ES2637514T3 - Módulo de sensor de presión - Google Patents
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Abstract
Módulo de sensor de presión para la medición de una presión diferencial, que se compone al menos de un chip de sensor (3) para la medición de una presión diferencial, y una carcasa de módulo, que presenta al menos dos líneas de alimentación (10,12), que están separadas la una de la otra a través del chip de sensor y en las cuales están presentes al menos ocasionalmente diferentes presiones, adaptándose una de las dos líneas de alimentación (10,12) para conducir un combustible líquido, estando dispuesta en al menos una línea de alimentación (10,12) una válvula (15), que cierra esta línea de alimentación (10,12), cuando el chip de sensor (3) ya no separa las líneas de alimentación (10,12) la una de la otra, estando formada la válvula (15) a partir de al menos dos estrechamientos (18,19) de una de las líneas de alimentación (10,12) y un cuerpo de válvula, que está dispuesto en esta línea de alimentación (10,12) de manera que puede moverse entre los dos estrechamientos (18,19), el cual se apoya en un primer estrechamiento (18), que a través de su sección transversal no cierra la línea de alimentación (10), y el cual cierra la línea de alimentación (10) al apoyarse contra el segundo estrechamiento (19), cuando el chip de sensor (3) ya no separa las líneas de alimentación (10,12) la una de la otra, caracterizado por que el cuerpo de válvula está configurado como flotador (22) que presenta una densidad menor que el combustible líquido.
Description
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DESCRIPCION
Modulo de sensor de presion Estado de la tecnica
En el caso de sistemas de control de motor avanzados la presion de carburante se regula para reducir el calentamiento de carburante y evitar la emision de carburantes. En este caso, con ayuda de un sensor de presion de carburante se mide la diferencia entre presion de carburante y tubo de aspiracion. Como sensores de presion de carburante economicos se emplean actualmente sensores a base de silicio. En este caso se solicita con carburante un lado de membrana apartado de un circuito y un lado de membrana dirigido al circuito esta conectado con el tubo de aspiracion. Cuando, debido a fallos en la fabricacion o en el manejo, se rompe la membrana del sensor el carburante se bombea a traves de la membrana rota directamente en el tubo de aspiracion y puede llevar a la destruccion del motor mediante choque de carburante.
Se conocen sensores de presion diferencial que, en un lado de presion, presentan adicionalmente una membrana de metal sobre la cual se ejerce la presion y que la transmite a traves de un aceite de silicona a la membrana del sensor. Si la membrana del sensor se rompe a consecuencia de una solicitacion excesiva, la membrana de metal se coloca sobre una superficie de apoyo prevista y absorbe la presion de modo que el medio en el lado de presion no puede llegar a la carcasa de sensor y/o a la zona del otro lado de presion. Unicamente una cantidad reducida del aceite de silicona previsto llega al tubo de aspiracion.
Sin embargo estos sensores son mas caros a consecuencia de la estructura complicada para la membrana de metal y la configuracion del volumen hermeticamente estanco para el aceite de silicona. Esto esta condicionado por los costes de material y de proceso para la tecnica de union, el llenado de aceite y ajuste tras el llenado de aceite. Para satisfacer las exigencias en cuanto a la exactitud se requiere un tamano mlnimo de la membrana de metal y con ello tambien un tamano de construccion correspondiente, que se opone a una miniaturizacion.
Por el documento GB 2264070 A1 se conoce un dispositivo con un sensor de presion diferencial y una valvula que puede cerrar una llnea de alimentacion hacia el sensor de presion diferencial. Esto puede realizarse solamente a traves de un sistema de control electronico. El documento US5621176 da a conocer un modulo de sensor de presion para la medicion de una presion diferencial, que se compone al menos de un chip de sensor para la medicion de una presion diferencial y una carcasa de modulo que presenta dos llneas de alimentacion, que estan separadas la una de la otra a traves del chip de sensor y en las cuales al menos ocasionalmente estan presentes diferentes presiones, estando dispuesta en al menos una llnea de alimentacion una valvula que cierra esta llnea de alimentacion cuando el chip de sensor ya no separa las llneas de alimentacion la una de la otra, estando formada la valvula por al menos dos estrechamientos de una de las llneas de alimentacion y por un cuerpo de valvula, comprendiendo esta valvula, en esta llnea de alimentacion entre dos de los al menos dos estrechamientos, un cuerpo de valvula movil.
