ES2259990T3 - Valvula de cierre con doble restriccion para fluidos comprimidos de aparatos para enfriamiento de aire. - Google Patents

Abstract

Una válvula de cierre (10) para un fluido presurizado en comunicación con al menos un condensador, y al menos un evaporador del fluido en un aparato de calentamiento/enfriamiento, en el que la válvula (10) mencionada tiene un cuerpo (12) y un primer conducto (14) en comunicación con el evaporador, un segundo conducto (16) en comunicación con el condensador y un tercer conducto (18) situado en forma intermedia con los mencionados primer y segundo conductos, en el que un instrumento de muestreo (20) se encuentra dispuesto en el mencionado tercer conducto (18), caracterizado porque los mencionados primer y segundo conductos (14, 16) reciben un cartucho (36, 36a), en el que cada uno de los mencionados cartuchos (36, 36a) reciben un restrictor (34, 34a), en el que el restrictor (34, 34a) en cada cartucho (36, 36a) está formado coaxialmente con un tubo capilar (46, 46a) a través del cual pasa el fluido y que provoca la expansión rápida del fluido cuando el fluido sale por el extremo distal del mencionado tubo capilar, por lo que el mencionado instrumento de muestreo (20) muestrea el fluido en la mencionada válvula entre los mencionados cartuchos (36, 36a), de forma tal que el mencionado instrumento de muestreo (20) pueda muestrear un fluido con antelación al paso del fluido a través del restrictor (34a) en un cartucho (36a), cuando el aparato de calentamiento/enfriamiento de aire se encuentre en un modo de operación, y pudiendo muestrear el fluido con antelación al paso del fluido a través del restrictor en el otro cartucho (36) cuando el calentamiento/enfriamiento del aire se encuentre en el otro modo de operación.

Description

Válvula de cierre con doble restricción para fluidos comprimidos de aparatos para enfriamiento/ca-
lentamiento de aire.

La presente invención está relacionada con una válvula de cierre para fluidos presurizados en un sistema de refrigeración/calefacción de aire tal como en los acondicionadores de aire y similares.

Antecedentes de la invención

Es conocido en el arte de los acondicionadores de aire y de las bombas de calor que tiene que instalarse un condenador y un evaporador en comunicación entre sí por medio de válvulas de cierre y otros dispositivos diseñados para provocar la expansión del refrigerante conforme el refrigerante circula de un componente a otro.

Específicamente, en los sistemas de refrigerantes que operan en ambos modos de enfriamiento y de calentamiento, pueden ser incorporados dos dispositivos de expansión en un sistema, permitiendo la expansión del fluido en cualquier dirección. Puede incorporarse también una válvula de cierre en el sistema cuando exista la necesidad de cortar el flujo del refrigerante, tal como por ejemplo durante el servicio de mantenimiento.

En particular, el documento EP-A-0821210 muestra un tercer conducto intermedio entre un primer conducto y un segundo conducto, y que revela todas las características del preámbulo de la reivindicación 1.

El sistema del refrigerante puede incluir también una salida de muestreo para detectar y medir la presión del refrigerante a alta presión antes de que el refrigerante entre en el dispositivo de expansión. Adicionalmente, la capacidad para intercambiar fácilmente el dispositivo de expansión permite que el grado de expansión pueda variarse selectivamente después de la instalación de la válvula de
cierre.

La combinación de la válvula de cierre, los dispositivos de expansión y el dispositivo de muestreo en una unidad es deseable para reducir la complejidad de un sistema de refrigeración. No obstante, los sistemas de refrigerante conocidos adolecen de la falta de un mecanismo para el muestreo del refrigerante líquido antes de que el líquido entre en los dispositivos de expansión en ambos modos de refrigeración y de calentamiento. En consecuencia, existe la necesidad de una válvula de cierre que permita el muestreo del líquido de alta presión entre dos dispositivos de expansión.

Sumario de la invención

La presente invención soluciona el problema expuesto anteriormente mediante el suministro de un mecanismo que permite el muestreo de refrigerante líquido antes de la expansión en ambos modos de enfriamiento y de calentamiento. En particular, se expone una válvula de cierre que incluye al menos dos conductos. Un primer conducto se encuentra posicionado en comunicación con un evaporador. Un segundo conducto se encuentra posicionado en comunicación con un condensador. El tercer conducto está adaptado para recibir un instrumento para muestrear al fluido. Se encuentra dispuesto un restrictor dentro del primer y segundo conductos, en el que cada restrictor está formado con un tubo capilar a través del cual pasa el fluido, y el cual provoca una rápida expansión del fluido cuando el fluido sale por el tubo capilar. Cada restrictor está confinado en un área definida por el cartucho y el cuerpo de la válvula que permite el movimiento axial limitado del restrictor en la dirección del flujo del fluido.

