Máquina de refrigeración con un intercambiador de calor para máquina de refrigeración interno.

Máquina de refrigeración (1) con un medio refrigerante de seguridad y con un intercambiador de calor interior (11) de máquina de refrigeración,

que está formado por un tubo (22) que presenta un canal de baja presión interior (25), que está dispuesto para la conexión al lado de succión de un compresor (2) de medio refrigerante, y al menos seis y a lo más ocho canales de alta presión (27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) que están dispuestos para la conexión al lado de presión del compresor (2) de medio refrigerante, en la que:

a. el canal de baja presión (25) presenta una sección transversal esencialmente cilíndrica que determina una superficie de sección transversal interior, de modo que el canal de baja presión (25) está rodeado por una pared (26) lisa sin nervaduras,

b. los canales de alta presión (27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) están dispuestos alrededor del canal de baja presión (25) y separados entre sí por paredes intermedias (29, 30) dispuestas radialmente, de modo que la suma de sus respectivas superficies de sección transversal determina una superficie de sección transversal exterior, y

c. la superficie de sección transversal interior es mayor que la superficie de la sección transversal exterior, de modo que cada canal de alta presión (27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) está limitado por un sector de pared (28) situado radialmente interior, dos sectores de pared (29, 30) orientados radialmente y un sector de pared (31) situado radialmente exterior, de modo que la pieza del sector de pared (28) situado radialmente interior adyacente al canal (27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) es más larga que el triple de los sectores de pared radiales (29, 30).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07007398.

Solicitante: Eaton Industrial IP GmbH & Co. KG.

Inventor/es: KLUG, PETER, DR., WELLE,STEFAN, BUCHMULLER,DANIEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F16L37/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16L TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA TUBERIAS; SOPORTES PARA TUBOS, CABLES O CONDUCTOS PROTECTORES; MEDIOS DE AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.Acoplamientos del tipo de acción rápida (manguitos de apriete radial F16L 17/04, F16L 21/06; empalmes de mangas con órganos rígidos F16L 33/00; acoplamiento automático de toma de contacto para vehículos B60D, B61G; especialmente adaptados para dispositivos de lubrificación F16N 21/00).
  • F16L37/088 F16L […] › F16L 37/00 Acoplamientos del tipo de acción rápida (manguitos de apriete radial F16L 17/04, F16L 21/06; empalmes de mangas con órganos rígidos F16L 33/00; acoplamiento automático de toma de contacto para vehículos B60D, B61G; especialmente adaptados para dispositivos de lubrificación F16N 21/00). › por medio de un segmento elástico hendido.
  • F16L37/098 F16L 37/00 […] › por medio de ganchos flexibles.
  • F25B40/02 F […] › 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). › F25B 40/00 Subenfriadores, desrecalentadores o recalentadores. › Subenfriadores.
  • F28D7/14 F […] › F28 INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL.F28D INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA OTRA SUBCLASE, EN LOS QUE LOS MEDIOS QUE INTERCAMBIAN CALOR NO ENTRAN EN CONTACTO DIRECTO (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; calentadores de fluidos que tienen medios para producir y transferir calor F24H; hornos F27; partes constitutivas de los aparatos intercambiadores de calor de aplicación general F28F ); APARATOS O PLANTAS DE ACUMULACION DE CALOR EN GENERAL. › F28D 7/00 Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones tubulares para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización. › estando los dos tubos curvados.
  • F28F9/04 F28 […] › F28F PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS APARATOS INTERCAMBIADORES O DE TRANSFERENCIA DE CALOR (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; purgadores de agua o aire, ventilación F16). › F28F 9/00 Carcasas; Cabezales; Soportes auxiliares para elementos; Elementos auxiliares dentro de las carcasas. › Disposiciones para sellar elementos en las tapas o en las placas tubulares (uniones de tubos a paredes en general F16L 41/00).

PDF original: ES-2550584_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Máquina de refrigeración con un intercambiador de calor para máquina de refrigeración interno La invención se refiere a un intercambiador de calor para una máquina de refrigeración con la que es precalentado el medio refrigerante alimentado al compresor de la máquina de refrigeración.