Ventajas de la invencion
La invencion parte de un modulo de sensor de presion de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. El modulo de sensor de presion de acuerdo con la invencion tiene, a este respecto, la ventaja de que se impide de manera sencilla un paso de un medio desde una llnea de alimentacion a otra llnea de alimentacion, realizandose esto independientemente de la presion, o independientemente de la corriente del medio.
Mediante las medidas realizadas en las reivindicaciones dependientes son posibles perfeccionamientos y mejoras ventajosas del modulo de sensor de presion mencionado en la reivindicacion 1.
Una configuracion ventajosa de una valvula resulta al estar dispuesto un flotador entre dos estrechamientos de una llnea de alimentacion, y cerrar esta al colocarse sobre un estrechamiento, cuando un chip de sensor ya no separa las llneas de alimentacion la una de la otra.
Un estrechamiento puede estar formado de manera ventajosa por una rejilla perforada.
Como flotador se emplea de manera ventajosa una esfera que tiene una seccion transversal mas pequena que la llnea de alimentacion.
Una configuracion ventajosa de la invencion se expone en la reivindicacion 6 en la que el modulo de sensor de presion esta conectado a un tubo de aspiracion de un motor de combustion interna y esta conectada a una llnea de combustible.
Es ventajoso cuando el modulo de sensor de presion esta montado en vertical porque por ello el flotador no cierra la llnea de alimentacion de manera no deseada.
Es ventajoso cuando el flotador presenta una densidad menor que el combustible, porque el flotador debido a la ascension en el combustible se coloca sobre el segundo estrechamiento y por ello cierra la llnea de modo que no puede llegar combustible al tubo de aspiracion.
Es ventajoso cuando el estrechamiento o el flotador adicionalmente presentan elementos de obturacion que facilitan 5 una obturacion.
Para la gula del flotador la llnea de alimentacion presenta de manera ventajosa carriles-gula que garantizan que el flotador siempre de manera optima llegue a apoyarse contra el estrechamiento y que en el funcionamiento normal exista suficiente espacio para el intercambio de medios en el caso de variaciones de presion en el tubo de aspiracion.
10 Dibujo
Ejemplos de realizacion de la invencion estan representados de manera simplificada en el dibujo y se explica con mas detalle en la siguiente descripcion. Muestran
la figura 1 un modulo de sensor de presion de acuerdo con la invencion,
la figura 2a, b un fragmento de modulos de sensor de presion de acuerdo con la invencion adicionales, la figura
15 2c un corte a lo largo de la llnea A-A en la figura 2b, y la figura 2d un ejemplo de realizacion adicional para un
flotador,
la figura 3 una celula de sensor, que esta montada en un modulo de sensor de presion de acuerdo con la
invencion.
Descripcion de los ejemplos de realizacion
20 La figura 1 muestra un modulo de sensor de presion de acuerdo con la invencion 1, que se compone entre otros de una carcasa de modulo 8 en la que esta dispuesta al menos parcialmente una celula de sensor 5. La celula de sensor 5 contiene por ejemplo un chip de sensor 3 (la figura 3), que puede medir una presion o una diferencia de presion. Habitualmente esto es un sensor micromecanico a base de silicio que presenta una membrana.
A la celula de sensor 5 esta conectada una primera llnea de alimentacion 10, que esta unida por ejemplo con un
25 tubo de aspiracion de un motor de combustion interna, y una segunda llnea de alimentacion 12, que esta unida por
ejemplo con una llnea de combustible.
El chip de sensor 3 con su membrana separa la primera llnea de alimentacion 10 y la segunda llnea de alimentacion 12 la una de la otra, de modo que no llega ningun medio de una de las llneas de alimentacion 10, 12 a la otra llnea de alimentacion 12, 10.
