DE1023775B

DE1023775B - Arrangement for heat removal from the capsule of a compression refrigeration machine

Info

Publication number: DE1023775B
Application number: DEL23503A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dunkel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-11-25
Filing date: 1955-11-25
Publication date: 1958-02-06

Description

Anordnung zur Wärmeabfuhr aus der Kapsel einer Kompressions-Kältemaschine Aus wirtschaftlichen Gründen werden zur Zeit immer kleinere Abmessungen für die Kapseln des Motorkompressoraggregates von Kühlschränken gefordert. Dadurch entsteht die Schwierigkeit, die teils im Motor und teils im Kompressor im Betrieb entstehende Wärme in ausreichendem Maße abzuführen, da einerseits die Kapseloberfläche kleiner wird, so daß zur Abfuhr der gleichen Wärmemenge eine größere Temperaturdifferenz zwischen Kapselinnerem und der Außentemperatur erforderlich ist, andererseits durch den gedrängten Zusammenbau und Einbau von Motor und Kompressor in der Kapsel die Ausbildung einer Konvektion des in der Kapsel befindlichen Gases zwischen den warmen Kompressor- und Motorteilen und der Kapselwand behindert wird.Arrangement for dissipating heat from the capsule of a compression refrigeration machine For economic reasons, smaller and smaller dimensions for the Encapsulation of the motor compressor unit required by refrigerators. This creates the difficulty that arises partly in the engine and partly in the compressor during operation To dissipate heat to a sufficient extent, since on the one hand the capsule surface is smaller is, so that a greater temperature difference to dissipate the same amount of heat between the interior of the capsule and the outside temperature is required, on the other hand the compact assembly and installation of the motor and compressor in the capsule Formation of convection of the gas in the capsule between the warm Compressor and motor parts and the capsule wall is obstructed.

Das Problem der Wärmeabfuhr aus einer derartigen Motorkompressorkapsel besteht praktisch schon so lange, als es solche geschlossenen Kältekompressoren gibt, und es sind zur Lösung dieses Problems die verschiedensten Mittel bekanntgeworden. So hat man beispielsweise bei unter Kondensatordruck stehenden Kapseln die Abwärme von Motor und Kompressor mit Hilfe des Kältemittelkondensats abgeführt, indem man einen Teil des Kältemittels in einem Hilfskondensator verflüssigt und dieses verflüssigte Kältemittel den Wärmeaustauschflächen des Motorkompressors wieder zuführt, wo es unter Aufnahme der Wärme erneut verdampft, um dann dem eigentlichen Verflüssiger zugeführt zu werden. Dieser Lösungsweg erfordert einen erheblichen zusätzlichen Aufwand durch den Hilfskondensator und benötigt auch mehr Raum. Auf diese Weise ist es demnach nicht möglich, der Forderung nach einem verminderten Raumbedarf für die Kältemaschine gerecht zu werden. Außerdem muß bei solchen Anordnungen dafür gesorgt werden, daß das vom Hilfskondensator dem Kapselinneren wieder zugeführte Kondensat dort auch völlig verdampft. Hierzu bedarf es wiieder zusätzlicher Einrichtungen.The problem of heat dissipation from such a motor-compressor capsule has existed practically as long as there have been such closed refrigeration compressors there are, and a wide variety of means have become known to solve this problem. For example, you have the waste heat from capsules that are under condenser pressure discharged from the engine and compressor with the aid of the refrigerant condensate by part of the refrigerant liquefied in an auxiliary condenser and this liquefied Refrigerant returns to the heat exchange surfaces of the motor compressor where it is evaporated again while absorbing the heat, to then the actual condenser to be fed. This approach requires a significant additional one Effort due to the auxiliary capacitor and also requires more space. In this way it is therefore not possible to meet the requirement for a reduced space requirement to meet the chiller. In addition, it must be used with such arrangements it must be ensured that that which is fed back from the auxiliary capacitor to the interior of the capsule Condensate also completely evaporated there. Additional facilities are required for this.

