ES2288689T3 - Sistema de compresion de vapor con circuitos by-pass/economizador. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de compresión de vapor (10, 10a) que comprende: un circuito principal que comprende un compresor (12), un condensador (14), un dispositivo de expansión (16) y un evaporador (18) conectados en serie por unas líneas principales de refrigerante (20, 22, 24, 26) teniendo dicho compresor una boca de aspiración (15), una boca de descarga (13) y una boca de presión intermedia (28) un circuito economizador que comprende un dispositivo de expansión auxiliar (42) y unas líneas de refrigerante (40, 44, 50, 52) de economizador conectadas entre dicho condensador y al menos una de dicha boca de presión intermedia y dicha boca de aspiración de dicho compresor; un circuito de by-pass que comprende unas líneas de refrigerante de by-pass (34, 38, 54, 62) conectadas entre dicha boca de presión intermedia (28) y dicha boca de aspiración (15); y un intercambiador de calor (32) caracterizado porque dicho intercambiador de calor está adaptado para recibir un primer flujo procedente de dichas líneas principales de refrigerante (20, 22, 24, 26) y un segundo flujo selectivamente procedente de dicho circuito economizador y dicho circuito de by-pass, estando dispuestos dicho primer flujo y dicho segundo flujo para una relación de transferencia de calor dentro de dicho intercambiador de calor (32), donde dicho sistema puede funcionar de manera selectiva en un primer modo en el cual dicho circuito economizador está activo y circula a través de dicho intercambiador de calor y dicho circuito de by-pass está inactivo, y un segundo modo en el cual dicho circuito de by-pass está activo y circula a través de dicho intercambiador de calor y dicho circuito economizador está inactivo y donde en la práctica dicho intercambiador de calor está activo para enfriar dicho primer flujo tanto en dicho primer modo como en dicho segundo modo.
Description
Sistema de comprensión de vapor con circuitos
by-pass/economizador.
La invención se refiere a los sistemas de
compresión de vapor y, más en particular, a los sistemas de
compresión de vapor que utilizan una configuración mejorada de
circuito de refrigerante con by-pass y unas
características de control que proporcionan unas prestaciones
superiores del sistema en funcionamiento a carga parcial, mejorando
de esta forma el costo del ciclo de vida de la unidad.
Los sistemas de compresión de vapor usan con
frecuencia compresores tales como los compresores helicoidales, los
compresores de tornillo, los compresores alternativos de dos etapas
y análogos. Tales compresores pueden tener una boca de presión
intermedia para el funcionamiento correspondiente a un modo a carga
reducida, por ejemplo cuando se desea una reducción de capacidad
para adaptarse a la carga externa, o a un modo economizador, cuando
es deseable una elevación de prestaciones. El documento EP 10724.53A
describe un ciclo de refrigeración que tiene un circuito
economizador y una línea de flujo principal que pasa a través de un
intercambiador de calor. Las reivindicaciones 1 y 6 están
caracterizadas según esta descripción.
Desgraciadamente, cuando se hace funcionar los
sistemas típicos de compresión en modos a carga reducida, el
rendimiento no es tan bueno como sería deseable.
De este modo, permanece la necesidad de sistemas
de compresión de vapor que puedan funcionar en modos a carga
reducida con un rendimiento mejorado sin comprometer el
funcionamiento a plena carga.
Es por tanto el objeto fundamental de la
presente invención proporcionar un sistema de este tipo.
Un objeto adicional de la invención es
proporcionar un sistema de este tipo en el que no se aumente el
costo del equipo.
A continuación aparecerán otros objetos y
ventajas de la presente invención.
Según la presente invención, se proporciona un
sistema de compresión de vapor como el de la reivindicación 1. Al
menos en sus realizaciones preferidas, el sistema de compresión de
vapor comprende un circuito principal de compresión que comprende
un compresor, un condensador, un dispositivo de expansión y un
evaporador conectados en serie por una líneas principales de
refrigerante, teniendo dicho compresor una boca de aspiración, una
boca de descarga y una boca de presión intermedia; un circuito
economizador que comprende un dispositivo de expansión auxiliar y
unas líneas de refrigerante economizador conectadas entre dicho
condensador y al menos una de dicha boca de presión intermedia y
dicha boca de aspiración de dicho compresor; un circuito de
by-pass que comprende unas líneas de refrigerante
en by-pass conectadas entre dicha boca de presión
intermedia y dicha boca de aspiración; y un intercambiador de calor
adaptado para recibir un primer flujo procedente de dichas líneas
principales de refrigerante y un segundo flujo procedente de al
menos uno de dicho circuito economizador y de dicho circuito de
by-pass, estando colocados dicho primer flujo y
dicho segundo flujo para obtener una relación de intercambio de
calor en dicho intercambiador de calor, donde se puede hacer
funcionar selectivamente dicho sistema en un primer modo en el cual
dicho circuito economizador está activo y dicho circuito de
by-pass está inactivo, y un segundo modo en el cual
dicho circuito de by-pass está activo y dicho
circuito economizador está inactivo, y donde dicho intercambiador
de calor está activo para enfriar dicho primer flujo tanto en dicho
primer modo como en dicho segundo modo de funcionamiento.
