ES2233510T3 - Dispositivo de recipiente de absorcion con envolvente flexible. - Google Patents
Dispositivo de recipiente de absorcion con envolvente flexible.Info
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Abstract
Disposición de recipiente de absorción con una envoltura hermética al gas (4) para acoger un medio de absorción sólido (5), que al ser calentado desabsorbe un medio de trabajo en forma de vapor y lo absorbe exotérmicamente con temperaturas más bajas, de manera que entra y sale, respectivamente, calor a través de la envoltura (4) en el medio absorbente sólido (5), no siendo la presión total dentro de la envoltura (4) durante todas las fases de funcionamiento superior a la presión atmosférica externa, y la envoltura (4) es tan flexible que la misma es apretada por la diferencia de presión sobre el medio de absorción sólido (5), y el medio de absorción sólido (5) está conformado de manera que presenta canales de corriente para el medio de trabajo que entra y sale, sirviendo como estructura de soporte para la envoltura (4), caracterizada por el hecho de que la envoltura (4) contiene dos medias cáscaras soldadas periféricamente por el borde (9).
Description
Disposición de recipiente de absorción con
envolvente flexible.
El invento hace referencia a disposiciones de
recipientes absorbentes con envolvente flexible y procedimientos
para el llenado con medios absorbentes, de acuerdo con el preámbulo
de la reivindicación 1.
Los medios absorbentes son materias que absorben,
en la superficie o en su estructura de espacios capilares, otro
medio de trabajo fluido, generalmente más ligero. Por tanto, también
pueden emplearse para la transformación térmica. Encontramos formas
de realización de tales aparatos, por ejemplo en las patentes
europeas EP-0.151.237 y
EP-0.205.167.
Los medios absorbentes aquí empleados absorben
liberando calor un medio de trabajo en forma de vapor por encima del
nivel medio de temperatura, el cual es aspirado de un vaporizador a
temperaturas más profundas. El medio de trabajo evaporado genera
frío en el vaporizador. En una consecutiva fase del proceso, con
alimentación de calor a temperaturas más elevadas, el medio de
trabajo vuelve a ser sacado del medio absorbente en forma de vapor y
devuelto a un condensador, a un nivel medio de temperatura.
Para conseguir una rápida absorción y cesión del
vapor del medio de trabajo, se requiere una buena conducción térmica
del medio absorbente, así como una buena transferencia térmica y
reducción a las fuentes de calor.
En la patente europea
EP-0.151.786 se describe una formación de medio
absorbente con elevada conducción térmica y un procedimiento para su
fabricación. Para ello, el medio de absorción en polvo de zeolita se
mezcla con aglomerante y agua y se vierte, en estado fluido, en
receptáculos, especialmente intercambiadores de calor. Una vez la
mezcla pastosa se ha secado y solidificado, todo el intercambiador
de calor queda revestido de zeolita hasta algunos canales de
corriente aportados al objeto. El inconveniente es que, con los
frecuentes y rápidos cambios de temperatura, la formación de la
zeolita se despega de la superficie del intercambiador de calor. Por
tanto, no se asegura un rápido intercambio térmico entre el
intercambiador de calor y la zeolita.
En la patente EP-0.892.225 se
describe una disposición de intercambiador de calor, en que el medio
absorbente forma cuerpos perfilados a modo de cuerda, los cuales
están conformados de tal modo que mediante los mismos puede
establecerse un contacto plano con las chapas exteriores y con los
cuerpos perfilados a modo de cuerda se forman canales para la
conducción del vapor del medio de trabajo. Los cuerpos perfilados
deben, en este caso, adaptarse a los contornos de la chapa
exterior.
A través de la patente
DE-3.901.558 A se conoce una disposición de
recipiente de absorción, con una envoltura hermética al gas hecha de
mangueras onduladas de acero inoxidable, para absorber un medio de
absorción sólido. Ciertamente las mangueras onduladas son flexibles
y bajo presión pueden apretar los flancos de las ondulaciones contra
el relleno del medio de absorción, pero sin embargo la fabricación
de esta clase de mangueras es notablemente costosa y cara. Un haz de
recipientes de absorción formado por varias mangueras comporta
relativamente mucho espacio sin utilizar entre las mangueras.
