DE2438418A1

DE2438418A1 - Rotating vane gas compressor for refrigerating plant - has means for injecting the gas in liquid state into the compression chamber

Info

Publication number: DE2438418A1
Application number: DE2438418A
Authority: DE
Inventors: Allan Sinclair Miller
Original assignee: Individual
Current assignee: Rotocold Ltd Hereford Hereford And Worcester G
Priority date: 1973-08-11
Filing date: 1974-08-09
Publication date: 1975-02-27
Also published as: IT1016810B

Abstract

The rotary vane compressor receives the gaseous coolant through the inlet channel and pumps this coolant through the outlet channel into a heat exchanger. The gas is liquefied in the heat exchanger and it flows into a liq. tank. The liq. is directed through an expansion valve into another heat exchanger where the liq. is evaporated and the gas is once again passed into the compressor as in a conventional refrigeration compression cycle. A liq. separator is placed between the condenser and the liq. tank from which liq. coolant is tapped through a valve for injecting the liq. into the compression chamber of the compressor. This liq. is evaporated when it meets hot gas within the compressor. The latent heat of the evaporation of the liq. cools the gas during the compression process. The effect of this injection reduces the energy necessary for compressing gas volumes. Maximum temperatures within the compressor are also reduced.

Description

Gaskompressor der Verdrängerbauart, insbesondere für Kältemaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Gaskompressoren der Verdrängerbauart, und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf solche Kompressóren, die in Kälteanlagen verwendet werden zwecks Verdichten eines Kühlmediums wie Freon oder Ammoniak.Gas compressor of the positive displacement type, in particular for refrigerating machines The invention relates to positive displacement type gas compressors, and more particularly, but not exclusively to those compressors that are used in refrigeration systems are used to compress a cooling medium such as freon or ammonia.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, den Anwendungsbereich und die Anpassungsfähigkeit von Rotationskolbenkompressoren der Verdrängerbauart, die zunehmend in geschlossenen Gas zyklen Verwendung finden, zu erhöhen.The invention is based, in particular, on the field of application and the adaptability of positive displacement rotary compressors, which are increasingly being used in closed gas cycles.

Der Grundzyklus eines geschlossenen Verdampfungs-Kondensationsprozesses ist graphisch in Fig. 1 und 2 der Zeichnungen dargestellt, die Druck-Enthalpie- und Temperatur-Entropiekurven zeigen. Im folgenden ist ein typischer Kühlzyklus einer üblichen Kälteanlage beschrieben. Im Punkt A verläßt das Kühlmedium den Verdampfer als gesättigter Dampf und aufgrund der Wärmeaufnahme in seiner Leitung tritt das Kühlmedium normalerweise in etwas überhitztem Zustand bei B in den Kompressor ein. In der Praxis liegt die Temperatur etwa 10 bis 20 0C oberhalb der Sättigungstemperatur, wenn das Medium in die Verdichtungskammer des Kompressors eintritt. Das Medium, das umkehrbar und polytrop verdichtet wird, folgt dabei der Kurve konstanter Entropie. Im Punkt C verläßt das Medium den Kompressor in überhitztem Zustand bei höherer Temperatur und höherem Druck und es wird dem Kondensator zugeführt, wo es auf Sättigungstemperatur abgekühlt und umkehrbar bei konstantem Druck kondensiert wird. Im Punkt D verläßt das Medium den Kondensator als gesättigte Flüssigkeit unter hohem Druck mit mittlerer Temperatur und es tritt in ein Entspannungsventil ein, wo es nicht umkehrbar und-adiabatisch bei konstanter Enthalpie expandiert. Im Punkt E verläßt das Medium das Entspannungsventil als Niederdruckdampf mit niedriger Temperatur und es wird dem Verdampfer zugeführt, wo es bei konstantem Druck umkehrbar auf den Zustand A am Beginn des Zyklus verdampft wird.The basic cycle of a closed evaporation-condensation process is shown graphically in Figs. 1 and 2 of the drawings, the pressure-enthalpy- and show temperature-entropy curves. The following is a typical refrigeration cycle a conventional refrigeration system. At point A, the cooling medium leaves the evaporator This occurs as saturated steam and due to the absorption of heat in its pipe Coolant normally enters the compressor at B in a somewhat overheated state. In practice, the temperature is about 10 to 20 0C above the saturation temperature, if the medium enters the compression chamber of the compressor. The medium that is reversible and is polytropically compressed, follows the curve of constant entropy. In the point C, the medium leaves the compressor in an overheated state at a higher temperature and higher pressure and it is fed to the condenser, where it is at saturation temperature cooled and reversibly condensed at constant pressure. In point D leaves the medium the condenser as a saturated liquid under high pressure with medium Temperature and it enters a relief valve where it is irreversible and -adiabatic expands at constant enthalpy. At point E the medium leaves the expansion valve as low pressure steam with low temperature and it is fed to the evaporator, where, at constant pressure, it reversibly evaporates to state A at the beginning of the cycle will.

