DE1426933C - Motor Kompressor fur Kuhlaggregate mit einem auf Überstrom und/oder Über temperatur ansprechenden Schutzschalter - Google Patents

Description

kreis bei Auftreten eines übermäßigen Motorstromes oder einer unzulässig hohen Temperatur. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Schutzschalters im Strömungsbereich des im Überlastungsfall dem sich öffnenden Ventil entströmenden, erwärmten Gases wird der Schalter — mehr oder weniger unterstützt durch die Stromwärme der Stator- bzw. Rotorwicklung des Motors — schnell aufgeheizt und damit ausgeschaltet. Auf diese Weise können leistungsstarke

Die moderne Kühltechnik setzt in steigendem
Maße die Verwendung von hermetisch abgeschlossenen Motor-Kompressoren mit einem Arbeitsvermö- io Motoren eingesetzt werden, ohne daß ein hoher Ausgen voraus, das einen Betrieb des Kühlsystems auch gangsdruckaufbau bei auftretenden äußeren Fehlern bei Höchstbelastung und innerhalb eines großen im Kühlsystem möglich ist. Die Strömung des erhitz-Spannungsbereiches erlaubt, ohne daß dadurch die ten Gases kann dabei auf die Gehäusewandung in unGefahr besteht, daß ein elektrischer Schutzschalter mittelbarer Nähe des Anbringungsortes eines auf der unnötig ausgelöst wird, und damit den Motor zum 15 Außenseite des Gehäuses angeordneten Schutzschal-Stillstand bringt. Die Verwendung derartiger Moto- ters oder aber auf einen innen angeordneten Schalter ren kann jedoch bei Kälteanlagen, insbesondere bei einwirken, wie er als unmittelbar auf die Temperatur bestimmten Arten von Klimaanlagen, zum Auftreten der Motorwicklungen ansprechender Schalter beaußerordentlich hoher Ausgangsdrücke führen, so- kannt ist. Der Schalter kann zusätzlich für eine Überbald die Kondensatoreinrichtung aus irgendeinem 20 strombegrenzung ausgelegt sein, es kann aber auch Grunde ausfällt, beispielsweise durch ein elektrisch ein wärmeabhängiger Schalter, beispielsweise direkt oder mechanisch bedingtes Aussetzen des Gebläses, am Stator, zur Überstrombegrenzung vorgesehen sein, durch Blockierung des Kondensators oder durch Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Motor-Verstopfung des Lufteinlasses oder der Luftrückfüh- Kompressor mit einem Ventil ausgerüstet, welches rung. Ein Auftreten derartig hoher Druckwerte muß 25 erst bei einem Druckdifferenzwert zwischen der jedoch im Hinblick auf die von der Industrie gesetz- Einlaßseite und der Auslaßkammer wieder schließt, ten Sicherheitsanforderungen unbedingt vermieden der unterhalb des Druckdifferenzwertes beim öffnen werden. des Ventils liegt, wodurch ein Prellen des Ventils Neben der kostspieligen Verwendung zusätzlicher vermieden wird. Andererseits kann bei manchem Druckschalter oder bewußter schwacher Ausführung 30 Kompressoren, insbesondere bei kleineren Ausfühder Kompressormotoren, die bei höheren Belastungen rungen, die Anordnung derart getroffen werden, daß stehenbleiben und somit durch den auftretenden sich das Ventil mehrere Male öffnet und schließt, hohen Strom den Schutzschalter auslösen, wurden bevor der Schutzschalter auf die Auslösetemperatur auch bereits Motor-Kompressoren bekannt, bei denen erhitzt ist. Dabei baut sich die wirksame Druckzwischen der Auslaß- und der Einlaßseite des Korn- 35 differenz zwischen der Ansaugkammer und der Auspressors ein druckabhängiges Ventil angeordnet ist, laßkammer während dieser Zeit allmählich auf. Zu so daß das komprimierte Gas aus der Auslaßkammer dem Zeitpunkt, zu dem der Kompressor durch den zur Kompressionskammer des Kompressors strömt Schutzschalter abgeschaltet wird, ist jedoch der und dort weiter verdichtet wird. Durch den übermäßi- wirksame Druck in der Auslaßkammer noch untergcn Druckanstieg wird der Motor überlastet. Der da- 40 halb des maximal zulässigen Ausgangsdruckes. Bei durch hervorgerufene Überstrom erzeugt entspre- größeren Kompressoren kann das Ventil kontinuchende Wärme, auf die der Schutzschalter anspricht ierlich so lange . geöffnet bleiben, bis der Motor und den Motor ausschaltet. Die Abschaltung des ausgeschaltet ist. Wird nun die Ursache für das Motors erfolgt demnach auf. Grund dessen Über- Zunehmen des Ausgangsdruckes, beispielsweise eine belastung. Der Wert dieser Überbelastung darf nicht 45 Blockierung des Gebläses, behoben, bevor der Schutzzu hoch angesetzt werden, da sonst unzulässig hohe schalter ausgelöst wird, so arbeitet die Anlage Drücke erforderlich wären. Um ein zuverlässiges Ab- selbstverständlich normal weiter. Nach Auslösen des schalten vor Erreichen der zulässigen Druckgrenze Schutzschalters dagegen bleibt die Anlage so lange zu gewährleisten, müssen auch hier die Motoren ent- außer Betrieb, bis sich der Schutzschalter hinreichend sprechend schwach ausgelegt werden, so daß die ein- 50 weit abgekühlt hat und sich in der üblichen Weise. gangs geschilderten Anforderungen an moderne wieder schließt. Ist zu diesem Zeitpunkt die Ursache Kühlaggregate nicht erfüllt werden können. für das Auftreten des hohen Ausgangsdruckes noch Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter nicht behoben, so wiederholt sich der Vorgang, Vermeidung der vorbeschriebenen Mängel bekann- so daß das Anwachsen des Ausgangsdruckes über ter Ausführungen eine neuartige Steuerungsanlage für 55 einen zulässigen Höchstwert in jedem Falle verhin-Kühlkompressoren zu schallen, mit deren Hilfe das dert ist. %. Aultreten übermäßig hoher Druckwerte verhindert Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden wird, die mit nur geringem Kostenaufwand crstellbar Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnunist und außerdem eine hohe Betriebszuverlässigkeit gen näher erläutert. Es zeigt

gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine an der Einlaßseitc des Kompressors angeschlossene Ansaugkammer in wärmeleitender Verbindung mit dem Schutzschalter steht, wobei der

60 Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Motor-Kompressors
nach der Linie 1-1 der Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Motor-Kompressor
der Fig. 1, unter Weglassung des oberen Gehäuse-

Schutzschalter derart angeordnet ist, daß er der 65 teiles,

Wärme des durch das Ventil strömenden Gases aus- F i g. 3 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles 3

i/i'setzt ist. Der in den Stromkreis zum Motor einge- der Fig. 1, wobei einige Teile weggelassen oder im

schaltete Schutzschalter unterbricht diesen Strom- Schnitt gezeigt sind,

Fig. 4 eine Teilseitenansicht in Richtung des Pfeiles4 der Fig. 2, wobei einige Teile im Schnitt gezeigt bzw. weggelassen sind,

Fig. 5 einen in vergrößerter Darstellung gezeigten Schnitt durch das Ventil des Ausführungsbeispieles, Fig. 6 ein Schaltbild des Motorstromkreises für das Ausführungsbeispiel,,

Fig. 7 eine Schemäansicht einer Anordnung zur praktischen Erprobung eines erfindungsgeinäßen Motor-Kompressors.

Die Zeichnungen zeigen einen hermetisch abgedichteten Motor-Kompressor 11 mit einer Ummantelung 12, deren im Schnitt elliptische Ausbildung insbesondere in F i g. 2 veranschaulicht ist. Die Achse der Ummantelung liegt normalerweise senkrecht. Die Ummantelung 12 besteht aus einem unteren Mantelteil 13 und einem oberen Mantelteil 14, die bei 15 miteinander verschweißt sind. In der Ummantelung 12 befinden sich ein Elektromotor 16 und ein Kompressor 17. Der Kompressor 17 befindet sich in axialer Ausrichtung mit dem Motor 16 unterhalb des Motors und weist einen Gußzylinder 18 auf, in '}. dem sich der Kompressorkolben 19 befindet. An dem Gußzylinder 18 ist außerdem eine Kurbelwelle 21 gelagert, die mit dem Kolben 19 über eine Schubstange 22 verbunden ist. Die Kurbelwelle 21 ist mit der Rotorwelle 23 verbunden, welche durch den Rotor 24 des Motors 26 nach oben ragt.

Der Motor 16 und der Kompressor 17 sind von einer schraubenförmigen Druckfeder 25 gehalten, die ihrerseits zwischen einem oben an der Ummantelung 14 befestigten glockenförmigen Teil 26 und einer kreisförmigen Halterung 27 angeordnet ist, welche unter Zuhilfenahme der Bolzen 28 am Stator 29 des Motors 16 befestigt ist (F i g. 2). Der Innenflansch 31 des Ringes 27 liegt oben auf der Feder 25 auf, während das untere Ende dieser Feder auf dem äußeren Flansch 32 der Glocke 26 sitzt. Eine zusätzliche seitliche Halterung für den Motor 16 und den Kompressor 17 ist durch eine Vielzahl von Schraubenfedern 33 gegeben, welche die Verbindung zwischen der Unterseite des Gußteiles 18 und den an den Halterungen 35 innerhalb des unteren Mantelbereiches 13 befestigten Trägern 34 herstellen (Fig. 3).