Adicionalmente todavía, se puede disponer un
miembro de control que se asocie operativamente con una válvula de
cierre de by-pass y una válvula de cierre
economizador y que se utilice para controlar selectivamente estas
válvulas a fin de proporcionar un funcionamiento en el nivel o modo
que se desea. Estas válvulas, y las líneas y válvulas adicionales
pueden ser utilizadas para proporcionar una pluralidad de modos de
funcionamiento diferentes, según se desee.
Adicionalmente de acuerdo con la presente
invención, se proporciona un método para hacer funcionar un sistema
de compresión de vapor según la reivindicación 6.
A continuación se da una descripción detallada
de las realizaciones preferidas de la presente invención, haciendo
referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
la Figura 1 ilustra esquemáticamente un sistema
según la presente invención; y
la Figura 2 ilustra esquemáticamente otra
realización de un sistema según la presente invención.
La invención se refiere a los sistemas de
compresión de vapor y, más en particular, a unos sistemas de
compresión de vapor con una conexión eficiente de unos circuitos de
by-pass y economizador, lo cual permite un
funcionamiento mejorado en modos a carga reducida, así como a
múltiples niveles de carga.
La descripción siguiente se da en términos de un
sistema de compresión de vapor que representa una realización
preferida de la invención. Existen configuraciones del sistema como
se indica a continuación que pueden hacerse funcionar para
proporcionar un flujo en dos fases al compresor. Tal flujo es
aceptable con determinados tipos de compresor, y se considera que
los sistemas de este tipo son sistemas de compresión de vapor en el
sentido que aquí se usa y están perfectamente dentro del objeto de
la presente invención.
La Figura 1 muestra un sistema de compresión de
vapor 10 según la presente invención. El sistema de compresión de
vapor 10 incluye un circuito principal de compresión que incluye un
compresor 12, un condensador 14, un dispositivo de expansión 16 y
un evaporador 18. Estos componentes están conectados en serie por
unas líneas principales de refrigerante a fin de proporcionar un
flujo de refrigerante desde la boca de descarga 13 del compresor 12
a través de la línea 20 al condensador 14, desde el condensador 14 a
través de la línea 22 al dispositivo de expansión 16, desde el
dispositivo de expansión 16 a través de la línea 24 al evaporador
18, y desde el evaporador 18 a través de la línea 26 de vuelta a la
boca de aspiración 15 del compresor 12.
También se dispone un circuito economizador y se
conecta entre el condensador 14 y al menos una de la boca de
presión intermedia 28 y la boca de aspiración 15 del compresor 12.
Preferiblemente, se proporciona este circuito en forma de una línea
40 de refrigerante de economizador que conduce del condensador 14 a
un dispositivo auxiliar de expansión 42, y del dispositivo de
expansión 42 a través de la línea 44 de refrigerante de economizador
al intercambiador 32. En un modo de funcionamiento típico del
circuito economizador, el circuito economizador se extiende desde
el intercambiador de calor 32 a través de la línea 38 a una boca de
presión intermedia 28 del compresor 12.
Se puede colocar ventajosamente una válvula 46
de cierre del economizador a lo largo de las líneas de refrigerante
de economizador, por ejemplo a lo largo de la línea 40, para
permitir y bloquear selectivamente también el flujo a través del
circuito economizador. Alternativamente, si el dispositivo de
expansión 42 es un dispositivo de expansión electrónico, entonces
no se necesita la válvula 46.
Además, de acuerdo con la invención, el sistema
10 incluye también un circuito de by-pass que está
conectado entre una boca de presión intermedia 28 del compresor 12
y una boca de aspiración 15 de un compresor 12, El circuito de
by-pass permite el funcionamiento a carga reducida
del compresor 12. Según la invención, y ventajosamente, el circuito
de by-pass está adaptado para el flujo a través del
intercambiador de calor 32 del economizador de manera que se
subenfríe el flujo de refrigerante con el flujo procedente del
circuito de by-pass, utilizando así el
intercambiador de calor 32 del economizador, y mejorando el
rendimiento durante el funcionamiento a carga reducida. De este
modo, según la invención, la línea 38 de refrigerante de
by-pass conduce ventajosamente al intercambiador de
calor 32 del economizador y desde el intercambiador de calor 32 del
economizador a través de la línea 36 y de vuelta a la boca de
aspiración 15 del compresor 12. Una válvula de cierre 34 de
by-pass está colocada ventajosamente a lo largo de
la línea de by-pass 36 que conduce del
intercambiador de calor 32 a la boca de aspiración 15 para permitir
y bloquear selectivamente el flujo a través del circuito de
by-pass.