In der Praxis werden, beispielsweise durch den Druckabfall in dem System, kleinere Abweichungen in den Diagrammen auftreten, welche jedoch in der Beschreibung der Diagramme vernachlässigt wurden, da sie im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung unwesentlich sind.In practice, for example, by the pressure drop in the System, there are minor deviations in the diagrams, which, however, appear in the Description of the diagrams have been neglected as they are related to the present invention are immaterial.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Verdichtungsabschnitt B-C in dem in den Diagrammen dargestellten Zyklus. Hier bestehen zwei Überlegungen, die einen wesentlichen Einfluß auf den Gebrauch und die Anwendung vom Kompressoren für geschlossene Gas zyklen haben. Die erste dieser Überlegungen ist die Leistung, die infolge des Überhitzens des Mediums in dem polytropen Verdichtungsprozeß verschwendet wird, und die zweite besteht in den praktischen Problemen, die sich aus der Wärmeerzeugung in dem Kompressor als Ergebnis der Überhitzung des Mediums einstellen.The invention particularly relates to the compression section B-C in the cycle shown in the diagrams. There are two considerations here, which have a significant influence on the use and application of compressors for closed gas cycles. The first of these considerations is performance, which is wasted as a result of the overheating of the medium in the polytropic compression process and the second is the practical problems arising from heat generation adjust in the compressor as a result of overheating of the medium.

In einem idealen Gasprozeß würde während der Verdichtung keine Überhitzung eintreten und in der Formel pV" = konstant würde der Index n zu Eins.In an ideal gas process, there would be no overheating during compression occur and in the formula pV "= constant the index n would be one.

n = Verhältnis der spezifischen Wärme bei konstantem Druck zur spezifischen Wärme bei konstantem Volumen und liegt normalerweise zwischen 1 und 1,5.n = ratio of specific heat at constant pressure to specific heat Heat at constant volume and is usually between 1 and 1.5.

Der zweite Punkt war bisher kein ernster Nachteil bei Verwendung von langsam laufenden Hubkolbenkompressoren großer Abmessungen, die eine ausreichende Metallmasse hatten, um die Wärme abzuführen. Dieses Problem wird jedoch akut mit der Entwicklung von modernen kompakten Rotationskompressoren, die mit hohen Drehzahlen und hohen Kompressionsyerhältnissen arbeiten und bei denen demzufolge die Relation zwischen der Masse der Maschine und der erzeugten Wärme eine ganz andere ist. Diese Tatsache hat die Einführung dieser Art von Maschinen ernsthaft beeinträchtigt.The second point has so far not been a serious disadvantage in using slow-running reciprocating compressors of large dimensions that provide sufficient Metal mass had to dissipate the heat. However, this problem becomes acute with the development of modern compact rotary compressors that operate at high speeds and high compression ratios and therefore the relation between the mass of the machine and the heat generated is quite different. These Fact has seriously affected the introduction of this type of machine.

Ein moderner Kältekompressor der Flügelzellenbauart beispielsweise, der mit 3000 Ulmin umläuft, hat etwa die halbe Größe eines llubkolbenkompressors bei der gleichen Drehzahl. Die Schwierigkeit, die offensichtlichen Vorteile von Rotationskolbenverdrängerkompressoren voll ausnützen zu können, hat ihre Anwendung in der Kältetechnik auf kleine Maschinen beschränkt, die mit verhältnismäßig niedrigen Verdichtungsverhältnissen, beispielsweise unter 4:1, arbeiten.A modern vane type refrigeration compressor, for example, which rotates at 3000 rpm is about half the size of a reciprocating piston compressor at the same speed. The difficulty, the obvious advantages of It is important to be able to take full advantage of rotary piston displacement compressors in refrigeration technology limited to small machines with relatively low Compression ratios, for example below 4: 1, work.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gaskompressor der Verdrängerbauart, und insbesondere einen Kompressor der Flügelzellenbauart zu schaffen, der mit erheblich höheren Verdichtungsverhältnissen als bisher üblich arbeitet, bei gleicher Leistung also geringere Abmessungen haben kann, bei dem jedoch trotzdem die Gefahr einer Überhitzung vermieden wird.The invention is based on the object of a gas compressor Positive displacement type, and in particular to create a vane type compressor, who works with significantly higher compression ratios than usual, can have smaller dimensions with the same performance, but nevertheless the risk of overheating is avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zum Einspritzen des Kühlmediums in flüssigem Zustand in die Verdichtungskammer des Kompressors vorgesehen sind.This object is achieved in that means for Injection of the cooling medium in the liquid state into the compression chamber of the compressor are provided.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Kompressor von einem Motor angetrieben, der gleichzeitig eine ölpumpe treibt, welche öl als Kühlmittel über den Motor zirkuliert. Ein Wärmetauscher ist in dem ölkreislauf angeordnet, und das Kühlmedium wird zur Kühlung des öls in flüssigem Zustand durch den Wärmetauscher geschickt, bevor es in den Kompressor eingespritzt wird.In a preferred embodiment, the compressor is from one Motor driven that simultaneously drives an oil pump which uses oil as a coolant circulates through the motor. A heat exchanger is arranged in the oil circuit, and the cooling medium is used to cool the oil in a liquid state through the heat exchanger sent before it is injected into the compressor.

