ES2215500T3 - Acumulador para una instalacion de climatizacion que trabaja segun el principio del orificio, especialmente una instalacion de climatizacion de vehiculo. - Google Patents

Acumulador para una instalacion de climatizacion que trabaja segun el principio del orificio, especialmente una instalacion de climatizacion de vehiculo.

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Abstract

Acumulador para una instalación de climatización que trabaja según el principio del "orificio", especialmente una instalación de climatización de vehículo, que comprende: a) una carcasa (12) que presenta una entrada (16) y una salida (18) para un agente frigorífico; b) un agente desecante alojado en la zona inferior del recinto interior de la carcasa, c) estando previsto en posición contigua a la entrada de la carcasa, en el recinto interior de ésta un dispositivo de guía (60) que desvía el agente frigorífico entrante, caracterizado porque d) la desviación del agente frigorífico por medio del dispositivo de guía (60) se efectúa de modo que el agente frigorífico entrante obtiene una componente de flujo turbulento (circular) a lo largo de la superficie envolvente interior de la carcasa (12), e) el dispositivo de guía (60) presenta una superficie de guía (62, 63) que está curvada o acodada de modo que desvíe al agente frigorífico en dirección azimutal en el caso de una entrada de flujo paralela al eje y/o radial, referido al eje de la carcasa (12), y f) la superficie de guía (62) es un casquete de octavo de esfera.