Die durch die Ummantelung 12 gebildete Ansaugkammer 36 ist an diejenige Seite eines Kühlsystems angeschlossen, von welcher die Ansauggase dem Kompressor 17 zugeleitet werden. Ein derartiger Anschluß ist in F i g. 2 bei 37 angedeutet. Zwei senkrechte Rohre 38 und 39 verbinden die Ansaugkammer 36 mit der Einlaßkammer 41 des Kompressors 17, wie insbesondere Fig. 4 veranschaulicht. Ein Einlaßklappenventil 42 steuert den Einlaß der Ansauggase in den Zylinder 43 des Gußteiles 18 und ein Auslaßventil 44 das Ausströmen der Ausgangsgase aus dem Zylinder 43 zur ersten Kammer 45 eines am Oberteil des Gußteiles 18 angebrachten Druckschalldämpfers 46.

Die Gestaltung des Druckschalldämpfers 46 ist insbesondere aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, aus denen hervorgeht, daß der Druckschalldämpfer eine Kammer 45 und eine Auslaßkammer 47 aufweist, welche durch ein Rohr 48 miteinander verbunden sind, das zu beiden Seiten einer Trennwand 49 liegt, weiche die Kammer 45 und die Auslaßkammer 47 voneinander trennt. Am oberen Ende des Druckschalldämpfers 46 ist eine Abdeckkappe 51 vorgesehen, an der wiederum eine Auslaßleitung 52 angeschlossen ist, die durch die Ansaugkammer 36 nach unten geführt ist und die Verbindung zur Hochdruckseite des Kühlsystems herstellt.
Entsprechend der Darstellung der Zeichnungen ist das Gehäuse 12 mit einem außerhalb angebrachten elektrischen Schutzschalter 53 versehen. Es handelt sich hierbei um einen bekannten Bimetallschutzschalter, der am Abschnitt 54 des oberen Gehäuseteiles 14 unmittelbar oberhalb des oberen Endes des Druckschalldämpfers 46 angebracht ist. Da der Schutzschalter 53 in bekannter Weise aufgebaut ist, braucht er hier weiter nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Es ist jedoch zu bemerken, daß, wie aus Fig. 6 hervorgeht, der Schutzschalter 53 mit dem Zufiihrungsstromkreis 55 für den Rotor 24 und den Stator 29 des Motors 16 in Reihe geschaltet ist und auf das längere Auftreten eines Überstromes im Stromkreis 55 hin derart anspricht, daß er den Stromkreis öffnet und damit die Stromzufuhr zum Motor 16 unterbricht. Zugleich wird dadurch, daß der Schutzschalter 53 am Gehäuse 12 angebracht ist, auch gewährleistet, daß der Schutzschalter auch dann ausgelöst wird, sobald eine vorbestimmte Gehäusetemperatur überschritten wird, so daß auch in diesem Falle der Motorstromkreis unterbrochen wird. Mit anderen Worten, der Schutzschalter spricht sowohl auf die Einwirkungen des Motorstroms als auch auf das Auftreten einer bestimmten Gehäusetemperatur hin an.