Außerdem geht bei Kühlschränken, insbesondere den kleineren Haushaltkühlschränken mit unter Verdampferdruck stehender Kompressorkapsel durch die teilweise Kondensation zu Kühlzwecken Kälteleistung verloren. Um diesen Verlust auszugleichen, müßte also in diesem Fall die Kältemaschine größer dimensioniert werden, was der eingangs genannten Forderung zuwiderläuft.Also goes with refrigerators, especially the smaller household refrigerators with compressor capsule under evaporator pressure due to partial condensation cooling capacity lost for cooling purposes. In order to make up for this loss, one would have to In this case, the refrigeration machine can be made larger, which is what the aforementioned Contrary to the requirement.

Weiter ist es bekannt, den Motorkompressor und den Verflüssiger von außen durch Zufuhr kühlerer Luft mittels eines Ventilators zu kühlen. Auch diese Lösung bedeutet einen höheren Aufwand und größeren Raumbedarf. Dazu kommt, daß das Ventilatorgeräusch von den Gebrauchern von Haushaltkühlschränken als lästig empfunden und abgelehnt wird. Eine dritte Lösung besteht darin, das in der Kapsel befindliche Öl zu kühlen, indem man es aus der Kapsel herausführt, über einen Ölkühler, zumeist in Gestalt einer mit Kühlrippen versehenen Rohrschlange, leitet und dann wieder zurück in die Kapsel führt. Der Ölumlauf wird durch eine besondere Pumpe erzielt oder dadurch, daß man das komprimierte Gas aus dem Kompressor in die Ölumlaufleitung drückt, wobei diese Gase nach Art einer Pumpe das Öl mitreißen und damit eine Förderwirkung auf das Öl ausüben. Auch bei dieser Lösung ist ein erheblicher Aufwand erforderlich, und die Kapsel muß stets unter dem hohen Kondensatordruck stehen.It is also known to use the motor compressor and the condenser to cool outside by supplying cooler air with a fan. These too Solution means more effort and greater space requirements. In addition, that Fan noise perceived by the users of household refrigerators as annoying and is rejected. A third solution is to use the one in the capsule Cooling oil by pulling it out of the capsule through an oil cooler, mostly in the form of a coil provided with cooling fins, leads and then again leads back into the capsule. The oil circulation is achieved by a special pump or by passing the compressed gas from the compressor into the oil circulation line presses, with these gases dragging the oil along like a pump and thus a pumping effect exercise on the oil. This solution also requires considerable effort, and the capsule must always be under the high condenser pressure.

