (1) uma porta motriz 108; (2) uma porta de aspiração 110, que pode se conectar através de uma válvula de retenção opcional (não mostrada) a um dispositivo que requer o vácuo (não mostrado); e (3) uma porta de descarga 112. Cada uma dessas portas 108, 110 e 112 pode incluir um dispositivo de conexão 117 em uma sua superfície externa, para conectar a respectiva porta a uma mangueira ou outro componente do motor, como mostrado na fig. 1B para a porta motriz 108, ou um dispositivo de conexão 217, como mostrado na fig. 6 para a porta de descarga 112.

[032] O alojamento 206 que define a câmara de aspiração 107 inclui uma primeira parede de extremidade 120 próxima da porta motriz 108, uma segunda parede de extremidade 122 próxima da porta de descarga 112, e pelo menos uma parede lateral 124 que se estende entre as primeira e segunda paredes de extremidade 120, 122. A câmara de aspiração 107, quando observada em seção transversal, pode ter um fundo 149 geralmente arredondado abaixo da entrada 152 para a porta de descarga 112. Conforme ilustrado na fig. 6, a câmara de aspiração 107 pode ser uma construção de duas partes, tendo um recipiente 118a e uma tampa 118b, com a tampa 118b assentando-se dentro de ou contra um aro 119 do recipiente 118a com uma vedação estanque a fluidos. Aqui, o recipiente 118b inclui a porta de aspiração 110 e a porta de descarga 112, e a tampa 118b inclui a porta motriz 108, mas não estão limitados a isto. Em outra forma de incorporação, o recipiente poderia incluir a porta motriz, e a tampa poderia incluir a porta de aspiração e a porta de descarga.

[033] A porta motriz 108 define uma passagem motriz 109', para o fluxo de fluido em direção à câmara de aspiração 107 e em comunicação com ela. A passagem motriz 109' começa como uma passagem principal 210 de formato geralmente cilíndrico, e subdivide- se a jusante da entrada motriz 132 em duas subpassagens 202, 204, cada uma conduzindo para a sua própria saída motriz discreta 136a, 136b, respectivamente. As saídas motrizes 136a, 136b ficam geralmente alinhadas com a, e separadas da, entrada de descarga 152 da passagem de descarga 113, para definirem a abertura de Venturi 160. A fig. 7 é uma vista em perspectiva de um modelo do espaço vazio que define a passagem motriz 109', incluindo as duas subpassagens 202, 204. Para definir este formato para a passagem motriz 109', a porção da porta motriz 108 define um espaço vazio que é geralmente cilíndrico, estendendo-se na direção a montante da entrada motriz 132, isto é, a passagem principal 210, definindo as duas subpassagens 202, 204 ao formar um espaço vazio conformado interiormente que converge da passagem principal 210 até as saídas motrizes 136a, 136b, e um corpo divisório 212 próximo das saídas motrizes 136a, 136b que define uma bifurcação 214 na passagem motriz 109 para subdividir as duas subpassagens 202, 204. As saídas motrizes 136a, 136b podem ter uma seção transversal geralmente retangular (a seção transversal interna do espaço vazio definido pelo alojamento para ser as saídas motrizes), como mostrado na fig. 7, ou uma seção transversal elíptica, ou outra seção transversal em formato de polígono.

[034] As paredes externas 216, 218 do corpo divisório 212 (figura 16) correspondem às linhas internas 228, 230 nas ilustrações dos perfis mostrados nas figs. 8A e 9A. O perfil para as linhas internas 228, 230 na fig. 8A é geralmente curvado de acordo com a mesma função, tal como a função hiperbólica mostrada, porém o perfil pode ser uma função parabólica ou uma função polinomial. O perfil para as linhas internas 228', 230' na fig. 9A é geralmente de linhas retas. As paredes externas 220, 222 das duas subpassagens 202, 204 (figura 6, externas, sendo relativas ao movimento a partir do eixo longitudinal central A radialmente para fora) correspondem às linhas externas 224, 226 nas ilustrações dos perfis nas figs. 8A e 9A. O perfil de cada uma dessas linhas externas 224, 226 em ambas as ilustrações é geralmente curvado de acordo com a mesma função, tal como a função hiperbólica mostrada, porém o perfil pode ser uma função parabólica ou uma função polinomial.

[035] Conforme observado em uma comparação das figs. 8A e 8B com as figs. 9A e 9B, os perfis das linhas internas 228, 230 alteram a posição da bifurcação 214, e como visto nos modelos fluidodinâmicos das figs. 8B e 9B, a posição da bifurcação 214 afeta não só o ângulo do fluxo nas saídas motrizes 136a, 136b, mas também a quantidade do fluxo de aspiração. A quantidade aumentada em vermelho na fig. 9B, demonstra que o fluxo de aspiração com um corpo divisório 212 tendo paredes externas 216, 218 com perfis retos é maior do que na fig. 8B com paredes externas com perfis hiperbólicos.