Vorzugsweise kann ein Thermostatventil in einem Rückkopplungskreis von der Förderleitung des Kompressors angeordnet sein, um die Menge der einzuspritzenden Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Überhitzungstemperatur des aus dem Kompressor austretenden Gases zu steuern. Dieser Rückkopplungskreis weist vorzugsweise auch Mittel auf, welche zwangsläufig gewährleisten, daß das flüssige Kühlmedium nur dann zugeführt wird, wenn der Kompressor in Tätigkeit ist, und daß die Flüssigkeitszufuhr aufhört, wenn der Kompressor nicht mehr läuft.Preferably a thermostatic valve can be in a feedback loop be arranged from the delivery line of the compressor to the amount of injected Liquid as a function of the superheating temperature of the compressor to control escaping gas. This feedback loop preferably also has Means which inevitably ensure that the liquid cooling medium only then is supplied when the compressor is in operation and that the liquid supply stops when the compressor stops running.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Kompressionskältesystem vorgesehen, in welchem eine bestimmte Menge von kondensiertem Kühlmedium in den Kompressor zurückgeführt wird, um mit dem verdampften Kühlmedium während der Verdichtung gemischt zu werden, und dessen Temperatur zu senken.According to another feature of the invention is a compression refrigeration system provided, in which a certain amount of condensed cooling medium in the Compressor is returned to the evaporated cooling medium during compression to be mixed and to lower its temperature.

Das gasförmige Kühlmedium kann dabei von seiner Oberhitzungstemperatur direkt während des Verdichtungsvorganges heruntergebracht werden, und dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß ein Sprühstrahl des verflüssigten Kühlmediums während der Anfangsphase des Kompressionsvorganges eingespritzt wird, und zwar direkt in die Verdichtungskammer.The gaseous cooling medium can use its overheating temperature be brought down directly during the compaction process, and this will preferably achieved in that a spray jet of the liquefied cooling medium is injected during the initial phase of the compression process, directly into the compression chamber.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den übrigen Zeichnungen. Es zeigt: Fig. 3 ein Druck-Enthalpiediagramm für ein in der Kältetechnik verwendetes gasförmiges Kühlmedium, wobei auch die Linien konstanter Entropie eingezeichnet sind, Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer Kompressorkälteanlage, Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein thermostatisches Regelventil, das in dem in Fig. 4 gezeigten System verwendet ist, und Fig. 6 die in der Anlage von Fig. 4 verwendete Motor-Kompressoreinheit schematisch im Längsschnitt.Further details and features of the invention emerge from the following description in conjunction with the remaining drawings. It shows: Fig. 3 shows a pressure-enthalpy diagram for a gaseous gas used in refrigeration technology Cooling medium, the lines of constant entropy also being drawn in, FIG. 4 a schematic diagram of a compressor refrigeration system, FIG. 5 a longitudinal section by a thermostatic control valve used in the system shown in FIG and FIG. 6 shows the motor / compressor unit used in the system of FIG schematically in longitudinal section.

Fig. 3 ist eine ausführlichere Darstellung des Diagramms von Fig.Fig. 3 is a more detailed illustration of the diagram of Fig.

1 und zeigt Charakteristika eines typischen Halogenkohlenwasserstoffgases, wie es für Kältezwecke verwendet wird. Zu Beginn des Zyklus einer bekannten Kompressionskühlanlage verläßt das gasförmige Kühlmedium den Verdampfer (Punkt A) bei -62°C und nachdem es durch Unterkühlen des flüssigen. Kühlmediums vor den Eintritt in den Verdampfer Wärme abgegeben hat, tritt es in die Verdichtungskammer (Punkt B) in überhitztem Zustand von -300C ein: Dort wird es polytrop, d.h entlang einer Kurve konstanter Entropie, auf ca. 18 ata und 930C verdichtet. In diesem Zustand tritt es in den Kondensator ein (Punkt C). Der letzte Abschnitt dieser Verdichtung ist in einer gestrichelten Linie dargestellt, jedoch kann der Temperaturanstieg auf einen so hohen Wert vermieden werden, wie dies im folgenden beschrieben wird.1 and shows characteristics of a typical halogenated hydrocarbon gas, how it is used for refrigeration purposes. At the beginning of the cycle of a known compression refrigeration system the gaseous cooling medium leaves the evaporator (point A) at -62 ° C and after it by supercooling the liquid. Cooling medium before entering the evaporator Has given off heat, it enters the compression chamber (point B) in overheated State of -300C: There it becomes polytropic, i.e. more constant along a curve Entropy, compressed to approx. 18 ata and 930C. In this state it enters the Capacitor on (point C). The last section of this compression is in one dashed line, however, the temperature rise can on such a high value can be avoided, as will be described below.

