DE2065567A1

DE2065567A1 - RECIRCULATING HEAT PUMP

Info

Publication number: DE2065567A1
Application number: DE19702065567
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl Ing Ludin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-05-14
Filing date: 1970-05-14
Publication date: 1974-06-06

Description

Umlaufende Wärmepumpe Die Erfindung betrifft eine umlaufende Wärmepumpe, bei der zwei umlaufende als Kondensator und Verdampfer ausgebildete Wtirmetauscher und eine Kompressionskältemaschine eine gemeinsam gelagerte Einheit bilden, in der die beiden Wärmetauscher über eine gemeinsame Nabe miteinander in Verbindung stehen, wobei der Kondensator eine hohle Stirnscheibe aufweist, durch die der im Kompressor verdichtete Wärmeträger in die Rohre strömt, durch welche hindurch der Wärmeträger mit dem Wärme aufnehmenden Medium im Wärmetausch steht und dabei kondensiert. Circulating heat pump The invention relates to a circulating heat pump, with two circulating heat exchangers designed as condenser and evaporator and a compression refrigeration machine form a jointly mounted unit in which the two heat exchangers are connected to one another via a common hub, wherein the condenser has a hollow end plate through which the in the compressor compressed heat transfer medium flows into the pipes through which the heat transfer medium flows is in heat exchange with the heat-absorbing medium and condenses in the process.

Es ist eine KompressionsMältemaschine bekannt, bei der der Verdampfer und der Kondensator als umlaufende Wärmetauscher ausgebildet sind, die koaxial zu dem Kompressor angeordnet sind. Bei dieser Maschine bilden die zwei umlaufenden Wärmetauscher und der ebenfalls mitumlaufende Kompressor ein hermetisch abgedichtetes System.A compression type refrigerator is known in which the evaporator and the condenser are designed as a circulating heat exchanger which is coaxial with the compressor are arranged. In this machine, the two circulating The heat exchanger and the circulating compressor are hermetically sealed System.

Um das im Kondensator gebildete Kondensat dem Verdampfer zuzuführen, wurden in der bekannten Wärmepumpe mechanische Fördereinrichtungen verwendet. Die Erfindung bezweckt demgegenüber eine einfache und unkomplizierte Einrichtung, mit der der-im Kondensator kondensierte W.irmeträger zum Verdampfer geleitet wird.To the condensate formed in the condenser to the evaporator to feed mechanical conveyors were used in the known heat pump. the In contrast, the invention aims at a simple and uncomplicated device with the heat carrier condensed in the condenser is passed to the evaporator.

Dies bewirkt die Erfindung dadurch, daß an der Peripherie des Stirnscheibenhohlraum2s des Kondensators eine Kondensatsammelrinne vorgesehen ist, in die eine zum Verdampfer führende Leituno mündet. Hierdurch wird der Druck im Fliehkraftfeld des umlaufenden Wärmetauschers an seiner Peripherie zur Förderung des Kondensates in den Verdampfer ausgenutzt.This causes the invention in that at the periphery of the end disk cavity 2s of the condenser a condensate collecting channel is provided, in which one to the evaporator leading Leituno flows. As a result, the pressure in the centrifugal force field of the rotating Heat exchanger on its periphery to convey the condensate into the evaporator exploited.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen näher erlautert.The invention is explained in more detail by means of examples.

Figur 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Wärmepumpe.Figure 1 shows an axial section through a heat pump according to the invention.

Figur 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Figur i im Bereich A.FIG. 2 shows an enlarged section of FIG. I in the area A.

