SISTEMA FRIGORÍFICO ROTATIVO.

Sistema frigorífico rotativo, formado por un conjunto funcional integrado en una unidad que realiza las funciones de condensación,

compresión y evaporación, comprendiendo un tubo carcasa (1) exterior y un eje cigüeñal (2) interior que son accionados giratoriamente en sentidos contrarios por respectivos motores (30 y 28), yendo sobre la parte exterior del tubo carcasa (1) un serpentín (11) de alta presión y un serpentín (7) de evaporación, con respectivos ventiladores (12 y 8) relacionados con ellos, mientras que en el interior del tubo carcasa (1) se alojan un compresor (3) de baja presión y un compresor (4) de alta presión que son accionados por el eje cigüeñal (2).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200901870.

Solicitante: GANUZA ERRAZQUIN, Tomás.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: GANUZA ERRAZQUIN,Tomás.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F25B3/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F25 REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR; FABRICACION O ALMACENAMIENTO DEL HIELO; LICUEFACCION O SOLIDIFICACION DE GASES.F25B MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR (sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor, p. ej. refrigerantes, o sustancias para la producción de calor o frío por reacciones químicas distintas a la combustión C09K 5/00; bombas, compresores F04; utilización de bombas de calor para la calefacción de locales domésticos o de otros locales o para la alimentación de agua caliente de uso doméstico F24D; acondicionamiento del aire, humidificación del aire F24F; calentadores de fluidos que utilizan bombas de calor F24H). › Máquinas rotativas por compresión con grupos incorporados, es decir, con compresor, condensador y evaporador girando como un bloque único.

Fragmento de la descripción:

SISTEMA FRIGORIFICO ROTATIVO

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con las instalaciones frigoríficas de tipo industrial, proponiendo un sistema frigorífico rotativo que permite obtener un gran rendimiento con una instalación compacta que reúne en una sola unidad los elementos funcionales de evaporación, compresión y condensación, utilizando como refrigerante principalmente C02 , aunque también se pueden utilizar otros gases naturales o sintéticos.

Estado de la técnica

Las instalaciones frigoríficas industriales y comerciales se componen de, al menos un evaporador, al menos un compresor y al menos un condensador, de manera que un fluido refrigerante pasa por el evaporador, en donde desprende frío al evaporarse, mientras que el compresor comprime el gas evaporado hasta una presión adecuada para la condensación, en tanto que el condensador condensa el gas, desprendiendo calor a través de serpentines, recirculándose el gas condensado hasta el principio del proceso, para iniciar de nuevo el ciclo.

En las instalaciones frigoríficas actuales de ese tipo, normalmente el compresor va en una sala de máquinas, el condensador en el exterior de la edificación y el evaporador en la cámara o recinto a enfriar, comunicándose dichos elementos entre sí con una considerable extensión de tuberías, además de complementarse con un gran número de mecanismos

accesorios (presostatos, válvulas termostáticas, electroválvulas, termostato de desescarche, filtros, separador de aceite, llaves de paso, recipiente de líquido, válvula de seguridad, etc.) .

Con dicha disposición, la longitud de las tuberías de comunicación, las juntas, las llaves de paso y las soldaduras necesarias, determinan un alto porcentaje de fugas, requiriendo una elevada intervención de mantenimiento.

Existen también instalaciones compactas, en las que los elementos funcionales se disponen juntos, con lo cual se reduce la extensión de tuberías de comunicación y se ahorra tiempo de instalación, pero la diversidad de elementos independientes sigue exigiendo tuberías de comunicación y mecanismos accesorios que complican la instalación.

Objeto de la invención

De acuerdo con la presente invención se propone un sistema frigorífico, en el cual todos los elementos funcionales quedan no solo juntos sino integrados en una unidad que realiza las tres funciones, de evaporación, de compresión y de condensación, adaptándose dicha unidad adecuadamente a las características de un refrigerante como el C02, pudiendo conseguirse en un pequeño espacio una gran producción frigorífica, y la adecuada resistencia a las altas presiones propias del co2.

Este sistema objeto de la invención se basa en un aparato en el que al menos un compresor, al menor un condensador y al menos un evaporador, van integrados en un conjunto rotativo formado por un tubo carcasa exterior y un eje cigüeñal interior que giran en sentidos contrarios, actuados por accionamientos independientes con respectivos motores.

El compresor o compresores son de tipo rotativo y van dentro del tubo carcasa exterior, al cual se hallan fijados unos serpentines que forman el evaporador y el condensador, yendo unidos también al tubo carcasa exterior unos ventiladores que impulsan una circulación de aire por entre dichos serpentines.

