ES2446366T3

ES2446366T3 - Compensation container for refrigerant circuits

Info

Publication number: ES2446366T3
Application number: ES11000555T
Authority: ES
Inventors: Wolfgang Noll; Marc Schellen
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2014-03-07
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: EP2375027A3; EP2375027B1; EP2375027A2; AT509435A1; AT509435B1

Abstract

Contenedor de compensación (1) para circuitos refrigerantes con una línea de ventilación (2) y una línea dellenado (3) que conduce hacia abajo fuera del contenedor de compensación (1), caracterizado porque la línea dellenado (3) en la zona de la conexión al contenedor de compensación (1) dispone de una trayectoria deestabilización (5) de mayor diámetro y, además, directamente por debajo de la trayectoria de estabilización (5) estádispuesto un volumen de estabilización (4) también con mayor diámetro, y la línea de ventilación (2) desemboca pordebajo del contenedor de compensación (1) en el volumen de estabilización (4) de la línea de llenado (3).Compensation container (1) for refrigerant circuits with a ventilation line (2) and a delineation line (3) that leads downwards out of the compensation container (1), characterized in that the filling line (3) in the area of the connection to the compensation container (1) has a stabilization path (5) of greater diameter and, in addition, directly below the stabilization path (5) there is a stabilization volume (4) also with a larger diameter, and the line vent (2) flows below the compensation container (1) into the stabilization volume (4) of the filling line (3).

Description

Contenedor de compensación para circuitos refrigerantes Compensation container for refrigerant circuits

La invención se refiere a un contenedor de compensación para circuitos refrigerantes. The invention relates to a compensation container for refrigerant circuits.

Semejante contenedor de compensación se muestra en el documento EP 0374038A1. Such a compensation container is shown in EP 0374038A1.

En circuitos refrigerantes, en particular, de motores de combustión se puede producir una formación de burbujas. Estas burbujas empeoran la transferencia de calor y pueden llevar a una fatiga de material producida por la cavitación. In cooling circuits, in particular, of combustion engines, bubble formation can occur. These bubbles worsen heat transfer and can lead to fatigue of material produced by cavitation.

Además, el circuito refrigerante está sujeto a grandes variaciones de temperatura, de modo que se producen también modificaciones del volumen del agente refrigerante. In addition, the refrigerant circuit is subject to large temperature variations, so that changes in the volume of the cooling agent also occur.

Por lo tanto, en semejantes circuitos refrigerantes, los contenedores de compensación casi siempre están dispuestos de manera paralela al radiador del motor. En el lado caliente del refrigerador está colocada casi siempre una válvula de ventilación. Desde esta última, una línea de ventilación conduce casi siempre hacia arriba en el volumen del contenedor de compensación. En el contenedor de compensación se acumula agua en la parte inferior, mientras que en la parte superior hay aire. En la parte inferior, una línea de llenado conduce desde el contenedor de compensación hacia el lado frío del radiador. Therefore, in such cooling circuits, the compensation containers are almost always arranged parallel to the engine radiator. A ventilation valve is almost always placed on the hot side of the refrigerator. From the latter, a ventilation line almost always leads upwards in the volume of the compensation container. In the compensation container, water is accumulated in the lower part, while in the upper part there is air. At the bottom, a filling line leads from the compensation container to the cold side of the radiator.

Durante un calentamiento en el circuito refrigerante, el agente refrigerante se expande. Por medio de la línea de llenado, el agente refrigerante se puede expandir en el contenedor de compensación. A continuación, el aire en el contenedor de compensación se comprime. A este respecto, en motores de automóviles se produce una presión de 1200 a 1500 hPa. Si la presión excede un valor máximo predeterminado, una válvula de seguridad permite la salida de aire (húmedo). Si disminuye la temperatura, el agente refrigerante fluye fuera del recipiente de compensación hacia dentro del circuito refrigerante, disminuyendo la presión en el recipiente de compensación. Si la presión está por debajo de un valor determinado, la válvula de seguridad se abre permitiendo que fluya aire desde el exterior hacia dentro del contenedor de compensación. During a heating in the refrigerant circuit, the cooling agent expands. Through the filling line, the cooling agent can be expanded in the compensation container. Next, the air in the compensation container is compressed. In this regard, a pressure of 1200 to 1500 hPa is produced in car engines. If the pressure exceeds a predetermined maximum value, a safety valve allows the exit of air (wet). If the temperature decreases, the cooling agent flows out of the compensation vessel into the refrigerant circuit, lowering the pressure in the compensation vessel. If the pressure is below a certain value, the safety valve opens allowing air to flow from the outside into the compensation container.