Schließlich ist noch eine Anordnung bekannt, bei der seitlich in die Kompressorkapsel kurze, L-förmige Rohrstücke eingeführt sind, deren einer Schenkel im Kapselinneren senkrecht steht, während der andere Schenkel außerhalb der Kapsel horizontal von der Kapselwand wegführt. Diese Rohrstücke sind an beiden Enden verschlossen und enthalten in ihrem senkrechten Schenkel ein flüchtiges Kältemittel. Die äußeren Rohrstücke sind mit Kühlrippen bzw. Kühlflächen versehen. Diese Anordnung stellt gewissermaßen ein Sekundärkühlsystem dar. Die Wärme in der Kapsel wird von den inneren Rohrstücken aufgenommen, das Kältemittel verdampft, und das entsteh ende Gas steigt in den oberen horizontalen Rohrteil und führt die Wärme mit nach außen. In diesem äußeren Rohrteil soll das Gas wieder kondensieren und zurück in die Kapsel fließen. Diese Anordnung stellt zunächst eine Komplizierung der Kapselmontage dar, da eine Mehrzahl solcher Rohrstücke dicht in die Kapselwand eingeschweißt, dann mit der erforderlichen, abgestimmten Menge des besonderen flüchtigen Mediums gefüllt und selbst abgedichtet werden muß. Es besteht ferner die Gefahr, daß bei starker Kapselerwärmung ein hoher Druck in diesen Rohrstücken entsteht, der diese und die Kapsel selbst gefährdet. Schließlich ist der Wirkungsgrad dieser Anordnung verhältnismäßig schlecht, da zur Wärmeabfuhr die Reihenschaltung mehrerer Wärmeübergangsstellen in Anspruch genommen wird. Die in den Wicklungen und im Kompressor erzeugte Wärme wird zunächst auf das Gemisch 0l-Kältemitteldampf übertragen, von diesem auf die Wandung der Rohrstücke, weiter auf das in diesem enthaltene zweite Kühlmedium, das in Gas umgewandelt wird und als solches die Wärme weiter über die äußeren Rohrwandungen und Rippen an die Umgebungsluft abführt.Finally, an arrangement is known in which the side into the Compressor capsule short, L-shaped pipe pieces are inserted, one of the legs is vertical inside the capsule, while the other leg is outside the capsule horizontally away from the capsule wall. These pipe sections are closed at both ends and contain a volatile refrigerant in their vertical leg. The outer ones Pipe sections are provided with cooling fins or cooling surfaces. This arrangement represents as it were a secondary cooling system. The heat in the capsule is from the inner Pipe sections added, the refrigerant evaporates, and the resulting gas rises in the upper horizontal pipe part and carries the heat with it to the outside. In this outer tube part should condense the gas again and flow back into the capsule. This arrangement initially represents a complication of the capsule assembly, since a The majority of such pipe pieces are welded tightly into the capsule wall, then with the required, coordinated amount of the special volatile medium filled and must be sealed itself. There is also the risk that if the capsule is heated to a great extent a high pressure arises in these pieces of pipe, which this and that Capsule itself endangered. Finally, the efficiency of this arrangement is proportionate bad, because several heat transfer points are connected in series to dissipate heat is used. The heat generated in the windings and in the compressor is first transferred to the mixture of 0l refrigerant vapor, from this to the Wall of the pipe sections, further to the second cooling medium contained in this, the is converted into gas and as such the heat continues through the outer pipe walls and fins vented to the ambient air.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gekapselten Motorkompressor mit besonders gedrängtem Aufbau die Wärmeabfuhr aus der Kapsel zu verbessern, ohne den Raumbedarf praktisch zu vergrößern. Die gegebenen Raumverhältnisse zwingen in der Regel dazu, den Kapseldurchmesser möglichst klein zu halten, um die Einbautiefe zu vermindern. da diese hauptsächlich den Nutzraum beeinträchtigt. Wird ein solcher Motorkompressor, wie dies heute bei den meisten Haushaltkühlschränken der Fall ist, im unteren hinteren Teil des Schrankes eingebaut, so ergibt sich von vorn gesehen, seitlich neben der Kapsel ein freier Raum, der noch ausnutzbar ist.The invention is based on the object of an encapsulated motor compressor with a particularly compact structure to improve the heat dissipation from the capsule without practically increasing the space required. The given spatial conditions force in As a rule, to keep the capsule diameter as small as possible to accommodate the installation depth to diminish. since this mainly affects the usable space. Will be such Motor compressor, as is the case with most household refrigerators today, installed in the lower rear part of the cabinet, seen from the front, to the side of the capsule is a free space that can still be used.

Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Anordnung mit in die Kapsel eingeschweißten, ein zweites Medium enthaltenden Rohrstücken wird jedoch bei der Erfindung das Kältemittel der Kälteanlage selbst zur Abführung der Wärme aus der Kapsel benutzt und damit ein wesentlich einfacherer Aufbau erzielt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die seitlich an die Kapsel angeschlossenen Rohre verhältnismäßig großen Querschnitts Umlaufleitungen für die in der Kapsel befindlichen Kältemitteldämpfe bilden, indem diese Rohre derart an die Kapsel angeschlossen sind, daß die in der Kapsel durch die Motor- und Koinpressorwärme erhitzten, vorzugsweise unter Verdampferdruck stehenden Kältemittelgase im oberen Teil der Kapsel aus dieser abströmen und nach Durchlaufen der Rohre kurz. über dem Ölspiegel wieder in die Kapsel eintreten. Der Kreislauf des Kältemittels vollzieht sich dabei durch natürliche Konvektion, und zwar in der gleichen Weise, wie sie im Inneren einer Kapsel größerer Abmessungen stattfinden würde. Eine Kondensation der Kältemitteldämpfe erfolgt dabei nicht, dagegen wird die von dem Kältemittel aufgenommene Wärme ohne ein Zwischenmedium unmittelbar über die Wandungen der Rohre an die Umgebung abgeführt. Andererseits kann durch geeignete Ausbildung und Führung dieser Rohrleitungen eine beträchtliche Wärmemenge aus der Kapsel abgeführt werden, so daß die durch Verkleinerung bedingte Erhöhung der Kapselinnentemperatur mehr als ausgeglichen und damit diese Temperatur in zulässigen Grenzen gehalten werden kann.In contrast to the arrangement described above with in the capsule However, welded pipe sections containing a second medium are used in the Invention the refrigerant of the refrigeration system itself to dissipate the heat from the Used capsule and thus achieved a much simpler structure. According to the invention this is achieved in that the tubes connected to the side of the capsule relatively large cross-section circulation lines for those located in the capsule Form refrigerant vapors by connecting these pipes to the capsule in such a way that that those heated in the capsule by the engine and coinpressor heat, preferably refrigerant gases under evaporation pressure in the upper part of the capsule from this flow off and briefly after passing through the pipes. back into the above the oil level Enter capsule. The refrigerant cycle takes place naturally Convection, in the same way as it does inside a larger capsule Dimensions would take place. A condensation of the refrigerant vapors takes place not, on the other hand, the heat absorbed by the refrigerant is without an intermediate medium dissipated directly through the walls of the pipes to the environment. on the other hand can be a considerable amount through suitable training and routing of these pipelines Amount of heat can be dissipated from the capsule, so that due to the reduction in size Increase in the internal capsule temperature more than compensated and with it this temperature can be kept within permissible limits.

