ES2899692T3

ES2899692T3 - Aparato de refrigeración

Info

Publication number: ES2899692T3
Application number: ES19175799T
Authority: ES
Inventors: Raphael Muller; Antoine Barriere
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2022-03-14
Anticipated expiration: 2039-05-21
Also published as: US11300335B2; EP3742080B1; EP3742080A1; CN111981713B; US20200370801A1; CN111981713A

Abstract

Un aparato de refrigeración (1) que comprende: - un circuito de refrigerante principal (2) que incluye un compresor de desplazamiento positivo (4), un condensador (6), una válvula de expansión (8) y un evaporador (10), a través de los cuales un refrigerante circula sucesivamente en una circulación de bucle cerrado; - una línea de refrigerante de lubricación (18) conectada al circuito de refrigerante principal (2) entre el condensador (6) y la válvula de expansión (8) o al condensador (6), en la que circula una parte del refrigerante del circuito de refrigerante principal (2) y conectada al compresor (4) para la lubricación de dicho compresor (4) con el refrigerante; donde la línea de refrigerante de lubricación (18) comprende, aguas arriba del compresor (4): - una válvula de mariposa (20) adaptada para variar el flujo de refrigerante de lubricación que ingresa al compresor (4); caracterizado porque comprende además: - un detector de presión aguas abajo (30) configurado para medir la presión del refrigerante (P3) aguas abajo de la válvula de mariposa (20) y aguas arriba del compresor (4), - un detector de temperatura aguas abajo (32) configurado para medir la temperatura del refrigerante (T3) aguas abajo de la válvula de mariposa (20) y aguas arriba del compresor (4), y donde la unidad de refrigeración comprende una unidad de control (UC) adaptada para determinar el estado del refrigerante en la línea de refrigerante de lubricación (18) usando las mediciones del detector de presión aguas abajo (30) y del detector de temperatura aguas abajo (32), y configurada para controlar la válvula de mariposa (20) en función de al menos la presión (P3) aguas abajo de la válvula de mariposa (20) y el estado del refrigerante en la línea de refrigerante de lubricación (18).

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de refrigeración

[0001] La presente invención se refiere a un aparato de refrigeración.

[0002] Se conoce un aparato de refrigeración a partir del documento EP 1400765, que comprende un circuito de refrigerante que incluye un compresor de tornillo, un condensador, una válvula de expansión y un evaporador. Este aparato conocido comprende un paso de flujo de derivación, que se bifurca en una parte de dicho circuito de refrigerante entre el condensador y la válvula de expansión, pasando a través de medios de regulación, y comunicándose con una cavidad del rotor y con los cojinetes del compresor de tornillo. La lubricación del compresor se logra por el mismo fluido que también se utiliza como refrigerante en el circuito, y en ausencia de aceite.

[0003] Para lubricar de forma satisfactoria la cavidad del rotor y los cojinetes, se debe garantizar que una parte significativa del refrigerante de lubricación que llega a la cavidad del rotor y los cojinetes esté en estado líquido y con un flujo mínimo. Este suele ser el caso cuando el aparato de refrigeración está funcionando a alta carga, lo que corresponde en particular a un alto flujo de refrigerante. Cuando el aparato de refrigeración funciona a plena carga, el refrigerante emitido por el condensador generalmente se encuentra completamente en un estado líquido, o en un estado bifásico con poca proporción de refrigerante en un estado gaseoso.

[0004] Sin embargo, si la necesidad de refrigeración es menor, el aparato puede estar funcionando a baja carga, incluyendo en particular un menor flujo de refrigerante. Durante el funcionamiento a baja carga del aparato, puede ocurrir que el refrigerante que circula a través del paso de flujo de derivación no esté completamente en estado líquido y contenga una proporción no despreciable de refrigerante en estado gaseoso, o incluso una alta proporción de refrigerante en estado gaseoso. Dado que el refrigerante en estado gaseoso no es capaz de lograr una lubricación suficiente del compresor, existe el riesgo de dañar o destruir el compresor debido a una falta de lubricación durante el funcionamiento a baja carga del aparato.

[0005] Al mismo tiempo, el flujo de refrigerante hacia la cavidad del rotor debe permanecer por debajo de un flujo máximo, siempre que, en caso de que se inyecte demasiado refrigerante líquido en la cavidad del rotor, la cavidad del rotor pueda inundarse, lo que puede provocar daños potenciales en el compresor.