An Stelle des außen angebrachten Schutzschalters 53 kann die Einrichtung 11 auch mit einem Einbauschutzschalter 53' versehen sein, der dann so anzubringen ist, daß er unter dem unmittelbaren Einfluß der Wärme des Stators 29 steht.

Ein insgesamt bei 56 gezeigtes Ventil ist unmittelbar an der Kappe 51 auf den Druckschalldämpfer 46 aufgesetzt. Der Innenaufbau des Ventils 56 ist insbesondere in Fig. 5 dargestellt, und wie hieraus hervorgeht, weist das Ventil ein insgesamt länglich ausgebildetes Gehäuse 57 auf, dessen unteres, mit einem Gewinde versehenes Ende 58 oben in den Druckschalldämpfer 46 eingesetzt ist, wobei eine Einlaßöffnung 59 mit der Auslaßkammer 47 in Verbindung steht. An der oberen Mündung der Einlaßöffnung 59 ist ein Ventilsitz 61 ausgebildet, und ein in dem Gehäuse 57 befindliches, als Kugel ausgebildetes Ventilglied 62 wird unter der Wirkung einer Feder 63 gegen den Ventilsitz 61 gedrückt.

Im oberen Ende des Gehäuses 57 ist eine Abdeckung 64 befestigt, an der sich das obere Ende der Feder 63 abstützt. In der Abdeckung 64 ist außerdem eine Auslaßöffnung 65 ausgebildet, und im oberen Bereich der Gehäusewandung 57 sind außerdem zwei radiale Auslässe 66 vorgesehen, so daß die Auslaßkammer 47 mit der Ansaugkammer 36 in Verbindung steht, wenn das Ventil 62 vom Ventilsitz 61 abgehoben wird.

Das Ventil 56 ist derart ausgebildet, daß es geschlossen bleibt, solange die Druckdifferenz zwischen der Auslaßkammer 47 und der Ansaugkammer 36 noch unterhalb eines bestimmten Wertes liegt. Sobald jedoch die Drukdifferenz diesen Wert überschreitet, wird das Ventilglied 62 von seinem Ventilsitz 61 abgehoben, so daß aus dem Kompressor 17 kommendes Gas in die Ansaugkammer 36 einströmen kann. Welcher Anteil der gesamten aus dem Kompressor 17 ausströmenden Gase über das Ventil 56 geleitet

wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise dem Größenverhältnis vom Kompressor zum Kondensator und dem Größenverhältnis der Durchlässe 59, 65 und 66 zur Kompressorkapazität. In jedem Falle tritt die Kondensation noch im Kondensator ein, selbst wenn das Gebläse blockiert oder die Anlage in ähnlicher Weise versagt, was bedeuten würde, daß unter normalen Umständen, selbst bei geöffnetem Ventil 56, nicht alle aus dem Kompressor 17 ausströmenden Gase umgesteuert werden.

