ES2933612T3 - Dispositivo para llevar a cabo de forma segura un ciclo termodinámico que gira a la izquierda mediante un fluido de trabajo inflamable usando adsorción de fluidos - Google Patents

Abstract

Dispositivo para realizar con seguridad un ciclo termodinámico en sentido antihorario (1) por medio de un fluido de trabajo inflamable, que se conduce en un circuito de fluido de trabajo cerrado, herméticamente sellado, que tiene al menos un compresor (2) para el fluido de trabajo, al menos un dispositivo de expansión (4) para fluido de trabajo, al menos dos intercambiadores de calor (3, 5) para fluido de trabajo, cada uno con al menos dos conexiones (7, 8, 9, 10) para fluidos de transferencia de calor, una carcasa cerrada que consta de una parte exterior de la carcasa (11) y una parte interior de la carcasa (6), que contiene todos los dispositivos conectados al circuito de fluido de trabajo cerrado comprende, pueden comprender otros dispositivos, donde la carcasa está formada por una disposición de dos partes de la carcasa anidadas entre sí, la interior la parte de la carcasa (6) está encerrada al menos parcialmente por la parte exterior de la carcasa (11),ambas partes de la carcasa tienen cada una cinco lados cerrados y un lado abierto de gas, estando cada lado abierto de gas ubicado en lados opuestos de las partes anidadas de la carcasa, se proporciona un paso para el gas en el lado abierto de la parte interior y exterior de la carcasa, un entre las dos partes de la carcasa se forma un espacio en varios lados, este espacio se llena con un agente aglutinante (12) para fluido de trabajo en una capacidad con la que se puede absorber completamente el fluido de trabajo que se escapa, el espacio intermedio (12) solo se puede atravesar en el caso de que se produzca una sobrepresión dentro de la parte interior de la carcasa (6), en la que la sobrepresión hace que la parte exterior de la carcasa (11) se separe paralelamente contra la parte interior de la carcasa (6), como resultado de lo cual se abre un paso se abre la abertura (14) desde la parte interior de la carcasa (6) hacia el espacio intermedio (12) para gas,el espacio intermedio (12) y la abertura de paso (14) están diseñados en términos de flujo de tal manera que la resistencia al flujo que se produce cuando pasa es la misma en todas partes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para llevar a cabo de forma segura un ciclo termodinámico que gira a la izquierda mediante un fluido de trabajo inflamable usando adsorción de fluidos

La invención se refiere a estados irregulares en circuitos de refrigeración en los que se conduce un fluido de trabajo que actúa como refrigerante en un ciclo termodinámico, tal como por ejemplo el ciclo de Clausius-Rankine. Predominantemente, estos son bombas de calor, sistemas de aire acondicionado y aparatos de refrigeración, tal como son habituales en los edificios residenciales. Por edificios residenciales se entiende a este respecto casas particulares, complejos de edificios de apartamentos, hospitales, complejos hoteleros, gastronómicos y edificios residenciales y comerciales combinados en los que las personas viven y trabajan de forma permanente, a diferencia de los dispositivos móviles como los sistemas de aire acondicionado de automóviles o las cajas de transporte, o también los sistemas industriales o aparatos técnicos médicos. Estos ciclos tienen en común que generan calor o frío útiles usando energía y forman sistemas de transferencia de calor.

Los ciclos termodinámicos que se usan se conocen desde hace mucho tiempo, así como los problemas de seguridad que pueden surgir al utilizar fluidos de trabajo adecuados. Aparte del agua, los fluidos de trabajo más conocidos de entonces son inflamables y tóxicos. En el siglo pasado estos condujeron al desarrollo de refrigerantes de seguridad, que consistían en hidrocarburos fluorados. Sin embargo, se mostró que estos refrigerantes de seguridad dañan la capa de ozono, conducen al calentamiento global y que su inocuidad desde el punto de vista técnico de seguridad condujo a descuidos constructivos. Hasta el 70 % de la facturación correspondía a la necesidad de rellenar los sistemas no herméticos y sus pérdidas por fugas, lo que se aceptó siempre que se considerara esto en el caso particular como económicamente justificable y se promoviera la necesidad de compras de reemplazo.

Por ello, el uso de estos refrigerantes ha estado sujeto a restricciones, en la Unión Europea, por ejemplo, a través de la normativa F-Gas (UE) 517/2014.

