MX2011005254A - Valvula de expansion que comprende un diafragma y al menos dos aberturas de salida. - Google Patents

Abstract

Se describe una válvula de expansión (1) que comprende una abertura de entrada y al menos dos aberturas de salida (5). La abertura de entrada está adaptada para recibir medio de fluido en un estado líquido, y las aberturas de salida (5) están adaptadas para entregar medio de fluido en un estado al menos en parte gaseoso. La válvula de expansión (1) además comprende un diafragma (6), y al menos dos asientos de válvula (4), cada asiento de válvula (4) está fluidamente conectado a una de las aberturas de salida (5) . Cada uno de los asientos de válvula (4) forma una válvula en combinación con el diafragma (6), la posición del diafragma (6) así definiendo simultáneamente un grado de abertura de cada una de las válvulas. Una distribución bien definida de flujo de fluido hacia cada una de las aberturas de salida (5) es fácilmente definida por los movimientos del diafragma (6). La distribución se efectúa antes o durante la expansión del medio de fluido. La válvula de expansión (1) puede estar dispuesta en una trayectoria de refrigerante o en un sistema de refrigeración.

Description

VALVULA DE EXPANSION QUE COMPRENDE UN DIAFRAGMA Y AL MENOS DOS ABERTURAS DE SALIDA Campo de la invención La presente invención se refiere a una válvula de expansión, en particular para usar en un sistema de refrigeración, por ejemplo en un sistema de acondicionamiento de aire. La válvula de expansión de la presente invención está adaptada para distribuir medio de fluido a por lo menos dos trayectorias de flujo paralelas, por ejemplo en la forma de al menos dos evaporadores paralelos o tubos evaporadores .

Antecedentes de la invención En un circuito fluido, como un circuito refrigerante o un sistema de refrigeración, algunas veces es deseable dividir la trayectoria de flujo en dos o más trayectorias de flujo paralelas a lo largo de parte del circuito de fluido. Esto es, por ejemplo, el caso en los sistemas de refrigeración que comprenden dos o más evaporadores dispuestos en paralelo. Además puede ser deseable que sea capaz de controlar el flujo de fluido para cada una de las trayectorias de flujo paralelas, por ejemplo, de tal modo que se obtenga una distribución de fluido sustancialmente igual, o de tal modo que el sistema sea operado en una forma óptima, por ejemplo en, términos de consumo o eficiencia de energía.

Ref .220152 En algunos intentos anteriores de controlar la distribución d l refrigerante entre dos o más trayectorias de flujo paralelas en un sistema de refrigeración, un distribuidor está dispuesto corriente abajo en relación a una válvula de expansión en la trayectoria de flujo refrigerante. Por ello, el refrigerante es distribuido después de la expansión del refrigerante, es decir, el refrigerante es principalmente gaseoso. Esto tiene la desventaja de que es muy difícil de controlar el flujo de refrigerante a fin de obtener una distribución sustancialmente igual entre las trayectorias de flujo paralelas.

Breve descripción de la invención Es un objetivo de las modalidades de la invención proporcionar una válvula de expansión que sea capaz de controlar la distribución de fluido de dos o más trayectorias de flujo paralelas.

Es otro objetivo de las modalidades de la invención proporcionar una válvula de expansión que esté adaptada para gestionar la distribución de fluido a dos o más trayectorias de flujo paralelas en una forma fácil.

En un primer aspecto de la presente invención se proporciona una válvula de expansión que comprende : - una abertura de entrada adaptada para recibir medio fluido en un estado líquido, al menos dos aberturas de salida, cada una está adaptada para entregar medio de fluido en al menos un estado en parte gaseoso, - un diafragma, y - al menos dos asientos de válvula, cada asiento de válvula que está fluidamente conectado a una de las aberturas de salida, y cada uno de los asientos de válvula forma una válvula en combinación con el diafragma, la posición del diafragma así definiendo de forma simultánea un grado de abertura de cada una de las válvulas .

