DE2539919A1

DE2539919A1 - Kuehlmittelkompressor

Info

Publication number: DE2539919A1
Application number: DE19752539919
Authority: DE
Inventors: Sidney Arch Parker; Seymour Rothstein
Original assignee: Lennox Industries Inc
Current assignee: Lennox Industries Inc
Priority date: 1975-01-27
Filing date: 1975-09-09
Publication date: 1976-07-29
Also published as: NL7510354A; US3926009A; FR2298775A1; FR2298775B3; JPS5187808A; CA1025681A; IT1044462B; DK382875A; SE7509476L; GB1526776A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkompressor mit einer Verdichtungsvorrichtung zum Verdichten eines Kühlmittels und mit einem Auslaßrohr, das mit der Verdichtungsvorrichtung in Verbindung steht und das das relativ heiße Kühlmittel einer Kühlvorrichtung zuführt, wobei die Verdichtungsvorrichtung innerhalb eines Außengehäuses angeordnet ist, ferner mit einem ölsumpf innerhalb des Außengehäuses, wobei das Auslaßrohr im Wärmeaustausch mit dem Schmiermittel im ölsumpf steht. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Kühlmittelkompressor mit einem isolierten Auslaßrohr zur Verhinderung von unerwünschtem Wärmeübergang zwischen dem relativ heißen Austrittsgas im Auslaßrohr und erstens dem relativ kalten Sauggas innerhalb des Kühlmittelkompressors und zweitens dem Schmiermittel im Sumpf innerhalb des Kühlmittelkompressors.

Dr.K./H.

609831/0600

-2-

Es ist allgemein bekannt, einen Kühlmittelkompressor mit einer innerhalb eines Außengehäuses elastisch montierten Verdichtungsvorrichtung zu versehen. Ein Auslaßrohr leitet heißes Kühlgas, das in der Verdichtungsvorrichtung komprimiert wurde, einer Kühlvorrichtung bzw. einem Kühlsystem außerhalb des Außengehäuses des Kompressors zu. Bei einer Kompressorkonstruktionsart wird das vom Kühlsystem zurückkehrende relativ kalte Ansauggas dem Kühlmittelkompressor in den Raum zwischen der Verdichtungsvorrichtung und dem Außengehäuse zugeführt. Bei einer solchen Anordnung geht das Auslaßrohr durch diesen Raum hindurch und daher steht das relativ heiße Austrittsgas in Wärmeaustausch mit dem relativ kalten Ansauggas. Dies kann zu unerwünschter überhitzung des Ansauggases führen.

Bei einigen Kühlmittelkompressoren ist zusätzlich im unteren Teil des Außengehäuses ein Ölsumpf vorgesehen und das Auslaßrohr geht durch das Schmiermittel in dem Sumpf zwecks Geräuschdämpfung bzw. Schalltilgung hindurch. Bei diesen bekannten Anordnungen steht das relativ heiße Austrittsgas im Auslaßrohr in Wärmeaustausch mit dem Schmiermittel im Ölsumpf und kann das Schmiermittel in unerwünschter Weise erhitzen, wodurch dessen Viskosität reduziert werden kann und wodurch wiederum die Schmiereigenschaften des Schmiermittels unerwünscht verschlechtert werden. Hierdurch kann sich eine unzureichende Schmierung der Lagerflächen ergeben und können sich möglicherweise Probleme hinsichtlich des Kompressorbetriebs und der Lebensdauer des Kompressors einstellen.

609831/0600

-3-

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Kühlmittelkompressor der eingangs genannten Art so zu konstruieren, daß die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Kompressoren nicht eintreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeinäß dadurch gelöst, daß ein nicht durchbohrtes (nicht durchlöchertes) rohrförmiges Teil um das Auslaßrohr herum angeordnet ist und mit dem ölsumpf wärmeübergangsmäßig in Verbindung steht, derart, daß das Auslaßrohr vom Schmiermittel getrennt (isoliert) ist.

Das so isolierte Auslaßrohr sorgt für einen besseren Wirkungsgrad bzw. eine größere Leistungsfähigkeit des Kompressors.

Das Auslaßrohr ist erfindungsgemäß so isoliert, daß ein unerwünschter Wärmeübergang zwischen dem relativ heißen Kühlmittel im Auslaßrohr und dem relativ kalten Kühlmittel in dem Raum zwischen der Verdichtungsvorrichtung und dem Außengehäuse des Kühlmittelkompressors bei einem Kompressor mit einem sauggasgekühlten Motor vermieden wird.