Figur 3 zeigt eine verkleinerte raumseitige Ansicht des in Figur 1 dargestellten Gerätes und Figur 4 zeigt schematisch die Radscheibe in der hohlen Stirnwand des linken in Figur 1 dargestellten Warm.etauschers in Draufsicht.Figure 3 shows a reduced room-side view of the in Figure 1 shown device and Figure 4 shows schematically the wheel disc in the hollow end wall of the left warm exchanger shown in Figure 1 in plan view.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gerät in einem Schnitt parallel zur Rotationsachse. Der erste umlaufende Wärmetauscher besteht aus Rippen 1, die von Rohren 2 durchzogen sind. Diese Rohre sind zur hohlen Randscheibe 3 hin aeöffnet, und das Innere kommuniziert mit dem Ringraum 4. Die Radscheibe ist im Bereich 5 topfförmig geformt und nimmt die Kältemaschine in sich auf. Der Stator 6 des Elektromotors ist in diesen Topf hineingenreßt und treibt den Ankter 7 mit hoher Der zahl an. Dieser Anker treibt den Läufer 8 des Rotationskompressors 9 an. Außerdem treibt der Anker 7 einen aus permanentmagnetischem Werkstoff aufgebauten Läufer 10 an. Dieser Läufer induziert im Blechpaket 11 magnetische Ströme, die in Verbindung'mit dem Außenmagneten 12 zu einer Drehbewegung relativ zu dem mit der Montageplatte 13 starr verbundenen glagneten 12 führt, so daß das gesamte, aus Wärmetauscher und Kältemaschine bestehende System um die Achse X angetrieben wird. Das gesamte rotierende System ist durch die Lager 15 und 16 in der Montageplatte 13 gelagert. An der hohlen Welle 18 ist ein Rohrgehäuse 19 befestigt. In diesem befindet sich ein zentrales Rohr 20, welches in ein Spiralwendel 21/21' aus dünnwandigem Rohr übergeht. Dieses Wendel mündet in ein gegenüber dem ersten zentralen Rohr 20 abgedichtetes zentrales Rohr 22. In dieses Rohr 22 hinein mündet eine Kapillare 23, die im Ringraum 24 (siehe Figur 5) ihren Anfang hat. In den Ringraum 24 hinein ragt außerdem ein weiteres Rohr 25, und zwar radial weniger weit nach außen als die Kapillare 23. Dieses Rohr 25 tritt in den Rotationskompressor 9 und bewerkstelligt die Schmierung von Kompressor und Motor.Figure 1 shows a device according to the invention in a parallel section to the axis of rotation. The first rotating heat exchanger consists of fins 1, which are traversed by tubes 2. These tubes are opened to the hollow peripheral disk 3, and the interior communicates with the annular space 4. The wheel disc is in the area 5 shaped like a pot and takes the refrigeration machine in itself. The stator 6 of the electric motor is eaten into this pot and drives the anchor 7 with a high number of. This anchor drives the rotor 8 of the Rotary compressor 9 on. In addition, the armature 7 drives a made of permanent magnetic material Runner 10 on. This rotor induces magnetic currents in the laminated core 11, which in Connection 'with the external magnet 12 to a rotary movement relative to that with the Mounting plate 13 rigidly connected glagneten 12 leads, so that the entire, from heat exchanger and chiller existing system is driven around the X axis. The entire rotating system is supported by bearings 15 and 16 in mounting plate 13. A tubular housing 19 is attached to the hollow shaft 18. This is located a central tube 20, which is in a spiral helix 21/21 'made of thin-walled tube transforms. This helix opens into a tube 20 which is sealed off from the first central tube central tube 22. A capillary 23 opens into this tube 22 in the annular space 24 (see Figure 5) has its beginning. In addition, protrudes into the annular space 24 further tube 25, to be precise radially less far outwards than the capillary 23. This pipe 25 enters the rotary compressor 9 and brings about the lubrication of compressor and engine.

Die Ansaugung des Kompressors erfolgt durch die Öffnung 26.The compressor is sucked in through the opening 26.

Das verdichtete Gas wird in den Raum 27 und dann in den Rinnraum 4 gefördert und kondensiert in den Rohren 2/2'. Das entstehende Kondensat sammelt sich im Ringraum 24 an der Peripherie und verläßt durch die Kapillare 23 diesen Raum, um im zentralen Rohr 22 und dann im Spiralwendel 21/21' entspannt zu werden. Alsdann strömt das Gas durch das Zentralrohr 20 und das Innere der hohlen Welle 18 zur öffnung 26. Der ganze beschriebene Kreislauf ist hermetisch abgedichtet. Durch einen Ring 32 wird ein Ringraum 33 gebildet, in dem sich das aus dem Kompressor mitaustretende Öl sammelt. Da die ölmenge größer ist als das Rinoraum-Volumen 33, strömt ein Teil des Öles durch den Ringraum 4 in den Ringraum 24. In diesen hinein ragt das Rohr 25. Im Ringraum 24 schichtet sich das leichtere Öl als zweite Schicht 31 auf dem Kältemittel. Dort herrscht auch der höchte Systemdruck. Deshalb wird laufend ö1 durch das Rohr 25 in den Spalt 34 gepreßt, in dem ein Druck herrscht, der etwa dem Ansaugdruck des Kompressors entspricht.The compressed gas is in the space 27 and then in the gutter space 4 promoted and condensed in the pipes 2/2 '. The resulting condensate collects is located in the annular space 24 at the periphery and leaves it through the capillary 23 Space to be relaxed in the central tube 22 and then in the spiral coil 21/21 '. The gas then flows through the central tube 20 and the interior of the hollow shaft 18 to the opening 26. The entire circuit described is hermetic sealed. A ring 32 forms an annular space 33 in which the collects oil escaping from the compressor. Because the amount of oil is larger than that Rinoraum volume 33, part of the oil flows through the annular space 4 into the annular space 24. The tube 25 protrudes into this. In the annular space 24, the lighter one is layered Oil as a second layer 31 on the refrigerant. There is also the highest system pressure there. Therefore, oil is continuously pressed through the pipe 25 into the gap 34, in which a pressure prevails, which corresponds approximately to the suction pressure of the compressor.