Los compresores se hallan formados por un rotor excéntrico que es actuado por el eje cigüeñal interior y por un cilindro anular que va unido al tubo carcasa exterior, incluyendo entre ambos elementos una paleta radial que va unida al rotor excéntrico y que juega en deslizamiento respecto de una ranura radial del cilindro anular. De este modo se obtiene una disposición en la que la paleta actúa como bomba de aceite, asegurando la lubricación del compresor.

Dentro del tubo carcasa exterior se alojan también los elementos típicos de un circuito frigorífico de C02 de alto rendimiento, como un separador de aspiración, un intercambiador líquido/aspiración, un separador de aceite de alta presión, un separador de aceite de media presión, etc., con la ventaja de que la fuerza centrífuga debida a la rotación del tubo mejora la separación del aceite y la del líquido/gas de media presión, aumentando además la alimentación a los serpentines del evaporador desde el separador de aspiración que es la parte inferior del tubo carcasa.

El sistema se prevé con dos compresores, uno de

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ellos de baja presión y otro de alta presión, con lo cual se consigue mejorar el rendimiento de un gas como el C02 con tanta diferencia de presión entre los sectores de alta presión y de baja presión.

El sistema se dispone en posición vertical, incluyendo un panel aislante en la zona media, quedando la parte compresora en la zona superior y la parte evaporadora en la zona inferior coincidiendo con el recinto a enfriar.

El sistema rotativo incorpora una magneto fijada al tubo carcasa exterior, mediante la cual se produce corriente de bajo voltaje para alimentar una solenoide que gobierna la acción frigorífica y otra que gobierna una acción de desescarche mediante el propio funcionamiento del sistema frigorífico .

Se obtiene de este modo un sistema frigorífico que resulta de características muy ventajosas, adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de los sistemas convencionales de la misma aplicación.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra una vista en sección del conjunto del sistema frigorífico de la invención.

La figura 2 es una vista exterior de dicho conjunto del sistema frigorífico de la invención.

La figura 3 es un detalle ampliado en perspectiva de la tapa superior del sistema con los elementos asociados a ella.

La figura 4 es un detalle en sección ampliada de un compresor del sistema.

La figura 5 es un esquema de la disposición del sistema frigorífico en un ejemplo de aplicación.

La figura 6 es un detalle del sistema de desescarche del sistema frigorífico, según un ejemplo de dispositivo centrífugo con bolas de obturación.

La figura 7 es un ejemplo de realización del sistema para aplicación como deshumidificador.

La figura 8 es un ejemplo de realización del sistema para aplicación como secadero.

La figura 9 es un ejemplo de realización del sistema para aplicación como enfriador de agua.

La figura 10 es un ejemplo de realización del sistema en una disposición semihermética.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a un sistema frigorífico de aplicación para el enfriamiento del aire en cámaras, obradores y otros recintos, en refrigeración comercial y aire acondicionado, con refrigerantes naturales, principalmente el C02 , aunque no se excluyen otros gases, incluso los sintéticos HFC, integrándose todos los elementos funcionales en un conjunto rotativo compacto.

El conjunto rotativo consta de un tubo carcasa (1) exterior y un eje cigüeñal (2) interior, los cuales son

accionados de manera giratoria en sentidos contrarios, de manera que el movimiento relativo entre ambos determina la actividad del funcionamiento del sistema, con una velocidad giratoria que es suma de ambos movimientos.

Según una realización práctica, conforme la figura 1, el sistema comprende un compresor (3) de baja presión y un compresor (4) de alta presión, los cuales van alojados dentro del tubo carcasa ( 1) en donde una placa intermedia ( 5) separa la zona de compresión de una zona (6) separadora de aspiración.

A la zona ( 6) separadora de aspiración va unido exteriormente sobre el tubo carcasa (1) un serpentín

(7) de evaporación y en relación con él un ventilador (8) , estando conectado dicho serpentín (7) en cada uno de sus circuitos mediante respectivos microeyectores

(9) , precedidos cada uno de un tubo capilar (10) . De este modo el sistema multiplica el caudal de líquido refrigerante que se alimenta a cada circuito...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema frigorífico rotativo, caracterizado porque comprende un conjunto funcional integrado en una unidad que realiza las funciones de condensación,

compresión y evaporación, incluyendo dicho conjunto funcional un tubo carcasa (1) exterior y un eje cigüeñal (2) interior, los cuales son accionados giratoriamente en sentidos contrarios mediante

respectivos motores (30 y 28) , yendo solidarios sobre la parte exterior del tubo carcasa (1) un serpentín

(11) de alta presión y un serpentín (7) de evaporación, con respectivos ventiladores (12 y 8) relacionados con ellos, mientras que en el interior del tubo carcasa (1) se alojan un compresor (3) de baja presión y un compresor (4) de alta presión, los cuales son accionados por el eje cigüeñal (2) , quedando dispuestos dichos compresores (3 y 4) en una zona alta donde está ubicado el serpentín (11) de alta presión, la cual está separada mediante una placa intermedia (5) respecto de una zona (6) baja separadora de aspiración en la que está ubicado el serpentín (7) de evaporación cuya alimentación con líquido refrigerante se basa en la fuerza centrífuga y el efecto termosifón.

