Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a uma vela de aquecimento, mais particularmente, uma vela de aquecimento contendo um filamento exposto, que é empregada em galerias de combustível, principalmente aquelas aplicadas em motores de combustão interna que necessitam de aquecimento de combustível.

Fundamentos da Invenção

[002] Motores a combustão interna são máquinas térmicas, co- mumente associadas a automóveis, que convertem a energia térmica resultante da combustão de um combustível em energia mecânica.

[003] No passado, veículos com motores bicombustíveis (etanol e gasolina, por exemplo) necessitavam de um tanque de combustível adicional dedicado para a injeção inicial de gasolina, pelo fato de o etanol possuir um baixo teor de vaporização, principalmente em condições de baixa temperatura.

[004] Com o objetivo de eliminar o tanque de gasolina adicional, diversos dispositivos de partida a frio foram desenvolvidos para auxiliar o processo de combustão, entre as quais estão as velas de aquecimento ou preaquecimento de combustíveis.

[005] A vela de aquecimento é o dispositivo responsável pelo fornecimento de calor ao combustível a ser preaquecido. Assim, a câmara de combustão é alimentada com combustível aquecido, o que aumenta a eficiência da combustão dos gases em seu interior.

[006] Usualmente, as velas são montadas junto às câmaras de aquecimento e possuem lanças de aquecimento que são introduzidas nas mesmas, sendo necessária, portanto, uma vedação eficiente entre referidas velas de aquecimento e respectivas câmaras de aquecimen- to.

[007] Um primeiro exemplo de vela de aquecimento empregada em galerias de combustível é descrito no documento BRMU9002503, sendo que a mesma inclui um corpo solidário a uma lança térmica (resistência elétrica embutida em um invólucro) e a um conector, dita vela de aquecimento sendo posicionada no interior de uma câmara de aquecimento, de modo a ser utilizada tanto como elemento de aquecimento do combustível, como elemento vedante da câmara de aquecimento. A vela de aquecimento deste documento tem seu conector elétrico confeccionado por sobremoldagem e a mesma é adaptada para ser fixada em galerias de combustível de plástico, sendo essa fixação realizada por um clipe.

[008] Um segundo exemplo de vela de aquecimento é descrito no documento BR202016019239 que, por sua vez, descreve uma vela de aquecimento com filamento exposto que compreende: uma carcaça T, preferencialmente plástica, que contém em seu interior componentes elétricos, sendo que o filamento T resta em contato elétrico com pelo menos um terminal elétrico 2’, sendo que um suporte de filamento 6’ (composto por uma haste de suporte e uma base de suporte) é fixado a uma das extremidades 11’ da carcaça, promovendo comunicação elétrica entre os componentes elétricos contidos no interior da carcaça 1’ e o filamento T que se estende em direção oposta à carcaça T, estando diretamente exposto ao combustível, sendo que entre pelo menos dois componentes elétricos e os orifícios de acoplamento 12’ estão previstos pelo menos dois anéis de vedação 4’ (o’rings). O material da carcaça T e dos elementos do suporte de filamento 6’ são confeccionados em plástico, enquanto os anéis de vedação 4’ são confeccionados em borracha.

[009] No que se refere à montagem da vela de aquecimento do documento BR202016019239 junto à galeria de combustível, tem-se que dita vela de aquecimento é introduzida em um orifício da galeria cujo diâmetro interno é menor que o diâmetro externo do anel 3’ e, em função disso, o encaixe entre a vela e a galeria se dá por pressão, pois, pelo fato do diâmetro externo do anel 3’ ser maior que o diâmetro interno do orifício da galeria, há uma deformação do anel 3’. Com isso, não há qualquer folga na região de vedação entre a vela e a galeria evitando fluxo de combustível para o ambiente externo.