Das Rohrgehäuse 19 wird durch einen Wanddurchbruch 35, dessen Durchmesser nur etwas größer ist, hindurchgesteckt.The tubular housing 19 is through a wall opening 35, the diameter of which just a little bigger, put through it.

Alsdann wird die Montageplatte 13 über die Zuganker 36 und einen Flansch 37 eingespannt. Danach wird der zweite umlaufende Wärmetauscher, welcher mit dem Rohr 38 eine Einheit bildet, durch axiales Aufschieben des Rohres 38 über das Rohrgehäuse 19 aufgesetzt. Die Flüssigkeitsabdichtung erfolgt durch Dichtringe 39. Der zweite Umlaufwärmetauscher besitzt ebenfalls Rippen 40 und Wärmetauschrohre 41, die mit umlaufenden Ringkanälen 42 und radialen Kanälen 43/43' kommunizieren. Die gradzahligen radialen Kanäle-43'kommunizieren mit einem Innenrohr 45, während die ungradzahlien radialen Kanäle 43 entsprechend dem Pfeil 46 mit dem Innenraum des Rohrgehauses 19 kommunizieren. An der Peripherie der Ringkanäle 42 befindet sich mindestens ein Stutzen 47, der durch Schrauben 48 verschließbar ist. Nachdem der zweite Umlaufwärmetauscher mittels der Schraube 49 montiert wurde und das Innere des Rohrgehäuses durch die Dichtringe 39 und 50 abgedichtet ist, wird am höchsten Punkt des Systems der Stutzen 47 geöffnet und eine Wärmeträgerflüssigkeit, z.B. Alkohol, in das hohle System eingefüllt, bis das Innere völlig gefüllt ist. Nach Inbetriebnahme der Wärmepumpe kühlen sich die Spiralwendel 21/21' stark ab. Diese nehmen alsdann Wärme aus der 1q1ärmeträgerflüssigkeit auf. Die abaekühlte Flüssigkeit strömt dann entsprechend dem Pfeil 51 durch die ungradzahligen radialen Kanäle 43, alsdann durch die Wärmetauschrohre 41 über die Ringkanäle 4.2 in die benachbarten Radialkanäle 43', von dort in die Wärmetauschrohre 41 und wieder zurück in die radialen Kanäle 43'. Alsdann strömt die erwärmte Wärrneträgerflüssigkeit zum Innenrohr 45, womit der Kreislauf aufs Neue beginnt. Mindestens der im Raum liegende Wärmetauscher ist vorteilhaft von einem Gehäuse 52 umgeben.Then the mounting plate 13 is over the tie rods 36 and a flange 37 clamped. Then the second circulating heat exchanger, which is connected to the Tube 38 forms a unit by axially sliding the tube 38 over the tube housing 19 put on. The liquid is sealed by sealing rings 39. The second Circulating heat exchanger also has ribs 40 and heat exchange tubes 41, which with circumferential ring channels 42 and radial channels 43/43 'communicate. The even radial channels 43 'communicate with an inner tube 45, while the odd-numbered radial channels 43 according to arrow 46 with the interior of the tubular housing 19 communicate. At least one is located on the periphery of the ring channels 42 Connection piece 47 which can be closed by screws 48. After the second circulation heat exchanger was mounted by means of the screw 49 and the interior of the tubular housing through the Sealing rings 39 and 50 is sealed, the nozzle is at the highest point of the system 47 opened and a heat transfer fluid, e.g. alcohol, in the hollow system filled until the inside is completely filled. After commissioning of the heat pump, the spiral coil 21/21 'cools down considerably. Then take them Heat from the 1q1 heat transfer fluid. The cooled liquid then flows according to arrow 51 through the uneven radial channels 43, then through the heat exchange tubes 41 via the annular channels 4.2 into the adjacent radial channels 43 ', from there into the heat exchange tubes 41 and back into the radial channels 43 '. The heated heat transfer fluid then flows to the inner tube 45, whereby the cycle begins again. At least the heat exchanger in the room is advantageously surrounded by a housing 52.