Das erfindungsgemäß isolierte Auslaßrohr sichert ferner, daß ein unerwünschter Wärmeübergang zwischen dem relativ heißen Kühlmittel im Auslaßrohr und dem Schmiermittel im ölsumpf im Außengehäuse des Kühlmittelkompressors nicht auftreten kann.

Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung weist der erfindungsgemäße Kühlmittelkompressor ineinander angeordnete Leitungsrohre auf, die flexibel sind, um den Übergang von Vibrationen von der Verdichtungsvorrichtung zum Außengehäuse des Kühlmittelkompressors zu verringern.

6098 3 1/0600

-4-

Weitere Merkmale und Vorteile sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele gezeigt sind, näher erläutert werden.

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kühlmittelkompressors mit dem erfindungsgemäß isolierten Auslaßrohr, wobei einige Teile in weggebrochener Darstellung und andere im Schnitt dargestellt sind,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des isolierten Äiislaßrohres, wobei Teile weggebrochen dargestellt sind, um den Aufbau besser zeigen zu können,

Fig. 3 eine Teilansicht eines modifizierten isolierten Auslaßrohres in teilweise weggebrochener Darstellung, und

Fig. 4 eine Teilansicht einer weiteren Modifikation des isolierten Auslaßrohres in teilweise weggebrochener Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt einen Kühlmittelkompressor Io gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Kühlmittelkompressor Io weist ein Außengehäuse mit einer oberen Hälfte 12 auf, die hermetisch abgedichtet mit einer unteren Hälfte 14 verbunden ist. Beine 16 sind an der unteren Hälfte 14 befestigt, beispielsweise durch Anschweißen, um so Organe zum Aufstellen des Kühlmittelkompressors bei Verwendung desselben zu schaffen.

609831/0600

-5-

2533919

Innerhalb des Kühlmittelkompressors ist eine Verdichtungsvorrichtung 18 angeordnet. Die Verdichtungsvorrichtung 18 kann nachgiebig innerhalb des Außengehäuses mittels Federn 2o gehalten sein, die zwischen der Innenfläche des Außengehäuses und der Verdichtungsvorrichtung angeordnet bzw. befestigt sind.

Die Verdichtungsvorrichtung weist ein Gehäuse 22 mit einem darin gebildeten Zylinder 24 auf. Das Ende des Zylinders 24 ist durch einen Zylinderkopf 26 verschlossen, der durch geeignete Haltemittel 27 gehalten ist. Ein Kolben 28 ist in dem Zylinder angeordnet und wirkt mit einer Austritts- und Ansaugventilanordnung 29 zusammen, um relativ kaltes Kühlmittel aufzunehmen und dieses zu komprimieren. Der Kolben 28 wird durch eine An~ triebswelle 3o betätigt, die mit einem Rotor 32 eines Elektromotors 34 in Verbindung steht. Ein Stator 36 des Motors 34 ist induktiv mit dem Rotor 32 zum Antrieb desselben verbunden.

In Betrieb ist der Kühlmittelkompressor Io in einer Kühlanlage bzw. einem Kühlsystem so angeordnet, daß relativ kaltes dampfförmiges Kühlmittel aus einer Saugleitung 38 zurückfließt und in einen Raum 4o zwischen dem Außengehäuse und der Verdichtungsvorrichtung 18 eintritt. Das Sauggas strömt über den Motor 34, um denselben zu kühlen, und tritt dann in den Zylinder über den Kanal 42 im Gehäuse 22 ein. Während des Saughubes des Kolbens 28 wird Sauggas in den Zylinder 24 über das Saugventil in der Austritts- und Saugventilanordnung 29 eingesaugt und während des Ausstoßhubes wird das Gas komprimiert und durch die Austrittsund Saugventilanordnung 29 in das Auslaßrohr 44 ausgestoßen, das mit dem Kopf 27 verbunden ist, von wo es in die Ausstoßleitung außerhalb des Kompressors Io geführt wird.

