SEPARADOR DE AGUA PARA SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO.

La invención se refiere a un separador de agua para sistemas de aire acondicionado, preferiblemente a sistemas de aire acondicionado para aviones según el preámbulo de la reivindicación 1. En la actualidad, en un gran número de sistemas de aire acondicionado para aviones implementados se utilizan los denominados separadores de agua de remolino. Estos separadores tienen una forma constructiva alargada, en forma de tubo. Aguas abajo de la abertura de entrada, por medio de un generador de remolino, se hace que el aire cargado húmedo realice un movimiento de remolino y las gotas se transportan a través de la aceleración centrífuga hacia la pared interna del separador de agua. Más aguas abajo estas gotas de agua se separan a través de un intersticio anular, que llega hasta la cámara de separación. Este procedimiento permite grados de separación elevados de gotas de agua grandes para determinadas velocidades de flujo medias del flujo másico de aire húmedo. El grado de separación en el caso de gotas más pequeñas, a modo de pulverización o niebla, es claramente peor. Este principio también muestra, en el caso de velocidades de flujo aumentadas con respecto al punto de diseño, una pérdida de grado de separación clara, no insignificante. Finalmente el separador de agua de remolino proporciona desventajas con respecto a la instalación e integración en la unidad refrigeradora debido a la longitud de construcción necesaria, porque entre el generador de remolino y el intersticio anular, que llega hasta la cámara de separación, es necesaria al menos una longitud correspondiente a la dimensión del diámetro externo, para lograr grados de separación elevados. Por las elevadas velocidades de flujo de desde 15 hasta 20 m/s en el separador de agua puede producirse además el arrastre de gotas ya acumuladas en la pared interna de la carcasa del separador de agua. En particular en los cantos de extremo de las paletas del generador de remolino vuelve a atomizarse el agua acumulada, por lo que se producen gotas a modo de pulverización y niebla que debido al recorrido corto que se producen entre el generador de remolino y la cámara de separación (intersticio anular) y al tiempo de acción corto que resulta de ello de la fuerza centrífuga no pueden volver a separarse. Un acortamiento reducido de la longitud de construcción de separadores de remolino puede lograrse mediante el uso de una separación en dos fases, tal como ya se propone en el documento US 6.524.373 B2. A diferencia de un separador de remolino, tal como se describió al principio, en este caso se colocan dos cámaras de separación una detrás de otra. Esto lleva a la ventaja de que se reduce el riesgo del arrastre de gotas ya acumuladas en la pared interna, ya que éstas directamente tras la acumulación se separan en la primera fase. Esto es posible porque la primera cámara de separación está colocada aguas arriba más cerca del generador de turbulencias que en el caso del separador de una fase. La abertura de entrada y salida del separador descrito en el documento US 6.524.373 B2 están más distanciadas debido al aparato, de modo que pueden cumplirse los requisitos con respecto a una configuración cada vez más compacta de los componentes de la unidad refrigeradora para aviones. Una mejora esencial del grado de separación para gotas en forma de niebla no puede lograrse con este separador. Además esta realización no muestra una mejora esencial de los grados de separación que pueden lograrse en comparación con los separadores de remolino descritos, convencionales en sistemas de aire acondicionado para aviones. Finalmente, con respecto a la pérdida de presión, tampoco pueden realizarse valores inferiores. El principio de separador de remolino aplicado hasta el momento ofrece la desventaja de que los grados de separación que van a lograrse pueden verse influidos negativamente con presiones de cámara de separación superiores. Un separador de remolino con medidas para la reducción de la presión de la cámara de separación se muestra en los documentos DE 370 335 8 C2 y también DT 233 891 3 A1. En esta realización, como en el caso de los separadores de remolino habituales, la cámara de separación está unida con la corriente de aire principal por medio de una sección de admisión. Además el aire libre de humedad, que fluye a través de la cámara de separación vuelve a alimentarse a través de una sección de descarga (eyector) a la corriente de aire principal aguas abajo de la cámara de separación. Esto lleva a la reducción de la presión de la cámara de separación y de la parte de aire de escape. Mediante la configuración laberíntica del guiado de corriente a través de la cámara de separación se retarda el flujo (en el documento DE 370 335 8 C2 de manera continua, en el documento DT 233 891 3 A1 mediante un ensanchamiento en la zona de desviación) y se desvía múltiples veces, lo que favorece la caída de las gotas de agua. Esta realización, debido a la geometría compleja de la cámara de separación, tiene la desventaja de que tanto una longitud de construcción del separador demasiado grande como un diámetro grande de la cámara de separación dificultan la integración en la unidad refrigeradora o que la flexibilidad de la configuración de componentes en la unidad refrigeradora esté limitada esencialmente por el separador de agua. Del mismo modo, por su principio, esta realización da como resultado un peso de componentes considerablemente superior en comparación con un separador de remolino convencional. Con respecto a la pérdida de presión del separador, con esta realización no 2 E05016442 10-11-2011   puede lograrse una mejora esencial en comparación con los separadores de remolino habituales. Una solución para una realización compacta de un separador de agua para sistemas de aire acondicionado para aviones se muestra en el documento US 5.800.582 A. La realización propuesta en este caso está realizada como separador de remolino, en el que la corriente de aire nuevo, cargada de humedad, que fluye hacia un tubo de admisión