DD212074A1 - Dampfmaschinen-verdichtereinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit Kaeltemittel betriebene Dampfmaschinen-Verdichtereinheit zur Erzeugung von Kaelte und dient zum Betreiben von Kaelte-, Kuehl- oder Waermepumpenanlagen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heiss- und einen Kaltdampfprozess bzw. einen thermodynamischen Rechts- und Linksprozess mit gleichem Betriebsmittel fuer beide Prozesse gleichzeitig durchzufuehren. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass durch Veraenderungen, insbesondere durch die Anordnung eines anderen Zylinderkopfes, der mit Kaeltemitteldampf beaufschlagt wird und Drehschiebersteuerung ausgeruestet ist, die von der Kurbelwelle desVerdichters angetrieben wird, anstelle des bisherigen Verdichterkopfes, auf minderstens einen der Zylinder des Verdichters aufgesetzt wird und dadurch gleichzeitig eine Dampfmaschine und eine Kaeltemaschine in einem Gehaeuse vereint werden, die beide mit gleichen Betriebsmittel bei unterschiedlichen Temperaturen arbeiten.

Description

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Titel der Erfindung Dampfmaschinen-Verdichtereinheit

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine mit Kältemittel betriebene Dampfmaschinen-Verdichtereinheit zur Erzeugung von Kälte. Sie dient zum Betreiben von Kälte- oder Kühlanlagen, mit Sonnen- oder Abwärme ohne zusätzliche Energie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Kältemittelentspannungsmaschinen bekannt, bei denen Kältemitteldampf von höheren auf niederen Druck expandiert und dabei mechanische Energie über ein Wellenende nach außen abgibt. Diese Maschinen werden auch als Dampfkraftmaschinen bezeichnet. Schraubenkompressoren, die als Expansionsmaschinen arbeiten, werden für diese Zwecke zum Antrieb von Elektrogeneratoren, Kältemittel-Schrauben- oder Hubkolben-Verdichtern oder zum Antrieb anderer Maschinen, beispielsweise Pumpen angewendet

Es sind Kältemittel-Dampfturbinen, die gemeinsam mit einem Kältemittel-Turbokompressor auf einer Welle sitzend arbeiten und in einem gemeinsamen Gehäuse vereint sind, bekannt sowie Verbrennungskraftmaschinen, die gemeinsam mit einem Luft-Kolbenkompressor eine Einheit bilden. Es handelt sich bei den letzteren um die Anwendung zweier verschiedener Arbeitsmittel und um offene Kreisprozesse.

Die bekannten mit Kältemittel betriebenen Maschineneinheiten sind Rotationsmaschinen, die jeweils für einen bestimmten Anwendungsfall vorgeschlagen wurden.

Kraft- und Arbeitsmaschineneinheiten mit rotierenden Triebwerks te ilen*, beispielsweise Dampfturbinen/Turbokompressereinheiten oder Schraubenexpansionsmaschinen/Schraubenverdichtereinheiten sind vorteilhaft nur für große Förderströme des Arbeitsmediums bzw, große Leistungen geeignet.

Dampfkolbenmaschinen bzw, Dampfmotoreinheiten konventioneller Art sind für diese Zwecke ungeeignet, da sie infolge des geschlossenen Kältemittelkreislaufas keine ausreichende Dichtheit haben.

Die DE-OS 3038680 beinhaltet eine Kolbenmaschine, bei der die Arbeitsleistungen wie Luft-Kältemittelkompression, Gas- und Flüssigkeitsförderung und dergleichen mittels Schubbewegung in einem gemeinsamen Gehäuse stattfinden^/ wobei Arbeits- und Antriebskolben getrennt in jeweils eigenem Zylinder als Doppelkolhen mittels Stange in Schubrichtung miteinander verbunden sind, Der Antrieb erfolgt durch Dampfdruck, Die Ventile der Zylinder auf der Arbeitsseite und die Ventile der Zylinder der Antriebsseite werden durch Nockenwellen gesteuert.