Description

Acumulador para una instalación de climatización que trabaja según el principio del "orificio", especialmente una instalación de climatización de vehículo.
La invención concierne a un acumulador para una instalación de climatización que trabaja según el principio del "orificio", con las características del preámbulo de la reivindicación 1. Un acumulador de la clase citada se ha descrito, por ejemplo, en la patente US-A-5 701 758.
En instalaciones de climatización que trabajan según el principio del "orificio" el evaporador está dispuesto a continuación del secador/acumulador. El agente frigorífico que viene del evaporador está principalmente en forma gaseosa, pero contiene aún una fase líquida. En particular, ésta contiene humedad y aceite del compresor. El cometido del secador/acumulador es sustraer, entre otras cosas, la humedad (agua) del agente frigorífico, pero hacer que el aceite vuelva de nuevo al circuito del agente frigorífico. Además, la fase líquida debe ser separada de la fase gaseosa en la forma más completa posible, de modo que exclusivamente salga del acumulador agente frigorífico gaseoso.
En el documento DE 195 05 108 A1 se ha descrito un acumulador. Este documento se ocupa del problema parcial de que el aceite del compresor que se acumula en la zona inferior de la carcasa del acumulador sea introducido de nuevo en el circuito del agente frigorífico. A este fin, en el recinto interior de la carcasa está previsto un primer tubo que comunica mediante su extremo libre superior con la entrada a través del recinto interior de la carcasa y que se extiende hacia abajo hasta la zona en la que se acumula el aceite. En un fondo de este tubo está prevista una pequeña abertura, de modo que el aceite puede entrar en la zona inferior de este tubo. Un segundo tubo está dispuesto coaxialmente dentro del primer tubo y se extiende hacia arriba hasta la salida del acumulador. Cuando circula el agente frigorífico gaseoso a lo largo del taladro del fondo del primer tubo, se produce una acción de aspiración mediante la cual el aceite detenido en este punto es arrastrado y transportado adicionalmente en el agente frigorífico como una niebla de aceite consistente en pequeñas gotas y también como una película a lo largo de la pared del tubo.
Debido al recorrido a manera de sifón que forman los dos tubos coaxiales para el agente frigorífico, se favorece ciertamente algo también la separación de la fase líquida del agente frigorífico, si se compara esto con acumuladores aún más antiguos en los que la entrada de la carcasa comunicaba directamente con la salida de ésta. No obstante, no siempre queda garantizada así una separación completa del agente frigorífico líquido.
El cometido de la presente invención consiste en configurar un acumulador de la clase citada al principio de tal manera que se mejore la separación y retención de la fase líquida del agente frigorífico.
Este problema se resuelve según la invención con las características de la reivindicación 1.
La invención se aprovecha, a la manera de un "ciclón" de fuerzas centrífugas que se producen en un flujo de tipo turbulento. Estas fuerzas centrífugas actúan primordialmente sobre los componentes líquidos más pesados del agente frigorífico y presionan éstos contra la superficie envolvente interior de la carcasa, en donde pueden circular después hacia abajo hasta la zona inferior de esta carcasa. La fase líquida del agente frigorífico se acumula allí y es liberada de humedad por el agente desecante que se encuentra en este sitio. El agente frigorífico que se evapora desde aquí se reúne nuevamente en la zona superior de la carcasa con el agente frigorífico entrante.
Gracias a la medida según la invención se asegura que prácticamente no pueda ya salir agente frigorífico líquido del acumulador.
Como es sabido, en el recinto del motor de vehículos automóviles, en donde se montan principalmente acumuladores de la clase que aquí interesa, las condiciones de espacios son restringidas. Por tanto, es sabido disponer la entrada y la salida de la carcasa, referido al eje de ésta, en posición radial o en posición axial, según como tenga que alojarse geométricamente el tendido de las tuberías dentro del recinto del motor. Por consiguiente, el dispositivo de guía presenta una superficie de guía que está curvada o acodada de modo que desvíe el agente frigorífico en dirección azimutal bajo una entrada de flujo radial, o bien el dispositivo de guía presenta una superficie de guía que está curvada o acodada de modo que desvíe el agente frigorífico en dirección azimutal bajo una entrada de flujo paralela al eje, referido al eje de la carcasa.
Sin embargo, se prefiere especialmente la ejecución del acumulador según la invención en la que el dispositivo de guía presenta tanto superficies de guía de una clase como superficies de guía de la otra clase, es decir que es adecuado tanto con entrada de flujo paralela al eje como con entrada de flujo radial para generar los componentes de flujo turbulento (circular) deseados. Las superficies de guía están configuradas como casquetes de octavo de esfera. De esta manera, según el principio de la caja de construcciones modulares, se pueden configurar acumuladores con disposición diferente de la entrada y la salida, en los que se pueden emplear en muy amplio grado las mismas piezas. Esto reduce considerablemente los costes de fabricación y de mantenimiento de existencias en almacén.
En los acumuladores anteriormente descritos, conocidos por el documento DE 195 05 108 A1, o en general en todos los sitios en los que la fase gaseosa del agente frigorífico entrante es conducida a través de un tubo desde la zona superior hasta la zona inferior del recinto inferior de la carcasa y desde allí es conducida a través de otro tubo hacia arriba hasta la salida, es conveniente que el dispositivo de guía esté conformado en una sola pieza en uno de los dos tubos. El dispositivo de guía se puede materializar de esta manera sin costes adicionales apreciables y sin un proceso de montaje separado.
Ejemplos de ejecución de la invención se explican seguidamente con más detalle haciendo referencia al dibujo; muestran:
La figura 1, una sección a través de un primer ejemplo de ejecución de un acumulador;
La figura 2, una sección según la línea II-II de la figura 1;
La figura 3, una sección, semejante a la de la figura 1, a través de un segundo ejemplo de ejecución de un acumulador; y
La figura 4, una sección según la línea IV-IV de la figura 3.
En la figura 1 un acumulador está previsto en conjunto del símbolo de referencia 10. Comprende una carcasa 12 de forma de vaso que está cerrada hacia abajo por un fondo 14. El fondo 14 puede estar fijado de forma soldable y sellada o permanente a la carcasa 12, por ejemplo mediante soldadura.
En el lado frontal superior de la carcasa 12 se encuentra un primer racor de conexión 16 que discurre en dirección axial (en la figura 1 en el lado derecho de la carcasa 12), en el que puede fijarse un tubo de agente frigorífico no representado y el cual sirve para la alimentación del agente frigorífico al recinto interior de la carcasa 12. Un segundo racor de conexión 12, al que puede fijarse también un tubo de agente frigorífico, está dispuesto igualmente en lado frontal superior de la carcasa 12 (en la figura 1 a la izquierda) y evacúa el agente frigorífico del recinto interior de la carcasa 12.