In Fig. 4 ist ein Rotationskolbenkompressor 1 der Flügelzellenbauart dargestellt, der das gasförmige Kühlmedium durch den Einlaßkanal 2 erhält und durch den Auslaßkanal 3 zu einem Wärmetauscher 4 ausschiebt. Das Gas wird hier verflüssigt und strömt in einen Flüssigkeitsbehälter 5. Von dem Behälter 5 wird die Flüssigkeit durch ein Entspannungsventil 6 in einen Wärmetausche 7 geleitet, in welchem die Flüssigkeit verdampft wird, und das sich ergebende Gas wird in den Kompressor 1 gesaugt. Dies ist ein üblicher Kompressionskältezyklus.In Fig. 4, a rotary piston compressor 1 is of the vane type shown, which receives the gaseous cooling medium through the inlet channel 2 and through the outlet channel 3 pushes out to a heat exchanger 4. The gas is liquefied here and flows into a liquid container 5. From the container 5, the liquid is passed through an expansion valve 6 in a heat exchanger 7, in which the Liquid is evaporated, and that resulting gas is in the Compressor 1 sucked. This is a common compression refrigeration cycle.

Zusätzlich ist bei dem erfindungsgemäßen System ein Flüssigkeitsabscheider 8 zwischen dem Kondensator 4 und dem Flüssigkeitsbehälter 5 vorgesehen, von welchem flüssiges Kühlmittel durch ein Regelventil 9 abgenommen wird, um bei 10 in die Kompressionskammer des Kompressors 1 eingespritzt zu werden. Die Einspritzmündung des Kanals 10 ist geringfügig stromabwärts des Punktes angeordnet, an welchem die Verdichtung beginnt. Die genaue Lage ist jedoch nicht kritisch. Das Kühlmittel tritt in den Kompressor 1 als zerstäubte Flüssigkeit ein, die beim Vermischen mit dem heißen, Gas verdampft-wird. Die latente Verdampfungswärme der Flüssigkeit kühlt das Gas während des Verdichtungsprozesses, und es kann bei Einspritzen einer optimalen Flüssigkeitsmenge in den Kompressor erreicht werden, daß die Temperatur des Gases während des Komprimierens der Sättigungskurve in dem Druck-Enthalpiediagramm im wesentlichen folgt. In der Praxis hat sich gezeigt, daß für die meisten üblicherweise in'geschlossenen Systemen verwendeten Gase die Energie, die benötigt wird, um das zusätzliche Gasvolumen zu komprimieren, im wesentlichen gleich der Energie ist, die erspart wird durch die wirksame änderung des pVn = Konstanteffektes in dem thermodynamischen Prozeß. Bei praktischen Versuchen mit Prototypen des erfindungsgemäßen Systems durchgeführte Messungen zeigten praktisch die gleiche Leistungsaufnahme mit oder ohne diese Einspritzung. Die Wirkung dieser"Einspritzutg" ist in Fig. 3 dargestellt, und zwar folgt die Kompression der gekrümmten ausgezogenen Linie B-d' anstelle der geraden,gestrichelten Linie B-C, die vorher erwähnt wurde. Es ist ersichtlich, daß die erreichte Höchsttemperatur erheblich reduziert ist.In addition, there is a liquid separator in the system according to the invention 8 is provided between the condenser 4 and the liquid container 5, of which liquid refrigerant is withdrawn through a control valve 9 to at 10 in the compression chamber of the compressor 1 to be injected. The injection port of the channel 10 is located slightly downstream of the point at which compaction begins. However, the exact location is not critical. The refrigerant enters the compressor 1 as an atomized liquid that evaporates when mixed with the hot gas. The latent heat of vaporization of the liquid cools the gas during the compression process, and it can when injecting an optimal amount of liquid into the compressor can be achieved that the temperature of the gas while compressing the saturation curve in the pressure-enthalpy diagram essentially follows. In practice it has been shown that for most of the gases commonly used in 'closed systems Energy that is required to compress the additional volume of gas, essentially is equal to the energy that is saved by the effective change in the pVn = constant effect in the thermodynamic process. In practical tests with prototypes of the invention Systems carried out measurements showed practically the same power consumption with or without this injection. The effect of this "injection rate" is shown in FIG. 3 shown, namely the compression follows the curved solid line B-d ' instead of the straight dashed line B-C mentioned earlier. It can be seen that the maximum temperature reached is considerably reduced.

