ES2542315A1

ES2542315A1 - Recinto aislado mediante la obtención de vacío por medio de fuerza elástica

Info

Publication number: ES2542315A1
Application number: ES201500030A
Authority: ES
Inventors: Enrique GONZÁLEZ BLANCO
Original assignee: Individual
Current assignee: JOSE ANTONIO LLAMAZARES ESTEBAN
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2015-08-04
Anticipated expiration: 2034-06-26
Also published as: ES2542315B2

Abstract

Recinto aislado mediante la obtención de vacío por medio de fuerza elástica, consistente en un recinto cerrado (1) aislado térmica y acústicamente del exterior mediante unas paredes (3), constituidas por dos láminas de elastómero, las cuales inicialmente se encuentran juntas sin que exista aire ni espacio entre ellas y con sus bordes soldados a unos tacos (6) de elastómero. Estos están unidos a unos medios de tracción (2) y (5) que estiran las dos láminas reduciendo su espesor, y como consecuencia se forma un espacio entre ellas en el que existe el vacío. Los fluidos son almacenados a una presión ejercida por la fuerza elástica ejercida por el elastómero de sus paredes (3). El volumen del recinto cerrado (1) se ajusta, mediante la fuerza elástica, al volumen de fluido líquido existente. Así se evita la coexistencia de fase líquida con fase gaseosa, aumentando el rendimiento criogénico en la operación de almacenaje.

Description

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Recinto aislado mediante la obtención de vacío por medio de fuerza elástica

Objeto de la invención

La invención se refiere a un nuevo tipo de recinto aislado térmica y acústicamente mediante el vacío.

La principal característica innovadora consiste en la realización del vacío por medio de la fuerza elástica generada al estirar unas superficies flexibles y elásticas.

Campo de aplicación de la invención

La invención se encuadra en el sector de la eficiencia energética y dentro de éste, en el sector del aislamiento térmico y acústico de espacios cerrados.

Antecedentes de la invención

Actualmente, en la industria existen multitud de materiales de aislamiento térmico y acústico. Estos materiales, sin embargo, logran un aislamiento moderado. Uno de los puntales de la reducción del consumo energético, consiste en la eficiencia energética y dentro de ésta, el aislamiento térmico destaca como uno de los sectores principales. El sistema de aislamiento térmico y acústico con eficiencia máxima es el vacío, dependiendo esta eficiencia del grado de vacío conseguido entre los dos medios a aislar.

El problema consiste en la dificultad de conseguir el vacío. En el estado de la técnica existe, como sistema de obtener depresión en grandes volúmenes, la utilización de bombas de vacío. Estas consumen gran cantidad de energía y su adquisición supone un gran desembolso. Como consecuencia, el aislamiento por medio de la realización de vacío queda relegado a su utilización en investigación científica o procesos industriales de alto valor añadido, quedando excluido el empleo de vacío en procesos cotidianos.

En los sistemas actuales de almacenaje de gases licuados aislados mediante cámaras de vacío, como vasos Dewar y depósitos criogénicos, según éstos son vaciados coexisten las fases gaseosa y líquida, debido a la rigidez de los mismos. Dicha circunstancia empeora el aislamiento térmico, al no ser posible ajustar el volumen del depósito al volumen de la fase líquida existente.

Sería por tanto deseable encontrar un sistema de obtención de vacío, con el objeto de aislar térmica y acústicamente un recinto que resolviera los problemas reseñados anteriormente. Primeramente, que sea eficaz, de bajo coste y sin un consumo energético elevado. Segundo, que al almacenar gases licuados ajuste su capacidad de almacenaje al volumen de la fase líquida existente.

Para lo cual la presente invención aporta las siguientes características:

Nº solicitud09/01/2015F.OEPM09/01/2015F.Efectiva

10 Emplea un sistema de dos superficies flexibles, las cuales inicialmente se encuentran juntas, sin existir aire, ni espacio entre ellas. Estas superficies flexibles al ser estiradas, disminuyen su grosor y crean un espacio entre ellas, en el cual se ha obtenido el vacío.