Esto tiene como resultado el problema de que con cada descarga de aire escapa aire húmedo, mientras que con el flujo de entrada entra una corriente de aire más seco. Se produce así con el paso del tiempo una pérdida de agente refrigerante en el circuito refrigerante. Por lo tanto, para motores de plantas de cogeneración se reduce la presión en el circuito refrigerante hasta aproximadamente 300 hPa, de modo que por lo general no se produce una salida de agente refrigerante a través de la válvula de seguridad. Los tiempos de funcionamiento claramente más prolongados de los motores de cogeneración en comparación con motores de automóviles hacen que se deba evitar una salida importante de líquido refrigerante. Además, junto con la presión disminuye también la fugacidad. This results in the problem that humid air escapes with each air discharge, while a drier stream of air enters the inflow. A loss of refrigerant in the refrigerant circuit occurs over time. Therefore, for cogeneration plant engines, the pressure in the coolant circuit is reduced to approximately 300 hPa, so that there is generally no coolant outlet through the safety valve. The clearly longer operating times of cogeneration engines compared to automobile engines mean that an important coolant leak must be avoided. In addition, along with the pressure, the transience also decreases.

Además, con los contenedores de compensación de acuerdo con el estado actual de la técnica existe el problema de que el líquido refrigerante en el contenedor de compensación a través del llenado por la vía de la línea de ventilación se encuentra en la zona superior en un circuito y, por lo tanto, también con la temperatura del circuito refrigerante fluye hacia dentro del recipiente de compensación. Puesto que el recipiente de compensación por lo general no tiene un aislamiento de calor, se producen pérdidas de calor hacia el medio ambiente. In addition, with the compensation containers according to the current state of the art there is a problem that the coolant in the compensation container through filling by the ventilation line is in the upper zone in a circuit and, therefore, also with the temperature of the refrigerant circuit flows into the compensation vessel. Since the compensation vessel usually does not have heat insulation, heat losses to the environment occur.

Mientras que esto no constituye ningún problema para los automóviles, puesto que sus motores igualmente deben refrigerarse y el contenedor de compensación asume así una función refrigerante, para las plantas de cogeneración se requiere evitar semejantes pérdidas de calor en el orden de aproximadamente 100 W, puesto que a través de esto se reduce el grado de eficiencia térmica. Plantas de cogeneración producen energía eléctrica, en donde el calor residual de los agregados se aprovecha para los propósitos de calefacción. En plantas de cogeneración es posible usar diferentes agregados, por ejemplo, motores de combustión interna (Otto, Diesel, Stirling), turbinas de vapor o celdas de combustible. While this does not constitute a problem for cars, since their motors must also be cooled and the compensation container thus assumes a cooling function, for cogeneration plants it is required to avoid such heat losses in the order of approximately 100 W, since that through this the degree of thermal efficiency is reduced. Cogeneration plants produce electrical energy, where the residual heat of the aggregates is used for heating purposes. In cogeneration plants it is possible to use different aggregates, for example, internal combustion engines (Otto, Diesel, Stirling), steam turbines or fuel cells.

Por lo tanto, la presente invención tiene como objetivo configurar un contenedor de compensación de tal manera que permita una evacuación segura del aire con menos pérdidas de calor y menos variaciones de presión. Therefore, the present invention aims to configure a compensation container in such a way as to allow a safe evacuation of the air with less heat losses and less pressure variations.

Esto se logra de acuerdo con la invención a través de las características de la reivindicación 1. This is achieved according to the invention through the features of claim 1.