Ein automatisches Regelventil 9 kanndazu verwendet werden, die zugeführte Flüssigkeit zu steuern, und ein bevorzugtes Ventil ist das in Fig. 5 dargestellte Thermostatventil. Dieses VentiXregelt nach Maßgabe der Überhitzungsspanne in dem Gas am Förderkanal 3 des Kompressors. Das Ventil kann so eingestellt werden, daß es in sehr engen Grenzen eine spezifische Gastemperatur oberhalb der Sättigungstemperatur bei jedem herrschenden Druck aufrechterhält. Das Ventil hat ein Gehäuse 11 mit zwei koaxialen, miteinander in Verbindung stehenden Kammern 12 und 13, von denen die Kammer 12 durch eine Leitung 14 mit dem Abscheider 8 und die Kammer 13 über eine Leitung 15 -mit dem Einspritzkanal 10 verbunden ist. Ein Ventilkörper 16 wird mittels einer Feder 18, die durch eine Schraube 19 einstellbar ist, gegen die Einschnürung 17 zwischen den beiden Kammern gedrückt. Von dem Ventilkörper 16 erstreckt sich eine Stange 20 frei durch die Einschnürung 17, die Kammer 13 und einen Kanal 21 am oberen Ende des Gehäuses 11 zu dem Mittelpunkt einer Membran 22, die eine Membrandose 23 in zwei Kammern teilt. Die Oberseite dieser Membran 22 ist dem Druck einer Flüssigkeit ausgesetzt, deren Temperatur und demzufolge Druck in direkter Beziehung zu der Temperatur am Förderkanal 3 des Kompressors ist. Diese Flüssigkeit ist in einer Kapsel 24 nahe des Förderkanals 3 des Kompressors, in der oberen Kammer der Membrandose 23 und in der Verbindungsleitung 25 eingeschlossen. Es ist verständlich, daß entsprechend der Fördertemperatur die Membran 22 bewegt wird, um den Ventilkörper 16 über die Stange 20 zu verschieben und damit den Durchgang von FlUssigkeit von der Leitung 14 zu Leitung 15 zu regeln. In der Praxis wird normalerweise das Ventil 9 so eingestellt, daß eine überhitzung von 3,3 bis 5,500 oberhalb der Sättigungstemperatur erreicht wird.An automatic control valve 9 can be used to control the supplied To control fluid, and a preferred valve is that shown in FIG Thermostatic valve. This VentiX regulates according to the overheating margin in the gas at the delivery channel 3 of the compressor. The valve can be adjusted so that there is a specific gas temperature above the saturation temperature within very narrow limits sustains under any pressure. The valve has a housing 11 with two coaxial, communicating chambers 12 and 13, of which the Chamber 12 through a line 14 with the separator 8 and the chamber 13 via a Line 15 is connected to the injection channel 10. A valve body 16 is by means of a spring 18, which is adjustable by a screw 19, against the constriction 17 pressed between the two chambers. From the valve body 16 extends a rod 20 free through the constriction 17, the chamber 13 and a channel 21 at the upper end of the housing 11 to the center of a membrane 22, which is a diaphragm box 23 divides into two chambers. The top of this membrane 22 is the pressure of a liquid exposed, their temperature and consequently pressure in direct relation to the temperature is on the delivery channel 3 of the compressor. This liquid is close in a capsule 24 of the delivery channel 3 of the compressor, in the upper chamber of the diaphragm box 23 and included in the connecting line 25. It is understandable that accordingly the conveying temperature, the membrane 22 is moved to the valve body 16 over the To move rod 20 and thus the passage of liquid from the pipe 14 to line 15 to regulate. In practice, the valve 9 is normally set so that that an overheating of 3.3 to 5.500 reaches above the saturation temperature will.

Der Flüssigkeitsabscheider 8 in Fig. 4 hat den Zweck, automatisch und zwangsläufig das Einführen von Flüssigkeit in den Kompressor auszuschließen, wenn dieser nicht läuft. Der Abscheider 8 gewährleistet eine kontinuierliche Zuführung von Kühlmittel, solange der Kompressor pumpt und das Gas kondensiert, jedoch leert sich der Abscheider 8 unmittelbar nachdem der Zyklus unterbrochen wird.The liquid separator 8 in Fig. 4 has the purpose of being automatic and inevitably exclude the introduction of liquid into the compressor, if this doesn't work. The separator 8 ensures a continuous supply of refrigerant as long as the compressor is pumping and the gas is condensing, but empties the separator 8 immediately after the cycle is interrupted.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß eine Maschine entsprechend der Erfindung bei 3000 U/min unter Verwendung des üblichsten Kältegases Monochlorodifluormethan bei Verdichtungsverhältnissen bis zu 18:1 (welches die praktische Grenze für Kähltemaschinen darstellt) mit einer Körper- und Lagertemperatur von nur etwa 50°C arbeitet, und zwar ohne äußere Ölkühlung.It has been shown in practice that a machine accordingly of the invention at 3000 rpm using the most common refrigerant gas monochlorodifluoromethane at compression ratios up to 18: 1 (which is the practical limit for cooling machines represents) works with a body and storage temperature of only about 50 ° C, and without external oil cooling.