[036] Ainda com referência à fig. 5, a porta de aspiração 110 define uma passagem de aspiração em comunicação com a câmara de aspiração 107. A porta de aspiração 110 inclui uma extremidade de entrada 140 tendo uma entrada de aspiração 142, e uma extremidade de saída tendo uma saída de aspiração, em que tanto a saída motriz 136 como a saída de aspiração dirigem-se à câmara de aspiração 107, conforme ilustrado geralmente na fig. 2. No dispositivo 200, no entanto, a porta de aspiração 110 entra na câmara de aspiração 107 em uma posição que gera uma mudança de cerca de noventa graus na direção do fluxo de aspiração, da passagem de aspiração para a passagem de descarga 113, como pode ser observado na fig. 5. Consequentemente, a porta de aspiração 110 fica geralmente orientada perpendicularmente à porta de descarga 112, podendo ser uma passagem geralmente cilíndrica de dimensões constantes, como mostrado na fig. 2, ou pode afunilar-se gradual e continuamente, como um cone ou de acordo com uma função hiperbólica ou parabólica, ao longo do seu comprimento, convergindo em direção à câmara de aspiração 107. Em outras formas de incorporação, a porta de aspiração 110 poderia entrar na câmara de aspiração 107 em uma posição que gerasse uma alteração de cerca de 180 graus na direção do fluxo de aspiração a partir da passagem de aspiração 111 para a passagem de descarga 113 (geralmente paralela à porta de descarga 112), conforme ilustrado para o dispositivo 100.

[037] Com referência às figs. 5 e 6, a porta de descarga 112 define uma passagem de descarga 113, que diverge e se afasta da câmara de aspiração 107, a qual está em comunicação com a câmara de aspiração 107. A porta de descarga 112 inclui uma extremidade de entrada 150 dentro da câmara de aspiração 107, tendo uma entrada de descarga 152, e uma extremidade de saída 154, distal da câmara de aspiração 107, tendo uma saída de descarga 156. A passagem de descarga 113 termina em um bico 170 que se projeta para dentro da câmara de aspiração 107, tendo uma largura interna WI de cerca de 10 mm até aproximadamente 25 mm, ou mais preferencialmente de cerca de 15 mm até aproximadamente 20 mm. O bico 170 está disposto espaçado de todas as, ou de uma ou mais, paredes laterais 124 da câmara de aspiração 107, provendo assim um fluxo de aspiração em torno da totalidade de uma superfície externa 172 do bico 170. A superfície externa 172 é geralmente troncocônica e converge em direção à extremidade de entrada 150 da passagem de descarga 113. A superfície externa 172 pode transicionar para um chanfro (não mostrado) mais próximo da extremidade de entrada 150 do que da segunda primeira parede de extremidade 122. O formato da superfície externa 172, e / ou do chanfro, e do fundo interno geralmente arredondado da câmara de aspiração 107, é vantajoso para dirigir o fluxo de aspiração em direção à entrada de descarga 152, fazendo isto com um mínimo de perturbação / interferência no fluxo. O bico 170 possui uma espessura de parede que pode ser de cerca de 0,5 mm até aproximadamente 5 mm, ou de cerca de 0,5 mm até aproximadamente 3 mm, ou de cerca de 1,0 mm até aproximadamente 2,0 mm, dependendo do material selecionado para a construção do dispositivo 100.

[038] Além disso, como melhor observado na fig. 6, a área da seção transversal das saídas motrizes 136 (coletivamente) é menor do que a área da seção transversal da entrada de descarga 152, com essa diferença sendo referida como deslocamento. O deslocamento das áreas de seção transversal pode variar, dependendo dos parâmetros do sistema no qual o dispositivo 100 deve ser incorporado. Em uma forma de incorporação, o deslocamento pode estar na faixa de aproximadamente 0,1 mm até cerca de 2,0 mm, ou mais preferencialmente em uma faixa de cerca de 0,3 mm até aproximadamente 1,5 mm. Em outra forma de incorporação, o deslocamento pode estar na faixa de cerca de 0,5 mm até aproximadamente 1,2 mm, ou mais preferencialmente em uma faixa de aproximadamente 0,7 mm até cerca de 1,0 mm.

[039] Os dispositivos aqui descritos podem ser feitos de um material plástico ou outro(s) material(is) adequado(s) para uso em um motor de um veículo, desde que possa(m) suportar as condições do motor e da rodovia, incluindo temperatura, umidade, pressões, vibração, sujeira e detritos, e que possa(m) ser feito(s) através de moldagem por injeção ou outros processos de fundição ou moldagem.