Las máquinas de refrigeración, por ejemplo de instalaciones de climatización, por ejemplo de automóviles, suelen estar equipadas con los denominados intercambiadores de calor interiores. A este respecto, el documento DE 100 53 000 A1 da a conocer una máquina de refrigeración que funciona con dióxido de carbono como medio refrigerante. La máquina de refrigeración está diseñada en conjunto para una presión de trabajo elevada y para una presión de rotura de 700 bar. Al compresor es alimentado el medio refrigerante a través del intercambiador de calor interior que constituye un tubo intercambiador de calor. El medio refrigerante comprimido por la máquina de refrigeración y enfriado en el condensador es conducido a contracorriente de nuevo a través del tubo intercambiador de calor para calentar el dióxido de carbono que afluye al compresor. Como canal de alta presión para el dióxido de carbono licuado, el intercambiador de calor realizado como tubo intercambiador de calor presenta un canal central que está dotado de una pared con nervaduras para mejorar el intercambio de calor. Alrededor del canal interior está prevista una pluralidad de canales exteriores que están separados entre sí por paredes intermedias orientadas radialmente. La superficie de sección transversal de cada uno de los canales situados en el exterior es menor que la superficie de sección transversal del canal de alta presión central. La suma de las superficies de las secciones transversales de los canales de baja presión situados por el exterior es mayor que la superficie de la sección transversal del canal de alta presión situado en el interior. El tubo intercambiador de calor está formado por un perfil de aluminio extruído. Además, por el documento EP 1790931 A2, estado de la técnica según el Art. 54 (3) , es conocido un tubo intercambiador de calor con un canal central interior y catorce canales dispuestos en torno a él realizados en la pared exterior del tubo. Para mejorar la transferencia de calor están dispuestas nervaduras en la pared interior. El documento US 6098704 A describe un tubo intercambiador de calor, que consta de un tubo interior liso y un tubo exterior nervado internamente, en el que está insertado el tubo interior. Las nervaduras del tubo exterior que sobresalen por dentro delimitan nueve canales exteriores. Por el contrario, el documento EP 1101638 A1 da a conocer un tubo intercambiador de calor interior liso similar con de tres a cinco canales exteriores.

Este tubo intercambiador de calor es adecuado para máquinas de refrigeración de CO2 que trabajan con alta presión. Sin embargo, es menos adecuado o no lo es para máquinas de refrigeración que trabajan con otros medios refrigerantes. Provoca en particular en el lado de succión de la máquina de refrigeración una pérdida de presión, que en el caso del CO2 y presiones correspondientemente altas no desempeña ningún papel. A presiones de funcionamiento más bajas, sin embargo, es perceptible y conduce a pérdidas de eficiencia considerables de la máquina de refrigeración.

Para posibilitar una transferencia de calor suficiente entre el canal de alta presión y el canal de baja presión es necesaria una cierta longitud de tubo del intercambiador de calor. Para alojar este en una máquina de refrigeración, en particular en espacios estrechos, tales como se encuentran en los automóviles, es a menudo inevitable realizar el intercambiador de calor interior como un tubo en U o de otra manera. Esto presupone que el tubo intercambiador de calor esté realizado suficientemente flexible para que pueda ser deformado sin que sus canales se colapsen.

Teniendo en cuenta esto, el objeto de la invención es conseguir una máquina de refrigeración con un intercambiador de calor de máquina de refrigeración que se destaque por una alta eficiencia, incluso cuando la máquina de refrigeración no es operada con CO2.

Este objeto se consigue mediante una máquina de refrigeración con un intercambiador de calor interior según la reivindicación 1.

El intercambiador de calor de máquina de refrigeración está previsto para el intercambio de calor dentro de la máquina de refrigeración para enfriar el medio refrigerante que afluye al evaporador y para el recalentamiento del vapor frío que viene del evaporador. Debido a su idoneidad para esta tarea específica es designado como intercambiador de calor interior de máquina de refrigeración. Según la invención consiste en un tubo que presenta un canal de baja presión interior para ser conectado al lado de aspiración del compresor de medio refrigerante y canales de alta presión que conducen al evaporador. El canal de baja presión tiene una sección transversal esencialmente cilíndrica, no subdividida. Puede estar realizada exactamente cilíndrica o también desviándose ligeramente de ello, por ejemplo poligonal, en particular con las esquinas redondeadas. En cualquier caso, no se registran variaciones de diámetro a lo largo de su pared que excedan de un porcentaje insignificante del 5 % al 10 %. En el caso ideal, las variaciones de diámetro son de menos del 10 %, de menos del 5 %, preferiblemente de mucho menos del 5 %.

Los canales de alta presión están dispuestos por fuera alrededor del canal de baja presión y preferentemente coinciden entre sí en su sección transversal. La suma de las superficies de las secciones transversales de los canales de alta presión situados en el exterior forman una superficie de sección transversal exterior; la cual es significativamente menor que la superficie de sección transversal interior. Por estas medidas se consigue que prácticamente no se generen pérdidas de presión significativas en el canal de baja presión situado en el interior que

se une al lado de aspiración del compresor de medio refrigerante. Preferiblemente, la sección transversal del canal de baja presión es al menos exactamente del mismo tamaño que la sección transversal de los tubos de alimentación y descarga, de modo que la forma de la sección transversal del canal de baja presión coincide preferiblemente con la forma de la sección transversal de los tubos adyacentes. Los tubos de alimentación y descarga tienen preferiblemente un diámetro que coincide con el diámetro de las conducciones de aspiración comunes hechas en serie (por lo menos 14 mm) . De esta manera, se evitan o minimizan las pérdidas de aceleración y del difusor en la transición entre los tubos de conexión y el canal de baja presión.