Durch die besondere Ausbildung des Ventils 56 und dadurch, daß die aus der Auslaßkammer 47 kommenden Gase nach dem Abheben des Ventilgliedes 62 von seinem Ventilsitz 61 auf eine größere Wiikflächc des Ventilgliedes einwirken, schließt sich das Ventil 56 erst dann wieder, wenn die Druckdifferenz zwischen den Kammern 47 und 36 etwas unter den das öffnen des Ventils bewirkenden Grenzwert abfällt. Das heißt also bei einer typischen Einrichtung dieser Art, daß bei einer bestimmten Einstellung sich das Ventil 56 bei Auftreten einer Druckdifferenz von mehr als 38,5 kg/cm- öffnet und erst wieder schließt, wenn die Druckdifferenz unterhalb 28.0 kg/cm-' abfällt.

Das Ventil 56 ist unmittelbar unterhalb des Abschnittes 54 des oberen Gehäusetciles 14 angeordnet, an dem der Schutzschalter 53 befestigt ist. Die aus den Dtirchlaßöffnungen 65 und 66 austretenden Gase, insbesondere die aus der Durchlaßöffnung 65, treffen also auf den Abschnitt 54 des Gehäuseteils 14 auf, was zur Folge hat. daß der Schutzschalter 53 rasch erhitzt wird. Diese Gase sind in F i g. 1 bei 67 angedeutet. Außerdem bringen die umgeleiteten Gase auch die Gesamttemperatur der Ansaugkammer 36 zum Ansteigen, und ein Teil dieser Gase strömt bis zur anderen Seite des Stators 29. wie dies bei 68 angedeutet ist: dieser Teil erhitzt dann den inneren Schutzschalter 53' für den Fall, in dem ein solcher Schalter in diesem Bereich an den Statorwicklungen angebracht ist.

Es ist festzustellen, daß durch die Verbindung der Einlaßöffnung 59 für das Ventil 56 mit einem verhältnismäßig großen Raum, nämlich der Auslaßkammer 47. der Gasauslaß aus der Auslaßkammer 47 durch das Ventil 56 den Druck in dieser nicht so rasch /um Abfall bringt, wie dies der Fall wäre, wenn die Einlaßöffnung 59 an das Rohr 52 oder an eine andere Kammer mit einem verhältnismäßig kleinen Volumen angeschlossen wäre. Ein rascher Druckabfall an der Einlaßöffnung 59 nach dem Öffnen des Ventils 56 könnte aber zu Prellcrscheinungen des Ventilgliedes 62 führen.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung geht am deutlichsten aus Fig. 7 hervor, welche eine Schemadarstellung einer Anordnung zeigt, mit deren Hilfe ein erfindungsgemäß ausgebildetes Kühlsystem erprobt werden kann. Normalerweise Hießt das Kältemittel vom Kompressor 17 zum Kondensator 69, dann zum Verdampfer 71 und schließlich zurück zum Kompressorgehäuse 12. Das Ventil 56 ist hierbei geschlossen. Der durch ein Meßgerät 72 angezeigte Auslaßdruek beträgt hierbei annähernd 19.7 kg'cm-' und der an einem Meßgerät 73 ablesbare Einlnßilruck etwa 3,5 kg/cm-. ."

Für die Erprobung wurde nun das Kondensatorgebläse 74 /um Stillstand gebracht; es wurden folgende Druckwerte ermittelt, wobei die erste Gruppe jeweils in Abständen von 15 Sekunden aufgezeichnet wurde.

~7 '1	Auslaß-	Einlaß	Bemerkungen
/.eit	dnick	druck
Sekunden	kg cm2	kg/cm2	Zustand beim Anhalten
0	19,7	3,5	des Gebläses
15	22,5	3,9
30	26,7	4,2
45	30,2	4,6
60	33,8	4,9
75	36,6	5,1
90	39,4	5,5
105	41,5	5,8
120	43,2	6,3
135	44,6	6.7	Ventil geöffnet
150	46,4		Ventil geschlossen
	37,6	10,2	Ventil geöffnet
	48,2		Ventil geschlossen
	39,4	10,9	Ventil geöffnet
	48,9		Ventil geschlossen
	40,4	11,2	Schutzschalter ausgelöst
	47,8

Wie daraus hervorgeht, wurde der Auslaßdruek so lange aufgebaut, bis die Druckdifferenz zwischen der Auslaß- und der Einlaßseite etwa 38,7 kg/cm'-' erreichte und sich das Ventil 56 öffnete.

