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Patent Searching and Data


Title:
EXPANSION DEVICE FOR REFRIGERATION APPARATUSES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/026620
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an expansion device for refrigeration apparatuses, comprising a suction tube (1) and a capillary tube (2) in a single extruded aluminum profile, in which the two parallel tubes, referred to as the suction tube (1) and the capillary tube (2), are linked together by a wall portion in the manner of a connection (3), in which said connection-shaped wall (3) can thus be cut to a sufficient desired length to release the ends of the suction tube (1) and of the capillary tube (2) at both tips or just one tip of the device, logically so that said tips can be handled and adapted to suit each project.

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Inventors:
CUBA ELTON FERREIRA HIGINO DE (BR)
Application Number:
BR2019/050326
Publication Date:
February 18, 2021
Filing Date:
August 09, 2019
Export Citation:
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Assignee:
HYDRO EXTRUSION BRASIL S A (BR)
International Classes:
F28D15/04; B23P15/26
Foreign References:
US20130269914A12013-10-17
US7320229B22008-01-22
Attorney, Agent or Firm:
BRUNNER, Marcelo (BR)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1) DISPOSITIVO DE EXPANSÃO PARA APARELHOS DE REFRIGERAÇÃO, compreendendo um tubo de sucção (1) e um tubo capilar

(2), caracterizado pelo fato de ser formado por um único perfil extrudado em alumínio, onde os dois tubos paralelos definidos como de sucção (1) e capilar (2) são interligados por uma porção de parede à maneira de liame

(3).

2) DISPOSITIVO DE EXPANSÃO PARA APARELHOS DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato a referida parede na forma de liame (3) ser cortada até um comprimento desejado suficiente para liberar as extremidades do tubo de sucção (1) e do tubo capilar (2) nas duas pontas ou apenas em uma ponta do dispositivo, para que as mesmas possam ser manobradas e configuradas para atender cada projeto.

Description:
DISPOSITIVO DE EXPANSÃO PARA APARELHOS DE REFRIGERAÇÃO.

Campo da Invenção .

[01] A presente invenção refere-se a extrusão de um perfil contendo a linha de sucção e tubos capilares, a fim de melhorar a transferência de calor em freezers comerciais, domésticos e frigoríficos. Mais particularmente a presente Invenção refere-se a aprimoramentos técnicos, funcionais e económicos aplicados em um tipo peculiar de dispositivo de expansão tradicionalmente utilizado em diferentes sistemas de refrigeração, tais como: refrigeradores em geral, congeladores, expositores refrigerados, balcões frigoríficos, aparelhos de ar condicionado e outros.

Estado da técnica.

[02] Nos tradicionais sistemas de refrigeração o dispositivo de expansão é instalado entre a saída do condensador e a entrada do evaporador. O refrigerante, com alta pressão e temperatura vem do condensador e entra no dispositivo de expansão e sai dele com uma mistura de líquido e vapor de baixa pressão e baixa temperatura. Essa mistura que entra no evaporador é conhecida como "flash gás". Independente do tipo, o dispositivo de expansão é utilizado para realizar duas importantes funções no ciclo de refrigeração: permitir que o refrigerante líquido entre no evaporador numa vazão compatível com a velocidade que ele evapora; e proporcionar uma queda de pressão e temperatura, separando o lado de alta pressão do de baixa do sistema. Essa diferença de pressão entre o lado de alta e baixa que faz com o refrigerante evapore no evaporador a uma temperatura suficientemente baixa para absorver o calor do ar ambiente e que ele condense no condensador a uma temperatura alta o suficiente para remover o calor interno para o ar externo. O tempo para o calor ser trocado entre o refrigerante no dispositivo de expansão e o ar externo que o circunda é tão curto que pode ser ignorado para fins práticos. Por isso podemos dizer que o dispositivo de expansão é apenas um dispositivo de queda de pressão. A mudança na temperatura do refrigerante é o resultado da queda de pressão apenas. Como não ocorre rejeição do calor no dispositivo de expansão, apenas queda de temperatura, parte do calor sensível transforma-se em calor latente.

[03] Atualmente dois tipos básicos de dispositivos de expansão são utilizados em sistemas de refrigeração: tubo capilar e válvulas, estas podem ser automáticas, de expansão termostática e de expansão eletrónica.