609831/0600

-6-

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines nicht durchlöcherten bzw. nicht durchbohrten rohrförmigen Teiles 46 auf dem Auslaß- bzw. Ausstoßrohr 44, um das relativ heiße Austritts- bzw. Ausstoßgas darin von dem Schmieröl im ölsumpf und von dem relativ kalten Sauggas im Raum 4o zu isolieren. Wie die Fig. 1 zeigt, erstreckt sich das rohrförmige Teil 46 um den Teil des Auslaßrohres 44, der sich im Wärmeaustausch mit dem ölsumpf 41 befindet, der im unteren Teil der unteren Hälfte des Außengehäuses angeordnet ist. Ein zweites undurchbohrtes rohrförmiges Teil 48 ist um das Auslaßrohr 44 herum im Raum 4o zwischen der Verdichtungsvorrichtung und dem Außengehäuse in der gleichen Art und Weise wie das Rohr 46 angeordnet, um das relativ heiße dampfförmige Kühlmittel innerhalb des Auslaßrohres 44 vom relativ kalten dampfförmigen Kühlmittel in dem Raum zwischen der Verdichtungsvorrichtung und dem Außengehäuse zu isolieren.

Es versteht sich, daß die Rohre 46 und 48 aus einem Stück oder einem einzigen Teil gebildet sein können, um so das Auslaßrohr 44 sowohl vom Schmiermittel im Ölsumpf als auch vom Sauggas im Raum zwischen der Verdichtungsvorrichtung und dem Außengehäuse zu isolieren. Falls gewünscht, kann bei besonderer Verwendung das Rohr 48 in der Länge reduziert werden, um einen kleineren Teil des Auslaßrohres 44 zu bedecken oder kann das · Rohr fortgelassen werden.

In der Fig. 2 ist das Auslaßrohr 44 und das darum angeordnete undurchlöcherte Rohr 46 vergrößert dargestellt. Man erkennt, daß zwischen dem Auslaßrohr 44 und dem undurchlöcher-

809831/0600 -η-

-7-

ten bzw. undurchbohrten Rohrteil 46 eine Vakuumkammer 5o gebildet ist. Am undurchlöcherten Rohrteil 46 ist ein kurzes Rohr 52 befestigt, um das Ziehen oder Erzeugen des Vakuums in der Vakuumkammer 5o zu unterstützen. Das isolierte Auslaßrohr kann durch Anbringen einer Vakuumzieheinrichtung am Ende des Rohres 52 und durch Ziehen des gewünschten Vakuums in der

" Größenordnung von 5oojzi Mikron (p" Torr) oder weniger in der Vakuumkammer 5o hergestellt werden. Dann wird das Ende des Rohres zugeschweißt, wie bei 54 gezeigt ist. Das isolierte Auslaßrohr ist dann zur Anbringung in einem Kühlmittelkompressor fertig.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß unerwünschter Hitzeübergang zwischen dem relativ heißen Austrittsgas innerhalb des Auslaßrohres und dem öl in dem ölsumpf beträchtlich verringert wird, so daß Schmierprobleme, die sich aufgrund unerwünschter Erhitzung des Öles ergeben könnten, überwunden bzw. vermieden werden. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Wärmeübergang zwischen dem relativ heißen Austrittsgas im Auslaßrohr und dem Sauggas im Raum zwischen der Verdichtungsvorrichtung und dem Außengehäuse verringert wird, wodurch eine unerwünschte überhitzung des Sauggases vermieden wird.

Man fand heraus, daß das Austrittsgas etwa 3o F (17° C) verliert von dem Raum zwischen der Ausstoß- und Saugventilanordnung und dem Zylinderkopf und dem Ausgangspunkt des Kühlmittels vom Kühlmittelkompressor bei vorbestimmten Betriebsbedingungen, bei 45° F (7,2° C) Verdampfertemperatur; 125° F (51,7° C) Kondensortemperatur; 65° F (18,3° C) Rückströmgastemperatur und keiner Unterkühlung. Bei einer solchen