Además, la caída de presión a través de un haz de mangueras es
verdaderamente alta para una corriente portadora de calor.
Se comercializan zeolitas como polvo y como
granulado en geometrías de bolas y cilindros, respectivamente. El
empleo de zeolitas en sistemas de absorción construidos del modo
antes citado no es posible, pues debido a la entrada y salida de
vapor del medio de trabajo se produce polvo de manera incontrolada.
Por cierto, pueden emplearse medios absorbentes granulados, pero
debido a la mala conductividad térmica y el mal contacto calórico
ocasionan los ya mencionados inconvenientes.
El empleo de una envoltura delgada y flexible
como pared externa del recipiente, que al mismo tiempo actúa como
intercambiador de calor, presenta varias ventajas.
Por un lado, gracias a la delgada envoltura, se
ahorra notable cantidad de material. Así, las disposiciones son más
ligeras, más baratas y resultan más eficaces energéticamente, puesto
que hay que aplicar menos calor sensible para calentar los
recipientes de absorción. De modo especial, gracias a las envolturas
de paredes delgadas, pueden realizarse geometrías intercambiadoras
de calor de gran superficie, los cuales ofrecen el mismo tamaño de
superficie tanto frente al medio de absorción como también frente al
medio portador de calor exterior. Es posible prescindir de
intercambiadores de calor con nervaduras en un costado, e incluso
por ambos costados.
Por otro lado, una envoltura delgada y flexible
se adapta de manera óptima el relleno del medio de absorción. El
contacto calórico de la envoltura con el medio de absorción es
óptimo gracias a las grandes superficies de contacto y la fuerte
presión de apriete.
Por tanto las estructuras superficiales de los
rellenos de medio absorbente tienen una importancia secundaria.
Gracias a la construcción flexible de las
disposiciones pueden compensarse, sin problema, las diferentes
dilataciones térmicas de los materiales. Ya no se producen finas
hendiduras entre el medio absorbente y el intercambiador de calor
que reducen notablemente la transferencia de calor.
Dado que las disposiciones de recipientes de
absorción de acuerdo con el invento tan solo son posibles mediante
apareamientos de materiales absorbentes, que trabajan al vacío, la
presión del aire exterior se autocompensa por el medio absorbente.
Por consiguiente, tan solo puede aprovecharse una pequeña selección
de apareamientos de medios absorbentes, en que el medio absorbente
sea un sólido y que también siga siendo sólido durante todos los
estados de funcionamiento. Todos estos criterios se cumplen de
manera especial por zeolitas y los compuestos de silicio empleados
en combinación con el agua como medio de trabajo. Las zeolitas son
lo suficientemente estables para admitir todas las fuerzas
ejercidas, incluso cuando adicionalmente se hacen pasar por canales
de corriente.
Los canales de corriente pueden estar elaborados
de maneras ya conocida, por ejemplo en cuerpos moldeados separados.
Entonces los cuerpos moldeados individuales se colocan en función de
la estructura de canal prevista entre la envoltura flexible y luego
ésta se conecta a una instalación de vacío cerrada.
La unión de partes de envolturas elásticas
individuales en una envoltura cerrada y hermética al gas puede
realizarse mediante procesos de soldadura por fusión (en metales y
plásticos) o por medio de procesos de soldadura con aportación. El
espesor de las paredes de las envolturas está comprendido,
ventajosamente, entre 0,03 y 1 mm. Como se comprenderá, también son
adecuadas las combinaciones de varios materiales, tales como
aproximadamente folios recubiertos de metal. El propio material de
la envoltura debe ser por lo menos hermético al gas durante los
momentos de empleo, no ceder por si mismo ninguno de los gases de
los que se genera el vacío y resistir los esfuerzos térmicos que
aparecen durante la absorción.
En la mayoría de aplicaciones, además de un
recipiente de absorción, se conectan a la envoltura otros
componentes tales como vaporizadores y condensadores. En ciertos
casos puede ser conveniente si dichos componentes también están
construidos de una pieza en el material de la envoltura. Así, los
canales de corriente están contenidos derechos entre las partes de
la envoltura mediante estructuras complementarias.
Al utilizar medios de absorción granulados (por
ejemplo en forma de bolas o barritas), la disposición de recipientes
absorbentes de acuerdo con el invento puede ser llenada según las
particularidades características de la reivindicación 9. De esta
manera, incluso con muy delgados folios pueden fabricarse, de modo
sencillo, disposiciones de recipientes absorbentes sumamente exactas
y complejas.
Los dispositivos conformadores que se aplican
presentan geometrías superficiales que pueden adoptar la forma de
envolvente. En envolventes de paredes muy delgadas, de modo especial
en folios de plástico, pueden acuñarse las geometrías superficiales
directamente en el material del folio durante el proceso de llenado.
Por tanto, puede prescindirse de una conformación del material de la
envolvente prevista por anticipado.
Resulta especialmente ventajoso el llenado de
granulado en forma de bolas dentro del material de envoltura fijado
por vacío dentro del dispositivo de moldeo. El mismo también fluye a
las zonas alejadas de la disposición de recipientes de absorción. La
abertura de llenado puede ser pequeña y luego cerrarse rápida y
herméticamente al gas mediante soldadura por costura de rodillo.
Los rellenos de bolas tienen la ventaja adicional
de que los espacios huecos entre las bolas sirven de canales de
corriente para el vapor del medio de trabajo. Obligadas por la
sobrepresión externa las bolas son apretadas sobre sus respectivas
bolas vecinas. De esta manera, la transferencia de calor queda
constantemente garantizada durante todas las fases de trabajo.
Incluso en caso de rotura de algunas bolas (por ejemplo debido a
tensiones térmicas o influencias externas) las bolas contiguas
ruedan dentro de los espacios libres existentes. La misma envoltura
flexible se adapta automáticamente a las nuevas geometrías y vuelve
a fijar el material suelto. Por consiguiente, se mantiene las
ventajas de acuerdo con el invento.
Puesto que las bolas individuales del material
suelto no pueden moverse entre sí, se excluye cualquier abrasión del
relleno, por ejemplo causado por sacudidas en aplicaciones
móviles.
Las geometrías de las superficies de la envoltura
pueden adaptase de manera más idónea a la respectiva aplicación.
Así, por ejemplo, las envolturas pueden ser acuñadas de tal modo que
el máximo recorrido de conducción de calor para la entrada y salida
del calor de absorción sea como máximo de 2 cm. Son ventajosos los
recorridos de conducción de calor menores de 0,5 cm.
Han demostrado ser ventajosas las geometrías
superficiales que son adecuadas para desviar los medios portadores
de calor externos y al mismo tiempo actúan como separadores para
envolturas dispuestas unas al lado de otras. Entre dos envolturas
pueden formarse caminos de corriente sin gasto adicional de
material.
Las disposiciones de recipientes de absorción
pueden comprender sistemas de bloqueo para controlar el proceso de
absorción o algunos componentes para bloquear la entrada del medio
absorbente.
En el dibujo se han representado formas de
realización del invento. En el mismo:
La figura 1 es una disposición de recipiente de
absorción con una envoltura de plástico transparente;
La figura 2 muestra una sección a través de la
disposición de recipiente de absorción de la figura 1, a lo largo de
la línea de corte AA;
La figura 3 es un dispositivo para llenar una
disposición de recipiente de absorción; y
La figura 4 es una sección a través de todo el
dispositivo de llenado de la figura 3, a lo largo de la línea de
corte BB.
La disposición de recipiente de absorción según
las figuras 1 y 2 consta de un evaporador 1 y un recipiente de
absorción 2, unidos entre sí por medio de un canal de vapor 3. Los
tres componentes 1, 2, 3 están todos rodeados por una envoltura
flexible de plástico transparente 4, hecha con dos medias cáscaras
formadas por embutición profunda. Las medias cáscaras están soldadas
térmicamente por la periferia del borde 9. El recipiente de medio
absorbente 2 contiene zeolita granulada 5, que se apoya en esta zona
de la envoltura flexible 4 contra la presión de aire externa. El
canal de vapor 3 es apoyado contra el aire externo, igual como sus
prolongaciones 6 en el evaporador 1, mediante muelles espirales 7. A
través de los canales de los muelles espirales 7 circula vapor del
medio de trabajo, que se evapora de un papel 8 embebido con agua y
es absorbido por la zeolita 5. El papel 8 tiene buen contacto
térmico con la envoltura 4, puesto que la sobrepresión externa de la
envoltura 4 es apretada sobre el papel 8.
La disposición de recipiente de absorción puede
realizarse previamente bajo condiciones atmosféricas. Las medias
cáscaras hechas con embutición profunda de la envoltura 4 se llenan
con muelles espirales 7, papel embebido en agua 8 y zeolita 5, y se
sueldan térmicamente hasta llegar a una abertura existente en el
borde. Puesto que en la disposición de recipiente de absorción hay
aire, la reacción de absorción no tiene lugar. Para iniciar la
absorción se evacua la disposición a presión por debajo de la
presión del vapor de agua y se suelda la pequeña abertura. La
evacuación y soldadura puede llevarse a cabo en una máquina de
envasado al vacío usual en el mercado.
Durante la reacción de absorción el evaporador 1
se enfría y el recipiente de absorción 2 se calienta. El frío puede
usarse, por ejemplo para enfriar una bolsa nevera, mientras que el
recipiente de absorción 2 mantiene una bebida caliente.
Las figuras 3 y 4 muestran un dispositivo de
moldeo evacuable 10 con una disposición de recipiente de absorción
11. El dispositivo de moldeo 10 consta de una parte superior del
dispositivo de moldeo 13 y de una parte inferior del dispositivo de
moldeo 14, que forman un espacio evacuable 15 para acoger la
disposición de recipiente de absorción 11.
En la figura 3e se ha representado la parte
inferior del dispositivo de moldeo 14, el cual contiene una junta
periférica 16. La envoltura 17 de la disposición de recipiente
absorbente 11 va colocada en depresiones 25 de la parte inferior del
dispositivo de moldeo 14. La parte superior de la envoltura 18
sobresale de la parte inferior del dispositivo de moldeo 14. La
envoltura 17 está formada por dos medias cáscaras, que ya están
soldadas entre sí por tres costados mediante costura de soldadura
19. El cuarto costado todavía está abierto en la zona de la parte
superior de la envoltura 18.
La disposición de recipiente de absorción 11
contiene un canal de corriente 21, de rejilla de tejido, para la
corriente de vapor de agua de la zona del evaporador 22 en el
granulado de zeolita 20. El canal de corriente 21 sirve asimismo
como separador en la zona del evaporador 22, que no está lleno con
granulado de zeolita 20 como el recipiente del medio absorbente 26.
Una barrera de lana de acero 23 impide que el granulado de zeolita
20 ruede en la zona del evaporador al llenar la disposición y en su
uso posterior.
Antes de llenarla con granulado de zeolita 20, la
envoltura 17 se coloca entre las partes inferior y superior del
dispositivo de moldeo 13. A través de una tubería de aspiración 24
se evacua el espacio 15 existente entre la envoltura 17 y las
correspondientes depresiones 25 del molde de la envoltura. De este
modo, la envoltura flexible 17 se coloca exactamente en las
depresiones 25 dispuestas paralelas de las partes del dispositivo de
moldeo 13 y 14. Gracias a la presión de aire externo, la envoltura
17 se alinea exactamente y queda fijada para el llenado. Una vez
llena con granulado de zeolita 20 también se suelda la parte
superior de la envoltura 18 por los puntos marcados con S. La
disposición del recipiente de absorción 11 es evacuada en la zona
interna, bien antes de la soldadura o posteriormente, a través de
una pequeña abertura de aspiración. Una vez evacuado el espacio
interior, se llena el espacio 15 y se retira del dispositivo de
moldeo 10 la disposición del recipiente de absorción 11 acabada de
llenar y evacuada.
Las depresiones 27 en el dispositivo de moldeo 10
se corresponden con elevaciones paralelas existentes en la
superficie de la envoltura. Si se apilan varias disposiciones de
recipiente de absorción 11, unas sobre otras, se forman canales de
corriente entre las elevaciones para aire, que pueden conducir el
calor a la envoltura y desde la envoltura, respectivamente. De
acuerdo con el invento, las elevaciones paralelas se encuentran en
los costados delantero y posterior opuestos de la disposición de
recipiente de absorción. Para disposiciones apiladas ya no se
requieren separadores adicionales. Ventajosamente, la corriente de
aire se entrecruza y arremolina de manera turbulenta.
Claims (10)
1. Disposición de recipiente de absorción con una
envoltura hermética al gas (4) para acoger un medio de absorción
sólido (5), que al ser calentado desabsorbe un medio de trabajo en
forma de vapor y lo absorbe exotérmicamente con temperaturas más
bajas, de manera que entra y sale, respectivamente, calor a través
de la envoltura (4) en el medio absorbente sólido (5), no siendo la
presión total dentro de la envoltura (4) durante todas las fases de
funcionamiento superior a la presión atmosférica externa, y la
envoltura (4) es tan flexible que la misma es apretada por la
diferencia de presión sobre el medio de absorción sólido (5), y el
medio de absorción sólido (5) está conformado de manera que presenta
canales de corriente para el medio de trabajo que entra y sale,
sirviendo como estructura de soporte para la envoltura (4),
caracterizada por el hecho de que la envoltura (4) contiene
dos medias cáscaras soldadas periféricamente por el borde (9).
2. Disposición de recipiente de absorción de
acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por el hecho
de que la geometría del medio de absorción sólido (5) se elige de
manera que el calor a conducir tenga que realizar un recorrido de
conducción de calor de máximo 2 cm dentro del medio de absorción
sólido (5) para entrar en contacto con la envoltura (4).
3. Disposición de recipiente de absorción de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por el hecho de que el medio de absorción
sólido (5) contiene un granulado a granel (20), de modo especial
bolas a granel.
4. Disposición de recipiente de absorción de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por el hecho de que el medio de absorción (5)
está contenido en piezas de forma cuadrada, que están conformadas
entre la envoltura (4) y los canales de corriente.
5. Disposición de recipiente de absorción de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por el hecho de que la envoltura (4) contiene
folios de metal o plástico con un grosor de material de 0,03 a 1
mm.
6. Disposición de recipiente de absorción de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por el hecho de que el medio de absorción (5)
contiene zeolita o compuestos de silicio y agua como medio de
trabajo.
7. Disposición de recipiente de absorción de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por el hecho de que la envoltura (4) presenta
deformaciones que, en la zona exterior, son adecuadas para encauzar
medios portadores de calor, especialmente aire.
8. Disposición de recipiente de absorción de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por el hecho de que las superficies de
envoltura presentan deformaciones en forma de onda, que se cruzan
con las respectivas superficies de envolturas contiguas.
9. Procedimiento para llenar una disposición de
recipiente de absorción (11) con medios absorbentes de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que la envoltura (4) se coloca
en la disposición de recipiente absorbente aún vacío (11) en un
dispositivo de moldeo por evacuación (10), que presenta la posterior
forma externa de la envoltura (17), a continuación de evacua el
espacio (15) existente entre la envoltura exterior (17) y el
dispositivo de moldeo (10) hasta que la envoltura (17) queda
aplicada en el dispositivo de moldeo (10), y luego se llena la zona
interna de la envoltura (17) mediante presión atmosférica con
granulado de medio absorbente (20) y entonces se evacua la
disposición del recipiente absorbente (11) y seguidamente se cierra
herméticamente la abertura de llenado del granulado (20), para
finalmente admitir vacío entre el dispositivo de moldeo (10) y la
envoltura (17).
10. Procedimiento para accionar un sistema de
bloqueo entre el recipiente de absorción (2) y un evaporador (1) o
un licuefactor, respectivamente, de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la envoltura (4, 17) está unida en la zona interna con el
sistema de bloqueo y para abrir o cerrar, respectivamente, el
sistema de bloque la envoltura (4, 17) se deforma mecánicamente en
el lugar apropiado de manera que es accionado el sistema de
bloqueo.
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