Ohne die beschriebene Erfindung müsste der Kompressor wesentlich größer sein im Verhältnis zu seiner Leistung und sein Verdichtungsverhältnis müsste auf maximal 4:1 beschränkt sein, und außerdem würde ein äußerer unabhängiger ölkühler notwendig werden. Der Anwendungsbereich des Kompressors wird durch die Erfindung also in außerordentlicher Weise erweitert. Während bisher der Rotationskolbenkompressor, der sonst so viele Vorteile in bezug auf Größe, Kosten, Einfachheit und ruhiger Arbeitsweise hat, hinsichtlich seines Anwendungsgebietes außerordentlich eingeschränkt und auch dort auf Einheiten mit kleiner Leistung für niedrige Verdichtungsverhältnisse beschränkt war, ermöglicht das beschriebene, erfindungsgemäße System einen viel größeren Anwendungsbereich für diese Art von Maschinen in geschlossenen Gaszyklen, insbesondere in der Kältetechnik.Without the invention described, the compressor would have to be much larger should be in proportion to its performance and its compression ratio be limited to a maximum of 4: 1, and also an external independent oil cooler become necessary. The scope of application of the compressor is determined by the invention thus expanded in an extraordinary way. While the rotary piston compressor, of otherwise so many advantages in terms of size, cost, simplicity and quieter The way it works has been extremely limited in terms of its field of application and also there on units with low power for low compression ratios was limited, the described system according to the invention enables a lot greater scope for this type of machine in closed gas cycles, especially in refrigeration.

Das vorstehend beschriebene System vereinfacht das Oberhitzungsprobleni An dem Kompressor betrSchtAich, jedoch können noch wetere Verbe.sserungen in der Ausführung des Kompressors selbst durchgeführt werden.The system described above simplifies the overheating problem Regarding the compressor, however, further improvements can be made in the Execution of the compressor itself.

Kältemaschinen mit Motorkompressoren können in zwei Kategorien aufgeteilt werden: 1. Halbgeschlossene, bei denen der Motor und der Kompressor zusammengebaut sind, um eine gasdichte Einheit zu bilden, unter wobei der Motor lurch äußere Luftkühlung des Motorgehäuses in Verbindung mis einer gewissen inneren Kühlung durch Zilkulation von öl von dem Kompressor über den Motor gekühlt wird; 2. Vollgeschlossene (hermetische), wobei der Motor und der Kompressor miteinander integriert sind und das ganze in ein gasdichtes Druckgefäß eingebaut ist, und wobei der Motor dadurch gekühlt wird, daß das zurückströmende Gas über die Motorwicklungen geleitet wird, bevor es in den Kompressor eintritt.Chillers with motor compressors can be divided into two categories be: 1. Semi-closed, in which the motor and the compressor are assembled are to form a gas-tight unit, under which the engine l through external air cooling of the motor housing in connection with a certain internal cooling by circulation is cooled by oil from the compressor via the engine; 2. Fully closed (hermetic), where the motor and the compressor are integrated with each other and the whole is built into a gas-tight pressure vessel, and thereby the engine is cooled so that the gas flowing back is directed over the motor windings, before it enters the compressor.

Beide Systeme haben Nachteile. Bei dem hermetischen System ist der Wirkungsgrad des Kompressors, ausgedrückt in verrichteter Arbeit pro kWh Aufwand, infolge der Erwärmung des Gases durch den Motor, wodurch eine Vergrößerung des spezifischen Volumens des Gases ini Eintritt in den Kompressor stattfindet, verringert. Außerdem ist die Kühlung des Motors absolut abhängig von einer entsprechenden Gasströmung über den Motor. Um zu gewährleisten, daß diese Forderung erfüllt ist, müssen sehr enge Grenzen in Bezug auf die zulässigen Arbeitsbedingungen gesetzt werden, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, wenn die Masse des zirkulierenden Gases gering ist.Both systems have disadvantages. With the hermetic system is that Efficiency of the compressor, expressed in work performed per kWh of expenditure, as a result of the heating of the gas by the engine, thereby increasing the specific Volume of the gas taking place ini entry into the compressor is reduced. aside from that the cooling of the motor is absolutely dependent on a corresponding gas flow about the engine. To ensure that this requirement is met, very must narrow limits are set in relation to the permissible working conditions, in particular at low temperatures, when the mass of the circulating gas is small.

Der halbhermetische Motor-Kompressor wird meist so betrieben, daß die Temperatur der Wicklungen des Motors nahe ihrer oberen Sicherheitsgrenze liegt. Dies ist bedingt durch das Fehlen eine Zwangskühlung, die normalerweise voraussetzt, daß der Motor in dem Luftstrom des luftgekühlten Kondensators liegt.The semi-hermetic motor-compressor is usually operated in such a way that the temperature of the motor windings is close to their upper safety limit. This is due to the lack of forced cooling, which normally assumes that the motor lies in the air flow of the air-cooled condenser.