[0006] El documento US 4.375.156 A describe un compresor de tornillo helicoidal giratorio para un sistema de refrigeración que emplea un refrigerante condensable, donde el compresor comprende rotores entrelazados montados para la rotación mediante cojinetes antifricción dentro de un alojamiento hermético. Un aceite lubricante miscible en refrigerante líquido se suministra al compresor en una relación de masa de entre 0,25 y 12 %, en peso de solución. Se permite que el fluido de trabajo vaporizado a presión de descarga y la niebla de aceite de cojinete se filtre a través de los cojinetes antifricción en bucles cerrados, desde un lado de descarga hacia un lado de succión, para una lubricación efectiva. La solución de aceite de refrigerante líquido se puede purgar de un condensador e inyectar en la cámara de compresión definida parcialmente por los rotores entrelazados en un punto del procedimiento de compresión donde la cámara de compresión se corta de los lados de succión y descarga del compresor, para enfriar los rotores.

[0007] Un objetivo de la invención es proporcionar un aparato de refrigeración donde la inyección de refrigerante de lubricación en el compresor se monitorea y controla para asegurar la lubricación satisfactoria del compresor por medio del refrigerante incluso durante el funcionamiento a baja carga del aparato de refrigeración.

[0008] Con este fin, la invención se refiere a un aparato de refrigeración que comprende:

- un circuito de refrigerante principal que incluye un compresor de desplazamiento positivo, un condensador, una válvula de expansión y un evaporador, a través de los cuales un refrigerante circula sucesivamente en una circulación de bucle cerrado;

- una línea de refrigerante de lubricación conectada al circuito de refrigerante principal entre el condensador y la válvula de expansión o al condensador, en la que circula una porción del refrigerante del circuito de refrigerante principal y conectada al compresor para la lubricación de dicho compresor con el refrigerante.

[0009] La línea de refrigerante de lubricación comprende, aguas arriba del compresor:

- una válvula de mariposa adaptada para variar el flujo de refrigerante de lubricación que ingresa al compresor, caracterizada porque además comprende:

- un detector de presión aguas abajo configurado para medir la presión del refrigerante aguas abajo de la válvula de mariposa y aguas arriba del compresor,

- un detector de temperatura aguas abajo configurado para medir la temperatura del refrigerante aguas abajo de la válvula de mariposa y aguas arriba del compresor,

y donde la unidad de refrigeración comprende una unidad de control adaptada para determinar el estado del refrigerante en la línea de refrigerante de lubricación usando las mediciones del detector de presión aguas abajo y del detector de temperatura aguas abajo, y configurada para controlar la válvula de mariposa en función de al menos la presión aguas abajo de la válvula de mariposa y el estado del refrigerante en la línea de refrigerante de lubricación.

[0010] Gracias a la invención, se monitorean las características del flujo de refrigerante inyectado en el compresor y se pueden controlar para asegurar que esté en estado líquido y con flujo suficiente para cualquier carga del aparato de refrigeración. En particular, el flujo de refrigerante se controla mediante la aplicación de una caída de presión y el estado del refrigerante se monitorea aguas abajo de la válvula de mariposa usando la presión y temperatura para asegurar que el refrigerante se encuentre en estado líquido.

[0011] Según otros aspectos de la invención que son ventajosos pero no obligatorios, tal aparato de refrigeración puede incorporar una o varias de las siguientes características:

- La línea de refrigerante de lubricación se separa en una línea de cámara de compresión, una línea de cojinete del lado de succión y una línea de cojinete del lado de descarga que están conectadas respectivamente a una cámara de compresión dentro de dicho compresor, a una cavidad de cojinete del lado de succión dentro de dicho compresor y a una cavidad de cojinete del lado de descarga dentro de dicho compresor, y la válvula de mariposa, el detector de presión aguas abajo y el detector de temperatura aguas abajo están conectados al menos a la línea de cámara de compresión.

- La línea de cámara de compresión y la línea de cojinete del lado de succión están conectadas a la línea de refrigerante lubricante aguas abajo de la válvula de mariposa, del detector de presión aguas abajo y del detector de temperatura aguas abajo, mientras que la línea de cojinete del lado de descarga está conectada a la línea de refrigerante lubricante aguas arriba de la válvula de mariposa, del detector de presión aguas abajo y del detector de temperatura aguas abajo.

- La línea de cámara de compresión, la línea de cojinete del lado de succión y la línea de cojinete del lado de descarga están conectadas a la línea de refrigerante lubricante aguas abajo de la válvula de mariposa, del detector de presión aguas abajo y del detector de temperatura aguas abajo.

- El aparato de refrigeración comprende un detector de presión configurado para medir la presión del refrigerante en la cavidad de cojinete del lado de descarga.

- El aparato de refrigeración comprende al menos una línea de recuperación de refrigerante conectada a la cavidad del cojinete del lado de descarga o a la cavidad del cojinete del lado de succión y que devuelve refrigerante al evaporador o a una línea del circuito de refrigerante principal que conecta la válvula de expansión al evaporador. - El aparato de refrigeración comprende medios de detección de temperatura para detectar la temperatura de al menos uno de los cojinetes del lado de succión dentro del compresor o cojinetes del lado de descarga dentro del compresor.

