DD212074A1

DD212074A1 - STEAM ENGINE COMPRESSOR UNIT

Info

Publication number: DD212074A1
Application number: DD24559582A
Authority: DD
Inventors: Hans Horn
Original assignee: Komb Luft U Kaeltetechnik Veb
Priority date: 1982-12-06
Filing date: 1982-12-06
Publication date: 1984-08-01
Also published as: DE3311573A1

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.The invention relates to a refrigerant-powered steam engine compressor unit for generating refrigerants and is used to operate refrigeration, refrigeration or heat pump systems. The invention has for its object to perform a hot and a cold steam process or a thermodynamic right and left process with the same resources for both processes simultaneously. The object is achieved in that by changes, in particular by the arrangement of another cylinder head, which is acted upon by Kaeltemitteldampf and rotary valve control is equipped, which is driven by the crankshaft of the compressor, instead of the previous compressor head, is placed on at least one of the cylinders of the compressor and thereby at the same time a steam engine and a cold machine are combined in a housing, both working with the same equipment at different temperatures.

Description

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Titel der Erfindung Dampfmaschinen-Verdichtereinheit Title of the invention Steam engine compressor unit

Field of application of the invention

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.The invention relates to a refrigerant-powered steam engine compressor unit for generating cold. It is used to operate refrigeration or cooling systems, with solar or waste heat without additional energy.

Characteristic of the known technical solutions

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 angewendetThere are known Kältemittelentspannungsmaschinen in which refrigerant vapor expands from higher to lower pressure and thereby releases mechanical energy via a shaft end to the outside. These machines are also referred to as steam engines. Screw compressors operating as expansion machines are used for these purposes to drive electric generators, refrigerant screw or reciprocating compressors or to drive other machines such as pumps

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.There are refrigerant steam turbines, which work together with a refrigerant turbo compressor sitting on a shaft and are united in a common housing, known as well as internal combustion engines, which together with an air piston compressor form a unit. The latter are the application of two different working tools and open cycles.

Die bekannten mit Kältemittel betriebenen Maschineneinheiten sind Rotationsmaschinen, die jeweils für einen bestimmten Anwendungsfall vorgeschlagen wurden.The known refrigeration machine units are rotary machines which have been proposed for a particular application.

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.Power and work machine units with rotating engine parts *, for example steam turbines / turbocompressor units or screw expansion machines / screw compressor units, are advantageously suitable only for large flow rates of the working medium or, large outputs.

Dampfkolbenmaschinen bzw, Dampfmotoreinheiten konventioneller Art sind für diese Zwecke ungeeignet, da sie infolge des geschlossenen Kältemittelkreislaufas keine ausreichende Dichtheit haben.Steam piston engines or steam engine units of a conventional type are unsuitable for this purpose because they do not have sufficient tightness due to the closed refrigerant circuit.

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.DE-OS 3038680 includes a reciprocating engine, in which the work services such as air-refrigerant compression, gas and liquid promotion and the like take place by pushing movement in a common housing ^ / wherein working and drive pistons separated in each case own cylinder as a double column by means of rod in the thrust direction with each other Driven by steam pressure, the valves of the cylinders on the working side and the valves of the cylinders of the drive side are controlled by camshafts.

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.This solution has no crank drive and no flywheel. No energy storage is possible ', which is required especially for a refrigerant-operated steam engine compressor unit. The valve control can only be realized in a very expensive manner as a result of the refrigerant leakage. The modification of a conventional refrigerant reciprocating compressor to a refrigerant-powered steam engine compressor unit has not been done.

Object of the invention

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.The aim of the invention is to provide a Darapfmaschinen compressor unit, for example, solar energy or industrial waste heat that is excessively accumulated especially in the summer / uses for cooling purposes and waives external energy / in particular electrical energy to drive the refrigerant compressor and the necessary auxiliary equipment.

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Explanation of the essence of the invention

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.The invention is based on the object, a superheated steam process, 2, 3rd Rankine process, and a cold vapor process, for. B. refrigeration ZiVärmepumpenprozeS or perform a thermodynamic right and left process with the same resources for both processes simultaneously.

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.The object is achieved; that by changes to the multi-cylinder refrigerant reciprocating compressor, in particular by the arrangement of a steam engine cylinder with a rotary valve control, which is driven by the crankshaft of the compressor from, · instead of the previous compressor head, on at least one of the cylinders of the compressor At the same time a steam engine and a refrigerator are combined in a housing, both working with the same equipment at different temperatures.

Working Example

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt die zugehörige Zeichnung eins schematische Darstellung der Dampfmaschinen-Verdichtereinheit im Schnitt.The solution according to the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The accompanying drawing shows a schematic representation of the steam engine compressor unit in section.

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.The multi-cylinder refrigerant reciprocating compressor consists of the housing with complete crank mechanism 1 and the associated compressor cylinder 2 with automatic working valves 3. The steam engine cylinder head 4 is equipped with a rotary valve control 5y driven by the crankshaft. This cylinder head 4 is placed in place of the previous compressor cylinder head.

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 einenThe refrigerant hot steam 6, which is possibly generated with a solar collector, occurs at the inlet nozzle 7 z. B. with a pressure of 3 ·, 0 MPa and a temperature of 100 ⁰ C in the steam engine cylinder head 4 and on a

i. H J ^ ^ νi. H J ^ ^ ν

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.Pressure of 1.5 MPa and a temperature of about SO ⁰ C relaxes at the outlet nozzle 8. The expanded refrigerant vapor 6 then flows, for example, to a condenser 9. The cold vapor IQ _1, which comes from a refrigerant evaporator z. B., for example, has a pressure of 0.2 MPa and a temperature of - 10 ⁰ C., This cold vapor 10 occurs on Inlet 11 in the compressor cylinder 2 and at the outlet nozzle 12 after compression with also a pressure of l., 5 MPa and a temperature of about 60 ⁰ C and then flows to the condenser 9, By omitting the compressor part, this unit can only be used as a steam engine to drive other machines.

Bei einer vorhandenen Wärmequelle kann beispielsweise eine Kühlzelle ohne fremde Elektroenergie direkt betrieben werden.In an existing heat source, for example, a cold storage without external electric power can be operated directly.

Claims

- * - 245595

invention claim

Dampening machine compressor unit with a crank mechanism located in the housing of a multicylinder refrigerant reciprocating compressor, characterized in that instead of the previous compressor head, at least one of the cylinders of the compressor has a steam engine cylinder head (4) with a rotary valve control (5) driven by the crankshaft (1) of the compressor. is arranged.

See 1 Saiia drawings