MXPA98000593A - Desestratificador para acumulador en la succion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a acumulador en la succión para usarse en un equipo de enfriamiento utilizando como calentador o sistema acondicionador de aire, caracterizado por:un tubo de entrada que se extiende desde una parte superior de dicho acumulador hacia el fondo del mismo;dicho tubo de entrada es efectivo para admitir una mezcla de un refrigerador y aceite;dicho acumulador es efectivo para acumular la mezcla en forma líquida;un tubo de salida que tiene una abertura cerca de la parte superior del acumulador y un orificio cerca de fondo del acumulador;y una porción del tubo de entrada tiene una pluralidad de barrenos en ella, cuya pluralidad de barrenos se encuentran espaciados a lo largo de la porción desde cerca del fondo del acumulador ascendentemente a lo largo del tubo de entrada, de manera que la entrada de la mezcla en el acumulador desde el tubo de entrada desestratifica la mezcla en forma líquida acumulada en el acumulador.

Description

DESESTRATIFICADOR PARA ACUMULADOR EN LA SUCCIÓN DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un aparato para desestratificar dos líquidos mezclados en un acumulador en la succión usado con un equipo de enfriamiento utilizado como calentador o un acondicionador de aire, y en particular, con un aparato para desestratificar un refrigerante y un lubricante en un acumulador en la succión con tubo de tipo en "J", "U" o de tubería vertical. Para propósitos prácticos, los líquidos son incompresibles. Los compresores para refrigeración, esto es, los compresores para los equipos de enfriamiento utilizados como calentadores, para los acondicionadores de aire y para los refrigeradores se diseñan para comprimir únicamente vapores. Aun cuando son capaces de tolerar pequeñas cantidades de liquido, los compresores eficientes y bien diseñados son altamente susceptibles de poder dañarse internamente si suficiente líquido entra en el cilindro de compresión. Además, el exceso de líquido que entre al compresor diluye y/o deslava de las superficies internas el aceite del compresor, interfiriendo así con la lubricación normal del compresor. Un acumulador en la succión usualmente se coloca entre un evaporador y el compresor en un equipo de enfriamiento utilizado como calentador o acondicionador de aire. Durante el funcionamiento, el acumulador en la succión recibe el líquido y el vapor combinados desde el evaporador por vía de un deflector de entrada. El vapor pasa al compresor vía un tubo de salida y una cantidad medida de una mezcla de aceite y refrigerante líquido es pasada a través de un orificio hacia el compresor. Cuando se encuentra apagado el equipo de enfriamiento utilizado como calentador o acondicionador de aire durante un período prolongado, el refrigerante tiende a licuarse dentro del sistema. Cuando se arranca el sistema o en condiciones de funcionamiento ambientales bajas, grandes cantidades de refrigerante líquido pueden regresar al compresor. Las oleadas de líquido pueden dañar al compresor si no se encuentra presente el acumulador. El acumulador previene o evita tales oleadas de líquido. El diseño del tubo de salida asegura que el nivel del líquido permanezca debajo de la abertura para vapor del tubo de salida. La abertura para vapor del tubo de salida se coloca cercana a la parte superior del acumulador, permitiendo por ello el regreso del vapor al compresor, mientras que retiene el líquido en el acumulador. El líquido en el acumulador es típicamente una mezcla de un refrigerante y un lubricante. La mezcla de refrigerante/líquido lubricante/vapor entra en el acumulador vía un deflector de entrada en la parte superior del acumulador. La mezcla típicamente entra en el acumulador, goteando el liquido más pesado desde la mezcla de líquido/vapor. El vapor refrigerante más ligero permanece en la parte superior, donde éste es succionado al interior de la abertura para vapor del tubo de salida. La mezcla de refrigerante/lubricante más pesada se va hacia el fondo del acumulador. Mientras el sistema esta trabajando, la abertura para vapor del tubo de salida en el acumulador proporciona vapor al compresor. El lubricante, que usualmente no es volátil, junto con cantidades que varían de refrigerante líquido, permanece detrás y se acumula cerca del fondo del acumulador. El orificio de retorno de aceite ubicado cerca del fondo del tubo de salida, regresa una mezcla controlada rica en aceite hacia el compresor. Cuando se apaga el sistema durante un período prolongado y la temperatura ambiental al aire libre es inferior a la temperatura ambiental en el interior, el compresor se puede convertir en la parte más fría del equipo de enfriamiento utilizado como calentador o sistema de aire acondicionado. Cuando esto ocurre, el refrigerante emigra hacia el compresor, algunas veces llenándolo completamente con refrigerante líquido. El lubricante, que es más ligero que el refrigerante líquido, flota en la parte superior del refrigerante. Durante el arranque, todo el lubricante podría ser succionado al interior de la bomba del compresor y ser descargado al interior del resto del sistema. Además de los problemas que ocurren en el arranque, un