De acuerdo con la realización preferida, un miembro de inserción retiene un cartucho en el primer conducto. El miembro de inserción está retenido preferiblemente mediante una tuerca cónica roscada sobre un extremo roscado externamente del primer conducto, amordazando por tanto un extremo cónico de una tubería directamente contra una superficie cónica del miembro de inserción, formándose una junta hermética. El cartucho en el segundo conducto queda retenido preferiblemente por una tubería recibida en un agujero ensanchado creado entre el segundo conducto y el cartucho. La tubería está sujeta en forma fija al cuerpo de la válvula mediante cobresoldadura o bien otros medios adecuados de fijación.

Durante el funcionamiento, el flujo presurizado circula desde el conducto primero al conducto segundo en el modo de calentamiento, y desde el segundo conducto al primer conducto en el modo de enfriamiento. La válvula está dispuesta de forma tal que el tercer conducto, o el conducto que reciba el instrumento de muestreo, se posicione entre el primer conducto y el segundo conducto. En esta configuración, el instrumento puede medir la presión del fluido conforme circule entre el primer conducto y el segundo conducto. La configuración de la válvula de cierre es ventajosa porque permite que el fluido sea muestreado antes de la expansión en cualquiera de los modos de calentamiento o enfriamiento.

De acuerdo con una segunda realización, cada cartucho está retenido mediante una tubería recibida en un agujero ensanchado creado entre cada cartucho y el conducto correspondiente. La tubería está fijada en forma fija al cuerpo de la válvula mediante cobresoldadura o bien otros medios adecuados de fijación. Es ventajosa la conexión de la tubería en forma cobresoldada porque requiere menos elementos que una conexión cónica de tubería.

De acuerdo con una tercera realización, un miembro de inserción retiene cada cartucho en ambos primer y segundo conductos. Cada miembro de inserción está retenido mediante una tuerca roscada sobre un extremo roscado externamente de cada conducto, amordazando por tanto un extremo cónico de una tubería directamente contra una superficie cónica del miembro de inserción formándose así una junta estanca. La conexión de tubería cónica es ventajosa porque la conexión puede ser desmontada, permitiendo así la substitución de un restrictor con un diámetro distinto del tubo capilar. La capacidad para intercambiar el restrictor permite que la válvula de cierre pueda repararse in situ sin necesidad de operaciones complejas de cobresoldadura.

Breve descripción de los dibujos

Las características y los aspectos de la invención presente llegarán a ser más evidentes con la lectura de la siguiente descripción detallada, reivindicaciones, y dibujos, de los cuales lo que se expone a continuación es una breve descripción.

La figura 1 es una vista parcialmente en sección de una válvula de cierre de acuerdo con la presente invención.

La figura 2 es una vista fragmentada en sección parcial de la válvula de cierre.

La figura 3 es una vista en sección parcial de la válvula de cierre que operando en el modo de calentamiento.

La figura 4 es una vista en sección parcial de la válvula de cierre operando en el modo de enfriamiento.

La figura 5 es una vista en sección transversal a lo largo del plano indicado por 5-5 en la figura 4.

La figura 6 es una vista en sección parcial de una segunda realización de una válvula de cierre que tiene dos conexiones de tubería sobresoldadas.

La figura 7 es una vista en sección parcial de una tercera realización de una válvula de cierre que tiene dos conexiones cónicas de la tubería.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Con referencia a las figuras 1 y 2, se muestra una realización preferida de una válvula de cierre 10 de acuerdo con los principios de la invención en curso. La válvula de cierre 10 incluye un cuerpo 12 que está formado a través al menos de dos conductos. Un primer conducto 14 comunica con un evaporador (no mostrado). Un segundo conducto 16 comunica con un condensador (no mostrado). El cuerpo de la válvula 12 incluye un tercer conducto 18 que está adaptado para recibir un mecanismo de muestreo 20 para permitir la detección y la medida de la presión del fluido entre los conductos 14, 16 y 18, que se explicarán más adelante con más detalle. La válvula 10 incluye además un obturador 22 que puede ser desplazado mediante su rotación entre una posición cerrada en la cual el flujo del fluido entre el primer conducto 14 y el segundo conducto 16 queda bloqueado (no mostrado), y una posición abierta en la cual el flujo entre el primer conducto 14 y el segundo conducto 16 queda habilitado (mostrado como abierto en la figura 1).