Das Rohrgehäuse 19 und das Rohr 38 sind ineinander verschieblich, ebenso das Innenrohr 45 in der Endplatte 30, so daß der Abstand der beiden Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Dicke der Wandung mit der Bohrung 35 eingestellt werden kann.The pipe housing 19 and the pipe 38 are displaceable in one another, likewise the inner tube 45 in the end plate 30, so that the distance between the two heat exchangers be adjusted depending on the thickness of the wall with the bore 35 can.

Die Stromzuführung ist nicht gezeigt und erfolgt in an sich bekannter Weise durch Schleifringe oder induktive übertragungselemente.The power supply is not shown and takes place in a known manner Way by slip rings or inductive transmission elements.

Figur 2 zeigt den Bereich A aus Figur 1.FIG. 2 shows area A from FIG. 1.

Figur 3 zeigt ein raumseitiges Gehäuse 52. Die Ansaugung derRaumluft erfolgt durch Schlitze 60, während die Ausblasung durch vertikale Schlitze 61/61', die in Figur 1 geschnitten dargestellt sind, erfolgt. Die Schlitze 61/61' werden zwischen Stegen 62/621 gebildet und versetzt dazu angeordnete Stege 63 bewirken, daß vom umlaufenden Wärmetauscher abspritzende Kondenswassertropfen nicht in den Raum gelangen können, sondern sich in einer Wanne 64 im Gehäuse 52 sammeln. In den entstehenden Sumpf aus Kondenswasser hinein ragt die Radscheibe 65 und spritzt Wassertropfen gegen die Rinne 66. Das in Richtung 67 zurücklaufende Kondenswasser wird durch das Rohr 68 in Figur 1 geleitet, tritt aus der Mündung 69 aus und gelangt durch nicht gezeigte öffnungen auf die Rippen 1 des erhitzten Wärmetauschers.Figure 3 shows a room-side housing 52. The suction of the room air takes place through slots 60, while the blow-out through vertical slots 61/61 ', which are shown in section in Figure 1, takes place. The slots 61/61 'become formed between webs 62/621 and offset to it arranged bars 63 cause drops of condensation water spraying off from the circulating heat exchanger cannot get into the room, but rather are in a trough 64 in the housing 52 collect. The wheel disc protrudes into the resulting swamp of condensed water 65 and splashes water droplets against the channel 66. The one running back in direction 67 Condensed water is passed through tube 68 in Figure 1, exiting the mouth 69 and passes through openings not shown on the ribs 1 of the heated Heat exchanger.

Im Ringraum 24 sammelt sich das spezifisch schwerere Kältemittel-Kondensat, in welches die Kapillare 23 hineinragt.The specifically heavier refrigerant condensate collects in the annular space 24, into which the capillary 23 protrudes.

Darauf schwimmt eine Ölschicht 31, in welche-das Rohr 25 hineinragt.An oil layer 31 floats thereon, into which the pipe 25 protrudes.

Figur 4 zeigt schematisiert die Radscheibe 65 des zweiten Wärmetauschers und die Aufteilung des Inneren des doppelwandigen Körpers in radial gerichtete Kanäle 43/43'. Die Radialkanäle 43/43' sind durch Sicken 70 voneinander getrennt. Die Radialkanäle 43 kommuniz ieren mit dem Inneren des Rohrgehäuses 19, die Radialkanäle 43' mit dem Innenrohr 45.FIG. 4 schematically shows the wheel disk 65 of the second heat exchanger and the division of the interior of the double-walled body into radially directed channels 43/43 '. The radial channels 43/43 'are separated from one another by beads 70. The radial channels 43 communicate with the interior of the tubular housing 19, along with the radial channels 43 ' the inner tube 45.

Claims

Claim

Circulating heat pump, with the two circulating as a condenser and Evaporator formed heat exchangers and a compression refrigeration machine one in common Form a mounted unit in which the two heat exchangers have a common hub are in communication with each other, the capacitor having a hollow end plate through which the heat transfer medium compressed in the compressor flows into the pipes, through which the heat transfer medium exchanges heat with the heat-absorbing medium stands and thereby condenses, characterized in that on the periphery of the end disk cavity of the condenser a condensate collecting channel (24) is provided, into which one to Evaporator leading line (23) opens.