[040] Embora a invenção seja ilustrada e descrita com relação a certas formas de incorporação, é óbvio que ocorrerão modificações aos especialistas na técnica após a leitura e compreensão desta especificação, com a presente invenção incluindo todas essas modificações.

Claims

1. Dispositivo para produzir vácuo (100, 200) utilizando o efeito Venturi, compreendendo: um alojamento (106) que define uma câmara de aspiração (107), definindo uma passagem motriz (109) possuindo uma passagem principal (210) e uma seção afunilada que converge em direção à câmara de aspiração (107) com uma seção continuamente afunilada que termina em uma extremidade de saída (134) da passagem motriz, a passagem motriz estando em comunicação com a câmara de aspiração, definindo uma passagem de descarga (113) que diverge e se afasta da câmara de aspiração e está em comunicação com a câmara de aspiração, e uma passagem de aspiração (111) em comunicação com a câmara de aspiração; em que, dentro da câmara de aspiração (107), uma saída motriz (136) definida pela extremidade de saída (134) da passagem motriz fica alinhada com, e espaçada a uma distância linear de, uma entrada de descarga (152) definida por uma extremidade de entrada (150) da passagem de descarga (113), para definir uma abertura de Venturi (160) entre elas; em que a passagem motriz (109) termina em um bico (170) que se projeta para dentro da câmara de aspiração (107), disposto de maneira espaçada de todas as, ou de uma ou mais, paredes laterais (120, 122, 124) da câmara de aspiração, provendo assim um fluxo de aspiração em torno da totalidade de uma superfície externa (172) do bico; caracterizado por a saída motriz (136) e a entrada de descarga definirem aberturas que são não-circulares e a superfície exterior (172) do bico se transforma em um chanfro (174) próximo à extremidade de saída (134) que muda uma superfície exterior troncocônica circular do bico para uma forma troncocônica retangular ou elíptica.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a passagem de aspiração (111) adentrar a câmara de aspiração em uma posição que gera uma mudança de 180 graus na direção do fluxo de aspiração a partir da passagem de aspiração (111) até a passagem de descarga (113).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a passagem de aspiração (111) estar disposta paralelamente à passagem de descarga (113).

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a entrada de descarga (152) estar nivelada com uma parede de extremidade (122) da câmara de aspiração (107), e desloca-se em relação à mesma com um primeiro raio de canto (162) ao redor de toda a abertura interior da passagem de descarga.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a passagem de descarga (113) ser uma passagem interna formada por curvas hiperbolóides que conectam a entrada de descarga (152) a uma saída de descarga (156).

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a passagem motriz (109) e a passagem de descarga (113) divergirem, ambas, em uma área de seção transversal que sai da câmara de aspiração (107), como uma função hiperbólica ou parabólica; em que a função hiperbólica ou parabólica fornece linhas de fluxo na saída motriz (136) que são paralelas entre si.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a área da seção transversal da saída motriz (136) ser menor do que a área da seção transversal da entrada de descarga (152).

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a câmara de aspiração (107), quando observada por uma seção transversal tomada transversalmente à distância linear (VD) da abertura de Venturi (160), possuir um fundo interno arredondado abaixo do bico (170).

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a passagem motriz (109) possuir uma única entrada e duas ou mais saídas motrizes (136a, 136b), e subdividir-se a jusante dessa única entrada em duas ou mais subpassagens (202, 204), cada uma conduzindo a uma das duas ou mais saídas motrizes (136a, 136b).

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por cada subpassagem (202, 204) ter seção transversal retangular, próxima de uma das duas ou mais saídas motrizes (136a, 136b).

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por cada subpassagem (202, 204) convergir em direção a uma das duas ou mais saídas motrizes (136a, 136b), a partir da passagem principal (210), com uma parede externa interior (220, 222), quando observada a partir de uma seção transversal longitudinal de topo, como uma função hiperbólica.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por cada subpassagem (202, 204) convergir em direção a uma das duas ou mais saídas motrizes (136a, 136b), a partir da passagem principal (210), com uma parede interna interior (216, 218) definida pelo exterior de um corpo de partição (212), quando observada a partir de uma seção transversal longitudinal de topo, como uma função hiperbólica.

13. Sistema compreendendo: um dispositivo de Venturi (100, 200), conforme descrito em qualquer uma das reivindicações anteriores; uma fonte de pressão (182) conectada à passagem motriz (109); um dispositivo que requer o vácuo (180) conectado à passagem de aspiração (111); e uma pressão inferior àquela da fonte de pressão (184) conectada à passagem de descarga (113); caracterizado por a fonte de pressão (182) ser a pressão atmosférica, ou ser uma pressão de impulsionamento de um compressor de um turbo-alimentador ou super- alimentador.