Por lo tanto, es extremadamente problemático, por un lado, adoptar los principios constructivos para los procesos termodinámicos que conducen refrigerantes, que parecen haber demostrado su eficacia con los refrigerantes de seguridad, y, por otro lado, aplicar a los conceptos de sistema de la época anterior la introducción de los refrigerantes de seguridad. Esto también se debe al hecho de que los dispositivos individuales ahora se han convertido en sistemas complejos, lo que ha multiplicado la cantidad de posibilidades de fallas y sus consecuencias. Esto da como resultado a modo de ejemplo los siguientes requisitos para el concepto de seguridad:

- En funcionamiento normal, el sistema debe estar absolutamente estanco.

- Ni en el caso de una fuga en el condensador ni en el caso de una fuga en el evaporador, el fluido de trabajo puede entrar en el circuito de calefacción útil o de refrigeración útil acoplado.

- Ningún fluido de trabajo debe poder escapar de manera desapercibida del circuito de refrigeración.

- En el compresor, el fluido de trabajo no debe escapar a través del cojinete.

- En el sistema de expansión, el fluido de trabajo no debe difundirse a través del asiento de la válvula o no debe conducir a fugas por cavitación.

- Las partes encapsuladas deben permanecer accesibles para fines de mantenimiento y control.

- En emergencias, no debe haber peligro.

- El sistema debe poder integrarse en las instalaciones existentes.

- El refrigerante debe poder drenarse e introducirse.

El concepto de emergencia tiene que ser visto de manera amplia. Son concebibles cortes de energía, terremotos, deslizamientos de tierra, inundaciones, incendios, errores técnicos y condiciones climáticas extremas. Si los sistemas funcionan en una red, un corte de energía o un fallo de la red también debe considerarse una emergencia. El dispositivo debe ser intrínsecamente seguro contra tales peligros o perturbaciones. Pero una falla en la energía primaria disponible también puede causar una emergencia y no debe tener como consecuencia ningún desarrollo de peligro. Todas estas emergencias también pueden ocurrir en combinación.

En este sentido, las diversas formas de construcción y casos de aplicación para tales ciclos termodinámicos deben tenerse en cuenta por separado, por ejemplo, los siguientes en el caso de sistemas estacionarios para edificios residenciales:

- refrigeradores domésticos,

- congeladores domésticos,

- secadora doméstica,

- combinaciones de frigorífico-congeladores domésticos,

- cámaras frigoríficas para hostelería y gastronomía,

- cámaras de congelación para hostelería y gastronomía,

- instalación de aire acondicionado para hogar, hotelería y gastronomía,

- generación de agua caliente para hogar, hostelería y gastronomía,

- calefacción para hogar, hostelería y gastronomía,

- instalaciones de sauna-piscina para hogar, hostelería y gastronomía,

- instalaciones combinadas para las aplicaciones mencionadas anteriormente,

no siendo completa esta lista.

La energía para el funcionamiento de los sistemas, incluida la energía térmica que va a transmitirse, puede provenir de varias fuentes:

- energía geotérmica de acumuladores geotérmicos,

- calor geotérmico,

- calefacción urbana,

- energía eléctrica del suministro general de energía,

- energía solar eléctrica,

- energía solar,

- calor residual,

- acumulador de agua caliente,

- acumuladores de hielo,

- acumuladores de calor latente,

- portadores de energía fósiles tal como gas natural, petróleo, carbón,

- materias primas renovables tal como madera, pellets, biogás,

- aire exterior,

- combinaciones de las fuentes de energía mencionadas anteriormente,

no siendo completa tampoco esta lista.

Los problemas encontrados en el diseño de seguridad de tales sistemas se describen de manera ilustrativa en el documento WO 2015/032905 A1. El límite inferior de ignición del propano como fluido de trabajo se encuentra aproximadamente en el 1.7 por ciento en volumen en el aire, lo que corresponde a 38 g/m3 en el aire. Si el proceso de refrigeración se lleva a cabo en un espacio circundante, herméticamente sellado, pero lleno de aire con el fluido de trabajo propano, surge el problema de detectar una situación crítica y explosiva después de una falla en la que el fluido de trabajo escapa a este espacio herméticamente cerrado. Los sensores eléctricos para detectar concentraciones críticas son difíciles de diseñar a prueba de explosiones, por lo que la detección de propano por parte de los propios sensores aumenta significativamente el riesgo de explosión, a excepción de los sensores infrarrojos. El propano también es tóxico, cuando se inhala por encima de una concentración de aproximadamente 2 g/m3 se producen efectos narcóticos, dolores de cabeza y náuseas. Esto afecta a las personas que tienen que resolver un problema reconocido en el sitio antes de que haya riesgo de explosión.

