BR102013017476A2

BR102013017476A2 - Noise attenuation system and method for attenuating noise in a refrigeration system

Info

Publication number: BR102013017476A2
Application number: BRBR102013017476-9A
Authority: BR
Inventors: Arlindo Tadeu Cesar Mouta; Hugo Flávio Benassi Zanqueta; Felipe Rosa Ormelez; Eduardo Cantieri; Leandro José Machado
Original assignee: Electrolux Do Brasil Sa
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2015-06-30
Also published as: WO2015003236A1

Abstract

Sistema de atenuação de ruído, e, método para atenuar ruído em um sistema de refrigeração a presente invenção provê um sistema de atenuação de ruído, para um sistema de refrigeração que compreende: um compressor; um condensador; um evaporador; e um dispositivo de expansão, em que todos os elementos do sistema de refrigeração são interligados por meio de tubos de descarga de fluido refrigerante; em que o sistema de atenuação de ruído compreende um elemento de transição (4), responsável pelo transporte de fluido refrigerante, nas fases liquida e gasosa, até o evaporador; em que o elemento de transição (4) compreende pelo menos duas inflexões (15) à montante da extremidade de conexão (13) com o evaporador e à jusante do ponto de acoplamento (17) com um tubo capilar (1). A presente invenção ainda provê um método, para atenuar ruído em um sistema de refrigeração, que compreende as etapas de compreendendo as etapas de reduzir a pressão e a velocidade do escoamento do fluido antes de dispersar o fluido refrigerante no evaporador, e, defletir a direção de escoamento do fluido refrigerante pelo menos duas vezes, ocasionando que o fluido refrigerante se choque contra a parede interna do elemento de transição (4), e partículas líquidas, dispersas na porção gasosa do fluido, sejam aderidas à parede interna do elemento de transição (4) e, posteriormente, sejam agregadas à porção líquida do fluido.Noise attenuation system, and method for attenuating noise in a refrigeration system The present invention provides a noise attenuation system for a refrigeration system comprising: a compressor; a capacitor; an evaporator; and an expansion device, wherein all elements of the refrigeration system are interconnected by means of refrigerant discharge pipes; wherein the noise attenuation system comprises a transition element (4) responsible for transporting refrigerant in the liquid and gas phases to the evaporator; wherein the transition element (4) comprises at least two inflections (15) upstream of the connection end (13) with the evaporator and downstream of the coupling point (17) with a capillary tube (1). The present invention further provides a method for attenuating noise in a refrigeration system comprising the steps of comprising the steps of reducing the pressure and flow velocity of the fluid before dispersing the refrigerant in the evaporator, and deflecting the direction. at least twice, causing the refrigerant to hit the inner wall of the transition element (4), and liquid particles dispersed in the gaseous portion of the fluid to adhere to the inner wall of the transition element ( 4) and subsequently added to the liquid portion of the fluid.

Description

“SISTEMA DE ATENUAÇÃO DE RUÍDO, E, MÉTODO PARA ATENUAR RUÍDO EM UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO” CAMPO TÉCNICO“Noise attenuation system and method for attenuating noise in a refrigeration system” Technical Field

A presente invenção está relacionada a aparelhos dotados de sistemas de refrigeração, tais como refrigeradores, aparelhos de ar condicionado, entre outros. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a sistemas de atenuação de ruídos em sistemas de refrigeração. DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICAThe present invention relates to apparatus having cooling systems such as refrigerators, air conditioners, among others. More particularly, the present invention relates to noise attenuation systems in refrigeration systems. DESCRIPTION OF TECHNICAL STATE

Em um ciclo de refrigeração padrão por compressão, comumente encontrado em aparelhos refrigeradores e de ar condicionado, existem basicamente quatro componentes, a saber, compressor, condensador, dispositivo de expansão e evaporador. O fluido refrigerante na forma de líquido saturado passa pelo dispositivo de expansão (restrição), onde é submetido a uma queda de pressão brusca, passando a ter dois estados físicos, o líquido e o gasoso. Então o fluido é conduzido para o evaporador, onde absorverá calor do ar do ambiente a ser refrigerado, vaporizando-se por completo.In a standard compression refrigeration cycle, commonly found in refrigerators and air conditioners, there are basically four components, namely compressor, condenser, expansion device and evaporator. The refrigerant in the form of saturated liquid passes through the expansion device (restriction), where it is subjected to a sudden pressure drop, having two physical states, the liquid and the gas. Then the fluid is conveyed to the evaporator, where it will absorb heat from the air of the environment to be cooled, vaporizing completely.

Na saída do evaporador, na forma de gás, ele é succionado pelo compressor, que eleva sua pressão (e temperatura) para que possa ser conduzido através do condensador, que cederá calor ao ambiente externo, condensando o fluido e completando o ciclo. Um ventilador efetua a circulação de ar, fazendo com que o ar a ser resfriado entre em contato com a serpentina do evaporador.At the outlet of the evaporator, in the form of gas, it is suctioned by the compressor, which raises its pressure (and temperature) so that it can be conducted through the condenser, which will give heat to the external environment, condensing the fluid and completing the cycle. A fan circulates air, causing air to be cooled to come into contact with the evaporator coil.

Sabe-se que o fluido refrigerante atravessa um tubo capilar que o conduz até o evaporador. No capilar, o mesmo adquire velocidade na medida em que se aproxima do evaporador. Devido a essa aceleração e à abrupta perda de carga na entrada do evaporador, produz-se um ruído bem característico conhecido como ruído de expansão. Tal fenômeno deve-se à formação prematura de gás no capilar, que por sua vez carrega partículas de líquido, em conjunto com o já mencionado alto gradiente de velocidades entre o mesmo e a entrada do evaporador. Desta forma, o fluido no interior do tubo capilar é uma mistura de fluido líquido e gasoso.Refrigerant is known to pass through a capillary tube leading to the evaporator. In the capillary, it acquires speed as it approaches the evaporator. Due to this acceleration and the abrupt pressure drop at the evaporator inlet, a very characteristic noise known as expansion noise is produced. This phenomenon is due to the premature formation of gas in the capillary, which in turn carries liquid particles, together with the aforementioned high velocity gradient between it and the evaporator inlet. Thus, the fluid within the capillary tube is a mixture of liquid and gaseous fluid.

Algumas soluções do estado da técnica consistem na utilização de uma parede com elementos abafadores de ruídos envolvendo o sistema de refrigeração. Essas soluções, entretanto, acarretam em um aumento significativo das dimensões finais do refrigerador, além de um acréscimo de material utilizado, aumentando o custo final de produção.Some prior art solutions include the use of a wall with noise dampening elements surrounding the cooling system. These solutions, however, result in a significant increase in the final dimensions of the refrigerator, as well as an increase in the material used, increasing the final cost of production.

Outra solução é apresentada no documento CN102003847, que revela um duto de transição entre o evaporador e um tubo capilar de um sistema de refrigeração. Na solução apresentada, o tubo de transição possui aumentos gradativos de seção que produzem perda de carga no escoamento do fluido, reduzindo a velocidade e a pressão do fluido, dessa forma, a quantidade de gás formado no interior do tubo de transição também é reduzida. No entanto, esta solução por si só não é eficiente, pois, ainda assim, uma parcela considerável do fluido é gaseificada indesejadamente nesse estágio, e em estágios anteriores, e, parte do ruído de sistemas de refrigeração é gerado por partículas de fluido refrigerante em estado líquido que são carregadas pelo gás formado no interior do tubo capilar.Another solution is presented in CN102003847, which discloses a transition duct between the evaporator and a capillary tube of a refrigeration system. In the presented solution, the transition tube has gradual section increases that produce pressure drop in fluid flow, reducing fluid velocity and pressure, thus reducing the amount of gas formed inside the transition tube. However, this solution alone is not efficient, as a considerable portion of the fluid is still undesiredly gasified at this stage, and in earlier stages, and part of the noise of cooling systems is generated by refrigerant particles in liquid state that are carried by the gas formed inside the capillary tube.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO O objetivo da presente invenção é o de proporcionar um sistema de atenuação de ruído para sistemas de refrigeração mais eficiente. Em outras palavras, o objetivo da presente invenção é o de proporcionar um sistema de refrigeração mais silencioso.OBJECTS OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a more efficient noise attenuation system for cooling systems. In other words, the object of the present invention is to provide a quieter cooling system.

Outro objetivo da presente invenção é o de proporcionar um sistema de atenuação de ruído, para sistemas de refrigeração, que não faça uso de elementos exteriores ao próprio sistema de refrigeração.Another object of the present invention is to provide a noise attenuation system for cooling systems which does not make use of elements external to the cooling system itself.

Esse objetivo e demais vantagens da presente invenção ficarão mais evidentes a partir da descrição que se segue e dos desenhos anexos.This object and further advantages of the present invention will become more apparent from the following description and the accompanying drawings.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃOBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê um sistema de atenuação de ruído, para um sistema de refrigeração que compreende: um compressor; um condensador; um evaporador; e um dispositivo de expansão, em que todos os elementos do sistema de refrigeração são interligados por meio de tubos de descarga de fluido refrigerante; em que o sistema de atenuação de ruído compreende um elemento de transição, responsável pelo transporte de fluido refrigerante, nas fases liquida e gasosa, até o evaporador; em que o elemento de transição compreende pelo menos duas inflexões à montante da extremidade de conexão com o evaporador e à jusante do ponto de acoplamento com um tubo capilar. A presente invenção ainda provê um método, para atenuar ruído em um sistema de refrigeração, que compreende em reduzir a pressão e a velocidade do escoamento do fluido antes de dispersar o fluido refrigerante no evaporador, e, defletir a direção de escoamento do fluido refrigerante pelo menos duas vezes, ocasionando que o fluido refrigerante se choque contra a parede interna do elemento de transição, e partículas líquidas, dispersas na porção gasosa do fluido, sejam aderidas à parede interna do elemento de transição e, posteriormente, agregadas à porção líquida do fluido.In order to achieve the above objectives, the present invention provides a noise attenuation system for a refrigeration system comprising: a compressor; a capacitor; an evaporator; and an expansion device, wherein all elements of the refrigeration system are interconnected by means of refrigerant discharge pipes; wherein the noise attenuation system comprises a transition element responsible for the transport of refrigerant in the liquid and gas phases to the evaporator; wherein the transition element comprises at least two inflections upstream of the evaporator connection end and downstream of the coupling point with a capillary tube. The present invention further provides a method for attenuating noise in a refrigeration system which comprises reducing the pressure and flow velocity of the fluid before dispersing the refrigerant in the evaporator, and deflecting the flow direction of the refrigerant through the evaporator. twice, causing the refrigerant to hit the inner wall of the transition element, and liquid particles dispersed in the gaseous portion of the fluid to adhere to the inner wall of the transition element and then aggregate to the liquid portion of the fluid. .

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas, as quais: - a figura 1 ilustra uma vista isométrica de um tubo capilar de transição, de acordo com a concretização preferencial da presente invenção, e um segundo tubo, responsáveis pelo transporte de fluido refrigerante em um sistema de refrigeração; - a figura 2 ilustra uma vista em detalhe do tubo capilar de transição da figura 1, em que o segundo tubo é omitido;DESCRIPTION OF THE FIGURES The detailed description given below refers to the accompanying figures, which: - Figure 1 illustrates an isometric view of a transition capillary tube according to the preferred embodiment of the present invention, and a second tube, responsible for transport. of refrigerant in a refrigeration system; Figure 2 illustrates a detail view of the transition capillary tube of Figure 1, wherein the second tube is omitted;

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular. A presente invenção refere-se a um sistema de refrigeração por compressão que compreende um condensador, um evaporador, um dispositivo de expansão e um compressor. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um elemento de transição, de um sistema de refrigeração por compressão, por onde é transportado fluido refrigerante oriundo de um dispositivo de expansão em direção a um evaporador. A figura 1 ilustra uma configuração preferencial da presente invenção em que é possível visualizar um tubo capilar 1 e o elemento de transição 4 que conduzem fluido refrigerante oriundo do dispositivo de expansão para o evaporador, e um segundo tubo 2 que leva fluido refrigerante oriundo do evaporador para o compressor. É possível observar que o tubo capilar 1 é conduzido pelo interior do segundo tubo até um ponto 12 determinado em que o mesmo passa para o exterior do segundo tubo. Isso porque a temperatura do fluido no interior de ambos é aproximadamente a mesma, desta forma, a troca de calor entre tubo capilar 1 e o meio é reduzida. Entretanto, em configurações alternativas, o tubo capilar 1 pode ser alocado extemamente ao segundo tubo 2.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description will depart from a preferred embodiment of the invention. As will be apparent to any person skilled in the art, however, the invention is not limited to that particular embodiment. The present invention relates to a compression cooling system comprising a condenser, an evaporator, an expansion device and a compressor. More specifically, the present invention relates to a transition element of a compression cooling system through which refrigerant is conveyed from an expansion device towards an evaporator. Figure 1 illustrates a preferred embodiment of the present invention in which a capillary tube 1 and transition element 4 conducting refrigerant from the expansion device to the evaporator and a second tube 2 carrying refrigerant from the evaporator can be seen. to the compressor. It can be seen that the capillary tube 1 is led through the second tube to a certain point 12 where it passes outside the second tube. This is because the temperature of the fluid within both is approximately the same, thus the heat exchange between capillary tube 1 and the medium is reduced. However, in alternative embodiments, capillary tube 1 may be allocated to second tube 2 externally.

Ainda na figura 1, é possível observar também que o elemento de transição 4 pode ser envolto por um elemento abafador de ruído 11, preferencialmente manta asfáltica, para minimizar o ruído ouvido por usuários, e existem espumas 3 envolvendo alguns trechos do segundo tubo.Still in figure 1, it is also possible to observe that the transition element 4 may be surrounded by a noise damping element 11, preferably asphalt blanket, to minimize the noise heard by users, and there are foams 3 involving some sections of the second tube.

Essas espumas têm a função de, simplesmente, auxiliar a fixação do sistema quando estiver em uso.These foams have the function of simply helping to fix the system when in use.

Na figura 2 é possível observar mais detalhadamente o sistema da presente invenção. Nessa configuração preferencial, o tubo capilar 1 compreende opcionalmente uma primeira 16a curva de 90° à montante do ponto de acoplamento 17 com o elemento de transição 4, o qual, por sua vez, compreende opcionalmente uma segunda 16b curva de 90°, de modo que a direção do fluxo é girada 180° antes de o mesmo ser conectado ao evaporador, na extremidade 13 de conexão com o evaporador. Em configurações alternativas, essas curvas podem ser de ângulos diferentes de 90°, ou até inexistirem, dependendo da disposição do sistema de refrigeração e, mais especificamente, da disposição do evaporador.In figure 2 it is possible to observe in more detail the system of the present invention. In this preferred embodiment, capillary tube 1 optionally comprises a first 90 ° bend 16a upstream of the coupling point 17 with transition member 4, which in turn optionally comprises a second 90 ° bend 16b so that the flow direction is rotated 180 ° before it is connected to the evaporator at the 13th end of the evaporator connection. In alternative configurations, these curves may be at angles other than 90 °, or may not exist, depending on the arrangement of the cooling system and, more specifically, the arrangement of the evaporator.

Ainda, observa-se que uma porção do tubo capilar 1 se estende para o interior do elemento de transição 4, dessa forma, o ponto de descarga 18 do fluido é localizado substancialmente a jusante do ponto de acoplamento 17 dos elementos. Também nota-se que o diâmetro interno do elemento de transição 4, no ponto 18 de descarga, é maior do que o diâmetro interno do tubo capilar 1. Esse aumento de diâmetro ao qual o fluxo é submetido faz com que ocorra uma redução de pressão e velocidade do fluido nesse ponto.Furthermore, it is noted that a portion of the capillary tube 1 extends into the transition element 4, thus, the fluid discharge point 18 is located substantially downstream of the coupling point 17 of the elements. It is also noted that the inside diameter of the transition element 4 at discharge point 18 is larger than the inside diameter of the capillary tube 1. This increase in diameter to which the flow is subjected causes a pressure reduction to occur. and fluid velocity at this point.

Adicionalmente, o elemento de transição 4 compreende aumentos graduais de diâmetro 14a, 14b que atuam como redutores de pressão interna do fluido refrigerante, à montante da extremidade 13 de conexão com o evaporador. Os aumentos graduais do diâmetro, desde o ponto 18 em que o fluido sai do tubo capilar 1 até a extremidade 13 de conexão com o evaporador, ocasionam uma redução gradual da pressão e da velocidade do fluido, reduzindo a quantidade de gás formado nesse estágio, e, consequentemente, amortizando as emissões de ruído deste tipo. Essa técnica é bastante conhecida no estado da técnica, entretanto um ponto importante é ignorado. Como já citado, mesmo com a utilização da técnica descrita acima, uma parte do fluido ainda é gaseificada, logo, o fluido refrigerante no interior do capilar é formado por uma mistura de gás e liquido, e uma parte do ruído é devido à presença de partículas líquidas na porção gasosa do fluido.Additionally, the transition element 4 comprises gradual increases in diameter 14a, 14b that act as internal pressure reducers of the refrigerant upstream of the evaporator connection end 13. Gradual increases in diameter from the point 18 at which fluid exits capillary tube 1 to the evaporator connection end 13 cause a gradual reduction in fluid pressure and velocity, reducing the amount of gas formed at this stage, and, accordingly, amortizing noise emissions of this type. This technique is well known in the state of the art, however an important point is ignored. As already mentioned, even using the technique described above, a part of the fluid is still gasified, so the refrigerant inside the capillary is formed by a mixture of gas and liquid, and a part of the noise is due to the presence of liquid particles in the gaseous portion of the fluid.

De modo a reduzir a quantidade de partículas líquidas na porção gasosa do fluido, o elemento de transição 4 compreende adicionalmente, nessa configuração opcional, pelo menos duas inflexões 15, preferencialmente de ângulos menores que 90°, causando um efeito sifão no escoamento do líquido refrigerante. Deste modo, as partículas líquidas, presentes na porção gasosa do fluxo, ao se chocarem com a parede interna do elemento de transição 4, se aderem às mesmas e são agregadas à porção líquida do fluido refrigerante. Com a redução da quantidade de partículas líquidas na porção gasosa do fluxo, o ruído de redução de pressão também é reduzido. Em configurações alternativas, podem ser utilizadas mais de duas inflexões 15 no elemento de transição 4.In order to reduce the amount of liquid particles in the gaseous portion of the fluid, the transition element 4 further comprises, in this optional configuration, at least two inflections 15, preferably at angles of less than 90 °, causing a siphon effect on the flow of coolant. . In this way, the liquid particles present in the gaseous portion of the flow as they collide with the inner wall of the transition element 4 adhere to them and are added to the liquid portion of the refrigerant. By reducing the amount of liquid particles in the gaseous portion of the flow, the pressure reducing noise is also reduced. In alternative configurations, more than two inflections 15 may be used in the transition element 4.

Ainda, na configuração preferencial representada na figura 2, as inflexões 15 são preferencialmente localizadas à jusante do ponto de acoplamento 17 e à montante do primeiro aumento de diâmetro 14a do elemento de transição 4. Dessa forma o fluido refrigerante sofre pelo menos uma redução de pressão e de velocidade antes das inflexões 15 e pelo menos outras duas reduções de pressão e de velocidade após as inflexões 15. Opcionalmente, o elemento de transição 4 pode compreender aumentos de diâmetro também à jusante da primeira inflexão 15.Also, in the preferred embodiment shown in Figure 2, the inflections 15 are preferably located downstream of the coupling point 17 and upstream of the first diameter increase 14a of the transition element 4. Thus the refrigerant undergoes at least a pressure reduction. and velocity before inflections 15 and at least two further pressure and velocity reductions after inflections 15. Optionally, the transition element 4 may comprise diameter increases also downstream of the first inflection 15.

Adicionalmente, a presente invenção ainda provê um método para atenuar o ruído em um tubo capilar 1, de um sistema de refrigeração que compreende: um compressor; um condensador; um evaporador; e um dispositivo de expansão, em que todos os elementos do sistema de refrigeração são interligados por meio de tubos de descarga de fluido refrigerante, em que o fluido, em forma líquida e gasosa, é conduzido pelo interior de um tubo capilar 1 até o elemento de transição 4 antes de ser descarregado no evaporador, em que o método compreende as etapas de reduzir a pressão e a velocidade do escoamento do fluido antes de descarregar o fluido refrigerante no evaporador, e, antes de reduzir a pressão e a velocidade do escoamento do fluido, defletir a direção de escoamento do fluido refrigerante pelo menos duas vezes, ocasionando que o fluido refrigerante se choque contra a parede interna do elemento de transição 4, e partículas líquidas, dispersas na porção gasosa do fluido, sejam aderidas à parede interna do elemento de transição e, posteriormente, agregadas à porção líquida do fluido. Adicionalmente, antes de defletir a direção de escoamento de fluido, pode-se opcionalmente reduzir a pressão e a velocidade de escoamento do fluido refrigerante.Additionally, the present invention further provides a method for attenuating noise in a capillary tube 1 of a refrigeration system comprising: a compressor; a capacitor; an evaporator; and an expansion device, wherein all elements of the refrigeration system are interconnected by means of refrigerant discharge pipes, wherein fluid, in gaseous form, is conducted within a capillary tube 1 to the element. transition method 4 prior to being discharged into the evaporator, wherein the method comprises the steps of reducing the pressure and flow velocity of the fluid before discharging the refrigerant into the evaporator, and, before reducing the pressure and flow velocity of the evaporator. deflect the flow direction of the refrigerant at least twice, causing the refrigerant to hit the inner wall of the transition element 4, and liquid particles dispersed in the gaseous portion of the fluid to adhere to the inner wall of the element. and then added to the liquid portion of the fluid. In addition, prior to deflecting the flow direction of fluid, the pressure and flow rate of the refrigerant may optionally be reduced.

Claims

1. Noise attenuation system for a refrigeration system comprising: a compressor; a capacitor; an evaporator; and an expansion device, wherein all elements of the refrigeration system are interconnected by means of refrigerant discharge pipes; wherein the noise attenuation system comprises a transition element (4) responsible for transporting refrigerant in the liquid and gas phases to the evaporator; the noise attenuation system being characterized by the fact that the transition element (4) comprises at least two inflections (15) upstream of the connection end (13) with the evaporator and downstream of the coupling point (17) with a capillary tube (1).

System according to Claim 1, characterized in that the transition element (4) comprises diameter increases (14a, 14b) upstream of the connection end (13) with the evaporator.

System according to Claim 1 or 2, characterized in that the transition element (4) comprises two inflections (15).

System according to claim 3, characterized in that the inside diameter of the transition element (4) is larger than the inside diameter of the capillary tube (1), and that a portion of the capillary tube (1) extends into the transition element (4).

System according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a noise damping element (11) surrounding the transition element (4).

System according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the damping element is an asphalt mat.

A method for attenuating noise in a transition element (4) of a refrigeration system comprising: a compressor; a capacitor; an evaporator; and an expansion device, wherein all elements of the refrigeration system are interconnected by means of refrigerant discharge tubes, wherein the fluid, in gaseous form, is conducted within a capillary tube (1) to a transition element (4) prior to being discharged into the evaporator, the method comprising the step of reducing the pressure and flow velocity of the fluid before dispersing the refrigerant into the evaporator, the method being further characterized by reduce fluid flow pressure and velocity, deflect the flow direction of the refrigerant at least twice, causing the refrigerant to collide with the inner wall of the transition element (4), and liquid particles dispersed on the gaseous portion of the fluid, are adhered to the inner wall of the tube and subsequently added to the liquid portion of the fluid.

Method according to claim 7, characterized in that, prior to deflecting the flow direction of the fluid, it reduces the pressure and flow rate of the refrigerant.