Debería observarse que se hace referencia a lo
largo de este texto al bloqueo del flujo a través de determinados
circuitos o componentes. Con el sentido que se usa aquí, este
término significa bloquear sustancialmente el flujo, de tal manera
que el circuito en cuestión quede prácticamente inactivo, o de tal
modo que la parte sustancial del flujo a través de ese circuito
quede bloqueada.
De acuerdo adicionalmente con la invención, la
línea principal 22 de refrigerante lleva el flujo a través del
intercambiador de calor 32 del economizador de manera que se expone
a una relación de intercambio de calor con la línea 38 de flujo del
intercambiador de calor 32. De este modo, el intercambiador de calor
32 está adaptado para recibir un primer flujo procedente de la
línea 22 de refrigerante principal y un segundo flujo procedente de
al menos uno del circuito economizador y del circuito de
by-pass, y la transferencia de calor se produce
tanto en el funcionamiento economizado a plena carga, como
ventajosamente también en el funcionamiento a carga parcial.
Con esta configuración, y ventajosamente, cuando
el compresor 12 va a funcionar en un estado a carga reducida, se
abre la válvula 34 para hacer pasar una parte del refrigerante a
través de la boca de presión intermedia 28 que representa una parte
del refrigerante que circula a través del compresor 12, la cual es
comprimida a una presión intermedia, descargando de esta manera el
compresor 12.
En el funcionamiento en el modo a carga
reducida, el flujo principal de refrigerante es subenfriado en un
intercambiador de calor economizador 32 para proporcionar una mejora
de las prestaciones del sistema en este modo de funcionamiento. A
este respecto, dependiendo del emplazamiento de la boca de presión
intermedia 28, el flujo de presión intermedia que sale por esta
boca es relativamente próximo a la presión de aspiración,
aumentando de esta manera la diferencia de temperatura disponible
para la interacción de transferencia de calor en el intercambiador
de calor 32 economizador.
Adicionalmente según la invención, se puede
proporcionar ventajosamente un miembro de control 48 y asociarlo en
cuanto a su funcionamiento con las válvulas de cierre 34, 46, o con
el dispositivo de expansión 42 si estuviera controlado
electrónicamente, para colocar selectivamente cualquiera de estas
válvulas en la posición cerrada o abierta de manera que se permita
al sistema 10 funcionar según se desee, en el modo a plena carga
economizado o en el modo a carga reducida, con el intercambiador de
calor 32 todavía activo o funcional para mejorar las prestaciones
del sistema. Por supuesto, el sistema 10 puede funcionar también en
un modo a plena carga no economizado con ambas válvulas 34, 46
cerradas.
Haciendo ahora referencia a la Figura 2, se
ilustra una realización adicional de la presente invención en la
cual se disponen unas válvulas y líneas adicionales para permitir
unos modos adicionales de funcionamiento del sistema. Esto resulta
particularmente ventajoso puesto que permite funcionar al sistema de
manera más próxima para adaptarse a la carga externa, y se puede
usar además para ampliar la envolvente operativa del sistema. Un
beneficio que surge de estas características de funcionamiento es
que la conmutación entre los modos activado y desactivado del
sistema se reduce, mejorando también la fiabilidad a largo plazo del
sistema.
Debería apreciarse que los circuitos
economizador y de by-pass aquí descritos pueden ser
considerados de hecho partes de circuito puesto que contienen
líneas de flujo y/o componentes que por sí solos pueden no
proporcionar un bucle cerrado. Con el sentido en que se utiliza
aquí, el término circuito incluye específicamente elementos de
circuito, partes o segmentos del mismo. Adicionalmente, los
circuitos economizador y de by-pass pueden
compartir componentes que funcionan de manera diferente en esos
modos de funcionamiento.
La Figura 2 muestra un sistema 10a en el que
están presentes unos componentes similares, es decir, el compresor
12, el condensador 14, el dispositivo de expansión 16 y el
evaporador 18. Como en la realización de la Figura 1, estos
componentes están conectados por unas líneas principales de
refrigerante 20, 22, 24 y 26 para definir el circuito principal de
refrigeración.
El sistema 10a tiene un circuito economizador,
un circuito de by-pass, un intercambiador de calor
economizador 32 y un dispositivo de expansión auxiliar 42 los
cuales están conectados por una serie de líneas y válvulas para
proporcionar una pluralidad de diferentes modos de funcionamiento
como se describirá adicionalmente a continuación.
