DE1183518B - Chiller - Google Patents

Chiller

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Publication number
DE1183518B
DE1183518B DEN20100A DEN0020100A DE1183518B DE 1183518 B DE1183518 B DE 1183518B DE N20100 A DEN20100 A DE N20100A DE N0020100 A DEN0020100 A DE N0020100A DE 1183518 B DE1183518 B DE 1183518B
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DE
Germany
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space
compression
expansion
piston
working medium
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Pending
Application number
DEN20100A
Other languages
German (de)
Inventor
Albert August Dros
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Compressor (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: F 25 bBoarding school Class: F 25 b

Deutsche Kl.: 17 a-5German class: 17 a-5

Nummer: 1183 518Number: 1183 518

Aktenzeichen: N 201001 a/17 aFile number: N 201001 a / 17 a

Anmeldetag: 26. Mai 1961 Filing date: May 26, 1961

Auslegetag: 17. Dezember 1964Opening day: December 17, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kältemaschine mit einem Zylinder und einem darin beweglichen Kolben, welcher einen Kompressions- und einen Expansionsraum voneinander trennt, wobei diese beiden Räume mittels zweier Leitungssysteme miteinander verbunden sind, der Expansionsraum mit gesteuerten Ventilen versehen ist sowie durch das erste Leitungssystem Arbeitsmedium vom Kompressions- zum Expansionsraum und durch das zweite Leitungssystem Arbeitsmedium vom Expansions- zum Kompressionsraum strömt.The invention relates to a refrigeration machine with a cylinder and a movable therein Piston, which separates a compression and an expansion space from each other, these two Rooms are connected to one another by means of two pipe systems, the expansion room with controlled Valves is provided as well as working medium from the compression to the expansion chamber through the first line system and through the second line system working medium from the expansion to the compression space flows.

Da sich bei einer solchen bekannten Kältemaschine der im Expansionsraum wirksame und der in einer weiteren Kompressionsstufe arbeitende Kolben in verschiedenen Zylindern bewegen, führt diese Ausführung zu einer raumbeanspruchenden und kompliziertenBauart. Bei einer anderenbekanntenKältemaschine mit gleichfalls doppeltwirkendem Expansionskolben trennt dieser den Expansionsraum vom Kompressionsraum, so daß der Kolben stets mit einer Antriebsvor- richtung verbunden sein muß.Since in such a known refrigeration machine the effective in the expansion space and the one in one Moving pistons working in different cylinders in a further compression stage leads to this version a space-consuming and complicated design. In another known refrigerator with a double-acting expansion piston, this separates the expansion chamber from the compression chamber, so that the piston is always direction must be connected.

Die eingangs umschriebene Bauart der Kältemaschine zeichnet sich nun durch die Besonderheit aus, daß der Kompressionsraum die letzte Stufe eines mehrstufigen Kompressors bildet, von dem eine oder mehrere Niederdruckstufen in dem zweiten Leitungssystem vorhanden sind. Bei dieser also mit einem doppeltwirkenden Expansionskolben ausgestatteten Kältemaschine kann der unter dem Expansionskolben befindliche Raum in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden. Expansionsraum und Kompressionsraum können dann in einem bestimmten raumsparenden Abstand voneinander angeordnet werden und brauchen nur durch wenige Leitungen für das Arbeitsmedium miteinander verbunden zu werden. Die bei der Expansion des Arbeitsmittels freiwerdende mechanische Arbeit kann voll ausgenutzt und dadurch das vom Kompressionsraum kommende Medium weiter komprimiert werden.The type of refrigeration machine described at the beginning is now characterized by the special feature from that the compression space forms the last stage of a multi-stage compressor, one of which or there are several low-pressure stages in the second line system. So with this one double-acting expansion piston equipped refrigeration machine can be installed under the expansion piston available space can be used in an advantageous manner. Expansion space and compression space can then be arranged and need at a certain space-saving distance from one another to be connected to one another only by a few lines for the working medium. The at The mechanical work released by the expansion of the work equipment can be fully utilized and thereby the medium coming from the compression room can be further compressed.