[04] O dispositivo de expansão tipo tubo capilar é o mais utilizado em sistemas de refrigeração de baixa capacidade. O tubo capilar é um tubo de diâmetro interno reduzido que costuma ser usado em sistemas de refrigeração para separar a linha de alta pressão da de baixa. O nome técnico do tubo capilar é intercambiador de calor por ele estar sempre enrolado ao tubo de sucção, trocando calor com o mesmo. Normalmente feito de cobre, o tubo capilar é comum em sistemas de refrigeração de pequena capacidade: geladeiras, aparelhos de ar condicionado, freezers e outros. O tubo capilar conecta a saída do condensador com a entrada do evaporador. O diâmetro interno do tubo capilar varia de 0,5 a 2,5 mm e o comprimento, de 1,5 até 3,5 m, sendo que pelo menos 1,2 m desse total do tubo capilar deve ser soldado na linha de aspiração para obter o resfriamento por meio de vapores frios do evaporador.

[05] Portanto, usualmente a linha de sucção que constitui o dispositivo de expansão é definida por tubo de sucção em cobre ou em alumínio mais tubo capilar em cobre, ambos separados um do outro, porém, são montados também de uma forma muito comum, utilizando-se algumas etapas simples, tais como: recebe-se uma bobina de tubo capilar em cobre e outra bobina de tubo para a linha de sucção; tanto o tubo capilar quanto a linha de sucção devem ser cortados no comprimento desejado; o tubo capilar é montado na linha de sucção, garantindo uma área de troca térmica entre ambos; há casos em que se utiliza uma fita para assegurar a área de troca térmica entre tubo capilar e linha de sucção; e a linha de sucção mais capilar sofrem dobras para que fiquem na configuração especificada em cada projeto.

[06] Portanto, resumidamente, o acoplamento entre a linha de sucção e o tubo capilar é uma tecnologia conhecida e utilizada pelos segmentos de mercado de HVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado) de produtos brancos . O princípio básico é refrigerar o refrigerante do tubo capilar a fim reduzir a entalpia na entrada do evaporador e então melhorar a transferência de calor. Por outro lado, o refrigerante da linha de sucção vai aquecer para evitar que refrigerante em fase líquida entre no compressor, o que pode causar a quebra da placa de válvulas.

[07] Como já foi dito, existem soluções de acoplamento da linha de sucção e tubos capilares disponíveis no mercado: (a) manga de retração térmica e a fita de aderência; b) acoplamento através da inserção do tubo capilar no interior do tubo da linha de sucção; (c) brasagem do tubo capilar ao longo da linha de sucção .

[08] Em (a) e (b), a linha de sucção pode ser feita por Alumínio ou Cobre e o tubo capilar é sempre feito em alumínio. Em (c), tanto a linha de sucção como o tubo capilar são feitos em cobre. Na literatura conhecida, a solução (c) é mais eficiente porque o refrigerante mudo de fase de líquido para vapor e, em seguida, todo o calor é transferido pela condutividade através da parede do tubo. Na solução (b) não há garantia de que o tubo capilar será concluído emergido na fase líquida do refrigerante e em (a) há um mau contato entre tubo capilar e linha de sucção.

[09] Não resta a menor dúvida de que o estado da técnica oferece meios para que um dispositivo de expansão de tubo capilar possa definir uma linha de sucção eficiente, capaz de atender com eficiência diversas aplicações em sistemas de refrigeração, entretanto, observou-se que o conjunto apresenta exequibilidade industrial que poderia ser simplificada, pois, da forma atual, é impossível reduzir o seu custo total, não só por utilizar tubos de cobre, mas também por requerer etapas de montagem e, ainda, em alguns casos, o uso de componente adicional para aumentar a troca térmica, tudo isso concorre para aumentar significativamente o custo final do conjunto.

[10] Diante do exposto acima, seria desejável uma solução que ofereça um produto muito mais eficiente, seguindo o conceito (c) descrito acima, combinado com a economia de custo principalmente na substituição do tubo capilar de Cobre por tubo capilar de alumínio da solução de extrusão integrada.

Objetivos da Invenção .

[11] Definir uma solução técnica que ofereça um produto mais eficiente, seguindo o conceito (c) descrito acima, combinado com a economia de custo principalmente na substituição do tubo capilar de cobre por tubo capilar de alumínio da solução de extrusão integrada. Tal solução é alcançada com o presente dispositivo de expansão em peça única, onde a linha ou tubo de sucção e o tubo capilar são extrudados em alumínio como um único perfil, consequentemente, temos dois tubos paralelos interligados por um trecho contínuo de parede denominado de liame, formando um conjunto único em alumínio, onde os detalhes de união entre as duas peças já estão integrados ao conjunto e, ainda, elimina-se componentes adicionais de montagem que também concorrem para aumentar a troca térmica entre os dois tubos, finalizando um conjunto para diferentes aplicações de refrigeração que utilizam como dispositivo de expansão um tubo capilar, sejam elas comerciais ou domésticas, tais como: refrigeradores, congeladores, expositores, balcões frigoríficos, aparelhos de ar condicionado e outras . [12] O dispositivo de expansão em questão apresenta diferentes vantagens técnicas, práticas e económicas, pois, inicialmente observa-se que o custo do alumínio é significativamente inferior ao custo do cobre, como também a sua densidade corresponde a 30% da do cobre, respectivamente, 2,70 g/cm3 e 8,90 g/cm3. Isso se traduz em uma solução de menor peso, mais leve. Uma vez que o tubo capilar é extrudado juntamente com o tubo (linha de sucção) , assegura-se de antemão uma área de troca térmica entre tubo capilar e linha de sucção, eliminando a necessidade da fita ou brasagem. Além disso, reduz-se o número de itens para programação/planejamento/estoque no cliente, de 2 itens (tubo da linha de sucção e tubo capilar) para 1 item. Há uma expectativa de melhora na transferência de calor, uma vez que o conjunto se resume a uma peça única.