Para un contenedor de compensación para circuitos refrigerantes con una línea de ventilación y una línea de llenado que conduce hacia abajo fuera del contenedor de compensación, la línea de llenado dispone en la zona de la conexión al contenedor de compensación de una trayectoria de estabilización de mayor diámetro y, además, directamente debajo de la trayectoria de estabilización dispone de un volumen de estabilización también de mayor diámetro. La línea de ventilación desemboca por debajo del contenedor de compensación en el volumen de estabilización de la línea de llenado. A través de esto se logra retardar claramente el agente refrigerante desde la línea de ventilación en el volumen de estabilización y las burbujas de aire del agente refrigerante pueden fluir a través de la ancha trayectoria de estabilización hacia arriba dentro del recipiente de compensación, puesto que con la velocidad reducida no son arrastradas con el agente refrigerante. Se desea una velocidad de flujo máxima del agente refrigerante en el volumen de estabilización inferior a 0,01 m/s. Por lo tanto, no tiene lugar un flujo de paso For a compensation container for refrigerant circuits with a ventilation line and a filling line that leads down out of the compensation container, the filling line has a greater stabilization path in the area of connection to the compensation container diameter and, in addition, directly below the stabilization path has a stabilization volume also of greater diameter. The ventilation line flows below the compensation container in the stabilization volume of the filling line. Through this it is possible to clearly retard the cooling agent from the vent line in the stabilization volume and the air bubbles of the cooling agent can flow through the wide stabilization path up into the compensation vessel, since with The reduced speed are not dragged with the cooling agent. A maximum flow rate of the cooling agent in the stabilization volume of less than 0.01 m / s is desired. Therefore, a flow of passage does not take place

continuo de agente refrigerante a través del contenedor de compensación. Por lo tanto, el líquido refrigerante en el contenedor de compensación sirve solamente para compensar la compensación de volumen a causa de la temperatura y no se calienta hasta la temperatura del circuito refrigerante, encontrándose en un nivel claramente por debajo de la temperatura de marcha previa, con lo que se reducirán masivamente las pérdidas de calor. A través del nivel de temperatura menor se produce además una reducción de las variaciones de presión en el contenedor de compensación. Se puede omitir un separador mecánico de aire. Continuous cooling agent through the compensation container. Therefore, the coolant in the compensation container serves only to compensate for volume compensation due to the temperature and does not heat up to the temperature of the coolant circuit, being at a level clearly below the pre-run temperature, which will reduce heat losses massively. Through the lower temperature level there is also a reduction in pressure variations in the compensation container. A mechanical air separator can be omitted.

A través de las características de las reivindicaciones dependientes se derivan configuraciones ventajosas. Advantageous configurations are derived from the characteristics of the dependent claims.

La invención se describirá ahora haciendo referencia a los dibujos. The invention will now be described with reference to the drawings.

La figura 1 muestra un contenedor de compensación 1 para circuitos refrigerantes, desde cuya parte inferior se conduce hacia afuera una línea de llenado 3. La línea de llenado 3 comienza con una trayectoria de estabilización 5 y conduce por medio de un volumen de estabilización 4 hacia su extensión adicional que presenta un diámetro claramente menor que la trayectoria de estabilización 5. La trayectoria de estabilización 4 a su vez tiene una sección transversal claramente mayor que la trayectoria de estabilización 5. Una línea de ventilación 2 desemboca de manera horizontal en el volumen de estabilización 4. Figure 1 shows a compensation container 1 for refrigerant circuits, from whose bottom a filling line 3 is driven outwards. The filling line 3 begins with a stabilization path 5 and leads by means of a stabilization volume 4 towards its additional extension having a diameter clearly smaller than the stabilization path 5. The stabilization path 4 in turn has a cross section clearly greater than the stabilization path 5. A ventilation line 2 flows horizontally in the volume of stabilization 4.

Por lo general, semejante contenedor de compensación dispone de un volumen de aproximadamente 5 litros, en donde debería recibir como máximo un litro y medio de líquido refrigerante, para que el volumen restante contenga aire y pueda recibir las variaciones de presión. In general, such a compensation container has a volume of approximately 5 liters, where it should receive a maximum of one and a half liters of coolant, so that the remaining volume contains air and can receive pressure variations.

