DE2508417C2 - Refrigeration system - Google Patents

Refrigeration system

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DE2508417C2
DE2508417C2 DE2508417A DE2508417A DE2508417C2 DE 2508417 C2 DE2508417 C2 DE 2508417C2 DE 2508417 A DE2508417 A DE 2508417A DE 2508417 A DE2508417 A DE 2508417A DE 2508417 C2 DE2508417 C2 DE 2508417C2
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Clark Benuit Hartford Conn. Hamilton
Harold William Farmington Moody jun.
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DUNHAM-BUSH Inc WEST HARTFORD CONN US
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Description

mitteldampf unterstützt, der von der unter Zwischendruck stehenden Kammer in das Motorgehäuse eingeleitet wird. Ferner steht das Motorgehäuse über eine Verbindungsleitung mit der zweiten Ansaugöffnung des Schraubenkompressors in Verbindung, um an dieser Steile Kältemitte! einzuleiten.Medium steam supported by the intermediate pressure standing chamber is introduced into the motor housing. Furthermore, the motor housing is on a Connection line with the second suction opening of the screw compressor in connection to this Steep refrigerant! initiate.

Die Erfindung wird nachstehend, anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung, näher erläutert Die Zeichnung zeigtThe invention is explained below with the aid of the description of an exemplary embodiment and with reference on the drawing, explained in more detail The drawing shows

F i g. 1 eine perspektivische schematische Darstellung eines K.ältekreislaufs mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Schraubenkompressor;F i g. 1 is a perspective schematic illustration of a refrigerant circuit with one of an electric motor driven screw compressor;

F i g. 2 einen Schnitt durc-h den Schraubenkompressor und den angeschlossenen Elektromotor des Kältekreislaufs gemäß F i g. 1;F i g. 2 a section through the screw compressor and the connected electric motor of the refrigeration circuit according to FIG. 1;

F i g. 3 ein Druck-Enthalpie-Diagramm für herkömmliche Schraubenkompressoren, die mit Freon als Kältemittel arbeiten; und inF i g. 3 is a pressure-enthalpy diagram for conventional screw compressors that use Freon as the refrigerant work; and in

Fig.4 ein Druck-Enthalpie-Diagramm eines erfindungsgemäßen Kältekreislaufs.4 shows a pressure-enthalpy diagram of an inventive Refrigeration cycle.

Der Kältekreislauf, der in F i g. 1 und 2 perspektivisch und zum Teil als Blockdiagramm bzw. im Schnitt dargestellt ist, enthält eine von einem Elektromotor 14 angetriebene Kompressoranordnung 10 mit Schraubenkompressor IZ Die Kompressoranordnung 10, die eine Baugruppe des Kältekreislaufs bildet, umfaßt zusätzlich zum Schraubenkompressor 12, der von dem Elektromotor 14 angetrieben ist, ausgehend von der mit dem Pfeil bezeichneten Abgabeseite des Schraubenkompressors 12 einen Kondensator C1 der mit der Ausströmöffnung 16 des Schraubenkompressors 12 verbunden ist, einen Ekonomiser bzw. eine unter Zwischendruck stehende Kammer EC, ein thermostatisches Expansionsventil TXV sowie einen Verdampfer EV. Sämtliche dieser Baugruppen liegen in der genannten Reihenfolge in einer Leitung 18, die zur Ansaugseite des Schraubenkompressors 12 zurückführt und kurz mit »Ansaugung« bezeichnet ist.The refrigeration cycle shown in FIG. 1 and 2 is shown in perspective and partially as a block diagram or in section, contains a compressor arrangement 10 driven by an electric motor 14 with a screw compressor IZ is driven, starting from the delivery side indicated by the arrow of the screw compressor 12, a condenser C 1 which is connected to the outflow opening 16 of the screw compressor 12, an economizer or a chamber EC under intermediate pressure , a thermostatic expansion valve TXV and an evaporator EV. All of these assemblies are in the order mentioned in a line 18, which leads back to the suction side of the screw compressor 12 and is briefly referred to as "suction".

Eine Strönvjngsmitteldrossel 20 kann in der Leitung zwischen dem Kondensator Cund der Kammer ECvorgesehen sein, um einen Druckabfall zur Verdampfung eines Teiles des flüssigen Kältemittels in der Kammer EC hervorzurufen. Die Kammer EC arbeitet in herkömmlicher Weise und dient dazu, das Kältemittel in flüssiger For/n für die Abgabe über däj Expansionsventil TX V an den Verdampfer EVzu halten und das flüssige Kältemittel relativ zu seiner Temperatur bei der Abgabe vom Kondensator Czu unterkühlen.A flow restrictor 20 can be provided in the line between the condenser C and the chamber EC in order to cause a pressure drop for the evaporation of part of the liquid refrigerant in the chamber EC . The chamber EC works in a conventional manner and serves to keep the refrigerant in liquid form for delivery to the evaporator EV via the expansion valve TX V and to subcool the liquid refrigerant relative to its temperature when it is delivered from the condenser C.

Der Schraubenkompresior 12 umfaßt zwei schnekkenförmig ineinandergreifende rotierende Schrauben 22 und 24, von denen entweder die eine Schraube 22 oder die andere Schraube 24 direkt angetrieben ist. Diejenige Schraube, die mit dem Antriebsaggregat verbunden ist, dient als Antrieb für die andere Schraube, wobei es nicht wesentlich ist, welche Schraube die andere antreibt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Schraube 22 direkt über die Welle 26 vom Rotor 42 eines hermetisch abgeschlossenen Elektromotors 14 angetrieben. The screw compressor 12 comprises two helical forms interlocking rotating screws 22 and 24, either one of which is screw 22 or the other screw 24 is driven directly. The screw that connects to the drive unit serves as a drive for the other screw, whereby it is not essential which screw drives the other. In the exemplary embodiment shown, the screw 22 is removed from the rotor 42 directly via the shaft 26 a hermetically sealed electric motor 14 driven.