Utiliza una cámara criogénica flexible, cuyas paredes flexibles son estiradas durante la carga del gas líquido, almacenando fuerza elástica. Esta fuerza es empleada en la descarga del gas líquido, con el fm de ajustar el volumen de la cámara al volumen de la carga almacenada.

Todas estas características, consiguen que la invención pueda aislar de forma eficaz, térmica y acústicamente, recintos mediante el vacío obtenido por un procedimiento sencillo y de bajo coste. En el caso particular de sistemas de almacenaje criogénicos de gases líquidos, se obtiene un ajuste óptimo del espacio de almacenaje, con el fin de evitar al máximo la transmisión del calor exterior al interior de la invención.

Por parte del solicitante se desconoce la existencia de alguna invención que reúna las novedosas características presentes en la invención aquí propuesta y cuyos elementos caracterizadores se detallan a continuación

Descripción de la invención

El recinto aislado mediante la obtención de vacío por medio de fuerza elástica, consiste en un recinto cerrado en el que sus paredes están aisladas térmica y acústicamente del exterior, a través de la realización de vacío en una cámara interna situada en el interior de las paredes. El vacío es el sistema de aislamiento térmico y acústico más eficaz existente. Su eficacia depende del grado de depresión conseguido. La presente invención emplea un novedoso dispositivo mecánico con el objeto de conseguir el vacío necesario.

Las paredes de la invención forman una superficie flexible y elástica con una cámara de vacío en su interior. A continuación se explica la constitución y formación de esta cámara de vacío a partir de los componentes de la invención. La figura 1, muestra con carácter ilustrativo y no limitativo, el proceso de obtención de vacío dentro de una de las paredes, cuya sección se representa, de una posible realización de la invención. Dicho proceso de obtención de vacío se explica con a continuación con detalle.

Las paredes de la invención se forman, como indica la figura 1 (a), juntando dos láminas flexibles y elásticas y extrayendo el aire existente entre ellas mediante un medio de extracción de aire, como por ejemplo la aplicación de presión. A continuación, según indica la figura l (b), se sellan los bordes de las dos láminas, uno con otro, soldándolos mediante un medio de unión, como por ejemplo unos tacos del mismo material que las láminas soldado a los bordes de éstas. Una vez terminado este proceso, los tacos son traccionados por un medio de tracción, como por ejemplo unas garras en las que los tacos son embutidos, como indica la figura 1 (c). La tracción y el consiguiente desplazamiento de los tacos, obliga a las dos láminas a realizar un estiramiento, cuya consecuencia es la disminución del espesor de cada una de ellas. Debido al adelgazamiento de las láminas, éstas (que inicialmente estaban juntas) se separan formando un espacio entre ellas. En este espacio, debido a la ausencia de aire inicial, queda constituido el vacío.

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El vacío conseguido, depende de la extracción de aire en el montaje y sellado de las láminas flexibles y elásticas. En el caso de extraer dicho aire sometiendo las láminas juntas a la presión de una prensa, seria conveniente que la fuerza desarrollada por ésta fuera elevada.

Una vez logrado el vacío en la cámara interna formada entre las láminas, debido a la diferencia de presiones existente entre el interior y el exterior de dicha cámara, la fuerza ejercida por la presión atmosférica tenderá a unir las láminas. No obstante, las laminas se encuentran elongadas elásticamente y fijadas en esta posición por el bloqueo del medio de tracción que las estiró. En esta circunstancia, las láminas desarrollan una fuerza elástica que se opone a la flexión de las láminas, ejercida por la presión atmosférica.