Ist der Kompressionsraum gemäß der Erfindung die letzte Stufe eines mehrstufigen Kompressors, braucht der Expansionsraum nicht mit einer Antriebsvorrichtung verbunden zu sein, der Zylinder, in dem sich der Expansionskolben bewegt, ist dann nahezu schwingungslos und kann auf kürzestem Abstand vom Kompressionszylinder angeordnet sein. Diese Vorteile treffen sowohl bei einem Kolbenkompressor als auch bei einem rotierenden Kompressor zu.If the compression space according to the invention is the last stage of a multi-stage compressor, the expansion space does not need to be connected to a drive device, the cylinder in which the expansion piston moves, is then almost vibration-free and can be at the shortest distance from Compression cylinder be arranged. These advantages apply both to a reciprocating compressor even with a rotating compressor.

In der Zeichnung ist schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. In the drawing, an embodiment of the device according to the invention is shown schematically.

Mit I ist der in diesem Falle als Kolbenmaschine ausgebildete Kompressor bezeichnet. II stellt die KältemaschineThe compressor, which in this case is designed as a piston machine, is designated by I. II represents the Chiller

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenf abrieken,N. V. Philips' Gloeilampenf abrieken,

Eindhoven (Niederlande)Eindhoven (Netherlands)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. H. Zoepke, Patentanwalt,Dipl.-Ing. H. Zoepke, patent attorney,

München 5, Erhardtstr. 11Munich 5, Erhardtstr. 11

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Albert August Dros, EindhovenAlbert August Dros, Eindhoven

(Niederlande)(Netherlands)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Niederlande vom 30. Mai 1960 (252139)Netherlands May 30, 1960 (252139)

kombinierte Einheit des Expansionsraumes und des weiteren Kompressionsraumes dar.combined unit of the expansion space and the further compression space.

Die Kolbenmaschine I hat einen Zyünder 10, der mit automatisch öffnenden und schließenden Druckbzw. Saugventilen 11 und 12 versehen ist. Im Zylinder 10 ist der Kompressionskolben 13 mittels eines nicht gezeigten Getriebes beweglich.The piston engine I has a Zyünder 10, the with automatically opening and closing pressure and Suction valves 11 and 12 is provided. In the cylinder 10, the compression piston 13 is movable by means of a transmission, not shown.

Die Einheit II hat einen schematisch dargestellten Zylinder 14, in dem der doppeltwirkende Kolben 15 hin und her beweglich ist. Dieser Kolben ist mit einer Kolbenstange 16 versehen, die durch eine Stopfbuchse durch den Boden 17 des Zylinders 14 hindurchgeführt ist. Die Kolbenstange 16 geht über eine Geradführung 18 in eine Treibstange 19 über. Diese ist mit einer Kurbel 20, die einen Teil einer Kurbelwelle 21 bildet, verbunden.The unit II has a schematically illustrated cylinder 14 in which the double-acting piston 15 is movable back and forth. This piston is provided with a piston rod 16 which is passed through a stuffing box is passed through the bottom 17 of the cylinder 14. The piston rod 16 goes over a straight guide 18 in a connecting rod 19 over. This is with a crank 20, which is part of a crankshaft 21 forms, connected.

Im Zylinder 14 lassen sich zwei gegenphasig das Volumen ändernde Räume unterscheiden, nämlich der Raum 22 über dem Kolbea 15 und der Raum 23, in dem sich in diesem Fall auch ein Regenerator 24 und ein Wärmeaustauscher 25 befindet, ist mit einem gesteuerten Einlaßventil 26 und einem ebenfalls gesteuerten Auslaßventil 27 versehen. Der Raum 23 unter dem Kolben 15 weist ein automatisch öffnendes und schließendes Saugventil 28 und Druckventil 29 auf.In the cylinder 14, two spaces changing the volume in phase opposition can be distinguished, namely the room 22 above the Kolbea 15 and the room 23, in which in this case there is also a regenerator 24 and a heat exchanger 25 is located, is with a controlled inlet valve 26 and one also controlled exhaust valve 27 is provided. The space 23 under the piston 15 has an automatically opening and closing suction valve 28 and pressure valve 29.

