DE2119558A1

DE2119558A1 - Kühlkompressor

Info

Publication number: DE2119558A1
Application number: DE19712119558
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Gordon Leeds Haseiden (Großbritannien)
Original assignee: Hall-Thermotank International Ltd., London
Priority date: 1970-04-16
Filing date: 1971-04-16
Publication date: 1971-10-28
Also published as: DE2119558C2; GB1352698A; NL7105082A; CS178860B2; US3931718A; SE412460B; JPS507305B1; FR2089717A5

Description

DR. KURT-RUDOLF EIKENBERG

PATENTANWALT

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HALl THERMO TAUE" HiTERNATIONAL LIMITED 240/505

Kühlkompressor

Die Erfindung betrifft einen Kompressor, insbesondere einen Schraubenkompressor, der Kühlgas in einem Kühlsystem komprimiert.

Ein bei solchen Maschinen im Gebrauch für Kühlzwecke auftretendes Problem besteht darin, die Spielräume zwischen den Rotoren und zwischen jedem Rotor und dem Gehäuse abzudichten, damit das erforderliche Druckverhältnis bei mäßigen

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Geschwindigkeiten mit einem hohem volumetrischen Wirkungsgrad aufrechterhalten werden kann. Ein anderes Problem besteht in der Entfernung von wenigstens einem Teil der Kompressionshitze, um den Leistungsverbrauch zu reduzieren und eine Überhitzung zu verhindern. Eine Lösung besteht darin, Öl in die Maschine einzuspritzen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß eine, große Ölmenge benötigt wird und demzufolge große Ölabscheider erforderlich sind, und ferner entsteht Verlustleistung durch das Pumpen des Öls.

Zur Vermeidung, dieser Nachteile sieht die Erfindung vor, daß zur Aufrechterhaltung einer Gasabdiehtung wenigstens ein Teil des vom Kondensator zum Verdampfer des Systems zurückkehrenden flüssigen Kühlmittels durch den Kompressor in umgekehrter Richtung wie der Gasstrom fließt. Die Flüssigkeit kann in den Kompressor an oder nahe an der Abführungsöffnung eingespritzt werden, und die durch die Rotorbewegung erzeugte Zentrifugalkraft führt dazu, daß die Flüssigkeit in der Nähe des Außenumfangs der Rotoren gehalten wird. Die Flüssigkeit strömt durch den Spielraum zur Niederdruckseite des Kompressors aufgrund der Druckdifferenzen über den Flügeln der Rotoren. Die Spielräume können in der Größe so bemessen werden, daß ein korrekter Flüssigkeitsstrom erzeugt wird und zugleich der Gasstrom auf ein Mindestmaß reduziert wird. Die Spielräume sind gegebenenfalls am Niederdruckende der Maschine größer zu bemessen als an dem Hochdruckende.

Τ'-Ώβ Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend * . Zeichnung näher erläutert, in der schematisch ein die Erfindung verkörpernder Kühlkreis dargestellt ist.

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BAD ORIGINAL

In der Zeichnung ist ac einem Kompressor A ein Einlaß für ein gasförmiges Kühlmittel "bei B und ein Auslaß für das komprimierte Gas bei C vorgesehen. Nachdem das komprimierte Gas in einem Kondensator B kondensiert worden ist, kehrt wenigstens ein Teil des entstehenden flüssigen Kühlmittels zur Hochdruckseite des Kompressors bei E zurück und wird nach Durchlaufen dieser Maschine an der Niederdruckseite bei F entnommen und daran einem Verdampfer G zugeführt. Das flüssige Kühlmittel nimmt im Verdampfer G wieder gasförmigen Zustand an und wird zum Kompressorgaseinlaß B zurückgeführt. Gegebenenfalls können Pumpern für die Eliissigkeitsleitungen zwischen dem Kondensator 13 und dem Kompressorflüssigkeitseinlaß E und zwischen dem Kompressorflüssigkeitsauslaß P und dem Verdampfer G erforderlich, sein, je.nach den relativen Positionen der Kühlkreisbauteile,.

