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Die
Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaues und kann
in den Kälteanlagen, Wärmepumpen und Dampfkondensatoren
verwendet werden.
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Es
ist eine raumdynamische Kreiselkältemaschine bekannt, fassend
ein von Flüssigkeit teilweise abgefülltes hermetisches
Gehäuse mit den Auslassöffnungen, Einlassleitung
und zwei Überstromhebeln, im Gehäuse ist ein drehbares
rotorförmiges Schaufelrad mit den radialen gekrümmten
Kanälen eingebaut, deren Einlassöffnungen seitens
der Radachse und die Auslassöffnungen an Peripherie des Motors
eingeordnet sind, zwischen Überstromhebeln und Schaufelrad
gibt es ein Eichspielraum (vgl Patentschrift
RU 2 289 039 C2 Bkm. 10.12.2006
Bull. Nº 34).
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Die
Nachteile derartiger Konstruktion sind die Verdichter mit niedrigem
Verdichtungsgrad und kleine Anwendungsbereich.
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Es
ist auch Dampfstrahlkältemaschine bekannt, die einen Dampferzeuger,
einen mit dem Verdampfer und mit dem Kondensator verbundenen Strahlsauger
mit der Düse enthält. („Kältemaschinen".
Moskau. Pishewaja Promyschlenost 1973. S. 398). Die Nachteile
solcher Konstruktion sind Komplexität und niedriger Wirkungsgrad.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion zu vereinfachen
und den Wirkungsgrad der Kältemaschinen zu steigen.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine raumdynamische Kreiselkältemaschine
ein von Flüssigkeit teilweise oder völlig abgefülltes
hermetisches Gehäuse mit den Einlass- und Auslassöffnungen
und Druckräumen enthält, in dem ein drehbares rotorförmiges
Schaufelrad mit den radialen z. B. gekrümmten Kanälen
eingebaut, deren Einlassöffnungen seitens der Radachse
und die Auslassöffnungen an der Peripherie des Rotors eingeordnet
sind. Die raumdynamische Kreiselkältemaschine dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse von Kältemittelflüssigkeit
abgefühlt und mit den zwischen Druckräumen mit
dem Eichspiel an der Peripherie des Rotors eingeordneten Überstromhebeln
und mit einem mit Eichspiel zum Rotor seitens seiner Mitte, z. B.
seitens der Stirnseite eingeordneten Verteiler versehen ist, hierbei
sind der Verteiler und die Überstromhebeln so eingestellt,
dass die Einlass- und Auslassöffnungen der mindestens drei
Rotorkanälen beim Drehen periodisch gleichzeitig überschneidet
werden können. Die Einlass- und Auslassöffnungen
der drei anderen Rotorkanälen, oder der drei zwischen diesen überschnittenen
Kanälen ausgeführten Kanalgruppen sind durch die
Anschlussleitungen nebeneinandergesetzt, hierbei ist ein der Kanälen
oder eine Kanalgruppe mit der Einlass- und der andere Kanal/Kanalgruppe
mit Auslassleitung verbunden, der Auslassleitung hat mindestens
eine Düse, z. B. Laval-Düse und geht an den Strahlsauger
hinaus, der von einer Seite mit einem kühlflüssigkeitshaltigen
Verdampfer verbunden ist und von anderer Seite einen Mischraum, einen
Hals und einen mit einem Kondensationsgefäß und
mit einer Einlassleitung verbundenen Diffusor enthält.