La válvula de expansión de la invención define trayectorias de flujo entre la abertura de entrada y las al menos dos aberturas de salida. El medio de fluido en un estado líquido es recibido en la abertura de entrada y el medio de fluido en al menos un estado en parte gaseoso es entregado en las aberturas de salida. En el presente contexto, el término 'estado líquido' debe ser interpretado como el medio de fluido que ingresa a la válvula de expansión por medio de la abertura de entrada que está sustancialmente en una fase líquida. Igualmente, en el presente contexto el término 'al menos un estado en parte gaseoso' debe ser interpretado como el medio de fluido que deja la válvula de expansión por medio de las aberturas de salida, el cual está completamente en una fase gaseosa, o al menos una parte, por ejemplo una parte sustancial, del volumen del medio de fluido que deja la válvula de expansión está en una fase gaseosa. Por consiguiente, al menos una parte del medio de fluido que ingresa en la válvula de expansión experimenta una transición de fase desde la fase líquida a la fase gaseosa cuando pasa a través de la válvula de expansión.

La abertura de entrada y las aberturas de salida pueden ser fluidamente conectadas, preferiblemente, a uno o más de otros componentes, como otros componentes de un sistema de refrigeración. La válvula de expansión ventajosamente puede formar parte de un sistema de flujo, tal como un circuito de flujo.

La válvula de expansión además comprende un diafragma y al menos dos asientos de válvula. Cada uno de los asientos de válvula está fluidamente conectado a una de las aberturas de salida. El diafragma y los asientos de válvula están dispuestos en relación entre sí de tal modo que cada uno de los asientos de válvula forme una válvula en combinación con el diafragma. Debido a que cada uno de los asientos de válvula está fluidamente conectado con una de las aberturas de salida, las válvulas formadas por los asientos de válvula y el diafragma definen flujos de fluido hacia cada una de las aberturas de salida.

Se debe notar que las válvulas podrían ser formadas por los asientos de válvula y partes o regiones específicas del diafragma, por ejemplo en la forma de conos de válvula o placas de válvula montadas en el diafragma.

Por consiguiente, cuando el diafragma es movido, realiza de forma simultánea movimientos relativos con respecto a cada uno de los asientos de válvula, y asi cambia de forma simultánea los grados de abertura de cada una de las válvulas formadas por los asientos de válvula y el diafragma. Por ello, los grados de abertura son ajustados de forma síncrona, así al menos manteniendo sustancialmente una llave de distribución entre las aberturas de salida. Además, esta es una forma muy simple de controlar simultáneamente el flujo de fluido hacia al menos dos aberturas de salida. Finalmente, la distribución de medio de fluido entre las trayectorias de flujo paralelas se efectúa antes o durante la expansión del medio de fluido, debido a que la distribución se efectúa en la válvula de expansión. Esto lo hace más fácil para controlar de forma precisa la distribución de fluido.

La válvula de expansión además puede comprender un elemento termoestático y un elemento de movimiento de diafragma dispuestos para interconectar de forma operativa el elemento termoestático y el diafragma, los movimientos del diafragma así siendo provocados por el elemento termoestático. De acuerdo a esta modalidad, el elemento termoestático determina la posición del diafragma, y en consecuencia el elemento termoestático determina los grados de abertura de cada una de las válvulas definidas por los asientos de válvula y el diafragma. El elemento de movimiento de diafragma puede estar dispuesto en empalme directo con el diafragma. En este caso, los movimientos del elemento de movimiento de diafragma en respuesta a un cambio de presión del elemento termoestático provocarán directamente los movimientos correspondientes del diafragma. El elemento de movimiento de diafragma puede, por ejemplo, ser un bloque dispuesto en empalme con el diafragma y conectado al elemento termoestático, por ejemplo por medio de una varilla o un pistón. El elemento de movimiento de diafragma puede, por ello, ser o, comprender un pistón.

Como una alternativa, el diafragma puede moverse en cualquier otra forma adecuada, por ejemplo, usando un actuador, tal como un actuador eléctrico o hidráulico.