2. Sistema frigorífico rotativo, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el serpentín (11) de alta presión comprende una parte (13) de enfriamiento del aceite de lubricación del eje cigüeñal (2) ' una parte (14) que forma un intercambiador intermedio de enfriamiento del gas refrigerante, y una parte (15) de enfriamiento del gas caliente a alta presión.

3. Sistema frigorífico rotativo de acuerdo con la

primera reivindicación, caracterizado porque dentro del tubo carcasa ( 1) se definen espacios de presión intermedia tales como unas zonas (16) de separación liquido/vapor de media presión y una zona (17) en la que se separa el aceite de lubricación que va mezclado con el gas utilizado como refrigerante, y fuera del tubo carcasa (1) , un separador de aceite de alta presión (41) y un recipiente (18) de líquido de alta presión, todos estos espacios en la situación requerida por la secuencia del refrigerante en el circuito frigorífico.

4. Sistema frigorífico rotativo, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el

serpentín (7) de evaporación se halla conectado en todos sus circuitos mediante respectivos microeyectores (9) , precedidos cada uno de ellos por un tubo capilar (10) .

5. Sistema frigorífico rotativo, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque los compresores (3 y 4) constan de un rotor excéntrico (36) que es accionado por el eje cigüeñal (2) y un cilindro anular (37) que va unido al tubo carcasa (1) , incluyendo entre ambos elementos una paleta (38) que va encajada en el rotor excéntrico (36) y que juega en deslizamiento respecto de una ranura radial (39) del cilindro anular (37) , hasta la que llega un conducto de entrada de aceite lubricante, que la fuerza centrífuga acumula sobre la pared interior del tubo carcasa (1) .

6. Sistema frigorífico rotativo, de acuerdo con las reivindicaciones primera y quinta, caracterizado porque el cilindro anular ( 3 7) de los compresores ( 3 y 4) se une respecto del tubo carcasa ( 1) mediante unas

varillas huecas (42) que son solidarias de la placa intermedia (5) y se extienden hasta una tapa (23) que cierra superiormente el tubo carcasa (1) , utilizándose dichas varillas huecas (42) para comunicar por ellas los fluidos del sistema frigorífico entre los diferentes espacios del conjunto rotativo.

7. Sistema frigorífico rotativo, de acuerdo con

la primera reivindicación, caracterizado porque incorpora un sistema cíclico de desescarche (32) centrífugo formado por unas bolas (43) que son deslizantes por una pendiente (44) en función del movimiento giratorio del tubo carcasa (1) ,

estableciendo cuando se hallan en la parte superior el cierre de un paso del gas refrigerante caliente y dejando abierto dicho paso cuando se encuentran en la parte inferior, lo cual asegura en combinación con el giro selectivo de los motores (28 y 30) , un desescarche rápido y de bajo consumo energético.

8. Sistema frigorífico rotativo, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque incorpora una magneto ( 2 6) asociada al conjunto giratorio del tubo carcasa (1) , mediante la cual se suministra la alimentación necesaria a los elementos funcionales eléctricos que giran con el sistema.

9. Sistema frigorífico rotativo, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque posee un serpentín (19) relacionado con una purga de aceite por un filtro (20) dispuesto en la parte baja de la zona (6) de separación de aspiración, donde se acumula el refrigerante líquido, manteniéndose con dicho conjunto una concentración baja de aceite en esa zona

(6) de separación de aspiración, y siendo este

serpentín {19) parte de un intercambiador de aspiración del sistema.

10. Sistema frigorífico rotativo, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque incorpora un piloto {34) de iluminación permanente, dispuesto sobre el conjunto giratorio del tubo carcasa {1) y relacionado con una célula fotoeléctrica {35) dispuesta sobre la estructura fija del sistema, determinando dicho conjunto una función de seguridad que corta la alimentación eléctrica de los motores {28 y 30) cuando la presión de alta del sistema frigorífico sube por encima de un valor determinado.

11. Sistema frigorífico rotativo de acuerdo con

• la primera reivindicación, caracterizado porque en una disposición semihermética se dispone un motor externo {30) para el giro del tubo carcasa {1) con los elementos fijados a él, y un motor {51) interno, que acciona el eje cigüeñal {2) ' el cual no sale al exterior.


 

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