DE102014113949A1

DE102014113949A1 - Vorrichtung zur Druckänderung eines Arbeitsstoffes

Info

Publication number: DE102014113949A1
Application number: DE102014113949.6A
Authority: DE
Inventors: Christiane Thomas; Tobias Göpfert
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2034-09-27
Also published as: DE102014113949B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zur Druckänderung eines Arbeitsstoffes, insbesondere eine Scroll-Maschine, mit einem unbeweglichen Stator (20) mit einer Platte und einer sich von einer ersten Seite der Platte erstreckenden, spiralförmig ausgebildeten Wandung (21) sowie einen beweglichen Rotor mit einer Platte und einer sich von der Platte erstreckenden, spiralförmig ausgebildeten Wandung. Die Platten sind derart zueinander angeordnet, dass die Wandung (21) des Stators (20) und die Wandung des Rotors ineinander greifen und geschlossene Arbeitsräume ausgebildet sind. In Reaktion auf eine Bewegung des Rotors werden die Volumina und die Positionen der Arbeitsräume verändert. Die Platte des Stators (20) weist ein Plattenelement (22) auf, welches mit Durchgangsöffnungen (23) zum Einleiten eines Temperiermediums in einen von der spiralförmigen Wandung (21) ausgebildeten Strömungsgang ausgebildet ist. Zudem ist mindestens eine Kammer (24) zur Aufnahme des Temperiermediums vorgesehen, welche von einer der ersten Seite der Platte des Stators (20) gegenüberliegenden zweiten Seite begrenzt ist, sodass die Durchgangsöffnungen (23) eine fluidtechnische Verbindung zwischen einem Volumen der Kammer (24) und dem Strömungsgang des Stators (20) ausbilden. Die Erfindung betrifft zudem einen Kreislauf (1) eines Arbeitsstoffes mit einem ersten und einem zweiten Wärmeübertrager (3), einem Expansionsorgan (4), einer Pumpe (11) sowie einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (2) zur Druckänderung des Arbeitsstoffes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckänderung eines Arbeitsstoffes, insbesondere eine Scroll-Maschine. Die Vorrichtung weist einen unbeweglichen Stator mit einer Platte und einer sich von der Platte erstreckenden, spiralförmig ausgebildeten Wandung sowie einen beweglichen Rotor mit einer Platte und einer sich von der Platte erstreckenden, spiralförmig ausgebildeten Wandung auf. Die Platten sind derart zueinander angeordnet, dass die Wandung des Stators und die Wandung des Rotors ineinander greifen und geschlossene Arbeitsräume ausgebildet sind. In Reaktion auf eine Bewegung des Rotors werden die Volumina und die Positionen der Arbeitsräume verändert. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Kreislauf eines Arbeitsstoffes mit einem ersten und einem zweiten Wärmeübertrager, einem Expansionsorgan sowie einer Pumpe. Der Kreislauf weist zudem eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Druckänderung des Arbeitsstoffes auf.
Aus dem Stand der Technik bekannte Scroll-Maschinen weisen eine fest stehende und eine bewegliche Platte jeweils mit einer spiralförmigen Wandung auf, welche zusammen wirken. Die fest stehende Scheibe wird auch als Stator und die bewegliche Scheibe wird auch als Rotor bezeichnet. Die bewegliche Scheibe wird mittels eines Exzenterantriebes auf einer kreisförmigen Bahn bewegt. Bei der Bewegung der Scheibe berühren sich die spiralförmigen Wandungen an mehreren Stellen und bilden innerhalb der Wandungen mehrere aufeinanderfolgende, abgeschlossene Arbeitsräume aus, wobei benachbart angeordnete Arbeitsräume unterschiedlich große Volumen begrenzen. Die Volumen der Arbeitsräume werden zur Mitte der spiralförmigen Wandungen hin zunehmend kleiner.
Zur Verminderung von bei der Bewegung der spiralförmigen Wandungen zueinander erzeugten Reibungswärme und zur Verbesserung der Abdichtung zwischen den Begrenzungsflächen der Arbeitsräume von Stator und Rotor wird dem Arbeitsstoff, abhängig vom Typ der Scroll-Maschine, an einer oder an zwei definierten Positionen im Gehäuse punktuell Schmiermittel eingespritzt.
Aus der DE 697 25 522 T2 geht ein Scroll-Verdichter zum Verdichten eines Arbeitsmediums hervor. Der Verdichter umfasst einen Mantel mit einer Ansaugzone und einer Ablasszone. In dem Mantel ist ein nichtkreisendes erstes Spiralelement mit einer sich von einer ersten Endplatte aus erstreckenden ersten Spiralwicklung sowie ein kreisendes zweites Spiralelement mit einer sich von einer zweiten Endplatte aus erstreckenden zweiten Spiralwicklung ausgebildet. Die zweite Spiralwicklung greift mit der ersten Spiralwicklung ineinander, um mehrere geschlossene Arbeitsräume auszubilden. Innerhalb des Mantels ist ein Niedrigdruck-Schmiermittelsumpf zum Zuführen von Schmiermittel zum Verdichter und ein Hochdruck-Schmiermittelsumpf sowie eine Schmiermittel-Flussstrecke zum Zuführen von Schmiermittel vom Hochdrucksumpf zu den Arbeitsräumen ausgebildet. Dabei wird das Schmiermittel zur Schmierung innerhalb der Spiralwicklungen beziehungsweise Arbeitsräume lediglich über die Saugöffnung zum Ansaugen des Arbeitsstoffes zugeführt und über die geringer werdenden Volumina der Arbeitsräume transportiert. Infolgedessen weist der Arbeitsraum zu Beginn des Verdichtungsprozesses eine deutliche Überladung an Schmiermittel auf, damit der Arbeitsraum auch während des fortschreitenden Verdichtungsprozesses mit ausreichend Schmiermittel beaufschlagt ist. Da zum einen das Schmiermittel inkompressibel ist und zum anderen dem gasförmigen Arbeitsstoff das vom Schmiermittel eingenommene Volumen nicht zu Verfügung steht, wird der Vorgang der Verdichtung ineffizient.
