ES2292521T3 - Refrigerador con fase de agente frigorifico controlada antes del compresor. - Google Patents
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Abstract
Refrigerador (1), en particular para un vehículo, provisto de un circuito de agente frigorífico (2), el cual contiene al menos un tramo (31, 38, 14, 44) en el que el agente frigorífico está presente esencialmente en forma de vapor; provisto de un compresor (3) que absorbe agente frigorífico en forma de vapor por una entrada (4) y que presenta una salida (5) por la que expulsa agente frigorífico comprimido; provisto de un condensador (7) que presenta una entrada (8) y una salida (9), estando la entrada (8) conectada a la salida (5) del compresor (3); provisto de un intercambiador térmico interno (14) que presenta una entrada (12) conectada a la salida (9) del condensador (7), extendiéndose un canal desde la entrada (12) del intercambiador térmico interno (14) hasta su salida (15); provisto de un evaporador (26) que sirve para evaporar el agente frigorífico y que presenta una salida (29) y una entrada (26), que está unida a través de una válvula de expansión (21) a la salida (15) del intercambiador térmico interno (14); provisto de un mecanismo precipitador (32) que está dispuesto en el tramo (31, 38, 14, 44) y presenta una salida (35) y una entrada (34), ambas situadas por encima de un nivel de líquido formado dentro de un espacio de almacenamiento, estando la entrada (34) conectada a la salida (29) del evaporador y presentando el mecanismo precipitador (32) un espacio de almacenamiento para retener en el espacio de almacenamiento el agente frigorífico en fase líquida presente en el vapor emitido por el evaporador, estando además provisto de una salida adicional (35a) situada en un punto por debajo del nivel de líquido; estando la salida (35) del mecanismo precipitador (32) conectada a través de una línea de unión (38) a un salida (17) del intercambiador térmico interno (14), del cual parte un canal hacia una salida (18) que está unida a la entrada (4) del compresor (3); provisto de un canal de entrada (36) que lleva desde la salida (35a) del espacio de almacenamiento situada más abajo del nivel de líquido hacia la línea de unión (38) que conecta la salida (35) del mecanismo precipitador (32) con la entrada (17) del intercambiador térmico (14) para agregar al agente frigorífico en forma de vapor agente frigorífico en fase líquida; provisto de un órgano de control (37), dispuesto en el canal de entrada (36), que regula el flujo del agente frigorífico que atraviesa el tramo (31, 38, 14, 44); provisto de un mecanismo sensor (43) que comprende un sensor de temperatura (45) y un sensor de presión (46) para detectar el estado del agente frigorífico en el tramo (31, 38, 14, 44); y provisto de un dispositivo regulador (42) que está conectado con el mecanismo sensor (43) y el órgano de control (37).
Description
Refrigerador con fase de agente frigorífico
controlada antes del compresor.
El presente invento hace referencia a un
refrigerador, en particular a su aplicación en vehículos.
Normalmente, los automóviles modernos vienen
equipados de sistemas de climatización que comprenden un
refrigerador. El refrigerador cumple la función de enfriar el aire
que se transporta hacia el interior de la cabina del vehículo o que
se hace circular dentro de éste. El rendimiento necesario de la
refrigeración está sometido a grandes oscilaciones. Si el vehículo
se ha calentado por la acción del sol durante un largo periodo de
tiempo y se pone en marcha, al refrigerador se le exige un
rendimiento más elevado. En cambio, si la temperatura ambiente es
suave, el refrigerador ha de funcionar con un rendimiento inferior.
Por lo tanto, el refrigerador debe contar con un amplio intervalo
de regulación, dentro del cual pueda funcionar con estabilidad
siendo cual sea la necesidad de rendimiento.
Por lo general, los refrigeradores presentan un
compresor propulsado por la acción del motor del vehículo. En
consecuencia, las revoluciones del compresor se derivan
necesariamente de las revoluciones del vehículo. El refrigerador,
por su parte, debe demostrar un funcionamiento estable
independientemente de las revoluciones del compresor en cada
caso.
En los últimos tiempos se aumentado la
investigación con de frigoríficos alternativos, como el CO_{2}
(dióxido de carbono), hidrocarburos u otros. La aplicación de estos
agentes frigoríficos en los refrigeradores normalmente exige
trabajar con presiones extraordinariamente elevadas, por ejemplo,
superiores a los 20 bar. Según el diseño, pueden aparecer presiones
de trabajo de entre 70 y 150 bar. Los compresores correspondientes
se diseñan para la presión de trabajo necesaria y se ajustan para
crear la diferencia de presión precisa. Sin embargo, son muy
sensibles a condiciones de trabajo inadmisibles. Un compresor de
este tipo está ajustado para absorber agente frigorífico en forma
de vapor y entregarlo al condensador también en forma de vapor. En
caso de que el vapor absorbido contenga gotitas líquidas, éstas
podrían dañar el compresor; por ejemplo, podría dañarse la válvula
de admisión. Esto ha de evitarse en todos los estados de
funcionamiento del compresor, es decir, tanto a revoluciones altas
como bajas y a rendimiento frigorífico elevado y bajo.
La patente
DE-AS-1.227.036 hace público un
refrigerador provisto de un compresor, un condensador, un evaporador
y un intercambiador térmico interno. Entre el evaporador y el
intercambiador térmico interno se prevé una sección de tubería en U
en la que se mezcla el flujo de vapor de agente frigorífico con
aceite. Esto sirve para lubricar el compresor. El aceite se mezcla
con el agente frigorífico en el evaporador o flota sobre el agente
frigorífico o se posa en la base del evaporador, en función de la
miscibilidad y la relación de densidades. A una altura regulada
correspondiente del evaporador se bifurca un canal de aceite por el
que se transporta aceite y/o una mezcla de aceite y agente
frigorífico a la sección de tubería en forma de U.
La sección de tubería en U contiene líquido y es
atravesada por el agente frigorífico en vapor. Durante ese proceso,
es posible que se arrastren partículas líquidas, que también pueden
contener agente frigorífico. Por tanto, en cada caso el
intercambiador térmico interno debe dimensionarse de tal forma que
garantice la evaporación de las partículas líquidas.
De ahí se deriva el objetivo en el que se basa
el presente invento, es decir, crear un refrigerador de
funcionamiento seguro.
Este objetivo se cumple mediante un refrigerador
con las características de la reivindicación 1. Asimismo, con el
método de la reivindicación 14 se proporciona un método con el que
puede crearse frío de una manera segura para el funcionamiento.
El refrigerador según el presente invento
presenta un circuito de agente frigorífico que comprende un tramo
que se dirige hacia el compresor, en el cual el agente frigorífico
está presente esencialmente en forma de vapor. El mecanismo
precipitador separa del vapor de agente frigorífico el líquido que
aquél hubiera podido arrastrar. Este líquido puede estar formado
por gotitas de agente frigorífico líquido o gotitas de aceite. Las
gotitas de agente frigorífico pueden estar presentes en la conexión
que proviene del evaporador, cuando el vapor que sale del
evaporador arrastra agente frigorífico que no está completamente
evaporado o cuando el agente frigorífico vuelve a condensarse en la
conexión que parte del evaporador. Además, también pueden existir
gotas de aceite. El circuito de agente frigorífico, además de agente
frigorífico, también puede contener una cantidad determinada de
aceite, que circula junto con el agente frigorífico para lubricar el
compresor.
El evaporador produce vapor húmedo de agente
frigorífico que puede arrastrar consigo gotitas líquidas. El
mecanismo precipitador separa en gran medida las gotas líquidas del
vapor y las acumula en un espacio de almacenamiento. De este modo,
desde el mecanismo precipitador se transporta al compresor agente
frigorífico en vapor prácticamente desprovisto de fase líquida.
Generalmente, entre el mecanismo precipitador y el compresor se
prevé un intercambiador térmico (denominado intercambiador térmico
interno) que calienta ligeramente el agente frigorífico que se
transporta al condensador. De este modo, el vapor de agente
frigorífico que llega al condensador siempre está seco y no
contiene partículas líquidas.
En el refrigerador según el presente invento,
entre el espacio de almacenamiento del mecanismo precipitador y el
tramo que conduce al compresor se prevé un canal de entrada regulado
por un órgano de control. A través del canal de entrada se controla
el agente frigorífico vaporoso y se le añade en cantidades
tolerables agente frigorífico líquido, aunque sólo la cantidad
necesaria para que el agente frigorífico líquido añadido se evapore
totalmente en el tramo que queda desde el punto de entrada hasta el
compresor o, como mínimo, no forme gotas grandes. Preferentemente,
el agente frigorífico se introduce en el tramo antes del
intercambiador térmico interno mencionado anteriormente, de forma
que tenga la oportunidad de evaporarse en dicho intercambiador
térmico interno. Para controlar este proceso, se prevé un
dispositivo regulador que supervisa el estado del agente
frigorífico (en particular la fase de éste) antes de llegar al
compresor por medio de un mecanismo sensor.
El refrigerador según el presente invento
transporta de nuevo el condensado, separado en el mecanismo
precipitador y almacenado en el espacio de almacenamiento, y que
por norma general contiene también aceite, al tramo que lleva al
condensador. Con ello se garantiza que el compresor conectado reciba
de la forma más continuada y permanente posible la cantidad de
aceite necesaria, y que por otro lado no haya partículas líquidas
que puedan provocar una avería. El espacio de almacenamiento del
mecanismo precipitador funciona como almacenamiento auxiliar que
recoge el aceite y el agente frigorífico sobrante cuando el vapor de
agente frigorífico contiene demasiada fase líquida. En este caso,
el espacio de almacenamiento del mecanismo precipitador se llena
progresivamente de agente frigorífico líquido y aceite, mientras se
recircula hacia el tramo a través del canal de entrada sólo las
cantidades necesarias y admisibles. Con ello se garantiza que el
compresor no funciona sin lubricación. No obstante, si el vapor de
agente frigorífico procedente del evaporador no contiene ninguna
fase líquida, por ejemplo cuando el compresor tiene que enfriar
aire muy caliente y el vapor ya está seco, en el mecanismo
precipitador no se precipita ninguna fase líquida. Sin embargo,
puede suministrarse al tramo agente frigorífico y aceite procedente
del espacio de almacenamiento para vaciar por una parte el espacio
de almacenamiento y, por otra, para transportar aceite al
compresor. El refrigerador según el presente invento puede funcionar
con unas reservas de aceite inferiores, si así se desea. La
retroalimentación de fluido desde el precipitador hacia el tramo no
sólo impide la entrada de líquido al compresor, sino que además
proporciona la condición previa para estabilizar el punto de
funcionamiento del refrigerador, en especial en lo que concierne a
la calidad del vapor (presión p, temperatura T) absorbido por el
compresor.
De este modo, el refrigerador según el presente
invento puede funcionar en un rango muy amplio con toda seguridad
sin que se produzcan daños ni un desgaste excesivo, en particular en
el compresor.
Preferentemente, entre el mecanismo precipitador
y el compresor se prevé un dispositivo para calentar ligeramente el
agente frigorífico que sale del evaporador. Este dispositivo puede
ser, por ejemplo, un intercambiador térmico interno en el que el
agente frigorífico absorbido por el compresor intercambia calor con
el agente frigorífico procedente del condensador, que está a una
temperatura como mínimo igual a la temperatura ambiente, antes de
dirigirse hacia la válvula de expansión. Con ello, por un lado la
válvula de expansión recibe agente frigorífico prerrefrigerado, y
por otro el compresor trabaja a una temperatura general superior, lo
cual aumenta el coeficiente de rendimiento del refrigerador.
La utilización de un intercambiador térmico
interno también resulta ventajosa siempre y cuando pueda agregarse
al vapor de agente frigorífico que proviene del mecanismo
precipitador, antes del intercambiador térmico, una cantidad
apreciable de agente frigorífico y aceite, de forma que se mezcle
profundamente con el agente frigorífico vaporoso y se caliente de
tal modo que la mezcla llegue a la entrada del compresor en forma
esencialmente vaporosa. En principio, también sería posible
introducir el agente frigorífico líquido en el tramo detrás del
intercambiador térmico, cuando el tramo que lleva al compresor es
suficiente para permitir una reevaporación del agente frigorífico
líquido.
El dispositivo regulador está conectado a un
mecanismo sensor que sirve para detectar si el agente frigorífico
que se transporta al compresor está completamente en fase gaseosa
(es decir, en forma de vapor). En el caso más sencillo, el
mecanismo sensor comprende un sensor de presión y un sensor de
temperatura, ambos dispuestos a la entrada del compresor o a la
salida del intercambiador térmico interno (o en medio). Si como
agente frigorífico se usa una sustancia que conduce la electricidad
en fase líquida, y que la conduce menos o no la conduce en forma de
vapor, puede emplearse un sensor de conductividad como mecanismo
sensor. El dispositivo regulador incluye una tabla o un módulo de
computación. La línea límite de fase del diagrama
presión-temperatura, que define los valores de
presión y temperatura que delimitan la fase líquida de la fase
gaseosa, puede estar representada en forma de fórmula o tabla. El
módulo de computación puede comparar los valores actuales de
temperatura y presión con los valores de temperatura y presión de la
línea límite de fase y así determinar si se mantiene una distancia
de seguridad suficiente con la fase líquida.
A partir de ello pueden derivarse distintas
estrategias de regulación. Por ejemplo, es posible suministrar el
líquido contenido en el espacio de almacenamiento (agente
frigorífico con aceite) al tramo de forma muy continuada para
mantener el contenido del espacio de almacenamiento lo más bajo
posible. En ese caso, el dispositivo regulador controla al máximo
la entrada de agente frigorífico líquido en el tramo, de tal modo
que en la entrada del compresor se mantenga la distancia de
seguridad necesaria con la línea límite de fase. Si en cambio se
desea que siempre se suministre líquido del espacio de
almacenamiento al tramo para que el compresor no funcione nunca o
casi nunca con una baja proporción de aceite o sin aceite en el
agente frigorífico absorbido, el dispositivo regulador controla el
órgano de control de tal modo que siempre se suministre un caudal
mínimo de agente frigorífico líquido al tramo, reduciéndose dicho
caudal mínimo a un valor menor sólo en aquellos casos en los que el
estado vaporoso del agente frigorífico no admita el primer valor,
es decir, cuando, de no reducirse el valor mínimo, se produjera un
acercamiento excesivo a la línea límite de fase. Esta estrategia de
control puede completarse según convenga mientras el aumento de la
entrada de agente frigorífico líquido en el tramo sea admisible y
el relleno del contenedor de almacenamiento no sea demasiado alto.
La admisibilidad puede determinarse con ayuda de los valores de
temperatura y presión del vapor de agente frigorífico medidos en la
entrada del compresor. Otra posibilidad de estrategia de control
consiste en mantener siempre constante la distancia entre el punto
de funcionamiento y la línea límite de fase o mantener siempre
constante el punto de funcionamiento. Esta última estrategia
incluye también el mantenimiento de una presión constante, lo cual
puede conseguirse mediante un control adicional de la válvula de
expansión.
Es posible supervisar el nivel de llenado si se
añade al mecanismo sensor, además del sensor de temperatura y
presión, un sensor de nivel que controle el nivel de llenado del
espacio de almacenamiento del mecanismo precipitador. Además, de
este modo es posible reducir el volumen del espacio de
almacenamiento, de tal manera que dicho espacio de almacenamiento
sólo puede recoger en forma líquida una pequeña parte del agente
frigorífico presente en el circuito de agente frigorífico. Esto
permite crear un mecanismo precipitador pequeño y que ocupe poco
espacio. Asimismo, puede diseñarse con unas dimensiones reducidas y
con poca dificultad para que soporte presiones de reventón
elevadas, lo cual es especialmente importante al emplear agentes
frigoríficos alternativos como el CO_{2}.
Las reivindicaciones subordinadas tienen por
objeto presentar detalles de las formas de realización ventajosas
del presente invento, las cuales pueden extraerse de la descripción
y los dibujos.
En los dibujos se visualiza un ejemplo de
realización del invento. Las figuras muestran:
La figura 1 muestra un refrigerador según el
presente invento en representación esquemática;
La figura 2 muestra un diagrama de las fases de
un refrigerador en representación esquemática.
En la figura 1 se visualiza un refrigerador 1 de
un vehículo con sus componentes esenciales esquematizado a un alto
nivel de abstracción. El refrigerador 1 presenta un circuito de
agente frigorífico 2 que atraviesa varios componentes. Entre estos
se incluye un compresor 3, que por ejemplo tiene forma de compresor
de émbolo y que está propulsado por el motor del vehículo, el cual
no se expone con mayor detalle.
El compresor 3 presenta una entrada 4 por la que
absorbe agente frigorífico en forma vaporosa, y una salida 5 por la
que expulsa agente frigorífico comprimido. De la salida 5 parte una
conexión 6 de agente frigorífico comprimido hacia un condensador 7.
Éste recibe por su entrada 8 agente frigorífico condensado y
calentado adiabáticamente durante la compresión, por ejemplo,
CO_{2}, propano, butano, R134a o amoníaco. El condensador, por
ejemplo, está refrigerado por aire. Presenta una salida 9 por la que
se expulsa el agente frigorífico líquido y con una temperatura
inferior a la de la salida 5 del compresor 3.
Desde la salida 9 sale una conexión 11 hacia la
entrada 12 del intercambiador térmico interno 14. Desde la entrada
12 se extiende un canal que atraviesa el intercambiador térmico
interno 14 hasta su salida 15. El intercambiador térmico interno 14
presenta otro canal que conecta una entrada 17 con una salida 18 y
que está unido por intercambio térmico con el primer canal entre la
entrada 12 y la salida 15.
Mientras que la salida 18 del intercambiador
térmico 14 está conectada con la entrada 4 del compresor 3, de la
salida 15 del intercambiador térmico 14 sale una conexión 19 que
conduce a una válvula de expansión 21. Esta válvula está provista
de un dispositivo de ajuste 22, preferentemente eléctrico, que sirve
para liberar más o menos la válvula de expansión 21 según una señal
recibida desde una línea de señales 23 y así dejar pasar más o
menos agente frigorífico. La válvula de expansión 21 es una válvula
de alivio y se controla de tal manera que estrangula la corriente
de agente frigorífico creando una caída de la presión.
Desde la válvula de expansión 21 sale una
conexión 24 hacia una entrada 25 de un evaporador 26. Éste funciona
como un intercambiador térmico en el que el agente frigorífico
intercambia calor con aire refrigerado. El evaporador 26 presenta
asimismo una entrada de aire 27 y una salida de aire frío 28.
Desde el espacio interior del evaporador 26, que
está cerrado herméticamente y contiene agente frigorífico, a través
de una salida 29 surge una conexión 31 hacia un precipitador de
líquidos 32. Éste presenta un espacio interior 33 que funciona como
espacio de almacenamiento para agente frigorífico líquido y, en su
caso, para aceite sedimentado u otro medio lubricante. El
precipitador de líquidos 32 presenta una entrada 34 y una salida
35, ambas dispuestas por encima del nivel del líquido formado en el
espacio de almacenamiento. Una conexión adicional en forma de
salida 35a parte desde la base, o desde otro punto también situado
por debajo del nivel de líquido, del precipitador de líquidos 32. A
esta salida 35a se ha conectado una conexión 36 que forma un canal
de entrada que conduce a una válvula de control 37. Desde ésta, la
conexión 36 lleva a una línea de unión 38 que une la salida 36 del
precipitador de líquidos 32 con la entrada 17 del intercambiador
térmico 14.
La válvula de control 37 presenta un dispositivo
de ajuste eléctrico 39, por ejemplo un dispositivo de ajuste de
motor, controlado por una línea de señales o de control 41. El
dispositivo de ajuste 39 puede ser, por ejemplo, un servomotor, un
motor de pasos o similar, que influye en la estrangulación o la
apertura de la válvula de control 37 de acuerdo con los impulsos de
ajuste recibidos.
Tanto el dispositivo de ajuste 22 como el
dispositivo de ajuste 39 están conectados a través de las conexiones
23 y 41 respectivamente a un dispositivo regulador 42 que regula
como mínimo el funcionamiento del dispositivo de ajuste 39, aunque
normalmente también regula el funcionamiento del dispositivo de
ajuste 22. Asimismo, el dispositivo regulador 42 está conectado a
un mecanismo sensor 43 dispuesto en una línea de unión 34. Ésta
parte de la salida 18 del intercambiador térmico 14 y se dirige a la
entrada 4 del compresor 3.
El mecanismo sensor 43 incluye al menos un
sensor de temperatura 45 y un sensor de presión 46 que detectan la
temperatura y la presión actuales del agente frigorífico dentro de
la línea de unión 44. El sensor de temperatura 44 y el sensor de
presión 46 emiten señales eléctricas a través de las
correspondientes líneas de señales 47, 48 a las entradas
correspondientes del dispositivo regulador 42, las cuales indican la
temperatura y la presión del fluido refrigerante antes de la
entrada 4 del compresor 3.
El dispositivo regulador eléctrico 42 comprende
un módulo regulador 49 que puede estar creado a modo de módulo de
computación y que determina, a partir de la temperatura y la presión
medidas, en qué fase se encuentra el medio refrigerante en el
interior de la línea de unión 44 y emite la señal correspondiente
por su salida 51. Esta señal se conduce a un módulo comparador 52
que contrasta el estado de fase actual con una línea límite de fase
según la figura 2. Si la distancia entre el estado de fase actual y
la línea límite de fase es lo bastante amplio, el módulo comparador
52 emite una señal de apertura hacia el dispositivo de ajuste 39.
Sin embargo, si la distancia es inferior a una distancia mínima
predeterminada, el módulo comparador emite una señal de cierre
hacia el dispositivo de ajuste 39. De este modo, el módulo
comparador 52 puede funcionar como mecanismo regulador que mantiene
constante la distancia entre el punto de trabajo y la línea límite
de fase.
El refrigerador descrito hasta el momento
funciona de la siguiente manera:
El refrigerador visualizado en la figura 1
recircula constantemente, durante su funcionamiento, el agente
frigorífico presente en el circuito cerrado de agente frigorífico.
Este agente frigorífico se encuentra sometido a una presión
elevada. El compresor 3 crea una presión de agente frigorífico alta
en su lado de presión, es decir, en su salida 5. Con ello, dirige
al mismo tiempo el agente frigorífico hacia el condensador 7,
haciéndolo pasar por la salida 5 y la conexión 6. Dicho condensador
también se encuentra a una elevada presión mientras la válvula de
expansión 21 sigue cerrada. Dentro del compresor 3, el agente
frigorífico se calienta adiabáticamente durante el proceso de
compresión y alcanza con ello temperaturas considerablemente
superiores a la temperatura ambiente, por ejemplo 80ºC. En el
condensador 7 vuelve a enfriarse por debajo de esa temperatura, por
ejemplo hasta los 30ºC, condensándose al mismo tiempo por la acción
de la presión elevada.
El agente frigorífico llega en estado líquido,
pasando por la conexión 11, a la entrada 12 del intercambiador
térmico interno 14, donde intercambia calor con el agente
frigorífico vaporoso que viene en dirección contraria desde el
evaporador 26. Éste último está frío, de modo que el agente
frigorífico se enfría aún más en el intercambiador térmico 14 y
sale por la salida 15 con una temperatura posiblemente inferior a la
temperatura ambiente.
De este modo el agente frigorífico llega a la
válvula de expansión, que reduce la presión del agente frigorífico
líquido y enfriado. A continuación, dicho agente frigorífico pasa
por la conexión 24 en estado relajado hasta llegar al evaporador
26. Aquí el agente frigorífico absorbe calor ambiente, en particular
el calor del aire refrigerado que recorre el intercambiador de
calor y el evaporador 26, y entra en ebullición.
El vapor frío que se genera es vapor húmedo que
pasando por la conexión 31 va a parar al precipitador de líquidos
32. En el espacio de almacenamiento 33 de éste, debido a la
considerable reducción de la velocidad de circulación, se separan
las partes líquidas arrastradas formando un nivel de líquido. El
agente frigorífico que atraviesa el precipitador de líquidos 32
entra en contacto con el nivel de líquido y es, por ello, vapor
húmedo. Éste se encuentra en el punto de rocío. A continuación, el
agente frigorífico pasa por la línea de unión 38 hasta llegar a la
entrada 17 del intercambiador térmico 14, donde se calienta con el
agente frigorífico líquido caliente que viene en dirección
contraria hasta alcanzar una temperatura superior al punto de rocío;
de este modo, se expulsa por la salida 18 como vapor seco.
El dispositivo regulador 42 detecta el estado
del vapor en la línea de unión 44 con la ayuda de las señales
emitidas por el mecanismo sensor 43. A partir de la temperatura y la
presión obtenidas, el módulo regulador 49 calcula la distancia que
existe entre el punto de estado actual y la línea de punto de rocío.
Esto es lo que se observa en la figura 2. La temperatura y la
presión actuales se indican con el valor M. Si la distancia con
respecto a la línea de punto de rocío I mostrada en la figura 2 es
lo bastante amplia, el módulo comparador 52 abre la válvula de
control 37 a través del dispositivo de ajuste 39 y deja que entre en
la conexión 38 a través de la conexión 36 agente frigorífico
líquido contenido en el espacio de almacenamiento 33. Con ello se
limita el flujo entrante a unos valores relativamente bajos. La
limitación se fija de tal manera que no se produzca un flujo
excesivo que hiciera llegar el líquido hasta la entrada 4.
El agente frigorífico líquido, o la mezcla de
agente frigorífico y lubricante, que atraviesa la válvula de
control 37 llega junto con el vapor húmedo transportado por la
conexión 38 al intercambiador térmico 14, el cual calienta la
mezcla hasta que en la salida 18 se obtiene vapor de agente
frigorífico seco y saturado. Éste presenta una temperatura inferior
a la del vapor de agente frigorífico seco y saturado presente en la
salida 18 originariamente. De este modo, el mecanismo sensor 43
detecta un cambio en el valor de temperatura. El módulo regulador
49 determina el valor medido M1, como se indica en la figura 2. Este
valor medido continúa estando lo bastante alejado de la línea de
punto de rocío I. El límite admisible, que no debe superarse y que
mantiene el módulo comparador 52, se representa en la figura 2 en
línea discontinua con la curva II.
En una forma de realización ampliada se coloca
en el precipitador de líquidos 32, tal y como se indica en línea
discontinua en la figura 1, un sensor de nivel de llenado 55, el
cual está conectado con el dispositivo regulador 42 mediante una
línea de señales 56. En esta forma de realización pueden aplicarse
otras estrategias de control. Por ejemplo, el dispositivo regulador
puede determinar el grado de apertura de la válvula de control 37
no sólo a partir del estado de fase en la conexión 44, sino también
en relación con la altura del nivel de llenado en el precipitador
de líquidos 32. En caso de niveles elevados, puede admitirse una
aproximación mayor a la línea de seguridad II que con niveles más
bajos.
Con independencia de la estrategia de regulación
que se tome como base, en cada caso se consigue que el agente
frigorífico, que llega a la entrada 4 del compresor 3, esté
desprovisto de gotas grandes de líquido. Por lo tanto, gracias al
compresor 3 el agente frigorífico puede fluir a velocidades muy
elevadas sin que exista el peligro de que las partículas líquidas
arrastradas dañen, por ejemplo, la válvula de admisión del compresor
u otros elementos de la máquina. Así pues, es posible trabajar con
perfiles de flujo muy estrechos en el tramo creado por la línea de
unión 38, el intercambiador térmico 14 y la línea de unión 44. Los
perfiles de flujo estrechos permiten que las conexiones necesarias
cuenten con una resistencia a la presión elevada sin necesidad de
que el grosor de las paredes sea demasiado ancho. Esto posibilita
que la solución descrita sea idónea para el refrigerador 1, y en
particular para refrigeradores de alta presión.
En un refrigerador, se coloca antes del
compresor 3 un precipitador de líquidos 32 que recoja en un espacio
de almacenamiento 33 el líquido arrastrado por el agente
frigorífico. La retroalimentación del agente frigorífico, que
también puede contener aceite, se lleva a cabo a través de un canal
de entrada 36 que va a parar al tramo que conduce al compresor 3. A
través de una válvula de control 37, el dispositivo regulador 42
controla la reintroducción del líquido de tal manera que el vapor
transportado al compresor 3 no contenga partículas líquidas
grandes.
Claims (15)
1. Refrigerador (1), en particular para un
vehículo, provisto de un circuito de agente frigorífico (2), el
cual contiene al menos un tramo (31, 38, 14, 44) en el que el agente
frigorífico está presente esencialmente en forma de vapor; provisto
de un compresor (3) que absorbe agente frigorífico en forma de vapor
por una entrada (4) y que presenta una salida (5) por la que
expulsa agente frigorífico comprimido; provisto de un condensador
(7) que presenta una entrada (8) y una salida (9), estando la
entrada (8) conectada a la salida (5) del compresor (3); provisto
de un intercambiador térmico interno (14) que presenta una entrada
(12) conectada a la salida (9) del condensador (7), extendiéndose
un canal desde la entrada (12) del intercambiador térmico interno
(14) hasta su salida (15); provisto de un evaporador (26) que sirve
para evaporar el agente frigorífico y que presenta una salida (29)
y una entrada (26), que está unida a través de una válvula de
expansión (21) a la salida (15) del intercambiador térmico interno
(14); provisto de un mecanismo precipitador (32) que está dispuesto
en el tramo (31, 38, 14, 44) y presenta una salida (35) y una
entrada (34), ambas situadas por encima de un nivel de líquido
formado dentro de un espacio de almacenamiento, estando la entrada
(34) conectada a la salida (29) del evaporador y presentando el
mecanismo precipitador (32) un espacio de almacenamiento para
retener en el espacio de almacenamiento el agente frigorífico en
fase líquida presente en el vapor emitido por el evaporador,
estando además provisto de una salida adicional (35a) situada en un
punto por debajo del nivel de líquido; estando la salida (35) del
mecanismo precipitador (32) conectada a través de una línea de unión
(38) a un salida (17) del intercambiador térmico interno (14), del
cual parte un canal hacia una salida (18) que está unida a la
entrada (4) del compresor (3); provisto de un canal de entrada (36)
que lleva desde la salida (35a) del espacio de almacenamiento
situada más abajo del nivel de líquido hacia la línea de unión (38)
que conecta la salida (35) del mecanismo precipitador (32) con la
entrada (17) del intercambiador térmico (14) para agregar al agente
frigorífico en forma de vapor agente frigorífico en fase líquida;
provisto de un órgano de control (37), dispuesto en el canal de
entrada (36), que regula el flujo del agente frigorífico que
atraviesa el tramo (31, 38, 14, 44); provisto de un mecanismo
sensor (43) que comprende un sensor de temperatura (45) y un sensor
de presión (46) para detectar el estado del agente frigorífico en el
tramo (31, 38, 14, 44); y provisto de un dispositivo regulador (42)
que está conectado con el mecanismo sensor (43) y el órgano
de
control (37).
