SISTEMA DE REFRIGERACION EN CASCADA.

Esta invención se refiere generalmente a sistemas de refrigeración, y en particular a un sistema de refrigeración en cascada de dos etapas para controlar temperaturas con una cámara. Antecedentes y Resumen de la presente invención Un sistema de refrigeración en cascada se utiliza típicamente cuando se desean temperaturas relativamente bajas en un entorno controlado. El sistema de refrigeración en cascada incluye bobinas de evaporador posicionada dentro de una cámara en la que se controla en entorno. Se suministra refrigerante a las bobinas de evaporador mediante un sistema compresor/condensador convencional. El compresor recibe el refrigerante en forma gaseosa desde las bobinas de evaporador y comprime el refrigerante. El calor de la compresión es eliminado por el condensador y se proporciona el refrigerante en forma líquida a una válvula de expansión por encima de las bobinas de evaporación. El refrigerante vuelve a un estado gaseoso a medida que pasa a través de las bobinas de evaporador, enfriando así la cámara en la que están ubicadas las bobinas de evaporador. En un sistema de refrigeración en cascada, se utiliza una etapa superior para enfriar el refrigerante que pasa a través del condensador. El refrigerante sale desde el compresor/condensador de la etapa superior y pasa a través de una válvula de expansión. El refrigerante expandido se suministra al condensador en una relación de intercambio de calor con el refrigerante salido desde el compresor de etapa inferior para enfriar el refrigerante salido desde el compresor de etapa inferior. Se pueden proporcionar etapas adicionales en una relación en cascada, si fuera necesario. A modo de ejemplo, se muestra un sistema de refrigeración en cascada de la técnica anterior en la patente de Estados Unidos nº 3.590.595. Esta patente describe un sistema de refrigeración en cascada de dos etapas que incorpora dos intercambiadores de calor. Los intercambiadores de calor efectúan una relación de intercambio de calor entre el refrigerante que fluye por la etapa inferior y el refrigerante que fluye por la etapa superior. Se ha indicado, sin embargo, que si uno de los intercambiadores de calor desarrolla una fuga interna, se permitirá que el refrigerante en la etapa inferior y el refrigerante en la etapa superior se mezclen. La eliminación de refrigerantes mezclados es difícil y costosa. Los resúmenes de las patentes de Japón nº 018 (M- 1352), 12 de enero de 1993 y JP 04 244 559A describen un refrigerador con múltiples etapas y múltiples elementos capaz de realizar un ajuste eficaz de una temperatura inferior. Con este objetivo, un lado de salida de gas de un separador gas-líquido de un ciclo de congelación de baja temperatura está conectado a un separador refrigerante que tiene una película funcional de fácil selección respecto a una transmisión de componente satisfecho de refrigerante y al mismo tiempo una salida del separador refrigerante está conectada a un evaporador que se comunica con el segundo compresor de un ciclo de congelación del lado de temperatura baja a través del segundo intercambiador de calor y un tercer dispositivo regulador, y después la salida de refrigerante en tránsito del separador refrigerante está conectada a un lado de baja presión del segundo dispositivo regulador. De la patente US 5.729.993A se conoce un ciclo de refrigeración vapor-líquido enfriado previamente que incluye un ciclo vapor-líquido básico y un ciclo vapor- líquido regenerativo auxiliar que tienen una relación de intercambio entre ellos. En este sistema, una porción de refrigerante frío de baja presión que pasa por un dispositivo regenerador se utiliza en el intercambiador de calor para enfriar el refrigerante entrante desde un condensador. El control del ciclo se basa en detectar la temperatura ambiente. Se dispone un evaporador en un flujo separado. Los resúmenes de patentes de Japón, Vol. 1995, Nº 08, 29 de septiembre de 1995 y JP 07 127 935A describen un dispositivo de congelación en cascada en el que una pluralidad de congeladores están acoplados entre sí en una etapa múltiple a través de un condensador en cascada que forma un condensador. El lado de salida de un compresor en el lado de unidad inferior está conectado a un condensador en cascada que forma un condensador. El lado de salida de un compresor en el lado de la unidad superior está conectado a la entrada de una bobina del condensador en