La superficie de sección transversal interior es preferiblemente al menos un 60 % mayor que la superficie de sección transversal exterior. En otras palabras, mientras que la superficie de sección transversal interior puede ser considerada como dada, la superficie de sección transversal exterior se reduce al mínimo. Las pérdidas de presión que se producen por ello en el canal de alta presión son en gran medida no perjudiciales para la eficiencia de la máquina de refrigeración. Sin embargo, de esta manera el diámetro exterior del tubo intercambiador de calor se reduce a un mínimo. Se pueden fijar como límite superior 25 mm y se mantienen siempre en el concepto según la invención. Con ello se satisfacen los requisitos que resultan del espacio limitado disponible y se asegura que el tubo intercambiador de calor permita aún radios de flexión suficientemente pequeños.

La pared del canal de baja presión es lisa y sin nervaduras para minimizar la caída de presión que se produce a través del canal de baja presión en casos de perfil de flujo casi rectangular.

Preferiblemente, el tubo es de metal ligero extruído, por ejemplo aluminio. En este caso está realizado de una sola pieza, sin puntos de adhesión o soldadura. Se puede fabricar sin fin y ser cortado a la longitud. Se pueden realizar diferentes longitudes de intercambiador de calor de una manera sencilla. Alternativamente, el tubo intercambiador de calor puede constar de dos o más partes. Por ejemplo, es posible formar el canal de baja presión por un tubo liso por el interior y por el exterior e insertar este en un tubo exterior provisto de nervaduras que apuntan hacia dentro. Alternativamente, el canal de baja presión puede estar formado por un tubo interior liso y un tubo exterior con nervaduras que es insertado en un tubo exterior liso por dentro.

También, tanto el tubo interior como el tubo exterior pueden estar dotados en el lado exterior o interior (es decir, en las superficies enfrentadas entre sí) de nervaduras... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Máquina de refrigeración (1) con un medio refrigerante de seguridad y con un intercambiador de calor interior (11) de máquina de refrigeración, que está formado por un tubo (22) que presenta un canal de baja presión interior (25) , que está dispuesto para la conexión al lado de succión de un compresor (2) demedio refrigerante, y al menos seis y a lo más ocho canales de alta presión (27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) que están dispuestos para la conexión al lado de presión del compresor (2) demedio refrigerante, en la que:

a. el canal de baja presión (25) presenta una sección transversal esencialmente cilíndrica que determina una superficie de sección transversal interior, demodo que el canal de baja presión (25) está rodeado por una pared (26) lisa sin nervaduras,

b. los canales de alta presión (27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) están dispuestos alrededor del canal de baja presión

(25) y separados entre sí por paredes intermedias (29, 30) dispuestas radialmente, de modo que la suma de sus respectivas superficies de sección transversal determina unasuperficie de sección transversal exterior, y

c. la superficie de sección transversal interior es mayor que la superficie de la sección transversal exterior, de modo que cada canal de alta presión (27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) está limitado por un sector de pared (28) situado radialmente interior, dos sectores de pared (29, 30) orientados radialmente y un sector de pared (31) situado radialmente exterior, de modo que la pieza del sector de pared (28) situado radialmente interior adyacente al canal (27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) es más larga que el triple de los sectores de pared radiales (29, 30) .

2. Máquina de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizada por que la superficie de sección transversal interior (25) es mayor que 1, 6 veces la superficie de sección transversal exterior.

3. Máquina de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizada por que el tubo (22) está hecho de metal ligero extruído.

4. Máquina de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizada por que la pieza del sector de pared (28) situada radialmente interior adyacente al canal (27) es más larga que el doble de los sectores de pared radiales (29, 30) .

5. Máquina de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizada por que el número de canales de alta presión

(27) situados en el exterior es a lomás de 6.

6. Máquina de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizada por que el tubo (22) tiene un contorno exterior con forma circular.

7. Máquina de refrigeración según la reivindicación 6, caracterizada por que el diámetro exterior del tubo (22) es menor oigual a 25mm.

8. Máquina de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizada por que el canal de baja presión (25) del tubo

(22) está provisto de una pieza de conexión (37) de la cual parte axialmente la conexión (19) del canal de baja presión.

9. Máquina de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizada por que el canal de baja presión (25) tiene una anchura que es al menos del mismo tamaño que la anchura de su conexión (19) .

10. Máquina de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizada por que el canal de baja presión (25) tiene una anchura que es al menos del mismo tamaño que la anchura de los conductos (17, 21) conectados.

 

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