Der Schraubenkompressor 12 weist ein Kompressorgehäuse 28 auf, das ihn hermetisch vom Motorgehäuse 30 abdichtet, in welchem der Elektromotor 14 untergebracht ist. Zu diesem Zweck ist eine Stirnwand 32 vorgesehen, die als gemeinsame Wand für das Kompressorgehäuse 28 und das Motorgehäuse 30 dient und mit geeigneten Dichtungen dk Kammer 34 des Motorgehäuses 30 gegenüber dem Kompressorgehäuse 28 abdichtet. Die Welle 26 der Schraube 22 ist einstückig mit der Welle des Rotors 42 des Elektromotors 14 ausgebildet und drehbar in Lagern 39 und 41 gelagert (vgl. F i g. 2). Diese gemeinsame Welle erstreckt sich durch die Stirnwand 32 hindurch.The screw compressor 12 has a compressor housing 28 which hermetically seals it from the motor housing 30 in which the electric motor 14 is accommodated. To this end, an end wall 32 is provided, the dk as a common wall for the compressor housing 28 and the motor housing 30 is used and with appropriate seals chamber 34 of the motor housing 30 seals against the compressor housing 28th The shaft 26 of the screw 22 is formed in one piece with the shaft of the rotor 42 of the electric motor 14 and is rotatably mounted in bearings 39 and 41 (see FIG. 2). This common shaft extends through the end wall 32.

Für den hier angegebenen Kältekreislauf ist von Bedeutung, daß die ineinandergreifenden Schrauben 22 und 24 zusammen mit dem Kompressorgehäuse 28 eine Anzahl von geschlossenen Gewindegängen bzw. Verdichtungskammern bilden, z. B. die Verdichtungskammer 36, die gegenüber der Ansaugöffnung 38 des Schraubenkompressors 12 und der Abgabeöffnung 60 hinter der Auslaßöffnung 16 abgedichtet ist Die Kompressoranordnung 10 enthält im Kompressorgehäuse 28 eine zweite Ansaugöffnung P für flüssiges Kältemittel. Die Ansaugöffnung P öffnet sich zu der Verdichtungskammer 36 an der Stelle, an der d?«s von der ersten Ansaugöffnung 38 eintretende Kältemittelgas abgedichtet und teilweise komprimiert ist, bevor es durch dieselbe Verdichtungskammer, die sich zu d?r Auslaßöffnung 16 hin öffnet, abgegeben wird.For the refrigeration circuit specified here it is important that the interlocking screws 22 and 24 together with the compressor housing 28 form a number of closed threads or compression chambers, e.g. B. the compression chamber 36, which is sealed against the suction opening 38 of the screw compressor 12 and the discharge opening 60 behind the outlet opening 16. The compressor arrangement 10 contains in the compressor housing 28 a second suction opening P for liquid refrigerant. The suction port P opens to the compression chamber 36 at the point where the refrigerant gas entering from the first suction port 38 is sealed and partially compressed before it is discharged through the same compression chamber opening to the outlet port 16 will.

Zur Steuerung der Leistung des Schraubenkompressors 12 ist in herkömmlicher Weise ein Schieber 46 in einer Gleitbahn 40a im Kompressorgehäuse 28 vorgesehen, der von einem Hydraulikmotor 50 axial verschiebbar ist Ein Hydraulikfluid, z. B. ein unter Druck stehendes Schmieröl, kann wahlweise einer der beiden Stirnflächen eines Kolbens 56 zugeführt werden, der in einem Zylinder 58 hin- und herverschiefobfir gelagert und über eine Kolbenstange 54 mit dem Schieber 46 verbunden ist Die Stirnfläche 66 des Schiebers 46 wirkt mit einem festen Anschlag 52 und einer öffnung 53 zusammen, um das vordere Ende des Kompressionsbereiches der ineinandergreifenden Schrauben zu öffnen, so daß der Durchgang um die Kolbenstange 54 als Nebenschluß zur Rückführung eines Teils des Kältemittelgases zur Ansaugseite des Schraubenkompressors 12 und damit zu seiner Entlastung dienen kann.In order to control the output of the screw compressor 12, a slide 46 is in a conventional manner a slide 40a is provided in the compressor housing 28, which is axially displaceable by a hydraulic motor 50 is a hydraulic fluid, e.g. B. a pressurized lubricating oil, one of the two end faces can optionally a piston 56, which is supported and reciprocated back and forth in a cylinder 58 is connected to the slide 46 via a piston rod 54. The end face 66 of the slide 46 cooperates a fixed stop 52 and an opening 53 together to the front end of the compression area of the interlocking screws to open so that the passage around the piston rod 54 as a bypass for returning part of the refrigerant gas to the suction side of the screw compressor 12 and so that can serve to relieve him.

Das Kompressorgehäuse 28 gemäß Fig.2 besteht aus mehreren Teilen und weist einen Abschnitt 28a an der Abgabeseite des Schraubenkompressors auf, die eine Abgabeöffnung 60 bildet. Der Abschnitt 28a endet an der gemeinsamen Stirnwand 32, durch welchfdie Welle 26 vorsteht Diese Welle 26 ist an dieser Stelle in einem Lager 41 gelagert und mit Dichtungen 64 in der Stirnwand 32 abgedichtet, so daß die Kammer 34 des Motorgehäuses 30 hermetisch vom Kompressorgehäuse 28 abgedichtet ist. Die gemeinsame Welle 26 trägt an der den Schrauben 22 und 24 abgewandten Seite der Stirnwand 32 den Rotor 42 des Elektromotors 14, der koaxial innerhalb des Stators 40 des Elektromotors 14 gelagert ist, der seinerseits am Motorgehäuse 30 befestigt ist. Der Stator 40 weist eine geeignete Anzahl von Wicklungen mit Spulenkopf 68 auf, während der Rotor 42 ein Kurzschlußläufer sein kann. Ein enger Spalt 70 trennt die Umfangsbereiche 72 und 74 des Rotors 42 bzw. des Stators 40.The compressor housing 28 according to FIG. 2 consists of several parts and has a section 28a on the discharge side of the screw compressor which forms a discharge opening 60. The section 28a terminating at the common end wall 32, by welchfdie shaft 26 protrudes This shaft 26 is supported at this point in a bearing 41 and sealed with seals 64 in the end wall 32, so that the chamber of the motor housing 30 sealed 34 hermetically from the compressor housing 28 is. On the side of the end wall 32 facing away from the screws 22 and 24, the common shaft 26 carries the rotor 42 of the electric motor 14, which is mounted coaxially within the stator 40 of the electric motor 14, which in turn is fastened to the motor housing 30. The stator 40 has a suitable number of windings with coil end 68, while the rotor 42 can be a squirrel cage. A narrow gap 70 separates the peripheral regions 72 and 74 of the rotor 42 and the stator 40, respectively.