En el caso de utilizar la invención como depósito de almacenaje de fluidos, la fuerza elástica desarrollada por las láminas debe anular la fuerza ejercida por el peso de la carga. Luego, se necesita en esta aplicación de la invención un espesor de las láminas mayor que en otras aplicaciones de la invención, como por ejemplo recintos frigoríficos o paneles aislantes de las condiciones térmicas y acústicas del exterior utilizables en edificios e industria. Otros factores que determinan el espesor de las láminas son: la constante elástica del material de fabricación de éstas, que determina la fuerza elástica y las dimensiones de las láminas, que también determinan la fuerza elástica.

Una vez descritas las principales características técnicas de la invención, se describen a continuación las características adicionales de la misma.

Las láminas flexibles y elásticas forman las paredes flexibles y elásticas de la invención. Estas, debido a su elasticidad tienen la capacidad de elongación elástica, producida por los medios de tracción. Según se desarrolla esta elongación elástica, se genera una fuerza. La invención aprovecha esta fuerza elástica para contener un fluido y someterlo a una presión, determinada por la constante elástica, dimensiones y el grado de elongación de sus paredes. Luego según la presión de operación necesaria y la capacidad de almacenaje de la invención, así se elige la constante elástica del material de fabricación y las dimensiones de las paredes.

Las paredes son estiradas por los medios de tracción hasta conseguir la invención su volumen de operación, para fijar a continuación, por medio del bloqueo de los medios de tracción, dichas paredes. Con esta configuración, la invención es cargada de fluido. Al liberar el bloqueo del medio de tracción de las paredes, éstas someten a la carga a la presión establecida, debido a la fuerza elástica liberada.

En la operación de descarga del fluido, según éste es evacuado de la invención, la fuerza elástica contrae las paredes flexibles y elásticas, ajustando el volumen de la invención al volumen de la carga existente. Este ajuste impide la coexistencía de la fase gaseosa con la fase líquida del fluido. En un depósito criogénico rígido semilleno coexiste el fluido gasificado con el fluido líquido y al disponer de una mayor superficie de transmisión de calor (que la necesaria si el depósito fuese de menor volumen), su rendimiento térmico disminuye según el depósito es vaciado. La invención al ajustar su volumen a la carga de fluido líquido existente, consigue un óptimo rendimiento térmico. Esta característica es muy ventajosa en el caso de almacenaje de gases licuados a baja temperatura.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se

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acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.-Muestra la secuencia del proceso de obtención de vacío dentro de una pared flexible y elástica por medio de su estiramiento.

Figura 2.-Muestra una representación en perspectiva de una realización de la invención dedicada al almacenaje de gases licuados.

Figura 3.-Muestra la sección longitudinal de la anterior realización de la invención con todos sus componentes, cuando sus paredes están replegadas.

Figura 4.-Muestra la sección longitudinal de la anterior realización de la invención con todos sus componentes, cuando sus paredes están desplegadas.

Figura 5.-Muestra la sección longitudinal de la anterior realización de la invención con todos sus componentes, cuando sus paredes están completamente estiradas.

Figura 6.-Muestra la vista frontal de la anterior realización de la invención con los cabestrantes de tracción y las válvulas de llenado y descarga.

Figura 7.-Muestra una sección transversal de la anterior realización de la invención con sus paredes estiradas, formando la cámara de vacío y las tuberías de llenado y descarga.

Realización de la invención

A la vista de las figuras se puede observar en ellas un ejemplo de realización de la invención. Se describe a continuación detalladamente los componentes de la invención mostrados en las figuras.

La realización de la invención, descrita a continuación, consiste en un depósito de forma cilíndrica capaz de almacenar fluidos a muy baja temperatura y especialmente almacenar gases licuados, como por ejemplo gas natural licuado. Sus paredes son criogénicas, flexibles y elásticas, lo cual permite ajustar su volumen a la carga almacenada.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva de la realización de la invención. La figura 3, figura 4 y figura 5, muestra la sección longitudinal de la realización de la invención con todos sus componentes y que a continuación se describen detalladamente. La figura 6 muestra la vista frontal de la realización de la invención, mostrando los medios de tracción de las paredes flexibles y los medios de llenado y descarga. La figura 7 muestra una sección transversal de la realización de la invención con sus paredes estiradas, formando la cámara de vacío y las tuberías de llenado y descarga.