Zur Verringerung der Überladung des ersten Arbeitsraumes mit Schmiermittel wird in der DE 601 08 572 T2 ein Scroll-Verdichter mit einem Mantel mit einer Ansaugzone und einer Ablasszone in Erweiterung zur DE 697 25 522 T2 offenbart. Der Scroll-Verdichter weist ein Einspritzsystem mit einem Fluidkreislauf in Verbindung mit mindestens einem der von den Spiralwicklungen gebildeten mehreren Arbeitsräumen auf. Der Fluidkreislauf umfasst einen Fluidkanal, welcher sich von dem Arbeitsraum zu einer Position außerhalb des Mantels für das Einspritzen von Dampf in den Arbeitsraum und durch das zweite Spiralelement erstreckt, und die Kapazität des Verdichters steigert. Das Einspritzsystem weist zudem ein Ventil zum Steuern des Fluidstroms durch den Fluidkanal auf. Da das Schmiermittel zur Schmierung innerhalb der Spiralwicklungen beziehungsweise Arbeitsräume nicht nur über die Saugöffnung zum Ansaugen des Arbeitsstoffes, sondern auch an maximal zwei weiteren Positionen des Arbeitsraumes zugeführt werden kann, wird der Überladung mit Schmiermittel nach dem Eintritt in den Verdichter entgegengewirkt. Diese Veränderung wird mittels eines sehr komplexen Systems des Schmiermittels realisiert, da die Menge an Schmiermittel auf der Saugseite und über die zwei zusätzlichen Positionen gezielt angesteuert werden muss. Zum anderen sind nun bis zu drei Arbeitsräume mehr mit Schmiermittel beaufschlagt, welches aber wiederum durch die nicht direkt mit Schmiermittel beaufschlagten Arbeitsräume geleitet werden muss. Der Wirkungsgrad des Verdichtungsprozesses wird reduziert.
Den aus dem Stand der Technik bekannten Scroll-Maschinen ist somit zu eigen, dass die Menge des eingespritzten Schmiermittels zumeist sehr groß und oft sogar überdimensioniert ist, was zu einer örtlich starken Überlastung des Arbeitsstoffes mit Schmiermittel führt. Die überdimensionierte Menge an Schmiermittel ist zudem vom transportierten gasförmigen Arbeitsstoff schlagartig aufzunehmen. Des Weiteren ist das System des Schmiermittelmanagements sehr komplex, sodass die Scroll-Maschine hohe Kosten bei der Herstellung und Wartung verursacht. Das Einspritzen des Schmiermittels auf der Saugseite sowie bis zu zwei weiteren Stellen im Strömungsgang der Verdichtung oder der Expansion führt neben einer ungleichmäßigen Schmierung und damit einer ungleichmäßigen Abdichtung der Arbeitsräume auch zu einer ungleichmäßigen Temperierung des Arbeitsstoffes während des Vorgangs der Verdichtung oder der Expansion.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Druckänderung eines Arbeitsstoffes, insbesondere der Weiterentwicklung einer Scroll-Maschine, mit einem System eines Temperiermediums, mit welchem eine gleichmäßige Verteilung des Mediums, insbesondere eines Fluids, beim Vorgang der Verdichtung oder der Expansion des Arbeitsstoffes erreicht werden kann. Die gleichmäßige Verteilung des Fluids soll zu einer gleichmäßigen Schmierung und einer gleichmäßigen Abdichtung der Arbeitsräume sowie zu einer gleichmäßigen Temperierung des Arbeitsstoffes führen. Die gleichmäßige Temperierung des Arbeitsstoffes soll dabei eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Vorgangs der Verdichtung beziehungsweise des Vorgangs der Expansion bewirken. Die Vorgänge der Verdichtung und der Expansion sollen durch eine thermische Begrenzung des Arbeitsstoffes optimiert werden. Zudem soll das System des Temperiermediums konstruktiv einfach realisierbar sein, um die Kosten bei der Herstellung und der Wartung zu minimieren.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Druckänderung eines Arbeitsstoffes, insbesondere eine Scroll-Maschine, gelöst. Die Vorrichtung weist einen unbeweglichen Stator mit einer Platte und einer sich von einer ersten Seite der Platte des Stators aus erstreckenden, spiralförmig ausgebildeten ersten Wandung sowie einen beweglichen Rotor mit einer Platte und einer sich von der Platte des Rotors aus erstreckenden, spiralförmig ausgebildeten zweiten Wandung auf. Die Platten sind dabei derart zueinander angeordnet, dass die Wandung des Stators und die Wandung des Rotors ineinander greifen und geschlossene Arbeitsräume ausgebildet sind. In Reaktion auf eine Bewegung des Rotors werden die Volumina und die Positionen der Arbeitsräume verändert, wobei die Volumina bei der Bewegung des Rotors in einer ersten Richtung zunehmen und bei einer Bewegung in eine zweite Richtung abnehmen.
Nach der Konzeption der Erfindung weist die Platte des Stators ein Plattenelement auf, welches mit Durchgangsöffnungen zum Einleiten eines Temperiermediums in einen von der spiralförmigen Wandung ausgebildeten Strömungsgang versehen ist. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß mit mindestens einer Kammer zur Aufnahme des Temperiermediums ausgebildet, wobei die mindestens eine Kammer von einer der ersten Seite der Platte des Stators mit der spiralförmig ausgebildeten Wandung gegenüberliegenden zweiten Seite begrenzt ist, sodass die Durchgangsöffnungen eine fluidtechnische Verbindung zwischen einem Volumen der Kammer und dem Strömungsgang des Stators ausbilden.