También en esta realización, el compresor 12
tiene una boca intermedia 28 y una boca de aspiración 15, y un
circuito de by-pass se encuentra en comunicación
entre la boca intermedia 28 y la boca de aspiración 15, también a
través de una serie de líneas y válvulas para proporcionar una
pluralidad de modos de funcionamiento según se describe
adicionalmente a continuación.
En esta realización, se proporcionan unas líneas
y válvulas adicionales para permitir una pluralidad de modos
diferentes de funcionamiento que no son importantes ninguno de ellos
y que se tratan aquí. Tres de estos modos de funcionamiento se
tratan anteriormente en la Figura 1, es decir, un modo normal de
funcionamiento en el que se encuentran inactivos tanto el circuito
economizador como el circuito de by-pass, un modo
sólo de by-pass en el cual el circuito de
by-pass está activo y el circuito economizador está
inactivo y un modo sólo economizador en el que se encuentra activo
el circuito economizador y está inactivo el circuito de
by-pass. Como se entenderá mejor a partir de la
exposición siguiente, a través de líneas de flujo adicionales y de
las válvulas de control apropiadas dispuestas en estas líneas, se
proporcionan seis modos de funcionamiento adicionales
significativos. Éstos incluyen cuatro modos de funcionamiento en
los que el circuito economizador y el circuito de
by-pass se encuentran ambos activos, con diferentes
partes de flujo, o sin flujo, pasando a través del intercambiador
de calor 32, así como un modo de funcionamiento en
by-pass o a carga reducida sin que pase flujo a
través del intercambiador de calor 32, y un modo de funcionamiento
en by-pass o a carga reducida con flujo de
by-pass a través del intercambiador de calor 32 a
contraflu-
jo con la línea principal de refrigerante 22, en oposición a la disposición con flujo paralelo dispuesta en la Figura 1.
jo con la línea principal de refrigerante 22, en oposición a la disposición con flujo paralelo dispuesta en la Figura 1.
Se prefiere que el sistema de la presente
invención se adapte para permitir el funcionamiento en al menos
tres de los nueve modos de funcionamiento diferentes aquí
identificados.
Como se establecerá más adelante tres de estos
modos de funcionamiento permiten crear una condición de inundación
en la boca de aspiración o toma del compresor. En circunstancias
controladas, esto puede ser deseable como un medio de evitar el
sobrecalentamiento en la alimentación del compresor y con ello
reducir la temperatura de descarga del compresor. Así, el sistema y
el método de la presente invención están adaptados preferiblemente
para permitir el funcionamiento en al menos uno de estos tres modos
de funcionamiento.
Estas líneas y válvulas y su uso para
proporcionar modos de funcionamiento adicionales son como sigue.
La Figura 2 muestra el circuito economizador que
se extiende desde la línea principal de refrigerante 22 a través de
la línea 50 al dispositivo de expansión auxiliar 42, desde el
dispositivo de expansión auxiliar 42 a lo largo de la línea 52 al
intercambiador de calor economizador 32, y desde el intercambiador
de calor economizador 32 a lo largo de la línea 54 a una derivación
en la cual la línea 56 conduce a la línea 58 y a la boca intermedia
28 del compresor 12, mientras que la línea 60 conduce a la línea
principal 26 de refrigerante y a la boca de aspiración 15 del
compresor 12, como se muestra.
Adicionalmente, existen unas líneas para definir
el circuito de by-pass, el cual fluye desde la boca
intermedia 28 a través de la línea 58 a la derivación con la línea
56 y una línea 62 que une la línea 52 cerca del intercambiador de
calor economizador 32, y una línea 75 que conecta las líneas 62 y
26. Adicionalmente a estas líneas, las válvulas 64, 66, 68, 70 y 72
están colocadas a lo largo de determinadas líneas como se describe
más adelante, y la apertura y el cierre de estas válvulas permite
el funcionamiento del sistema 10a en los seis modos diferentes
adicionales identificados anteriormente.
La válvula 64 está colocada a lo largo de la
línea 50 como se muestra, mientras que la válvula 66 está colocada
a lo largo de la línea 56, la válvula 68 está colocada a lo largo de
la línea 60, la válvula 70 está colocada a lo largo de la línea 62
y la válvula 72 está colocada a lo largo de la línea 75 también
sustancialmente como se indica.
En un modo normal de funcionamiento, también
descrito en relación con la Figura 1, todas las válvulas están
sustancialmente cerradas, y el flujo principal dentro del sistema
10a se realiza a través de las líneas principales de refrigerante
20, 22, 24 y 26 como se describe anteriormente. En este modo, el
compresor 12 funciona en un estado a plena carga, y el
intercambiador de calor economizador 32 está sustancialmente
inactivo.