Descrição dos desenhos.

[13] Para melhor compreensão da presente Invenção, é feita em seguida uma descrição detalhada da mesma, fazendo-se referências aos desenhos anexos:

FIGURA 01 representa uma vista em perspectiva mostrando o presente dispositivo;

FIGURA 02 mostra um corte transversal ampliando ressaltando o perfil único do conjunto;

FIGURA 03 ilustra outra vista em corte, porém, no sentido longitudinal, colocando em destaque a parede de ligação entre os dois tubos; e a

FIGURA 04 é uma vista em perspectiva colocando em destaque o fato de que as extremidades dos dois tubos poderão ser parcialmente separadas com facilidade. Descrição detalhada da invenção.

[14] De acordo com estas ilustrações e em seus pormenores, mais particularmente as figuras 1, 2 e 3, a presente Invenção, DISPOSITIVO DE EXPANSÃO PARA APARELHOS DE REFRIGERAÇÃO, compreende um tubo de sucção

(1) e um tubo capilar (2), que se caracterizam pelo fato de serem formados por um único perfil, extrudado em alumínio, onde os dois tubos paralelos definidos como de sucção (1) e capilar (2) são interligados por uma porção de parede à maneira de liame (3).

[15] Conforme ilustra a figura, 4, a referida parede na forma de liame (3) é do tipo que pode ser cortada até um comprimento desejado suficiente para liberar as extremidades do tubo de sucção (1) e do tubo capilar (2) nas duas pontas ou apenas em uma ponta do dispositivo, logicamente para que as mesmas possam ser manobradas e configuradas para atender cada projeto.

[16] 0 conjunto é definido em peça única, consequentemente, a linha de sucção mais o capilar podem sofrem variáveis dobras e curvas, não só naquelas extremidades separadas, mas também ao longo de toda peça, conferindo meios para que cada conjunto possa ter uma configuração especificada para cada projeto.

[17] 0 funcionamento do conjunto é exatamente igual ao estado da técnica, ou seja, o fluido refrigerante continua fluindo através do tubo de sucção (1) e o tubo capilar (2), ou seja, o refrigerante, com alta pressão e temperatura vem do condensador e entra no dispositivo de expansão e sai dele com uma mistura de líquido e vapor de baixa pressão e baixa temperatura. Essa mistura que entra no evaporador é conhecida como "flash gás". Independente do tipo, o dispositivo de expansão é utilizado para realizar duas importantes funções no ciclo de refrigeração: permitir que o refrigerante liquido entre no evaporador numa vazão compatível com a velocidade que ele evapora; e proporcionar uma queda de pressão e temperatura, separando o lado de alta pressão do de baixa do sistema. Essa diferença de pressão entre o lado de alta e baixa que faz com o refrigerante evapore no evaporador a uma temperatura suficientemente baixa para absorver o calor do ar ambiente e que ele condense no condensador a uma temperatura alta o suficiente para remover o calor interno para o ar externo .

[18] Será compreendido que determinadas caracterí sticas e combinações do DISPOSITIVO DE EXPANSÃO PARA APARELHOS DE REFRIGERAÇÃO em relação ao tubo de sucção e ao tubo capilar podem variar consideravelmente mantendo-se o mesmo conceito funcional para o conjunto, consequentemente, nota-se que a construção ora descrita em detalhes à título de exemplo está claramente sujeita a variações construtivas, porém, sempre dentro do escopo do conceito inventivo ora revelado de Definir um dispositivo de expansão em peça única, onde a linha ou tubo de sucção e o tubo capilar são extrudados em alumínio como um único perfil, e como muitas modificações podem ser feitas na configuração ora detalhada de acordo com as exigências descritivas da lei, é entendido que os detalhes presentes devam ser interpretados como de forma ilustrativa e não limitadora .