Damit wird ein System zur Einspeisung eines Temperiermediums in die Vorrichtung zur Druckänderung des Arbeitsstoffes bereitgestellt, bei welchem das Temperiermedium dem Arbeitsstoff an mehreren Positionen, das heißt an mindestens zwei Positionen, gleichzeitig oder zeitlich verzögert zuführbar ist. Als Temperiermedium wird bevorzugt ein Schmiermittel, insbesondere ein Öl, eingesetzt. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung mit mehr als einer Kammer, sind die Kammern vorteilhaft jeweils durch Wandungen voneinander getrennt, sodass die einzelnen Kammern mit Temperiermedium auf unterschiedlichen Druckniveaus beaufschlagbar sind und jede Kammer mit einer oder mehreren Durchgangsöffnungen verbindbar ist. Die Beaufschlagung der Kammern mit Temperiermedium auf unterschiedlichen Druckniveaus dient der besseren Regelbarkeit der Einspeisung des Temperiermediums. Die einzelnen Kammern können dabei auch mit Temperiermedium auf gleichen Druckniveaus beaufschlagt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Kammer mindestens mit einem Strömungspfad fluidtechnisch verbunden ausgebildet ist. Der Strömungspfad weist eine Vorrichtung zur Druckänderung des Temperiermediums auf, sodass der Druck des Temperiermediums vor dem Zusammenmischen mit dem Arbeitsstoff variierbar ist. Dabei ist der Druck des Temperiermediums innerhalb der Kammer größer als der jeweils höchste Druck des Arbeitsstoffes innerhalb der Vorrichtung.
Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung mit mehr als einer Kammer, bei welcher die Kammern mit Temperiermedium auf unterschiedlichen Druckniveaus beaufschlagbar sind, ist vorteilhaft jede Kammer mit einem Strömungspfad fluidtechnisch verbunden, wobei jeder Strömungspfad eine Vorrichtung zur Druckänderung des Temperiermediums aufweist. Die Vorrichtungen zur Druckänderung des Temperiermediums sind dabei vorteilhaft als Pumpen oder Drosselelemente ausgebildet. Bei der Ausbildung der Vorrichtungen zur Druckänderung als Drosselelemente ist eine Vorrichtung zur Druckerhöhung des Temperiermediums, beispielsweise eine Pumpe, strömungstechnisch vorgelagert. Das in einem zwischen der Vorrichtung zur Druckerhöhung und den Drosselelementen in einem bereitgestellten Volumen auf hohem Druckniveau gespeicherte Temperiermedium ist über die Drosselelemente in die einzelnen Kammern, gegebenenfalls unter Verringerung des Druckes, einleitbar.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Strömungspfad einen Wärmeübertrager zur Temperaturänderung des Temperiermediums auf, sodass die Temperatur des Temperiermediums vor dem Zusammenmischen mit dem Arbeitsstoff variierbar ist.
Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung mit mehr als einer Kammer, bei welcher bevorzugt jede Kammer mit einem Strömungspfad fluidtechnisch verbunden ist, weist entweder jeder Strömungspfad einen Wärmeübertrager zur Temperaturänderung des Temperiermediums auf oder es ist ein Wärmeübertrager ausgebildet. Dabei ist der einzelne Wärmeübertrager den Pumpen oder bei der Ausbildung der Drosselelemente dem den Drosselelementen vorgelagerten Volumen in Strömungsrichtung des Temperiermediums vorgeschaltet.
Die Durchgangsöffnungen sind vorteilhaft mit kreisrunden Querschnitten ausgebildet. Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Querschnitte gleiche Größen auf. Die Querschnittsflächen sind gleich groß.
Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Durchgangsöffnungen mit unterschiedlich großen Querschnitten ausgebildet. Die Querschnittsflächen sind unterschiedlich groß. Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Durchgangsöffnungen dabei derart ausgebildet, dass die Querschnitte der Durchgangsöffnungen in Richtung des durch die spiralförmige Wandung erzeugten Strömungsganges des Stators zur Mitte der Platte hin je nach Betriebsweise der Vorrichtung größer oder kleiner werden. Die Querschnitte der Durchgangsöffnungen nehmen dabei vorteilhaft gleichmäßig zu oder ab. Unter einer gleichmäßigen Zunahme oder einer gleichmäßigen Abnahme der Querschnittsflächen ist dabei eine stetige Zunahme oder eine stetige Abnahme der Querschnittsflächen jeweils benachbart angeordneter Durchgangsöffnungen zu verstehen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem ersten Plattenelement der Platte des Stators und der Kammer zur Aufnahme des Temperiermediums mindestens ein zweites Plattenelement angeordnet. Das zweite Plattenelement weist dabei Durchgangsöffnungen auf und liegt an der zweiten Seite des ersten Plattenelementes an. Mindestens eines der Plattenelemente der Platte des Stators ist vorteilhaft derart ausgebildet, dass die Anordnung der Durchgangsöffnungen des zweiten Plattenelementes in Bezug zu den Durchgangsöffnungen des ersten Plattenelementes veränderbar ist.
Die Durchgangsöffnungen des zweiten Plattenelementes sind bevorzugt mit kreisrunden Querschnitten ausgebildet. Die Querschnittsflächen der Durchgangsöffnungen des zweiten Plattenelementes weisen alternativ die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen auf.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Plattenelement in Bezug zu dem ersten Plattenelement des Stators um eine Rotationsachse verdrehbar gelagert. Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Plattenelemente des Stators derart zueinander angeordnet, dass durch eine Bewegung eines der Plattenelemente die Durchgangsöffnungen zueinander verschoben werden. Dabei sind die Plattenelemente zwischen zwei Endstellungen stufenlos bewegbar, sodass die Durchgangsöffnungen in einer ersten Endstellung vollständig geöffnet und in einer zweiten Endstellung vollständig geschlossen sind und in den Zwischenstellungen die Querschnitte der Öffnungen für den Durchlass des Temperiermediums von der Kammer in den Strömungsgang des Stators stufenlos veränderbar sind. Mittels der Veränderung der offenen Querschnitte beziehungsweise der Größe der Querschnittsflächen der Durchgangsöffnungen für den Durchlass des Temperiermediums kann die Menge des dem Arbeitsstoff zuzumischenden Temperiermediums je nach Bedarf variiert werden.