La válvula de expansión además puede comprender medios para desviar el diafragma en una dirección lejos de los asientos de válvula. De acuerdo a esta modalidad, el diafragma es forzado hacia una posición que define un grado máximo de abertura para las válvulas definidas por los asientos de válvula y el diafragma. Cuando se desea reducir los grados de abertura de las válvulas, el trabajo debe ser realizado en contra de la fuerza de desviación.

Alternativamente, la válvula de expansión además puede comprender medios para desviar el diafragma en una dirección hacia los asientos de válvula. De acuerdo a esta modalidad, el diafragma es forzado hacia una posición que define un grado mínimo de abertura para las válvulas definidas por los asientos de válvula y el diafragma, es decir, hacia una posición cerrada. Cuando se desee incrementar el grado de abertura, el trabajo debe ser realizado en contra de la fuerza de desviación.

En cualquiera de las modalidades descritas anteriormente, los medios de desviación pueden, por ejemplo, comprender uno o más resortes, tales como resortes compresibles.

El diafragma puede ser proporcionado con al menos un orificio de paso. Esto permite que el diafragma sea muy flexible sin requerir que el diafragma sea muy delgado. Es más fácil fabricar el diafragma con cierto espesor y subsecuentemente proporcionar una flexibilidad deseada para proporcionar uno o más orificios de paso en el diafragma, que fabricar directamente un diafragma delgado que tenga la flexibilidad deseada. Un diafragma flexible asegura que el diafragma pueda ser movido de forma precisa y rápida a fin proporcionar un cambio preciso e inmediato en un grado de abertura de las válvulas definidas por los asientos de válvula y el diafragma.

Alternativamente o adicionalmente, el diafragma puede ser provisto con al menos dos regiones de acoplamiento de asiento de válvula, cada región de acoplamiento de asiento de válvula está dispuesto adyacente a un asiento de válvula de tal modo que los asientos de válvula y las regiones de acoplamiento de asiento de válvula en parejas definen las al menos dos válvulas . Las regiones de acoplamiento de asiento de válvula pueden, por ejemplo ser partes del diafragma que definen un nivel que es diferente de un nivel definido por el resto del diafragma. Esas partes pueden, por ejemplo, estar en la forma de ? colinas' o 'valles' formados en el diafragma. Las regiones de acoplamiento de asiento de válvula pueden estar ventajosamente dispuestas más cerca de los asientos de válvula que el resto del diafragma. En consecuencia se puede garantizar que las válvulas definidas por los asientos de válvula y las regiones de acoplamiento de asiento de válvula puedan estar herméticamente cerradas. Alternativamente o adicionalmente , las regiones de acoplamiento de asiento de válvula pueden ser o comprender conos o placas de válvula montadas en el diafragma.

De acuerdo a un segundo aspecto, la invención proporciona un sistema de refrigeración que comprende: - al menos un compresor, ~ al menos un condensador, - al menos dos evaporadores dispuestos en paralelo a lo largo de una trayectoria de flujo refrigerante del sistema de refrigeración, y - una válvula de expansión de acuerdo al primer aspecto de la invención, la válvula de expansión está dispuesta de tal modo que cada una de las al menos dos aberturas de salida está dispuesta para entregar refrigerante a uno de los e aporadores .

Por ello, la válvula de expansión de acuerdo al primer aspecto de la invención puede estar dispuesta de forma ventajosa en una trayectoria de refrigeración de un sistema de refrigeración, por ejemplo un sistema de refrigeración usado en un arreglo de enfriamiento o en un sistema de acondicionamiento de aire.

Breve descripción de las figuras La invención ahora será descrita con referencia a las figuras acompañantes en las cuales : La figura 1 es una vista transversal de una válvula de expansión de acuerdo a una modalidad de la invención, La figura 2 muestra un primer diafragma para usar en una válvula de expansión de acuerdo a una modalidad de la invención, La figura 3 muestra un segundo diafragma para usar en una válvula de expansión de acuerdo a una modalidad de la invención, y La figura 4 muestra un tercer diafragma para usar en una válvula de expansión de acuerdo a una modalidad de la invención.