- La línea de refrigerante de lubricación está conectada, a través de una línea de motor, a una cavidad del motor del compresor que alberga un motor del compresor.

- La línea del motor está conectada a la línea de refrigerante de lubricación aguas arriba o aguas abajo de la válvula de mariposa, del detector de presión aguas abajo y del detector de temperatura aguas abajo.

- El aparato de refrigeración comprende un detector de temperatura de la temperatura del motor.

- El compresor se elige entre al menos un compresor de espiral, un compresor de tornillo, un compresor de pistón, un compresor rotativo.

- El aparato de refrigeración opera un ciclo de refrigerante libre de aceite.

- La válvula de mariposa es una válvula controlada por pulsación.

- El aparato de refrigeración comprende un detector de presión aguas arriba configurado para medir la presión del refrigerante aguas arriba de la válvula de mariposa, y la válvula de mariposa es una válvula de posiciones fijas o una válvula continua que funciona con una caída de presión controlada por la unidad de control en función de la presión aguas arriba y la presión aguas abajo.

- La unidad de control está configurada para controlar la válvula de expansión del circuito de refrigerante principal utilizando las mediciones del detector de presión aguas abajo y del detector de temperatura aguas abajo.

[0012] A continuación se explican realizaciones ejemplares según la invención y que incluyen características ventajosas adicionales de la invención, en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es un dibujo sinóptico que muestra un aparato de refrigeración según una primera realización de la invención;

- la figura 2 es un dibujo sinóptico que muestra solo una parte del aparato de refrigeración de la figura 1 que incluye un compresor y una línea de refrigerante de lubricación;

- la figura 3 es un dibujo sinóptico similar a la figura 2, que muestra solo una parte de un aparato de refrigeración según una segunda realización de la invención;

- la figura 4 es un dibujo sinóptico similar a la figura 2, que muestra solo una parte de un aparato de refrigeración según una tercera realización de la invención.

[0013] La figura 1 representa un aparato de refrigeración 1 que comprende un circuito de refrigerante principal 2 a través del cual un refrigerante circula en una circulación de bucle cerrado. El circuito de refrigerante principal 2 comprende cuatro componentes principales: un compresor de desplazamiento positivo 4, también llamado compresor volumétrico, un condensador 6, una válvula de expansión 8 y un evaporador 10. El refrigerante circula sucesivamente en estos cuatro componentes según un ciclo termodinámico.

[0014] Preferentemente, en un estado estacionario, durante el funcionamiento a alta carga del aparato de refrigeración 1:

- en el compresor 4, el refrigerante está en un estado gaseoso, y se comprime de una presión baja a una presión alta, lo que eleva la temperatura del refrigerante de una temperatura baja a una temperatura alta;

- en una línea de descarga 12 que conecta el compresor 4 al condensador 6, el refrigerante está en un estado gaseoso, o en estado esencialmente gaseoso, y se encuentra a alta temperatura y alta presión;

- en el condensador 6, el refrigerante está en un estado bifásico, incluyendo refrigerante gaseoso y líquido, y es condensado a un estado líquido por el condensador 6;

- en una línea 14 que conecta el condensador 6 a la válvula de expansión 8, el refrigerante está en un estado líquido, o en estado esencialmente líquido, se encuentra a alta presión, y puede encontrarse a alta temperatura o a una temperatura entre la temperatura alta y la temperatura baja;

- en la válvula de expansión 8, el refrigerante se lleva a baja presión, lo que reduce la temperatura del refrigerante a baja temperatura mientras se evapora el refrigerante al estado bifásico;

- en una línea 15 que conecta la válvula de expansión 8 al evaporador 10, el refrigerante está en un estado bifásico, donde una parte principal es líquida y una parte más pequeña es gaseosa, y el refrigerante está a baja temperatura y baja presión;

- en el evaporador 10, el refrigerante está en un estado bifásico, incluyendo refrigerante gaseoso y líquido, y es evaporado a un estado gaseoso por el evaporador 10;

- en una línea de succión 16 que conecta el evaporador 10 al compresor 4, el refrigerante está en un estado gaseoso, o en estado esencialmente gaseoso, a baja presión y a baja temperatura, o a una temperatura entre la temperatura baja y la temperatura alta.

[0015] Por ejemplo, la temperatura baja está aproximadamente entre 5-10 °C, la temperatura alta está aproximadamente entre 35-40 °C, la presión baja está aproximadamente entre 3-4 bar, y la presión alta está aproximadamente entre 6-10 bar.

