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Verdichteraggregat, irshesondere für Keiltemaechinen mit Expansionsventilbetrieb
============================================= Die Erfindung betrifft ein Verdichteraggregat
mit einer Druck- und Saugraum trennenden Wandung, insbesondere durch einen Elektromotor
angetriebener Kolbenverdichter, vor allem für Kältemaschinen mit Expansionsventilbetrieb.
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Verdichteraggregate für Kältemittel sind bisher meist so ausgelegt,
daß der Elektronotor gegen den sich im Druckraum des Verdichters vorher aufgebauten
Druck anläuft. Dies bedeutet, daß der Motor stärker dimensioniert werden muß, als
dies an sich für den Antrieb des Verdichters nach dem Anlaufen notwendig ist. Zur
Verbesserung der Anlaufeigenschaften kann weiterhin ein Anlaufrelais und ein Anlaßkondensator
vorgesehen sein. Diese Maßnahmen sind aufwendig. Außerdem entsteht bejin Anlaufen
des Elektromotors, der vorzugsweise ein Wechselstromr motor ist, ein hoher Anlaufstrom.
Dieser ist nach den Anschlußbedingungen der Elektrizitätsversorgungsunternehien
unerwünscht. Die beschriebenen Nachteile fallen deshalb besonders stark ins Gewicht,
weil der Lauf des Verdichters bzw. des Motors in Abhängigkeit von der erreichten
Kühltemperatur ein- und ausgeschaltet wird-; ein Anlaufen des Motors demnach häufig
notwendig ist.
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Das Problem,das Anlaufen des Verdichteraggregates durch Druckausgleich
in der Anlaufphase zu crlelcntern, kann durch Nebensckußleitungen gelöst werden,
die den Kältemittelkreislauf teilweise überbrücken.
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Dies ist bei Verdichteraggregaten notwendig, bei denen im anschließenw
den Kältemittelkreislauf ein Expansionsventil vorgesehen ist. Den Kältemittelkreislauf
steuerbar kurzzuschließen, erfordert teuere Baumaßnahmen, die dem jeweiligen Kühlgerät
anzupassen sind. Ebenso wie bei der Anlaufeinrichtung mit hnlaufrelais und Anlaßkondensator
müssen derartige Einrichtungen zusätzlich zu dem Verdichteraggregat installiert
werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verdichteraggregat vorzuschlagen,
das unabhängig von der speziellen Einrichtung des jeweiligen Kältemittelkreislaufes
ohne zusätzlich zu dem Verdichteraggregat zuzuschaltende Hilfseinrichtungen sicher
anläuft, ohne daß im Elektromotor hohe Anlauf ströme auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druck-
und Saugraum trennende Wandung des Verdichteraggregates mit einer Druckausgleichöffnung
versehen ist, der ein Ventil mit Steuereinrichtung zugeordnet ist und daß die Steuereinrichtung
nach einer Verzogerungszeit nach dem Einschalten des Motors das geöffnete Ventil
in die Schließstellung bringt. Wenn das Verdichteraggregat bzw.
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dessen Antriebsmotor nicht arbeitet, ist das Ventil geöffnet, so daß
zwischen Druckraum und Saugraum kein Druckgefälle besteht. Dieser Zustand bleibt
auch für eine gewisse Zeit nach dem Einschalten des Antriebsmotors bestehen, so
daß der Verdichter nicht gegen einen Überdruck anlaufen muß. Hierdurch ist vermieden,
daß im Elektromotor hohe Anlaufströme auftreten. Erst nach der Anlaufphase schließt
sich das Ventil selbsttätig. Der Verdichter saugt jetzt das Kühlmittels aus dem
Saugraum und komprimiert es im Druckraum. Wenn der Motor durch die thermostatische
Steuerung des Kühlgerätes abgeschaltet wird, öffnet sich das Ventil wieder, so daß
ein erneutes Anlaufen unter den beschriebenen Bedingungen möglich ist.
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Eine Steuereinrichtung, mit der sich ein verzögertes Schließen des
Ventils auf einfache Weise erreichen läßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer
einrichtung eine Heizwicklung und ein temperaturabhängiges Steuerglied aufweist,
daß'die Heizwiklung gleichzeitig mit dem Motor eingeschaltet ist und daß das Steuerglied
bei einer bestimmten Temperatur das Ventil in die Schließrichtung bringt. Im Verdichteraggregat
herrscht im Betrieb eine erhöhte Temperatur von beispielsweise 80 "C. Um zu gewährleisten,
daß das Ventil sich bei dieser erhöhten Temperatur öffnet, wenn der Motor
und
die Heizwicklung abgeschaltet wird, ist die Heizwicklung so dimensioniert, daß die
Temperatur, bei der das Steuerglied das Ventil betätigt, oberhalb der Maximaltemperatur
des Saugraumes liegt.
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Das der Heizwicklung zugeordnete Steuerglied kann in einer Ausführung
der Erfindung mit einer sich bei Temperaturerhöhung ausdehnenden Flüssigkeit arbeiten.
Diese Flüssigkeit befindet sich in einem elastischen Gefäß, das sich bei Temperaturerhöhung
mit der Flüssigkeit ausdehnt und das Ventil schließt.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Heizwicklung ein
Bimetallstreifen zugeordnet. Das freie Ende des Bimetallstreifens arbeitet mit dem
Ventil zusammen.
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Eine besonders hohe Schaltkraft und schlagartiges Schalten der Steuereinrichtung
läßt sich dadurch erreichen, daß der Heizwicklung ein Metallstab, beispielsweise
ein Kupferstab mit hohem Wärmeleitvermögen zugeordnet ist, der mit einer BImetall-Scheappfederscheibe
in Kontakt steht.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 einen Kühlmittelkreislauf
mit gekapseltem Verdichteraggregat schematisch, Figur 2 das Verdichteraggregat mit
Eltromotor schematisch, Figur 3 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verdichteraggregats
und Figur 4 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verdichteraggregats.
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Ein hermetisch gekapseltes Verdichteraggregat 1 ist in einen Kühlmittelkreislauf
mit einem Kondensator 2, einem Drosselventil 3 und einem Verdampfer 4 eingeschaltet.
In dem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse 5 des Verdichteraggregats 1 ist ein Wechselstrommotor
6 angeordnet, der einen Kolben 7 antreibt. Der Kolben 7 ist in einem Zylinder 8
geführt. Der Zylinder 8 weist ein Ansaugventil 9 und ein Auslaßventil 10 auf. In
dem Gehäuse 5 ist hierdurch ein Saugraum 11 und ein Druckraum 12 ausgebildet. Über
einen Anschlußflansch 13 steht der Saugraum in Verbindung mit dem Verdampf er 4.
Über einen weiteren Flansch 14 ist der Druckraum 12 an den Kondensator 2 angeschlossen.
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Eine den Saugraum 11 und den Druckraum 12 trennende Wandung 15 ist
mit einer Druckausgleichsöffnung 16 versehen. Der Druckausgleichsöffnung ist ein
Ventilstößel 17 zugeordnet, der von einer Steuereinrichtung 18 betätigbar ist. Der
Ventilsitz -für den Stößel 17 ist auf der Saugraumseite der Wandung 15 angeordnet.
Die Steuereinrichtung 18 liegt im Saugraum 11.
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In Figur 2 sitzt der Ventilstößel 17 am freien Ende eines Bimetallstreifens
19, der an seinem anderen Ende an einen Träger 20 angeschraubt ist. Der Bimetallstreifen
ist von einer Heizwicklung 21 (Fig.3'j umschlossen. Diese Heizwicklung liegt über
dem nicht dargestellten Schalter für den Elektromotor 6 am Wechselstromnetz.
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In Figur 4 umschließt die Heizwicklung 21 einen Kupferklotz 22, der
an einem Ende an einer Schnappfederscheibe 24, einer sogenannten Spencerscheibe,befestigt
ist.
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Diese ist an ihrem Außenumfang an Trägern 25 gelagert und trägt an
der dem Klotz 22 gegenüberliegenden Seite den Ventilstößel 17 In Figur 4 ist die
Stellung der Schnappfederscheibe, in der der Ventilstößel 17 die Druckausgleichsöffnung
16 schließt, strichliert dargestellt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Ist
der Motor 6 abgeschaltet, dann ist auch die Heizwicklung 21 abgeschaltet. Der Bimetallstreifen
1 9 bzw. der Klotz 22 stehen in derjenigen Stellung, in der die Druckausgleichsöffnung
nicht vom Ventilstößel 17 verschlossen ist. Wird der Motor 6 angeschaltet, dann
bleibt zunächst die Druckausgleichsöffnung 16 offen.
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Der Motor 6 bzw. der mit diesem verbundene Kolben 7 hat keine Verdichterarbeit
zu leisten, da ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum 12 und dem Saugraum 11
durch die öffnung 16 erfolgt.
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Erst wenn die gleichzeitig mit dem Einschalten des Motors eingeschaltete
Heizwicklung 21 eine bestimmte Temperatur, beispielsweise 180 OC,crreiclit hat,
schließt der Ventilstößel 17 die Druckausgleichsöffnung 16. Bei dem Ausführungsbeispiel
nach Figur 3 erfolgt dies durch die temperaturabhängige Auslenkung des freien Endes
des Bimetallstreifens 19. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 erfolgt dies
durch die auf die Schnappfederscheibe einwirkende Erwärmung durch den Klotz 22,
wobei bei einer Erwärmung die Schnappfederscheibe den Ventilstößel schlagartig in
die Schließstellung bringt.
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Nach dem Schließen der Druckausgleichsöffnung 16 arbeitet der Verdichter
in der Weise, daß Kühlmittel aus dem Saugraum 11 durch das Ventil angesaugt, im
Druckraum 12 verdichtet und durch das Ventil 10 zum Kondensator 4 gedrückt wird.
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Wird der Motor 6 aLgeschalXet, dann wird gleichzeitiq aie Heizwicklung
21 abgeschaltet und der Ventilstößel 17 gibt die Druckausgleichsöffnung 16 wieder
frei.
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Der einfache Aufbau der beschriebenen Einrichtung ohne Verschleißteile
gewährleistet, daß die Lebensdauer des gekapselten Verdichteraggregates 1 nicht
vermindert wird.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch der Ventil sitz auf
der dem Druckraum zugewandten Seite der Trennwandung 15 liegen. In diesem Falle
ist die Wirkungsrichtung der im Saugraum angeordneten Steuereinrichtung umzukehren.