Das Kondensationsgefäß wird mittels einer Leitung
mit dem Reduzierventil mit einem Verdampfer verbunden, der mit einem
Kühlflüssigkeitsumlaufsystem versehen ist.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass z. B. ein
Kanal oder Kanalgruppe zwischen übergeschnittenen Kanälen
durch einen Verteiler mit einer Einlassleitung und durch einen Druckraum,
eine Anschlussleitung und einen Verteiler mit einer Einlassöffnung
des beim Rotorumlauf vorhergehenden Kanals verbunden ist, der seinerseits durch
einen Druckraum und eine mit einer Einlassöffnung des nächsten
beim Rotorumlauf Kanals verbunden ist, der über einen Druckraum
zur Auslassleitung austritt, hierbei ist dieser Druckraum so gebildet, dass
er sich beim Rotorumlauf seltener als andere Druckräume
mit den Kanälen des Rotors aufsetzt.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass eine Auslassleitung
einen Reduzierventil enthält.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass die Auslassleitung
einen Flüssigkeit-Dampf-Separator z. B. in Form vom Behälter
enthält, in dessen Unterteil ein mit dem Verdampfer verbundenen
Kondensationsgefäß und im Oberteil eine mit der
Strahlsaugdüse verbundene Dampfleitung ausgeführt
sind.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass die Strahlsaugdüse
regulierbar ist.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass die Maschinenkonstruktion
so ausgeführt, dass die Strahlsaugdüse im pulsierenden
Betrieb arbeitet.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass sie einige
nebeneinander- oder hintereinandergeschaltete Strahlsauger enthält.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass ein Teil
der Leitungen mit den Wärmetauschern versehen ist.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass eine Auslassleitung
oder Dampfleitung mit einem Nachüberhitzer versehen ist.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass eine Auslassleitung
z. B. durch das Reduzierventil an den die Kühlflüssigkeit
enthaltenden Verdampfer hinausgeht, dessen Auslassöffnung
mit der Einlassleitung verbunden ist. Mindestens eine Anschlussleitung,
hinausgehend z. B. an den mit der Auslassleitung verbundenen Rotorkanal,
ist hierbei mit der Anschlussleitung versehen.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass die Auslassleitung
mit der Einlassleitung durch das Reduzierventil verbunden ist.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass sich der
Verteiler an den Auslassöffnungen der Kanäle mit
der Schlupfmöglichkeit anschließt.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass die Einlass-
und Auslassöffnungen der z. B. drei Kanäle bzw.
drei Kanalgruppen zwischen den z. B. drei übergeschnittenen
Kanälen durch die Leitungen miteinander verbunden sind.
Hierbei ist es mindestens ein der Kanäle bzw. Kanalgruppen
des Schaufelrads z. B. der erste Kanal bzw. Kanalgruppe in der Drehrichtung
des Schaufelrads seitens der Auslassöffnungen eröffnet
und seitens der Einlassöff nungen geöffnet. Ein
der anderen Kanäle bzw. Kanalgruppen des Schaufelrads,
z. B. der zweite Kanal bzw. Kanalgruppe in der Drehrichtung des
Schaufelrads ist seitens der Auslassöffnungen geöffnet
und seitens der Einlassöffnungen eröffnet.
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Der
dritte Kanal bzw. Kanalgruppe in der Drehrichtung des Schaufelrads
ist sowohl seitens der Auslassöffnungen als auch seitens
der Einlassöffnungen eröffnet, hierbei ist die
Auslassöffnung des dritten Kanals bzw. Kanalgruppe mit
der Einlassöffnung des zweiten Kanals durch die Anschlussleitung, fassend
die Wärmeableitung, verbunden und die die Auslassöffnung
des ersten Kanals bzw. Kanalgruppe ist mit der Einlassöffnung
des dritten Kanals durch die Anschlussleitung, fassend die Wärmeableitung, verbunden.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass es im Höchstdruckabschnitt
des Systems eine Vorrichtung zur Kompensation des Treibflüssigkeitsvolumens
z. B. in Form von der abgefederten Membran oder Balgfeder ausgeführt
ist.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass die Anschlussleitungen
mit der Möglichkeit der Strömungsumlenkung bei
der Veränderung der Wärmetauscherfunktion ausgeführt
sind.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass das Gehäuse
und der Verdampfer die unterschiedliche Flüssigkeiten enthalten
und z. B. die Auslassleitung mit dem Separator dieser Flüssigkeiten
ausgerüstet ist.
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Die
Kältemaschine gekennzeichnet auch dadurch, dass das Gehäuse
und der Rotor unter einem Rotorumlauf gemäß der
Konstruktion doppeltwirkend sind.
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Auf
den Zeichnungen sind dargestellt:
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1 Doppelwirkende
raumdynamische Kreiselkältemaschine, einstufige, mit dem
Dampfstrahlsauger. Seitensicht, Schnitt.