cascada a través de otro condensador y una válvula de expansión, un circuito en serie de una válvula de expansión auxiliar y una válvula solenoide para una válvula de expansión. Un conmutador de presión operado como respuesta a la presión en el condensador en cascada abre y cierra la válvula solenoide. La patente EP 747.643 A1 muestra una planta de refrigeración bidimensional. Una unidad del lado de temperatura superior que tiene un compresor del lado de temperatura superior y un condensador para formar un ciclo de refrigeración de temperatura superior se dispone en una posición superior que la unidad de lado de temperatura inferior formando un ciclo de refrigeración de temperatura inferior. La unidad de lado de temperatura superior está provista de un pasaje de derivación que permite que el refrigerante se desvíe del compresor de lado de temperatura superior. Una válvula de cierre está dispuesta en el pasaje de derivación dispuesto a través del compresor, utilizándose el pasaje de derivación cuando la temperatura de aire ambiente es baja. No se dispone un pasaje de derivación a través de ningún evaporador. 2 ES 2 335 477 T3 Por tanto, es un objeto principal y una característica de la presente invención proporcionar un sistema de refrigeración en cascada que reduce la posibilidad de mezclar refrigerantes que fluyen por las etapas superior e inferior del sistema. Es otro objeto y característica de la presente invención proporcionar un sistema de refrigeración en cascada que sea sencillo y de fabricación económica. Es incluso otro objeto y característica de la presente invención proporcionar un sistema de refrigeración en cascada que controla de forma precisa el entorno dentro de una cámara deseada. Según la presente invención, se proporciona un sistema de refrigeración en cascada. El sistema de refrigeración en cascada tiene una etapa inferior con un primer refrigerante fluyendo en la misma. La etapa inferior incluye un compresor que tiene una entrada y una salida, y una unidad evaporador con una entrada conectada de forma operativa a la salida del compresor mediante un conducto de entrada y una salida conectados de forma operativa a la entrada del compresor mediante un conducto de salida. También se proporciona una línea de derivación. La línea de derivación tiene una entrada en comunicación con el conducto de entrada de la etapa inferior y una salida en comunicación con el conducto de salida de la etapa inferior. Un intercambiador de calor de derivación efectúa la relación de intercambio de calor entre el primer refrigerante en la línea de derivación y el primer refrigerante en el conducto de entrada de la etapa inferior. Se proporciona una etapa superior que tiene un segundo refrigerante fluyendo por la misma. La etapa superior incluye un compresor que tiene una entrada y una salida, y una unidad condensador con una entrada conectada de forma operativa a la salida de la etapa superior del compresor y una salida conectada de forma operativa a la entrada de la etapa superior del compresor mediante el conducto de salida. El segundo intercambiador de calor efectúa una relación de intercambio de calor entre el primer refrigerante que fluye por el conducto de entrada la etapa inferior y el segundo refrigerante que fluye por el conducto de salida de la etapa superior. Se contempla que la unidad condensador de la etapa superior efectúa un intercambio de calor entre el segundo refrigerante que fluye por la misma y un fluido procedente de una fuente de fluido. La etapa superior incluye también una primera línea de derivación que tiene una entrada en comunicación con el conducto de entrada de la etapa superior y una salida en comunicación con el conducto de salida de la etapa superior más abajo del segundo intercambiador de calor. Se proporciona una derivación solenoide en la primera línea de derivación de la etapa superior para controlar el flujo del segundo refrigerante en la misma. Se contempla que la salida de la línea de derivación se comunica con el conducto de entrada de la etapa inferior más abajo del segundo intercambiador de calor. El conducto de entrada de la etapa inferior puede incluir una unidad condensador del intercambiador de calor de derivación para efectuar un intercambio de calor entre el primer fluido refrigerante que fluye por la misma y un fluido de una fuente de fluido. Según todavía otro aspecto de la invención, se proporciona un sistema de refrigeración...