Es könnte auch ein Gegenstrom,von !Flüssigkeit und Dampf in denselben RohtLeitungen am Einlaß zum oder am Auslaß vom Kompressor erfolgen, insbesondere wenn die verschiedenen Komponenten der Anlage dicht beieinander angeordnet sind. Flüssigkeit und Gas würden dann durch die gleichen Öffnungen in den Kompressor eintreten und diesen verlassen.

Flüssigkeitsexpansion im Kompressor ist thermodynamisch wirksamer als eine Expansion der.Flüssigkeit außerhalb des Kompressors durch ein Drosselventil, weil das Spülgas sofort nach seiner Bildung ohne weitere Expansion wieder auf den Verdampf erdrück herunter komprimiert wird» Außerdem ist das komprimierte Gas stets an oder nahe der Sättigungstemperatur, und folglich entstehen im Kompressor keine hohen Temperaturen_s

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und die unökonomischen Effekte der Überhitzung werden vermieden.

Da ein Kompressor benötigt werden kann, der über einen weiten Bereich von Zuständen arbeitet, ist gegebenenfalls eine Steuerung des Flüssigkeitsstroms notwendig. Bei hohen Verdampferdrücken wird die Flußmenge des Kühlmittels für eine gegebene Größe und Geschwindigkeit groß sein, während die Druckdifferenz, die dazu tendiert, die Flüssigkeit durch dieselben Spielräume zu treiben, klein sein wird. Wenn der Verdampferdruck fällt, geht der Kühlmitteldurchsatz herunter, aber die Druckdifferenz über dem Kompressor nimmt zu. Aufgrund dieses Druckabfalles kann es erforderlich sein, daß man einen Teil des Flüssigkeitsstroms außerhalb des Kompressors zum Verdampfer führt, wobei ein Entspannungsventil H verwendet wird. Statt dessen kann die Flüssigkeit auch dem Kompressor an einer variablen Zahl von Eingangspunkten zugeführt werden, oder es kann innerhalb des Kompressors selbst ein Nebenschluß für einenFlüssigkeitsteil vorgesehen werden.

Die Erfindung bietet die folgenden weiteren Möglichkeiten:

a) Die Verwendung von Kühlflüssigkeit zur Schmierung der Kompressorlager; diese können Kugellager oder Rollenlager an den Enden der Rotoren sein.

b) Die Verwendung der Flüssigkeit zur Schmierung und/ oder Kühlung der Arbeitsflächen der Rotoren in Ma- ■" schinen, bei denen kein äußeres Getriebe vorgesehen ist. In diesem Fall kann es wünschenswert sein,

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die Rotoren aus ungleichen Werkstoffen herzustellen, von denen einer vorzugsweise ein Werkstoff mit niedriger Friktion ist; die Maschine ist dann . weniger anfällig für ein Pressen, falls sie zeitweilig trockenlaufen sollte.

c) Wenn ein Getriebe vorgesehen ist, können die Getriebeteile in der Kühlflüssigkeit laufen.

d) Die Berieselung des Motorlagers mit Kühlflüssig-r keit bei einem hermethisch abgeschlossenen System.

e) Das Einspritzen einBS Teils oder der gesamten ■Flüssigkeit-, die durch den Kompressor zurückläuft, durch ein oder mehrere in einem oder beiden Rotoren vorgesehe Löcher.

f) Die Steuerung der Kompressorkapazität durch Verwendung eines variablen Öffnungsbereiches am Einlaß und/oder Auslaß.

g) Die Verwendung eines Kompressors mit an beiden Enden entgegengesetzten Schraubenrotoren. Dies vereinfacht die Lageranordnung, so daß das Schwimmen der Lager in Kühlflüssigkeit ein angemessenes Mittel für die Schmierung wird.

h) Die innere, mit dem Kühlmittel in Berührung stehende Fläche des Kompressors bleibt nicht glatt, sondern wird bearbeitet oder in anderer Weise be-