El propano también es más pesado que el aire, por lo que se hunde hasta el suelo en el aire quieto y se acumula allí, mezclándose sin embargo después de un cierto tiempo con el aire de la habitación, lo que también depende de la tasa de fuga y la altura de la habitación. Si una parte del propano debía acumularse por tanto en condiciones muy desfavorables en una zona de flujo bajo de la habitación cerrada en la que se encuentra la unidad averiada, los límites locales de explosión pueden alcanzarse esencialmente de manera más rápida de lo que cabría esperar del cociente del volumen total de la habitación con respecto a la cantidad de propano que se ha escapado. El documento WO 2015/032905 A1 busca solucionar este problema integrándose un generador de energía eléctrica en la apertura o su bloqueo de este espacio y cuando se acciona en un primer paso genera y proporciona la energía eléctrica con la que se activa el sensor, y que en caso de alarma no libera entonces el bloqueo, sino que causa una aireación del espacio cerrado, y sólo permite un desbloqueo y apertura en un segundo paso.

Ya en los inicios de la tecnología de las máquinas de refrigeración por compresión, se intentó formar un recinto cerrado en el que se pudiera alojar con seguridad todo el equipo y que lo encerrara por completo. El documento DE-PS 553 295 describe una máquina de refrigeración por compresión encapsulada, en la que el compresor de refrigerante 1, su motor de accionamiento 2, evaporador 3, condensador 4 y válvula de control 5 están incluidos en una cápsula de doble pared 6 o bien 7. Se aplica un vacío parcial en el espacio intermedio de la cápsula de doble pared y se aspiran las fugas que podrían producirse en las aberturas para el agua de refrigeración y la salmuera. El fluido de trabajo aspirado puede recuperarse dado el caso a continuación de esto. Cabe señalar a este respecto que no hay aire ambiente dentro del espacio encapsulado y, debido al vacío parcial en la doble camisa, no puede penetrar tampoco en el espacio interior encapsulado.

El documento DE 10 2011 116 863 A1 describe un procedimiento para asegurar un dispositivo para un ciclo termodinámico que funciona con un fluido de proceso que contiene al menos una sustancia peligrosa para el medio ambiente, tóxica y/o inflamable o está constituido por esta. En caso de fuga en el dispositivo para un ciclo termodinámico, se pone en contacto un agente adsorbente con el fluido de proceso, en particular amoníaco, propano o propeno, y la sustancia se une selectivamente mediante el agente adsorbente. El agente adsorbente se regenera después de su uso. Se proponen como agentes adsorbentes zeolita, también en combinación con imidazol o fosfatos, y también CuBTC, el agente adsorbente puede estar en forma de un apilamiento, de un cuerpo moldeado, de una pintura, de una película pulverizada o de un recubrimiento. La estructura de soporte del cuerpo moldeado puede consistir en una microestructura, una estructura laminar, un haz de tubos, un registro de tubos y una chapa y debe ser mecánicamente estable así como que aumenta considerablemente el área superficial. El aire potencialmente contaminado suele circular de forma continua, pero también puede iniciarse mediante un sensor que enciende la ventilación después de alcanzar un valor umbral o si se detecta un accidente. La adsorción puede llevarse a cabo dentro o fuera de un espacio cerrado.

El documento DE 19525064 C1 divulga un dispositivo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

El documento DE 195 25 064 C1 describe una máquina de refrigeración con una carcasa configurada de manera hermética al gas, que aloja todos los componentes de la máquina que conducen refrigerante, está previsto un espacio que conecta el interior de la carcasa hermética al gas con una salida, y el espacio se llena con una sustancia que absorbe el refrigerante. La cantidad de sustancia absorbente se dimensiona a este respecto de tal manera que toda la cantidad de refrigerante que sale eventualmente pueda absorberse y mantenerse alejada del medio ambiente. El espacio lleno de la sustancia absorbente está abierto al medio ambiente. En el caso de refrigerantes que son más pesados que el aire, el espacio está abierto hacia abajo, en el caso de aquellos que son más ligeros, este está abierto hacia arriba, de modo que no se requiere un ventilador de transporte. El agente absorbente se introduce en la carcasa y envuelve completamente la máquina de refrigeración o los dispositivos que conducen refrigerante. En su recorrido hacia fuera están previstos desviadores que impiden corrientes de cortocircuito y fuerzan el escape de gas a través del agente absorbente. También es posible una forma de realización de doble pared, en la que el agente absorbente está dispuesto en la doble camisa. Puede preverse un dispositivo de medición para refrigerante en la salida del espacio llenado con la sustancia absorbente hacia el medio ambiente.

El documento EP 3 106 780 A1 describe un sistema de bomba de calor alojado en una carcasa hermética al aire, revestida con un aglutinante. Dentro de esta carcasa puede disponerse una unidad de adsorción con ventilación forzada, que limpia el aire de la carcasa en el modo de recirculación de aire. Este modo de recirculación de aire puede tener lugar de forma continua o sólo en caso de avería o a intervalos regulares. Aguas abajo de esta etapa de absorción también se puede disponer un quemador de encendido, una llama piloto, un quemador catalítico o un hilo calefactor, que quema dado el caso impurezas combustibles residuales. También es concebible un suministro de aire fresco en conexión con la descarga de aire de escape limpiado.

Los sistemas presentados hasta ahora han tenido poco éxito en el mercado. Esto se puede atribuir a las siguientes razones:

- Facilidad de instalación: En el caso de modernización de antiguos sistemas de calefacción, los nuevos dispositivos a instalar deben ser desmontables y transportables. Por ejemplo, deben poder bajar las escaleras del sótano y entrar en sótanos bajos y angulosos. El montaje, la puesta en marcha y el mantenimiento deben ser posibles in situ sin gran esfuerzo. Esto excluye en gran medida los recipientes a presión grandes y pesados, así como los sistemas que ya no pueden desmontarse después de un accidente.

- Facilidad de diagnóstico: Los estados de funcionamiento debían ser fácilmente reconocibles desde el exterior, lo que afecta a la visibilidad y verificabilidad de posibles fugas e incluye el nivel de llenado del fluido de trabajo y el nivel de llenado de dado el caso agentes absorbentes introducidos.

- Facilidad de mantenimiento: Los diagnósticos de sistema debían poder realizarse sin mucho esfuerzo adicional.

Los sistemas relevantes para la seguridad debían probarse periódicamente o comprobarse para determinar su fiabilidad. Si los diagnósticos de sistema no pueden llevarse a cabo fácilmente, las piezas posiblemente sometidas a tensión debían poder reemplazarse fácilmente por piezas nuevas.

- Seguridad contra fallas: Los sistemas deben estar protegidos contra interrupciones por un lado, pero al mismo tiempo deben poder funcionar de manera fiable, al menos en funcionamiento de emergencia. En caso de una interrupción externa temporal, los sistemas debían reiniciarse automáticamente o debían poder reiniciarse sin gran esfuerzo.

- Eficiencia energética: Los sistemas deben poder operarse de manera eficiente desde el punto de vista energético, el alto autoconsumo de energía para las medidas de seguridad contrarresta esto.

- Robustez: En caso de perturbaciones importantes, ya sean externas o internas del sistema, debe garantizarse la controlabilidad, esto se refiere por ejemplo a sistemas de ventilación que pueden bloquearse o recipientes a presión que se presurizan o se calientan, por ejemplo en caso de un incendio.

- Costos: Las medidas de seguridad no deben ser significativas en términos de costos de adquisición o costos de funcionamiento y deben superar los ahorros en los costos de energía en comparación con los sistemas convencionales. Deben ser favorables.

También hay un conflicto de objetivos. Si el fluido de trabajo se escapa por una pequeña fuga, un aglutinante, ya sea un agente adsorbente o un aglutinante químico, debe poder absorber todo el fluido de trabajo, incluso a presiones parciales bajas. Esto se hace mejor en un flujo lento a través de un medio finamente distribuido. En el caso de una ruptura concebible, aunque muy rara, de un conducto que conduce fluido de trabajo, una gran cantidad de fluido de trabajo se libera a alta presión en muy poco tiempo, lo que de repente pone bajo presión la carcasa en la mayoría de los casos hermética a la presión. Las pruebas dieron como resultado valores de presión máxima de hasta 25 hPa, lo que conduciría a deformaciones de las formas de construcción típicas y el posterior escape del fluido de trabajo.

En tales casos, no sólo debe absorberse todo el fluido de trabajo, como se conoce desde hace mucho tiempo en el estado de la técnica, sino que la despresurización debe ocurrir rápidamente. Los dispositivos cerrados con un medio finamente distribuido, que opondrían una alta resistencia al flujo a un fluido de trabajo durante el flujo de entrada o durante el flujo continuo, no serían adecuados para lograr el alivio de presión rápido requerido.

Pero también son problemáticos los dispositivos convencionales, que prevén un agente adsorbente a través del cual se produce el flujo o un recipiente lleno de otro aglutinante, en el que se purifica una mezcla de fluido de trabajo y aire que se escapa antes de que pueda escapar al espacio de instalación. La suma de las pérdidas de presión individuales, que resulta de la pérdida de presión de entrada, la del lecho de absorción y la pérdida de presión de salida, aún sería tan alta que se requeriría una sobrepresión considerable en la carcasa para impulsar rápidamente suficiente mezcla de fluido de trabajo y aire a través de un dispositivo de este tipo para reducir de esta manera, sin un ventilador adicional, la sobrepresión que se desarrolla rápidamente. Sin embargo, esta sobrepresión no es precisamente deseable y no debe producirse en primer lugar si es posible, por tanto tampoco debe ser necesario reducirla rápidamente. Esto crea un conflicto interno de objetivos.

Por lo tanto, el objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo mejorado que resuelva mejor los problemas presentados, incluido el conflicto de objetivos, y que ya no presente las desventajas.

La invención resuelve este problema mediante un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1. El dispositivo es por lo tanto adecuado para realizar con seguridad un ciclo termodinámico que gira a la izquierda por medio de un fluido de trabajo inflamable que se conduce en un circuito de fluido de trabajo cerrado herméticamente sellado. El dispositivo presenta lo siguiente:

- un circuito de fluido de trabajo cerrado con el fluido de trabajo inflamable, con al menos un compresor para el fluido de trabajo, al menos un dispositivo de expansión para el fluido de trabajo y al menos dos intercambiadores de calor para el fluido de trabajo con en cada caso al menos dos conexiones para fluidos de transferencia de calor; y

- una carcasa cerrada, que está constituida por una parte de carcasa exterior y una parte de carcasa interior, que comprende todos los dispositivos conectados al circuito de fluido de trabajo cerrado, y puede comprender otros dispositivos, en donde

- la carcasa está formada por una disposición de dos partes de carcasa intercaladas una en otra, en donde la parte de carcasa interior se encierra al menos parcialmente por la parte de carcasa exterior,

- en donde ambas partes de carcasa presentan en cada caso cinco lados cerrados y un lado abierto para gas,

- los lados abiertos para gas en cada caso están dispuestos en lados opuestos de las partes de carcasa intercaladas,

- se prevé en cada caso un paso para gas en el lado abierto de la parte de carcasa interior y el de la parte de carcasa exterior,

- se forma un espacio intermedio en varios lados entre las dos partes de carcasa,

- este espacio intermedio está relleno de un aglutinante para el fluido de trabajo en una capacidad con la que el fluido de trabajo que escapa puede absorberse por completo,

- el espacio intermedio solo puede atravesarse en el caso de que se produzca una sobrepresión en el interior de la parte de carcasa interior, provocando la sobrepresión que la parte de carcasa exterior se separe paralelamente hacia la parte de carcasa interior, de manera que se abre una abertura de paso desde la parte de carcasa interior hacia el espacio intermedio para gas,

- el espacio intermedio y la abertura de paso están configurados en términos de flujo de tal manera que la resistencia al flujo que se presenta durante el flujo continuo sea la misma en todas partes.

En la mayoría de los casos, un proceso de Clausius-Rankine, que se hace funcionar con R290, sirve como ciclo que gira a la izquierda. Como aglutinante se usa en este caso preferentemente el agente adsorbente carbón activo. Como fluidos de transferencia de calor debe entenderse en este caso todos los medios gaseosos o líquidos con los que se transfiere calor, es decir por ejemplo aire, agua, salmuera, aceites de transferencia de calor o similares.

La intercalación de las dos partes de la carcasa puede realizarse a este respecto de diferentes formas. La parte de carcasa exterior puede montarse desde arriba en la parte de carcasa interior, inferior, en donde el lado inferior de la parte de carcasa exterior está completamente abierto. Las unidades del ciclo están dispuestas entonces todas en la parte de carcasa interior y las conexiones se realizan por debajo y no perforan la parte de carcasa exterior. La parte de carcasa exterior también puede estar dispuesta debajo y formar una especie de canaleta para la parte de carcasa interior, en donde la parte de carcasa interior se coloca desde arriba. Las unidades del ciclo están dispuestas entonces todas en la parte de carcasa exterior, las conexiones se realizan por debajo y no perforan la parte de carcasa interior. La parte de carcasa exterior también puede empujarse lateralmente sobre la parte de carcasa interior.

En estas disposiciones, una parte de carcasa es siempre fija y la otra es móvil a lo largo de un eje, en donde este movimiento se conduce mediante un apoyo adecuado para evitar el vuelco. Si ahora se produce un evento de sobrepresión, la sobrepresión hace que la parte de carcasa móvil se mueva debido a esta presión y libere el camino hacia el espacio intermedio entre las dos partes de carcasa. En este espacio intermedio está dispuesto un agente adsorbente, en donde preferentemente se trata de un apilamiento con baja resistencia al flujo.

Aunque el movimiento de la parte de carcasa móvil libera el camino para el gas que se escapa, sin embargo esto no significa que la carcasa deba ser forzosamente hermética a gases de antemano. Así, pueden usarse pantallas para soportar la parte de carcasa móvil, que provocan un equilibrio de presión con el entorno, también puede tener lugar la difusión. Sin embargo, la ventilación se realiza principalmente a través del lecho de absorción.

En los puntos donde el camino de gas se libera en el espacio intermedio, están previstos preferentemente canales redondeados y enderezadores de flujo para que se produzca un flujo de gas homogéneo. Para limitar el movimiento de la parte de carcasa móvil, está previsto preferentemente un tope de limitación.

En otra forma de realización, la parte de carcasa móvil está montada sobre un cuerpo moldeado o un apilamiento de agente adsorbente que, en caso de pequeñas fugas, hace que el fluido de trabajo que ha escapado se una sin que se libere el camino de gas hacia el espacio intermedio. De esta manera se produce un tratamiento diferente para los eventos de fuga pequeños ocasionales y los eventos de fuga grandes muy raros.

En otra forma de realización está previsto que el espacio intermedio entre las dos partes de carcasa se prevea en 4 lados. De esta manera, puede lograrse una sección transversal de flujo alta con una gran acción de homogeneización. Esto da como resultado en este caso un espacio intermedio circunferencial, en donde las superficies opuestas de las dos partes de carcasa no tienen que ser paralelas entre sí, ni tienen que ser planas, sino que también pueden presentar estructuraciones.

Si las dos partes de carcasa están dispuestas verticalmente una dentro de la otra, la presión a la que debe realizarse la apertura del camino de gas hacia el espacio intermedio se puede definir mediante el peso de la parte de carcasa móvil. Sin embargo, si esto no encaja, los resortes pueden compensar la diferencia requerida.

Naturalmente, elementos como pantallas de sujeción, bases y medios auxiliares de montaje o similares también se pueden utilizar de la forma habitual y las dos partes de carcasa también pueden tener cubiertas, piezas laterales extraíbles, orificios de servicio, válvulas de seguridad y similares para fines de montaje.

Otras configuraciones se refieren a las medidas con las que se hace que se mantenga la sobrepresión permisible en la carcasa, si se produce una interrupción significativa. Esta sobrepresión debe limitarse a 2.5 mbar o 0.25 hectopascales. De ese modo es opcional prever individualmente o en combinación que

- la sección transversal de flujo de entrada libre en el espacio intermedio ascienda a entre 0.008 y 0.068 m2 por kg de fluido de trabajo,

- la relación entre la sección transversal de flujo de entrada libre en el espacio intermedio y la sección transversal de flujo de salida libre del espacio intermedio se encuentre entre 0.35 y 2.41,

- el espacio intermedio en el estado despresurizado no esté abierto para flujos de gas,

- el carbón activo se use como apilamiento de agente absorbente en forma de microgránulos, gránulos y/o bolas en un intervalo de diámetro de 0.5 a 10 milímetros y una relación de longitud con respecto a diámetro de 1 a 20,

- el carbón activo esté impurificado de tal manera que a temperatura normal la tasa de adsorción ascienda a entre 0.025 y 0.4 kg de fluido de trabajo por kg de agente adsorbente,

- la longitud de recorrido del agente adsorbente dispuesto en el espacio intermedio ascienda a entre 0.01 y 1.08 metros por kg de fluido de trabajo.

La invención se explica con más detalle a continuación por medio de dos diagramas esquemáticos. En este caso muestran:

la figura 1a una primera variante de realización en el estado cerrado,

la figura 1b una primera variante de realización en el estado abierto,

la figura 2a una segunda variante de realización en el estado cerrado,

la figura 2b una segunda variante de realización en el estado abierto,

la figura 3 una vista en planta del espacio intermedio.

La figura 1a muestra una primera variante de realización en el estado cerrado por medio de un diagrama esquemático de un circuito de refrigeración 1 con un compresor 2, un condensador 3, una reducción de presión 4 y un evaporador 5 en una carcasa cerrada, que está formada por una parte de carcasa interior 6 y una parte de carcasa exterior 11. En este caso, la parte de carcasa interior 6 está abierta hacia abajo y está cerrada hacia arriba, mientras que la parte de carcasa exterior 11 está abierta hacia arriba y está cerrada hacia abajo. La parte de carcasa interior 6 descansa en la parte de carcasa exterior 11 a modo de canal. La carcasa dispone de una conexión de fuente de calor 7, un flujo de la fuente de calor 8, un flujo del disipador de calor 9 y una conexión del disipador de calor 10. En este ejemplo, el circuito de refrigeración 1 se hace funcionar con el fluido de trabajo inflamable propano, que también se conoce bajo la designación R290. El propano es más pesado que el aire, por lo que si hay una fuga en el circuito de refrigeración 1, tenderá a hundirse en la carcasa interior 6 hacia abajo, aunque se mezcla bien en caso de pequeñas fugas. Allí puede atraparse y unirse por la capa de agente adsorbente 13 en el caso de pequeñas fugas. En el estado cerrado, la parte de carcasa interior 6 se apoya suelta sobre la capa de agente adsorbente 13.

La figura 1b muestra la primera variante en el estado abierto después de un evento de fuga significativo repentino. En este caso, la presión dentro de la parte de carcasa interior 6 aumenta tan rápidamente que la capa de agente adsorbente no puede absorber el fluido de trabajo que escapa con la suficiente rapidez. Debido al aumento de presión, la parte de carcasa interior 6 se eleva hasta que la presión interior y el peso de la parte de carcasa interior 6 estén en equilibrio. El gas, que está constituido por una mezcla de fluido de trabajo y aire, entra en este caso en el espacio intermedio 12 a través de la abertura de paso 14 colocada por debajo, donde asciende a través de otra capa de adsorción, que ofrece muy poca resistencia al flujo. La mayor parte del fluido de trabajo se adsorbe en este caso. Un pequeño flujo residual sale a través de la abertura de paso 15 hacia el medio ambiente. Una vez finalizado el evento de sobrepresión, la parte de carcasa interior 6 se mueve de nuevo a su posición inicial. Luego, el agente adsorbente cargado se elimina de manera especializada.

La figura 2a muestra una forma de realización alternativa en el estado cerrado, cuya principal diferencia con la primera variante consiste en que la parte de carcasa interior 6 no está insertada en la parte de carcasa exterior 11 como en un canal, sino que la parte de carcasa exterior 11 está dispuesta sobre la parte de carcasa interior 6 como un sombrero. Por lo demás la estructura es análoga.

La figura 2b muestra la forma de realización alternativa en el estado abierto. En este caso, la parte de carcasa exterior se eleva por la sobrepresión resultante y libera una abertura de paso 14 que, a diferencia de la primera variante de realización, está dispuesta arriba. Debido al aumento de presión, la parte de carcasa exterior 11 se eleva hasta que la presión interna y el peso de la parte de carcasa 11 estén en equilibrio. El gas, que está constituido por una mezcla de fluido de trabajo y aire, entra en este caso en el espacio intermedio 12 a través de la abertura de paso 14 colocada arriba, donde desciende a través de otra capa de adsorción, que ofrece muy poca resistencia al flujo. La mayor parte del fluido de trabajo se adsorbe en este caso. Un pequeño flujo residual sale a través de la abertura de paso 15 hacia el medio ambiente. Después del final del evento de sobrepresión, la parte de carcasa exterior 11 se mueve de nuevo a su posición inicial. Luego, el agente adsorbente cargado se elimina de manera especializada.

La figura 3 muestra una representación muy simplificada de una vista en planta de la primera y segunda variantes de realización. La parte de carcasa exterior 11 encierra a este respecto la parte de carcasa interior 6 y forma un espacio intermedio circunferencial 12 en el que está dispuesto el agente adsorbente. Preferentemente, el agente adsorbente se fija de forma separable a la parte de carcasa que no se mueve. Alternativamente, el espacio intermedio circunferencial también puede estar formado por varios compartimentos, por ejemplo uno en cada uno de los lados exteriores, lo que facilita su desmontaje después de la carga.