[0016] Teniendo en cuenta lo anterior, el circuito principal 2 comprende una parte de alta presión, que consiste en la línea de descarga 12, el condensador 6 y la línea 14, y una parte de baja presión, que consiste en la línea 15, el evaporador 10 y la línea de succión 16.

[0017] En una parte del circuito principal 2, que cubre solo una porción de la parte de alta presión, preferentemente que consiste en el condensador 6 y la línea 14, el refrigerante está principalmente en estado líquido y alta presión.

[0018] El compresor de desplazamiento positivo 4 se puede elegir entre al menos un compresor de espiral, un compresor de tornillo, un compresor de pistón, un compresor rotativo o un compresor tipo Roots.

[0019] De acuerdo con una realización, el compresor 4 es un compresor de tornillo. Tal como se representa en la figura 2, el compresor 4 comprende un motor 40, alimentado por un suministro de energía no mostrado, que puede ser de un tipo eléctrico. El motor 40 acciona un eje primario 42, cuya rotación está soportada por los cojinetes 52 y 56. Un primer tornillo 48 está montado en el eje primario 42 y es accionado en rotación por el eje primario 42. El compresor 4 comprende un eje secundario 44, cuya rotación está soportada por los cojinetes 50 y 54, y que acciona en rotación un segundo tornillo 46. Los tornillos 46 y 48 se engranan en cooperación macho-hembra bajo la acción del motor 40. El compresor 4 comprende una cámara de compresión 47, en la que se encuentran los tornillos 46 y 48. El refrigerante gaseoso ingresa a la cámara de compresión 47 a lo largo de una flecha F1 desde la línea de succión 16. Los cojinetes 50 y 52 ubicados en el lado de succión de la cámara de compresión 47 se denominan cojinetes de succión. Los cojinetes de succión 50 y 52 están ubicados en una cavidad del compresor 4 que forma una cavidad de cojinete del lado de succión 51. El refrigerante gaseoso comprimido por los tornillos engranados 46 y 48 se descarga del compresor a lo largo de la dirección indicada por la flecha F2 hacia la línea de descarga 12. Los cojinetes 54 y 56 ubicados en el lado de descarga de la cámara de compresión 47 se denominan cojinetes de descarga. Los cojinetes de descarga 54 y 56 están ubicados en una cavidad del compresor 4 que forma una cavidad de cojinete del lado de descarga 55.

[0020] Para asegurar el correcto funcionamiento del compresor 4, es esencial que los tornillos de engranaje 46 y 48 en la cámara de compresión 47 y los cojinetes 50, 52, 54, 56 en las cavidades 51 y 55 estén suficientemente lubricados con un lubricante líquido.

[0021] El refrigerante del aparato de refrigeración 1 es un material fluido elegido para garantizar tanto las funciones del refrigerante como del lubricante. Preferentemente, el refrigerante utilizado en el aparato es una hidrofluoroolefina (HFO), por ejemplo, R1234ze (1,3,3,3-tetrafluoroprop-1-eno). Por lo tanto, no hay aceite de lubricación presente en el circuito principal de refrigerante 2. El aparato de refrigeración 1 opera un ciclo de refrigerante libre de aceite.

[0022] En el condensador 6 y entre el condensador 6 y la válvula de expansión 8, donde el refrigerante del circuito principal 2 está principalmente en estado líquido y a alta presión, es la parte del circuito principal 2 donde el refrigerante está en el estado más adecuado para ser utilizado como lubricante.

[0023] El aparato de refrigeración 1 comprende una línea de refrigerante de lubricación 18 conectada entre el condensador 6 y la válvula de expansión 8, y conectada al compresor 4 para la lubricación de dicho compresor 4 con el refrigerante líquido. De acuerdo con una realización no mostrada, la línea de refrigerante de lubricación 18 puede conectarse al condensador 6, por ejemplo, en un área inferior del condensador 6.

[0024] La línea de refrigerante de lubricación 18 se separa en una línea de cámara de compresión 182, una línea de cojinete del lado de succión 186 y una línea de cojinete del lado de descarga 180 que se conectan respectivamente a la cámara de compresión 47, a la cavidad de cojinete del lado de succión 51 y a la cavidad de cojinete del lado de descarga 55 de modo que se proporcione refrigerante a los tornillos 46 y 48, y a los cojinetes 50, 52, 54, 56.

[0025] La línea de refrigerante de lubricación 18 comprende aguas arriba del compresor 4:

- una válvula de mariposa 20 adaptada para variar el flujo de refrigerante de lubricación que ingresa al compresor 4 - un detector de presión aguas arriba 28 configurado para medir la presión del refrigerante P1 aguas arriba de la válvula de mariposa 20

- un detector de presión aguas abajo 30 configurado para medir la presión del refrigerante P3 aguas abajo de la válvula de mariposa 20 y aguas arriba del compresor 4,

- un detector de temperatura aguas abajo 32 configurado para medir la temperatura del refrigerante T3 aguas abajo de la válvula de mariposa 20 y aguas arriba del compresor 4.