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2 Doppelwirkende
raumdynamische Kreiselkältemaschine, einstufige, mit dem
Dampfstrahlsauger und Separator. Seitensicht, Schnitt.
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3 Doppelwirkende
raumdynamische Kreiselkältemaschine, einstufige, mit Innenverdampfung.
Seitensicht, Schnitt
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4 Doppelwirkende
raumdynamische Kreiselkältemaschine, einstufige, mit Verdampfer. Seitensicht,
Schnitt.
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Die
raumdynamische Kreiselkältemaschine enthält ein
hermetisches Gehäuse 1, in dem ein drehbarer Rotor 2 mit
den Radialkanälen 3, mit den Einlassöffnungen 4 seitens
der Welle, mit den Auslassöffnungen 5 in der Peripherie
des Rotors 2, mit den Überströmhebeln 6,
die das Gehäuse 1 auf die Druckräume 7 abteilen,
mit den Auslassschlitzen 8 in der Peripherie des Gehäuses 1 eingeordnet
ist, die Auslassleitung 9, die Einlassleitung 10,
die Anschlussleitungen 11, ein Verteiler 12, die
Wärmetauscher 13, einen Flüssigkeit-Dampf-Separator 14, eine
Dampfleitung 15, ein Reduzierventil 16, eine Düse 17 in
einem Strahlsauger 18 mit einem Diffusor 19, einen
Verdampfer 20 mit einem Kühlflüssigkeitsumlaufsystem 21,
ein Kondensationsgefäß 22, einen Separator 23,
einen Nachüberhitzer 24.
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Die
raumdynamische Kreiselkältemaschine arbeitet auf folgende
Weise:
Bei den Dampfstrahlkältemaschinen (1)
z. B. mit Verwendung vom Wasser als Kältemittel während des
Umlaufs des Rotors 2 entstehen z. B. im Kanal 3 des
Rotors 2, verbunden mit der Einlassleitung 10, die
Freikräften, die die Treibflüssigkeit z. B. Wasser über
den Auslassschlitz 8 in die Anschlussleitung 11 aus
der Kanälen 3 ausstoßen, wohin infolge
von entstehender Verdünnung der Wasserdampf über
die Einlassleitung 10 aus dem Verdampfer 20 eintritt,
wo das Kühlwasser verspritzt wird. Danach bei der Drehung
des Rotors 2 geht der vom verdünnten Wasserdampf
abgefüllte gekrümmte Kanal 3 in den Druckraum 7 ein,
gefolgt nach dem ersten in der Drehrichtung des Rotors 2,
hierbei vereint sich die Einlassöffnung 4 des
Kanals 3 mit dem Druckraum 7, gefolgt vor dem
ersten durch Verteiler 12 mit der Anschlussleitung 11,
aus der das Wasser in den Kanal 3 eintritt, der Wasserdampf
im Kanal 3 wird hierbei verdichtet und unter Abgabe der
Wärme der Treibflüssigkeit kondensiert. Das verdichtete
und erwärmte Kondensat tritt über den Auslassschlitz 8 im
Gehäuse 1 in die Auslassleitung 9 ein.
Danach verdampft sich Kondensat infolge des Druckabfalls, treibt
sich und tritt durch den Reduzierventil 16 und die Düse 17 in
den Strahlsauger 18 ein. Das Dampfgemisch tritt unter Einschleppung
des Kaltdampfs aus dem Verdampfer 20 in Diffusor 19 ein,
wo der Dampf gebremst wird und sein Druck erhöhen wird,
hierbei tritt ein Teil von gebildeten Kondensats ins Kondensationsgefäß 22 ein,
dann füllt das Kondensat durch die Leitung z. B. mit dem
Wärmetauscher 13 und durch den Reduzierventil 16 den
Verdampfer 20 ab, der Dampf tritt in die Einlassleitung 10 ein
und Zyklus wiederholt sich. Beim Anlauf der Maschine ist der Reduzierventil 16 der
Auslassleitung 9 geöffnet und der Strahlsauger 18 wirkt
nicht, bis der erforderliche Druck erreicht wird. Das verdichtete
und erwärmte Kondensat kann durch Auslassleitung und z.
B. Reduzierventil aus den Kanälen 3 des Rotors 2 in
den Separator 23 eintreten und danach in den Verdampfer 20 (2).
Der Dampf tritt über Dampfleitung 15 unter Überhitzung durch
den Nachüberhitzer 24 auf die Düse 17 und
in den Strahlsauger 18 ein.
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Unter
Anwendung von regelbarer Düse 17 kann man auf
in der Auslassleitung 9 verzichten. hintereinandergeschalteten
Düsen 17 es erlaubt, die Menge des Kondensats
zu erhöhen. Das Anstellen ei niger nebeneinandergeschalteten
Strahlsauger 18 es erlaubt, die Leistung der Kältemaschine
durch Abschalten einzelner Strahlsauger 18 (in Zeichnungen dargestellt).
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Aus
der Auslassleitung 9 kann Kondensat oder Dampf-Kondensat-Gemisch über
Wärmetauscher 13 und Reduzierventil 16 in
Verdampfer 20 eintreten, hierbei tritt der Dampf durch
entstehende Verdünnung aus Verdampfer in die Einlassleitung 10 beim
Drehen des Rotors 2 ein. (4)
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Aus
der Auslassleitung 9 kann Kondensat oder Dampf-Kondensat-Gemisch über
Wärmetauscher 13 und Reduzierventil 16 durch
entstehende Verdünnung in die Einlassleitung 10 beim
Drehen des Rotors 2 ein eintreten (in Zeichnungen nicht
dargestellt).
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Die
Auslassleitung 9 und die Einlassleitung 10 können
fehlen (3), hierbei wird in den Kanälen 3 des
Rotors 2 eine und dasselbe Menge der im Gehäuse 1 befindenden
Kältemittelflüssigkeit periodisch ausgedehnt und
verdichtet. Vorläufig befindet sich im Gehäuse 1 die
Treibflüssigkeit unter einem Druck. Während der
Drehung des Rotors 2 im Kanal 3, dessen Einlassöffnung 4 durch
den Verteiler 12 geöffnet ist, entsteht die Verdünnung
und die Flüssigkeit siedet auf, der dabei gebildete Dampf
fühlt den Kanal 3 ab. Bei der Drehung des Rotors 2 wird
die Auslassöffnung 5 dieses Kanals 3 durch
den Überströmhebel 6 abgeschlossen und
die Einlassöffnung 4 dieses Kanals 3 wird
durch den Verteiler 12 eröffnet. Aus der Anschlussleitung 11 tritt
hier unter einem Druck die im Wärmetauscher 13 gekühlte
Treibflüssigkeit ein, hierbei wird der im Kanal 3 sich
befindende Dampf verdichtet und kondensiert, die Wärme
nach der Kondensation empfängt die Treibflüssigkeit,
die den Kanal 3 völlig abfüllt. Bei der
Drehung des Rotors 2 werden die Einlass- und Auslassöffnungen
des Kanals 3 durch den Verteiler 12 und den Überströmhebel 6 eröffnet, über
den Anschlussleitung 11 mit dem Wärmetauscher 13 in den
Kanal 3 tritt eine kältere durch einen Kälteverbraucher
erwärmte Flüssigkeit ein und leistet das Durchspülen
des Kanals 3. Danach tritt die den Kanal 3 abgefüllte
Flüssigkeit in den Kanal 3 ein, dessen Einlassöffnung 4 durch
den Verteiler 12 geöffnet ist und in dem die Verdünnung
entsteht, die dabei erwärmte Flüssigkeit tritt
aus dem Kanal 3 in die Anschlussleitung 11 ein
und gibt die Wärme über Wärmetauscher 13 z.
B. einem Wärmeverbraucher, danach tritt sie über
die durch Verteiler 12 eröffnete Einlassöffnung 4 in
den Kanal 3 des Rotors 2, dessen Auslassöffnung 5 durch
den Überströmhebel 6 abgeschlossen ist.
Zyklus wiederholt sich. Das Gehäuse oder Anschlussleitung 11 kann
im Höchstdruckabschnitt mit dem Kompensator des Treibflüssigkeitsgehalts
z. B. in Form von der abgefederten Membran oder Balgfeder (in Zeichnungen
nicht dargestellt) versehen werden, die beim Anlauf der Maschine
die Treibflüssigkeit aus einzelnen Kanälen 3 des
Rotors 2 abnehmen, wobei sich die Verdünnung und
Verdampfung der Treibflüssigkeit ergibt.
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Um
die Konstruktion zu auswuchten, kann sie als z. B. doppeltwirkend
oder dreifachwirkend gestaltet werden, da folgen während
einer Umdrehung des Rotors 2 mehrere Kältekreisläufe.
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Bei
den Anlagen mit den ungleichartigen Kältemitteln, beispielweise
mit Öl und Flüssigkeit, enthält die Maschine
in der Ausgangsseite der Auslassleitung 9 einen Separator
zur Rückgabe z. B. des Öls in den Gehäuse 1.
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Werden
die Anschlussleitungen 11 bei den Wärmepumpen
auf verschiedene Wärmetauscher 13 umgelenkt, so
kann ein und dasselbe Wärmetauscher wie die Kälte
so auch die Wärme dem Verbraucher übergeben.
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Bei
den Dampfkondensatoren tritt der Dampf in die Einlassleitung 10 wegen
der Verdünnung oder des Dampfdrucks ein, danach wird der
Dampf, verdichtet durch Kühlwasser in den Kanälen 33 des
Rotors 2, kondensiert und dann tritt der Kondensat über die
Auslassleitung 9 zurück z. B. in den Dampfgenerator
ein. (In Zeichnung nicht dargestellt).
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Diese
Erfindung erlaubt, die Konstruktion zu vereinfachen und den Wirkungsgrad
der Kältemaschinen, in denen unterschiedliche Kältemittelflüssigkeiten
verwendet werden, zu steigen.
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Der
Kern der Erfindung sei nachfolgend noch einmal kurz zusammengefasst:
Die
raumdynamische Kreiskältemaschine enthält ein von
Flüssigkeit teilweise oder völlig abgefülltes
hermetisches Gehäuse mit den Einlass- und Auslassöffnungen
und Druckräumen, in dem ein drehbares rotorförmiges
Schaufelrad mit den radialen z. B. gekrümmten Kanälen
eingebaut, deren Einlassöffnungen seitens der Radachse
und die Auslassöffnungen an der Peripherie des Rotors eingeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse von Kältemittelflüssigkeit
abgefühlt und mit den zwischen Druckräumen mit
dem Eichspiel an der Peripherie des Rotors eingeordneten Überstromhebeln
und mit einem mit Eichspiel zum Rotor seitens seiner Mitte, z. B.
seitens der Stirnseite eingeordneten Verteiler versehen ist, hierbei
sind der Verteiler und die Überstromhebeln so eingestellt,
dass die Einlass- und Auslassöffnungen der mindestens drei
Rotorkanälen beim Drehen periodisch gleichzeitig überschneidet werden
können, die Einlass- und Auslassöffnungen der
drei anderen Rotorkanälen, oder der drei zwischen diesen überschnittenen
Kanälen ausgeführten Kanalgruppen sind durch die
Anschlussleitungen nebeneinandergesetzt, hierbei ist ein der Kanälen
oder eine Kanalgruppe mit der Einlass- und der andere Kanal/Kanalgruppe
mit Auslassleitung verbunden, der Auslassleitung hat mindestens
eine Düse, z. B. Laval-Düse und geht an den Strahlsauger
hinaus, der von einer Seite mit einem kühlflüssigkeitshaltigen Verdampfer
verbunden ist und von anderer Seite einen Mischraum, einen Hals
und einen mit einem Kondensationsgefäß und mit
einer Einlassleitung verbundenen Diffusor enthält, das
Kondensationsgefäß wird mittels einer Leitung
mit dem Reduzierventil mit einem Verdampfer verbunden, der mit einem
Kühlflüssigkeitsumlaufsystem versehen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „Kältemaschinen”.
Moskau. Pishewaja Promyschlenost 1973. S. 398 [0004]