En un modo sólo de by-pass, las
válvulas 64, 66 y 72 están sustancialmente cerradas y las válvulas
68 y 70 están abiertas. Esto inactiva sustancialmente el circuito
economizador, pero proporciona el flujo a través del circuito de
by-pass que sale de la boca intermedia 28 a través
de la línea 58 y se desplaza a través de la línea 62, la válvula 70
y la línea 52 al intercambiador de calor economizador 32 que se
utiliza para subenfriar adicionalmente el flujo principal de
refrigerante de la línea 22. Este flujo de by-pass
sale entonces del intercambiador de calor economizador 32 a través
de la línea 54 y de la línea 60 y pasa a través de la válvula 68 a
la línea 26 y a la boca de aspiración 15 del compresor 12. En este
modo, y ventajosamente, se reduce la carga del compresor 12
mientras que las prestaciones del sistema son mejoradas todavía a
través del funcionamiento del intercambiador de calor economizador
32. Adicionalmente, en este modo, se hace funcionar al
intercambiador de calor 32 en una configuración de flujo a
contracorriente dispuesta en la realización de la Figura 1.
En un modo de funcionamiento sólo de
economizador, las válvulas 64 y 66 están abiertas mientras que las
válvulas 68, 70 y 72 están sustancialmente cerradas. En este modo
de funcionamiento, el circuito economizador es funcional y el
refrigerante fluye desde la línea principal de refrigerante 22 a
través de la línea 50 y de la válvula 64 al dispositivo de
expansión auxiliar 42. El flujo entonces se desplaza desde el
dispositivo de expansión auxiliar 42 a través de la línea 52 al
intercambiador de calor economizador 32, y a continuación a través
de la línea 54 y de la válvula 66 a la línea 58 y a la boca
intermedia 28 del compresor 12. A partir de esta descripción, y
considerando el modo de sólo by-pass anteriormente
descrito, debería quedar claro fácilmente que la boca intermedia 28
en esta realización puede actuar tanto como una toma o como una
salida del compresor 12. A este respecto, el compresor 12 puede ser
dotado de una boca intermedia de este tipo como una boca única que
desempeñe ambas funciones, o puede ser dotado de dos bocas
diferentes, una específicamente adaptada para la descarga y la otra
específicamente adaptada para la aspiración a alguna presión
intermedia. Cualquiera de estas configuraciones, y de las
alteraciones de las mismas, están perfectamente consideradas dentro
del alcance de la presente invención.
Como se estableció anteriormente, la realización
de la Figura 2 proporciona unos modos adicionales en los cuales
ambos circuitos están activos. En el primer modo en el que ambos
circuitos están activos, las válvulas 64, 66 y 68 están abiertas y
las válvulas 70 y 72 están cerradas de modo que el intercambiador de
calor economizador 32 funciona con flujo procedente del circuito
economizador, y el circuito de by-pass se encuentra
activo para reducir la carga del compresor 12. Específicamente en
esta configuración, el flujo en el circuito economizador se
desplaza desde la línea principal de refrigerante 22 a través de la
línea 50, la válvula 64, el dispositivo de expansión auxiliar 42 y
la línea 52 al intercambiador de calor economizador 32 como en las
otras realizaciones. A partir del intercambiador de calor
economizador 32, el flujo del economizador sale a través de la línea
54 y circula a través de la línea 60, la válvula 68 y la línea
principal de refrigerante 26 a la boca de aspiración 15 del
compresor 12. El circuito de by-pass en este modo de
funcionamiento también actúa, y el flujo de by-pass
abandona la boca intermedia 28 a través de la línea 58 y pasa a
través de la válvula 66 a la línea 56. El flujo de
by-pass de la línea 56 se une al flujo de
economizador en la línea 54 y este flujo combinado pasa a través de
la línea 60, la válvula 68 y la línea principal de refrigerante 26 a
una boca de aspiración 15 del compresor 12.