[0026] Las expresiones "aguas arriba" y "aguas abajo" se emplean en referencia a la dirección de circulación del refrigerante líquido en la línea de refrigerante de lubricación 18 hacia el compresor 4.

[0027] La válvula de mariposa 20 permite controlar el flujo de refrigerante que circula en la línea de refrigerante de lubricación 18 aguas arriba del compresor 4, al crear una pérdida de carga o caída de presión AP. Esta caída de presión AP corresponde a la diferencia entre la presión aguas abajo P3 y la presión aguas arriba P1. Por ejemplo, P1 puede comprender entre 6 y 10 bares, y la caída de presión AP entre P1 y P3 puede ser igual a 0,2 bar.

[0028] La válvula de mariposa 20 puede ser una válvula de paso con al menos posiciones de apertura fijas. En tal caso, la caída de presión AP de la válvula de mariposa 20 puede tener uno o más valores fijos, dependiendo del número de posiciones fijas. Alternativamente, la válvula de mariposa 20 puede ser una válvula motorizada con balanceo continuo de líquido, es decir, con la posibilidad de ajustar continuamente el valor AP.

[0029] El monitoreo de la presión aguas arriba P1 y la caída de presión AP permite verificar que la cantidad de refrigerante que fluye hacia el compresor 4 siempre está en un mínimo requerido incluso durante la operación de carga reducida, pero también que el flujo de refrigerante no excede un límite por encima del cual se produce un peligro de inundación de la cámara de compresión 47 con refrigerante líquido. Cuando una cantidad excesiva de refrigerante en estado líquido está presente en la cámara de compresión 47, los tornillos 46 y 48 pueden dañarse, con una consecuencia fatal para el compresor 4 que soporta una parte sustancial en el costo del aparato de refrigeración 1.

[0030] El monitoreo de las presiones P1 y P3 también tiene el objetivo de verificar que la presión del refrigerante líquido no caiga por debajo de un valor límite bajo el cual se puede producir una evaporación súbita del refrigerante, lo que causa una reducción potencialmente perjudicial de la eficiencia de lubricación del refrigerante.

[0031] El monitoreo de la presión aguas abajo P3 y la temperatura aguas abajo T3 permite determinar el estado del refrigerante aguas abajo de la válvula de mariposa 20, en vista de verificar que el refrigerante está en estado líquido antes de ingresar al compresor 4, ya que el compresor 4 siempre necesita un cierto flujo de refrigerante líquido para una lubricación adecuada.

[0032] El aparato de refrigeración 1 comprende medios para controlar la válvula de mariposa 20 en función de la presión P1 aguas arriba de la válvula de mariposa 20 y la presión P3 aguas abajo de la válvula de mariposa 20. Los medios para controlar la válvula de mariposa 20 están formados preferentemente por un motor 22 que controla un grado de apertura de la válvula de mariposa 20. El motor 22 implementa preferentemente un control de acuerdo con una curva de caída de presión en la que el valor de la caída de presión AP aumenta cuando aumenta el flujo de refrigerante.

[0033] El aparato de refrigeración 1 puede comprender una unidad de control CU que recibe los datos de presión P1, P3 y los datos de temperatura T3. La unidad de control CU puede conectarse eléctricamente a los detectores de presión 28 y 30 y al sensor de temperatura 32, o puede recibir los datos de presión P1, P3 y los datos de temperatura T3 de forma inalámbrica. El motor 22 puede recibir señales de control de la unidad de control CU en función de los valores de P1 y P3. La unidad de control CU puede implementar cálculos para determinar el estado del refrigerante en la línea de lubricación 18 usando los valores de P3 y T3, y emitir señales o activar procedimientos específicos si se determina que el refrigerante está, según se solicita, en estado líquido, o si el refrigerante es bifásico y comprende una proporción demasiado grande de gas. Por ejemplo, la unidad de control CU puede tener en cuenta el estado del refrigerante al controlar la válvula de mariposa 20. Cuando se ordena a la válvula de mariposa 20 que reduzca el flujo de refrigerante, la unidad de control CU establece la reducción a un nivel suficiente para mantener el refrigerante en estado líquido, y controla el efecto sobre el estado del refrigerante de la reducción usando los valores de P3 y T3.

[0034] Como se muestra en la figura 1, la unidad de control CU también puede controlar un grado de apertura de la válvula de expansión 8 en función de los valores de P3 y T3 para asegurar que el refrigerante está en estado líquido.