Ein ernsthaftes Problem entsteht, wenn ein Motor durchgebrannt ist, ein nicht seltener Fall bei hermetischen Systemen, der normalerweise durch Feuchtigkeit entsteht, die aufgrund nicht sorgfältiger Trocknung vor dem Einführen des Kühlgases in dem System verblieben ist. Die Berührung des Kühlgases mit der verbrannten Isolation führt häufig zur Bildung von Säure und diese Säureverunreinigt das gesamte System, welches vollständig gesäubert und gereinigt werden muß, da sonst die Wicklungen des Austauschmotors durch die Säure wiederum in kürzester Zeit angegriffen werden. Dieses Problem trat häufig mit der Einführung von gasgekühlten Motoren auf, weil das Problem der Säuberung eines Systems an Ort und Stelle schwierig und teuer ist und spezielle Ausrüstungen erfordert.A serious problem arises when an engine has burned out, a not uncommon case in hermetic systems, usually caused by moisture arises due to inadequate drying prior to introducing the cooling gas remained in the system. The contact of the cooling gas with the burned insulation often leads to the formation of acid and this acid contaminates the entire system, which must be completely cleaned and cleaned, otherwise the windings of the exchange engine can in turn be attacked by the acid in a very short time. This problem often occurred with the introduction of gas-cooled Engines on because the problem of cleaning up a system in place is difficult and difficult is expensive and requires special equipment.

Die zu.beschreibende Abwandlung hat das Ziel, eine wirksame Methode zur Kühlung von Kompressoren zu schaffen, welche in dem vorgeschlagenen Kältesystem verwendet werden. Sie gestattet die volle Ausnutzung der außerordentlichen Vorteile des Umlaufkolbenkompressors unter allen Arbeitsbedingungen und ist unabhängig von jeder äußeren Kühlung. Die Abwandlung gestattet es auch, einen Motor ohne das Risiko einer Verschmutzung des Systems im Falle eines Durchbrennens zu kühlen, da das Kältemittel nicht in Kontakt mit den Motorwicklungen ist. Dies sind höchst wünschenswerte Eigenschaften für jeden Gaskompressor, der für einen weiten Bereich der Kälteerzeugung entworfen wurde, und zwar von Niedrigtemperatur-Kalträumen bis zu Klimaanlagen und dergleichen.The modification to be described aims to be an effective method to create for cooling compressors, which in the proposed refrigeration system be used. It allows full utilization of the extraordinary advantages of the rotary piston compressor under all working conditions and is independent of any external cooling. The modification also allows an engine to be used without the risk contamination of the system in the event of a burnout to cool as the refrigerant is not in contact with the motor windings. These are highly desirable properties for any gas compressor designed for a wide range of refrigeration from low temperature cold rooms to air conditioners and the like.

Normalerweise werden hermetische und halbhermetische Kompressoren jeweils für spezielle Abschnitte des ganzen Bereichs entworfen.Usually hermetic and semi-hermetic compressors are used each designed for specific sections of the whole area.

Es sei nun auf Fig. 6 Bezug genommen, in welcher ein Teil des in Fig. 4 gezeigten Systems, jedoch in Detail, dargestellt ist.Reference is now made to Fig. 6, in which a portion of the Fig. 4, but in detail.

Der Kompressor 1 wird von einem Elektromotor 26 angetrieben und beide sind in einem gemeinsamen Gehäuse 27 angeordnet, das auch einen ölsumpf 28 für den Kühlkreislauf des Motors bildet. Ein Wärmetauscher in Form einer flachen Schlange 29 bildet einen Teil der Leitung für die einzuspritzende Flüssigkeit von dem Regelventil 9 zum Kompressor 1 und ist koaxial unterhalb des Motors 26 angeordnet, so daß das Kühlöl des Motors über die Kühlschlange 29 zirkulieren kann. Der Motor 26 treibt außerdem eine Pumpe 30, die koaxial unter dem Motor angeordnet ist, öl aus dem Sumpf ansaugt und mittels Regnerdüsen 31 über den Motor 1 verteilt. Auf diese Weise wird flüssiges Kältemittel , welches durch das Thermostatventil 9 gesteuert von dem Kondensator 4 zugeführt wird, vor Eintritt in den Kompressor 1 zur Kühlung des in den Sumpf zurückkehrenden Öls verwendet.The compressor 1 is driven by an electric motor 26 and both are arranged in a common housing 27, which also has an oil sump 28 for the Forms cooling circuit of the engine. A heat exchanger in the shape of a flat coil 29 forms part of the line for the liquid to be injected from the control valve 9 to the compressor 1 and is arranged coaxially below the motor 26, so that the Cooling oil of the engine can circulate via the cooling coil 29. The motor 26 drives also a pump 30, which is arranged coaxially under the engine, oil from the sump is sucked in and distributed over the engine 1 by means of sprinkler nozzles 31. That way will liquid refrigerant, which is controlled by the thermostatic valve 9 from the condenser 4 is supplied before entering the compressor 1 to cool the in used oil returning to the sump.