Tal como se observa en la figura 2, el primer conducto 14, que está en comunicación con el evaporador, se encuentra formado dentro de una primera salida 24 del cuerpo 12 con una rosca externa 26 situada sobre el cuerpo 12. La salida 24 tiene posicionados dentro de la misma tres asientos coaxiales 28, 30 y 32. Los asientos coaxiales 28, 30 y 32 reciben y albergan un restrictor 34, un cartucho 36 y un miembro de inserción 38, respectivamente. El diámetro interior de cada asiento coaxial 28, 30 y 32 es ligeramente mayor que el diámetro exterior del restrictor 34, cartucho 36 y miembro de inserción 38, respectivamente, de forma tal que el restrictor 34, cartucho 36 y el miembro de inserción 38 están ensamblados en forma deslizable en sus respectivos asientos sin interferirse. El elemento de filtrado 40, que tiene una parte de filtro 42 de la medida adecuada, está montado en forma fija a un extremo distal 43 del cartucho 36 y está diseñado para atrapar contaminantes con el fin de impedir el bloqueo en el sistema. Preferiblemente, el elemento de filtrado 40 está retenido dentro de una cámara delantera 44 del cartucho 36, mediante un acoplamiento por encaje a presión. No obstante, pueden utilizarse otros mecanismos de fijación adecuados.

El restrictor 34 está formado con un conducto capilar axial 46 con un diámetro predeterminado que corresponde al grado deseado de expansión del fluido. El restrictor 34 está provisto con una pluralidad de aletas radiales 47 que terminan en un saliente 48. Las aletas radiales 47 cooperan con la superficie interior 50 del cartucho 36 y el asiento 28, para crear una pluralidad de canales de flujo 52 (tal como se observa mejor en la figura 5) para los tres flujos de fluido. El espacio vacío 54 (que se observa mejor en la figura 1) definido entre una superficie 56 de sellado interior en ángulo del cartucho 36 y un saliente 58 del asiento 28, permite un grado limitado de movimiento axial del restrictor 34. El saliente 48 está diseñado para cooperar con el saliente 58 del asiento 28, con el fin de limitar el movimiento axial del restrictor 44 en una dirección hacia el obturador 22. De forma similar, la superficie de sellado internamente en ángulo 56 del cartucho 36 está diseñada para cooperar con un extremo de sellado 60 del restrictor 34, para limitar el movimiento axial del restrictor 34 en una dirección hacia una tubería de conexión 62.

El miembro de inserción 38 tiene una parte extrema 64 recibida dentro de la salida 24, de forma que se acople a una parte 66 en ángulo superior del cartucho 36 y reteniendo el cartucho 36 en el asiento 30. La parte cilíndrica 68 del miembro de inserción 38 se acopla al asiento 32 en la salida 24, para proporcionar una junta hermética para impedir el paso del fluido. Preferiblemente, la parte cilíndrica 68 del miembro de inserción 38 está formada también con un asiento anular 70 que alberga un elemento 72 de junta hermética anular, tal como una junta tórica. El miembro de inserción 38 incluye además una superficie cónica 73 diseñada para cooperar con un extremo cónico 74 de la tubería de conexión 62, para asegurar una junta hermética. El miembro de inserción 38 está retenido preferiblemente en el asiento 32 mediante una tuerca 76 que pueda apretarse sobre la rosca externa 26 de la salida 24. La superficie 78 cónica interna de la tuerca 76 actúa contra el extremo cónico 74 de la tubería de conexión 62, formando una junta hermética entre la tubería de conexión 62 y el miembro de inserción 38.

El segundo conducto 16, en comunicación con el condensador, está formado dentro de una segunda salida 80 del cuerpo 12. La salida 80 está formada sobre dos asientos coaxiales 82 y 84. Los asientos coaxiales 82 y 84 reciben y albergan un cartucho 36a y un restrictor 34a que son substancialmente idénticos al cartucho 36 y al restrictor 34 en el primer conducto 14. El cartucho 36a está retenido en el asiento 82 mediante una segunda tubería 86 de conexión, que está dispuesta en un agujero ensanchado 88 creado entre una parte 66a en ángulo superior del cartucho 36a y el asiento 82. La tubería de conexión 86 está sujeta en forma fija al cuerpo de la válvula 12, preferiblemente mediante cobresoldadura de la tubería de conexión 86 a la salida 80. No obstante pueden utilizarse también otros métodos adecuados de fijación de la tubería de conexión 86 y la salida 80.