30 Por ejemplo en la primera llnea de alimentacion 10, en un sector 10b esta dispuesta una valvula 15 que cierra la primera llnea de alimentacion 10, cuando se rompe la membrana y de esta manera separa la una de la otra la primera llnea de alimentacion 10 y la segunda llnea de alimentacion 12, de modo que el medio no puede llegar desde la segunda llnea de alimentacion 12 a la primera llnea de alimentacion 10.
35 La valvula 15 es por ejemplo un sector 10b de la primera llnea de alimentacion 10, que presenta un primer estrechamiento 18 y un segundo estrechamiento 19. La parte restante de la llnea de alimentacion 10 se marca con 10a.
Entre los dos estrechamientos 18, 19 esta dispuesto un flotador 22 que forma el elemento de valvula movil de la valvula 15.
40 Cuando la membrana separa la una de la otra la primera llnea de alimentacion 10 y la segunda llnea de alimentacion 12 el flotador 22 debido a su peso se apoya contra o sobre el segundo estrechamiento 18, no cerrando la primera llnea de alimentacion 10. Es decir, una presion en la primera llnea de alimentacion 10 actua sobre uno de los lados de membrana y una presion desde la segunda llnea de alimentacion 12 actua sobre el otro lado de membrana, de modo que se mide una presion diferencial.
45 El primer estrechamiento 18 es por ejemplo una rejilla perforada. El segundo estrechamiento 19 se forma por ejemplo al disminuirse una seccion transversal de la primera llnea de alimentacion 10b. El flotador 22 es por ejemplo una esfera, un cilindro u otra forma, que al apoyarse contra el segundo estrechamiento 19 que forma un asiento de valvula pueden cerrar la llnea de alimentacion 10 y que tienen una seccion transversal mas reducida que la llnea de alimentacion 10b, por ejemplo, redonda, de manera que puede moverse entre dos estrechamientos 18, 19.
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Cuando la membrana ya no separa la primera llnea de alimentacion 10 y la segunda llnea de alimentacion 12 la una de la otra, la presion por ejemplo mas alta en la segunda llnea de alimentacion 12 provoca que el flotador 22 mediante la presion mas alta se presione en la segunda llnea de alimentacion 12 y el medio que circula se presione en el segundo estrechamiento 19 y cierra de esta manera la primera llnea de alimentacion 10, de modo que la
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primera ilnea de alimentacion 10 y la segunda ilnea de alimentacion 12 estan separadas de nuevo la una de la otra.
Cuando el medio en la segunda llnea de alimentacion 12 es un medio llquido como, por ejemplo, un combustible llquido y este llega, cuando la membrana esta rota, a traves del primer estrechamiento 18 en la llnea de alimentacion 10b, el flotador experimenta una ascension, dado que el flotador 22 presenta de manera ventajosa una densidad menor que el combustible llquido. El flotador 22 se aprieta a traves de la ascension y a traves de la presion mas alta en la llnea de alimentacion 12 contra el segundo estrechamiento 19.
El control de la valvula 15 se realiza por lo tanto sin medios auxiliares adicionales dado que el medio en una de las llneas de alimentacion 12 o la diferencia de presion en las llneas de alimentacion 10,12 provocan un cierre de la valvula 15.
El modulo de sensor de presion 1 presenta ademas elementos de conexion 25 electricos que son parte de un enchufe 27 que sirve para una conexion electrica a una fuente de energla electrica externa y/o unidad de control. Por ejemplo, al menos una llnea de alimentacion 10, 12 presenta en su perlmetro externo por ejemplo un anillo de obturacion 29 que durante la introduccion del modulo de sensor de presion 1 en un elemento constructivo adicional para la obturacion. El modulo de sensor de presion 1 presenta ademas una brida de sujecion 31 que sirve para la sujecion del modulo de sensor de presion 1 en el elemento constructivo.
La figura 2a muestra un fragmento de la figura 1 para un ejemplo de realizacion adicional de la invencion.
Muestra esencialmente una realizacion adicional de la valvula 15.