Wichtig ist beim erfindungsgemäßen Kältekreislauf, daß ein Strömungstaittelkanal vorgesehen ist, der von der Kammer 34 im Motorgehäuse 30 zu der zweiten Ansaugöffnung P führt und der innerhalb des Srhraubenkompressors 12 von einander schneidenden Kanälen 76 und 78 gebildet wird, während der Abschnitt 28a eine Kanaibohrung 80 aufweist, die koaxial zum Kanal 78 ausgebildet ist una sich in diesen öffnet. Die Kanaibohrung 80 endet in einem Anschluß 82, an den ein Metallrohr oder eine Leitung 84 dicht anschließt. Das andere Ende der Leitung 84 ist über eine Schraubkuoo-It is important in the refrigeration circuit according to the invention that a fluid duct is provided which leads from the chamber 34 in the motor housing 30 to the second suction opening P and which is formed within the screw compressor 12 by intersecting ducts 76 and 78, while the section 28a has a duct bore 80 , which is formed coaxially to the channel 78 and opens into this. The channel bore 80 ends in a connection 82, to which a metal pipe or a line 84 connects tightly. The other end of the line 84 is via a screw

lung 88 dicht an eine öffnung 86 angeschlossen, die sich durch die Stirnwand 32 hindurch erstreckt. Wichtig ist dabei, daß die Öffnung 86 in der Stirnwand 32 an der untersten Stelle des Spaltes 70 mit diesem ausgerichtet ist.treatment 88 tightly connected to an opening 86, which extends through the end wall 32 therethrough. It is important that the opening 86 in the end wall 32 on the lowest point of the gap 70 is aligned with this.

Für die Temperatursteuerung des Kältekreislaufs wird eine Leitung 90 verwendet, die vom Kondensator Czum Motorgehäuse 30 führt und z. B. an dessen Stirnwand 32' endet. Die Leitung 90 mündet dabei am Boden der Kammer 34. Durch die Leitung 90 gelangt flüssiges Kältemittel vom Kondensator C in die Kammer 34 und sammelt sich am Boden des Motorgehäuses 30.For the temperature control of the refrigeration circuit, a line 90 is used, which leads from the capacitor C to the motor housing 30 and z. B. ends at the end wall 32 '. The line 90 opens out at the bottom of the chamber 34. Liquid refrigerant passes through the line 90 from the condenser C into the chamber 34 and collects at the bottom of the motor housing 30.

Wichtig ist hierbei, daß die Ansammlung von flüssigem Kältemittel im Motorgehäuse 30 so lange andauert, bis das Kältemittel den Rotor 42 erreicht. Das flüssige Kältemittel, das den Rotor 42 berührt, wird aufgrund der relativen Drehung des Rotors 42 gegenüber dem Stator 40 von dem Rotor 42 mitgenommen und geben den Stator 40 sowie in den Innenraum der Kammer 34 des Motorgehäuses 30 gespritzt. Der Rotor 42 weist vorzugsweise einstückig mit ihm ausgebildete Flügel oder Propeller 94 auf, die an seinen beiden Enden in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind. Die Flügel 94 sind radial so ausgerichtet, daß sie beim Vorbeistreifen am Stator 40 und bei der Berührung mit der Ansammlung 96 an flüssigem Kältemittel dieses mitnehmen und gegen die Statorwicklungen 68 spülen, die sich oberhalb des Pegels 98 von flüssigem Kältemittel befinden, was zur Verdampfung von Kältemittel und zur Absorption der Wärme führt, die durch den durch die Wicklungen des Elektromotors 12 fließenden Strom erzeugt wird.It is important here that the accumulation of liquid refrigerant in the motor housing 30 lasts so long until the refrigerant reaches the rotor 42. The liquid refrigerant that contacts the rotor 42 is due to the relative rotation of the rotor 42 with respect to the stator 40 is entrained by the rotor 42 and give the stator 40 and injected into the interior of the chamber 34 of the motor housing 30. The rotor 42 has preferably integrally formed with it wing or propeller 94, which at both ends in Circumferential direction are arranged at a distance from each other. The wings 94 are radially oriented so that they when sliding past the stator 40 and when contacting the accumulation 96 of liquid refrigerant take this with you and flush it against the stator windings 68, which are above the level 98 of liquid Refrigerants are located, which leads to the evaporation of refrigerant and the absorption of the heat that passes through the current flowing through the windings of the electric motor 12 is generated.