1. Sistema de refrigeración en cascada de dos etapas (10), comprendiendo: un compresor de etapa inferior (16) que tiene una entrada (18) y una salida (20); una unidad evaporador de etapa inferior (24) que tiene una entrada (22) y una salida (54); un conducto de entrada de etapa inferior (26) para conectar operativamente la salida (20) del compresor de etapa inferior (16) con la entrada (22) de la unidad evaporador de etapa inferior (24) a través de un intercambiador de calor de etapa (34), teniendo el intercambiador de calor de etapa (34) un lado más arriba y un lado más abajo; un conducto de salida de etapa inferior (56) para conectar operativamente la salida (54) de la unidad evaporador de etapa inferior (24) a la entrada (18) del compresor de etapa inferior (16). un refrigerante de etapa inferior que fluye entre el compresor de etapa inferior (16) y la unidad evaporador de etapa inferior (24) a través del conducto de entrada de etapa inferior (26). una primera línea de derivación (60) que tiene una entrada (62) conectada al conducto de entrada de etapa inferior (26) más abajo del intercambiador de calor de etapa (24), una salida (70) conectada al conducto de salida de etapa inferior (56), la primera línea de derivación (60) pasando a través de un intercambiador de calor de derivación (30) en una relación de intercambio de calor con el refrigerante de etapa inferior en el conducto de entrada de etapa inferior (26) más arriba del intercambiador de calor de etapa (34); un compresor de etapa superior (102) que tiene una entrada (104) y una salida (106); una unidad condensador de etapa superior (110) que tiene una entrada (108) y una salida (116); un conducto de entrada de etapa superior (112) para conectar operativamente la salida (106) del compresor de etapa superior (102) a la entrada (108) de la unidad condensador de etapa superior (110); un conducto de salida de etapa superior (118) para conectar operativamente la salida (116) de la unidad condensador de etapa superior (110) a la entrada (104) del compresor de etapa superior (102) a través del intercambiador de calor de etapa (34); y un refrigerante de etapa superior que fluye entre el compresor de etapa superior (102) y la unidad condensador de etapa superior (110) a través de los conductos de entrada y salida de etapa superior (112, 118), el refrigerante de etapa superior estando en relación de intercambio de calor con el refrigerante de etapa inferior en el intercambiador de calor de etapa (34). 2. Sistema de refrigeración en cascada de dos etapas de la reivindicación 1, incluyendo además una válvula de derivación (65) para interconectar la primera línea de derivación (60) al conducto de entrada (56) de la etapa inferior, controlando la válvula de derivación (65) el flujo del refrigerante de etapa inferior entre la misma. 3. Sistema de refrigeración en cascada de dos etapas según la reivindicación 1, comprendiendo además una segunda línea de derivación (69) que tiene una entrada (72) en comunicación con el conducto de entrada de etapa inferior (26) más abajo del intercambiador de calor de etapa (34) y una salida (74) en comunicación con la línea de derivación (60) más abajo del intercambiador de calor de derivación (30). 4. Sistema de refrigeración en cascada de dos etapas de la reivindicación 3, en el que la segunda línea de derivación (69) incluye una válvula de expansión (76). 5. Sistema de refrigeración en cascada de dos etapas de la reivindicación 4, en el que el intercambiador de calor de derivación (30) tiene un lado más arriba del conducto de entrada y un lado más abajo del conducto de entrada, el sistema incluyendo además una tercera línea de derivación (84) que tiene una entrada (86) en comunicación con el conducto de entrada de etapa inferior (26) más arriba del intercambiador de calor de derivación (30) y que tiene una salida (88) en comunicación con una válvula de presión (90). 8 ES 2 335 477 T3 9