Die Menge des dem Arbeitsstoff zuzumischenden Temperiermediums ist somit einerseits mittels der Veränderung der Querschnittsflächen der Durchgangsöffnungen der Platte des Stators sowie andererseits mittels der Veränderung des Druckes des Temperiermediums innerhalb der Kammer und damit der Druckdifferenz zwischen dem Temperiermedium und dem Arbeitsstoff innerhalb der Vorrichtung einstellbar. Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung mit mehr als einer Kammer ist zudem der Druck des Temperiermediums in den einzelnen Kammern variierbar. Das Temperiermedium ist dem Arbeitsstoff an mindestens zwei Positionen gleichzeitig oder zeitlich verzögert zuführbar.
Um einen möglichst stationären Zustand der Zufuhr des Temperiermediums zu gewährleisten, sind die Durchgangsöffnungen der Platte des Stators derart angeordnet und ausgebildet, dass die Menge an Temperiermedium an den jeweiligen Positionen zu einer optimalen Temperierung sowie einer optimalen Schmierung für einen möglichst effizienten Betrieb der Vorrichtung führt. Die Temperierung erfolgt derart, dass die Vorgänge der Verdichtung oder der Expansion ab einer vorher definierten Temperatur annähernd isotherm verlaufen. Anhand der definierten Temperatur werden die Temperatur und die Menge des einzuspeisenden Temperiermediums bestimmt. Die Menge wird mittels des Drucks innerhalb der Kammer und den Querschnittsflächen der Durchgangsöffnungen variiert.
Der zeitliche Versatz der Einspeisung des Temperiermediums kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen. Zum einen ist allgemein der Druck des Temperiermediums innerhalb der Kammer einstellbar. Zum anderen kann das Temperiermedium bei der Ausgestaltung der Vorrichtung mit mehr als einer Kammer aus den einzelnen Kammern und bei unterschiedlichen sowie ebenfalls einstellbaren Drücken eingespeist werden, da jede Kammer mit einer oder mehreren Durchgangsöffnungen verbunden ist. Die je Zeiteinheit zugeführte Menge an Temperiermedium hängt dabei im Wesentlichen von der Druckdifferenz oder den Druckdifferenzen zwischen dem Temperiermedium innerhalb der Kammer und dem Druck des Arbeitsstoffes innerhalb des Arbeitsraumes ab. Folglich kann durch gezieltes Einstellen des Druckes des Temperiermediums die zuzuführende Menge an Temperiermedium eingestellt werden. Zudem ist der zeitliche Versatz der Einspeisung des Temperiermediums mittels der zeitlichen Änderung der Querschnittsflächen der Durchgangsöffnungen einstellbar, da die Querschnittsflächen neben der Druckdifferenz zwischen dem Temperiermedium und dem Arbeitsstoff einen wesentlichen Einfluss auf die zuzuführende Menge des Temperiermediums haben.
Die Aufgabe wird auch durch einen Kreislauf eines Arbeitsstoffes mit einem ersten und einem zweiten Wärmeübertrager, einem Expansionsorgan sowie einer Pumpe als Komponente zur Druckeinstellung des Arbeitsstoffes gelöst. Der Kreislauf des Arbeitsstoffes weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Druckänderung des Arbeitsstoffes auf.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Wärmeübertrager des Kreislaufes je nach Betriebsmodus der Vorrichtung als Verdampfer oder als Kondensator betreibbar. Dabei wird jeweils einer der Wärmeübertrager als Verdampfer beaufschlagt, während der andere Wärmeübertrager als Kondensator betrieben wird. Die Wärmeübertrager und die Vorrichtung sind bevorzugt bidirektional durchströmbar.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Vorrichtung in Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes ein Abscheider zum Abscheiden des Temperiermediums aus dem Gemisch mit dem Arbeitsstoff nachgelagert angeordnet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem Abscheider und der Vorrichtung mindestens ein weiterer Strömungspfad ausgebildet ist, wobei der Strömungspfad einen Wärmeübertrager zur Temperaturänderung des Temperiermediums und mindestens eine Vorrichtung zur Druckänderung des Temperiermediums aufweist.
Der Kreislauf ist zudem vorteilhaft mit mindestens zwei umschaltbaren, die Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes oder des Arbeitsstoffgemisches ändernden Elementen, insbesondere Drei-Wege-Ventilen, ausgebildet. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Kreislauf mit mindestens vier umschaltbaren, die Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes oder des Arbeitsstoffgemisches ändernde Elemente auf. Mit den umschaltbaren, die Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes ändernden Elementen und der Pumpe ist ein umschaltbarer Betrieb der vorteilhaft als Scroll-Maschine ausgebildeten Vorrichtung vom Betrieb als Kompressor zum Betrieb als Expander und umgekehrt möglich.
Mit dem Einsatz der perforierten Deckplatte beziehungsweise Bodenplatte des Stators in Verbindung mit dem vorgehaltenen Reservoir des Temperaturmediums, insbesondere eines Öls, welches mittels hydrostatischen Druckes beziehungsweise durch den Einsatz einer Pumpe bei der Expansion mindestens auf das Ansaugdruckniveau und bei der Kompression mindestens auf das Hochdruckniveau gefördert wird, wird über die Größe der Perforationen beziehungsweise Querschnitte der Durchgangsöffnungen und das Druckniveau des Temperiermediums eine Vergleichmäßigung der Einspritzung des Temperaturmediums und damit eine gleichmäßige Schmierung und Temperierung der Vorrichtung erzielt. Dabei erfolgt auf einfache Weise eine kontinuierliche, sich über das Gesamtvolumen erstreckende Einspritzung des Temperiermediums, welche zu einer signifikanten Steigerung des Wirkungsgrades führt. Zudem ist mittels der Einstellung des Druckes des Temperiermediums eine Begrenzung der Hochdruckgastemperatur und der Sauggastemperatur der Scroll-Maschine einfach möglich.