Während des Durchganges der Kälteflüssigkeit durch die Kühlschlange 29 wird ein Teil derselben zum Sieden gebracht, wobei die latente Verdampfungswärme von der Wärme stammt, die von dem Motor an das Öl abgegeben wurde. Die restliche Flüssigkeit gelangt mit dem Dampf zu dem Einspritzkanal 10 des Kompressors 1.During the passage of the cold liquid through the cooling coil 29 a part of it is brought to the boil, whereby the latent heat of vaporization comes from the heat given off to the oil by the engine. The rest of Liquid reaches the injection channel 10 of the compressor 1 with the vapor.

:le vorher beschrieben, wird die Menge des flüssigen Kältemittels entsprechend dem Überhitzungsgrad des aus dem Kompressor austretenden Gases gesteuert. Es erfolgt stets eine ausreichenae Strömung von Kältemittel durch die Kühlschlange 29, um eine ausreichende Kühlung des Hotoröls zu erreichen. Da ein Teil des flüssigen Kältemittels während des Durchganges durch die Kühlschlange 29 verdampft, stellt sich das Regelventil 9 automatisc und selbsttätig so ein, daß trotz dieses Verdampfens eine ausreichende Menge an flüssigem Kältemittel dem Kompressor zugeffthrt wird, um den vorher beschriebenen thermodynamischen Prozeß zu verwirklichen. Zusammengefaßt muß also das Thermostatregelventil sich selbst regeln, um zwei Forderungen zu erfüllen: S. Um das öl für den Motor zu kühlen.: le previously described, is the amount of liquid refrigerant controlled according to the degree of superheating of the gas exiting the compressor. There is always a sufficient flow of refrigerant through the cooling coil 29, in order to achieve sufficient cooling of the hot oil. As part of the liquid Refrigerant evaporated during passage through the cooling coil 29, provides the control valve 9 automatically and automatically so that despite this evaporation a sufficient amount of liquid refrigerant is supplied to the compressor, to realize the previously described thermodynamic process. Summarized So the thermostatic control valve must regulate itself in order to meet two requirements: S. To cool the oil for the engine.

. Uiii den thermodynamischen Kompressionszyklus in der Weise zu beeinflussen, daß die gewünschte überhitzung erhalten bleibt.. Uiii to influence the thermodynamic compression cycle in such a way that that the desired overheating is maintained.

Da die zweite Forderung nur nach Erfüllung der ersten Forderung erfüllt werden Rann und da das automatische Steuerventil aufgrund einer Messung der Endtemperatur arbeitet, die ein Ergebnis der Erfüllung der zweiten Forderung ist, ist das System als Ganzes selbstregelnd.Because the second requirement is only met after the first requirement has been met Rann and da the automatic control valve based on a measurement of the final temperature works that is a result of fulfilling the second requirement is the system self-regulating as a whole.

PatentansprücheClaims

Claims

Claims 1. Gas compressor of the positive displacement type, in particular for refrigeration machines. not shown by means (10) for injection of the gas in liquid state into the compression chamber.

2. Gas compressor according to claim 1, characterized in that it eirl Vane compressor is.

Eskompressor according to claim 1 or 2, characterized in that it is driven by a motor (26) which at the same time has an oil pump (30) for the promotion of cooling oil via the motor (26) drives, and that a heat exchanger (29) is provided in the oil circuit through which the gas enters the liquid state is passed through the injection into the compression chamber.

4. Gas compressor according to one of claims 1 to 3, marked by temperature responsive means (9.24) for controlling the injected Amount of liquid gas in such a way that the overheating of the gas during compression is reduced to a certain value.

5. Gas compressor according to claim 4, characterized in that the Means (9,24) respond to the temperature of the gas emerging from the compressor (1).

6. Gas compressor according to claim 4, characterized in that the Means (9.24) respond to the temperature of the compressor housing.

7. Gas compressor according to claim 4, characterized in that the temperature-responsive means contain a thermostatic valve (9).

8. Gas compressor according to one of claims 4 to 7, characterized in that that in the supply line (10) for the liquid gas to the compressor (1) means (8) are provided that only allow liquid to be supplied when the compressor (1) is allow.

9. Compressor refrigeration system with a gas compressor according to one of the claims 4 to 8, characterized in that a condenser (solder) for liquefying the Coolant is provided and that the temperature-responsive means return a certain amount of condensed refrigerant to the compressor (1) for the purpose of mixing control with the gaseous coolant and lowering its temperature.

10. A method for operating a compressor refrigeration system, characterized in that that a certain amount of condensed refrigerant evaporated for the purpose of mixing with the Coolant and lowering of its temperature during the compression process in the compressor is returned.