Da die öffnung 86 bei der bevorzugten Ausführungsform im Motorgehäuse 30 in Höhe des Spaltes 70 zwischen dem Rotor 42 und dem Stator 40 angeordnet ist, kann flüssiges Kältemittel, das diesen Pegel erreicht, durch die Leitung 84 und die Kanäle 80,78 und 76 in der genannten Reihenfolge zu der zweiten Ansaugöffnung P strömen. Diese Ansaugöffnung P ist so angeordnet, daß der Druck der Verdichtungskammer 36 den Zwischendruck innerhalb der Kammer 34 des dicht angeordneten Elektromotors bestimmt und gewährleistet, daß flüssiges Kältemittel durch die Leitung 90 von dem unter höherem Druck stehenden Kondensator C zu der unter einem mittleren Druck stehenden Kammer 34 in dem Motorgehäuse 30 und danach durch die Ansammlung 96 von flüssigem Kältemittel zum Schraubenkompressor 12 selbst abgegeben wird. Auf diese Weise werden sowohl ein Teil des flüssigen Kältemittels aus der Ansammlung % 3Is auch Kältemitteldampf oberhalb des Pegels 98 des flüssigen Kältemittels in der Kammer 34 zu einer Verdichtungskammer 36 geführt, damit das flüssige Kältemittel in der Verdichtungskammer 36 verdampft wird, um dadurch die Temperatur in der Abgabeöffnung 60 zu steuern. Die zweite Ansaugöffnung P ist in der Bohrung für den Schraubkompressor 12 innerhalb des Kompressorgehäuses 28 so angeordnet, daß das Motorgehäuse 30 bei einem genau einstellbaren Druckpegel zwischen dem Ansaugdruck und dem Abgabedruck des Schraubenkompressors 12 arbeitet. Dieser mittlere Druckpegel kann ungefähr 0,7—7 Bar oberhalb des Ansaugdruckes des Schraubenkompressors 12 liegen.Since the opening 86 in the preferred embodiment is arranged in the motor housing 30 at the level of the gap 70 between the rotor 42 and the stator 40, liquid refrigerant that reaches this level can pass through the line 84 and the channels 80, 78 and 76 in the mentioned sequence to the second suction port P flow. This suction port P is arranged so that the pressure of the compression chamber 36 determines the intermediate pressure within the chamber 34 of the densely arranged electric motor and ensures that liquid refrigerant flows through the line 90 from the higher pressure condenser C to the intermediate pressure chamber 34 in the motor housing 30 and then through the accumulation 96 of liquid refrigerant to the screw compressor 12 itself. In this way, both part of the liquid refrigerant from the accumulation% 3 Is and refrigerant vapor above the level 98 of the liquid refrigerant in the chamber 34 are fed to a compression chamber 36, so that the liquid refrigerant in the compression chamber 36 is evaporated, thereby increasing the temperature in the discharge opening 60 to control. The second suction opening P is arranged in the bore for the screw compressor 12 within the compressor housing 28 so that the motor housing 30 operates at a precisely adjustable pressure level between the suction pressure and the discharge pressure of the screw compressor 12. This mean pressure level can be approximately 0.7-7 bar above the suction pressure of the screw compressor 12.

Der Druckpegel im Motorgehäuse 30 ist so gewählt, daß Kältemitteldampf von einer Seitenversorgung des Kältekreislaufs, z. B. von einem Entspannungstank, zur Erzeugung von unterkühltem flüssigem Kältemittel von einem zweiten Verdampfer oder Kühler, der bei einem Druckpegel oberhalb des ersten Verdampfers oder Kühlers arbeitet, zum Motorgehäuse 30 abgelassen werden kann. Diesbezüglich bildet der Ekonomiser oder die Kammer EC einen Entspannungstank, der zur Erzeugung vor. unterkühltem flüssigen Kältemittel für den Verdampfer EV dient, und eine Zuführungsleitung öffnet sich zu der Kammer EC an einer Stelle, wo sich Kältemitteldampf über dem flüssigen Kältemittel sammelt. Dieser Kältemitteldampf wird durch die Zuführungsleitung 100 direkt in das Motorgehäuse 30 eingeleitet. Dies geschieht vorzugsweise in deutlichem Abstand oberhalb des Pegels 98 des flüssigen Kältemittels. Wichtig ist hierbei, daß zusätzlich zu der wirksamen Motorkühlung durch die Verdampfung von flüssigemThe pressure level in the motor housing 30 is chosen so that refrigerant vapor from a side supply of the refrigeration circuit, e.g. B. from an expansion tank, for generating supercooled liquid refrigerant from a second evaporator or cooler, which operates at a pressure level above the first evaporator or cooler, can be drained to the motor housing 30. In this regard, the economizer or the chamber EC forms an expansion tank that is used to generate. subcooled liquid refrigerant is used for the evaporator EV , and a supply line opens to the chamber EC at a point where refrigerant vapor collects above the liquid refrigerant. This refrigerant vapor is introduced directly into the motor housing 30 through the supply line 100. This is preferably done at a considerable distance above the level 98 of the liquid refrigerant. It is important here that in addition to the effective engine cooling through the evaporation of liquid

is Kältemittel innerhalb der und um die Wicklungen des Elektromotors 14 die Leistung des Systems nicht wesentlich dadurch beeinträchtigt wird, daß dieser Kältemitteldampf zu einer abgeschlossenen Verdichtungskammer des Schraubenkompressors 12 geführt wird, was dann der Fall ist, wenn kein flüssiges Kältemittel in die öffnung 86 in der Stirnwand 32 eintritt, die den Schraubenkompressor 12 vom Elektromotor 14 trennt. Außerdem vergrößert der weitere Kältemitteldampf, der von der Kammer EC zum Motorgehäuse 30 abgelassen wird, das gesamte Leistungsvermögen des Kältekreislaufs und führt zu einer Verbesserung der spezifischen Leistung. Der Kältemitteldampf, der durch die Zuführungsleitung 100 in das Motorgehäuse 30 eintritt, wird ebenfalls über und durch die Wicklungen des Elektromotors 14 geleitet und absorbiert Wärme vom Elektromotor 14.Is refrigerant within and around the windings of the electric motor 14, the performance of the system is not significantly impaired by the fact that this refrigerant vapor is led to a closed compression chamber of the screw compressor 12, which is the case when there is no liquid refrigerant in the opening 86 in the End wall 32 enters, which separates the screw compressor 12 from the electric motor 14. In addition, the further refrigerant vapor discharged from the chamber EC to the motor housing 30 increases the overall performance of the refrigeration cycle and leads to an improvement in the specific performance. The refrigerant vapor entering the motor housing 30 through the supply line 100 is also conducted over and through the windings of the electric motor 14 and absorbs heat from the electric motor 14.