dispuesto de manera excéntrica, se transporta contra un dispositivo de impacto en forma de semiesfera. Mediante las fuerzas de inercia de masa, las gotas de agua se transportan en la dirección de los cantos de limitación de borde de este dispositivo de impacto. Allí las gotas se separan con ayuda de un canal de recogida circundante de la corriente de aire nuevo cargada de humedad. La corriente de aire libre de humedad se transporta a través de un paso de aire en la dirección de la abertura de descarga. Debido a la fuerte desviación de la corriente de aire nuevo cargada de humedad deben asumirse en este caso pérdidas de presión elevadas para lograr grados de separación buenos. Un arrastre de gotas de agua con la corriente de aire principal tampoco puede evitarse por completo por la fuerte desviación del flujo. El objetivo de la presente invención es crear un separador de agua para sistemas de aire acondicionado, en el que a partir de un flujo másico de aire cargado con humedad pueda separarse la fase dispersa, garantizándose una elevada estabilidad del rendimiento de separación con respecto a parámetros de entrada modificados, es decir por ejemplo de la velocidad de flujo media, de la carga de humedad y de la presión del sistema. Según la invención este objetivo se soluciona mediante la combinación de las características de la reivindicación 1. En este caso un separador de agua para sistemas de aire acondicionado con un generador de remolino, una carcasa que lo rodea, una cámara de separación dispuesta alrededor de la carcasa para recoger el agua separada en la pared interna de la carcasa, que desemboca en un sumidero de separación y al menos una abertura, que está prevista en la carcasa hacia la cámara de separación, se perfecciona porque la cámara de separación está configurada en múltiples fases, sirviendo la primera fase de la cámara de separación para acumular las gotas de agua, sirviendo la segunda fase de la cámara de separación para depositar las gotas de agua acumuladas y sirviendo la tercera fase de la cámara de separación para aspirar el flujo másico de aire. Un punto esencial de la invención es por tanto el conocimiento de que una ventilación activa de la cámara de separación de múltiples fases garantiza una elevada estabilidad del rendimiento de separación con respecto a parámetros de entrada modificados. Configuraciones preferidas de la invención se obtienen a partir de las reivindicaciones dependientes que siguen a la reivindicación principal. Las tres fases de la cámara de separación se forman porque una superficie de remolino separa la primera fase de la segunda fase y una pared de división separa la segunda fase de la tercera fase. En este caso tanto la superficie de remolino, que separa la primera de la segunda... [Seguir leyendo]

1. Separador de agua para sistemas de aire acondicionado, preferiblemente sistemas de aire acondicionado para aviones, con: - un generador (1) de remolino, - una carcasa que lo rodea, - una cámara de separación conectada aguas abajo dispuesta alrededor de la carcasa para recoger el agua separada en la pared interna de la carcasa, que desemboca en un sumidero de separación y - al menos una abertura (2), que está prevista en la carcasa hacia la cámara de separación y que conduce a la primera fase (3) de la cámara de separación, estando configurada la cámara de separación en múltiples fases, caracterizado porque la cámara de separación presenta tres fases (3, 5, 15), que están formadas porque una superficie (4) de impacto separa la primera fase (3) de la segunda fase (5) y porque una pared (6) de división separa la segunda fase (5) de la tercera fase (15), sirviendo la primera fase (3) de la cámara de separación para acumular las gotas de agua, sirviendo la segunda fase (5) de la cámara de separación para depositar las gotas de agua acumuladas y sirviendo la tercera fase (15) de la cámara de separación para aspirar el flujo másico de aire, estando prevista por un lado en la superficie (4) de impacto que separa la primera (3) de la segunda fase (5) y por otro lado en la pared (6) de división que separa la segunda (5) de la tercera fase (15) en cada caso al menos una abertura (7, 8). 2. Separador de agua según la reivindicación 1, caracterizado porque las tres fases (3, 5, 15) y sus funciones asociadas están realizadas en unidades constructivas separadas entre sí. 3. Separador de agua según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la aspiración del flujo másico de aire se produce a partir de una unidad constructiva dispuesta aguas abajo de la segunda fase (5) mediante la alimentación interna al flujo másico primario. 4. Separador de agua según la reivindicación 3, caracterizado porque la aspiración interna del flujo másico de aire y la alimentación interna al flujo másico primario se produce por medio de un tubo anti-Pitot. 5. Separador de agua según la reivindicación 3, caracterizado porque la aspiración interna del flujo másico de aire y la alimentación interna al flujo másico primario se produce por medio de la toma (9, 10) del radio interno de un codo (11) conectado aguas abajo. 6. Separador de agua según la reivindicación 3, caracterizado porque la aspiración interna del flujo másico de aire y la alimentación interna al flujo másico primario se produce por medio de un eyector en forma de intersticio anular. 7. Separador de agua según la reivindicación 1, caracterizado porque la aspiración del flujo másico de aire a partir de una unidad constructiva dispuesta aguas abajo de la segunda fase se produce mediante la ventilación al aire del entorno. 8. Separador de agua según la reivindicación 1, caracterizado porque la aspiración del flujo másico de aire a partir de una unidad constructiva dispuesta aguas abajo de la segunda fase se produce mediante la alimentación a un flujo másico externo. 9. Separador de agua según la reivindicación 8, caracterizado porque el flujo másico externo es el lado de aire de proceso de un sistema de aire acondicionado para aviones. 6 E05016442 10-11-2011   7 E05016442 10-11-2011   8 E05016442 10-11-2011   9 E05016442 10-11-2011