acumulador puede recibir una afluencia súbita de refrigerante líquido durante el funcionamiento en temperaturas ambientales bajas. Esta condición es conocida como retroinundación de líquido y puede ocurrir siempre que la temperatura ambiental se encuentre debajo de los 35 °F. La retroinundación puede ocurrir también en un sistema acondicionador de aire debido a causas tales como un evaporador defectuoso, funcionamiento en condiciones ambientales exteriores muy frías, o con sobrecarga de refrigerante en el sistema. Durante la retroinundación, la mezcla de refrigerante/lubricante forma una capa superior espumosa, claramente rica en aceite estratificado sobre la parte superior de una capa inferior rica en refrigerante. Esta estratificación inhibe el retorno rápido del lubricante desde el acumulador hacia el compresor. El nivel de la espuma puede elevarse suficientemente alto para entrar en la abertura para vapor del tubo de salida, componiendo así un líquido indeseado que es llevado al compresor. Dependiendo de las condiciones de funcionamiento, la cantidad de líquido que regresa al compresor produce el movimiento lento de líquido y daño al compresor. Los diseños actuales han funcionado satisfactoriamente durante años con refrigerantes HCFC y CFC con aceite mineral y alcabencenos. Han surgido problemas con nuevos refrigerantes HFC tales como el R-410A y aceites POE. Aun cuando las mezclas de R-410A/aceite POE tienen cartas de miscibilidad similares a las de las mezclas convencionales de R-22/MO (aceite mineral), las mezclas de R-410A/POE son mucho más lentas de desestratificar y de regresar el aceite del acumulador al compresor. Esta anomalía ocurre tanto bajo las condiciones del arranque como de la retroinundación. Existe la necesidad de un acumulador que desestratifique la mezcla de refrigerante/lubricante. El meramente extender el tubo de entrada hasta un punto cerca del fondo del acumulador, en un intento por desestratificar la mezcla de refrigerante/lubricante produce espumado excesivo. Es por ello un objeto de la presente invención desestratificar una mezcla de refrigerante/lubricante en un acumulador durante el funcionamiento normal. Expuesto brevemente, un acumulador en la succión para usarse en un equipo de enfriamiento utilizado como calentador o sistema acondicionador de aire (aire acondicionado) incluye un tubo de entrada que tiene una pluralidad de barrenos en el mismo. Un barreno se encuentra preferentemente en el extremo del tubo de entrada, mientras que los otros son de tamaño decreciente y están espaciados desde cerca del fondo del acumulador, hacia arriba a lo largo del tubo de entrada. Ese arreglo asegura que una mezcla de vapor/líquido de refrigerante y lubricante que entre en el acumulador no produzca espumado excesivo durante el funcionamiento normal a la vez que desestratifique rápidamente una mezcla estratificada que ocurre frecuentemente durante periodos de inactividad del sistema o en la retroinundación. De acuerdo con una modalidad de la invención, un acumulador en la succión para usarse en un equipo de enfriamiento utilizado como calentador o sistema acondicionador de aire, incluye un tubo de entrada que se extiende desde una parte superior del acumulador hacia una parte inferior del acumulador, el tubo de entrada siendo efectivo para admitir una mezcla de un refrigerante y un aceite, el acumulador siendo además efectivo para acumular la mezcla en forma líquida, un tubo de salida que tiene una abertura cerca de la parte superior del acumulador y un orificio cerca del fondo del acumulador y una porción del tubo de entrada tiene una pluralidad de barrenos en el mismo, la pluralidad de barrenos están espaciados a lo largo de la porción desde cerca del fondo del acumulador ascendentemente a lo largo del tubo de entrada, de manera tal que la entrada de la mezcla en el acumulador desde el tubo de entrada desestratifique la mezcla en forma líquida acumulada en el acumulador.

De acuerdo con una modalidad de la invención, un acumulador en la succión para usarse en un equipo de enfriamiento utilizado como calentador o sistema acondicionador de aire, incluye un medio de entrada para admitir una mezcla de un refrigerante y un aceite en el acumulador, el acumulador siendo efectivo para acumular la mezcla en forma líquida, un primer medio de salida para sacar el refrigerante en una forma de vapor desde el acumulador, un segundo medio de salida para sacar el aceite en una forma líquida desde el acumulador y el medio de entrada incluye medios para desestratificar la mezcla en forma líquida acumulada en el acumulador. Los anteriores, y otros objetos, características y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción leída en conjunción con los dibujos que se acompañan, en los cuales, los números de referencia iguales designan a los mismos elementos. La figura 1 muestra un acumulador de acuerdo con la técnica anterior conectado a un compresor a tornillo. La Figura 2A es una vista en perspectiva de un tubo de entrada para un acumulador en la succión, de acuerdo a una modalidad de la presente invención. La Figura 2B es una vista en perspectiva de un tubo de entrada para un acumulador en la succión, de acuerdo a la modalidad de la Figura 2A.