Der Auslaß des Zylinders 10 mündet über das Druckventil 11 in eine Leitung 30, in der ein Kühler 31 aufgenommen ist. Der Zweck dieses Kühlers ist, das im Kompressionszylinder 10 komprimierte gasförmige Arbeitsmedium in möglichst viel gekühltem ZustandThe outlet of the cylinder 10 opens via the pressure valve 11 into a line 30 in which a cooler 31 is recorded. The purpose of this cooler is the gaseous compressed in the compression cylinder 10 Working medium in as much cooled condition as possible

409 758/96409 758/96

über das Ventil 28 in den Raum 23 zu führen. Der ebengenannte Raum mündet über das Druckventil 29 in eine weitere Leitung 31 α, in der ebenfalls ein Kühler 32 aufgenommen ist, der das in der Leitung 31a fließende Gas in einem möglichst viel gekühlten Zustand über das Ventil 26 dem Raum 22 im Zylinder 14 über dem Kolben 15 zuführt. Schließlich ist an der Stelle des Auslasses durch das Ventil 27 des Raumes 22 eine Leitung 33 vorhanden, die das Arbeitsmedium wieder über das Saugventil 12 dem Kornpressionszylinder 10 zuführt.to lead via the valve 28 into the space 23. The space just mentioned opens out via the pressure valve 29 in another line 31 α, in which a cooler 32 is also included, which is in the line 31a flowing gas in a cooled as much as possible State via the valve 26 to the space 22 in the cylinder 14 above the piston 15. In the end there is a line 33 at the point of the outlet through the valve 27 of the space 22, which carries the working medium again via the suction valve 12 to the compression cylinder 10.

Beim Betrieb der Maschine wird das sich z. B. auf Zimmertemperatur befindende gasförmige Arbeitsmedium, z.B. Helium, im Kompressionszylinder 10 zusammengepreßt und in komprimiertem Zustand dem Raum 23 zugeführt, wobei ein Teil der bei der Kompression dem Medium zugeführten Wärme im Kühler 31 entfernt wird. Das komprimierte Medium wird dann im Raum 23 weiter komprimiert und in diesem Zustand über den Kühler 32 dem Expansionsraum 22 zugeführt. Durch eine geeignete Wahl des Augenblicks des öffnens und Schließens des Ventils 26 wird erreicht, daß in dem Augenblick, in welchem das komprimierte Medium über das Ventil 26 in den Raum 22 fließt, der Kolben 15 sich in der oberen Lage befindet.When operating the machine, the z. B. gaseous working medium at room temperature, e.g., helium, compressed in compression cylinder 10 and in a compressed state the space 23 is supplied, with part of the heat supplied to the medium during compression in the Cooler 31 is removed. The compressed medium is then further compressed in space 23 and in this state is fed to the expansion space 22 via the cooler 32. A suitable choice of the Moment of opening and closing of the valve 26 is achieved that in the moment in which the compressed medium flows through the valve 26 into the space 22, the piston 15 is in the upper layer is located.

Durch das sich entspannende Arbeitsmedium wird der Kolben 15 nach unten bewegt und wird zugleich das sich im Raum 23 unter dem Kolben befindende Arbeitsmedium komprimiert. Während des abwärtsgehenden Hubs des Kolbens 15 wird das Ventil 26 geschlossen. Am Ende des abwärtsgehenden Hubs des Kolbens 15 bewegt dieser sich wieder aufwärts infolge der Anwesenheit eines nicht gezeigten Schwungrads auf der Kurbelwelle 21. Beim Aufwärtsgehen des Kolbens 15 wird das expandierte gasförmige Medium aus dem Raum 22 entfernt und gelangt über die Leitung 33 aufs neue in den Kompressor.As a result of the expanding working medium, the piston 15 is moved downwards and is at the same time the working medium located in the space 23 under the piston is compressed. During the descending Stroke of the piston 15, the valve 26 is closed. At the end of the downward stroke of the piston 15 this moves up again due to the presence of a not shown Flywheel on the crankshaft 21. When the piston 15 goes up, the expanded gaseous Medium is removed from the space 22 and arrives again via the line 33 in the compressor.