La zona de almacenaje del gas licuado es una cámara criogénica flexible (1) cilíndrica. La cámara criogénica flexible (1) es el espacio definido por la pared flexible (3) cilindrica y el segmento de cámara (2).

En la figura 3 se muestra la sección longitudinal de la realización de la invención, en la cual la cámara criogénica flexible (1) se encuentra completamente recogida, en la figura 4 se encuentra extendida yen la figura 5 se encuentra completamente estirada. Cuando la cámara criogénica flexible (1) está completamente recogida, el segmento de cámara (2) está unido con el segmento estructural (4) izquierdo, debido a la tracción que ejerce sobre él los cabrestantes (5) izquierdos, situados en la cara del segmento estructural (4) izquierdo que no ocupa la pared flexible (3). La figura 6 muestra la vista frontal del segmento estructural (4) derecho, en la misma se observa los cabrestantes

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(5) derechos. Los cabrestantes (5) disponen de un motor eléctrico para su accionamiento.

El vacío necesario para lograr la criogenización se obtiene mediante la pared flexible (3) de forma cilíndrica, fabricada en un elastómero, como el caucho sintético u otro material parecido. Esta, está constituida por dos planchas cilíndricas concéntricas que tienen adheridas laminas aluminizadas, con el propósito de evitar transmisión de calor mediante radiación. En su fabricación se juntan mediante una prensa, así se extrae por completo el aire existente entre ellas y a continuación se sellan sus extremos, mediante los tacos circulares (6) también fabricados en caucho sintético u otro material parecido.

Estos tacos circulares (6) están solidamente embutidos y fijados mediante unos anillos de sujeción (7) en el segmento de cámara (2) y en el segmento estructural (4) izquierdo. Los cabrestantes (5) derechos e izquierdos, se encuentran unidos por unos cables (8) con el segmento de cámara (2). Los cabrestantes (5) derechos, ejercen una fuerza que separa el segmentos de cámara (2) del segmento estructural (4) izquierdo. En la secuencia índicada en la figura 3, figura 4 y figura 5, se muestra el despliegue de la pared flexible (3) y su posterior estiramiento elástico, el cual produce la elongación y adelgazamiento de sus láminas elásticas y la consecución del vacío en el espacio situado y formado entre ellas. La fuerza de tracción necesaria para lograr el proceso descrito, es determinada por la constante elástica de la pared flexible (3). Una vez terminado el estiramiento de ésta, la posición alcanzada por el segmento de cámara (2) es determinada por los topes (9), situados en el segmento estructural (4) derecho, al impedir éstos que continúe el desplazamiento del segmento de cámara (2). Estos se desplazan mediante el deslizamiento de unos casquillos de teflón (17), situados en el perímetro del segmento de cámara (2), por las guías (10) unidas en sus extremos con los segmentos estructurales (4). Estos últimos junto con las guías (10), constituyen la estructura de la realización de la ínvención. El número de guías (10) de esta realización de la invención es de cuatro.

Con el objeto de completar el aislamiento térmico por conducción, existe la placa de vacío (11) formada por una placa hueca a la que se le ha realizado el vacío en su interior, como muestra la figura 3. Esta presiona con sus bordes la cara interior de la pared flexible (3), produciendo un sellado perfecto.

