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Kühleinrichtung
Bei Kühleinrichtungen mit gekapseltem Motorkompressor ist es bekanntlich sehr vorteilhaft, wenn ein Gebläse die Kühlluft über den Verflüssiger oder Kondensator bewegt, um die Temperaturdifferenz herabzusetzen, von welcher die Leistungsaufnahme der Kältemaschine abhängt. Man hat aber bisher von einer allgemeinen Verwendung dieser zusätzlichen Gebläse Abstand genommen, weil die Meinung besteht, dass sich hiedurch eine nicht tragbare Verteuerung des Aggregates ergibt.
Es ist an sich bekannt, bei einem Motor für Kühlanlagen dessen Kühlung dadurch zu verbessern, dass koaxial zur Motorachse ein Ventilator angeordnet wird, der durch das Streufeld der Wickeltöpfe des Motors angetrieben wird. Diese Ausführung ist jedoch in mechanischer Hinsicht kompliziert und hat sich daher auch in der Praxis nicht eingeführt.
Es ist ferner bekannt, bei einer Kältemaschine einen zusätzlichen Ventilator anzuordnen, der durch eine magnetische Kupplung vom Kompressormotor angetrieben wird. Die hiezu vorgeschlagene Konstruktion ist jedoch in konstruktiver Hinsicht ausserordentlich unbequem, der Kompressormotor muss noch die zusätzliche Leistung zur Erzeugung des Luftstroms aufbringen und ausserdem ist es praktisch unvermeidlich, dass der Kompressormotor in unmittelbarer Nähe des Wärmeaustauschers angeordnet wird. Bei neuzeitlichen Ausführungsformen der Kühlschränke sind meistens Kompressormotor einerseits und Wärmeaustauscher anderseits an räumlich getrennten Stellen des Kühlschrankes angeordnet, um den zur Verfügung stehenden Raum optimal auszunutzen.
In diesen Fällen ist die Anordnung nach DBP 499 329 sehr ungünstig, weil der Luftstrom nur mit erheblichem zusätzlichem Aufwand durch Leitbleche und Kanäle von dem Kompressormotor zum Wärmeaustauscher geleitet werden kann. Ausserdem ist es kaum vermeidbar, dass derselbe Luftstrom sowohl am Wärmeaustauscher als auch am Motor vorbeigeführt wird, so dass sich hinsichtlich der Kühlwirkung erhebliche Nachteile ergeben können.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das den Kühlluftstrom im Bereich des Verflüssiger oder Kondensators bewegende Gebläse soweit zu verbilligen, dass dessen Anwendung keine ins Gewicht fallenden zusätzlichen Kosten verursacht, ohne dass hiedurch in konstruktiver Hinsicht Schwierigkeiten entstehen. Zu diesem Zweck wird bei einer Kühleinrichtung, welche in einer Kapsel eine Kältemaschine, bestehend aus Kompressor und elektrischem Antriebsmotor, enthält und ein zusätzliches, dem Kühlluftstrom im Bereich des Wärmeaustauschers bewegendes Gebläse aufweist, erfindungsgemäss die Wicklung des Antriebsmotors für das Gebläse in Reihe mit einer Wicklung des Antriebsmotors für den Kompressor geschaltet.
Da für das Gebläse eine wesentlich kleinere Antriebsleistung benötigt wird als für den Kompressor, kann bei einer Reihenschaltung der Wicklungen der beiden Antriebsmotoren die Wicklung des Gebläsemotors für eine verhältnismässig geringe Spannung ausgelegt werden. Der Gebläsemotor wird dadurch so sehr verbilligt, dass das wesentliche Hindernis, welches bisher der allgemeinen Einführung der zusätzlichen Gebläse entgegenstand, beseitigt wird.
Es ist zweckmässig, wenn die beiden in Reihe geschalteten Wicklungen über einen in der Kühlein-
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richtung im kühlenden Luftstrom liegenden Transformator gespeist werden, u. zw. vorzugsweise mit einer weniger als 42 V betragenden Spannung.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, einen zusätzlichen Transformator vorzusehen, der primärseitig über einen Kondensator am Netz liegt und dessen Sekundärspule sowohl die Statorhilfswicklung des Antriebsmotors für die Kältemaschine als auch die Statorhilfswicklung des Antriebsmotors speist.
Will man zum Antrieb der Kühleinrichtung Drehstrom verwenden, dann ist es günstig, wenn die Wicklungen der beiden Motoren als Dreiphasenwicklungen ausgebildet und derart in Sternschaltung geschaltet sind, dass in jedem Zweig je eine Wicklung des Kompressorantriebsmotors und eine Wicklung des Gebläseantriebsmotors in Reihe liegen.