Der Vorteil der temperaturseitigen Begrenzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere der perforierten Scroll-Maschine, durch das Zuführen des Temperiermediums mit geringerer Temperatur zum Arbeitsstoff mit höherer Temperatur während des Vorgangs der Kompression und an mehreren Positionen innerhalb der Vorrichtung führt zuerst zu einer Abkühlung des gasförmigen Arbeitsstoffes und im Weiteren zu einer Begrenzung der Verdichtungsendtemperatur, welche von der Temperatur des eingeleiteten Temperiermediums abhängt. Damit wird auch die zur Verdichtung des gasförmigen Arbeitsstoffes aufzubringende Arbeit verringert und somit der Wirkungsgrad der Maschine erhöht. Auch für den Vorgang der Expansion, insbesondere innerhalb einer Scroll-Maschine, ist eine temperarturseitige Begrenzung des Arbeitsstoffes vorteilhaft. Dabei wird das Temperiermedium mit höherer Temperatur zum Arbeitsstoff mit geringerer Temperatur und an mehreren Positionen innerhalb der Vorrichtung zugeführt, um ein zu starkes Abkühlen des Gases zu vermeiden. Als Beispiel wird beim Vorgang der isentropen Expansion von Luft einer Wärmepumpe von 6 bar und 120 °C auf 1 bar eine Expansionsaustrittstemperatur von –37,5 °C erreicht. Die Luft kann mit diesen Zustandsparametern exergetisch nicht mehr genutzt werden, was zu einem Effizienzverlust der Maschine führt. Des Weiteren kann es bei tiefen Temperaturen in Folge der starken Erhöhung der Viskosität des Temperiermediums, insbesondere des Öls als Temperiermedium, zu energetischen Verlusten oder Schadenswirkungen der geschmierten Komponenten kommen. Zudem kann das Temperiermedium ausflocken, was die Funktionalität der Vorrichtung einschränkt.
Einen weiteren Vorteil stellt die Temperierung der Maschine als Kompressor und/oder Expander bezüglich der eingesetzten Materialien dar. Die thermischen Ausdehnungen, welche je nach Referenzzustand negativ oder positiv sind, werden durch die temperaturseitige Begrenzung der Prozesse minimiert. Zudem wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch die Auswahl des Temperiermediums vereinfacht, welches keinen größeren Temperaturunterschieden unterliegt.
Die Verteilung der Einspritzung des Temperiermediums als Schmiermittel führt zudem zu einer gezielteren Schmierung mit geringeren Dosen als herkömmliche Systeme und damit zu einem geringeren Störeffekt auf die Vorgänge der Kompression und der Expansion.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und der erfindungsgemäße Kreislauf weisen zusammenfassend diverse Vorteile auf:

– einfaches Management eines Temperiermediums führt
– zur Steigerung des Wirkungsgrades der Vorrichtung,
– zur Minimierung der thermischen Belastung der Komponenten und
– zur Annäherung an eine isotherme Kompression beziehungsweise an eine isotherme Expansion.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
1: Kreislauf eines Arbeitsstoffes mit einer Vorrichtung zur Änderung des Druckes eines Arbeitsstoffes,
2: Stator einer Scroll-Maschine in Draufsicht und
3: Stator der Scroll-Maschine in Seitenansicht mit perforierten Plattenelementen sowie einer zusätzlichen Kammer zur Aufnahme eines Temperiermediums.
In 1 ist ein Kreislauf 1 eines Arbeitsstoffes mit einer Vorrichtung 2 zur Änderung des Druckes des Arbeitsstoffes, beispielsweise eines reinen Arbeitsstoffes oder eines Arbeitsstoffgemisches, insbesondere eines Kältemittels, dargestellt. Der Arbeitsstoff wird beim Durchströmen der Vorrichtung 2 je nach Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes entweder verdichtet beziehungsweise komprimiert oder entspannt beziehungsweise expandiert. Dabei wird die Vorrichtung 2 je nach Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes entweder als Kompressor oder als Expander betrieben.
Der Kreislauf 1 weist in Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes während des Betriebes der Vorrichtung 2 als Kompressor einen ersten Wärmeübertrager 3, ein Expansionsorgan 4 sowie einen zweiten Wärmeübertrager 5 auf. Der erste Wärmeübertrager des Kreislaufs 1 wird dabei als Kondensator und der zweite Wärmeübertrager 5 des Kreislaufs 1 wird als Verdampfer betrieben. Die Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes während des Betriebes der Vorrichtung 2 als Kompressor ist anhand von Pfeilen mit durchgezogenen Linien gekennzeichnet. Der Arbeitsstoff wird unter gleichzeitiger Beaufschlagung mit einem Temperiermittel, insbesondere einem Schmiermittel, beim Durchströmen der Vorrichtung 2 verdichtet und zu einem ersten Abscheider 7 gefördert. Im ersten Abscheider 7 wird das Schmiermittel aus dem Arbeitsstoff abgeschieden. Der heiße und auf ein Hochdruckniveau verdichtete Arbeitsstoff wird anschließend zum ersten Wärmeübertrager 3 des Kreislaufs 1 geleitet, in welchem der Arbeitsstoff unter Wärmeabgabe enthitzt und kondensiert wird. Der im Wesentlichen flüssige Arbeitsstoff wird anschließend im Expansionsorgan 4 auf ein Niederdruckniveau in ein Zweiphasengebiet entspannt und zum zweiten Wärmeübertrager 5 des Kreislaufs 1 geführt. Beim Durchströmen des zweiten Wärmeübertragers 5 wird die flüssige Phase des Arbeitsstoffes verdampft. Der dampfförmige Arbeitsstoff wird von der Vorrichtung 2 durch den Bypass 6 angesaugt. Der Kreislauf 1 ist geschlossen.
Das im ersten Abscheider 7 vom Arbeitsstoff abgeschiedene, erwärmte Schmiermittel wird mittels einer ersten Vorrichtung 10 zur Druckänderung des Schmiermittels, insbesondere einer Pumpe, durch den ersten Strömungspfad 8 zur Vorrichtung 2 zurück gefördert. Das Schmiermittel wird dabei zur Abgabe von Wärme durch einen ersten Wärmeübertrager 9 des Schmiermittels geleitet und wieder abgekühlt. Die bei der Verdichtung des Arbeitsstoffes vom Schmiermittel aufgenommene Wärme wird im Wärmeübertrager 9 abgeführt. Das abgekühlte Schmiermittel gelangt in einem internen Kreislauf wieder zur Vorrichtung 2 zurück.
Beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Expander werden der erste Wärmeübertrager 3 des Kreislaufs 1 als Verdampfer und der zweite Wärmeübertrager 5 des Kreislaufs 1 als Kondensator betrieben. Die Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes während des Betriebes der Vorrichtung 2 als Expander ist mit Hilfe von Pfeilen mit gestrichelten Linien gekennzeichnet. Der Arbeitsstoff wird im flüssigen Zustand von der Pumpe 11 zum ersten Wärmeübertrager 3 des Kreislaufs 1 gefördert und auf einem hohen Druckniveau beim Durchströmen des Wärmeübertragers 3 verdampft. Der dampfförmige Arbeitsstoff wird anschließend durch den Bypass 12, um den ersten Abscheider 7 herum, zur Vorrichtung 2 geleitet. Nachfolgend wird der Arbeitsstoff unter gleichzeitiger Beaufschlagung mit einem Schmiermittel beim Durchströmen der Vorrichtung 2 entspannt und zu einem zweiten Abscheider 13 gefördert. Im zweiten Abscheider 13 wird das Schmiermittel aus dem Arbeitsstoff abgeschieden.
Der innerhalb der Vorrichtung 2 auf ein niederes Druckniveau entspannte Arbeitsstoff wird anschließend zum zweiten Wärmeübertrager 5 des Kreislaufs 1 geleitet, in welchem der Arbeitsstoff unter Wärmeabgabe enthitzt und kondensiert wird. Der am Austritt des Wärmeübertragers 5 im Wesentlichen flüssige Arbeitsstoff gelangt nunmehr zurück zur Pumpe 11. Der Kreislauf 1 ist geschlossen.
Das im zweiten Abscheider 13 vom Arbeitsstoff abgeschiedene, abgekühlte Schmiermittel wird mittels einer zweiten Vorrichtung 16 zur Druckänderung des Schmiermittels, insbesondere einer Pumpe, durch den zweiten Strömungspfad 14 zur Vorrichtung 2 zurück gefördert. Das Schmiermittel wird dabei zur Aufnahme von Wärme durch einen zweiten Wärmeübertrager 15 des Schmiermittels geleitet und wieder erwärmt. Die bei der Entspannung des Arbeitsstoffes vom Schmiermittel an den Arbeitsstoff abgegebene Wärme wird im Wärmeübertrager 15 zugeführt. Das erwärmte Schmiermittel gelangt in einem internen Kreislauf wieder zur Vorrichtung 2 zurück.
Der notwendige Druck des Schmiermittels ist jeweils von den Parametern des Betriebes der Vorrichtung 2 als Kompressor oder als Expander abhängig. Der Druck des Schmiermittels wird dabei derart eingestellt, dass er stets größer oder gleich dem Hochdruckniveau beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Kompressor und dem hohen Druckniveau beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Expander ist, um ein Rückströmen des gasförmigen Arbeitsstoffes aus dem Arbeitsraum der Vorrichtung 2 in den jeweiligen Strömungspfad 8, 14 der internen Kreisläufe des Schmiermittels zu verhindern.
Zum Umschalten der Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes innerhalb des Kreislaufs 1, insbesondere zum Umschalten des Betriebes der Vorrichtung 2 als Kompressor und als Expander, ist der Kreislauf 1 mit Drei-Wege-Ventilen V1, V2, V3, V4, V5, V6 als umschaltbaren, strömungsrichtungsändernden Elementen ausgebildet. Mit Hilfe der Einstellung der Ventile V1, V2 wird der Bypass 12 geöffnet oder geschlossen, sodass der Arbeitsstoff beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Expander durch den Bypass 12 und damit um den ersten Abscheider 7 herum geleitet wird, oder das Gemisch aus Arbeitsstoff und Schmiermittel beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Kompressor in den ersten Abscheider 7 geleitet wird und der Arbeitsstoff anschließend zum Wärmeübertrager 3 gelangt. Mittels der Einstellung der Ventile V3, V4 wird jeweils entweder der Strömungskanal mit dem integrierten Expansionsorgan 4 oder der Strömungskanal mit der integrierten Pumpe 11 geöffnet oder geschlossen, sodass der Arbeitsstoff beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Kompressor durch den Strömungskanal mit dem integrierten Expansionsorgan 4 oder beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Expander durch den Strömungskanal mit der integrierten Pumpe 11 geleitet wird. Mit Hilfe der Einstellung der Ventile V5, V6 wird der Bypass 6 geöffnet oder geschlossen, sodass der Arbeitsstoff beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Kompressor durch den Bypass 6 und damit um den zweiten Abscheider 13 herum geleitet wird, oder das Gemisch aus Arbeitsstoff und Schmiermittel beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Expander in den zweiten Abscheider 13 geleitet wird und der Arbeitsstoff anschließend zum Wärmeübertrager 5 gelangt.
2 zeigt einen Stator 20 der als eine Scroll-Maschine ausgebildeten Vorrichtung 2 in einer Draufsicht. Eine Scroll-Maschine ist dabei eine Maschine, mit welcher gasförmige Arbeitsstoffe verdichtet oder entspannt werden. Die Scroll-Maschine weist im Wesentlichen zwei ineinander verschachtelte, spiralförmig ausgebildete Wandungen 21 auf, durch deren gegenläufige Bewegung der Arbeitsstoff komprimiert oder expandiert wird. In 2 ist eine der Wandungen 21 dargestellt. Die Scroll-Maschine arbeitet nach dem Verdrängerprinzip. Eine der beiden spiralförmigen Wandungen 21 ist dabei stationär angeordnet, während die zweite, nicht dargestellte spiralförmige Wandung über einen Exzenterantrieb auf einer kreisförmigen Bahn bewegt wird. Die zweite, nicht dargestellte spiralförmige Wandung orbitiert um die stationäre spiralförmige Wandung 21. Bei der relativen Bewegung der spiralförmigen Wandungen 21 berühren sich die Wandungen 21 mehrfach und bilden innerhalb der Windungen je nach Drehrichtung mehrere kleiner oder größer werdende Arbeitsräume. Dadurch wird einerseits der im Betrieb als Kompressor zu verdichtende gasförmige Arbeitsstoff angesaugt, innerhalb der Vorrichtung 2 verdichtet und über einen nicht dargestellten Auslass in der Mitte der Spirale ausgestoßen. Andererseits wird der im Betrieb als Expander zu entspannende gasförmige Arbeitsstoff in der Mitte der Spirale eingeleitet, innerhalb der Vorrichtung 2 expandiert und über einen nicht dargestellten Auslass abgeleitet.