Die Wirksamkeit der Anordnung kann noch erhöht werden, wenn man im Läufer des Motors achsparallele oder annähernd achsparallele Bohrungen vorsieht und einen kleinen Schraubenlüfter auf die Motorwelle setzt. Das warme gasförmige Kältemittel steigt dann in der Kompressorkapsel nach oben und fließt durch das oder die seitlichen Rohre nach unten, wobei es sich an den Rohrwandungen abkühlt. Man ordnet diese Rohre so an, daß durch sie die Einbaumaße der Kompressorkapsel praktisch nicht vergrößert werden.The effectiveness of the arrangement can be increased by using the The rotor of the motor provides axially parallel or approximately axially parallel bores and put a small screw fan on the motor shaft. The warm gaseous Refrigerant then rises up in the compressor capsule and flows through the or the side pipes downwards, where it cools down on the pipe walls. Man arranges these pipes in such a way that they make the installation dimensions of the compressor capsule practical cannot be enlarged.

Die Rohre können sowohl senkrecht, parallel zur Mittelachse der Kapsel oder, was zweckmäßiger ist, etwas schräg zu dieser Achse angeordnet werden. In letzterem Falle erreicht man, daß die Außenluft nicht längs der Rohre strömt, sondern schräg zur Rohrachse fließt. Diese Anordnung bietet folgende Vorteile: Die am Rohr erwärmte Außenluft fließt nicht am Rohr entlang, sondern löst sich wieder von diesem und wird durch kühlere Luft ersetzt. Außerdem trifft die aufsteigende erwärmte Luft nicht auf die obere Rohrausführung, sondern kann unbehindert von dieser nach oben abströmen. Die Rohre selbst können in bekannter Weise mit Kühlrippen versehen sein. Gegebenenfalls können diese Rohre auch finit den Aufhängeelementen für die Kompressorkapsel konstruktiv vereinigt werden. Die Rohre selbst brauchen nicht rund zu sein, sondern können ein geeignetes anderes, z. B. flaches Profil erhalten und aus Blechprofilen oder Ziehteilen durch Löten oder Schweißen zusammengesetzt sein.The tubes can be both perpendicular and parallel to the central axis of the capsule or, what is more appropriate, be arranged somewhat obliquely to this axis. In the latter Trap achieves that the outside air does not flow along the pipes, but at an angle flows to the pipe axis. This arrangement offers the following advantages: The one heated on the pipe Outside air does not flow along the pipe, but separates from it and again is replaced by cooler air. In addition, the rising heated air hits not on the upper pipe version, but can go upwards unhindered from it flow away. The tubes themselves can be provided with cooling fins in a known manner. If necessary, these tubes can also finite the suspension elements for the compressor capsule be united constructively. The pipes themselves do not need to be round, but rather can be a suitable other, e.g. B. obtained flat profile and made of sheet metal profiles or drawn parts be assembled by soldering or welding.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung dargestellt.The drawings show two possible embodiments of the invention shown.