El segmento de cámara (2) se fija en cualquier posición de su recorrido mediante un trínquete con accionamiento eléctrico (18), situado en los cabrestantes (5), el cual ínmoviliza los mismos. En el desplazamiento del segmento de cámara (2) hacia la derecha, los cabrestantes (5) derechos enrollan sus cables (8) y los cabrestantes (5) izquierdos desenrollan sus cables (8). En el desplazamiento del segmento de cámara (2) hacia la izquierda, los cabrestantes (5) izquierdos enrollan sus cables (8) y los cabrestantes (5) derechos desenrollan sus cables (8). Así se ajusta el volumen de la cámara criogénica flexible (1) al volumen de gas licuado a cargar, para a continuación proceder a la carga del mismo. En el proceso de descarga se ajusta continuamente el volumen de la cámara criogénica flexible (1) al volumen de la carga existente.

El gas licuado se carga a través de la válvula de líquido (12), para a continuación circular por la tubería de líquido

(13): y desembocar en la zona inferior de la cámara criogénica flexible (1). La descarga de la fase líquida del gas, se efectúa por la tubería de líquido (13) y la válvula de líquido (12). La posible fase gaseosa formada del gas se almacena en la zona superior de la cámara criogénica flexible (1) y se descarga a través primero de la tubería de gas (14), para a contínuación abandonar la realización de la invención por la válvula de gas (15). La tubería de líquido

(13): Y la tubería de gas (14), atraviesan el segmento de cámara (2) por medio del prensa-estopas (16), el cual evita la perdida de la carga. La válvula de líquido (12) y la válvula de gas (15) se encuentran instaladas en el segmento estructural (4) derecho, junto con los cabrestantes (5) derechos.

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En cuanto a los materiales de fabricación, todas las piezas rígidas se realizan en acero, excepto las tuberías que conducen fluido a baja temperatura que son realizadas en acero inoxidable. Las piezas flexibles son realizadas en elastómeros resistentes a bajas temperaturas.

Si la temperatura del fluido almacenado es inferior a la temperatura en la que el elastómero de realización de la pared flexible (3) pierde su elasticidad y flexibilidad, la cámara criogénica flexible (1) es equipada con una bolsa flexible de protección criogénica Dicha bolsa contiene el fluido almacenado, evitando el contacto directo de éste con el elastómero. Estas bolsas, disponibles en el estado de la técnica, protegen de temperaturas de hasta 250 grados bajo cero.

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Claims

REIVINDICACIONES

l. Recinto aislado mediante la obtención de vacío por medio de fuerza elástica, del tipo que consta de un recinto cerrado (1) aislado térmica y acústicamente del exterior, caracterizado por el hecho de que las paredes (3) del recinto están formadas por dos láminas realizadas en un material flexible y elástico, las cuales inicialmente se encuentran juntas sin que exista aire ni espacio entre ellas y con sus bordes soldados a unos medios de cierre (6), los cuales sellan dichos bordes entre si, estando estos medios de cierre unidos a unos medios de tracción (2) y (5) que estiran las dos láminas reduciendo su espesor, y como consecuencia se forma un espacio entre ellas en el que existe el vacío, constituyendo este vacío el aislamiento térmico y acústico del recinto cerrado (1).
2.

Recinto aislado mediante la obtención de vacío por medio de fuerza elástica, según reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que en su operación de almacenaje de fluidos, mantiene el fluido almacenado a una presión creada por la fuerza elástica desarrollada por sus paredes (3), estando determinada esta fuerza elástica por la constante elástica y el grado de elongación de sus paredes (3), reduciendo y ajustando su volumen en la operación de descarga al volumen de carga existente, debido a la fuerza elástica almacenada en sus paredes (3) flexibles y elásticas y liberada al quedar inactivo el medio de tracción (5); y porque al ajustar su volumen al volumen de fluido líquido existente se evita la coexistencia de fase líquida con fase gaseosa, aumentando el rendimiento criogénico en la operación de almacenaje.
3.

Recinto aislado mediante la obtención de vacío por medio de fuerza elástica, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que las paredes (3), de la cámara (1), son estiradas por el desplazamiento de un segmento de cámara (2) a las que éstas se encuentran unidas, produciendo este desplazamiento la tracción de unos cabrestantes (5) a los que el segmento de cámara (2) está unido a través de unos cables (8).