Bei der Expansion des gasförmigen Arbeitsmediums im Raum 22 fließt dieses durch den Regenerator 22, wobei dieses Medium einen Teil seiner Wärme im Regenerator zurückläßt. Durch die Abkühlung des Mediums während der Expansion wird der Wärmeaustauscher 25 gekühlt, so daß ein auf der Außenseite des Gefrierers 25 fließendes anderes Medium hierdurch abgekühlt werden kann. Hier findet also die bezweckte Kälteerzeugung statt. Beim Ausfließen des Mediums aus dem Raum 22 zum Kompressor nimmt dieses Medium wieder einen Teil der Wärme aus dem Regenerator auf.When the gaseous working medium expands in space 22, it flows through regenerator 22, this medium leaving some of its heat in the regenerator. By cooling down the Medium during the expansion, the heat exchanger 25 is cooled so that one on the outside the freezer 25 flowing other medium can thereby be cooled. So this is where the Purposed refrigeration instead. When the medium flows out of the space 22 to the compressor takes this medium again uses part of the heat from the regenerator.

Bei der Kühlanlage nach der Erfindung wird also der Vorteil erhalten, daß die Expansionsleistung, die beim Expandieren des Mediums im Expansionsraum 22 frei wird, wenigstens zum Teil ausgenutzt wird, um das Arbeitsmedium zusätzlich zu komprimieren. Es ist also nicht erforderlich, den Expansionskolben mit einer zusätzlichen Bremsvorrichtung zu versehen, da der in der Kombination des Expansionsraumes und des zusätzlichen Kompressionsraumes vorhandene doppelwirkende Kolben selbststeuernd ist.In the cooling system according to the invention, the advantage is obtained that the expansion capacity that when expanding the medium in the expansion space 22 is free, at least partially used to additionally compress the working medium. So it is not necessary to use an additional braking device on the expansion piston provided, as the one in the combination of the expansion space and the additional compression space existing double-acting piston is self-regulating.

Die Vorrichtung nach der Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß die Einheiten I und II nur durch ein paar erwünschtenfalls biegsame Rohrleitungen miteinander verbunden zu sein brauchen und also erwünschtenfalls in einigem Abstand voneinander angeordnet werden können.The device according to the invention has the particular advantage that the units I and II only through a few flexible pipelines, if desired, need to be connected to one another, and so if desired, can be arranged at some distance from one another.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Kältemaschine mit einem Zylinder und einem darin beweglichen Kolben, welcher einen Kompressions- und einen Expansionsraum voneinander trennt, wobei diese beiden Räume mitteis zweier Leitungssysteme miteinander verbunden sind, der Expansionsraum mit gesteuerten Ventilen versehen ist sowie durch das erste Leitungssystem Arbeitsmedium vom Kompressions- zum Expansionsraum und durch das zweite Leitungssystem Arbeitsmedium vom Expansions- zum Kompressionsraum strömt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressionsraum die letzte Stufe eines mehrstufigen Kompressors bildet, von dem eine oder mehrere Niederdruckstufen in dem zweiten Leitungssystem vorhanden sind.Refrigeration machine with a cylinder and a piston movable therein, which has a compression and separates an expansion space from one another, these two spaces being connected to one another by means of two pipe systems are, the expansion space is provided with controlled valves and through the first pipe system Working medium from the compression to the expansion space and through the second line system Working medium flows from the expansion to the compression chamber, characterized in that that the compression space forms the last stage of a multi-stage compressor, one or more of which is low-pressure stages are present in the second line system. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 323 950, 581 783.Considered publications: German Patent Specifications Nos. 323 950, 581 783. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 409 758/96 12.64 © Bundesdruckerei Berlin409 758/96 12.64 © Bundesdruckerei Berlin
DEN20100A 1960-05-30 1961-05-26 Chiller Pending DE1183518B (en)

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