[0035] De acuerdo con una realización, la válvula de mariposa 20, el detector de presión aguas arriba 28, el detector de presión aguas abajo 30 y el detector de temperatura aguas abajo 32 están conectados en la línea de cámara de compresión 182. En tal caso, solo se monitorea y controla el flujo de refrigerante que entra en la cámara de compresión 47. La línea de cojinete del lado de descarga 180 está conectada a la línea de refrigerante lubricante 18 y a la línea de cámara de compresión 182 aguas abajo del detector de presión aguas arriba 28, y aguas arriba de la válvula de mariposa 20, del detector de presión aguas abajo 30 y del detector de temperatura aguas abajo 32. La línea de cojinete del lado de succión 186 se puede conectar a la línea de cojinete del lado de descarga 180.

[0036] El flujo de refrigerante de lubricación en la cavidad del lado de descarga 55 y la cavidad del lado de succión 51 puede controlarse mediante dispositivos de restricción de flujo 180a y 186a respectivamente conectados en la línea de cojinete del lado de descarga 180 y en la línea de cojinete del lado de succión 186. Los dispositivos de restricción de flujo 180a y 186a pueden ser orificios calibrados diseñados para permitir el paso de un flujo predeterminado de refrigerante.

[0037] La cavidad de cojinete del lado de descarga 55 generalmente está sellada desde la cámara de compresión 47, lo que significa que el refrigerante presente en la cámara de compresión 47 no puede migrar hacia la cavidad de cojinete del lado de descarga 55. Sin embargo, en algunos casos, la cavidad de cojinete del lado de descarga 55 y la cámara de compresión 47 pueden estar en comunicación fluida. La cavidad de cojinete del lado de succión 51 y la cámara de compresión 47 generalmente están en comunicación fluida.

[0038] De acuerdo con una realización opcional, el aparato de refrigeración 1 puede comprender un detector de presión 36 configurado para medir la presión del refrigerante P4 en la cavidad de cojinete del lado de descarga 55. Este detector de presión 36 se utiliza para comprobar que la presión P4 no excede un umbral. Si la presión P4 es demasiado alta, esto puede indicar que puede estar ocurriendo un contraflujo no deseado y dañino de refrigerante desde la línea de recuperación de descarga 24.

[0039] La tasa entre P1 y P4 también se puede monitorear para verificar que se cumpla con un flujo de lubricación mínimo para los cojinetes de descarga 54 y 56.

[0040] De acuerdo con una realización opcional, el aparato de refrigeración 1 puede comprender medios de detección de temperatura 34 para detectar la temperatura T4 de los cojinetes de descarga 54 y 56. De acuerdo con una realización no mostrada, el aparato de refrigeración 1 también puede comprender medios de detección de temperatura para los cojinetes de succión 50 y 52, o medios de detección de temperatura para los cojinetes de succión 50 y 52, o los cojinetes de descarga 54 y 56. Esto permite monitorear el calentamiento de los cojinetes del compresor 4 y potencialmente advertir sobre una posible falta de lubricación de los cojinetes.

[0041] De acuerdo con otra realización opcional, el aparato de refrigeración 1 comprende una línea de recuperación de descarga 24 conectada a la cavidad de cojinete del lado de descarga 55, y una línea de recuperación de succión 26 conectada a la cavidad de cojinete del lado de succión 51. La línea de recuperación de descarga 24 y la línea de recuperación de succión 26 permiten drenar el refrigerante de lubricación de las cavidades de cojinetes 55 y 51, y devolver el refrigerante de lubricación a la parte de baja presión del circuito de refrigerante principal 2, por ejemplo, al evaporador 10, donde se vaporizará, y/o a la línea 15 entre la válvula de expansión 8 y el evaporador 10.

[0042] De acuerdo con una realización opcional, la línea de refrigerante de lubricación 18 puede conectarse, a través de una línea de motor 184, a una cavidad de motor 41 del compresor 4 que aloja el motor 40 del compresor 4. Esto permite enfriar el motor 40 con el flujo de refrigerante de lubricación. La línea de motor 184 se puede conectar a la línea de refrigerante de lubricación 18 aguas arriba de la válvula de mariposa 20, del detector de presión aguas arriba 28, del detector de presión aguas abajo 30 y del detector de temperatura aguas abajo 32, a través de la línea de cojinete de descarga 180 como se representa en la figura 2, o aguas abajo (no se muestra). El flujo de refrigerante de lubricación hacia el motor 40 puede controlarse mediante un dispositivo de restricción de flujo 184a conectado en la línea de motor 184, por ejemplo, un orificio calibrado.

[0043] De acuerdo con una realización opcional, el aparato de refrigeración 1 puede comprender un detector de temperatura 38 de la temperatura TM del motor 40.

