ES2255143T3 - Caudal por impulsos para control de capacidad. - Google Patents

Abstract

EL CONTROL DE LOS PASOS DE MODULACION DE LA CAPACIDAD DE UN CIRCUITO (10) DE REFRIGERACION O AIRE ACONDICIONADO SE CONSIGUE MOVIENDO RAPIDAMENTE EN CICLO UNA VALVULA DE SOLENOIDE (52, 54, 56) EN EL CONDUCTO DE ASPIRACION (24), UN CIRCUITO ECONOMIZADOR (18-1), O EN UNA DERIVACION (50) CON EL PORCENTAJE DE TIEMPO DE "APERTURA" DE LA VALVULA (52, 54, 56) REGULANDO EL CAUDAL DE FLUJO A TRAVES DEL MISMO. PARA EL FLUJO DEL ECONOMIZADOR (18-1) Y PARA LA DERIVACION (50) SE USA UN ORIFICIO COMUN (12-1) EN EL COMPRESOR (12).

Description

Caudal por impulsos para control de capacidad.

En un sistema cerrado de acondicionamiento o refrigeración por aire hay una serie de métodos de vaciado que pueden ser empleados. La patente de Estados Unidos 4.938.666 revela el vaciado de un cilindro de un grupo mediante una derivación del gas y el vaciado de un grupo mediante corte de succión. La patente de Estados Unidos 4.938.029 revela el vaciado de una etapa completa del compresor y la utilización de un economizador. La patente de Estados Unidos 4.878.818 cedida en común describe el uso de una lumbrera común con válvula para proporcionar comunicación con la succión para el vaciado o con la descarga para el control de V_{i}, donde V_{i} es la proporción de la presión de descarga respecto a las presiones de succión. En el empleo de estos diversos métodos, la estructura de válvulas está normalmente completamente abierta, completamente cerrada, o el grado de apertura de la válvula es modulado para permanecer en una cierta posición fija. Un problema asociado con estas disposiciones es que la capacidad puede ser controlada solamente por pasos o deben ser empleadas válvulas de modulación accionadas por motor caras para mantener la apertura de la válvula en una cierta posición para el control de la capacidad.

Una capacidad gradual del compresor puede ser conseguida alternando rápidamente válvula(s) de solenoide entre las posiciones completamente abierta y completamente cerrada. La(s) válvula(s) de solenoide pueden ser situadas el la línea de succión del compresor, la línea del economizador del compresor y/o la línea de derivación del compresor que conecta la línea del economizador con la línea de succión. El porcentaje de tiempo que una válvula está abierta determina el grado de modulación que se consigue. Sin embargo, puesto que la duración del ciclo es muchísimo más corta que el tiempo de respuesta del sistema, es como si la(s) válvula(s) estuviera(n) parcialmente abierta(s) más que siendo alternada(s) entre sus posiciones abierta y cerrada.

Es un objetivo de esta invención proporcionar control de capacidad continuo.

Es otro objetivo de esta invención proporcionar control por pasos en la modulación de la capacidad.

Es otro objetivo más de esta invención proporcionar una alternativa menos cara a la utilización de compresores de velocidad variable.

Es otro objetivo de esta invención proporcionar una alternativa menos cara a una válvula de modulación. Estos objetivos, y otros que resultarán evidentes en lo que sigue, son logrados por esta invención.

US-A-5062274 revela un sistema de vaciado para dos compresores, en el que una línea de derivación se extiende entre una línea de succión y un punto intermedio entre los dos compresores. Una válvula de solenoide controla el flujo a través de la línea de derivación.

US-A-4132086 revela un sistema de control de temperatura para aparatos de acondicionamiento por aire en el que la válvula de control del recorrido de un compresor de descarga variable es controlada por una válvula de solenoide accionada por impulsos.

JP-A-08284842 revela un compresor cuya descarga es controlada por una válvula accionada por impulsos.

Esta invención proporciona un sistema según la reivindicación 1.

Por consiguiente, de acuerdo con la invención, el control gradual o por pasos en la modulación de la capacidad de un circuito de refrigeración se obtiene alternando rápidamente una válvula de solenoide en la línea de succión del compresor y la línea de derivación.

La figura es una representación esquemática de un sistema de refrigeración o acondicionamiento de aire economizado que emplea la presente invención.

En la figura, el número 12 designa en general un compresor hermético en un sistema cerrado de refrigeración o acondicionamiento de aire 10. Empezando con el compresor 12, el sistema 10 incluye, en serie, una tubería de descarga 14, un condensador 16, una tubería 18, un dispositivo de expansión 20, un evaporador 22, y una tubería de succión 24 completa el circuito. La tubería 18-1 se bifurca de la tubería 18 y contiene un dispositivo de expansión 30 y está conectada con el compresor 12 por medio de una lumbrera 12-1 en un lugar correspondiente a un punto intermedio en el proceso de compresión. Un intercambiador de calor economizador 40 está situado de tal forma que la tubería 18-1 aguas abajo del dispositivo de expansión 30 y la tubería 18 aguas arriba del dispositivo de expansión 20 están en una relación de intercambio de calor. Los dispositivos de expansión 20 y 30 están etiquetados como dispositivos de expansión electrónicos, EEV, y se ilustran conectados a un microprocesador 100. En el caso del dispositivo de expansión 20, al menos, no se necesita que sea un EEV y podría, por ejemplo, ser un dispositivo de expansión térmica, TEV. Lo que ha sido descrito hasta ahora es en general convencional. La presente invención proporciona una tubería de derivación 50 que conecta las tuberías 18-1 y 24 aguas abajo del intercambiador de calor economizador 40 y del evaporador 22, respectivamente, y sitúa una válvula de solenoide 52 en la tubería 50, una válvula de solenoide 54 en la tubería 24 aguas abajo del evaporador 22 y aguas arriba de la tubería 50 y una válvula de solenoide 56 en la tubería 18-1 aguas abajo del intercambiador de calor economizador 40 y aguas arriba de la tubería 50. Las válvulas de solenoide 52, 54 y 56 y el EEV30 están todos controlados por el microprocesador 100 que responde a las entradas de zona. Cuando el dispositivo de expansión 20 es, como se ilustra, un EEV, éste también es controlado por el microprocesador 100.