En otro modo de funcionamiento en el que ambos
circuitos actúan, las válvulas 64, 68 y 70 están abiertas y las
válvulas 66 y 72 están sustancialmente cerradas. En este modo de
funcionamiento, actúan tanto el circuito de by-pass
como el economizador, y se hace pasar un flujo combinado de
by-pass/economizador a través del intercambiador de
calor economizador 32 para subenfriar el refrigerante de la línea
principal de refrigerante 22 según se desee. En este modo de
funcionamiento, el circuito economizador funciona con el flujo
procedente de la línea principal de refrigerante 22 a través de la
línea 50, la válvula 64, el dispositivo de expansión auxiliar 42 y
la línea 52 al intercambiador de calor economizador 32. El flujo a
través del circuito de by-pass sale por la boca
intermedia 28 a través de las líneas 58 y 62 y a través de la
válvula 70 para unirse al flujo del economizador en la línea 52
aguas arriba del intercambiador de calor economizador 32. A
continuación, se hace pasar el flujo combinado del economizador y
del by-pass a través del intercambiador de calor
economizador 32 para la interacción de intercambio de calor con el
flujo principal de refrigerante de la línea 22, y sale a través de
la línea 54. Este flujo circula a continuación a través de la línea
60, la válvula 68 y la línea principal de refrigerante 26 de vuelta
a la boca de aspiración 15 del compresor 12. Se puede considerar
este modo de funcionamiento como una condición de inundación
controlada en la boca de aspiración 15 del compresor 12, lo cual
resulta beneficioso para reducir la temperatura de descarga del
compresor y para expandir la envolvente de funcionamiento del
sistema.
En otro modo de funcionamiento, las válvulas 64,
66 y 72 están abiertas y las válvulas 68 y 70 están sustancialmente
cerradas. En este caso, sólo se emplea el flujo de
by-pass para la interacción de transferencia de
calor en el intercambiador de calor economizador 32, mientras que
el flujo a través del circuito economizador pasa desde el
dispositivo de expansión 42 a través de la línea 75 y de la válvula
72 a la boca de aspiración 15. Como en un modo previo de
funcionamiento, se puede emplear una condición de inundación
controlada para obtener beneficios adicionales. Debería observarse
que se puede realizar un modo de funcionamiento idéntico abriendo
ambas válvulas 34 y 46 en la realización de la Figura 1.
En otro modo de funcionamiento de
by-pass, las válvulas 66 y 68 ó 70 y 72 están
abiertas y las otras válvulas están sustancialmente cerradas. Esto
permite que funcione el circuito de by-pass como un
circuito de by-pass convencional, con descarga del
compresor sin el uso del intercambiador de calor economizador.
Todavía en otro modo de funcionamiento, las
válvulas 64, 70 y 72 pueden estar abiertas mientras que las válvulas
66 y 68 están sustancialmente cerradas. Esto da lugar a un flujo a
través del circuito economizador y el circuito de
by-pass, sin flujo a través del intercambiador de
calor 32, lo cual proporciona un nivel adicional de descarga del
compresor 12 si se desea. Como anteriormente, también se puede
realizar la condición de inundación controlada en este caso.
Debería apreciarse fácilmente que las válvulas
64, 66, 68, 70 y 72 pueden ser fácilmente controladas por un
miembro de control 48, tal como se describe en relación con la
Figura 1, y que el miembro de control 48 puede estar adaptado para
sentir o detectar la información relacionada con los diversos
parámetros de funcionamiento del compresor, y utilizar tal
información para seleccionar un modo de funcionamiento apropiado, y
para enviar señales de control a las diversas válvulas a fin de
adoptar ese modo de funcionamiento específico seleccionado. Como se
indicó anteriormente, esto es particularmente ventajoso puesto que
múltiples modos de funcionamiento permiten una adaptación más
próxima del modo de funcionamiento del sistema 10, 10a, según la
presente invención a la carga externa, y permite adicionalmente
ampliar la envolvente operativa del sistema, y un número menor de
arranques/paradas del sistema, con lo cual se mejora igualmente la
fiabilidad del sistema.
Debería apreciarse que el sistema según la
presente invención permite ventajosamente múltiples etapas de
funcionamiento a carga reducida, y mejora adicionalmente el
rendimiento del funcionamiento en cada uno de estos modos.
También debería apreciarse que se obtienen
beneficios particulares según la presente invención en algunos
casos (Fig. 1) sin que se requieran elementos materiales
adicionales, y que se puede utilizar este sistema conjuntamente con
cualquier tipo de expansión para los dispositivos de expansión 16,
42. Adicionalmente, se puede proporcionar un dispositivo de
expansión auxiliar 42 como un dispositivo electrónico de control de
flujo, el cual puede ser usado para controlar el flujo a través de
la parte de los circuitos de las Figuras 1 y 2 sin necesidad de las
válvulas 46, 64, respectivamente.
Este sistema es especialmente útil en los
sistemas de accionamiento abierto, en los cuales el calor adicional
del motor no es absorbido por el refrigerante a baja presión,
aumentando de este modo la diferencia de temperatura disponible
para subenfriar adicionalmente el flujo principal de refrigerante en
el intercambiador de calor 32.
Debe entenderse que la invención no se limita a
las ilustraciones descritas y mostradas aquí, las cuales se
consideran meramente ilustrativas de los mejores modos de realizar
la invención, y las cuales son susceptibles de modificación de
forma, tamaño, disposición de partes y detalles de
funcionamiento.