Fig. 1 zeigt eine '-#lotorkonipressorkapsel 1 mit den angeschlossenen Rohren 2 gemäß der Erfindung, und zwar links die eine Ausführungsform mit senkrechtem Rohr, rechts die andere mit schräg verlaufendem und finit Rippen 3 versehenem Rohr.Fig. 1 shows a '- # lotorkonipressorkapsule 1 with the attached Pipes 2 according to the invention, namely on the left the one embodiment with vertical Tube, on the right the other tube with inclined and finite ribs 3 provided.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Kapsel gemäß der zweiten Ausführungsform. Das in die Kapsel eingebaute 1lotorlcompressoraggregat ist nur schematisch dargestellt. Dabei ist eine an sich bekannte Anordnung finit senkrecht stehendem Motor 4 und oberhalb desselben über eine Kurbelschleife angetriebenem Kolbenkompressor 5 angenommen. Um den Kältemittelumlauf zu fördern. sind in dein Läufer 6 des Motors mehrere achsparallele Bohrungen 7 vorgesehen und auf der @@ elle 8 selbst ein kleiner Schraubenlüfter 9 angeordnet. Bei schräg geführtem Rohr sind zweckmäßig, wie aus Fig 2 ersichtlich, die Rippen senkrecht gestellt, damit die Luft möglichst ungehindert vorbeistreichen kann.Fig. 2 is a side view of a capsule according to the second embodiment. The 1-rotor / compressor unit built into the capsule is only shown schematically. In this case, an arrangement known per se is a finitely perpendicular motor 4 and assumed above the same piston compressor 5 driven by a crank loop. To promote the refrigerant circulation. are in your rotor 6 of the motor several axially parallel Holes 7 provided and on the @@ elle 8 itself a small screw fan 9 arranged. In the case of an inclined pipe, it is advisable, as can be seen from Fig. 2, the ribs are placed vertically so that the air can sweep by as unhindered as possible can.

Wie aus Fig. ? zu entnehmen ist, besteht die Kapsel atis einem Oberteil l a, und einem Unterteil 1 h, die dicht miteinander verschweißt sind. Das Rohr 2 ist dabei zweckmäßig nur in ein Kapselteil, hier z. B. in das Kapseloberteil, eingelötet oder eingeschweißt. Dies hat den Vorteil, daß das Rohr vor dem Verschweißen der beiden Kapselteile angeschlossen werden kann. Je nach Kapselform und -zusammenbau kann selbstverständlich auch die Anordnung und Ausbildung der Rohre eine andere sein, ebenso wie auch die obengenannten weiteren Maßnahmen zur Verbesserung der Konvektion bei anders aufgebauten Motorkompressoren in sinngemäßer Abwandlung angewendet werden können.As from Fig.? It can be seen, the capsule ATIS an upper part l a, and a lower part 1 h, which are tightly welded to one another. The tube 2 is expediently only in a capsule part, here z. B. in the capsule top, soldered or welded. This has the advantage that the tube can be connected before the two capsule parts are welded together. Depending on the capsule shape and assembly, the arrangement and design of the tubes can of course also be different, as can the above-mentioned further measures to improve the convection in a corresponding modification in motor compressors with different designs.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for heat dissipation from the capsule of a compression refrigeration machine, in which the side of the capsule relatively thick tubes are connected, characterized by such a connection of the tubes (2) that the in the capsule through the motor and Compressor-heated refrigerant gases, preferably under evaporator pressure, flow out of the capsule in the upper part of the capsule and, after passing through the tubes (2), enter the capsule again just above the oil level. ?. Arrangement according to Claim 1, characterized in that the tubes run parallel to the central axis of the compressor capsule. 3. Arrangement according to claim 1, characterized indicates overall that the tubes obliquely to Kapselinittelachse extend from top to bottom. 4. Arrangement according to claim 3 with cooling fins mounted on the tube, characterized in that the cooling fins are placed vertically. 5. Arrangement according to claim 1 and one of the following claims, characterized in that the tubes are structurally combined with the suspension elements of the capsule. 6. An arrangement according to claim 1 for motor compressor capsules composed of two parts, characterized in that the tubes are connected to only one capsule part and are connected to this part before the assembly of the capsule, for example by soldering. 7. Arrangement according to claim 1, characterized by axially parallel or approximately axially parallel bores in the rotor of the motor and optionally a screw fan on the motor shaft. Documents considered: German Patent No. 716 671; U.S. Patent No. 2,672,736.