Diese Lösung hat keinen Kurbeltrieb und kein Schwungrad. Es ist keine Energiespeicherung möglich', die aber gerade bei einer mit Kältemittel betriebenen Dampfmaschinen-KomprQssoreinheit erforderlich ist, Die Ventilsteuerung ist infolge der Kältemitteldichtheit nur sehr aufwendig zu realisieren. Die Modifizierung, eines herkömmlichen Kältemittel-Hubkolbenverdichters zu einer mit Kältemittel betriebenen Dampfmaschinen-Verdichtereinheit erfolgte bisher nicht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Darapfmaschinen-Verdichtereinheit, die beispielsweise Sonnenenergie oder industrielle Abwärme·, die besonders im Sommer übermäßig anfällt/ für Kühlzwecke nutzt und auf Fremdenergie/ insbesondere Elektroenergie zum Antrieb des Kältemittelverdichters sowie der erforderlichen Hilfsaggregate verzichtet.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heißdampfprozeß, 2, 3. Clausius-Rankineprozeß, und einen Kaltdampfprozeß, z. B. Kältemaschinen-ZiVärmepumpenprozeS bzw. einen thermodynamischen Rechts- und Linksprozeß mit gleichem Betriebsmittel für beide Prozesse gleichzeitig durchzuführen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst;, daß durch Veränderungen am Mehrzylinder-Kältemittel-Hubkolbenverdichter, insbesondere durch die Anordnung eines Dampfmaschinenzylinder mit einer Drehschiebersteuerung, die von der Kurbelwelle des Verdichters aus angetrieben wird·, anstelle des bisherigen Verdichterkopfes, auf mindestens einen der Zylinder des Verdichters aufgesetzt wird und dadurch gleichzeitig eine Dampfmaschine und eine Kältemaschine in einem Gehäuse vereint werden, die beide mit dem gleichen Betriebsmittel bei unterschiedlichen Temperaturen arbeiten.

Ausführunqsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt die zugehörige Zeichnung eins schematische Darstellung der Dampfmaschinen-Verdichtereinheit im Schnitt.

Der Mehrzylinder-Kältemittel-Hubkolbenverdichter besteht aus dem Gehäuse mit kompletten Kurbeltrieb 1 und dem dazugehörigen Kompressorzylinder 2 mit selbsttätigen Arbeitsventilen 3. Der Dampfmaschinen-Zylinderkopf 4 ist mit einer Drehschiebersteuerung 5y die von der Kurbelwelle angetrieben wird, ausgerüstet. Dieser Zylinderkopf 4 wird anstelle des bisherigen Verdichterzylinderkopfes aufgesetzt.

Der Kältemittelheißdampf 6, der möglicherweise mit einem Sonnenkollektor erzeugt wird, tritt am Eintrittsstutzen 7 z. B. mit einem Druck von 3·,0 MPa und einer Temperatur von 100 ⁰C in den Dampfmaschinenzylinderkopf 4 ein und auf einen

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Druck von 1,5 MPa und einer Temperatur von ca. SO ⁰C entspannt am Austrittsstutzen 8 aus. Der entspannte Kältemitteldampf 6 strömt dann beispielsweise zu einem Kondensator 9. Der Kaltdampf IQ₁ der z, B. aus einem Kältemittelverdampfer kommt., hat beispielsweise einen Druck von 0,2 MPa und eine Temperatur von - 10 ⁰C, Dieser Kaltdampf 10 tritt am Eintrittsstutzen 11 in den Kompressorzylinder 2 ein und am Austrittsstutzen 12 nach der Verdichtung mit ebenfalls einem Druck von l.,5 MPa und einer Temperatur von über 60 ⁰C aus und strömt dann gleichfalls zum Kondensator 9, Durch das Weglassen des Verdichterteiles kann diese Einheit nur als Dampfmaschine zum Antrieb anderer Arbeitsmaschinen eingesetzt werden.

Bei einer vorhandenen Wärmequelle kann beispielsweise eine Kühlzelle ohne fremde Elektroenergie direkt betrieben werden.

Claims (1)

1. - * - 245595

   Erfindungsanspruch

   Darnpfmaschinen-Verdichtereinheit mit im Gehäuse eines Mehrzylinder-Kältemittel-Hubkolbenverdichters befindlichen Kurbeltriebes, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle des bisherigen Verdichterkopfes auf mindestens einen der Zylinder des Verdichters ein Dampfmaschinenzylinderkopf (4) mit einer von der Kurbelwelle (1) des Verdichters angetriebenen Drehschiebersteuerung (5) angeordnet ist.

   Hierzu 1 Saiia Zeichnungen