Descripción detalla de la invención La figura 1 es una vista transversal de una válvula de expansión 1 de acuerdo a una modalidad de la invención. La válvula de expansión 1 comprende una primera parte de válvula 2 y una segunda parte de válvula 3. La primera parte de válvula 2 tiene un número de asientos de válvula 4, dos de los cuales están visibles, dispuestos en la misma. Cada uno de los asientos de válvula 4 está fluidamente conectado a una abertura de salida 5.

La válvula de expansión 1 además comprende un diafragma 6 dispuesto adyacente a la primera parte de válvula 2 de tal modo que cubra los asientos de válvula 4. En consecuencia los movimientos del diafragma 6 en relación a los asientos de válvula 4 definen el tamaño de un pasaje de fluido a través de los asientos de válvula 4 y hacia las aberturas de salida 5. En consecuencia un número de válvulas está definido por los asientos de válvula 4 y el diafragma 6, y los grados de abertura de las válvulas están determinados por la posición del diafragma 6 en relación a los asientos de válvula . Un resorte compresible 7 está dispuesto para empujar el diafragma 6 en una dirección hacia los asientos de válvula 4, es decir, hacia una posición que define un grado mínimo de abertura para las válvulas definidas por los asientos de válvula 4 y el diafragma 6.

El diafragma 6 está operativamente conectado a un elemento termoestático (no mostrado) por medio de un pistón o 8. El elemento termoestático controla los movimientos del pistón 8 como se indicó por la flecha 9, en consecuencia controlando el movimiento del diafragma 6. Cuando el pistón 8 se mueve en una dirección hacia abajo, es decir, en una dirección hacia la posición del diafragma 6, el diafragma 6 es empujado en una dirección lejos de los asientos de válvula 4. En consecuencia el tamaño de los pasajes definidos entre el diafragma 6 y cada uno de los asientos de válvula 4 se incrementa, así incrementado los. grados de abertura de las válvulas definidas por los asientos de válvula 4 y el diafragma 6. Cuando el pistón 8 se mueve en la dirección opuesta, el diafragma 6 se mueve en una dirección hacia los asientos de válvula 4 por el resorte 7, es decir, los grados de abertura de las válvulas definidas por los asientos de válvula 4 y el diafragma 6 son reducidos .

La válvula de expansión 1 de la figura 1 puede ser operada de la siguiente forma. El medio de fluido en un estado sustancialmente líquido es recibido en la válvula de expansión 1 por medio de una abertura de entrada (no mostrada) dispuesta en una parte superior del pistón 8. El medio de fluido es dirigido a través del pistón 8 hacia el diafragma 6 y además hacia los asientos de válvula 4. Dependiendo de la posición del diafragma 6, y en consecuencia de los grados de abertura de las válvulas definidas por los asientos de válvula 4 y el diafragma 6, el fluido es dirigido a través de los asientos de válvula 4 y deja la válvula de expansión 1 por medio de las aberturas de salida 5. Durante esto, el medio de fluido es expandido, y el medio de fluido que deja la válvula de expansión 1 por medio de las aberturas de salida 5 por ello está en al menos un estado en parte gaseoso .

La figura 2 muestra un diafragma 6 que es adecuado para usar en la válvula de expansión 1 de la figura 1. El diafragma 6 es provisto con cuatro orificios de paso 10. Cuando el diafragma 6 es montado en una válvula de expansión 1, se coloca de tal modo que los orificios de paso 10 no estén dispuestos en posiciones correspondientes a los asientos de válvula . En consecuencia el diafragma 6 es capaz de proporcionar un efecto de sellado requerido hacia los asientos dé válvula .