Die Anordnung des hier beschriebenen Kältekreislaufs steht im Gegensatz zu einem durch Ansaugung gekühlten Motor, bei dem die Motorwicklungen einem Kältemitteldampf ausgesetzt werden, der an der Ansaugseite in den Kompressor gelangt, Motorverluste und eine übermäßige Erwärmung des Ansauggases bewirkt und der durch den Kompressor hindurchgeführt wird, was Verschlechterungen im Betrieb mit sich bringt, die durch die Einlaßbedingung am Kompressor bestimmt sind. Beim hier beschriebenen Kältekreislauf werden diese Verluste vermieden. Der Elektromotor 14 wird in besonders wirksamer Weise dadurch gekühlt, daß flüssiges Kältemittel über die Motorwicklungen gespült wird, wobei dieses flüssige Kältemittel von der Hochdruckseite des Kältekreislaufs zugeführt wird, und daß eine zusätzliche Kühlung des Elektromotors mit seinen Motorwicklungen durch die Zuführung von gesättigtem Kältemitteldampf erfolgt, indem man das Motorgehäuse 30 auf einem Zwischendruck hält Bek> Zuführungen von Kältemittel werden dadurch ermöglicht, daß in der Kammer 34 des Motorgehäuses 30 ein mittlerer Druck aufrechterhalten wird, der bestimmt wird durch die Anordnung der Ansaugöffnung des Schraubenkompressors relativ zur Bohrung des Schraubenkompressors und durch die Verbindung dieser Ansaugöffnung zum Motorgehäuse. Die Steuerung des Kältemittels und das Mitnehmen des flüssigen Kältemittels vom Boden des Motorgehäuses 30 wird automatisch durch die Anordnung der öffnung 86 vom Motorgehäuse 30 an der untersten Stelle des Spaltes 70 zwischen dem Umfangsbereich 72 des Rotors 42 und dem Umfangsbereich 74 des Stators 40 bei horizontaler Lage des • Elektromotors 14 erreicht, so daß flüssiges Kältemittel beim Erreichen des dadurch vorgegebenen Pegels vom Rotor 42 auf den Stator 40 aufgebracht oder über diesen verteilt wird, und zwar an Stellen oberhalb des Pegels der Ansammlung 96 von flüssigem Kältemittel, währendThe arrangement of the refrigeration circuit described here is in contrast to one by suction Cooled motor in which the motor windings are exposed to refrigerant vapor on the suction side gets into the compressor, causing engine losses and excessive heating of the intake gas and which is passed through the compressor, resulting in deterioration in operation which are determined by the inlet condition on the compressor. With the refrigeration cycle described here these losses are avoided. The electric motor 14 is particularly effectively cooled by that liquid refrigerant is flushed over the motor windings, this liquid refrigerant from the High pressure side of the refrigeration circuit is supplied, and that an additional cooling of the electric motor with Its motor windings are made by the supply of saturated refrigerant vapor by moving the motor housing 30 maintains an intermediate pressure> The supply of refrigerant is made possible that a mean pressure is maintained in the chamber 34 of the motor housing 30, which is determined by the arrangement of the suction opening of the screw compressor relative to the bore of the screw compressor and through the connection of this suction opening to the motor housing. The control of the refrigerant and the entrainment of the liquid refrigerant from the bottom of the motor case 30 becomes automatic due to the arrangement of the opening 86 of the motor housing 30 at the lowest point of the gap 70 between the circumferential area 72 of the rotor 42 and the circumferential area 74 of the stator 40 with the horizontal position of the • Electric motor 14 reached, so that liquid refrigerant when it reaches the predetermined level from Rotor 42 is applied to the stator 40 or distributed over this, at locations above the level the accumulation 96 of liquid refrigerant while

der weitere Zustrom von flüssigem Kältemittel zu der dem Schraubenkompressor 12 zugeordneten Abströmungsöffnung 86 durch den Pegel 98 der Ansammlung von flüssigem Kältemittel selbsttätig geregelt wird.the further inflow of liquid refrigerant to the the screw compressor 12 associated discharge opening 86 is automatically regulated by the level 98 of the accumulation of liquid refrigerant.

Das Anbringen einer Ansaugöffnung im Kompressorgehäuse 28 bei einem mittleren Druckpegel gewährleistet, daß verdampftes Kältemittel aus dem flüssigen Kälteri/iitel des Motorgehäuses 30, zusätzlicher Kältemitteldampf und flüssiges Kältemittel in die abgeschlossenen Verdichtungskammern des Schraubenkompressors 12 eingeleitet werden, nachdem die von den jeweiligen Gewindegängen gebildeten Verdichtungskammern des Schraubenkompressors 12 abgeschlossen worden sind. Durch diese Anordnung wird die Zuführung von Kältemitteldampf vom Schraubenkompressor 12 erhöht, ohne dessen Ansaugvolumen oder volumenmäßigen Wirkungsgrad zu beeinflussen, der die Kompressorleistung des Kältekreislaufs bestimmt. Das Anbringen der Atisaugöfmung ermöglicht es, mit weniger Arbeit den Kältemitteldampf von einem Zwischendruck auf den Abgabedruck des Schraubenkompressors 12 zu erhöhen und flüssiges Kältemittel in der abgeschlossenen Verdichtungskammer zu verdampfen, um die Hauptfüllung des Gases zu kühlen, das gerade komprimiert wird, was zu einer verbesserten spezifischen Leistung des Schraubenkompressors führt.The provision of a suction opening in the compressor housing 28 at a medium pressure level ensures that that evaporated refrigerant from the liquid Kälti / iitel of the motor housing 30, additional refrigerant vapor and liquid refrigerant in the closed compression chambers of the screw compressor 12 are initiated after the compression chambers formed by the respective threads of the screw compressor 12 have been completed. With this arrangement, the supply of Increased refrigerant vapor from the screw compressor 12 without its suction volume or volume-wise To influence the efficiency, which determines the compressor performance of the refrigeration cycle. Attaching The Atisaugöfmung allows the refrigerant vapor from an intermediate pressure with less work to increase the discharge pressure of the screw compressor 12 and liquid refrigerant in the closed Vaporize the compression chamber to cool the main charge of the gas that is being compressed, which leads to an improved specific performance of the screw compressor.

Die Zunahme der Gesamtkapazität und auch die Realisierung dieser Zunahme mit einer kleineren Zunahme der zugeführten Leistung ergibt sich aus dem Vergleich der F i g. 3 und 4, die Enthalpie-Diagramme für Schraubenkouipressoren gemäß Fig. 1 und 2 zeigen, die mit bzw. ohne die verbesserte Anordnung des hier beschriebenen Kältekreislaufs arbeiten. Bei dem Diagramm gemäß F i g. 3 arbeitet der Kompressor in dem Kältekreislauf gemäß Fig. 1 ohne die Beeinflussung durch die Einspritzung von Kältemitteldampf und flüssigem Kältemittel in die abgeschlossenen Verdiehtungskarnmcrn des Schraubenkompressors 12 und ohne die vorteilhafte Wirkung der Unterkühlung durch die unter Zwischendruck stehende Kammer EC1 In beiden Fällen arbeitet der Schraubenkompressor 12 mit einem herkömmlichen Kältemittel, wie z. B. Freon.The increase in the total capacity and also the realization of this increase with a smaller increase in the power supplied can be seen from the comparison of FIGS. 3 and 4 show the enthalpy diagrams for screw coupling compressors according to FIGS. 1 and 2, which work with and without the improved arrangement of the refrigeration circuit described here. In the diagram according to FIG. 3, the compressor in the refrigeration circuit according to FIG. 1 works without the influence of the injection of refrigerant vapor and liquid refrigerant into the closed Verdichtungskarnmcrn of the screw compressor 12 and without the advantageous effect of subcooling by the pressurized chamber EC 1 In both cases, the screw compressor works 12 with a conventional refrigerant, such as. B. Freon.