Es hat sich bewährt, wein der Verbindungspunkt zwischen der Wicklung des Gebläsemotors und der Wicklung des Kompressorantriebsmotors mit Masse verbunden ist, wobei vorzugsweise das der Gebläsemotorwicklung zugewendete Ende der Kompressormotorwicklung mit der Kapsel verbunden ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind ein Ende der Hauptwicklung und ein Ende der Hilfswicklung des Kompressorantriebsmotors unmittelbar miteinander, u. zw. mit einem Ende der diesen Kompressorantriebsmotor speisenden Sekundärwicklung des Transformators und mit der diesen Motor umgebenden Kapsel leitend verbunden.
Im nachstehenden wird die Erfindung in Verbindung mit den Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren beschrieben, wobei alle zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile fortgelassen sind. Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren in der gleichen Weise bezeichnet.
Es zeigen : Fig. 1 die Seitenansicht eines Kühlschranks, Fig. 2 das Prinzipschaltbild zum Kühlschrank nach Fig.1, Fig.3 eine andere Ausführungsform des Kühlschranks, Fig. 4 ein Prinzipschaltbild zum Kühlschrank nach Fig. 3, Fig. 5 eine Variante des Schaltbildes der Fig. 4, Fig. 6 eine weitere Variante für Motoren mit Dreiphasenwicklung, Fig. 7 ein Konstruktionsdetail der Motorbefestigung.
In Fig. 1 ist schematisch ein Kühlschrank mit den zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Teilen dargestellt. Auf der Rückseite des schrankartigen Kühlraums --1-- befindet sich der Wärmeaustauscher-2-, welcher das zu kondensierende Kältemittel enthält. Bei der Kondensation wird Wärme an die umgebende Aussenluft abgegeben. Der Kompressor und der elektrische Antriebsmotor sind in einer gasdichten Kapsel -3-- angeordnet. Der Motor befindet sich daher im Kältemittel. Die Wick-
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Fig. 2 zeigt schematisch die elektrische Schaltung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung.
Der durch einen Kreis angedeutete Rotor -16-- des Antriebsmotors treibt den angedeuteten Kompressor -17- an. Der Motor ist als Zweiphasenmotor mit den Statorwicklungen --18 und 19-ausgebildet ; letztere ist über den Kondensator --20-- an das Netz angeschlossen, um eine Phasenverschiebung des Stroms gegenüber der Hauptwicklung --18-- zu erzielen. In Reihe zur Wicklung --18-liegt die Hauptwicklung-21-des Ventilatorantriebsmotors-11-. Dieser ist als Spaltmotor ausgebildet ; die zum Anlauf erforderliche Kurzschlusswicklung --22-- ist symbolisch angedeutet.
Die Wick- lung--21 des Gebläsemotors ist dabei im Vergleich zur Wicklung --18-- des Kompressorantriebsmotors derart bemessen, dass bei der sich ergebenden Stromstärke die Kühlleistung des Ventilators ausreichend ist. Wenn der Kompressormotor höher belastet wird, steigt der Strom in der Wicklung --18-- und automatisch steigt damit gleichzeitig die Kühlleistung des Gebläses.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform werden sowohl der Antriebsmotor für den Kompressor als auch der damit zusammengebaute Gebläsemotor --11-- von dem Transformator --Tl-- gespeist, der am Kühlschrank derart befestigt ist, dass der Luftstrom zuerst zur Kapsel und nachher zum Transformator gelangt. Hiedurch wird in einfacher und dabei überaus wirkungsvoller Weise eine Erwär-
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--T1-- verhindert.Fig. 4 zeigt schematisch die elektrische Schaltung der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Die Primärspule --13-- des Transformators --T-- wird vom Lichtnetz gespeist. Auf der Sekundärseite befinden sich zwei Spulen --14 und 15--, wobei ein Ende der Spule --14-- mit einem Ende der Spule --15- verbunden ist.
Der elektrische Antriebsmotor des Kompressors -17-- hat im Stator eine Hauptwicklung-18-- und eine Hilfswicklung-19-- ; letztere wird in an sich bekannter Weise über den Kondensator-20-- von der Sekundärspule-15-- mit einem Strom gespeist, der gegenüber
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des Motors --11--, der den Lüfter --10-- antreibt. Die Wicklungen --18 und 21-- werden von der Se- kundärspule --14-- gespeist. Der Motor --1-- ist ein sogenannter Spaltmotor, der eine Kurzschluss- wicklung --22-- enthält. Die Sekundärspule -15- wird vorzugsweise für eine höhere Spannung dimensioniert als die Sekundärspule --14--, um die Hilfswicklung --19-- über einen bipolaren Elektrolytkondensator handelsüblicher Type speisen zu können.
Der Schalter --23- wird jeweils in an sich bekannter Weise eingeschaltet, sobald die Temperatur im Innern des Kühlraums-l-über einen vorgegebenen Wert steigt ; er wird ausgeschaltet, wenn die Temperatur einen unteren Grenzwert unterschreitet. Wenn der Schalter --23-- eingeschaltet ist, erhalten sowohl der Antriebsmotor für den Kompressor 17-- als auch der Antriebsmotor --11-- für den Ventilator --10-- Strom.
Der Energiebedarf des Motors -11-- ist viel geringer als der des Antriebsmotors des Kompressors-17-, und da beide Wicklungen vom selben Strom durchflossen werden, liegt an der Wicklung des Motors --11-- eine wesentlich geringere Spannung als an der Wicklung - des Motors-16-. An die Isolation der Wicklung des Motors --11-- werden daher nur sehr geringe Anforderungen gestellt. Der Motor kann daher sehr billig hergestellt werden.
Fig. 5 zeigt eine gegenüber Fig. 4 etwas abgeänderte Ausführungsform der Schaltung. Die Hauptwicklungen --21 und 18-- der beiden Elektromotoren werden ebenso wie bei Fig. 4 von der Sekundärspule --14-- gespeist. Die Hilfswicklung --19-- des Antriebsmotors für den Kompressor -17-- und die Hilfswicklung --24-- für den Antriebsmotor --11-- des Ventilators --10-- werden von der Sekundärspule-25-eines zusätzlichen Transformators-T-gespeist, dessen Primärspule --27-- über den Kondensator --29-- mit einem entsprechend in der Phase verschobenen Strom gespeist wird.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass auch die Hilfswicklungen --18 und 19-- für sehr geringe Speisespannungen dimensioniert werden können und dass man für den Kondensator --29-- handelsübliche preisgünstige Ausführungen für genormte Spannungen verwenden kann.
Fig. 6 zeigt, wie zwei Motoren mit Dreiphasenwicklung in Reihe geschaltet werden können und
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der beiden Antriebsmotoren für den Kompressor --17-- und den Ventilator --10--. Jeder Wicklungs- zweig --41 bzw. 42 bzw. 43-des einen Motors ist mit je einem Wicklungszweig --44 bzw. 45 bzw.
46-- des andern Motors in Reihe geschaltet. Die erforderliche Phasenverschiebung wird durch Einschaltung des Kondensators -47-- erzielt. Der Kondensator ist an das eine Ende der Wicklung --40-- angeschlossen und liegt dadurch an höherer Spannung. Die Verbindung der Wicklungszweige-42 und 45-- erfolgt über Masse.
In Fig. 7 ist schematisch dargestellt, wie der in der Kapsel befindliche elektrische Antriebsmotor - 31-mittels Federn-32, 33 und 34-elastisch gelagert ist. Alle drei Federn dienen als Stromzuführung. Die Federn --32 und 34-- sind isoliert an der Kapsel --3-- befestigt und die Stromzuführung erfolgt durch je eine Isolierdurchführung --32'' bzw. 34'--. Die Feder -33-- ist unmittelbar mit der Kapsel verbunden. In den Fig. 4, 5 und 6 ist dieser Anschlusspunkt mit -331-- bezeichnet.
Für den Antrieb des Kompressors -17-- soll ein Motor mit hohem Anlaufdrehmoment verwendet werden. Der Motor soll ausserdem, wie bereits erwähnt, möglichst geringe Verluste, also einen hohen Wirkungsgrad besitzen. Es ist daher zweckmässig, als Antriebsmotor einen nutenlosen Aussenläufermotor zu verwenden.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Kühleinrichtung, welche in einer Kapsel eine Kältemaschine, bestehend aus Kompressor und elektrischem Antriebsmotor, enthält und ein zusätzliches, dem Kühlluftstrom im Bereich des Wärmeaustauschers bewegendes Gebläse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung des Antriebsmotors (11) für das Gebläse (10) in Reihe mit einer Wicklung des Antriebsmotors (16) für den Kompressor (17) geschaltet ist.