La Figura 2C es una vista en perspectiva de un tubo de entrada para un acumulador en la succión, de acuerdo a la modalidad de la Figura 2A. La Figura 2D es una vista en perspectiva de un tubo de entrada para un acumulador en la succión, de acuerdo a la modalidad de la Figura 2A. La Figura 3 muestra el acumulador en la succión de la presente invención conectado a un compresor a tornillo. Con referencia a la Fig. 1, durante el funcionamiento normal, una mezcla de refrigerante/lubricante (no mostrada) entra en un acumulador 20 de la técnica anterior por vía de una entrada 45. El vapor refrigerante se succiona hacia el interior por una abertura para vapor 41 de un tubo de salida 40 y se envía a un compresor 10 conectado al acumulador 20 por vía de una tubería de conexión 48. Un orificio para retorno de aceite 35 en el tubo de salida 40 regresa el lubricante desde la mezcla de refrigerante/lubricante directamente al compresor 10. Durante periodos prolongados de inactividad o en condiciones de retroinundación, la mezcla de refrigerante/lubricante en la tubería de conexión 48 fluye al interior del acumulador 20. En el interior del compresor 10, la mezcla de refrigerante/lubricante se separa en un aceite 30 y un refrigerante 31. En el interior del acumulador 20, la mezcla de refrigerante/lubricante se separa en una capa rica en aceite 32 y una capa rica en refrigerante 33. El orificio para retorno de aceite 35 se encuentra así enteramente dentro de la capa rica en refrigerante 33 y esta imposibilitado para regresar una cantidad aceptable de aceite al compresor 10 durante las condiciones de retroinundación o de arranque. Con referencia a las Figuras 2A-2D y 3, un acumulador 100 incluye una pieza de tubería de entrada 52 y una pieza de tubería de salida 54 fijas a una cubierta de acumulador 56 y que se extienden a través de la cubierta 56. Los extremos superiores de las piezas de tubería de entrada y de salida 52, 54 se usan como puntos de conexión a otras partes de un equipo de enfriamiento utilizado como calentador/sistema acondicionador de aire tales como un evaporador (no mostrado) o el compresor 10. Un tubo de entrada 50 se ajusta sobre un extremo inferior de la pieza de tubería de entrada 52 y se conecta a la cubierta de acumulador 56, preferentemente soldando con latón una pluralidad de rebordes 58 sobre un primer extremo del tubo de entrada 50 a un lado inferior de la cubierta 56. Un tubo de salida 60, mostrado aquí configurado como un tubo en "J" convencional, se conecta a la pieza de tubería de salida por medios convencionales. Una abertura para vapor 62 del tubo de salida 60 se dispone cerca de la cubierta 56, de manera que la capacidad líquida del acumulador se maximiza mientras que permite que entre el vapor por la abertura para vapor 62 de manera fácil durante el funcionamiento normal del equipo de enfriamiento utilizado como calentador/sistema acondicionador de aire. Un orificio 64 en una porción curva inferior del tubo de salida 60 permite que se entregue una cantidad controlada de lubricante directamente al compresor 10. El tubo de entrada 50 incluye un barreno extremo 70 en el extremo de fondo del tubo de entrada 50 y una pluralidad de barrenos laterales 71, 72, 73 y 74 preferentemente en un mismo lado del tubo de entrada 50. Aun cuando los barrenos laterales 71, 72, 73 y 74 son opcionalmente de tamaño similar, el barreno lateral 71 preferentemente es más grande que el barreno lateral 72 para un desempeño óptimo. El barreno lateral 72 preferentemente es más grande que el barreno lateral 73, el cual a su vez es preferentemente más grande que el barreno lateral 74. La ubicación de dichos barrenos laterales 71, 72, 73 y 74 sobre un lado particular o encontrándose sobre un mismo lado también es considerado opcional. En las condiciones de arranque o de retroinundación, al tener barrenos más grandes 70 y 71 más cercanos al extremo de fondo del tubo de entrada 50, se permite que burbujee el vapor/líquido entrante, a través de la capa rica en refrigerante 33 y la capa rica en aceite 32 en el acumulador 100 para crear una acción suave de agitación. El vapor/líquido entrante que alcanza los barrenos 70 y 71 tiene una velocidad inferior a la del vapor/líquido entrante que alcanza los barrenos 72 a 74, ya que los barrenos 70 y 71 son más grandes que los barrenos 72 a 74. Este arreglo asegura que nada de los sedimentos sólidos en el fondo del acumulador 100 sean levantados y empujados hacia el orificio de retorno del aceite 64 y lo obstruyan. El proveer solamente los barrenos 70 y 71 en el tubo de entrada 50 agrega caída de presión al sistema. Por ello, los barrenos más pequeños 72 a 74 se proporcionan en niveles más altos a lo largo del tubo de entrada 50. Durante el funcionamiento normal, el nivel de la mezcla de refrigerante líquido/lubricante rara vez se eleva a estos niveles más altos, de manera que los vapores con alta velocidad que entran en el tubo de entrada 50 desde el evaporador (no mostrado) dejan el tubo de entrada 50 a través de los barrenos más pequeños 72 a 74, evitando así la caída de presión en el sistema. Durante las condiciones de retroinundación o de arranque, cuando el acumulador 100 se llena con la mezcla de refrigerante líquido/lubricante, la velocidad más alta del vapor refrigerante que sale por el tubo de entrada 50 a través de los barrenos 72 a 74 crea una agitación más rápida o batido de la mezcla de líquido refrigerante/lubricante. Además, el área abierta total de los barrenos (el área total de los barrenos 70 a 74) es suficientemente grande para evitar una agitación pesada y una acción espumosa pesada. Las ubicaciones y los tamaños de los barrenos están influenciados principalmente por el tamaño del acumulador, el tamaño del tubo, la velocidad del vapor y la selección del lubricante y el refrigerante. Las ubicaciones y las dimensiones específicas de los barrenos se pueden determinar experimentalmente . Aun cuando el tubo de entrada 50 se muestra con una sección transversal cuadrada, su sección transversal es opcionalmente circular, rectangular, triangular o en realidad de cualquier forma. La sección transversal cuadrada del tubo de entrada 50 se debe preferentemente a consideraciones de manufactura, que incluyen facilidad de fabricación del mismo tubo 50, facilidad de fabricación de los rebordes 58 en el extremo del tubo y facilidad de ajuste del tubo 50 sobre la pieza de tubería de entrada 52 que se encuentra en muchos diseños de acumuladores conocidos.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Acumulador en la succión para usarse en un equipo de enfriamiento utilizado como calentador o sistema acondicionador de aire, caracterizado por: un tubo de entrada que se extiende desde una parte superior de dicho acumulador hacia el fondo del mismo; dicho tubo de entrada es efectivo para admitir una mezcla de un refrigerante y aceite; dicho acumulador es efectivo para acumular la mezcla en forma líquida; un tubo de salida que tiene una abertura cerca de la parte superior del acumulador y un orificio cerca del fondo del acumulador; y una porción del tubo de entrada tiene una pluralidad de barrenos en ella, cuya pluralidad de barrenos se encuentran espaciados a lo largo de la porción desde cerca del fondo del acumulador ascendentemente a lo largo del tubo de entrada, de manera que la entrada de la mezcla en el acumulador desde el tubo de entrada desestratifica la mezcla en forma líquida acumulada en el acumulador.

2. Un acumulador de acuerdo a la reivindicación 1, en el cual dicha pluralidad de barrenos incluye primer y segundo barrenos, cuyo primer barreno es más grande que el segundo barreno y se encuentra más cerca al fondo del acumulador que el segundo barreno.

3. Un acumulador de acuerdo a la reivindicación 1, en el cual dicha pluralidad de barrenos incluye primer y segundo barrenos, cuyo primer barreno es más pequeño que el segundo barreno y se encuentra más cerca al fondo del acumulador que el segundo barreno.

4. Acumulador en la succión para usarse en un equipo de enfriamiento utilizado como calentador o sistema acondicionador de aire, caracterizado por: un medio de entrada para admitir una mezcla de un refrigerante y aceite en el acumulador; dicho acumulador es efectivo para acumular dicha mezcla en forma líquida; un primer medio de salida para sacar dicho refrigerante en forma de vapor desde el acumulador; un segundo medio de salida para sacar dicho aceite en forma líquida desde el acumulador; y dicho medio de entrada incluye un medio para desestratificar la mezcla en forma líquida acumulada en el acumulador.

5. Un acumulador de acuerdo a la reivindicación 4, en el cual dicho medio para desestratificar incluye un medio para reducir la velocidad de la mezcla, conforme la mezcla es admitida en el acumulador por el medio de entrada.