CH676035A5

CH676035A5 -

Info

Publication number: CH676035A5
Application number: CH363088A
Authority: CH
Inventors: Clemens Adam
Original assignee: Colenco Ag
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1990-11-30
Also published as: EP0361089A1; JPH02146467A

Description

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CH 676 035 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter mit Antriebsmotor gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Verdichtern dieser Art ist das Innere des Gehäuses mit Kältemitteldampf gefüllt, der hinsichtlich Druck die gleichen Werte wie im Verdampfer aufweist. Bei diesen Verdichtern kühlt das zu verdichtende Kältemittel sowohl deren Antriebsmotor als auch deren Kurbeigehäuse und wird somit vor dem Eintritt in die Verdichterzylinder erwärmt. Die damit verbundene Volumenvergrösserung des Kältemitteldampfes verkleinert entsprechend die pro Kolbenhub geförderte Kühlmittelmenge.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Verdichter der erwähnten Art derart zu verbessern, dass die pro Kolbenhub geförderte Kühlmittelmenge vergrössert und die Antriebsleistung verringert wird.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung für die Ausführung eines Kälteerzeugungs- oder Wärmepumpenkreisprozesses mit einem Verdichter mit Antriebsmotor,

Fig. 2 einen Verdichter mit Antriebsmotor im Ach-sialschnitt und

Fig. 3 ein Kreisprozessdiagramm.

Fig. 1 zeigt die Einrichtung für einen Kälteerzeugungs* oder Wärmepumpenkreisprozess. Damit wird einem Medium A mittels Verdampfung von Kältemittel (auf einem Niveau tiefer Temperatur und tieferen Druckes) in einem Verdampfer 1 Wärme entzogen. Der kalte Dampf wird von einem Verdichter 2 angesaugt und auf ein höheres Druck- und Temperaturniveau verdichtet. Die hierzu erforderliche mechanische Arbeit wird von einem (den Verdichter 2 antreibenden) Motor 3 geleistet.

In einem Kondensator-Wärmetauscher 4 wird der Dampf bei höherem Druck und höherer Temperatur kondensiert. Dieser überträgt die dem Medium A entzogene Wärmemenge, vermehrt um den Anteil der zugeführten mechanischen Arbeit, in Form von Kondensationsenergie an ein Medium B. Das vom Kondensator-Wärmetauscher 4 zum Verdampfer 1 zurückfliessende flüssige Kältemittel tritt durch ein im Rücklauf vorhandenes Entspannungsventil 5 und entspannt sich wieder auf das niedere Druckniveau im Verdampfer 1 und verdampft.

Bei solchen Einrichtungen - mit einer Antriebsleistung von weniger als 10 kWh - sind in der Regel der Verdichter 2 und der Motor 3 gemeinsam in ein gasdichtes Gehäuse 6 (Fig. 2) eingeschlossen, dessen Inneres unter dem gleichen Dampfdruck steht wie der Verdampfer 1. In gehäusefesten Lagern 7, 8 und 12 ist eine Welle 9 drehbar gelagert, auf deren unterem Teil der Läufer 10 des Motors 3 drehfest aufgesetzt ist. Der abtriebseitige, dem Antrieb des Verdichters 2 dienende Wellenteil ist mit einem Exzenterzapfen 13 versehen, auf dem die Pleuelstangen 16 der Verdichterkolben 14 gelagert sind.

Die Kolben 14 saugen das auf niedrigem Tempera-tur- und Druckniveau befindliche Kältemittelgas aus dem Verdampfer 1 durch eine Leitung 17 an und verdichten es auf ein höheres Temperatur- und Druckniveau und stossen es in die Leitung 18 aus. Der auf niedrigem Temperatur- und Druckniveau befindliche Kältemitteldampf füllt den ganzen, zwischen dem Verdichter 2 und dem Gehäuse 6 vorhandenen Raum.

Bei der Verwendung als Wärmepumpe ist im Bereich des Motors 3 das Gehäuse 6 mit einer Doppelwand 19 versehen und in den Zwischenraum ist eine Wendel 20 derart eingelegt, dass sie vom Eintrittstutzen 21 zum Austrittstutzen 22 einen wendeiförmigen Kanal 23 in der Doppelwand bildet. Zwischen dem Gehäuse 6 und dem Stator 11 ist ein für das Strömen eines Mediums zureichender Zwischenraum vorhanden.

Das Gehäuseinnere ist mit einem niederviscosen, kältemittelverträglichen Schmiermittel bis zu einer Niveaulinie 24 gefüllt, so dass der Motor vollständig in das Schmiermittelbad eingetaucht ist. Das Kurbelgehäuse mit den Gaskanälen kann auch so konstruiert sein, dass nicht nur der Motor 3 sondern auch das Kurbelgehäuse vor einer Berührung mit dem einströmenden (kalten) Sauggas geschützt wird. Bei laufendem Motor 3 zirkuliert das Schmiermittel in Folge der Schwer- und Fliehkraft. Die Abwärme des Motors wird an das Schmiermittel übertragen, das sie zum überwiegenden Teil zur Gehäusewand 6 transportiert und an diese abgibt. Von der Gehäusewand 6 wird sie entweder direkt oder indirekt an das durch den Eintrittstutzen 21 zugeführte Medium B abgegeben und durch den Austrittstutzen 22 abgeführt. Ist das zu erwärmende Medium B ein flüssiges Medium ist die beschriebene Ausführungsform mit einem wendeiförmigen Kanal 23 für das Abführen der Motorwärme geeignet. Wird die Einrichtung indessen zum Kühlen eines Kühlschranks eingesetzt, können anstelle der Doppelwand 19 Kühlrippen aussenseitig am Gehäuse 6 befestigt sein, welche vom Medium B (d.h. der Umgebungsluft des Kühlschranks) umströmt werden.