En la operación "normal" del sistema 10, las válvulas 52 y 56 están cerradas y el gas refrigerante caliente a alta presión procedente del compresor 12 se suministra por medio de la tubería 14 al condensador 16, donde el gas refrigerante se condensa en un líquido que es suministrado por medio de la tubería 18 y el intercambiador de calor economizador inactivo 40 al EEV20. El EEV20 provoca un descenso de la presión y una vaporización parcial del líquido refrigerante que pasa a través de él. La mezcla líquido-vapor de refrigerante se suministra al evaporador 22, donde el líquido refrigerante se evapora para enfriar el espacio requerido y el refrigerante gaseoso resultante se suministra al compresor 12 por medio de la tubería de succión 24 que contiene la válvula de solenoide 54 para completar el ciclo.

La operación descrita anteriormente es convencional y la capacidad es controlada mediante el EEV20. De conformidad con las enseñanzas de la presente invención, la válvula de solenoide 54 puede ser rápidamente pulsada para controlar la capacidad del compresor 12, ya que la pulsación será más rápida que el tiempo de respuesta del sistema 10, el sistema 10 responde como si la válvula 54 estuviera parcialmente abierta en lugar de ser alternada entre sus posiciones abierta y cerrada. La modulación se consigue controlando el porcentaje de tiempo que la válvula 54 está abierta y cerrada. Para evitar una operación de bomba de vacío, la posición "cerrada" de la válvula 54 puede necesitar que permita un flujo limitado.

Para aumentar la capacidad del sistema 10, se emplea el intercambiador de calor economizador 40. En el intercambiador de calor economizador 40, las tuberías 18 y 18-1 están en una relación de intercambio de calor. La válvula de solenoide 56 está abierta y la válvula de solenoide 52 cerrada y una parte del líquido refrigerante en la tubería 18 es dirigido hacia la tubería 18-1, donde el EEV30 produce un descenso de la presión y una vaporización parcial del líquido refrigerante. El líquido refrigerante a baja presión pasa por el intercambiador de calor economizador 40 donde el refrigerante en la tubería 18-1 extrae calor del refrigerante en la tubería 18, provocando que se enfríe más y de este modo proporciona un efecto refrigerador aumentado en el evaporador 22. El refrigerante en la tubería 18-1 que pasa a través del intercambiador de calor economizador 40 se suministra al compresor 12 por medio de la lumbrera 12-1 bajo el control de la válvula 56, que está, a su vez, controlada por el microprocesador 100. La tubería 18-1 entrega gas refrigerante a un volumen retenido en una etapa de compresión intermedia en el compresor 12, como es convencional. Sin embargo, se acuerdo con las enseñanzas de la presente invención, el flujo del economizador en la tubería 18-1 y, como tal, la capacidad del sistema, es controlado alternando rápidamente la válvula 56 para modular la cantidad de flujo del economizador hacia una etapa intermedia de compresión en el compresor 12. Para disminuir la capacidad del sistema 10, es empleada la válvula de solenoide 52 de la tubería de derivación. En esta disposición, la válvula 56 está cerrada, y el gas a presión intermedia se desvía del compresor 12 por medio de la lumbrera 12-1, la tubería 18-1 y la tubería 50 hacia la tubería de succión 24. La cantidad de gas desviado y, como tal, la capacidad del sistema es modificada alternando rápidamente la válvula 52. Por lo tanto la lumbrera 12-1 es utilizada tanto como lumbrera de economizador como de lumbrera de desvío o vaciado.

A partir de lo anterior, debe ser claro que la rápida alternancia de las válvulas 52, 54 y 56, individualmente, permite varias formas de control de capacidad, determinando la cantidad de tiempo que una válvula particular está abierta respecto al tiempo que está cerrada el grado de modulación de la capacidad. La frecuencia de modulación para sistemas típicos puede variar entre 0,1 y 100 segundos.

Claims (2)

1. Un sistema que incluye, en serie, un compresor (12), una tubería de descarga (14), un condensador (16), un dispositivo de expansión (20), un evaporador (22) y una tubería de succión (24), y que incluye además medios para conseguir control de capacidad, que comprende:

una válvula de solenoide (54) en dicha tubería de succión (24);

medios (100) para alternar rápidamente dicha válvula de solenoide (54) por los cuales se modula el caudal en dicha tubería de succión (24) hacia dicho compresor (12);

una trayectoria de fluido (12-1) conectada a dicho compresor (12) en un lugar correspondiente a un punto intermedio de compresión en dicho compresor;

una tubería de derivación (50) conectada a dicha trayectoria de fluido (12-1) y dicha tubería de succión (24);

una válvula de solenoide un dicha tubería de derivación (50);

medios (100) para alternar rápidamente dicha válvula de solenoide (52) en dicha tubería de derivación (50) por los cuales es modulado el caudal de derivación hacia dicha tubería de succión.

2. El sistema de la reivindicación 1, que incluye además:

un circuito economizador (18-1, 40) conectado a dicha trayectoria de fluido;

una válvula de solenoide (56) en dicho circuito economizador; y

medios (100) para alternar rápidamente dicha válvula de solenoide (56) en dicho circuito economizador, por los cuales es modulado el caudal del economizador hacia dicho compresor.