[0010] Além disso, são providos conectores elétricos inseridos nos pinos 5’, de forma a conectar eletricamente as extremidades do filamento T a terminais elétricos 2’ presentes no interior da carcaça. Em função dessa vela conter dois terminais elétricos 2’ para fornecimento de energia elétrica ao filamento 7’, elimina-se a necessidade de utilização de material metálico na carcaça T, já que essa deixa de ser a responsável pelo aterramento elétrico. Porém, para que isso seja possível, a carcaça T é composta por material isolante, por exemplo, plástico, para que ocorra o isolamento dos terminais elétricos 2’ em seu interior. A disposição dos terminais elétricos 2’ é realizada de maneira a permitir que uma das extremidades esteja conectada a um plu- gue elétrico (não ilustrado) proveniente do sistema elétrico do veículo e a outra extremidade aos conectores elétricos presentes nos pinos 5’. [0011] Para o acoplamento de cada um dos pinos 5’ na carcaça T são fornecidos orifícios de acoplamento 12’, sendo a vedação interna da carcaça T realizada por anéis de vedação 4’. De forma similar à vedação externa, o diâmetro externo no anel de vedação 4’ é maior que o diâmetro interno do orifício de acoplamento 12’ e, novamente, o encaixe se dá por pressão, pois há uma deformação elástica entre o anel de vedação 4’ e o interior do orifício de acoplamento 12’. A vedação dos pinos 5’ impede que haja fluxo de combustível para o interior da carcaça T e evita o contato do combustível, que possui características altamente corrosivas, com os elementos internos da vela de aquecimento.

[0012] Em função do filamento T ser exposto ao combustível, essa solução trouxe substanciais melhorias, visto que aumentou significativamente a eficiência da troca de calor entre o filamento 7’ e o combustível, além de diminuir o tempo necessário para o preaqueci- mento do filamento T. Ainda, a eliminação de componentes metálicos conforme técnica anterior também acarretou na diminuição do peso do produto e, consequentemente, possibilitou dispensar estruturas mecânicas robustas para fixação da galeria no motor. Nota-se, contudo, que, na solução deste documento, a vedação entre a vela de aquecimento e a galeria de combustível é dada por peças plásticas.

[0013] No entanto, e devido ao crescimento da utilização de motores ciclo Otto que utilizam sistema de alta pressão de injeção de combustível (acima de 100bar), existe a necessidade de se instalar um sistema de aquecimento de combustível capaz de suportar e trabalhar em tais pressões.

[0014] Atualmente os aquecedores disponíveis de alta performance (filamento exposto), conforme BR202016019239, só trabalham com sistemas de baixa pressão (aproximadamente 4 bar) e não suportam a alta pressão, justamente pela vedação acima mencionada se dar por peças plásticas. O material plástico é suficientemente robusto para sistemas de baixa pressão, porém não tem resistência mecânica suficiente para suportar a alta pressão, visto que suas propriedades mecânicas são reduzidas devido a permeação do combustível no plástico por ação da alta pressão e do uso contínuo, fazendo que perca sua função de resistir a pressão do combustível ao longo da vida.

[0015] Os aquecedores baseados na vela de aquecimento, conforme documento BRMU9002503, poderiam suportar a alta pressão, porém não tem a performance de aquecimento gerada pelo aquecedor com filamento exposto. [0016] Assim, e apesar das soluções descritas acima se mostrarem funcionais para os objetivos para os quais foram viabilizadas, no- ta-se que ainda há lacunas no estado da técnica no que se refere à provisão de uma solução suficientemente robusta, eficiente e confiável, que não demande da alteração de todo o arranjo construtivo da vela de aquecimento, que seja capaz de garantir a adequada vedação entre a galeria de combustível e a vela de aquecimento e que, ainda, garanta a correta alimentação elétrica para o filamento exposto. A presente invenção visa trazer uma melhoria à solução descrita no documento BR202016019239.

[0017] É com base neste cenário que surge a invenção em questão.

Objetivos da Invenção

[0018] Assim, é objetivo fundamental da invenção em questão revelar uma vela de aquecimento com filamento exposto provida de um inserto, aplicável a motores a combustão interna;

[0019] De maneira mais específica, é objetivo da presente invenção descrever uma solução suficientemente robusta, eficiente e confiável relativa a velas de aquecimento de combustível, preferencialmente;

[0020] Ainda, é objetivo da presente invenção apresentar uma solução capaz de garantir a adequada vedação entre a galeria de combustível e a vela de aquecimento e que, ainda, garanta a correta alimentação elétrica para o filamento exposto;

[0021] Outro objetivo é descrever uma solução simples, de baixo custo e prática, aplicável a sistemas de aquecimento de combustível já concebidos;

[0022] Em outras palavras, é objetivo da presente invenção conceber uma solução que permita o retrofit dos sistemas já validados e atualmente produzidos; [0023] Ou seja, é objetivo da presente invenção, trazer uma melhoria à solução descrita no documento BR202016019239.

Sumário da Invenção

[0024] Os objetivos acima resumidos são alcançados por meio de uma vela de aquecimento com filamento exposto provida de um inser- to, dita vela de aquecimento incluindo uma carcaça, que envolve, em seu interior, pelo menos um terminal elétrico; pelo menos um suporte de filamento; e pelo menos um filamento em contato elétrico com dito pelo menos um terminal elétrico por meio de pelo menos um pino, sendo que dita vela de aquecimento inclui pelo menos um inserto; dita carcaça compreende uma porção de montagem; dita porção de montagem coopera com dito pelo menos um inserto; dito pelo menos um inserto compreende pelo menos um orifício de acoplamento hábil de receber dito pelo menos um pino; dito suporte de filamento assentan- do-se contra uma porção anterior do pelo menos um inserto; e sendo que, pelo menos dita porção anterior do pelo menos um inserto é confeccionada em material metálico.

[0025] Preferencialmente, dito pelo menos um inserto é integralmente confeccionado em metal. Ainda de maneira preferencial, é provido pelo menos um espaçador na interface entre dito pelo menos um pino e respectivo pelo menos um orifício de acoplamento. Também de maneira preferencial, dito pelo menos um espaçador é uma peça a parte em relação aos demais componentes. Alternativamente, dito pelo menos um espaçador é confeccionado em peça única com o suporte de filamento, estendendo-se a partir de uma base de suporte do mesmo.

[0026] Ainda de maneira preferencial, dito pino compreende um rebaixo circunferencial onde é montado dito pelo menos um espaçador. Também preferencialmente, dito pelo menos um espaçador é justaposto a um respectivo anel interno de vedação que, por sua vez, também faz a interface entre respectivo pelo menos um orifício de acoplamento do pelo menos um inserto e respectivo pino.

[0027] De acordo com a concretização preferencial da invenção, dita porção de montagem compreende, ainda, pelo menos um primeiro elemento de montagem hábil de cooperar com um segundo elemento de montagem provido no dito pelo menos um inserto.

[0028] A presente invenção também diz respeito ao arranjo de montagem incluindo vela de aquecimento com filamento exposto provida de um inserto, conforme anteriormente descrita, dito arranjo de montagem incluindo uma galeria de combustível que compreende paredes de galeria que definem um espaço interno e pelo menos uma abertura junto à qual é montada a vela de aquecimento com o suporte de filamento se estendendo para dentro do espaço interno, dito arranjo de montagem incluindo, ainda, pelo menos um anel externo de vedação, sendo que o inserto é disposto, pelo menos parcialmente, no espaço interno da galeria de combustível e sendo que a carcaça é disposta para fora da galeria de combustível.

[0029] De acordo com esse arranjo, é o par pelo menos um anel externo de vedação e dito pelo menos um inserto que provê a vedação da galeria de combustível.

[0030] De acordo com uma concretização da invenção, dita porção de montagem define pelo menos um degrau, dito pelo menos um inserto define pelo menos um flange de inserto, sendo que pelo menos um clipe de montagem se assenta contra dito pelo menos um degrau e dito pelo menos um flange de inserto e sendo que dito pelo menos um anel externo de vedação se assenta contra dito pelo menos um flange de inserto.

Descrição Resumida dos Desenhos

[0031] A invenção em questão passa a ser pormenorizadamente detalhada com base nas figuras ilustrativas abaixo listadas: [0032] A figura 1 ilustra uma vista em perspectiva explodida de uma vela de aquecimento com filamento exposto, tal como a do documento BR202016019239;

[0033] A figura 2 ilustra um uma vista em perspectiva explodida de uma vela de aquecimento com filamento exposto provida de um inser- to, de acordo com a presente invenção;

[0034] A figura 3 ilustra uma vista em corte da vela de aquecimento com filamento exposto provida de um inserto, de acordo com a presente invenção;

[0035] A figura 4 ilustra uma outra vista em corte de uma hipotética vela de aquecimento sem espaçadores, ilustrando o indesejado curto- circuito elétrico;

[0036] A figura 5 ilustra a mesma vista em corte da fig. 4, porém com a vela de aquecimento sendo provida de espaçadores, para garantia da correta alimentação elétrica, de acordo com a presente invenção;

[0037] A figura 6 ilustra uma vela de aquecimento com filamento exposto provida de um inserto, de acordo com uma alternativa da presente invenção;

[0038] A figura 7 ilustra um arranjo de montagem incluindo a vela de aquecimento com filamento exposto provida de um inserto, de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

[0039] A presente invenção diz respeito a uma vela de aquecimento com filamento exposto provida de um inserto, dita vela de aquecimento incluindo uma carcaça 10, preferencialmente plástica, que envolve, em seu interior, pelo menos um terminal elétrico 20; pelo menos um suporte de filamento 60; pelo menos um filamento 70 em contato elétrico com dito pelo menos um terminal elétrico 20 por meio de pelo menos um pino 50. [0040] Particularmente, de acordo com a presente invenção, dita vela de aquecimento 1 inclui pelo menos um inserto 80; dita carcaça 10 compreende uma porção de montagem 11 que coopera com dito pelo menos um inserto 80, de modo a recebe-lo e abraça-lo por meio de um flange de porção de montagem 111 ; dito pelo menos um inserto 80 compreende pelo menos um orifício de acoplamento 12 hábil de receber dito pelo menos um pino 50; dito suporte de filamento 60 as- sentando-se contra uma porção anterior 81 do pelo menos um inserto 80; sendo que, pelo menos dita porção anterior 81 do pelo menos um inserto 80 é confeccionada em material metálico.

[0041] Preferencialmente, o inserto 80 é integralmente confeccionado em metal. Também de maneira preferencial, dita porção de montagem 11 compreende, ainda, pelo menos um primeiro elemento de montagem 112 hábil de cooperar com um segundo elemento de montagem 812 provido no dito pelo menos um inserto 80, para realizar a adequada montagem e segura fixação entre referidos componentes. Ainda de maneira preferencial, dita carcaça 10 é sobreinjetada no pelo menos um inserto 80.

[0042] Aqui, cabe destacar que dito filamento 70 trata-se de um filamento de resistência elétrica, para prover o aquecimento de combustível por efeito Joule. Cabe destacar também que o primeiro elemento de montagem e o segundo elemento de montagem 111, 112 podem ser ressaltos e recessos ou vice-versa, desde que um seja a contra peça do outro.

[0043] A provisão deste inserto 80 com pelo menos uma porção metálica garante que a porção da vela de aquecimento 1 que se encontra no interior da galeria de combustível 90 seja suficientemente robusta para aguentar as elevadas pressões de combustível no interior da mesma e garantir a adequada vedação do conjunto.

[0044] Tendo sido resolvido o problema relativo à vedação do con- junto, por meio da provisão do referido pelo menos um inserto 80 com pelo menos uma porção metálica, um novo problema se origina, justamente em função do material metálico do inserto 80, a saber, a con- dutividade elétrica para o filamento 70. Isto porque, visto que referido inserto 80 envolve, por meio de respectivos orifícios de acoplamento 82, respectivos pinos 50, a corrente elétrica poderia sofrer um curto, tal como ilustrado pelas setas na fig. 4, atravessando dos terminais elétricos 20 para os pinos 50, para o inserto 80, de volta para os pinos 50 e de volta para os terminais elétricos 20, sem chegar ao filamento 70, o que é extremamente indesejado. Por isso, faz-se mandatório isolar eletricamente o referido inserto 80, para que a corrente elétrica seja conduzida pelo caminho adequado, conforme ilustrado pelas setas na fig. 5.

[0045] Para tanto, dita vela de aquecimento com filamento exposto provida de um inserto, de acordo com a presente invenção inclui, ainda, pelo menos um espaçador 90 na interface entre dito pelo menos um pino 50 e respectivo pelo menos um orifício de acoplamento 82. Referido pelo menos um espaçador 90 é montado na face externa do respectivo pino 50 e faz a interface com a face interna do respectivo orifício de acoplamento 82.