Tal como se muestra en la figura 3, durante el funcionamiento en el modo de calentamiento, el fluido fluye a través de la válvula 10 desde la tubería de conexión 62 hasta la tubería de conexión 86, pasando primeramente a través del elemento de filtrado 40. La presión del fluido en sí genera un movimiento axial del restrictor 34 alejándolo del cartucho 36, generándose así la apertura de los canales de flujo 52. En esta configuración, el fluido de la tubería 62 es capaz de fluir alrededor del extremo de sellado 60 del rectrictor 34 en el primer conducto 14 a través de los canales de flujo 52. Cuando el obturador 52 se encuentra en la posición abierta, el fluido puede circular libremente desde el primer conducto 14 al segundo conducto 16, por lo que el fluido afronta el restrictor 34a. La presión del fluido en sí genera un movimiento del restrictor 34a hasta que el extremo de sellado 60a del restrictor 34a haga contacto con una superficie interna 56a de sellado en ángulo del cartucho 36a, creándose así una junta hermética. En esta configuración, el fluido del segundo conducto 16 es capaz de circular libremente hasta que afronte el restrictor 34a, en donde con el fin de que pase a través del restrictor 34a, el fluido se canaliza necesariamente al tubo capilar 46a para provocar la expansión del fluido conforme dicho fluido salga del tubo capilar 46a en el extremo de sellado 60a. El fluido expandido sale entonces por la válvula 10 a la tubería 86 a través del elemento de filtrado 40a.

La operación tiene lugar de una forma substancialmente igual, pero en la dirección opuesta, durante la operación de la válvula en el modo de enfriamiento según se muestra en la figura 4. Durante la operación en el modo de enfriamiento, el fluido entra en la salida 80 a través de la tubería 86, por lo que la presión del fluido produce el movimiento en el restrictor 34a alejándose del cartucho 36a, provocando la apertura de los canales de flujo 52a. Cuando el obturador 52 está en la posición abierta, el fluido es entonces dirigido al conducto 14, de forma tal que la presión del fluido genera el movimiento en el restrictor 34 hacia el cartucho 36, para crear una junta hermética entre el extremo de sellado 60 del restrictor 34 y la superficie 56 en ángulo de sellado del cartucho 36. En esta configuración, el fluido es capaz de circular libremente hasta que encuentre el restrictor 34, en donde se canaliza a través del tubo capilar 46, provocando la expansión del fluido conforme el fluido salga por el tubo capilar 46 en el extremo de sellado 60.

Durante el funcionamiento, el fluido fluye a través de la válvula 10 desde la tubería 62 a la tubería 86 en el modo de calentamiento, y desde la tubería 86 a la tubería 62 en el modo de enfriamiento. En el modo de calentamiento, el fluido circula libremente alrededor del restrictor 34 en el conducto 14. Cuando el obturador 22 está en funcionamiento abierto, el fluido es entonces libre para circular en el conducto 16 y el conducto 18. Una vez en el conducto 18, la presión del fluido puede ser detectada y medida mediante el mecanismo de muestreo 20 recibido en el conducto 18. La operación tiene lugar de una forma substancialmente igual, pero en la dirección opuesta, durante la operación de la válvula en el modo de enfriamiento.

La figura 6 muestra una variación de una realización de la válvula 10 en la cual se utiliza una conexión cobresoldada en ambas primera y segunda salidas. La operación de la válvula y el proceso de expansión se ejecutan de forma idéntica según se expone en las configuraciones mostradas en las figuras 3 y 4. La conexión cobresoldada de la tubería es ventajosa porque requiere menos elementos de montaje.

La figura 7 muestra una variación de la realización de la válvula 10 en la cual se utiliza una conexión cónica en ambas primera y segunda salidas. La operación de la válvula y el proceso de expansión se ejecutan en forma idéntica a la descrita en las configuraciones mostradas en las figuras 3 y 4. La conexión cónica es ventajosa porque la conexión puede desmontarse fácilmente, permitiendo así la substitución de los restrictotes. La capacidad de intercambiar un restrictor permite que la válvula de cierre pueda repararse in situ, sin la necesidad de complejas operaciones de cobresoldadura. Adicionalmente, los restrictotes con distintos diámetros del tubo capilar pueden ser utilizados de forma tal que puedan variarse selectivamente los grados de expansión.