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handelt, so daß. sie eine Struktur erhält, in der Kühlflüssigkeit zurückgehalten mrd, und durch die auch der Rückfluß an !Flüssigkeit unter dem Druckgrädienten vermindert würde. ·-

i) Die Einlaßöffnungen zum Kompressor für die zurückfließende flüssigkeit könnten Stöpsel aus porösem Material wie z.B. aus Sintermetall enthalten, so daß die Flüssigkeit hindurchströmen würde, aber ein ™ Rückfluß von Dampf aufgrund der Oberflächenspannung verhindert würde. Eine solche Anordnung ist insbesondere dann wertvoll, wenn mehrere Flüssigkeitseingangsöffnungen verwendet werden und nicht alle von ihnen dem Gas mit demselben Druck und zur gleichen Zeit ausgesetzt sind.

j) Ein Teil oder alle Oberflächen eines oder beider Rotoren oder des Gehäuses können aus einer Schicht aus porösem Material, wie z.B. Sintermetall bestehen, so daß wenigstens ein Teil der Kühlflüssigkeit von der Hochdruckzone zur liiederdruckzone des Kompressors ) durch dieses poröse Material fließen kann.

k) Die Rotorachsen des Kompressors können vertikal angeordnet werden, so daß die Schwerkraft entweder den Flüssigkeitsstrom unterstützt oder diesem entgegenwirkt, wobei die Spielräume entsprechend zu bemessen sind.

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l) Der Strom eines Teils oder der gesamten Kühlflüssigkeit vom Kondensator zurück zum Kompressor kann auch stattfinden in Fällen,in denen übliche Schmiermittel verwendet werden, um die Friktion zu verringern,oder für eine teilweise Abdichtung, vorausgesetzt, daß die gegenseitige Löslichkeit von Schmiermittel und Kühlmittel gering ist. Die thermodynamischen Vorteile einer mehrstufigen Flüssigkeitsexpansion und Kühlung sind noch vorhanden.

m) Die Verwendung einer Anzahl von Steuerventilen zur Regulierung der Verteilung der Kühlflüssigkeit zwischen verschiedenen Einspritzpunkten in das Kompressorgehäuse, die Rotoren oder in beide.

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Claims

P a t e η t a η s ρ r ü e h e :

f 1./Kompressor, insbesondere Schraubenkompressor, der Kühlgas ^-^^ in einem Kühlsystem, "komprimiert, dadurch gekennzeichnet, , daß zur Aufrechterhaltung einer Gasabdichtung wenigstens ein Teil des vom Kondensator zum Verdampfer des Systems zurückkehrenden flüssigen Kühlmittels durch den Kompressor in umgekehrter Richtung wie der Gasstrom fließt.

2» Kühlkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in den Kompressor an oder nahe an der Abführungsöffnung für das komprimierte Gas eingespritzt wird und an oder nahe an dem.Gaseinlaß austritt.

3» Kühlkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel im Kompressor am Niederdruckende der Maschine größer als am Hochdruckende ist. \ . . ■"■-... . ."

4. Kühlkompressor nach Anspruch 1, 2 oder 5,, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstrom von Flüssigkeit und Gas in denselben Rohrleitungen am Einlaß zum und/oder Auslaß vom Kompressor erfolgt.

5. Kühlkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nebenschlußweg mit einem Intspasanungsventil vorgesehen ist, durch den ein Teil der Flüssigkeit vom Kondensator zum Verdampfer zurückfließen

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kann, ohne durch die Spalte der Kompressorrotoren zu verlaufen.

6. Kühlkompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußweg im Kompressorgehäuse angeordnet ist.

7. Kühlkompressor nach einem der Ansprüche 1-4» dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit dem Kompressor an einer variablen Zahl von Eintrittsstellen zugeführt wird.

8. Kühlkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitseinstrittsstellen Stöpsel aus porösem Material, z.B. Sintermetall, enthalten.

' 9. Kühlkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kühlmittel zugleich zur Schmierung der Lager des Kompressors und/oder seines Antriebsmotors dient.

10. Kühlkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressorrotoren getrieblich miteinander verbunden sind, und daß die Getriebeteile im flüssigen Kühlmittel schwimmen.

11. Kühlsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3 \ dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kühlmittel in den Kompressor durch ein oder mehrere Löcher in den Rotoren eingespritzt wird.

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,12. Kühlkompressor nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Kompressorgehäusee zur Zurüekfcehaltung Von Kühlflüssigkeit aufgerauht oder strukturiert ist.

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