Por lo general, la línea de ventilación 2 tiene un diámetro de 2,5 a 4 mm, mientras que el volumen de estabilización 4 presenta una altura y un diámetro de aproximadamente 30 mm. La trayectoria de estabilización 5 tiene una longitud de 40 a 70 mm y tiene a este respecto un diámetro de 10 a 16 mm. El diámetro de la trayectoria de estabilización 5 debería ascender aproximadamente a cuatro veces el diámetro de la línea de ventilación 2. La línea de ventilación 2 debería entrar preferentemente en el centro o incluso algo por encima de este último en el volumen de estabilización In general, the ventilation line 2 has a diameter of 2.5 to 4 mm, while the stabilization volume 4 has a height and a diameter of approximately 30 mm. The stabilization path 5 has a length of 40 to 70 mm and in this respect has a diameter of 10 to 16 mm. The diameter of the stabilization path 5 should be approximately four times the diameter of the ventilation line 2. The ventilation line 2 should preferably enter the center or even somewhat above the latter in the stabilization volume

4. Four.

La figura 2 muestra un contenedor de compensación de acuerdo con la invención 1 en conexión con un motor 6 de una planta de cogeneración. El motor 6 por medio de una línea de alimentación 10 y una línea de retorno 9 de un circuito se conecta hidráulicamente con un intercambiador de calor 7. En la línea de retorno 9 está dispuesta una bomba de circulación 8. El intercambiador de calor 7 está conectado además con por lo menos un consumidor de calor no representado, por lo general, un depósito de agua caliente y/o un elemento de calefacción. La línea de alimentación 10 está conectada con la línea de ventilación 2, la línea de retorno 9 está conectada con la línea de llenado 3. En el contenedor de compensación 1 está dispuesta adicionalmente una válvula de seguridad 11. Figure 2 shows a compensation container according to the invention 1 in connection with an engine 6 of a cogeneration plant. The motor 6 by means of a supply line 10 and a return line 9 of a circuit is hydraulically connected with a heat exchanger 7. A circulation pump 8 is arranged on the return line. The heat exchanger 7 is connected in addition to at least one heat consumer not generally represented, a hot water tank and / or a heating element. The supply line 10 is connected to the ventilation line 2, the return line 9 is connected to the filling line 3. A safety valve 11 is additionally arranged in the compensation container 1.

En plantas de cogeneración, el motor 6 se conecta con frecuencia con el consumidor de calor por medio de cajas hidráulicas. Estas cajas hidráulicas contienen el intercambiador de calor 7, el contenedor de compensación 1, la bomba de circulación 8 y la tubería correspondiente. In cogeneration plants, the motor 6 is frequently connected to the heat consumer by means of hydraulic boxes. These hydraulic boxes contain the heat exchanger 7, the compensation container 1, the circulation pump 8 and the corresponding pipe.

Durante el funcionamiento de la bomba de circulación 8 se produce una división de las dos corrientes de volumen por medio del intercambiador de calor 7 y el volumen de estabilización 4 de acuerdo con las pérdidas de presión de las dos vías de flujo. Se desea una corriente de volumen por medio del volumen de estabilización 4 de aproximadamente 10 l/h. El aire en el agente refrigerante fluye por medio de la trayectoria de estabilización 5 hacia el contenedor de compensación 1, mientras que el líquido refrigerante junto con la corriente de agua refrigerante que fue enfriada en el intercambiador de calor 7 es succionado por la bomba de circulación 8 y llega al motor 6 por medio de la línea de retorno 9. El agente refrigerante incorpora allí el calor residual del motor 6 y fluye con una temperatura entre 75 y 90 ºC fuera del motor 6 por medio de la línea de alimentación 10, a fin de ser dividida nuevamente hacia el intercambiador de calor 7 y hacia la línea de ventilación. During the operation of the circulation pump 8 a division of the two volume streams is produced by means of the heat exchanger 7 and the stabilization volume 4 according to the pressure losses of the two flow paths. A volume stream is desired by means of the stabilization volume 4 of approximately 10 l / h. The air in the cooling agent flows through the stabilization path 5 to the compensation container 1, while the cooling liquid together with the cooling water stream that was cooled in the heat exchanger 7 is sucked out by the circulation pump 8 and reaches the engine 6 via the return line 9. The cooling agent incorporates the residual heat of the engine 6 there and flows with a temperature between 75 and 90 ° C out of the engine 6 via the feed line 10, a in order to be divided again towards the heat exchanger 7 and towards the ventilation line.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Contenedor de compensación (1) para circuitos refrigerantes con una línea de ventilación (2) y una línea de llenado (3) que conduce hacia abajo fuera del contenedor de compensación (1), caracterizado porque la línea de llenado (3) en la zona de la conexión al contenedor de compensación (1) dispone de una trayectoria de 1. Compensation container (1) for refrigerant circuits with a ventilation line (2) and a filling line (3) leading down out of the compensation container (1), characterized in that the filling line (3) in the zone of the connection to the compensation container (1) has a trajectory of