Dentro de la carcasa 12 y coaxialmente a ella está introducido un tubo exterior 20 que está unido arriba, a través de una pieza de transición 21, con el racor de conexión 18. En el tubo exterior 20 está introducido desde arriba un tubo interior 22 y éste discurre coaxialmente al tubo exterior 20. Atraviesa la pieza de transición 21 y está así en condiciones de comunicar mediante su extremo superior libre con el recinto interior de la carcasa 12.
El tubo exterior 20 presenta en la zona de su extremo inferior un fondo 24 que es de conformación reotécnicamente lisa y cuyo centro se ha llevado hacia arriba en dirección vertical en la figura 1. En el fondo 24 está previsto un pequeño taladro 28. La pared cilíndrica 26 del tubo exterior 20 se extiende hacia abajo más allá de su fondo 24 hasta las proximidades del fondo 14 de la carcasa 12.
En la superficie de pared exterior del tubo exterior 20 está conformado un recipiente anular 32 abierto hacia abajo, en cuya pared de limitación anular superior está practicada una pluralidad de perforaciones 34. La superior envolvente exterior del recipiente 32 se aplica a la pared interior de la carcasa 12, con lo que el tubo exterior 20 está sujeto en dirección radial. El recipiente 32 está lleno de un agente desecante 36 y está cerrado hacia abajo por un disco anular 40 provisto de perforaciones 42. Entre la superficie de limitación anular superior del recipiente 32 y el disco anular 40 está situada una respectiva capa de fieltro 35 ó 38.
Entre el disco anular 40 y el fondo 14 de la carcasa 12 está tensado un muelle helicoidal 46, de modo que el tubo exterior 20 se apoya en el fondo 14 de la carcasa 12 a través del recipiente 32 conformado en él y mantiene de esta manera una distancia al fondo 14 de la carcasa 12.
En la superficie envolvente interior del tubo exterior 20 están conformados a una distancia angular de 120 grados tres nervios 50, 52 a manera de aletas (el tercero no puede apreciarse en el dibujo), los cuales encajan en cortas hendiduras axiales en sitios correspondientes de la zona extrema inferior del tubo interior 22. El extremo inferior del tubo interior 22 queda soportado y centrado de esta manera.
En el extremo superior del tubo interior 22 está conformado un dispositivo de guía 60 en la zona situada por debajo del racor de conexión de entrada 16. Este dispositivo de guía 60 comprende tres superficies de guía: una primera superficie de guía (superior) 61 discurre sustancialmente vertical y está curvada en forma de arco de círculo en vista en planta; hace transición a la superficie envolvente del tubo interior 22. A la primera superficie de guía 61 se une abajo una segunda superficie de guía 62 que está dispuesta oblicuamente con respecto al eje de los tubos 22, 44 y, por tanto, también con respecto a la dirección de flujo del agente frigorífico que entra por el racor de conexión de entrada 16. Finalmente, en el borde inferior de la segunda superficie de guía 62 está aplicada una tercera superficie de guía 63 muy estrecha que discurre perpendicularmente al eje de los tubos 20, 22 y, por tanto, a la dirección de flujo del agente frigorífico que entra por el racor de conexión 16.
El acumulador 10 anteriormente descrito funciona de la manera siguiente:
El agente frigorífico que viene del evaporador es alimentado al recinto interior de la carcasa 12 del acumulador 10 a través del racor de conexión 16 en dirección paralela al eje. Debido al dispositivo de guía 60, aquí especialmente debido a las superficies de guía segunda y tercera 62, 63, el agente frigorífico experimenta una desviación en dirección horizontal y azimutal hacia adentro del recinto anular que está formado en la zona superior entre el tubo interior 22 y la superficie interior de la carcasa 12 y en la zona inferior entre la superficie envolvente exterior del tubo exterior 20 y la superficie envolvente interior de la carcasa 12. De esta manera, se produce un flujo turbulento (circular) en torno al eje de la carcasa 12, el tubo exterior 20 y el tubo interior 22. Debido a la fuerza centrífuga provocada por este flujo anular, la fase líquida contenida en el agente frigorífico entrante se acumula en la superficie envolvente interior de la carcasa 12 y circula por ésta hacia abajo. De este modo, se incrementa considerablemente la acción de separación del acumulador 10 descrito. Por el segundo racor de conexión 18 sale solamente agente frigorífico gaseoso, mientras que la fase líquida se acumula completamente en la zona inferior del recipiente 32. El agente frigorífico llega allí, a través de las perforaciones 34 y la capa de fieltro 35, hasta el relleno de agente desecante 36, en donde le es sustraída el agua.
El aceite contenido, además, en el agente frigorífico sigue desplazándose hacia abajo a causa de su mayor peso específico y, a través de la capa de fieltro 38 y las perforaciones 42 del disco anular 40, entra en el espacio intermedio entre el fondo 14 de la carcasa 12 y el lado inferior del recipiente 32, en donde forma un sumidero de aceite 44.
La parte gaseosa del agente frigorífico que entre por el racor de conexión 16 penetra desde arriba en el tubo interior 22 y circula desde allí hacia su extremo inferior. Dicha parte gaseosa es desviada allí en el fondo 24 del tubo exterior 20 y circula hacia arriba en el recinto anular entre el tubo interior 22 y el tubo exterior 20.
Debido a la distancia entre el lado inferior del tubo vertical 20 y el fondo 14 de la carcasa 12, el aceite pasa también del sumidero de aceite 44 a la zona situada debajo del fondo 24 del tubo exterior 20. Dicho aceite circula desde allí, según el principio de los "vasos comunicantes", a través del pequeño taladro 28 hasta el recinto interior del tubo exterior 20 y forma allí un plano de nivel de aceite. Este es impulsado hacia arriba por el agente frigorífico circulante como una película de aceite aplicada al lado interior de la pared 26 del tubo exterior 20. El agente frigorífico gaseoso y el aceite arrastrado llegan a través de la pieza de transición 21 hasta el racor de conexión 18 y desde allí hasta el tubo de agente frigorífico no representado.
En las figuras 3 y 4 se ha representado un segundo ejemplo de ejecución de un acumulador que es muy semejante al de las figuras 1 y 2. Por tanto, las partes correspondientes se han identificado con el mismo símbolo de referencia sumándole 100.
El acumulador 110 representado en las figuras 3 y 4 se diferencia del representado en las figuras 1 y 2 exclusivamente por la disposición de los racores de conexión 116 y 118. Éstos no se encuentran ya ambos ahora en la pared frontal superior de forma circular, sino en la zona superior de la superficie envolvente lateral de la carcasa 112, que es allí de configuración hexagonal. La pieza de transición 121 es de configuración correspondiente. Todas las demás piezas del acumulador 110 de las figuras 3 y 4 corresponden a las piezas respectivas del acumulador de las fi-
guras 1 y 2.
Debido a la disposición diferente de los racores de conexión 116 y 118 de este segundo ejemplo de ejecución, el agente frigorífico circula radialmente a través del racor de conexión 116 hasta el recinto interior de la carcasa 112. Entra en acción ahora nuevamente el dispositivo de guía 160, es decir, en este caso, primordialmente la primera superficie de guía superior 161. Ésta provoca una desviación de la corriente de agente frigorífico desde la dirección radial hasta una dirección azimutal, con lo que se logra nuevamente el flujo turbulento o circular ya mencionado anteriormente y que es tan importante para el funcionamiento de la invención. Las otras dos superficies de guía 62, 63 contribuyen a este efecto. Por lo demás, el funcionamiento del ejemplo de ejecución según las figuras 3 y 4 corresponde al del ejemplo de ejecución de las figuras 1 y 2.