control (37).
2. Refrigerador según la reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que se suministra calor al
agente frigorífico en forma de vapor dentro del intercambiador
térmico (14).
3. Refrigerador según la reivindicación 2
caracterizado por el hecho de que el mecanismo sensor (43)
está situado detrás del intercambiador térmico (14) en relación con
la dirección del flujo en el tramo (31, 38, 14, 44).
4. Refrigerador según la reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que el sensor de presión (46)
sirve para detectar la presión actual del agente
frigorífico en forma de vapor.
frigorífico en forma de vapor.
5. Refrigerador según la reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que el sensor de temperatura
(45) sirve para detectar la temperatura del agente frigorífico en
forma de vapor.
6. Refrigerador según la reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que el dispositivo regulador
(42) controla el órgano de control (37) de tal manera que el agente
frigorífico tiene forma de vapor seco en el mecanismo sensor
(43).
7. Refrigerador según la reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que el dispositivo regulador
(42) controla el órgano de control (37) de tal manera que el agente
frigorífico tiene forma de vapor seco una vez recorrido el tramo
(31, 38, 14, 44).
8. Refrigerador según la reivindicación 7 u 8
caracterizado por el hecho de que el dispositivo regulador
(42) controla el órgano de control (37) de tal manera que el flujo
de agente frigorífico líquido suministrado al tramo a través del
canal de entrada (36) es inferior a un flujo máximo de agente
frigorífico realimentable.
9. Refrigerador según la reivindicación 9
caracterizado por el hecho de que el flujo de agente
frigorífico realimentado es inferior al flujo máximo de agente
frigorífico realimentable en un valor predeterminado.
10. Refrigerador según la reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que la válvula de expansión
(21) está regulada por el dispositivo regulador (42).
11. Refrigerador según la reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que el mecanismo sensor (43)
comprende un sensor de nivel de llenado (55) que detecta el nivel
de llenado del espacio de almacenamiento (33) y está conectado al
dispositivo regulador (42).
12. Refrigerador según la reivindicación 12
caracterizado por el hecho de que el dispositivo regulador
(42) controla el nivel de llenado del espacio de almacenamiento
(33) y estrangula la válvula de expansión (21) cuando se supera un
nivel de llenado máximo predeterminado.
13. Método para el funcionamiento de un
refrigerador (1) que presenta un condensador (7), un evaporador
(26), un intercambiador térmico interno (14) y un compresor (3), y
al cual se suministra vapor de agente frigorífico con las
siguientes medidas: durante el funcionamiento del refrigerador (1)
en un punto anterior al intercambiador térmico interno (14) y al
compresor (3) se separa el agente frigorífico líquido del vapor de
agente frigorífico mediante un mecanismo precipitador (32); se
controla constantemente el estado de fase del agente frigorífico en
un punto anterior al compresor (3), y se añade al vapor de agente
frigorífico antes del intercambiador térmico interno (14) una
cantidad dosificada de agente frigorífico líquido que permita que el
vapor de agente frigorífico esté seco antes de llegar al compresor
(3).
14. Método según la reivindicación 13
caracterizado por el hecho de que el vapor de agente
frigorífico se calienta tras la segregación de la fase líquida y
antes de volver a mezclarse con agente frigorífico líquido.
15. Método según la reivindicación 14
caracterizado por el hecho de que el agente frigorífico
segregado se conserva en un punto de almacenamiento temporal.
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