Claims (8)
1. Un sistema de compresión de vapor (10, 10a)
que comprende:
un circuito principal que comprende un compresor
(12), un condensador (14), un dispositivo de expansión (16) y un
evaporador (18) conectados en serie por unas líneas principales de
refrigerante (20, 22, 24, 26) teniendo dicho compresor una boca de
aspiración (15), una boca de descarga (13) y una boca de presión
intermedia (28)
un circuito economizador que comprende un
dispositivo de expansión auxiliar (42) y unas líneas de refrigerante
(40, 44, 50, 52) de economizador conectadas entre dicho condensador
y al menos una de dicha boca de presión intermedia y dicha boca de
aspiración de dicho compresor;
un circuito de by-pass que
comprende unas líneas de refrigerante de by-pass
(34, 38, 54, 62) conectadas entre dicha boca de presión intermedia
(28) y dicha boca de aspiración (15); y
un intercambiador de calor (32)
caracterizado porque dicho intercambiador de calor está
adaptado para recibir un primer flujo procedente de dichas líneas
principales de refrigerante (20, 22, 24, 26) y un segundo flujo
selectivamente procedente de dicho circuito economizador y dicho
circuito de by-pass, estando dispuestos dicho
primer flujo y dicho segundo flujo para una relación de
transferencia de calor dentro de dicho intercambiador de calor
(32), donde dicho sistema puede funcionar de manera selectiva en un
primer modo en el cual dicho circuito economizador está activo y
circula a través de dicho intercambiador de calor y dicho circuito
de by-pass está inactivo, y un segundo modo en el
cual dicho circuito de by-pass está activo y circula
a través de dicho intercambiador de calor y dicho circuito
economizador está inactivo y donde en la práctica dicho
intercambiador de calor está activo para enfriar dicho primer flujo
tanto en dicho primer modo como en dicho segundo modo.
2. El sistema (10, 10a) de la reivindicación 1,
comprendiendo además una válvula de cierre de
by-pass (34, 70) colocada a lo largo de dichas
líneas de refrigerante (34, 38, 54, 62) para permitir y bloquear
selectivamente el flujo a través de dicho circuito de
by-pass y una válvula de cierre de economizador (46,
64) para permitir y bloquear selectivamente el flujo a través de
dicho circuito economizador, con lo cual dicho sistema puede
hacerse funcionar selectivamente en dicho primer modo y dicho
segundo modo.
3. El sistema (10, 10a) de la reivindicación 2,
comprendiendo además un miembro de control (48) asociado
operativamente con dicha válvula de cierre de
by-pass (34, 70) y con dicha válvula de cierre de
economizador (46, 64) para abrir y cerrar selectivamente dicha
válvula de cierre de by-pass y dicha válvula de
cierre de economizador.
4. El sistema (10a) de la reivindicación 1,
comprendiendo además unos medios para controlar selectivamente el
flujo a través de dicho circuito economizador y dicho circuito de
by-pass, con lo cual dicho sistema puede hacerse
funcionar selectivamente en dicho primer modo, dicho segundo modo en
el cual los flujos en dicho intercambiador de calor (32) son
concurrentes entre sí, un tercer modo en el cual dicho circuito
economizador y dicho circuito de by-pass están
sustancialmente inactivos y al menos un modo adicional seleccionado
del grupo que consiste en un cuarto modo en el cual dicho circuito
economizador y dicho circuito de by-pass están ambos
activos, y dicho segundo flujo comprende un flujo procedente de
dicho circuito economizador y dicho circuito de
by-pass, un quinto modo en el cual dicho circuito
economizador y dicho circuito de by-pass están ambos
activos, y dicho segundo flujo comprende un flujo procedente sólo
de dicho circuito economizador, un sexto modo en el cual dicho
circuito economizador y dicho circuito de by-pass
están ambos activos, y dicho segundo flujo comprende un flujo
procedente sólo de dicho circuito de by-pass, un
séptimo modo en el cual dicho circuito economizador y dicho
circuito de by-pass están ambos activos, están en
by-pass respecto a dicho intercambiador de calor
(32), y fluyen a dicha boca de aspiración (15) de dicho compresor
(12), un octavo modo en el cual dicho circuito economizador está
inactivo y dicho circuito de by-pass está activo,
donde dicho circuito de by-pass está en
by-pass respecto a dicho intercambiador de calor
(32) y fluye a dicha boca de aspiración (15) de dicho compresor
(12), y un noveno modo en el cual dicho circuito economizador está
inactivo y dicho circuito de by-pass está activo,
donde dicho segundo flujo comprende flujo procedente de dicho
circuito de by-pass y donde el flujo en dicho
intercambiador de calor es sustancialmente en sentido contrario al
circuito.
5. El sistema (10a) de la reivindicación 4,
donde dichos medios para controlar selectivamente están adaptados
para permitir el funcionamiento de dicho sistema en cada uno de
dicho primer modo, dicho segundo modo, dicho tercer modo, dicho
cuarto modo, dicho quinto modo, dicho sexto modo, dicho séptimo
modo, dicho octavo modo y dicho noveno modo.
6. Un método para hacer funcionar un sistema de
compresión de vapor (10, 10a) que comprende un circuito principal
de compresión de vapor que tiene un compresor (12), un condensador
(14), un dispositivo de expansión (16) y un evaporador (18)
conectados en serie por unas líneas principales de refrigerante (20,
22, 24, 26), teniendo dicho compresor una boca de aspiración (15),
una boca de descarga (13) y una boca de presión intermedia (28); un
circuito economizador que tiene un dispositivo de expansión auxiliar
(42) y unas líneas de refrigerante (40, 44, 50, 52) de economizador
conectadas entre dicho condensador y al menos una de dicha boca de
presión intermedia y dicha boca de aspiración de dicho compresor;
un circuito de by-pass que comprende unas líneas de
refrigerante de by-pass (34, 38, 54, 62) conectadas
entre dicha boca de presión intermedia (28) y dicha boca de
aspiración (15); y un intercambiador de calor (32)
caracterizado porque dicho intercambiador de calor está
adaptado para recibir un primer flujo procedente de dichas líneas
principales de refrigerante (20, 22, 24, 26) y un segundo flujo
selectivamente procedente de dicho circuito economizador y dicho
circuito de by-pass, estando dispuestos dicho
primer flujo y dicho segundo flujo en una relación de transferencia
de calor dentro de dicho intercambiador de calor (32), que
comprende hacer funcionar selectivamente dicho sistema en un primer
modo en el cual dicho circuito economizador está activo y circula a
través de dicho intercambiador de calor y dicho circuito de
by-pass está inactivo, y un segundo modo en el cual
dicho circuito de by-pass está activo y circula a
través de dicho intercambiador de calor y dicho circuito
economizador está inactivo y donde en la práctica dicho
intercambiador de calor (32) está activo para enfriar el flujo en
dichas líneas principales de refrigerante tanto en dicho primer
modo como en dicho segundo modo.
7. El método de la reivindicación 6,
comprendiendo además hacer funcionar selectivamente dicho sistema
(10a) en al menos tres modos diferentes seleccionados del grupo que
consiste en un primer modo donde dicho circuito economizador está
activo y dicho circuito de by-pass está inactivo, un
segundo modo en el cual dicho circuito de by-pass
está activo y dicho circuito economizador está inactivo y los flujos
en dicho intercambiador de calor (32) son sustancialmente
concurrentes entre sí, un tercer modo donde dicho circuito
economizador y dicho circuito de by-pass están
sustancialmente inactivos, un cuarto modo donde dicho circuito
economizador y dicho circuito de by-pass están
ambos activos, y dicho segundo flujo comprende un flujo procedente
de dicho circuito economizador y dicho circuito de
by-pass, un quinto modo en el cual dicho circuito
economizador y dicho circuito de by-pass están
ambos activos, y dicho segundo flujo comprende un flujo procedente
sólo de dicho circuito economizador, un sexto modo en el cual dicho
circuito economizador y dicho circuito de by-pass
están ambos activos, y dicho segundo flujo comprende un flujo
procedente sólo de dicho circuito de by-pass, un
séptimo modo en el cual dicho circuito economizador y dicho
circuito de by-pass están ambos activos, están en
by-pass respecto a dicho intercambiador de calor
(32), y fluyen a dicha boca de aspiración (15) de dicho compresor
(12), un octavo modo en el cual dicho circuito economizador está
inactivo y dicho circuito de by-pass está activo,
donde dicho circuito de by-pass está en
by-pass respecto a dicho intercambiador de calor
(32) y fluye a dicha boca de aspiración (15) de dicho compresor
(12), y un noveno modo en el cual dicho circuito economizador está
inactivo y dicho circuito de by-pass está activo,
donde dicho segundo flujo comprende flujo procedente de dicho
circuito de by-pass y donde el flujo en dicho
intercambiador de calor (32) es sustancialmente en sentido
contrario al circuito.
8. El método de la reivindicación 7, donde
dichos al menos tres modos diferentes incluyen al menos uno de
dicho cuarto modo, dicho sexto modo y dicho séptimo modo, con lo
cual se puede crear una condición de inundación en dicha boca de
aspiración (15) de dicho compresor (12).
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