Claims (11)

1. Una válvula de cierre (10) para un fluido presurizado en comunicación con al menos un condensador, y al menos un evaporador del fluido en un aparato de calentamiento/enfriamiento, en el que la válvula (10) mencionada tiene un cuerpo (12) y un primer conducto (14) en comunicación con el evaporador, un segundo conducto (16) en comunicación con el condensador y un tercer conducto (18) situado en forma intermedia con los mencionados primer y segundo conductos, en el que un instrumento de muestreo (20) se encuentra dispuesto en el mencionado tercer conducto (18), caracterizado porque los mencionados primer y segundo conductos (14, 16) reciben un cartucho (36, 36a), en el que cada uno de los mencionados cartuchos (36, 36a) reciben un restrictor (34, 34a), en el que el restrictor (34, 34a) en cada cartucho (36, 36a) está formado coaxialmente con un tubo capilar (46, 46a) a través del cual pasa el fluido y que provoca la expansión rápida del fluido cuando el fluido sale por el extremo distal del mencionado tubo capilar, por lo que el mencionado instrumento de muestreo (20) muestrea el fluido en la mencionada válvula entre los mencionados cartuchos (36, 36a), de forma tal que el mencionado instrumento de muestreo (20) pueda muestrear un fluido con antelación al paso del fluido a través del restrictor (34a) en un cartucho (36a), cuando el aparato de calentamiento/enfriamiento de aire se encuentre en un modo de operación, y pudiendo muestrear el fluido con antelación al paso del fluido a través del restrictor en el otro cartucho (36) cuando el calentamiento/enfriamiento del aire se encuentre en el otro modo de operación.

2. La válvula (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que cada restrictor (34, 34a) en los mencionados primer y segundo conductos (14, 16) es capaz de un movimiento axial independiente dentro de los mencionados primer y segundo conductos (14, 16).

3. La válvula (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que una parte exterior de cada restrictor (34, 34a) está formada al menos por dos aletas radiales (47, 47a), en la que las mencionadas aletas (47, 47a) cooperan con las superficies interiores (50, 50a) de los mencionados cartuchos (36, 36a) y los asientos (30, 82) formados en los mencionados primer y segundo conductos (14, 16), para crear al menos un canal de flujo (52) para el flujo del fluido.

4. La válvula (10) de acuerdo con la reivindicación 3, en la que cada restrictor (34, 34a) incluye además un saliente (48, 48a) en un extremo de las mencionadas aletas radiales (47, 47a), en la que el mencionado saliente (48, 48a) coopera con un resalte (58) en dada uno de los mencionados primer y segundo conductos (14, 16) para limitar el movimiento axial en una primera dirección predeterminada.

5. La válvula (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que cada cartucho (36, 36a) tiene una superficie (56, 56a) de sellado interna en ángulo, que coopera con un extremo de sellado (60, 60a) de cada restrictor (34, 34a) para canalizar el flujo del fluido a través del mencionado tubo capilar (46, 46a).

6. La válvula (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que un elemento de filtro (40, 40a) está sujeto en forma fija a un extremo del mencionado cartucho (36, 36a).

7. La válvula (10) de acuerdo con la reivindicación 6, en la que el mencionado elemento de filtrado (40, 40a) está retenido dentro de una cámara (44, 44a) de cada cartucho mediante el acoplo por encaje a presión.

8. La válvula (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye además un miembro de inserción (38) fijado a un extremo del mencionado primer conducto (14) para amordazar un extremo cónico (64) de una tubería (62) directamente contra una superficie cónica (73) del mencionado miembro de inserción (38).

9. La válvula (10) de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el mencionado miembro de inserción (38) está fijado selectivamente al mencionado primer conducto (14) mediante un acoplo roscado.

10. La válvula (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye además una tubería de conexión (86) recibida en un agujero ensanchado (88) creado entre un asiento (82) en el segundo conducto (16) y el mencionado cartucho (36a), en la que la mencionada tubería (86) está sujeta en forma fija a la válvula (10).

11. La válvula (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye además un obturador (22) en el mencionado cuerpo (12) que es desplazable por rotación entre una posición cerrada en la cual el fluido que circula entre el mencionado primer conducto (14) y el mencionado segundo conducto (16) queda bloqueado, y una posición abierta en la cual el fluido que circula entre el mencionado primer conducto (14) y el mencionado segundo conducto (16) queda habilitado.