El primer estrechamiento 18 se forma por ejemplo a traves de una abertura en la carcasa 37 (la figura 3) de la celula de sensor 5 que tiene una seccion transversal mas pequena que el flotador 22.
El segundo estrechamiento 19 esta configurado como en la figura 1 mediante una reduccion de la seccion transversal de la primera llnea de alimentacion 10b.
El flotador 22 se forma por un elemento 33 que presenta ranuras longitudinales 35 continuas. Mediante las ranuras longitudinales 35 se garantiza que se produzca una union desde la primera llnea de alimentacion 10 a la celula de sensor 5, tambien cuando una superficie lateral envolvente del elemento 33 sea identica a la seccion transversal de la primera llnea de alimentacion 10b de manera que puede moverse entre dos estrechamientos 18, 19.
Por ejemplo la llnea de alimentacion 10b en esta zona tiene una seccion transversal redonda y el flotador 22 se forma por un cilindro que presenta las ranuras longitudinales 35 continuas correspondientes. El cilindro 33 se apoya parcialmente directamente contra la llnea de alimentacion 10b, estando garantizada no obstante a traves de las ranuras longitudinales 35 un paso desde la primera llnea de alimentacion 10 hacia la celula de sensor 5. Tambien el cilindro 33 cierra la llnea de alimentacion 10, tal como ya se ha explicado en la figura 1 cuando la membrana esta rota y un lado central del cilindro 33 dirigido al estrechamiento 19 esta adaptado al estrechamiento 19, por ejemplo, el lado central y el estrechamiento 19 estan configurados conicos.
La figura 2b muestra una esfera como flotador 22, que esta guiada a traves de carriles-gula 17. Tambien un cilindro u otra forma pueden estar guiados a traves de los carriles-gula. Los carriles-gula 17 garantizan que la esfera siempre llegue a apoyarse de forma optima contra el estrechamiento 19 porque el diametro de un clrculo que se forma por los extremos libres de los carriles-gula 17, se corresponde aproximadamente con el diametro externo de la esfera.
Para facilitar la obturacion entre estrechamiento 19 y flotador 22 en la zona del estrechamiento 19 esta instalado al menos un elemento de obturacion 16 por ejemplo un burlete de goma circundante. Los elementos de obturacion 16 pueden deformarse elasticamente de modo que se produce una superficie de obturacion mayor.
El elemento de obturacion 16 puede estar presente tambien en el flotador 22. La figura 2d muestra una esfera como flotador 22 que esta envuelta por un elemento de obturacion 16.
La figura 2c muestra un corte a lo largo de la llnea A-A de la figura 2b. A traves del espacio entre los carriles-gula 17, que presentan por ejemplo en la seccion transversal una forma triangular o una forma de palillo se forma la parte de la llnea de alimentacion 10 a traves de la cual puede actuar la presion desde la llnea de alimentacion 10 sobre la membrana del chip de sensor 3.
La figura 3 muestra una celula de sensor 5, tal como esta insertada por ejemplo en el modulo de sensor de presion de acuerdo con la invencion 1. La celula de sensor 5 tiene una carcasa de sensor 37 en la cual esta dispuesto el chip de sensor 3 sobre una base de vidrio 39. El chip de sensor 3 esta protegido dentro de la carcasa de sensor 37, por ejemplo mediante un gel 45. El chip de sensor 3 esta conectado con conectores de resistencia 41 con elementos de conexion de sensor electricos 43 que a su vez estan conectados con los elementos de conexion electricos 25.
La carcasa 37 presenta una abertura que esta dispuesta en la zona del primer estrechamiento 18 o lo forma incluso (figura 2) y que esta conectada con la llnea de alimentacion 10
El otro lado del chip de sensor 3 esta unido con la llnea de alimentacion 12, tal como esta indicado dibujado con rayas.