Der in 2 gezeigte Stator 20 weist eine spiralförmige Wandung 21 auf, welche einen Strömungsgang für den Arbeitsstoff bildet. Auf der Unterseite wird der Strömungsgang von einem Plattenelement 22 begrenzt. Die Wandung 21 ist fest und fluiddicht mit dem Plattenelement 22 verbunden. Das Plattenelement 22 ist im Bereich des Strömungsganges mit Perforationen in Form von Durchgangsöffnungen 23 ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen 23 sind bevorzugt senkrecht durch das Plattenelement 22 ausgerichtet. In der Ausgestaltung nach 2, welche für einen Betrieb der Vorrichtung 2 als Kompressor vorgesehen ist, weisen die Durchgangsöffnungen 23 unterschiedlich große Durchmesser auf, wobei die Durchmesser der Durchgangsöffnungen 23 von außen nach innen, das heißt zur Mitte der Spirale hin, gleichmäßig zunehmen. Nach einer nicht dargestellten Ausgestaltung des Plattenelementes 22 nehmen die Durchmesser der Durchgangsöffnungen 23 für einen Betrieb der Vorrichtung 2 als Expander von außen nach innen gleichmäßig ab. Nach einer weiteren nicht dargestellten Ausgestaltung des Plattenelementes 22 sind die Durchgangsöffnungen 23 mit Durchmessern gleicher Größe ausgebildet.
Aus 3 geht der Stator 20 der Scroll-Maschine in einer Seitenansicht mit zwei perforierten Plattenelementen 22, 25 sowie einer zusätzlichen Kammer 24 zur Aufnahme von Schmiermittel hervor. Die den Strömungsgang für den Arbeitsstoff ausbildende spiralförmige Wandung 21 ist auf der Unterseite mit einem ersten Plattenelement 22 verbunden angeordnet, welches den Strömungsgang begrenzt. Das erste Plattenelement 22 weist im Bereich des Strömungsganges die Durchgangsöffnungen 23 auf, welche eine fluidtechnische Verbindung zur Kammer 24 herstellen.
Die Kammer 24 dient als Schmiermittelreservoir zur Aufnahme, zur Bevorratung sowie zur Speicherung des Schmiermittels und ist mit einem Strömungspfad 8, 14 mit einem integrierten Wärmeübertrager 9, 15 sowie einer integrierten Vorrichtung 10, 16 zur Druckänderung des Schmiermittels verbunden. Die Kammer 24 stellt damit ein Element eines internen Kreislaufs des Schmiermittels dar und speichert das erwärmte oder abgekühlte Schmiermittel, welches dem Arbeitsstoff zur Temperierung während des Vorgangs der Verdichtung oder der Expansion beigemischt wird. Nach einer nicht dargestellten Ausgestaltung ist die Kammer 24 in mehrere kleine Abschnitte unterteilt, sodass anstelle einer Kammer 24 mehrere Kammern ausgebildet sind. Dabei ist jede Kammer mit einer oder mehreren Durchgangsöffnungen 23 verbunden.
Das in der Kammer 24 gespeicherte Schmiermittel weist dabei einen Druck auf, welcher mindestens dem Druck auf Hochdruckniveau beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Kompressor und mindestens dem Druck des hohen Druckniveaus beim Betrieb der Vorrichtung 2 als Expander entspricht. Der Druck des Schmiermittels innerhalb der Kammer 24 kann folglich auch größer sein als der jeweils höchste Druck des Arbeitsstoffes innerhalb der Vorrichtung 2. Der Druck des Schmiermittels wird dabei mit Hilfe der, insbesondere als Pumpe ausgebildeten, Vorrichtung 10, 16 zur Druckänderung des Schmiermittels erzeugt. Wenn Druck gezielt über mehrere Kammern gesteuert wird, ist der Druck des Schmiermittels innerhalb der Kammer größer als der Druck des Arbeitsstoffes innerhalb des jeweils mit der Kammer strömungstechnisch verbundenen Arbeitsraumes.
Infolge der auftretenden Druckdifferenz innerhalb der Kammer 24 in Bezug auf den von der Wandung 21 gebildeten Strömungsgang wird das Schmiermittel durch die Durchgangsöffnungen 23 in den Strömungsgang verbracht und mit dem dort transportierten Arbeitsstoff vermischt. Das Schmiermittel wird auch bei kleinen oder vernachlässigbar großen Druckdifferenzen vom Arbeitsstoff mitgerissen. Die Menge des dem Arbeitsstoff zuzumischenden Schmiermittels kann einerseits mittels des Druckes des Schmiermittels innerhalb der Kammer 24 und damit der Druckdifferenz zwischen dem Schmiermittel und dem Arbeitsstoff eingestellt werden.
Andererseits kann die Menge des dem Arbeitsstoff zuzumischenden Schmiermittels auch über eine Variation der Größe der Durchgangsöffnungen 23 beeinflusst werden. Die Durchmesser der Durchgangsöffnungen 23 sind dabei veränderbar. Zur Möglichkeit der Variation der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 23 ist zwischen dem ersten Plattenelement 22 und der Kammer 24 ein zweites Plattenelement 25 mit Durchgangsöffnungen 23a angeordnet. Das zweite Plattenelement 25 ist dabei in Bezug auf den Stator 20 und damit das erste Plattenelement 22 um eine Rotationsachse 26 verdrehbar gelagert. Mittels der Verdrehung der Plattenelemente 22, 25 zueinander werden die Durchgangsöffnungen 23 des ersten Plattenelementes 22 und die Durchgangsöffnungen 23a des zweiten Plattenelementes 25 zueinander verschoben. Wenn die Durchgangsöffnungen 23 des ersten Plattenelementes 22 und die Durchgangsöffnungen 23a des zweiten Plattenelementes 25 konzentrisch übereinander positioniert sind, sind die Plattenelemente 22, 25 in der Stellung „vollständig geöffnet“ angeordnet. Die Stellung „vollständig geschlossen“ liegt vor, wenn den Durchgangsöffnungen 23 des ersten Plattenelementes 22 geschlossenflächig ausgebildete Bereiche des zweiten Plattenelementes 25 zugeordnet sind, welche keine Durchgangsöffnungen 23a aufweisen. Mit der Verdrehung des zweiten Plattenelementes 25 in Bezug auf das erste Plattenelement 22 um die Rotationsachse 26 ist eine stufenlose Veränderung der Durchmesser der Öffnungen für den Durchlass des Schmiermittels von der Kammer 24 in den Strömungsgang des Stators mit dem im Strömungsgang transportierten Arbeitsstoff möglich.