F i g. 3 zeigt ein übliches Druck-Enthalpie-Diagramm für einen nicht modifizierten, herkömmlichen Schraubenkompressor 12 und dessen Arbeitsfluid. Auch ohne Angabe spezifischer Werte ist es augenfällig, daß eine Erhöhung der Leistung des Kältekreislaufs, die als prozentuale Verbesserung der Kälteleistung angegeben werden kann, sich aus dem Vergleich der Diagramme gemäß F i g. 3 und 4 ergibt Dies betrifft insbesondere die geringe Zunahme der zugeführten Leistung, die auf einer geeigneten Wahl des mittleren Druckpegels des abgeschlossenen Motorgehäuses 30 beruht und durch die räumliche Anordnung der Ansaugöffnung P relativ zu den abgeschlossenen Verdichtungskammern des Schraubenkompressors 12 definiert wird, welche die Ansaugöffnung periodisch öffnen. Das Ergebnis ist eine verbesserte spezifische Leistung beim erfindungsgemäßen Käitekreislauf im Vergleich zu dem Käitekreislauf gemäß dem Diagramm in Fig.3, bei dem die erfindungsgemäße Anordnung nicht vorgesehen istF i g. 3 shows a conventional pressure-enthalpy diagram for an unmodified, conventional screw compressor 12 and its working fluid. Even without specifying specific values, it is obvious that an increase in the performance of the refrigeration circuit, which can be specified as a percentage improvement in the refrigeration performance, can be seen from the comparison of the diagrams according to FIG. 3 and 4 this relates in particular to the small increase in the supplied power, which is based on a suitable choice of the mean pressure level of the closed motor housing 30 and is defined by the spatial arrangement of the suction opening P relative to the closed compression chambers of the screw compressor 12, which periodically opens the suction opening to open. The result is an improved specific performance in the cooling circuit according to the invention compared to the cooling circuit according to the diagram in FIG. 3, in which the arrangement according to the invention is not provided

Die Leistungsverbesserung ist beim Vergleich dieser beiden Figuren augenfällig.The improvement in performance is evident when comparing these two figures.

Beim erfindungsgemäßen Kältekreislauf ist ein zweites thermostatisches Expansionsventil 110 in der Leitung 90 vorgesehen, so daß eine auf Temperatur ansprechende Steuerung des flüssigen Kältemittels vom Kondensator Czum Motorgehäuse 30 erfolgt Ein Temperaturfühler 112 ist bei der dargestellten Ausführungsform mit der Leitung 84 verbunden, die flüssiges Kältemittel oder Kältemittcldampf aus der Kammer 34 im Motorgehäuse 30 über die zweite Ansaugöffnung P direkt in die abgeschlossenen Verdichtungskammern 36 des Schraubenkompressors 12 einleitet. Der Temperaturfühler 112 enthält eine sich durch Wärmeeinwirkung ausdehnende Substanz und ist über ein Kapillarrohr 114 mit dem thermostatischen Expansionsventil 110 verbunden, um dieses zu steuern und die Strömung von flüssigem Kältemittel zu der Ansaugöffnung P des Schraubenkompressors 12 zu verändern. Ein weiterer Eingang dieses thermostatischen Expansionsventils 110 wird von einem Rohr oder einer Leitung 116 gebildet, die zum Motorgehäuse 30 führt, so daß der mittlere Dampfdruck des Kältemittels ebenfalls auf das Expansionsventil 110 wirkt und den Einfluß des Temperaturfühlers 112 modifiziert. Der Temperaturfühler 112 kann bei einer nicht dargestellten Ausfuhrungsform auch in der Abgabeöffnung 60 des Schraubenkompressors 12 angeordnet sein und proportional zur Last auf die Abgabetemperatur des Schraubenkompressors 12 ansprechen, während die Leitung 116 zur gleichen Öffnung hin offen sein kann. Das Expansionsventil HO hält dann eine vorgegebeneIn the refrigeration circuit according to the invention, a second thermostatic expansion valve 110 is provided in the line 90 so that a temperature-responsive control of the liquid refrigerant from the condenser C to the motor housing 30 takes place from the chamber 34 in the motor housing 30 via the second suction opening P directly into the closed compression chambers 36 of the screw compressor 12. The temperature sensor 112 contains a substance that expands by the action of heat and is connected to the thermostatic expansion valve 110 via a capillary tube 114 in order to control the latter and to change the flow of liquid refrigerant to the suction port P of the screw compressor 12. A further input of this thermostatic expansion valve 110 is formed by a pipe or a line 116 which leads to the motor housing 30, so that the mean vapor pressure of the refrigerant also acts on the expansion valve 110 and modifies the influence of the temperature sensor 112. In an embodiment not shown, the temperature sensor 112 can also be arranged in the discharge opening 60 of the screw compressor 12 and respond proportionally to the load to the discharge temperature of the screw compressor 12, while the line 116 can be open to the same opening. The expansion valve HO then holds a predetermined one

Überhitzungstemperaturdifferenz zwischen der Kondensationstemperatur und der Abgabetemperatur des Kältemittels aufrecht. Die Leitung von der unter mittlerem Druck stehenden Kammer 34 des Motorgehäuses 30 zur zweiten Ansaugöffnung P sollte gegenüber der Abgabeöffnung 60 des Schraubenkompressors 12 thermisch isoliert sein, was durch eine Wärmeisolation Turn die Leitung 84 in der Abgabeöffnung 60 des Abschnitts 28a erreicht wird.Overheating temperature difference between the condensation temperature and the discharge temperature of the refrigerant upright. The line from the medium-pressure chamber 34 of the motor housing 30 to the second suction opening P should be thermally insulated from the discharge opening 60 of the screw compressor 12, which is achieved by thermal insulation Turn the line 84 in the discharge opening 60 of the section 28a.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (5)