Obwohl zur Trennung des Motors 3 und gegebenenfalls des Kurbeigehäuses von den kalten Sauggasen ein Schmiermittelbad beschrieben wurde, ist es auch möglich, durch geeignete, im Gehäuse 6 angeordnete Isolierwände den Motor und gegebenenfalls das Kurbelgehäuse von den einströmenden Sauggasen zu trennen. In diesem Fall kann vom Motor bzw. dem Kurbelgehäuse erwärmtes Gas für den Wärmetransport zur Doppelwand 19 des Gehäuses 6 verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Motorachse nicht wie beim beschriebenen Ausführungsbeispiel notwendigerweise senkrecht und der Motor 3 nicht unter dem Verdichter 2 anzuordnen.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 veranschaulicht. Auf der Abszisse des Diagramms ist die Enthalpie in kJ/kg und auf der Ordinate (in log. Massstab) der Druck aufgetragen. Am Eingang des Verdampfers 1 herrscht ein Kältemitteldruck P1. Die Enthalpie des Kältemittels beträgt E1.

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Durch den Wärmeentzug aus dem Medium A steigt bei gleich bleibendem Druck die Enthalpie des Kältemittels von E1 auf E2 bis dieses in Form von Sattdampf vorliegt. Die Enthalpie des Kältemittels wird bei bekannten Verdichtern durch die Motorabwärme weiter auf den Wert E3 erhöht. Durch die dem Kältemittel im Verdichter zugeführte mechanische Energie erhöht sich dessen Enthalpie (E4) und dessen Druck (P2). Im Kondensator-Wärmetauscher 4 wird dem dampfförmigen Kältemittel durch das Medium B bei gleich bleibendem Druck Wärme entzogen, so dass das Kältemittel kondensiert und seine Enthalpie beim Austritt aus dem Kondensator-Wärmetauscher 4 wieder den Wert E1 erreicht. Nach dem Durchgang des Kältemittels durch das Entspannungsventil 5 entspannt sich das Kältemittel bei gleich bleibender Enthalpie E1 und verdampft teilweise, wobei sein Druck wieder auf den Wert P1 abfällt.

Beim Kreisprozess mit der erfindungsgemässen Ausführung von Verdichter und Antriebsmotor entfällt eine Uberhitzung des Kältemitteldampfes durch die Motorabwärme weitgehend. Zwischen dem Verdampfer 1 und dem Verdichter 2 wird dem Kältemittel beim Druck P1 keine Motorabwärme zugeführt. Eine Erhöhung der Enthalpie E2 auf den Wert E3 entfällt. Die Verdichtung des Kältemittels im Verdichter 2 erhöht den Kältemitteldruck auf den Wert P2 und die Enthalpie auf den Wert E5. Beim im Kondensator-Wärmetauscher 4 folgenden Wärmeentzug durch das Medium B wird die Enthalpie wieder auf den Wert E1 verringert, worauf im Entspannungsventil 5 seine Entspannung auf den Druck P1 erfolgt.

Vergleicht man in Fig. 3 die Dampfvolumenkurven 25, 26 erweist sich, dass bei einer Enthalpie des Kühlmittels von E2 dessen spezifisches Volumen 76 l/kg bei einer Enthalpie E3 100 l/kg einnimmt. Demzufolge steigt durch die Erfindung die vom Verdichter geförderte Kühlmittelmenge um mehr als 20%. Als Folge erhöht sich die Leistung des Verdichters bei gleich bleibender Grösse oder der Verdichter kann für eine kleinere Fördermenge ausgelegt werden. Durch spezifische kleinere Verluste im Verdichter (Ventile, .Totraum, Wärmeaustausch) steigt zusätzlich der Wirkungsgrad um mindestens 10%.

Claims

Patentansprüche

1. Verdichter mit Antriebsmotor für einen Kälteer-zeugungs- oder Wärmepumpenkreisprozess, mit dem ein Medium A gekühlt und ein Medium B erwärmt wird, wobei der Verdichter (2) und der Motor (3) in einem Gehäuse (6) dicht eingeschlossen und im Gehäuse (6) Strömungswege (17,18) für das Kältemittel vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (3) und/oder das Kurbelgehäuse des Verdichters (2) wärmedämmend von den Strömungswegen (17, 18) getrennt sind, und dass dem Motor (3) und/oder Kurbelgehäuse mindestens einen Teil von deren Abwärme übernehmende Wärmeabtransportmittel (19 bis 22) zugeordnet sind, mit denen die Abwärme an das Medium B übertragbar ist.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) ein den Motor (3)

aufnehmendes Ölbad begrenzt, und dass die Gehäusewand (6) im Bereich des Ölbades dieses wärmeleitend mit den Wärmeabtransportmittein (19 bis 22) verbindet.

3. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabtransportmittel (19 bis 22) einen um die Gehäusewand (6) geführten Strömungskanal (23) mit einer Eintritt- und einer Aus-trittöffnung (21,22) für das Medium B aufweist.

4. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabtransportmittel auf die Gehäusewand (6) aufgesetzte Kühlrippen aufweisen.

5. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (3) und/oder das Kurbelgehäuse des Verdichters (2) durch wärmedämmende Wände von den Strömungswegen (17,18) des Kältemittels getrennt sind.

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