5 estabilización (5) de mayor diámetro y, además, directamente por debajo de la trayectoria de estabilización (5) está dispuesto un volumen de estabilización (4) también con mayor diámetro, y la línea de ventilación (2) desemboca por debajo del contenedor de compensación (1) en el volumen de estabilización (4) de la línea de llenado (3). 5 stabilization (5) of greater diameter and, in addition, directly below the stabilization path (5) a stabilization volume (4) is also arranged with a larger diameter, and the ventilation line (2) flows below the container of compensation (1) in the stabilization volume (4) of the filling line (3).

2. Contenedor de compensación (1) para circuitos refrigerantes de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor de compensación (1) dispone de un volumen de aproximadamente 5 litros. 2. Compensation container (1) for refrigerant circuits according to claim 1, characterized in that the compensation container (1) has a volume of approximately 5 liters.

10 3. Contenedor de compensación (1) para circuitos refrigerantes de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la línea de ventilación (2) tiene un diámetro de 2 a 5 mm y/o el volumen de estabilización (4) presenta una altura y un diámetro de 20 a 40, preferentemente 30 mm. 3. Compensation container (1) for cooling circuits according to claim 1 or 2, characterized in that the ventilation line (2) has a diameter of 2 to 5 mm and / or the stabilization volume (4) has a height and a diameter of 20 to 40, preferably 30 mm.

4. Contenedor de compensación (1) para circuitos refrigerantes de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, 4. Compensation container (1) for refrigerant circuits according to one of claims 1 to 3,

caracterizado porque la trayectoria de estabilización (5) tiene una longitud de 30 a 70 mm, preferentemente de 40 15 mm y tiene un diámetro de 10 a 16 mm. characterized in that the stabilization path (5) has a length of 30 to 70 mm, preferably 40 to 15 mm and has a diameter of 10 to 16 mm.

5. 5.: Contenedor de compensación (1) para circuitos refrigerantes de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el diámetro de la trayectoria de estabilización 5 asciende a 3 a 5 veces, preferentemente aproximadamente a cuatro veces el diámetro de la línea de ventilación 2. Compensation container (1) for refrigerant circuits according to one of claims 1 to 4, characterized in that the diameter of the stabilization path 5 amounts to 3 to 5 times, preferably approximately four times the diameter of the ventilation line 2 .

6. 6.: Contenedor de compensación (1) para circuitos refrigerantes de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, Compensation container (1) for refrigerant circuits according to one of claims 1 to 5,

20 caracterizado porque la línea de ventilación (2) entra en el centro o algo por encima de este último dentro del volumen de estabilización (4). 20 characterized in that the ventilation line (2) enters the center or something above the latter within the stabilization volume (4).

7. Contenedor de compensación (1) para circuitos refrigerantes de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el contenedor de compensación (1) está integrado en una caja hidráulica que contiene adicionalmente por lo menos un intercambiador de calor (7), una bomba de circulación (8), una tubería 7. Compensation container (1) for refrigerant circuits according to one of claims 1 to 6, characterized in that the compensation container (1) is integrated in a hydraulic box additionally containing at least one heat exchanger (7) , a circulation pump (8), a pipe

25 correspondiente y conexiones para conectarse con un consumidor de calor y un agregado de una planta de cogeneración. 25 corresponding and connections to connect with a heat consumer and an aggregate of a cogeneration plant.