Debido a que el diafragma 6 es provisto con orificios de paso 10, es más flexible que un diafragma que tiene el mismo espesor, pero sin los orificios de paso 10. La flexibilidad incrementada permite que el diafragma 6 reaccione rápido para los movimientos del pistón 8 en respuesta a los cambios en el elemento termoestático . En consecuencia el tiempo de respuesta de la válvula se reduce. Además, se puede obtener un posicionamiento más preciso del diafragma 6, y así es posible ajustar los grados de abertura de las válvulas definidas por los asientos de válvula 4 y el diafragma 6 en forma más precisa.

La figura 3 muestra un diafragma alternativo 6 que es adecuado para usar en la válvula de expansión 1 de la figura 1. En la parte inferior de la figura 3, el diafragma 6 es visto desde arriba, y en la parte superior de la figura 3, el diafragma 6 se muestra en una vista transversal.

El diafragma 6 de la figura 3 es provisto con cuatro regiones elevadas 11. Cuando el diafragma 6 es montado en una válvula de expansión 1, se coloca de tal modo que las regiones elevadas 11 están dispuestas en posiciones correspondientes a las posiciones de los asientos de válvula 4, y de tal modo que las regiones elevadas 11 están dispuestas más cerca de la primera parte de válvula 2 que de la parte restante del diafragma 6. En consecuencia se puede asegurar que un ajuste sustancialmente hermético al fluido es provisto entre el diafragma 6 y los asientos de válvula 4 cuando el diafragma 6 está en la posición que define un grado mínimo de abertura de las válvulas .

La figura 4 muestra otro diafragma alternativo 6 que es adecuado para usar en la válvula de expansión 1 de la figura 1. El diafragma 6 de la figura 4 es muy similar al diafragma 6 de la figura 3, dado que el diafragma 6 de la figura 4 también es provisto con regiones elevadas 11. Sin embargo, las regiones elevadas 11 de la figura 4 están conformadas en una forma ligeramente diferente.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención

Claims (9)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una válvula de expansión, caracterizada porgue comprende : una abertura de entrada adaptada para recibir medio de fluido en un estado líquido, al menos dos aberturas de salida, cada una está adaptada para entregar medio de fluido en al menos un estado en parte gaseoso, un diafragma, y al menos dos asientos de válvula, cada asiento de válvula está fluidamente conectado a una de las aberturas de salida, y cada uno de los asientos de válvula forma una válvula en combinación con el diafragma, la posición del diafragma asi definiendo en forma simultánea un grado de abertura de cada una de las válvulas .

2. Una válvula de expansión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque además comprende un elemento termoestático y un elemento de movimiento de diafragma dispuesto para interconectar de forma operativa el elemento termoestático y el diafragma, los movimientos del diafragma así siendo provocados por el elemento termoestático .

3. Una válvula de expansión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el elemento de movimiento de diafragma está dispuesto en empalme directo con el diafragma.

4. Una válvula de expansión de conformidad con la reivindicación 2 ó 3 , caracterizada porque el elemento de movimiento de diafragma es o comprende un pistón.

5. Una válvula de expansión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque además comprende medios para desviar el diafragma en una dirección lejos de los asientos de válvula.

6. Una válvula de expansión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque además comprende medios para desviar el diafragma en una dirección hacia los asientos de válvula.

7. Una válvula de expansión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diafragma está provisto con al menos un orificio de paso.

8. Una válvula de expansión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diafragma es provisto con al menos dos regiones de acoplamiento de asiento de válvula, cada región de acoplamiento de asiento de válvula está dispuesto adyacente a un asiento de válvula de tal modo que los asientos de válvula y las regiones de acoplamiento de asiento de válvula en parejas definen las al menos dos válvulas.

9. Un sistema de ref igeración, caracterizado porque comprende : al menos un compresor, al menos un condensador, al menos dos evaporadores dispuestos en paralelo a lo largo de una trayectoria de flujo de refrigerante del sistema refrigerante, y una válvula de expansión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, la válvula de expansión está dispuesta de tal modo que cada uno de las al menos dos aberturas de salida está dispuesta para entregar refrigerante a uno de los evaporadores .