[0046] De acordo com a modalidade preferencial da presente invenção, dito espaçador 90 é justaposto a um respectivo anel interno de vedação 40 que, por sua vez, também faz a interface entre respectivo pelo menos um orifício de acoplamento 82 do pelo menos um inserto 80 e respectivo pino 50.

[0047] O diâmetro externo do anel interno de vedação 40 é maior que o diâmetro interno do respectivo orifício de acoplamento 82 e o encaixe se dá por pressão, pois há uma deformação elástica entre o anel interno de vedação 40 e o interior do orifício de acoplamento 82. A vedação dos pinos 50 impede que haja fluxo de combustível para o interior da carcaça 10 e evita o contato do combustível, que possui características altamente corrosivas, com os elementos internos da vela de aquecimento 1.

[0048] Também preferencialmente, dito espaçador 90 é confeccionado em material não condutor de eletricidade, por exemplo, plástico, borracha, vidro ou cerâmica e possui um formato tubular. Também de maneira preferencial, dito pelo menos um espaçador 90 é uma peça a parte em relação aos demais componentes.

[0049] Alternativamente, dito pelo menos um espaçador 90 pode ser confeccionado em peça única com o suporte de filamento 60, es- tendendo-se a partir de uma base de suporte 61 do mesmo.

[0050] Opcionalmente, dito pelo menos um pino 50 compreende um rebaixo circunferencial 51 onde é montado dito pelo menos um espaçador 90.

[0051] Tendo sido descrita a construtividade da vela de aquecimento 1 em si, a seguir consta a descrição do arranjo de montagem incluindo vela de aquecimento com filamento exposto provida de um inserto, tal como a presente invenção.

[0052] Dito arranjo de montagem inclui uma galeria de combustível 90 que compreende paredes de galeria 91 que definem um espaço interno 92 e pelo menos uma abertura 93 junto à qual é montada a vela de aquecimento 1 com o suporte de filamento 60 se estendendo para dentro do espaço interno 92, dito arranjo de montagem incluindo, ainda, pelo menos um anel externo de vedação 30, sendo que dito pelo menos um inserto 80 é disposto, pelo menos parcialmente, no espaço interno 92 da galeria de combustível 90.

[0053] De acordo com o arranjo da presente invenção, a carcaça 30 é disposta para fora da galeria de combustível 90, de modo que o par formado por pelo menos um anel externo de vedação 30 e dito pelo menos um inserto 80 é que provê a vedação da galeria de combus- tível 90. O anel externo de vedação 30 é preferencialmente confeccionado em borracha.

[0054] O diâmetro interno da abertura 93 da galeria de combustível 90 (definido pelas paredes de galeria 91) é menor que o diâmetro externo do anel externo de vedação 30 e, em função disso, o encaixe entre a vela de aquecimento 1 e a galeria de combustível 90 se dá por pressão, pois, pelo fato do diâmetro externo do anel externo de vedação 30 ser maior que o diâmetro interno da abertura 93 da galeria de combustível 90, há uma deformação do anel externo de vedação 30. Com isso, não há qualquer folga na região de vedação entre a vela e a galeria evitando fluxo de combustível para o ambiente externo.

[0055] Ainda, de acordo com uma alternativa da presente invenção, dita porção de montagem 11 define pelo menos um degrau 113, dito pelo menos um inserto 80 define pelo menos um flange de inserto 811 , sendo que pelo menos um clipe de montagem 95 se assenta contra dito pelo menos um degrau 113 e dito pelo menos um flange de inserto 811 e sendo que dito pelo menos um anel externo de vedação 30 se assenta contra dito pelo menos um flange de inserto 811.

[0056] De acordo com essa alternativa, quando o combustível exercer pressão/força na base de suporte 61 do suporte de filamento 60, esse último pressiona o inserto 80 que, por sua vez, pressiona o clipe de montagem 95 contra a carcaça 10.

[0057] É importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever de forma exemplificativa a concretização particular da invenção em questão. Portanto, torna-se claro que modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas.