BR112019015545A2

BR112019015545A2 - Unidade de expansão para a instalação em um circuito refrigerante

Info

Publication number: BR112019015545A2
Application number: BR112019015545-7A
Authority: BR
Inventors: Karbiner Julian; Javerschek Oliver; Nickl Jörg
Original assignee: Bitzer Kühlmaschinenbau Gmbh
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2020-03-17
Also published as: JP2020508428A; WO2018137783A1; US11274868B2; CN110234940A; EP3574269B1; AU2017396370B2; AU2017396370A1; US20190353414A1; JP7175901B2; EP3574269A1; BR112019015545B1

Abstract

a invenção se refere a uma unidade de expansão para a instalação em um circuito refrigerante que compreende um sistema de expansão com uma unidade de super-refrigeração para a super-refrigeração de um fluxo de massa de um refrigerante alimentado à unidade de expansão, com uma unidade de compressão de expansão que compreende um nível de expansor e um nível de compressor, com uma ramificação, que separa um fluxo de massa de super-refrigeração de um fluxo de massa total alimentado à unidade de expansão e é conectado à linha de alimentação , que leva o fluxo de massa de super-refrigeração a uma entrada da unidade de super-refrigeração, com um órgão de expansão, que expande o fluxo de massa de super-refrigeração para uma pressão de super-refrigeração, com uma linha de conexão, que alimenta o fluxo de massa de super-refrigeração do nível de compressor que sai da unidade de super-refrigeração, que, por sua vez, comprime o fluxo de massa de super-refrigeração para uma alta pressão de retorno, assim como, com um comando que opera eletricamente, que detecta a temperatura ambiente e/ou uma temperatura do fluxo de massa do refrigerante alimentado à unidade de expansão e/ou o nível de expansor e de acordo com essa temperatura, determina uma pressão de entrada da unidade de expansão ou da unidade de compressão de expansão pelo comando do fluxo de massa de super-refrigeração, por meio do órgão de expansão controlado eletricamente pelo comando.

Description

UNIDADE DE EXPANSÃO PARA A INSTALAÇÃO EM UM CIRCUITO REFRIGERANTE [0001] A invenção se refere a uma unidade de expansão para a instalação em um circuito refrigerante.

[0002] Tais unidades de expansão são conhecidas.

[0003] Ge ralmente, tais unidades de expansão são formadas por válvulas de expansão ou por máquinas de expansão que geram energia.

[0004] A invenção tem por objetivo, disponibilizar uma unidade de expansão altamente eficiente energeticamente.

[0005] Esse objetivo é solucionado em uma unidade de expansão para a instalação em um circuito refrigerante que compreende um sistema de expansão com uma unidade de superrefrigeração para a super-refrigeração de um fluxo de massa de um refrigerante alimentado à unidade de expansão, com uma unidade de compressão de expansão que compreende um nivel de expansor e um nivel de compressor, com uma ramificação, que separa um fluxo de massa de superrefrigeração de um fluxo de massa total alimentado à unidade de expansão e é conectado à linha de alimentação , que leva o fluxo de massa de super-ref rigeração a uma entrada da unidade de super-refrigeração, com um órgão de expansão, que expande o fluxo de massa de superrefrigeração para uma pressão de super-refrigeração, com uma linha de conexão, que alimenta o fluxo de massa de super-refrigeração do nivel de compressor que sai da unidade de super-refrigeração, que, por sua vez, comprime o fluxo de massa de super-refrigeração para uma alta pressão de retorno, que corresponde a pelo menos uma alta pressão

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2/41 do fluxo de massa do compressor, ao qual o fluxo de massa de super-refrigeração é alimentado, assim como, com um comando que opera eletricamente, que detecta a temperatura ambiente e/ou uma temperatura do fluxo de massa do refrigerante alimentado à unidade de expansão e/ou o nível de expansor e de acordo com essa temperatura, determina uma pressão de entrada da unidade de expansão ou da unidade de compressão de expansão pelo comando do fluxo de massa de super-refrigeração, por meio do órgão de expansão controlado eletricamente pelo comando.

[0006] A vantagem da solução de acordo com a invenção, pode ser vista pelo fato de que essa trabalha de forma altamente eficiente energeticamente, visto que não é previsto nenhum órgão de estrangulamento para o fluxo de massa alimentado ao nível de expansor, para ajustar o fluxo de massa que flui para o nível expansor.

[0007] Pel o contrário, ocorre um ajuste do fluxo de massa relevante que flui para o nível de expansor e para a pressão de entrada da unidade de expansão ou da unidade de compressão de expansão exclusivamente pelo comando do fluxo de massa de super-refrigeração por meio do órgão de expansão controlado pelo comando, de tal modo que na expansão do fluxo de massa para o nível de expansão ocorra um ganho máximo de energia, que pode ser utilizado para a compressão do fluxo de massa de super-refrigeração no nível de compressor, de tal modo que, por meio disso, ocorra, ao mesmo tempo, novamente uma super-refrigeração do fluxo de massa expandido antes da sua expansão.

[0008] Particularmente, para isso, o órgão de expansão compreende um servomotor acionável eletricamente.

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3/41 [0009] Uma solução particularmente favorável prevê que a ramificação seja disposta entre a unidade de superrefrigeração e a unidade de compressão de expansão e que o fluxo de massa de super-refrigeração seja separado do fluxo de massa total, após a unidade de super-refrigeração.

[0010] Es sa solução é energeticamente eficiente pelo fato de gue, com isso, o fluxo de massa de superrefrigeração separado foi previamente refrigerado, do mesmo modo, na unidade de massa de super-refrigeração.

[0011] Es sa solução é particularmente vantajosa em remoção de calor super critico e permite uma superrefrigeração mais forte.

[0012] Ainda, essa solução tem a vantagem de que as pulsações que partem da unidade de compressão de expansão são atenuadas pela linha de alimentação da ramificação, que as afasta, com o órgão de expansão.

[0013] Do ponto de vista da formação da unidade de super-refrigeração até o momento, nenhum outro detalhe foi oferecido.

[0014] As sim, a unidade de super-refrigeração pode ser formada de forma diversa.

[0015] Uma solução prevê que a unidade de superref rigeração seja formada como uma unidade permutadora de calor e refrigere o fluxo de massa do refrigerante que flui para o nível de expansor pelo fluxo de massa de superrefrigeração conduzido por ele, no fluxo contrário.

[0016] Uma outra solução vantajosa prevê que a unidade de super-refrigeração seja formada como um recipiente coletor, no qual se forma uma imersão de refrigerante fluido do fluxo de massa de super-refrigeração, que

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4/41 refrigera um elemento que conduz o fluxo de massa do refrigerante que flui para o nível de expansor por imersão, sendo que, pela imersão se forma um volume de gás, a partir do qual o fluxo de massa de super-refrigeração gasoso é dissipado.

[0017] Es sa solução tem a vantagem de que, por um lado, o fluxo de massa conduzido pelo elemento é refrigerado de forma ideal e, por outro lado, pode ser assegurado, pela dissipação do fluxo de massa de super-refrigeração a partir do volume de gás, que ao nível de compressor, não seja alimentado nenhum refrigerante fluido para compressão.

[0018] Do ponto de vista da medição da temperatura da fluxo de massa do refrigerante, podem ser concebidas diferentes soluções.

[0019] Uma solução prevê que o comando meça a temperatura ambiente e/ou a temperatura do fluxo de massa do refrigerante, antes de entrar na unidade de superref rigeração e/ou antes da entrada do mesmo no nível de expansor, por meio de um sensor.

[0020] Uma outra solução que detecta a temperatura do fluxo de massa do refrigerante compreende medir a temperatura do fluxo de massa do refrigerante, antes de sua entrada na unidade de super-refrigeração e antes de sua entrada no nível de expansor, respectivamente, com um sensor.

[0021] Uma outra solução prevê que o comando que detecta a temperatura ambiente por meio de um sensor e considera esse sozinho ou eventualmente em combinação com a temperatura do fluxo de massa do refrigerante, antes de sua entrada na unidade de super-refrigeração e/ou antes de sua

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5/41 entrada no nível de expansor, para o comando do órgão de expansão.

[0022] É particularmente vantajoso se o comando for um comando eletrônico que compreende um processador, que comando eletricamente o órgão de expansão por meio de um programa de comando, visto que, com um processador, podem ser facilmente realizadas as diversas correlações entre a temperatura medida e o fluxo de massa de super-refrigeração a ser controlado com o órgão de expansão.

[0023] Particularmente, nessa formação do comando, há a possibilidade de controlar o órgão de expansão, de tal modo que o fluxo de massa de super-refrigeração saia da unidade de super-refrigeração no estado superaquecido e, com isso, evita-se que refrigerante parcialmente fluido no fluxo de massa de super-refrigeração saia da unidade de superref rigeração e seja alimentado ao nível de expansão.

[0024] Para monitorar a temperatura do fluxo de massa de super-refrigeração que sai da unidade de super-refrigeração é previsto, particularmente, um sensor conectado ao comando em uma linha de conexão entre a unidade de superrefrigeração e o nível de expansor.

[0025] Na solução descrita, o programa de comando é formado, particularmente, de tal modo que o mesmo compreenda ou um algoritmo para a determinação do comando do órgão de expansão ou uma tabela de correlação armazenada, que correlata o ajuste do órgão de expansão com a temperatura medida do fluxo de massa alimentado.

[0026] Do ponto de vista da conexão do nível de expansor e do nível de compressor, não foram oferecidos até o momento nenhum outro detalhe.

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6/41 [0027] A principio, o nivel de expansor e o nivel de compressor poderíam ser acoplados, por exemplo, por uma unidade do motor gerador.

[0028] Uma solução particularmente vantajosa prevê, contudo, que o nivel de expansor e o nivel de compressor da unidade de compressão de expansão sejam acoplados funcionalmente mecanicamente.

[0029] Um tal acoplamento funcional mecânico significa que a energia gerada no nivel de expansor por uma conexão mecânica é transmitida diretamente ao nivel de compressor.

[0030] Esse solução tem, por outro lado, também a vantagem de que a solução, de acordo com a invenção, a saber, o comando do fluxo de massa expandido pelo nivel de expansor, pode ser controlado pelo fluxo de massa de superrefrigeração, que é comprimido pelo nivel de compressor.

[0031] A principio, o nivel de expansor e o nivel de compressor podem ser formados por tipos adequados de máquinas de acionamento rotativo.

[0032] Uma solução particularmente vantajosa da invenção prevê que o nivel de expansor e o nivel de compressor sejam formados por um motor de pistão livre, na qual pelo menos um pistão livre possa ser livremente movido em uma câmara de pistões.

[0033] Preferencialmente, a unidade de compressão de expansão é formada, nesse caso, de tal modo que a mesma apresenta duas câmaras de pistão na quais respectivamente um pistão livre é móvel.

[0034] Al ém disso, preferencialmente, os pistões livres são acoplados móveis entre si.

[0035] No motor de pistão livre de acordo com a

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7/41 invenção, é previsto, preferencialmente, que um primeiro pistão livre, na respectiva câmara de pistão, separe uma da outra, uma primeira câmara de expansão e uma primeira câmara de compressão.

[0036] Ademais, é previsto, de forma vantajosa, que um segundo pistão livre, na respectiva câmara de pistão, separe uma segunda câmara de expansão de uma segunda câmara de compressão.

[0037] Para poder operar ambos os pistões livres de forma vantajosa é previsto, preferencialmente, que ambos os pistões livres sejam dispostos coaxialmente um ao outro, nas câmaras de pistão e sejam móveis.

[0038] De forma conveniente, a primeira câmara de pistão é separada da segunda câmara de pistão por um separador.

[0039] É possível realizar uma operação vantajosa da unidade de compressão de expansão quando as duas câmaras de expansão são dispostas limitantes no separador, nas câmaras de pistão.

[0040] Além disso, é previsto, preferencialmente, ainda que as câmaras de compressão sejam dispostas nos lados

opostos	das	câmaras de expansão	dos	respectivos	pistões
livres.
[0041]	A princípio, os pistões	livres trabalham	de forma
independente	um do outro.
[0042]	Uma	solução vantajosa	prevê	, contudo,	que um
elemento	de	acoplamento que acopla	o pistão livre se
estenda	pel	o separador e seja	móvel ao	mesmo,

particularmente, de forma vedada.

[0043] No caso mais, simples, o elemento de acoplamento é formado de tal modo que o mesmo se estenda

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8/41 respectivamente pelas câmaras de expansão até os respectivos pistões livres.

[0044] Do ponto de visto do fluxo do refrigerante para as câmaras de expansão é previsto, preferencialmente, que esse possa ser controlado por um sistema de distribuidores.

[0045] Um tal sistema de distribuidores é formado, preferencialmente, como distribuidores inversos, de tal modo que em uma posição do distribuidor, o refrigerante flui para uma câmara de expansão e sai a partir da outra câmara de expansão e, na outra posição do distribuidor, o refrigerante flua para a uma câmara de expansão e saia a partir da outra câmara de expansão.

[0046] Para o comando do sistema de distribuidor é previsto, preferencialmente, que o sistema de distribuidor possa ser controlado por um acionamento dos distribuidores, com o qual, ambas as posições do distribuidor possam ser ajustadas.

[0047] Um tal acionamento do distribuidor pode ocorrer por um comando elétrico, que registra pelo menos uma posição do pistão livre por meio de pelo menos um sensor de posição atribuído ao mesmo.

[0048] De forma alternativa a isso, a solução prevê o acionamento do distribuidor por uma diferença de pressão entre uma entrada do expansor e uma saída do expansor.

[0049] Preferencialmente, nesse caso, o acionamento do distribuidor é formado como cilindro de acionamento de

efeito	duplo, cujo	pistão é impingido,	por um	lado, com	a
pressão	da entrada	do expansor e, por	outro	lado, com	a
pressão	da saída do	expansor.
[0050]	Para o	acionamento de uma	tal	unidade	de

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9/41 acionamento, é previsto, de forma conveniente, que o acionamento do distribuidor possa ser controlado por um distribuidor de comando, que controla o impacto do pistão com a pressão na entrada do expansor, por um lado, e na salda do expansor, por outro lado.

[0051] 0 distribuidor de comando é formado, preferencialmente, de tal modo que o mesmo registre as posições dos pistões livres e mova os mesmos de forma correspondente.

[0052] Particularmente, é previsto que o distribuidor de comando seja móvel pelo pistão livre.

[0053] Para poder fornecer a unidade de expansão de acordo com a invenção, preferencialmente, como uma unidade única montada pronta e instalar em um circuito refrigerante, é previsto, preferencialmente, que a unidade de expansão apresente uma base do dispositivo na qual seja disposta a unidade de super-refrigeração e a unidade de compressão de expansão.

[0054] Ademais, é favorável se também a unidade de comando for disposta na base do dispositivo.

[0055] Além disso, é vantajoso, para a instalação, se na base do dispositivo forem instaladas uma conexão de entrada de alta pressão e um conexão de salda da pressão de expansão.

[0056] Além disso, é previsto em uma solução vantajosa, que, na base do dispositivo seja disposta uma conexão de salda de alta pressão, pela qual sai fluxo de massa de super-refrigeração comprimido na instalação da unidade de expansão.

[0057] Uma outra solução vantajosa prevê que, na base do

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10/41 dispositivo, sejam previstas unidades de conexão de permutadores de calor, com as quais podem ser conectados vários permutadores de calor de alta pressão.

[0058] Particularmente, nesse caso, cada uma das unidades de conexão de permutador de calor são formadas de tal modo que as mesmas apresentem respectivamente uma válvula de três vias e respectivamente um jumper para o respectivo permutador de calor, de tal modo que, através da válvula de três vias haja a possibilidade de controlar o fluxo do respectivo permutador de calor.

[0059] Nesse caso, é particularmente permitido que, pelo menos uma das unidades de conexão de permutador de calor seja unida a um permutador de calor de alta pressão que dissipa calor no ar ambiente.

[0060] Uma outra modalidade vantajosa de uma unidade de expansão prevê que a unidade de expansão apresente um sistema de expansão com uma primeira proporção de volume definida pelo quociente do volume da câmara de compressão em relação ao volume das câmaras de expansão e que um segundo sistema de expansão é conectado paralelo ao primeiro sistema de expansão, cuja proporção de volume é diferente da do primeiro sistema de expansão.

[0061] Uma tal unidade de expansão tem a vantagem de que, através dos dois sistemas de expansão com diferentes

proporçõe	s de volume, há a possibilidade de	aj ustar	a
expansão	do refrigerante aos respectivos	estados	de
operação.
[0062]	É particularmente vantajoso se os	sistemas	de
expansão	são operados de tal modo que um dos	sistemas	de
expansão	opere na área trans critica e o outro	sistema	de

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11/41 expansão, trabalhe na área subcritica.

[0063] De forma vantajosa, nesse caso, o sistema de expansão trabalha com maiores proporções de volume na área trans crítica e o sistema de expansão com menores proporções de volume na área subcritica.

[0064] Para permitir que os sistemas de expansão trabalhem de forma correlata, é previsto, preferencialmente, que os comandos dos sistemas de expansão sejam acoplados entre si.

[0065] De forma alternativa à prever um segundo sistema de expansão em uma unidade de expansão é previsto, preferencialmente, que a unidade de expansão compreenda duas unidades de compressão de expansão, a partir das quais, uma apresenta uma primeira proporção de volume definida pelo quociente do volume das câmaras de expansão em relação ao volume das câmaras de compressão e a outra apresenta uma segunda proporção de volume que desvia da primeira proporção de volume.

[0066] Também nesse caso é possível, pela unidade de expansão, que apresenta duas unidades de compressão de expansão com diferentes proporções de volume, um ajuste ideal nas diferentes condições de operação.

[0067] Em uma tal unidade de expansão que apresenta duas unidades de compressão de expansão é previsto preferencialmente que haja apenas uma unidade de superrefrigeração, e que após uma primeira unidade de superrefrigeração, o fluxo de massa de super-refrigeração seja alimentado ou a uma unidade de compressão de expansão ou à outra unidade de compressão de expansão ou eventualmente a ambas as unidades de compressão de expansão.

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12/41 [0068] Preferencialmente, é previsto nesses dois tipos de unidades de compressão de expansão que a proporção de volume da primeira unidade de compressão de expansão seja maior que a proporção de volume da segunda unidade de compressão de expansão.

[0069] Particularmente, a primeira unidade de compressão de expansão trabalha na área trans crítica e a segunda unidade de compressão de expansão trabalha na área sub crítica.

[0070] Particularmente, é previsto nesse caso que o comando tem a capacidade de determinar se a primeira unidade de compressão de expansão ou a segunda unidade de compressão de expansão é utilizada e eventualmente, se ambas as unidades de compressão de expansão são utilizadas, de poder controlar a separação do fluxo de massa de expansão nos fluxos de massa parciais que fluem aos respectivos níveis de expansão e às unidades de compressão de expansão.

[0071] 0 comando da distribuição do fluxo de massa de expansão E para a primeira ou a segunda unidade de compressão de expansão ou a distribuição da mesma nas unidades de compressão de expansão pode ocorrer ou pelo comando dos fluxos de massa de super-refrigeração através de órgãos de comando correspondentes ou pelo comando direto do fluxo de massa a ser expandido pelos órgãos de comando correspondentes.

[0072] Além disso, a invenção se refere a um circuito refrigerante, que compreende uma unidade do compressor de refrigerante, um permutador de calor que dissipa calor disposto circuito refrigerante no lado da pressão da

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13/41 unidade do compressor de refrigerante, uma unidade de expansão, assim como, um nivel de refrigeração com pelo menos um permutador de calor que absorve calor, sendo que, a unidade de expansão de acordo com a invenção, é formada conforme definido em uma ou mais características descritas acima.

[0073] A princípio, é possível conceber que o nível de refrigeração opere sem um órgão de expansão próprio e no nível de refrigeração opere com o fluxo de massa expandido pela unidade de expansão.

[0074] Nesse caso, é conveniente se no nível de refrigeração for disposto, posteriormente, um separador de fases, cuja fase gasosa é alimentada ao distribuidor de refrigerante por uma alimentação de pressão de sucção.

[0075] Um tal separador de fase tem a vantagem que, por meio dele, evita-se que refrigerante fluido seja alimentado ao distribuidor de refrigerante para compressão.

[0076] Uma outra solução vantajosa prevê que o nível de refrigeração apresente pelo menos um órgão de expansão de tal modo que com esse haja a possibilidade de determinar a pressão desejada no nível de refrigeração.

[0077] Uma outra variante vantajosa de um circuito refrigerante de acordo com a invenção prevê que seja disposto um coletor de pressão intermediário entre a unidade de expansão e o nível de refrigeração, em cuja imersão se colete uma fase líquida do refrigerante e em cujo volume gasoso que permanece pela imersão, se colete uma fase gasosa do refrigerante.

[0078] Nessa solução, preferencialmente a fase líquida do nível de refrigeração é alimentada para a expansão no

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14/41 órgão de expansão da mesma.

[0079] Nesse caso, o coletor de pressão intermediário tem a vantagem de que pode ser realizada ainda mais uma super-refrigeração adicional pela pressão intermediária do refrigerante pelo coletor de pressão intermediário.

[0080] No caso de um coletor de pressão intermediário é previsto, preferencialmente, que a partir do volume gasoso do coletor de pressão intermediário, um fluxo de massa adicional seja purgado.

[0081] Um tal fluxo de massa adicional pode ser alimentado particularmente por um órgão de expansão da alimentação de pressão de sucção.

[0082] Uma outra solução vantajosa prevê que o fluxo de massa adicional expandida pelo órgão de expansão refrigera um fluxo de massa principal conduzido para o nível de refrigeração em um permutador de calor, para alcançar ainda, no fluxo de massa principal, uma super-refrigeração adicional.

[0083] Uma outra variante vantajosa do circuito refrigerante de acordo com a invenção prevê que uma fase congelada seja alternada paralela ao nível de refrigeração.

[0084] No caso de uma fase congelada é convenientemente previsto que um fluxo de massa congelada alimentado à fase congelada por uma expansão em um órgão de expansão atribuído à fase congelada é refrigerado pelo fluxo de massa expandido na fase congelada por meio de um permutador de calor.

[0085] Uma outra variante vantajosa do circuito refrigerante de acordo com a invenção prevê que o fluxo de massa total resfriado pelo permutador de calor que dissipa

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15/41 calor por meio de um permutador de calor é resfriado pelo fluxo de massa adicional expandido pelo órgão de expansão.

[0086] Uma outra variante vantajosa do circuito refrigerante de acordo com a invenção prevê que à unidade de expansão seja disposto um permutador de calor, no qual um meio permutador de calor de um sistema de refrigeração é resfriado pelo fluxo de massa de expansão.

[0087]

Outras características e vantagens da invenção

são objeto da descrição a seguir, assim como, da representação gráfica de alguns exemplos de modalidade.

[0088]	Nos desenhos, mostra-se:
Figura 1	uma representação esquemática de um primeiro exemplo de modalidade de um circuito refrigerante, de acordo com a invenção;
Figura 2	uma representação esquemática de um primeiro exemplo de modalidade de uma unidade de expansão, de acordo com a invenção;
Figura 3	uma representação esquemática de um primeiro exemplo de modalidade de uma unidade de compressão de expansão, de acordo com a invenção;
Figura 4	uma representação esquemática semelhante à Figura 3 de um segundo exemplo de modalidade de uma unidade de compressão de expansão, de acordo com a invenção;
Figura 5	uma representação esquemática de um segundo exemplo de modalidade de um circuito refrigerante, de acordo com a invenção;
Figura 6	uma representação esquemática de um terceiro exemplo de modalidade de um circuito

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16/41 refrigerante, de acordo com a invenção;

Figura 7 uma representação esquemática de um quarto exemplo de modalidade de um circuito refrigerante, de acordo com a invenção;

Figura 8 uma representação esquemática de um quinto exemplo de modalidade de um circuito refrigerante, de acordo com a invenção;

Figura 9 uma representação esquemática de um segundo exemplo de modalidade de uma unidade de expansão, de acordo com a invenção;

Figura 10 uma representação esquemática de funcionamento diferente do segundo exemplo de modalidade de uma unidade de compressão de expansão, de acordo com a invenção;

Figura 11 uma representação esquemática de um terceiro exemplo de modalidade de uma unidade de expansão, de acordo com a invenção;

Figura 12 uma representação esquemática de um quarto exemplo de modalidade de uma unidade de expansão, de acordo com a invenção;

Figura 13 uma representação esquemática de um quinto exemplo de modalidade de uma unidade de expansão, de acordo com a invenção;

Figura 14 uma representação esquemática de um sexto exemplo de modalidade de uma unidade de expansão, de acordo com a invenção;

Figura 15 uma representação esquemática de um sétimo exemplo de modalidade de uma unidade de expansão, de acordo com a invenção;

[0089] Um primeiro exemplo de modalidade de um sistema

Petição 870190072338, de 29/07/2019, pág. 93/133 / 41 de refrigeração de acordo com a invenção, representado na Figura 1, compreende um circuito refrigerante caracterizado, como um todo, com o número 10 , no qual é disposta uma unidade do compressor do refrigerante, caracterizada como um todo, com o número 12 e que compreende, por exemplo, pelo menos um compressor de refrigerante.

[0090] A unidade do compressor de refrigerante 12 apresenta uma conexão de sucção 14 e uma conexão de pressão 16, sendo que, na conexão de pressão 16 há normalmente refrigerante comprimido a alta pressão PH1.

[0091] Pelo termo refrigerante comprimido a alta pressão deve ser entendido, nesse caso, que o refrigerante apresenta a pressão mais elevada existente no circuito refrigerante.

[0092] Pela conexão de pressão 16, uma alimentação de alta pressão 18 conduz um fluxo de massa do compressor V comprimido pela unidade do compressor de refrigerante 12 a alta pressão PHI a uma entrada 24 de um permutador de calor que dissipa calor do lado da alta pressão caracterizado como um todo com o número 22, que dissipa calor particularmente no ar ambiente e, com isso, resfria o refrigerante, de tal modo que, em uma salda 26 do permutador de calor 22, do lado da alta pressão, haja um fluxo de massa total G do refrigerante resfriado pelo permutador de calor pelo lado de alta pressão 22, que é alimentada por um refrigerante a uma alta pressão PH2, que é ligeiramente menor que a alta pressão PH1 devido ao permutador de calor 22, que conduz a alimentação de alta pressão 28 a um primeiro exemplo de modalidade de uma

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18/41 unidade de expansão 32 que regula a alta pressão caracterizada como um todo com o número 32, que apresenta uma conexão de entrada de alta pressão 34, conectada com uma derivação de alta pressão 28 , uma conexão de saida de pressão de expansão 36 e uma conexão de saida de alta pressão 38.

[0093] Nesse caso, a conexão de saida da pressão de expansão 36 que se encontra na pressão de expansão PE é unida com uma alimentação de expansão 42, que, no exemplo de modalidade facilmente representado na Figura 1 leva a um nivel de refrigeração 62, que apresenta, no caso mais simples, um permutador de calor que absorve calor 64 para a refrigeração.

[0094] Nesse exemplo de modalidade simplificado, o permutador de calor que absorve calor 64 se encontra na pressão de expansão PE, de tal modo que nenhuma válvula de expansão separada é conectada antes desse permutador de calor 64.

[0095] Para a proteção da unidade do compressor de refrigerante 12 um separador de fase 72 é conectado posteriormente ao permutador de calor que absorve calor 64, que é disposto em uma alimentação de pressão de sucção 74, que conduz pelo nivel de refrigeração 62 à conexão de sucção 14 da unidade do compressor de refrigerante 12e evita que refrigerante fluido da unidade do compressor de refrigerante 12 seja sugada na conexão de sucção 14.

[0096] Pel a conexão de saida da pressão de expansão 36 flui, com isso, um fluxo de massa de expansão E pela alimentação de expansão 42 para o nivel de refrigeração 62 e do nivel de refrigeração 62 novamente, pela alimentação

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de pressão de	sucção	74	para	a unidade do compressor	de
refrigerante 12	•
[0097] Nesse	caso,	o	fluxo	de massa de expansão E	não
corresponde ao	fluxo	de	massa	total, mas é reduzido	em

torno de um fluxo de massa de super-refrigeração U, que é derivado pela unidade de expansão 32 na conexão de saída de alta pressão 38 em uma pressão reversa PR e é alimentado ao fluxo de massa do compressor V antes de sua entrada no permutador de calor 22 que dissipa calor, no lado de alta pressão.

[0098] Os circuitos refrigerantes 10 de acordo com a invenção, gue são descritos a seguir, são todos concebidos, preferencialmente, para dióxido de carbono, ou seja 002, de tal modo que haja, em condições ambientais plenas, normalmente, um ciclo trans crítico, no qual ocorra, apenas antes da realização da expansão do refrigerante pela unidade de expansão 32, por exemplo, por meio do permutador de calor 22, um arrefecimento do refrigerante a uma temperatura, que corresponda aos isotérmicos que correm acima da linha de orvalho e de ebulição ou curva de saturação, de tal modo que não haja qualquer liquefação do refrigerante.

[0099] Apenas em caso de temperaturas muito baixas para o arrefecimento do permutador de calor que dissipa calor do lado da alta pressão, há a possibilidade de executar um ciclo sub crítico, de tal modo que, nesse caso , ocorra uma condensação do refrigerante a uma temperatura que corresponda aos isotérmicos que atravessam as linhas de ebulição e orvalho ou curvas de saturação do refrigerante.

[0100] 0 primeiro exemplo de modalidade da unidade de

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20/41 expansão 32 formada de acordo com a invenção compreende, como representado na Figura 2, um sistema de expansão 30, que apresenta uma base do dispositivo caracterizada como um todo com o número 82, na qual são dispostas a conexão de entrada de alta pressão 34 da conexão de saída da pressão

de expansão	36 e a conexão	de saída	de	alta pressão 38.
[0101] Além disso,	no	sistema	de	expansão 30,	uma
unidade de	compressão	de	expansão	84	é unida à base	do
dispositivo	82, que	compreende	um	expansor 86 e	um

compressor 88, que são integrados na unidade de compressão de expansão 84 e são acoplados, de forma rígida, entre si, [0102] A unidade de compressão de expansão 84 compreende

uma entrada	do expansor 92, uma saída	do	expansor	94, que	é
unida à conexão de saída da pressão	de	expansão	36, assim
como, uma	entrada do compressor	96	e uma	saída	do
compressor	98, que, por sua vez,	é	unida novamente	à
conexão de	saída de alta pressão 38.

[0103] Al ém disso, no sistema de expansão 30, na base do dispositivo 82, é disposta uma unidade de superrefrigeração 102, que, no primeiro exemplo de modalidade, é formada como permutador de calor de fluxo contrário e apresenta uma entrada 104 e uma saída 106 para o fluxo de massa, particularmente, nesse caso, o fluxo de massa total, a ser resfriado, assim como, apresenta uma entrada 112 e uma saída 114 para o fluxo de massa de super-refrigeração U conduzido como fluxo contrário pelo permutador de calor.

[0104] 0 fluxo de massa de super-refrigeração U é desviado, no sistema de expansão 30 em uma ramificação 116 do fluxo de massa total G super-refrigerado e que sai da saída 106 da unidade de super-refrigeração 102, de tal modo

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21/41 que um fluxo de massa de expansão E seja conduzido pela ramificação 116 por uma linha de alimentação para a entrada do expansor 92 e o fluxo de massa de super-refrigeração U seja conduzido por um órgão de bloqueio 124 e um órgão de expansão 122 acionado com um servomotor 123 seja conduzido na linha de alimentação 126, na qual o fluxo de massa de super-refrigeração U é expandido a uma pressão PU, e é posteriormente alimentado à entrada 112 da unidade de super-refrigeração 102, sendo que, o fluxo de massa de super-refrigeração U, na unidade de super-refrigeração 102, no fluxo contrário, super-refrigera o fluxo de massa total G que flui pela entrada 104 para a salda 106 e é alimentado, da salda 114, por meio de uma linha de conexão 128, à entrada do compressor 96.

[0105] A energia mecânica que será liberada pela expansão do fluxo de massa de expansão E no nivel de expansor 86 é alimentada na unidade de compressão de expansão 84 diretamente ao nivel de compressor 88 e nesse, leva a uma compressão do fluxo de massa de superrefrigeração U, a uma alta pressão de retorno PR, que corresponde ao nivel de pressão PH1 na alimentação de alta pressão 18 ou é mais elevada que a mesma, de tal modo que o fluxo de massa de super-refrigeração U possa ser alimentado, da conexão de salda de alta pressão 38, por uma alimentação de alta pressão 78, ao fluxo de massa do compressor V.

[0106] Al ém disso, mais um comando 132 é integrado no sistema de expansão 30, que registra, por um lado, com um sensor 134, que é particularmente um sensor de temperatura, a temperatura do fluxo de massa do refrigerante antes de

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22/41 sua expansão no nivel de expansão 86 e, correspondentemente, essa temperatura controla o órgão de expansão 122.

[0107] Para isso, o sensor 134 é disposto, por exemplo, entre a ramificação 116 e o nível de expansão 86 como sensor 1341.

[0108] De forma alternativa ou complementar a isso, o sensor 134 também pode ser utilizado, contudo, como sensor 1342 entre a conexão de entrada de alta pressão 34 e a unidade de super-refrigeração 102.

[0109] De forma alternativa ou complementar a isso, é previsto, particularmente, que o sensor 134 meça como sensor 1343 a temperatura ambiente, que influencia, particularmente através do ar ambiente que passa pelo permutador de calor 22, em grande medida, a temperatura do fluxo de massa do refrigerante na saída 26 do permutador de calor 22.

[0110] Nesse caso, o órgão de expansão 122 serve para controlar o fluxo de massa de super-refrigeração U e, por meio disso, regular a alta pressão PH2 na conexão de entrada de alta pressão 34 e, com isso, também a alta pressão PH2 na derivação de alta pressão 28 correspondente a uma relação que depende da temperatura do refrigerante no sensor 134, salva, particularmente no mesmo como arquivo de dados ou algoritmo, especificado ao comando 132 e, com isso, dependendo das possibilidades para a refrigeração do refrigerante que se encontra na alta pressão PH2, por exemplo, dependendo da temperatura ambiente existente para a refrigeração no permutador de calor 22.

[0111] 0 comando 132 compreende particularmente um

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23/41 processador 133 e uma memória 131, na qual são armazenados um algoritmo ou uma tabela de correlação, pelos quais é salva uma correlação entre os ajustes do órgão de expansão 122 com as temperaturas medidas pelo sensor 134, de tal modo que os ajustes do órgão de expansão 122 realizados pelo servomotor 132 acionado pelo comando 132, fazem com que, na conexão de entrada de alta pressão 34 e/ou na entrada 104 da unidade de super-refrigeração 102 e/ou na entrada do expansor 92, a alta pressão PH2 que corresponde à temperatura, se ajuste.

[0112] 0 ajuste da alta pressão PH2 é possível pelo comando do fluxo de massa de super-refrigeração U, visto que, pelo acoplamento funcional mecânico do expansor 86 com o compressor 88, o fluxo de massa de expansão E é correlacionado diretamente de acordo com uma proporção de volume fixa, com o fluxo de massa de super-refrigeração, de tal modo gue, pela especificação do fluxo de massa de super-refrigeração U, o fluxo de massa de expansão E possa ser especificado. Normalmente, o fluxo de massa de superrefrigeração U compreende cerca de 15 % a 35 % do fluxo de massa total G, de tal modo que o fluxo de massa de expansão E compreende cerca de 85 % a 65 % do fluxo de massa total G.

[0113] Particularmente, o ajuste da alta pressão PH2 ocorre de tal modo que, na unidade de super-ref rigeração 102, a temperatura do fluxo de massa total G em ambos os lados, portanto, na entrada 104, se encontre em poucos Kelvins, por exemplo, inferior a 4 Kelvin, de forma preferida, inferior a 3 Kelvin, particularmente, de um a 3 Kelvin, pela temperatura do fluxo de massa de super

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24/41 refrigeração U na saída 114 da unidade de superrefrigeração 102, para comprimir essencialmente completamente o refrigerante no fluxo de massa de superrefrigeração U.

[0114] Para eventualmente poder monitorar de forma confiável a temperatura do fluxo de massa de superrefrigeração U na saída 114, é previsto particularmente ainda, na linha de conexão 128, um sensor 135 conectado ao comando 132.

[0115] Pel a disposição do comando 132, do órgão de expansão 122, da unidade de super-refrigeração 102 e da unidade de compressão de expansão 84 na base do dispositivo 82 esses formam, em conjunto, uma unidade que pode ser monitorada autônoma no circuito de refrigeração 10, que existe pelo ajuste da alta pressão, do permutador de calor que dissipa calor 22, do lado da saída, que ajusta os estados de operação do circuito refrigerante 10.

[0116] Como representado na Figura 3, a unidade de compressão de expansão, caracterizada como um todo o número 84, é formada como motor de pistão livre, que apresenta um compartimento de cilindro 142, no qual são dispostas duas câmaras de pistão 144 e 146 separadas uma da outra, sendo que, em cada câmara de pistão, é disposto um pistão livre 152, 154 móvel.

[0117] 0 pistão livre 152 e 154 subdividem, nesse caso, as respectivas câmaras de pistão 144 e 146 em câmaras de expansão 162 e 164, assim como, câmaras de compressão 166 e 168 .

[0118] Al ém disso, os pistões livres 152 e 154 são acoplados entre si, preferencialmente, mecanicamente, e de

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25/41 fato, de tal modo que em um volume máximo da primeira câmara de expansão 162 do primeiro pistão 152 ocorra que a primeira câmara de compressão 166 apresente um volume mínimo e, ao mesmo tempo, 154 ocorra que sua câmara de expansão 164 apresente um volume mínimo, enquanto a câmara de compressão 168 apresente o volume máximo ou vice-versa.

[0119] As sim, por exemplo, um aumento de volume da primeira câmara de expansão 162 leva, então, quando essa é impactada pela alta pressão na entrada do expansor 92, a uma compressão do refrigerante do fluxo de massa de superrefrigeração U na primeira câmara de compressão 166, ao mesmo tempo, a uma extensão do refrigerante para a segunda câmara de compressão 168 no sentido da saída do expansor 94 e para uma sucção de refrigerante para a segunda câmara de compressão 168 pela entrada do compressor 96.

[0120] De forma inversa, um impacto da segunda câmara de expansão 164 pelo refrigerante, que se encontra a alta pressão, alimentado pela entrada do expansor 92, leva a uma compressão do refrigerante na segunda câmara de compressão 168 e, com isso, a uma extensão do mesmo para a saída do compressor 98, enquanto, ao mesmo tempo, ocorre uma extensão do refrigerante na primeira câmara de expansão 162 no sentido da saída do expansor 94 e ocorre uma sucção de refrigerante na primeira câmara de compressão 166 pela entrada do compressor 96.

[0121] Preferencialmente, nesse caso, o primeiro pistão livre 152 e o segundo pistão livre 154 são dispostos de forma coaxial um ao outro e se movem nas câmaras de pistão 144 e 146 dispostas uma à outra, do mesmo modo, de forma coaxial, que são separadas uma da outra por um separador

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148, sendo que, o separador 148 é atravessado, de forma vedada, por um elemento de acoplamento 172 que acopla o movimento dois pistões livres 152 e 154.

[0122] No caso mais simples, nesse caso, o elemento de acoplamento 172 pode ser formado, de forma atravessada, no separador 148 e com a barra de acoplamento que move em conjunto os pistões livres 152, 154, que se encontram respectivamente livres nos pistões livres 152 e 154, portanto, não unidas de forma fixa com os mesmos.

[0123] Pelo fato de que, no fluxo de refrigerante pela entrada do expansor 92, a pressão atua nessa câmara de expansão 162 ou 164 sobre os respectivos pisões livres 152 ou 154 e, ao mesmo tempo, uma pressão atua na respectiva câmara de compressão 168 ou 166 dos respectivos outros pistões livres 154 ou 152, que é maior que a pressão da saída do expansor 94, que existe na respectiva câmara de expansão 164 ou 162, é possível criar uma pressão na câmara de compressão 166 ou 168 impactada pelos pistões livres 152 ou 154, que é maior do que a alta pressão existente na entrada do expansor 92, de tal modo que o fluxo de massa de super-refrigeração U pode ser comprimido a uma pressão existente na saída do compressor 98, que corresponde pelo menos à alta pressão PH1 na entrada 24 do permutador de calor que dissipa calor ou à pressão na alimentação de alta pressão 18, embora a alta pressão PH2 da entrada do expansor, disponibilizada devido à perda de pressão no permutador de calor 22, seja ligeiramente menor que a alta pressão PH1.

[0124] Para a conexão das câmaras de compressão 166 e 168 com a entrada do compressor 96 são previstas linhas de

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27/41 alimentação 182 que partem da entrada do compressor 96, que levam às válvulas de entrada 184 e 186 atribuídas às câmaras de compressão 166 e 168 e, além disso, a saída do compressor 98 é unida a uma alimentação de pressão 192 que leva válvulas de escape 194 e 196 atribuídas pelas câmaras de compressão 166 ou 168 para a saída do compressor 98.

[0125] Uma conexão alternada entre a entrada do expansor 92 e a saída do expansor 94 com a câmaras de expansão 162 e 164 ocorre por um sistema de distribuidor 202, que é comandado pela posição do pistão.

[0126] Por exemplo, o sistema de distribuidor 202 compreende um comando 203, que registra, por meio de sensores de posição 204 e 206, as posições dos pistões livres 152 ou 154 e comanda, por meio de um acionamento elétrico 207, um distribuidor inverso, caracterizado como um todo com o número 208, que apresenta duas posições do distribuidor e une, na posição do distribuidor, a entrada do expansor 92 com a câmara de expansão 162 e a saída do expansor 94 com a câmara de expansão 164 e, na outra posição do distribuidor, a entrada do expansor com a câmara de expansão 164 e a saída do expansor 94 com a câmara de expansão 162.

[0127] De forma alternativa a isso, como representado na Figura 4, em um sistema de distribuidor 202' é previsto um controle de pressão do distribuidor inverso 208, sendo que, o acionamento 207' apresenta um cilindro acionado por pressão com um pistão 205, que é controlado por um distribuidor auxiliar 209, impactado, de forma alternada, por um lado, com a pressão na entrada do expansor 92 e, por outro lado, com a pressão na saída do expansor 94 ou vice

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28/41 versa, sendo que, o distribuidor auxiliar 209 é formado, do mesmo modo, como distribuidor inverso e suas posições do distribuidor ocorrem por registro mecânico das posições dos pistões livres 152 e 154 em suas posições finais voltadas ao separador 148.

[0128] Em um segundo exemplo de modalidade de um circuito de refrigeração 10 de acordo com a invenção, estão representados na Figura 5 todos aqueles elementos que são idênticos àqueles do primeiro exemplo de modalidade, sendo previstos com os mesmos números de referência, de modo que, considerando a descrição dos mesmos, podem ser tomados na totalidade do primeiro exemplo de modalidade.

[0129] Ao contrário do primeiro exemplo de modalidade no segundo exemplo de modalidade, a alimentação de expansão 42 não leva diretamente ao nível de refrigeração 62, mas a um coletor de pressão intermediário 44, no qual, na pressão de expansão PE, se forma uma imersão 4 6 a partir de refrigerante líquido, de cujo refrigerante líquido, o nível de refrigeração 62' é atribuído por uma alimentação de líquido 48, que compreende, nesse caso, não apenas o permutador de calor que absorve calor 64, mas adicionalmente, também, um dispositivo de desligamento 68 e um órgão de expansão 66.

[0130] Ainda, se forma, pela imersão 46, um volume gasoso 52, a partir do qual um fluxo de massa adicional Z é alimentado, por um órgão de expansão 54, à alimentação de sucção 74.

[0131] Através do coletor de pressão intermediário 44 há a possibilidade de alimentar o fluxo de massa de expansão E na pressão de expansão PE em um fluxo de massa principal H,

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29/41 que é alimentado pela alimentação de liquido do nível de refrigeração 62', e um fluxo de massa adicional Z gasosa, que é alimentado pelo órgão de expansão 54 para a alimentação de pressão de sucção 74.

[0132] Em um terceiro exemplo de modalidade de um circuito de refrigeração 10 de acordo com a invenção, estão representados na Figura 6 todos aqueles elementos que são idênticos àqueles do primeiro e segundo exemplo de modalidade, sendo previstos com os mesmos números de referência, de modo que, considerando a descrição dos mesmos, podem ser tomados na totalidade do primeiro e segundo exemplos de modalidade.

[0133] Ao contrário do segundo exemplo de modalidade, o fluxo de massa adicional Z é alimentado a partir do volume gasoso 52 pelo órgão de expansão 54 não diretamente à alimentação de pressão de sucção 74, mas, novamente, por uma super-refrigeração 58 prevista na alimentação do liquido 48, que super-refrigera novamente o fluxo de massa principal H que flui na alimentação do liquido 48.

[0134] Adi cionalmente, o nível de refrigeração 62' é formado, por exemplo, como nível de refrigeração normal e é previsto ainda uma fase congelada 212, que apresenta um permutador de calor que absorve calor 214, assim como, um dispositivo de desligamento 218 e um órgão de expansão 216.

[0135] 0 refrigerante expandido na fase congelada 212 é alimentado, por uma alimentação de pressão de sucção 224, para uma unidade compressora de congelamento 222, que comprime novamente o refrigerante até que, o mesmo possa ser alimentado à alimentação de pressão de sucção 74 para a unidade do compressor de refrigerante 12 para compressão à

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30/41 alta pressão.

[0136] Além disso, é previsto ainda, preferencialmente, na alimentação de pressão de sucção 224 da unidade compressora de congelamento 212, uma super-refrigeração 226, que super-refrigera novamente o refrigerante alimentado pela alimentação do liquido 48 à fase congelada 212 antes da entrada na fase congelada 212 e, a saber, pelo refrigerante expandido conduzido que sai a partir da fase congelada 212 e expandido na alimentação de pressão de sucção 224.

[0137] Em um quarto exemplo de modalidade de um circuito de refrigeração 10' de acordo com a invenção, estão representados na Figura 7 todos aqueles elementos que são idênticos àqueles dos exemplos de modalidade anteriores, particularmente àqueles que são idênticos à terceira modalidade, sendo previstos com os mesmos números de referência, de modo que, considerando a descrição dos mesmos, podem ser tomados na totalidade dos exemplos de modalidade anteriores.

[0138] Particularmente ao contrário do terceiro exemplo de modalidade, no quarto exemplo de modalidade, o fluxo de massa adicional Z que sai do volume gasoso 52 e expandido pelo órgão de expansão 54 é conduzido por um permutador de calor 232, que super-refrigera adicionalmente novamente o fluxo de massa total G que sai do permutador de calor que dissipa calor 22 e é conduzido na derivação de alta pressão 28, que é conduzido, do mesmo modo, por esse permutador de calor 232, antes que esse entre, pela conexão de entrada de alta pressão 34, na unidade de expansão 32.

[0139] Com isso, o fluxo de massa adicional Z pode ainda

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31/41 ser utilizado para super-refrigerar adicionalmente fluxo de massa total G antes da entrada do mesmo na conexão de entrada de alta pressão 34 da unidade de expansão 32.

[0140] Em um quinto exemplo de modalidade de um circuito de refrigeração 10 de acordo com a invenção, estão representados na Figura 8 todos aqueles elementos que são idênticos àqueles dos exemplos de modalidade anteriores, sendo previstos com os mesmos números de referência, de modo que, considerando a descrição dos mesmos, podem ser tomados na totalidade dos exemplos de modalidade anteriores.

[0141] Nesse quinto exemplo de modalidade é disposto ainda, entre a conexão de salda da pressão de expansão 36 e o coletor de pressão intermediário 44, um permutador de calor 242, que serve para super-refrigerar um circuito refrigerante de um sistema de refrigeração 244.