1 2 kennzeichnet, daß das Expansionsventil (110) an ei- Patentansprüche: nen Druckfühler (116) angeschlossen ist, der auf den Dampfdruck im Motorgehäuse (30) anspricht1 2 indicates that the expansion valve (110) is connected to a pressure sensor (116) which responds to the steam pressure in the motor housing (30) 1. Kältekreislauf mit einem von einem Elektromotor (14) angetriebenen Schraubenkompressor (12), 5 1. refrigeration circuit with a screw compressor (12) driven by an electric motor (14), 5 mit einem Kondensator (C), einem ersten Expen-with a capacitor (C), a first exp sionsventil (TXV) und einem Verdampfer (EV), die insion valve (TXV) and an evaporator (EV), which are in dieser Reihenfolge stromabwärts vom Schrauben- Die Erfindung betrifft einen Kältekreislauf ir.u einemthis order downstream of the screw The invention relates to a refrigeration cycle in one kompressor (12) angeordnet sind, von einem Elektromotor angetriebenen Schrauben-compressor (12) are arranged, screw driven by an electric motor mit einem Motorgehäuse (30), das hermetisch vom io kompressor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru-with a motor housing (30) which is hermetically sealed from the IO compressor according to the preamble of the patent claim Kompressorgehäuse (28) abgedichtet ist und in kon- ches 1.Compressor housing (28) is sealed and in conches 1. zentrischer Anordnung einen Stator (40) und einen Ein derartiger Kältekreislauf ist beispielsweise aus Rotor (42) enthält, wobei das Kompressorgehäuse der DE-OS 22 61 336 bekannt wobei es dort vorrangig (28) neben einer Ansaug- und Abgabeöffnung (38, darum geht, ohne Beeinträchtigung der Dichtungs- und 60) noch eine zweite Ansaugöffnung f/^ aufweist, 15 Schmierwirkung im Schraubenkompressor auf einen mit einem zweiten thermostatischen Expansionsven- großräumigen Oelkühler verzichten zu können. Die til (110), das dem Kondensator (C) über eine Leitung Problematik, wie zugleich ein Antriebsaggregat für den (90) flüssiges Kältemittel entnimmt und die Zufuhr Schraubenkompressor gekühlt wird, ist dabei ebensodes Kältemittels zu der zweiten Ansaugöffnung (P) wenig angesprochen wie eine wirksame Verbindung in Abhängigkeit von der Oberhitzungstemperatur 20 und Steuerung der Kühlkreise für den Schraubenkomdes Kältemittels regelt, wobei den abgeschlossenen pressor und dessen Antriebsmotor.
Verdichtungskammern (36) des Schraubenkompres- In der US-PS 32 18 825 ist eine Motorkühlung besors (12) Kältemittel bei einem Druck zwischen sei- schrieben, bei der einem Motor flüssiges Kältemittel nem Ansaugdruck und seinem Enddruck zuführbar zugeführt und von diesem verdampft wird, woraufhin ist,dadurchgekennzeichnet, 25 das Kältemittel zu einem Kondensator zurückgeführt daß das flüssige Kältemittel vom zweiten thermi- wird. Der Kältekreis ist dort mit einem Oberlauf ausgesehen Expansionsventil (110) am Boden des Motor- rüstet, der zu einem Verdampfer führt, von dem gasförgehäuses (30) eingeleitet und bis zu einem vorgege- miges Kältemittel über Ventilatoren seitlich an den Mobenen Pegel (98) eingefüllt wird, tor herangeführt wird, um ihn zu kühlen. Bei der dort daß der Rotor (42) die Ansammlung von flüssigem 30 beschriebenen Anordnung geht es somit lediglich um Kältemittel im Motorgehäuse (30) bei dem vorgege- eine Kühlung des Motors, nicht aber um einen kombibenen Pegel (98) berüiirt und aei Drehung des Ro- nierten Kältekreislauf mit Schraubenkompressor und tors (42) das flüssige Käkemittel zu den oberhalb des Antriebsmotor. Maßnahmen für einen derartigen komangesammelten Kältemittels lügenden Teilen des binierten Kältekreislauf sind somit in der genannten Stators (40) mitnimmt, 35 Druckschrift nicht angegeben.
A central arrangement of a stator (40) and such a refrigeration circuit is for example composed of a rotor (42), the compressor housing of DE-OS 22 61 336 known where it is primarily (28) next to a suction and discharge opening (38) , without impairing the sealing and 60) still has a second suction opening f / ^, 15 lubricating effect in the screw compressor to be able to do without a spacious oil cooler with a second thermostatic expansion valve. The til (110), which is problematic from the condenser (C) via a line, as at the same time a drive unit for the (90) draws liquid refrigerant and the screw compressor feed is cooled, is just as little addressed as refrigerant to the second suction opening (P) an effective connection depending on the overheating temperature 20 and control of the cooling circuits for the screw com of the refrigerant regulates, with the closed pressor and its drive motor.
Compression chambers (36) of the screw compression In US-PS 32 18 825 an engine cooling besors (12) refrigerant at a pressure between is written, at which a motor liquid refrigerant can be supplied to its suction pressure and its final pressure and is evaporated by this, whereupon is, characterized, 25 the refrigerant returned to a condenser that the liquid refrigerant is thermic from the second. The refrigeration circuit is equipped with an overflow expansion valve (110) at the bottom of the engine, which leads to an evaporator, introduced from the gas delivery housing (30) and up to a pre-existing refrigerant via fans on the side of the Moben level (98) is filled in, the gate is brought in to cool it. In the arrangement described there that the rotor (42) is the accumulation of liquid 30, it is only a matter of refrigerant in the motor housing (30) in which the motor is cooled, but not a combined level (98) and rotation of the Rotated refrigeration circuit with screw compressor and tor (42) the liquid cheese to the above the drive motor. Measures for such an accumulated refrigerant lying parts of the combined refrigeration circuit are therefore not specified in the stator (40) mentioned, 35 document.
daß in Höhe des vorgegebenen Pegels (98) eine an In der GB-PS 12 71 476 ist schließlich ein Käftekreisdie zweite Ansaugöffnung (P) angeschlossene Lei- lauf beschrieben, bei dem bereits eine Reihe von Bautung (86,88,84,82,80, 78, 76, P) vorgesehen ist, die gruppen des Kältekreislaufs der eingangs genannten das Motorgehäuse (30) mit dem Kompressorgehäu- Art vorgesehen sind, jedoch wird dort lediglich Kältese (28) verbindet, und 40 mitteldampf verwendet, der einem Schraubenkompresdaß das Motorgehäuse (30) in seinem oberen Be- sor für einen ersten und einen zweiten Einlaß zugeführt reich eine Zuführungsleitung (100) aufweist, die an wird, und zwar in Bereichen niedrigen bzw. mittleren eine unter Zwischendruck stehende Kammer (EC) Druckes des Schraubenkompressors,
zwischen dem Kondensator (C) und dem ersten Ex- Bei dem Kältekreislauf gemäß der GB-PS 12 71 476 pansionsventil (TXV) angeschlossen ist und über die 45 ist weder eine Beaufschlagung des Schraubenkompres-Kältemitteldampf bei mittlerem Druck in das Mo- sors mit flüssigem Kältemittel beschrieben noch Maßtorgehäuse (30) hinein und nach Überströmen von nahmen dafür angegeben, wie bei einem Schrauben-Stator (40) bzw. Rotor (42) in das Kompressorgehäu- kompressor zugleich für eine wirksame Kühlung des se (28) einleitbar ist. Antriebsmotors gesorgt wird, um eine wirksame Küh-
In GB-PS 12 71 476, finally, a force circuit is described as the second suction opening (P) , in which a number of buildings (86,88,84,82, 80, 78, 76, P) is provided, the groups of the refrigeration circuit of the motor housing (30) mentioned at the beginning are provided with the compressor housing type, but only refrigeration (28) is used there, and medium steam is used, which is a screw compressor Motor housing (30) in its upper sensor for a first and a second inlet richly has a feed line (100) which is on, namely in areas of low and medium an intermediate pressure chamber (EC) pressure of the screw compressor,
Between the condenser (C) and the first Ex- In the refrigeration circuit according to GB-PS 12 71 476 expansion valve (TXV) is connected and via the 45 there is neither an application of liquid to the screw compressor refrigerant vapor at medium pressure in the motor Refrigerant is still described in the Maßtorgehäus (30) and, after overflowing, it is indicated how a screw stator (40) or rotor (42) can be introduced into the compressor housing compressor at the same time for effective cooling of the se (28). Drive motor is taken care of to ensure effective cooling
2. Kältekreislauf nach Anspruch 1, dadurch ge- 50 lung des Gesamtsystems zu erreichen,
kennzeichnet, daß der unter Zwischendruck stehen- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kältekreislauf der den Kammer (EC) eine Strömungsmitteldrossel (20) angegebenen Art zu schaffen, der zugleich eine optimazur Reduzierung des Kältemitteldrucks vorgeschal- Ie Kühlung des Antriebsaggregats für den Schraubentet ist. kompressor gewährleistet.
2. Refrigeration circuit according to claim 1, thereby achieving the overall system 50
indicates that the are under intermediate pressure, the object of the invention is to create a refrigeration circuit of the type specified for the chamber (EC), a fluid throttle (20), which is also an optimal way of reducing the refrigerant pressure upstream cooling of the drive unit for the screw. compressor guaranteed.
3. Kältekreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 55 Die erfindungsgemäße Lösung ist in den kennzeichgekennzeichnet, daß der vorgegebene Pegel (98) des nenden Merkmalen des Patentanspruches 1 angegeben, flüssigen Kältemittels im Motorgehäuse (30) bei ho- Weiterbildende Merkmale des erfindungsgemäßen Kälrizontaler Lage des Elektromotors (14) durch die tekreislaufs sind in den Unteransprüchen angegeben,
unterste Stelle eines Spaltes (70) zwischen Rotor (42) Mit dem erfindungsgemäßen Kältekreislauf wird in und Stator (40) definiert ist. so vorteilhafter Weise eine besonders wirkungsvolle Küh-
3. A refrigeration circuit according to claim 1 or 2, characterized in 55 The solution according to the invention is characterized in that the predetermined level (98) of the nenden features of claim 1 indicated, liquid refrigerant in the motor housing (30) in the case of further educational features of the kälrizontaler position according to the invention of the electric motor (14) through the tekreislaufs are specified in the subclaims,
lowest point of a gap (70) between the rotor (42) and the stator (40) is defined with the refrigeration circuit according to the invention. a particularly effective cooling
4. Kältekreislauf nach einem der Ansprüche 1—3, lung sowohl des Antriebsmotors als auch des von ihm gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler (112), angetriebenen Schraubenkompressors gewährleistet, so der in Wärmekontakt mit dem flüssigen bzw. gasför- daß eine insgesamt verbesserte Kältemittelwirkung ermigem Kältemittel in der Leitung (84) zwischen dem zielt wird. Der Elektromotor mit seinen Wicklungen Motorgehäuse (30) und dem Kompressorgehäuse 65 wird dabei durch das ihn umspülende flüssige Kältemit-(28) steht und das zweite Expansionsventil (110) tel gekühlt, wobei dieser Spüleffekt durch die Ansammsteuert, lung des flüssigen Kältemittels im Motorgehäuse ge-4. Refrigeration circuit according to one of claims 1-3, treatment of both the drive motor and that of him characterized by a temperature sensor (112), driven screw compressor ensures so which is in thermal contact with the liquid or gas conveying that an overall improved refrigerant effect allow Refrigerant in line (84) between the targets. The electric motor with its windings The motor housing (30) and the compressor housing 65 are thereby moved by the liquid refrigerant (28) flowing around it. and the second expansion valve (110) is cooled, this flushing effect being controlled by the accumulation, the liquid refrigerant in the motor housing 5. Kältekreislauf nach Anspruch 4, dadurch ge- steuert wird. Ferner wird die Kühlwirkung durch Kälte-5. refrigeration circuit according to claim 4, is thereby controlled. Furthermore, the cooling effect is
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