Bezugszeichenliste

1: Kreislauf des Arbeitsstoffes
2: Vorrichtung zur Druckänderung des Arbeitsstoffes im Kreislauf 1
3: erster Wärmeübertrager
4: Expansionsorgan
5: zweiter Wärmeübertrager
6: Bypass
7: erster Abscheider Schmiermittel
8: erster Strömungspfad Schmiermittel
9: erster Wärmeübertrager Schmiermittel
10: erste Vorrichtung zur Druckänderung des Schmiermittels, Pumpe
11: Pumpe Arbeitsstoff
12: Bypass
13: zweiter Abscheider Schmiermittel
14: zweiter Strömungspfad Schmiermittel
15: zweiter Wärmeübertrager Schmiermittel
16: zweite Vorrichtung zur Druckänderung des Schmiermittels, Pumpe
20: Stator Scroll-Maschine
21: Wandung
22: erstes Plattenelement
23, 23a: Perforation/Durchgangsöffnung
24: Kammer
25: zweites Plattenelement
26: Rotationsachse
V1–V6: Drei-Wege-Ventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69725522 T2 [0004, 0005]
DE 60108572 T2 [0005]

Claims

Vorrichtung (2) zur Druckänderung eines Arbeitsstoffes, insbesondere eine Scroll-Maschine, aufweisend – einen unbeweglichen Stator (20) mit einer Platte und einer sich von einer ersten Seite der Platte erstreckenden, spiralförmig ausgebildeten Wandung (21) sowie – einen beweglichen Rotor mit einer Platte und einer sich von der Platte erstreckenden, spiralförmig ausgebildeten Wandung, wobei die Platten derart zueinander angeordnet sind, dass die Wandung (21) des Stators (20) und die Wandung des Rotors ineinander greifen und geschlossene Arbeitsräume ausgebildet sind, wobei in Reaktion auf eine Bewegung des Rotors die Volumina und die Positionen der Arbeitsräume verändert werden, dadurch gekennzeichnet, dass – die Platte des Stators (20) ein Plattenelement (22) aufweist, welches mit Durchgangsöffnungen (23) zum Einleiten eines Temperiermediums in einen von der spiralförmigen Wandung (21) ausgebildeten Strömungsgang ausgebildet ist, und – mindestens eine Kammer (24) zur Aufnahme des Temperiermediums vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Kammer (24) von einer der ersten Seite der Platte des Stators (20) gegenüberliegenden zweiten Seite begrenzt ist, sodass die Durchgangsöffnungen (23) eine fluidtechnische Verbindung zwischen einem Volumen der Kammer (24) und dem Strömungsgang des Stators (20) ausbilden.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (24) mindestens mit einem Strömungspfad (8, 14) fluidtechnisch verbunden ausgebildet ist, wobei der Strömungspfad (8, 14) eine Vorrichtung (10, 16) zur Druckänderung des Temperiermediums aufweist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungspfad (8, 14) einen Wärmeübertrager (9, 15) zur Temperaturänderung des Temperiermediums aufweist.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (23) mit gleich großen Querschnitten oder unterschiedlich großen Querschnitten ausgebildet sind.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Plattenelement (22) und der Kammer (24) mindestens ein zweites Plattenelement (25) angeordnet ist, wobei das zweite Plattenelement (25) mit Durchgangsöffnungen (23a) ausgebildet ist, und wobei mindestens eines der Plattenelemente (22, 25) derart ausgebildet ist, dass die Anordnung der Durchgangsöffnungen (23a) des zweiten Plattenelementes (25) in Bezug zu den Durchgangsöffnungen (23) des ersten Plattenelementes (22) veränderbar ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Plattenelement (25) in Bezug zu dem ersten Plattenelement (22) um eine Rotationsachse (26) verdrehbar gelagert ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenelemente (22, 25) derart zueinander angeordnet sind, dass durch eine Bewegung eines der Plattenelemente (22, 25) die Durchgangsöffnungen (23, 23a) zueinander verschoben werden, wobei die Plattenelemente (22, 25) zwischen zwei Endstellungen stufenlos bewegbar sind, sodass die Durchgangsöffnungen (23, 23a) in einer ersten Endstellung vollständig geöffnet und in einer zweiten Endstellung vollständig geschlossen sind und in den Zwischenstellungen die Querschnitte der Öffnungen für den Durchlass des Temperiermediums von der Kammer (24) in den Strömungsgang des Stators (20) stufenlose veränderbar sind.
Kreislauf (1) eines Arbeitsstoffes, aufweisend einen ersten Wärmeübertrager (3), ein Expansionsorgan (4), eine Pumpe (11) sowie einen zweiten Wärmeübertrager (5), dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (2) zur Druckänderung des Arbeitsstoffes nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Kreislauf (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung (2) in Strömungsrichtung des Arbeitsstoffes ein Abscheider (7, 13) zum Abscheiden des Temperiermediums nachgelagert angeordnet ist.
Kreislauf (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abscheider (7, 13) und der Vorrichtung (2) mindestens ein Strömungspfad (8, 14) ausgebildet ist, wobei der Strömungspfad (8, 14) einen Wärmeübertrager (9, 15) zur Temperaturänderung des Temperiermediums und mindestens eine Vorrichtung (10, 16) zur Druckänderung des Temperiermediums aufweist.