[0142] Nesse caso, é previsto preferencialmente que a alimentação 56 não desemboque na alimentação de sucção 74 da unidade do compressor de refrigerante 12, mas é conectado a um compressor adicional 246, que comprime o mesmo a alta pressão no fluxo de massa adicional elevado pelo permutador de calor 242.

[0143] Além disso,	a	alimentação	56	também pode ser
conectada, ainda por	uma	órgão de	expansão 248, com	a
alimentação de pressão	de	sucção 74.
[0144] Particularmente	para o caso	em que não	é

necessária uma operação do compressor adicional 246, é previsto o órgão de expansão 248 que conecta a alimentação 56 com a alimentação de pressão de sucção 74 da unidade do compressor de refrigerante 12.

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32/41 [0145] Nos exemplos de modalidade até agora descritos foi utilizada apenas uma unidade de expansão 32.

[0146] Cada unidade de expansão 32 tem, devido ao acoplamento funcional rígido do nível de expansor 86 com o nível de compressor 88, uma proporção de volume definida do nível de expansor em relação ao nível de compressor. Ou seja, que o volume comprimido no respectivo nível de compressor 88 está rigorosamente correlacionado ao volume expandido no respectivo nível de expansor 86.

[0147] Es sa correlação severa permite também controlar também, pelo comando do fluxo de massa de superrefrigeração U, também o fluxo de massa de expansão E de forma proporcional ao fluxo de massa de super-refrigeração U e, com isso, não é necessário, nem entre o permutador de calor que dissipa calor 22 do lado da alta pressão e o nível de expansão 86 e, particularmente, também nem entre a unidade de super-refrigeração 102 e o nível de expansão 86, um órgão de estrangulamento que minimize a pressão, para manter o fluxo de massa de expansão E, que, em primeira linha, é decisivo para a pressão do lado da alta pressão, particularmente, para a pressão da derivação de alta pressão 28 e particularmente também, para a pressão na conexão de entrada de alta pressão 34.

[0148] Pel o contrário, ocorre um comando do fluxo de massa de expansão E pelo órgão de expansão 122 que influencia o fluxo de massa de super-refrigeração U, que determina o fluxo de massa de super-refrigeração U, que determina, contudo, novamente, pelo acoplamento funcional rígido entre o nível de compressor 88 e o nível de expansão 86, também o fluxo de massa de expansão E.

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33/41 [0149] Contudo, dependendo da alta pressão PH2, particularmente, dependendo do respectivo nível de alta pressão, é vantajosa uma variação da proporção do volume da unidade de expansão 32, para manter a eficiência da mesma o mais ideal possível.

[0150] Uma variação da proporção de volume não pode ser realizada, contudo, na unidade de compressão de expansão 84 utilizada de acordo com a invenção.

[0151] A partir dessa razão é previsto, em um segundo exemplo de modalidade da unidade de expansão 32', representados na Figura 9, que sejam utilizados sistemas de expansão 30a e 30b.

[0152] Por exemplo, o primeiro sistema de expansão 30a, do ponto de vista da proporção de volume, é configurado de tal modo gue esse seja otimizado para um nível de alta pressão, enquanto o segundo sistema de expansão 30b é otimizado para um nível mais baixo de alta pressão, do ponto de vista de sua proporção de volume.

[0153] Nesse caso, contudo, os comandos 132 devem ser acoplados entre si, sendo que, o comando 132a é eficiente, por exemplo, em uma área com nível de alta pressão, enquanto o comando 132b é eficiente em uma área com baixo nível de alta pressão, sendo que, ambas as áreas podem se conectar uma sobre a outra ou também se sobrepor, como, por exemplo, na Figura 10.

[0154] Por exemplo, o primeiro sistema de expansão 30a opera em uma área de pressão PBa e o segundo sistema de expansão 30b em uma área de pressão PBb, sendo que, as áreas de pressão PBa e PBb são selecionadas de tal modo que as mesmas se sobrepõem de tal modo em uma área de

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34/41 sobreposição UB de ambos os sistemas de expansão 30a e 30b. [0155] As sim, nesse exemplo de modalidade, é possível realizar, tanto em um nível de alta pressão elevado, por exemplo, correspondentemente a uma operação trans crítica, quanto também, em um nível de alta pressão mais baixo, por exemplo, correspondentemente a uma operação sub crítica, uma expansão a mais eficiente possível do refrigerante por meio dos sistemas de expansão 30a e 30b.

[0156] Nesse caso, a proporção de volume do segundo sistema de expansão 30b se encontra, por exemplo, na faixa de 0,7 vezes e 0,9 vezes da proporção de volume do primeiro sistema de expansão 30a, preferencialmente, na faixa entre 0,8 vezes e 0,9 vezes da proporção de volume do primeiro sistema de expansão 30a.

[0157] Em um terceiro exemplo de modalidade de uma unidade de expansão, de acordo com a invenção 32, representada na Figura 11, são previstas na mesma unidade de expansão 32, e de fato, na mesma base do dispositivo 82, duas unidades de compressão de expansão 84a e 84b, nas quais a proporção de volume entre os níveis de expansor 86a ou 86b e os níveis do compressor 88a ou 88b é de dimensões diferentes.

[0158] Contudo, é prevista na unidade de expansão 32 apenas uma unidade de super-refrigeração 102, pela qual passa o fluxo de massa total G e as duas unidades de compressão de expansão 84a e 84b são alternadas de forma paralelas entre a ramificação 116 e a conexão de saída da pressão de expansão 36.

[0159] Nas hastes 128a e 128b da linha de conexão 128 que conduzem às entradas do compressor 96a e 96b é previsto

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35/41 respectivamente um órgão de bloqueio 136a ou 136b que pode ser controlado pelo comando 132, de tal modo que as unidades de compressão de expansão 84a e 84b possam ser controladas pelo fluxo de massa de super-refrigeração U alimentado proporcionalmente aos níveis de compressor 88a e 88b. Por exemplo, correspondentemente ao nível da alta pressão PH2, o comando 132 pode utilizar ou a primeira unidade de compressão de expansão 84a prevista para um nível de alta pressão ou a segunda unidade de compressão de expansão 84b prevista para um nível de baixa alta pressão ou utilizar eventualmente ambas as unidades de compressão de expansão 84 proporcionalmente à expansão do fluxo de massa de expansão E e compressão do fluxo de massa de super-refrigeração U.

[0160] Em um quarto exemplo de modalidade de uma unidade de expansão 32' de acordo com a invenção, representada na Figura 12, aqueles elementos, que são idênticos àqueles dos exemplos de modalidade anteriores, são previstos com o mesmo número de referência, de modo que, referente ao mencionado, são incorporados integralmente às modalidades relacionadas aos exemplos de modalidade acima.

[0161] Ao contrário a esses exemplos de modalidade, no quarto exemplo de modalidade, a unidade de superrefrigeração 102 é formada como recipiente coletor 262, ao qual é alimentado o fluxo de massa de super-refrigeração U refrigerado pelo órgão de expansão 122 e forma uma imersão 264 de refrigerante fluido, assim como, um volume gasoso 266 que permanece pelo mesmo, que é alimentado pela linha de conexão 128 do nível de compressor 88.

[0162] Na imersão de fluido 264 corre um elemento 268

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36/41 que transporta o fluxo de massa total G, que superrefrigera o fluxo de massa total G, antes que o mesmo flua para a ramificação 116 e para a unidade de compressão de expansão 84 de tal modo que ocorra uma super-refrigeração do fluxo de massa total G à temperatura da imersão do fluido 264.

[0163] Preferencialmente, o recipiente coletor 262 é previsto ainda com uma separação de óleo e um retorno de óleo.

[0164] Em um quinto exemplo de modalidade de uma unidade de expansão 32 de acordo com a invenção, representada na Figura 13, do mesmo modo, aqueles elementos, que são idênticos àqueles dos exemplos de modalidade anteriores, são previstos com os mesmos números de referência, de modo que, referente ao mencionado, são incorporados integralmente às modalidades relacionadas aos exemplos de modalidade acima.

[0165] Ao contrário do quarto exemplo de modalidade, a ramificação 116' se encontra entre a conexão de entrada de alta pressão 34 e o recipiente coletor 262, de tal modo que, pela linha de alimentação 126' que conduz, pela ramificação 116', ao recipiente coletor 262, com o órgão de expansão 122, o fluxo de massa de super-refrigeração U já é separado pelo elemento 268 e não sofre qualquer superrefrigeração da expansão pelo elemento 268.

[0166] Nesse exemplo de modalidade ocorre a medição de temperatura por meio do sensor 134, por exemplo, antes da ramificação 116'.

[0167] Em um sexto exemplo de modalidade de uma unidade de expansão 32 de acordo com a invenção, aqueles

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37/41 elementos, que são idênticos àqueles dos exemplos de modalidade acima, são previstos com o mesmo número de referência, de modo que, referente ao mencionado, podem ser incorporados integralmente às modalidades relacionadas aos exemplos de modalidade acima.

[0168] No sexto exemplo de modalidade de uma unidade de expansão 32', de acordo com a invenção, representada na Figura 14, a conexão de entrada de alta pressão 34' é unida diretamente com a alimentação de alta pressão 18 vinda da unidade do compressor de refrigerante 12.

[0169] Al ém disso, vários conjuntos de conexão 302, 312 e 322 são previstos entre a conexão de entrada de alta pressão 34' e a entrada 104 da unidade de superrefrigeração 102 na base do dispositivo, sendo que cada conjunto de conexão 302, 312, 322 apresenta uma conexão de

alimentação	304,	314,	324	e uma conexão de	retorno 306,
316, 326, de	tal	modo	que,	em cada um desses	conjuntos de
conexão 302,	312,	322	pode	ser conectado um	permutador de

calor respectivamente não representado na Figura 14.

[0170] Al ém disso, é previsto ainda, na base do dispositivo 82, para cada um dos conjuntos de conexão 302, 312, 322, respectivamente, uma válvula de três vias 332, 342, 352 e jumpers 334, 344, 354, sendo que, as válvula de três vias 332, 342, 352 e os respectivos jumpers 334, 344, 354 permitem fazer uma ponte interna, na unidade de expansão 32' ,ao respectivo conjunto de conexão 302, 312, 322 .

[0171] As sim, com a válvula de três vias 332, 342, 352, há a possibilidade de determinar a parte do fluxo de volume do compressor V, que flui pelo respectivo conjunto de

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38/41 conexão 302, 312, 322 ao respectivo permutador de calor conectado com esse conjunto de conexão e a parte do fluxo de volume do compressor, que flui pelo respectivo jumper 334, 344, 354.

[0172] Em casos extremos, há a possibilidade, com a válvula de três vias 332, 342, 352, de permitir que todo o fluxo do volume do compressor V flua para o permutador de calor conectado ao respectivo conjunto de conexão 302, 312, 322 ou ao respectivo jumpers 334, 344, 354.

[0173] 0 respectivo conjunto de conexão 302, 312, 322, a válvula de três vias 332, 342, 352 respectivamente atribuída a esse e o respectivo jumper 334, 344, 354 atribuído a esses conjuntos de conexão 302, 312, 322 formam, respectivamente, como um todo, uma unidade de conexão do permutador de calor 362, 372 ou 382, sendo que, as unidades de conexão do permutador de calor 362, 372, 382 são dispostas alternadas, em sequência, de tal modo que, por exemplo, seja fluido partindo da conexão de entrada de alta pressão 34inicialmente, pela unidade de conexão do permutador de calor 362, depois, pela unidade de conexão do permutador de calor 372 e então, para a unidade de conexão do permutador de calor 382.

[0174] Al ém disso, respectivamente sensores 364, 374 e 384 são dispostos à respectiva unidade de conexão do permutador de calor 362, 372, 382, que são conectados ao comando 132', de tal modo que o comando 132' tem a capacidade, por exemplo, de medir, respectivamente, a temperatura do fluxo de massa do compressor V do lado da saída das unidades de conexão do permutador de calor 362, 372 e 382 e comandar, por um controle da válvula de três

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39/41 vias 332, 342, 352, quanto o permutador de calor conectado ao conjunto de conexão 302, 312, 322 deve ou não permitir o fluxo.

[0175] 0 permutador de calor 22 que dissipa calor do lado de alta pressão pode ser conectado com cada um dos conjuntos de conexão 302, 312, 322. Preferencialmente, o permutador de calor 22 que dissipa calor do lado de alta pressão é conectado, contudo, ao conjunto de conexão 322 e se encontra, portanto, diretamente anterior à entrada 104 da unidade de super-refrigeração 102, sendo que, esse sensor 384 atribuído ao mesmo registra, preferencialmente, a temperatura na entrada 104 da unidade de superrefrigeração 102.

[0176] Além disso, a saída do compressor 98 da unidade de compressão de expansão 84 é unida, preferencialmente pela alimentação de alta pressão 78 disposta, agora nesse exemplo de modalidade, na base do dispositivo 82, com uma entrada de uma das unidades de conexão do permutador de calor 362, 372 ou 382, de tal modo que as unidades de conexão do permutador de calor dispostas posteriormente, no caso representado, as unidades de conexão do permutador de calor 372, 382, sejam penetradas, do mesmo modo, pelo fluxo de massa de super-refrigeração U, que se adiciona ao fluxo de massa do compressor V e forma o fluxo de massa total G.

[0177] 0 sexto exemplo de modalidade da unidade de expansão 32 de acordo com a invenção, consegue, portanto, a possibilidade, controlado pelo comando 132' previsto nessa unidade de expansão 32', o calor, no fluxo de massa do compressor V e, no fluxo de massa de super-refrigeração U, alimentar, de forma ideal, vários permutadores de calor

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40/41 que dissipam o calor que trabalham, por exemplo, em diversos níveis de temperatura, dentre outros, também, ao permutador de calor que dissipa calor 22 e, com isso, reduzir a temperatura na entrada 104 da unidade de superrefrigeração 102e, através disso, também, ao mesmo tempo, operar de forma ideal, pelo comando do fluxo de massa de super-refrigeração U, a unidade de expansão 32'.

[0178] Em um sétimo exemplo de modalidade de uma unidade de expansão, de acordo com a invenção, estão representados na Figura 15 todos aqueles elementos que são idênticos àqueles dos exemplos de modalidade, sendo previstos com os mesmos números de referência, de modo que, considerando a descrição dos mesmos, podem ser tomados na totalidade dos exemplos de modalidade anteriores.

[0179] Ao contrário do sétimo exemplo de modalidade, nas unidades de expansão 32, as unidades de conexão do permutador de calor 362 e 372 são formadas de tal modo que os permutadores de calor 366 e 376 atribuídas a essas são dispostos diretamente na base do dispositivo 82 e com isso, as válvulas de três vias 332 e 342 controlam diretamente o fluxo pelo permutador de calor 366, 376, de tal modo que é prevista, como conexão externa, na base do dispositivo 82, para o permutador de calor 366, uma conexão de alimentação 368 e uma conexão de descarga 369 e para o permutador de calor 376, uma conexão de alimentação 378 e uma conexão de descarga 379.

[0180] Ademais, ocorre, pelo comando 132, do mesmo modo, uma otimização da alta pressão PH2 correspondente à temperatura do fluxo de massa total G que entra na entrada 104 da unidade de super-refrigeração 102.

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41/41 [0181] As unidades de expansão 32', 32, 32', 32, 32' e 32 podem ser usadas, do mesmo modo, nos exemplos de modalidade descritos anteriormente, pelos circuitos de refrigeração, como o primeiro exemplo de modalidade da unidade de expansão 32.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Unidade de expansão (32) para a instalação em um circuito refrigerante (10) caracterizada pelo fato que compreende um sistema de expansão (30) com uma unidade de super-refrigeração (102) para a super-refrigeração de um fluxo de massa de um refrigerante alimentado à unidade de expansão (32), com uma unidade de compressão de expansão (84) que compreende um nível de expansor (86) e um nível de compressor (88), com uma ramificação (116), que separa um fluxo de massa de super-refrigeração (U) de um fluxo de massa total (G) alimentado à unidade de expansão (32) e é conectado à linha de alimentação (126) , que leva o fluxo de massa de super-refrigeração a uma entrada (112) da unidade de super-refrigeração (102), com um órgão de expansão (122, 124), que expande o fluxo de massa de superrefrigeração (U) para uma pressão de super-refrigeração (PU), com uma linha de conexão (128), que alimenta o fluxo de massa de super-refrigeração (U) do nível de compressor (88) que sai da unidade de super-refrigeração (102), que, por sua vez, comprime o fluxo de massa de superrefrigeração (U) para uma alta pressão de retorno (PR), que corresponde a pelo menos uma alta pressão (PHI) do fluxo de massa do compressor (V), ao qual o fluxo de massa de superrefrigeração (U) é alimentado, assim como, com um comando (132) que opera eletricamente, que detecta a temperatura ambiente e/ou uma temperatura do fluxo de massa do refrigerante alimentado à unidade de expansão (32) e/ou o nível de expansor (86) e de acordo com essa temperatura, determina uma pressão de entrada da unidade de expansão

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2/11 (32) ou da unidade de compressão de expansão (84) pelo comando do fluxo de massa de super-refrigeração (U) , por meio do órgão de expansão (122) controlado eletricamente pelo comando (132) .

2. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a ramificação (116) seja disposta entre a unidade de super-refrigeração (102) e a unidade de compressão de expansão (84) e que o fluxo de massa de super-refrigeração (U) seja separado do fluxo de massa total (G), após a unidade de super-refrigeração (102) .
3. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a unidade de superrefrigeração (102) é formada como unidade permutadora de calor e refrigere o fluxo de massa do refrigerante que flui para o nível de expansor (86) pelo fluxo de massa de superrefrigeração conduzido pelo mesmo, no fluxo contrário.
4. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a unidade de superrefrigeração (102’) é formada como um recipiente coletor (262), no qual se forma uma imersão (264) de refrigerante fluido do fluxo de massa de super-refrigeração (U) , que refrigera um elemento (268) que conduz um fluxo de massa do refrigerante que flui para o nível de expansor (86) por imersão (264), sendo que, pela imersão (264) se forma um volume de gás (266), a partir do qual o fluxo de massa de super-refrigeração gasoso (U) é dissipado.
5. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o comando (132) mede a temperatura ambiente e/ou a

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3/11 temperatura do fluxo de massa do refrigerante antes de uma entrada (104) da unidade de super-refrigeração (102) e/ou antes de uma entrada do expansor (92) por meio de um sensor (134) .
6. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o comando (132) é um comando (132) eletrônico que compreende um processador que comanda eletricamente o órgão de expansão (122) de um programa de comando.
7. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o nivel de expansor (86) e o nivel de compressor (88) da unidade de compressão de expansão (84) são acoplados funcionalmente mecanicamente.
8. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o nivel de expansor (86) e o nivel de compressor (88) são formados por um motor de pistão livre, no qual pelo menos um pistão livre (152, 154) pode ser livremente movido em uma câmara de pistão (144, 146) .
9. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a unidade de compressão de expansão (84) apresenta duas câmaras de pistão (144, 146), nas quais respectivamente um pistão livre (152, 154) pode ser movido.
10. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que os pistões livres (152, 154) podem ser móveis, acoplados entre si.
11. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 8 a 10, caracterizada pelo fato de que um

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4/11 primeiro pistão livre (152), na respectiva câmara de pistão (144), separa uma primeira câmara de expansão (162) e uma primeira câmara de compressão (166) uma da outra.
12. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 8 a 11, caracterizada pelo fato de que um segundo pistão livre (154), na respectiva câmara de pistão (146), separa uma segunda câmara de expansão (164) de uma segunda câmara de compressão (168).
13. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 8 a 12, caracterizada pelo fato de que os dois pistões livres (152, 154) são móveis e dispostos de forma coaxial uma ou outro nas câmeras de pistão (144, 146) .
14. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 8 a 13, caracterizada pelo fato de que a primeira câmara de pistão (144) é separada da segunda câmara de pistão (146) por um separador (148) .
15. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 8 a 14, caracterizada pelo fato de que as duas câmaras de expansão (162, 164) são dispostas limitantes no separador (148) nas câmaras de pistão (144, 146) .
16. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 8 a 15, caracterizada pelo fato de que as duas câmaras de compressão (166, 168) são dispostas nos lados dos respectivos pistões livres (152, 154) opostos às câmaras de expansão (162, 164).
17. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 8 a 16, caracterizada pelo fato de que um elemento de acoplamento que acopla (172) os pistões livres

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5/11 (152, 154) se estendem pelo separador (148) e são móveis em relação a esse.
18. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o elemento de acoplamento (172) se estende respectivamente pelas câmeras de expansão (162, 164) até os respectivos pistões livres (152, 154) .
19. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 8 a 18, caracterizada pelo fato de que o fluxo do refrigerante para as câmaras de expansão (162, 164) pode ser controlado por um sistema de distribuidor (202) .
20. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação

19, caracterizado pelo fato de que o sistema de distribuidor (202) pode ser controlado por um acionamento do distribuidor(207).
21. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação

20, caracterizada pelo fato de que o acionamento do distribuidor (207) é controlado por um comando elétrico (203) , que registra pelo menos uma posição do pistão livre (152, 154) por meio de pelo menos um sensor de posição (204, 206) atribuído ao mesmo.
22. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 8 a 20, caracterizada pelo fato de que o acionamento do distribuidor(207' ) pode ser controlado por uma diferença de pressão entre uma entrada do expansor (92) e uma saída do expansor (94).
23. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo fato de que o acionamento do distribuidor(207') é formado como cilindro de acionamento

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6/11 de efeito duplo, cujo pistão (205) é impingido, por um lado, com a pressão da entrada do expansor (92) e, por outro lado, com a pressão da saída do expansor (94).
24. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação

23, caracterizada pelo fato de que o acionamento do distribuidor(207') pode ser controlado por um distribuidor de comando (209), que comando o impacto do pistão (205) com a pressão na entrada do expansor (92), por um lado, e na saída do expansor (94), por outro lado.
25. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação

24, caracterizada pelo fato de que o distribuidor de comando (209) registra as posições dos pistões livres (152, 154) .
26. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação

25, caracterizado pelo fato de que o distribuidor de comando (209) é móvel pelos pistões livres (152, 154).
27. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a unidade de expansão (32) apresenta uma base do dispositivo (82), no qual são dispostas a unidade de super-refrigeração (102) e a unidade de compressão de expansão (84).
28. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que na base do dispositivo (82) é disposta uma unidade de comando (132) .
29. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 2 7 ou 28, caracterizada pelo fato de que na base do dispositivo (82) é disposta uma conexão de saída de alta pressão (34) e uma conexão de saída de pressão de expansão (36) .
30. Unidade de expansão, de acordo com uma das

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7/11 reivindicações 27 a 29, caracterizada pelo fato de que na base do dispositivo (82) é disposta uma conexão de saída de alta pressão (38).
31. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 27 a 30, caracterizada pelo fato de que na base do dispositivo (82) são dispostas unidades de conexão de permutadores de calor (362, 372, 382).
32. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 31, caracterizada pelo fato de que cada uma das unidades de conexão de permutador de calor (362, 372, 382) apresenta, respectivamente, uma válvula de três vias (332, 342, 352) e respectivamente, um jumper (334, 344, 354) para os respectivos permutadores de calor.
33. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 31 ou 32, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das unidades de conexão do permutador de calor (362, 372, 382) é conectada a um permutador de calor (22) do lado da alta pressão, que dissipa calor no ar ambiente.
34. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a unidade de expansão (32') apresenta um sistema de expansão (30) com uma primeira proporção de volume definida pelo quociente do volume das câmaras de compressão (166, 168) em relação ao volume das câmaras de expansão (162, 164), que um segundo sistema de expansão (30b) é conectado paralelo ao primeiro sistema de expansão (30a), cuja proporção de volume é menor que a do primeiro sistema de expansão (30a).
35. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de que os sistemas de expansão (30a, 30b) são operados de tal modo que um dos sistemas de

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8/11 expansão (30a) trabalha na faixa trans crítica (30b) e o outro dos sistemas de expansão, trabalha na área subcrítica.
36. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 35, caracterizada pelo fato de que o sistema de expansão (30a) trabalha com maiores proporções de volume na área trans crítica e o sistema de expansão (30b) trabalha com menores proporções de volume, na área subcrítica.
37. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 34 a 36, caracterizada pelo fato de que os comandos (132a, 132b), dos sistemas de expansão (30a, 30b) são acoplados entre si.
38. Unidade de expansão, de acordo com uma das reivindicações 1 a 33, caracterizada pelo fato de que a unidade de expansão (32) compreende duas unidades de compressão de expansão (84a, 84b) , a partir das quais, uma (84a) apresenta uma primeira proporção de volume definida pelo quociente do volume das câmaras de compressão (166, 168) em relação aos volumes das câmaras de expansão (162, 164) e a outra, (84b) apresenta uma segunda proporção de volume que desvia da primeira proporção de volume.
39. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação

38, caracterizada pelo fato de que a proporção de volume da primeira unidade de compressão de expansão (84a) é maior que a proporção de volume da segunda unidade de compressão de expansão (84b).
40. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação

39, caracterizada pelo fato de que a primeira unidade de compressão de expansão (84a) trabalha na área trans crítica e a segunda unidade de compressão de expansão (84b)

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9/11 trabalha na área subcrítica.
41. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 39 ou 40, caracterizada pelo fato de que o comando comanda o uso das respectivas unidades de compressão de expansão (84a, 84b) .
42. Unidade de expansão, de acordo com a reivindicação 41, caracterizada pelo fato de que o comando (132) comanda a distribuição do fluxo de massa de expansão (E) nos fluxos de massa parciais que fluem para os níveis de expansor (86a, 86b) pelos respectivos fluxos de massa de superref rigeração .
43. Circuito refrigerante (10), que compreende uma unidade do compressor de refrigerante (12), permutador de calor que dissipa calor (22) disposto no lado da pressão da unidade do compressor de refrigerante (12) no circuito refrigerante (10), uma unidade de expansão (32), assim como, um nível de refrigeração (62) com pelo menos um permutador de calor que absorve calor (64), caracterizado pelo fato de que a unidade de expansão (32), conforme definido em uma das reivindicações anteriores.
44. Circuito refrigerante, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que um separador de fase (72) é disposto subsequente no nível de refrigeração (62), cuja fase gasosa é alimentada de uma alimentação de pressão de sucção (74) para o compressor de refrigerante (12).
45. Circuito refrigerante, de acordo com a reivindicação 43 ou 44, caracterizado pelo fato de que o nível de refrigeração (62) apresenta pelo menos um órgão de expansão (66).

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10/11
46. Circuito refrigerante, de acordo com uma das reivindicações 43 a 44, caracterizado pelo fato de que entre a unidade de expansão (32) e o nivel de refrigeração (62) é disposto um coletor de pressão intermediário (44), em cuja imersão (46) se coleta uma fase liquida do refrigerante e em cujo volume gasoso (52) que permanece pela imersão (46), se coleta uma fase gasosa do refrigerante.
47. Circuito refrigerante, de acordo com a reivindicação 4 6, caracterizado pelo fato de que um fluxo de massa adicional (Z) é dissipado do volume gasoso (52) do coletor de pressão intermediário (44).
48. Circuito refrigerante, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o fluxo de massa adicional (Z) é alimentado, por um órgão de expansão (54), à alimentação de sucção (74).
49. Circuito refrigerante, de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que o fluxo de massa adicional (Z) expandido pelo órgão de expansão (54) refrigera um fluxo de massa principal (H) conduzido ao nivel de refrigeração (62) em um permutador de calor (58).
50. Circuito refrigerante, de acordo com uma das reivindicações 43 a 49, caracterizado pelo fato de que o nivel de refrigeração é conectado de forma paralela a fase congelada.
51. Circuito refrigerante, de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que um fluxo de massa congelada (T) alimentado à fase congelada (212) por uma expansão em um órgão de expansão (216) atribuído à fase congelada (212) é refrigerado pelo fluxo de massa

Petição 870190072338, de 29/07/2019, pág. 59/133

11/11 expandido na fase congelada por meio de um permutador de calor (226).
52. Circuito refrigerante, de acordo com uma das reivindicações 43 a 51, caracterizado pelo fato de que o fluxo de massa total (G) refrigerado pelo permutador de calor que dissipa calor (22) é refrigerado por meio de um permutador de calor (232) pelo fluxo de massa adicional (Z) expandido pelo órgão de expansão (54).
53. Circuito refrigerante, de acordo com uma das reivindicações 43 a 52, caracterizado pelo fato de que permutador de calor (242) é disposto posteriormente na unidade de expansão (32), no qual um meio do permutador de calor de um sistema de refrigeração é resfriado pelo fluxo de massa de expansão (E).