Lista de referencias

1 circuito de refrigeración

2 compresor

3 condensador

4 reducción de presión

5 evaporador

6 parte de carcasa interior

7 conexión fuente de calor

8 flujo de la fuente de calor

9 flujo del disipador de calor

10 conexión del disipador de calor

11 parte de carcasa exterior

12 espacio intermedio

13 capa de adsorción

14 abertura de paso

15 abertura de paso

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para la ejecución segura de un ciclo termodinámico (1) que gira a la izquierda por medio de un fluido de trabajo inflamable que se conduce en un circuito de fluido de trabajo cerrado, herméticamente sellado, que presenta:

- el circuito de fluido de trabajo cerrado con el fluido de trabajo inflamable con al menos un compresor (2) para el fluido de trabajo,

al menos un dispositivo de expansión (4) para el fluido de trabajo, y

al menos dos intercambiadores de calor (3, 5) para el fluido de trabajo con en cada caso al menos dos conexiones (7, 8, 9, 10) para fluidos de intercambiador de calor; y

- una carcasa cerrada que está constituida por una parte de carcasa exterior (11) y una parte de carcasa interior (6) que comprende todos los dispositivos conectados al circuito de fluido de trabajo cerrado, y puede comprender otros dispositivos, en donde

la carcasa está formada por una disposición de dos partes de carcasa intercaladas una en otra, en donde la parte de carcasa interior (6) está encerrada al menos parcialmente por la parte de carcasa exterior (11), entre las dos partes de carcasa se forma un espacio intermedio (12) en varios lados, y

este espacio intermedio (12) está relleno de un aglutinante para el fluido de trabajo en una capacidad con la que el fluido de trabajo que sale puede absorberse por completo,

caracterizado por que

- ambas partes de carcasa presentan en cada caso cinco lados cerrados y un lado abierto para gas, - los lados en cada caso abiertos para gas están dispuestos en lados opuestos entre sí de las partes de carcasa (6, 11) intercaladas,

- en el lado abierto de la parte de carcasa interior y el de la parte de carcasa exterior se prevé en cada caso un paso para gas,

- el espacio intermedio (12) solo puede atravesarse en el caso de una sobrepresión que se produce en el interior de la parte de carcasa interior (6), provocando la sobrepresión que la parte de carcasa exterior (11) se separe paralelamente contra la parte de carcasa interior (6), de manera que se abre una abertura de paso (14) para gas desde la parte de carcasa interior (6) hacia el espacio intermedio (12), y

- el espacio intermedio (12) y la abertura de paso (14) están configurados en términos de tecnología de flujo de tal manera que la resistencia al flujo que se presenta durante el flujo continuo es igual en todas partes.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el aglutinante es un agente adsorbente, preferentemente de carbón activo, y el fluido de trabajo es R290.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la parte de carcasa móvil está montada sobre un cuerpo moldeado o un apilamiento de agente adsorbente.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el espacio intermedio (12) se prevé entre las dos partes de carcasa (6, 11) en 4 lados.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la pérdida de presión en el espacio intermedio (12) que se presenta durante el flujo continuo está limitada a como máximo 2.5 hPa.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que una sección transversal de flujo de entrada libre en el espacio intermedio (12) asciende a entre 0.008 y 0.068 m2 por kg de fluido de trabajo.

7. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que una relación entre la sección transversal de flujo de entrada libre en el espacio intermedio (12) y la sección transversal de flujo de salida libre fuera del espacio intermedio se encuentra entre 0.35 y 2.41.

8. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que el espacio intermedio (12) no está abierto para flujos de gas en el estado no presurizado.

9. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado por que el carbón activo se utiliza como apilamiento de agente adsorbente en forma de microgránulos, gránulos y/o bolas en un intervalo de diámetro de 0.5 a 10 milímetros y una relación de longitud con respecto a diámetro de 1 a 20.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 y 9, caracterizado por que el carbón activo está impurificado de manera que, a temperatura normal, la tasa de adsorción asciende a entre 0.025 y 0.4 kg de fluido de trabajo por kg de agente adsorbente.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2, 3, 9 y 10, caracterizado por que la longitud de recorrido del agente adsorbente dispuesto en el espacio intermedio (12) asciende a entre 0.01 y 1.08 metros por kg de fluido de trabajo.