Claims (2)

1. Acumulador para una instalación de climatización que trabaja según el principio del "orificio", especialmente una instalación de climatización de vehículo, que comprende
a) una carcasa (12) que presenta una entrada (16) y una salida (18) para un agente frigorífico;
b) un agente desecante alojado en la zona inferior del recinto interior de la carcasa,
c) estando previsto en posición contigua a la entrada de la carcasa, en el recinto interior de ésta un dispositivo de guía (60) que desvía el agente frigorífico entrante,
caracterizado porque
d) la desviación del agente frigorífico por medio del dispositivo de guía (60) se efectúa de modo que el agente frigorífico entrante obtiene una componente de flujo turbulento (circular) a lo largo de la superficie envolvente interior de la carcasa (12),
e) el dispositivo de guía (60) presenta una superficie de guía (62, 63) que está curvada o acodada de modo que desvíe al agente frigorífico en dirección azimutal en el caso de una entrada de flujo paralela al eje y/o radial, referido al eje de la carcasa (12), y
f) la superficie de guía (62) es un casquete de octavo de esfera.
2. Acumulador según la reivindicación 1, en el que la fase gaseosa del agente frigorífico entrante es conducida a través de un tubo desde la zona superior hasta la zona inferior del recinto interior de la carcasa y desde allí hacia arriba, a través de otro tubo, hasta la salida, caracterizado porque el dispositivo de guía (60; 160) está conformado en una sola pieza en uno de los dos tubos (22; 122).
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