Dadurch wurde der Auslaßdruek (head pressure) zum Abtuen gebracht und der Einlaßdruck erhöht, bis die Druckdifferenz auf etwa 27,4 kg/cm- abgefallen war, so daß sich das Ventil 56 schloß (nach 150 Sekunden wurden die Ablesungen jeweils beim Öffnen und Schließen des Ventils und nicht mehr in Abständen von jeweils 15 Sekunden vorgenommen). Nach dem Schließen des Ventils 56 wurde wieder eine Druckdifferenz aufgebaut, und das Ventil öffnete und schloß sich wiederholt, wobei sowohl der Auslaß- als auch Einlaßdruck bei jedem öffnen und Schließen über den vorgenannten Wert anstiegen. Die im Bereich des Schutzschalter 53 auf den Gehäuseteil 54 auftreffenden Auslaßgase, die auch die übrige Ansaugkammer 36 durchströmten, erhitzten den Schutzschalter 53 so weit, bis er bei Erreichen eines Auslaßdruckes von 47.8 kg/cm² ausgelöst wurde und damit den Motor 16 zum Stillstand brachte. Der maximal erreichte Auslaßdruek, nämlich 47,8 kg/cm², liegt unterhalb des in den Industrienormen für derartige Anlagen vorgeschriebenen, für die Hochdruckseite zulässigen Höchstwertes.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Motor-Kompressor für Kühlaggregate mit einem auf Überstrom und'oder Übertemperatur ansprechenden Schutzschalter und einem zwischen Einlaßseite und Auslaßkammer des Kompressors angeordneten, normalerweise geschlossenen Ventil, welches bei Überschreiten einer bestimmten Druckdifferenz öffnet, cladurc h g c k e η η ζ e i c h η e t, daß eine an der Einlaßseite des Kompressors angeschlossene Ansaug-

kammer (36) in wärmeleitender Verbindung mit dem Schutzschalter (53) steht, wobei der Schutzschalter (53) derart angeordnet ist. daß er der Wärme des durch das Ventil (56) strömenden Gases ausgesetzt ist.

2. Motor-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Ventil (56) wieder schließt, sobald die Druckdifferenz auf einen zweiten vorbestimmten Wert abfällt, der unterhalb des erstgenannten bestimmten Wertes liegt.

3. Motor-Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (56) ein Gehäuse (57) mit einer an die Auslaßkammer (47) des Motor-Kompressors angeschlossenen Einlaßöffnung (59) und mindestens einer an die Ansaugkammer (36) angeschlossenen Auslaßöffnung (65, 66) aufweist, zwischen diesen öffnungen ein Ventilsitz (61) ausgebildet ist, der Einlaßöffnung eine erste Wirkfiäche eines Ventilgliedes (62) zugeordnet ist, solange das Ventilglied auf dem Ventilsitz aufliegt, und der Einlaßöffnung eine zweite größere Wirkfläche zugeordnet ist, wenn das Ventilglied vom Ventilsitz abgehoben ist, und eine Feder (63) das Ventilglied am Ventilsitz andrückt.

4. Motor-Kompressor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugkammer (36) durch ein den Motor (16) und den Kompressor (17) umgebendes Gehäuse (12) gebildet wird.

5. Motor-Kompressor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (17) mit einem die Auslaßkammer (47) enthaltenden Druckschalldämpfer (46) versehen ist.

6. Motor-Kompressor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschalter (53) im Bereich der Auslaßkammer (47) außen am Gehäuse (12) angebracht ist.

7. Motor-Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (16) einen Rotor (24) und einen Stator (29) aufweist und daß das Gehäuse (12) eine Haube (14) bildet, unter welcher ein Einbauschutzschalter (53') derart angeordnet ist, daß er unter dem Wärmeeinfluß des Stators steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen