ES2224997T3 - Dispositivo de refrigeracion para gas de analisis. - Google Patents
Dispositivo de refrigeracion para gas de analisis.Info
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Abstract
Utilización de un dispositivo de refrigeración (1) con un circuito (1a) para un medio refrigerante, en el que el circuito (1a) comprende al menos un condensador (2), un licuador (5) intercalado por detrás y un evaporador (9b) para el medio refrigerante conectado por el lado de salida (12) con el condensador (2), y en el que entre el lado de salida (12) del evaporador (9b) y el condensador (2) está dispuesto un elemento de control (13) para influir sobre la corriente de gas conducida desde el evaporador (9b) al condensador (2) que, al pasar por debajo de una temperatura límite inferior, reduce o desconecta la corriente de gas entre el evaporador (9b) y el condensador (2) y, al pasar por encima una temperatura límite superior, aumenta la corriente de gas entre el evaporador (9b) y el condensador (2) hasta un valor máximo, para la refrigeración del gas de análisis.
Description
Dispositivo de refrigeración para gas de
análisis.
La invención se refiere a una utilización según
la reivindicación 1.
Las muestras de gas que hay que analizar deben
ser mantenidas para su análisis a una temperatura constante. Esto es
importante, por ejemplo, para poder ajustar el punto de rocío del
gas de análisis, es decir la temperatura a la cual la presión
parcial del vapor de agua contenido en él es igual a la tensión de
vapor saturante. Para ello el medio refrigerante del dispositivo de
refrigeración debe ser mantenido a una temperatura mantenida
constante de la forma más exacta posible. Esta temperatura está
típicamente en el margen comprendido entre 0 y 10ºC. El intervalo de
regulación vale en el estado de la técnica, por ejemplo, +/- 1,0ºC.
Dado que los gases que se desean analizar se examinan únicamente en
muestras de volúmenes pequeños, el dispositivo de refrigeración
necesita únicamente una potencia frigorífica pequeña, por ejemplo en
el margen de 100 vatios o menos.
El gas de análisis está en conexión con el
dispositivo de refrigeración, por ejemplo, a través de serpentines
refrigerantes los cuales deben ser mantenidos a una temperatura
constante por el dispositivo de refrigeración, a modo de un
intercambiador de calor.
Para la realización del mantenimiento constante
de la temperatura es conocido conectar o desconectar, regulado con
la temperatura, un condensador contenido en el circuito de
refrigeración. Mediante la desconexión del condensador al alcanzar
una temperatura límite inferior se detiene el suministro de
refrigerante, inicialmente licuado, hacia un evaporador, de manera
que ya no puede tener lugar ninguna retirada de calor más mediante
el cambio de estado de agregación del refrigerante en el evaporador
y correspondientemente la temperatura allí medida aumenta. Tras
alcanzar una temperatura superior se vuelve a conectar entonces de
nuevo el condensador con el fin de realizar una regulación hacia
abajo de la temperatura y reducir la temperatura del gas de
análisis. Esto da lugar a un gran desgaste del condensador, además
la exactitud de una regulación de este tipo es pequeña, dado que
incluso cuando el condensador está desconectado se inyecta
inicialmente todavía refrigerante en el evaporador.
La invención se plantea el problema de conseguir
una mejora.
La idea básica de la invención consiste en medir
la temperatura en el dispositivo de refrigeración de forma continua
o periódica y, dependiendo de oscilaciones respecto de un valor
teórico predeterminado, ajustar correspondientemente el suministro
hacia un órgano de transporte (condensador) para el
refrigerante.
Para ello se propone según la invención la
utilización de un dispositivo de refrigeración con un circuito para
un medio refrigerante, en el que el circuito comprende al menos un
condensador, un licuador intercalado por detrás y un evaporador para
el medio refrigerante conectado por el lado de salida con el
condensador, en el que entre el lado de salida del evaporador y el
condensador está conectado un elemento de control para influir sobre
la corriente de gas conducida desde el evaporador al condensador
que, al pasar por debajo de una temperatura límite inferior, reduce
o desconecta la corriente de gas entre el evaporador (9b) y el
condensador (2) y, al pasar por encima una temperatura límite
superior, aumenta la corriente de gas entre el evaporador (9b) y el
condensador (2) hasta un valor máximo.
Mediante la disposición de un elemento de control
entre el lado de salida del evaporador y el condensador es posible
una igualación de la temperatura únicamente influyendo sobre este
elemento de control. El condensador, como órgano transportador,
puede continuar funcionando de forma continua sin verse afectado por
ello, sin que se viese sometido a los procesos de conmutación que
favorecen el desgaste.
El elemento de control puede estar integrado en
un circuito de regulación y puede ser controlado por una temperatura
medida en el evaporador como parámetro de entrada. Con ello se puede
prescindir de una influencia exterior del dispositivo de
refrigeración, la temperatura es mantenida constante de forma
automática.
Un dispositivo con las características
mencionadas se conoce a partir de la patente US nº 2.291.503 y se
utiliza allí como instalación de climatización.
En caso de utilización de una válvula como
elemento de control resulta una pieza constructiva económica y
fiable la cual se encarga de la interrupción o conducción de la
corriente de gas entre el evaporador y el condensador.
Correspondientemente, la válvula puede
estrangular o abrir, total o parcialmente, la corriente de gas.
Para retirar agua residual posiblemente existente
del refrigerante se puede intercalar una unidad de secado para el
medio refrigerante.
Otras ventajas y características de un
dispositivo para la utilización según la invención resultan de un
ejemplo de realización representado en el dibujo y descrito a
continuación.
En el dibujo, las figuras muestran:
la Figura 1: un plano de conexión esquemático de
un dispositivo de refrigeración para la utilización según la
invención.
Según el ejemplo de realización, el dispositivo
de refrigeración para gas de análisis, designado globalmente
mediante la referencia 1, comprende en un circuito 1a un condensador
2 el cual condensa un gas transportado por el lado de entrada (en
3), el cual presenta una presión en el margen de aproximadamente 0 a
1 bar, por el lado de salida (en 4) hasta una presión de
aproximadamente 10 a 15 bar.
El gas condensado de esta manera es suministrado
a un licuador 5, el cual lleva a cabo, mediante un compresor de
refrigeración 6, una refrigeración del gas conducido, para lo cual
pueden estar previstas en especial aletas de refrigeración 6b para
aumentar de la superficie de admisión.
Mediante la refrigeración, por un lado, y el
aumento de la presión, por el otro, tiene lugar una licuación del
gas conducido que, a continuación, puede ser suministrado a un
secador 7 dispuesto opcionalmente en el circuito 1, el cual lleva a
cabo mediante quimio- o fisioadsorción una separación del agua.
El refrigerante licuado es suministrado a
continuación a una unidad designada mediante la referencia 8.
El refrigerante es conducido para ello
inicialmente a través de un tubo capilar 9a donde la presión del
refrigerante se hace descender hasta por ejemplo 1-2
bar. A continuación pasa a un evaporador 9b, el cual está en un
bloque de refrigeración 10, el cual es refrigerado mediante el
evaporador 9b.
En el bloque de refrigeración 10 está dispuesto
un intercambiador de calor no representado, a través del cual es
conducido el gas que se desea analizar.
Entre el evaporador 9b y el intercambiador de
calor mencionado tiene lugar correspondientemente una compensación
de la temperatura.
El refrigerante no entra en contacto con el
intercambiador de calor. Tampoco tiene lugar ningún intercambio
entre el gas de análisis y el circuito de medio refrigerante 1a.
En el evaporador 9b se retira el calor de
evaporación, mediante la variación del estado de agregación del
refrigerante de líquido a gaseoso, la cual es necesaria para
realizar la variación del estado de agregación. Con ello el gas de
análisis se enfría.
En el bloque de refrigeración 10 se mide, a
través de un sensor de medición 11, la temperatura T donde la
medición puede tener lugar de manera constante o periódica. En la
salida (en 12) del evaporador 9b el refrigerante es suministrado a
un elemento de control 13, el cual influye sobre la corriente de
volumen de gas entre el evaporador 9b y el lado de entrada 3 del
condensador 2.
En el ejemplo de realización el elemento de
control 13 está formado como válvula la cual hace posible una
apertura o bien un cierre total del refrigerante conducido en la
conducción 14. Se consideran también fundamentalmente elementos de
control 13 con estados de apertura intermedios variables de forma
continua o escalonada.
En el ejemplo de realización el dispositivo de
refrigeración 1 está formado globalmente como circuito de regulación
donde la temperatura tomada mediante el sensor de medición 11 en el
bloque de refrigeración 10 forma una señal de entrada 15 para el
elemento de control 13.
Durante el funcionamiento se conmuta la válvula
13 a paso, al alcanzar una temperatura límite superior medida en el
sensor de temperatura 11. Con ello fluye nuevo refrigerante al
interior del evaporador 9b, es evaporado allí y retira calor del
entorno, de manera que la temperatura en el evaporador desciende,
con lo cual correspondientemente se impide al gas de análisis que
supere una temperatura límite.
Continuando el descenso de la temperatura el
sensor de medición 11 emite para una temperatura límite inferior una
señal en la entrada 15 de la válvula, la cual realiza un cierre del
paso de medio refrigerante a través de esta válvula 13. A pesar de
que el condensador 2 continúe funcionando, éste no puede, por falta
de oferta de gas, introducir refrigerante por el lado de entrada 3
en el circuito, de manera que en el evaporador 9b no se puede
evaporar más refrigerante y, correspondientemente, ya no tiene lugar
una retirada de energía del entorno y del gas de análisis. Su
temperatura aumenta entonces de nuevo lo que finalmente, al alcanzar
una temperatura límite superior, registrada por un sensor de
medición 11, conduce a una nueva apertura de la válvula 13. Mediante
el nuevo suministro de refrigerante en el evaporador 8 se realiza
entonces de nuevo el descenso de la temperatura del gas de
análisis.
Un dispositivo de refrigeración 1 de este tipo
puede llevar a cabo una regulación de la temperatura muy exacta en
el margen de +/- 0,1ºC.
El dispositivo de refrigeración funciona
independientemente de la temperatura ambiental y tiene en cuenta
únicamente la temperatura, tomada en el sensor de medición 11, en el
bloque de refrigeración 10 o en sus componentes. Esta regulación es
también independiente de la potencia quitada.
Claims (7)
1. Utilización de un dispositivo de refrigeración
(1) con un circuito (1a) para un medio refrigerante, en el que el
circuito (1a) comprende al menos un condensador (2), un licuador (5)
intercalado por detrás y un evaporador (9b) para el medio
refrigerante conectado por el lado de salida (12) con el condensador
(2), y en el que entre el lado de salida (12) del evaporador (9b) y
el condensador (2) está dispuesto un elemento de control (13) para
influir sobre la corriente de gas conducida desde el evaporador (9b)
al condensador (2) que, al pasar por debajo de una temperatura
límite inferior, reduce o desconecta la corriente de gas entre el
evaporador (9b) y el condensador (2) y, al pasar por encima una
temperatura límite superior, aumenta la corriente de gas entre el
evaporador (9b) y el condensador (2) hasta un valor máximo, para la
refrigeración del gas de análisis.
2. Utilización del dispositivo de refrigeración
según la reivindicación 1, con la condición de que el circuito (1a)
esté formado como circuito de regulación.
3. Utilización del dispositivo de refrigeración
según la reivindicación 1, con la condición de que la temperatura
(T) se pueda medir en el evaporador (9b) y se pueda transmitir como
señal de entrada (15) al elemento de control (13).
4. Utilización del dispositivo de refrigeración
según la reivindicación 1, con la condición de que el elemento de
conmutación (13) sea una válvula.
5. Utilización del dispositivo de refrigeración
según la reivindicación 1, con la condición de que antes del
evaporador (9b) esté dispuesta una unidad de secado (7) para el
medio refrigerante.
6. Utilización del dispositivo de refrigeración
según la reivindicación 1, con la condición de que antes del
evaporador (9b) esté dispuesta en el circuito (1a) una instalación
capilar (9a).
7. Utilización del dispositivo de refrigeración
según la reivindicación 1, con la condición de que el evaporador
(9b) esté dispuesto en un o alrededor de un bloque de refrigeración
(10) a través del cual se pueda conducir el gas de análisis.
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