Claims (13)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Modulo de sensor de presion para la medicion de una presion diferencial, que se compone al menos deun chip de sensor (3) para la medicion de una presion diferencial, y una carcasa de modulo, que presenta al menos dos llneas de alimentacion (10,12), que estan separadas la una de la otra a traves del chip de sensor y en las cuales estan presentes al menos ocasionalmente diferentes presiones, adaptandose una de las dos llneas de alimentacion (10,12) para conducir un combustible llquido, estando dispuesta en al menos una llnea de alimentacion (10,12) una valvula (15), que cierra esta llnea de alimentacion (10,12), cuando el chip de sensor (3) ya no separa las llneas de alimentacion (10,12) la una de la otra,estando formada la valvula (15) a partir de al menos dos estrechamientos (18,19) de una de las llneas de alimentacion (10,12) y un cuerpo de valvula, que esta dispuesto en esta llnea de alimentacion (10,12) de manera que puede moverse entre los dos estrechamientos (18,19),el cual se apoya en un primer estrechamiento (18), que a traves de su seccion transversal no cierra la llnea de alimentacion (10), y el cual cierra la llnea de alimentacion (10) al apoyarse contra el segundo estrechamiento (19), cuando el chip de sensor (3) ya no separa las llneas de alimentacion (10,12) la una de la otra, caracterizado por que el cuerpo de valvula esta configurado como flotador (22) que presenta una densidad menor que el combustible llquido.
- 2. Modulo de sensor de presion segun la reivindicacion 1, caracterizado por queel primer estrechamiento (18) esta formado por una rejilla perforada.
- 3. Modulo de sensor de presion segun la reivindicacion 1, caracterizado por queel flotador (22) es una esfera que tiene una seccion transversal mas pequena que la llnea de alimentacion (10,12).
- 4. Modulo de sensor de presion segun la reivindicacion 1 o 3, caracterizado por queel flotador (22) esta formado por un elemento (33) con ranuras longitudinales (35).
- 5. Modulo de sensor de presion segun la reivindicacion 1, caracterizado por queel modulo de sensor de presion (1) tiene una primera llnea de alimentacion (10) y una segunda llnea de alimentacion (12),por que la primera llnea de alimentacion (10) esta conectada a un tubo de aspiracion de un motor de combustion interna,por que la segunda llnea de alimentacion (12) esta conectada a una llnea de combustible, y por que la valvula (15) esta dispuesta en la primera llnea de alimentacion (10).
- 6. Modulo de sensor de presion segun la reivindicacion 1, caracterizado por queun eje longitudinal de la al menos una parte de la llnea de alimentacion (10,12) en la que esta dispuesto el flotador (22) discurre aproximadamente en vertical.
- 7. Modulo de sensor de presion segun la reivindicacion 1 o 5, caracterizado por queestan previstas dos llneas de alimentacion (10,12), ypor que en una llnea de alimentacion (10,12) al menos ocasionalmente reina una presion que es mayor o igual a la presion en la otra llnea de alimentacion (12,10).
- 8. Modulo de sensor de presion segun la reivindicacion 1 o 5, caracterizado por quela llnea de alimentacion (10,12) presenta al menos parcialmente entre dos estrechamientos (18,19) carriles-gula (17).
- 9. Modulo de sensor de presion segun una o varias de las reivindicaciones 1,2, 4 o 6, caracterizado por que el flotador (22) presenta al menos un elemento de obturacion (16).
- 10. Modulo de sensor de presion segun la reivindicacion 1, caracterizado por queen la zona del estrechamiento (18,19), en la que el flotador obtura la llnea de alimentacion (10,12), esta presente al menos un elemento de obturacion (16).
- 10. Modulo de sensor de presion segun la reivindicacion 2 o 6,caracterizado por quela ilnea de alimentacion (10,12) presenta al menos parcialmente entre dos estrechamientos (18,19) carriles-gula (17).
- 11. Modulo de sensor de presion segun una o varias de las reivindicaciones 2, 4, 5, 7 u 8, caracterizado por que 5 el flotador (22) presenta al menos un elemento de obturacion (16).
- 12. Modulo de sensor de presion segun la reivindicacion 2, caracterizado por queen la zona del estrechamiento (18,19), en la que el flotador obtura la llnea de alimentacion (10,12), esta presente al menos un elemento de obturacion (16).10
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