[0044] De acuerdo con una realización opcional, el aparato de refrigeración 1 puede comprender una línea de recuperación del motor 27 conectada a la cavidad del motor 41, para devolver el refrigerante de lubricación que circula en la cavidad del motor 41 para fines de enfriamiento al evaporador 10.

[0045] Una segunda realización de la presente invención se representa en la figura 3. En esta realización, los elementos comunes a la realización de las figuras 1 y 2 tienen las mismas referencias y funcionan de la misma manera. En esta realización, la línea de cámara de compresión 182, la línea de cojinete del lado de succión 186 y la línea de cojinete del lado de descarga 180 están conectadas entre sí aguas abajo de la válvula de mariposa 20, del detector de presión aguas arriba 28, del detector de presión aguas abajo 30 y del detector de temperatura aguas abajo 32. Esto significa que el flujo de refrigerante de lubricación general que entra en el compresor 4 se monitorea y controla. Por lo tanto, los flujos de refrigerante de lubricación que ingresan a la cámara de compresión 47, la cavidad de cojinete de succión 51 y la cavidad de cojinete de descarga 55 no se monitorean y controlan individualmente. Por lo tanto, la cámara de compresión 47, la cavidad de cojinete de succión 51 y la cavidad de cojinete de descarga 55 tienen una línea de inyección de lubricante común.

[0046] En tal caso, la unidad de control CU puede implementar un control de la válvula de mariposa 20 que tenga en cuenta no solo las presiones P1 y P3, sino también la presión P4, la temperatura T4 y la temperatura TM. La válvula de mariposa 20 puede controlarse de modo que las temperaturas T4 y Tm permanezcan por debajo de los valores umbral respectivos correspondientes a las temperaturas operativas óptimas de los cojinetes de descarga 54 y 56 y del motor 40.

[0047] De acuerdo con una realización no mostrada, el aparato de refrigeración 1 puede comprender solo la línea de recuperación de motor 27, y ninguna línea de recuperación de refrigerante conectada a las cavidades de cojinete 51 y 55.

[0048] Una tercera realización de la invención se representa en la figura 4. En esta realización, el aparato de refrigeración 1 no incluye un detector de presión aguas arriba 28. En tal caso, la válvula de mariposa 20 puede ser una válvula de pulsación, que se controla a lo largo de secuencias de configuración completamente abierta y configuración completamente cerrada. Tal realización de válvula de mariposa no necesita el valor de la presión aguas arriba P1. La válvula de mariposa del tipo pulsación puede ser controlada por la unidad de control CU utilizando la técnica de modulación por ancho de pulso.

[0049] Cuando la válvula de mariposa 20 es una válvula de pulsación, solo se puede usar la presión aguas abajo P3 y la temperatura aguas abajo ^t3 para verificar el estado líquido del refrigerante.

[0050] De acuerdo con una realización no mostrada de la invención, la línea de refrigerante de lubricación 18 puede conectarse solo a la cámara de compresión 47. En tal caso, solo los rotores (por ejemplo, los tornillos 46 y 48) del compresor 4 se suministrarían con un flujo directo de refrigerante líquido para lubricación, mientras que los cojinetes 50, 52, 54 y 56 se pueden lubricar con otros medios o con un flujo de refrigerante de lubricación distinto de la línea de refrigerante de lubricación 18.

[0051] Las características técnicas de las realizaciones y variantes descritas anteriormente pueden combinarse para formar nuevas realizaciones de la invención dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de refrigeración (1) que comprende:

- un circuito de refrigerante principal (2) que incluye un compresor de desplazamiento positivo (4), un condensador (6), una válvula de expansión (8) y un evaporador (10), a través de los cuales un refrigerante circula sucesivamente en una circulación de bucle cerrado;

- una línea de refrigerante de lubricación (18) conectada al circuito de refrigerante principal (2) entre el condensador (6) y la válvula de expansión (8) o al condensador (6), en la que circula una parte del refrigerante del circuito de refrigerante principal (2) y conectada al compresor (4) para la lubricación de dicho compresor (4) con el refrigerante; donde la línea de refrigerante de lubricación (18) comprende, aguas arriba del compresor (4):

- una válvula de mariposa (20) adaptada para variar el flujo de refrigerante de lubricación que ingresa al compresor (4); caracterizado porque comprende además:

- un detector de presión aguas abajo (30) configurado para medir la presión del refrigerante (P3) aguas abajo de la válvula de mariposa (20) y aguas arriba del compresor (4),

- un detector de temperatura aguas abajo (32) configurado para medir la temperatura del refrigerante (T3) aguas abajo de la válvula de mariposa (20) y aguas arriba del compresor (4),

y donde la unidad de refrigeración comprende una unidad de control (UC) adaptada para determinar el estado del refrigerante en la línea de refrigerante de lubricación (18) usando las mediciones del detector de presión aguas abajo (30) y del detector de temperatura aguas abajo (32), y configurada para controlar la válvula de mariposa (20) en función de al menos la presión (P3) aguas abajo de la válvula de mariposa (20) y el estado del refrigerante en la línea de refrigerante de lubricación (18).

2. Un aparato de refrigeración según la reivindicación 1, donde el compresor (4) comprende una cámara de compresión (47), una cavidad de cojinete del lado de succión (51) y una cavidad de cojinete del lado de descarga (55), y donde la línea de refrigerante de lubricación (18) se separa en una línea de cámara de compresión (182), una línea de cojinete del lado de succión (186) y una línea de cojinete del lado de descarga (180) que están conectadas respectivamente a dicha cámara de compresión (47) dentro de dicho compresor (4), a dicha cavidad de cojinete del lado de succión (51) dentro de dicho compresor (4) y a dicha cavidad de cojinete del lado de descarga (55) dentro de dicho compresor (4), y donde la válvula de mariposa (20), el detector de presión aguas abajo (30) y el detector de temperatura aguas abajo (32) están conectados al menos a la línea de cámara de compresión (182).

3. Un aparato de refrigeración según la reivindicación 2, donde la línea de cámara de compresión (182) y la línea de cojinete del lado de succión (186) están conectadas a la línea de refrigerante de lubricante (18) aguas abajo de la válvula de mariposa (20), del detector de presión aguas abajo (30) y del detector de temperatura aguas abajo (32), mientras que la línea de cojinete del lado de descarga (180) está conectada a la línea de refrigerante de lubricante (18) aguas arriba de la válvula de mariposa (20), del detector de presión aguas abajo (30) y del detector de temperatura aguas abajo (32).

4. Un aparato de refrigeración según la reivindicación 2, donde la línea de cámara de compresión (182), la línea de cojinete del lado de succión (186) y la línea de cojinete del lado de descarga (180) están conectadas a la línea de refrigerante lubricante (18) aguas abajo de la válvula de mariposa (20), del detector de presión aguas abajo (30) y del detector de temperatura aguas abajo (32).

5. Un aparato de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, donde comprende un detector de presión (36) configurado para medir la presión del refrigerante (P4) en la cavidad del cojinete del lado de descarga (55).

6. Un aparato de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, donde comprende al menos una línea de recuperación de refrigerante (24, 26) conectada a la cavidad de cojinete del lado de descarga (55) o a la cavidad de cojinete del lado de succión (51) y que devuelve refrigerante al evaporador (10) o a una línea (15) del circuito de refrigerante principal (2) que conecta la válvula de expansión (8) al evaporador (10).

7. Un aparato de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el compresor (4) comprende además cojinetes del lado de succión (50, 52) y cojinetes del lado de descarga (54, 56), y donde el aparato de refrigeración comprende medios de detección de temperatura (34) para detectar la temperatura (T4) de al menos uno de dichos cojinetes del lado de succión (50, 52) dentro del compresor (4) o de dichos cojinetes del lado de descarga (54, 56) dentro del compresor (4).

8. Un aparato de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el compresor (4) comprende además una cavidad de motor (41), un motor (40) alojado en la cavidad de motor (41), y donde la línea de refrigerante de lubricación (18) está conectada, a través de una línea de motor (184), a dicha cavidad de motor (41) del compresor (4) que alberga dicho motor (40) del compresor (4).

9. Un aparato de refrigeración según la reivindicación 8, donde la línea del motor (184) está conectada a la línea de refrigerante de lubricación (18) aguas arriba o aguas abajo de la válvula de mariposa (20), del detector de presión aguas abajo (30) y del detector de temperatura aguas abajo (32).

10. Un aparato de refrigeración según la reivindicación 8 o 9, donde comprende un detector de temperatura (38) de la temperatura (TM) del motor (40).

11. Un aparato de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el compresor (4) se elige entre al menos un compresor de espiral, un compresor de tornillo, un compresor de pistón, un compresor rotativo.

12. Un aparato de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde opera un ciclo de refrigerante libre de aceite.

13. Un aparato de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la válvula de mariposa (20) es una válvula controlada por pulsación.

14. Un aparato de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde comprende un detector de presión aguas arriba (28) configurado para medir la presión del refrigerante (P1) aguas arriba de la válvula de mariposa (20), y donde la válvula de mariposa (20) es una válvula de posiciones fijas o una válvula continua que funciona con una caída de presión (AP) controlada por la unidad de control (CU) en función de la presión aguas arriba (P1) y de la presión aguas abajo (P3).

15. Un aparato de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la unidad de control (UC) está configurada para controlar la válvula de expansión (8) del circuito de refrigerante principal (2) utilizando las mediciones del detector de presión aguas abajo (30) y del detector de temperatura aguas abajo (32).