609831/06Ö0

-8-

Gestaltung, bei der loo % des Sauggases für die Motorkühlung verwendet wird, gewinnt das Sauggas etwa 2o° F (11,1° C) bevor es den Motor erreicht. Wenn dieser Temperaturanstieg des Sauggases verhindert wird oder um ein wesentliches reduziert wird, wird die Leistungsfähigkeit erhöht aufgrund der erhöhten Dichte des Sauggases an den Zylindern und wird der Wirkungsgrad erhöht aufgrund kühlerer Motortemperaturen. Vorprüfungen bzw. Vortests haben gezeigt, daß eine Reduzierung der inneren Sauggastemperaturen in einem Kühlmittelkompressor, der zu loo % eine Sauggasmotorkühlung hat, um 2o F (11,1 C) einen Gewinn von 3 % an Leistungsfähigkeit und Wirkungsgrad ergibt. Die Erhöhung des Wirkungsgrades kann wie folgt formuliert werden. Bei einem Kühlmittelkompressor mit einem Wert von 9,ο BTU (2,25 kcal) pro Wattstunde aufgenommene Leistung wird dieser Wert auf 9,26 BTU (2,32 kcal) pro Wattstunde steigen, wenn das Sauggas beim Erreichen der Motorwicklungen, um die Kühlung zu bewirken, 2o° F (11,1° C) kühler ist.

In den Fig. 3 und 4 sind modifizierte isolierte Auslaßrohre gezeigt, die für eine größere Flexibilität des isolierten Auslaßrohres sorgen und die die Übertragung von Vibrationen von der Verdichtungsvorrichtung auf das Außengehäuse des Kompressors auf ein Minimum herabsetzen oder vermeiden.

In der Fig. 3 ist ein äußeres Rohr 146 mit einem darin befindlichen inneren Rohr 144 gezeigt. Die Rohre 144, 146 sind jeweils gewellt, um so für eine LängsflexibiIitat zu sorgen. Das Innenrohr 144 kann mit Verstärkungsmaterial 145 z.B. mit umflochtenem Draht umgeben sein. Das Innenrohr 144 kann mit

60983 1/0600

— Q —

der Verdichtungsvorrichtung durch ein Kupplungsrohr 144a verbunden sein, das auf geeignete Art und Weise an einem Ende mit dem Zylinderkopf 26 (Fig. 1) und an dem anderen Ende mit dem Rohr 144 verbunden ist.

Falls gewünscht, können die Wellen bzw. Riefeln sich über die Länge der Rohre 144, 146 innerhalb des Außengehäuses des Kompressors erstrecken oder können die Wellen oder Balgen lediglich in Teilen der Länge der Rohre 144, 146 innerhalb des Außengehäuses vorgesehen sein, z.B. in den gewundenen oder gebogenen Teilen oder in einem geraden Abschnitt, wie gezeigt.

Es versteht sich, daß das Außenrohr 146 mit dem Innenrohr 144 so verbunden ist, daß eine Vakuumkammer 15o gebildet wird, die in der gleichen Art und Weise funktioniert wie die Kammer in der Einrichtung gemäß den Fig. 1 und 2.

Die Fig. 4 zeigt eine Modifikation, bei der das Innenrohr 44 die gleiche Gestalt hat wie das Rohr in den Fig. 1 und und bei der das Außenrohr 146 gewellt ist, wie bei der Modifikation nach Fig. 3. Eine Vakuumkammer 15o ist zwischen den Rohren 144, 146 gebildet. Bei einigen Anwendungen wird das Wellen oder Verformen von Hohlräumen entlang der Länge des Rohres 146 oder Teilen davon eine ausreichende Flexibilität liefern, um die Übertragung von Vibrationen von der Verdichtungsvorrichtung zum äußeren Gehäuse des Kompressors zu vermeiden oder wesentlich zu verringern, die sich ergeben könnte, dort, wo das Auslaßrohr fest an seinen Enden mit der Verdichtungsvorrichtung und dem Außengehäuse verbunden ist.

609831/0600

-lo-

Claims

-lo-

Patentansprüche

1.J Kühlmittelkompressor mit einer Verdichtungsvorrichtung zum Verdichten eines Kühlmittels, mit einem Auslaßrohr, das mit der Verdichtungsvorrichtung in Verbindung steht und das das relativ heiße Kühlmittel einer Kühlvorrichtung zuführt, wobei die Verdichtungsvorrichtung innerhalb eines Außengehäuses angeordnet ist, und mit einem ölsumpf innerhalb des Außengehäuses, und wobei das Auslaßrohr im Wärmeaustausch mit dem Schmiermittel im ölsumpf steht, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht durchbohrtes (nicht durchlöchertes) rohrförmiges Teil (46) um das Auslaßrohr (44) herum angeordnet ist und mit dem ölsumpf wärmeübergangsmäßig in Verbindung steht, derart, daß das Auslaßrohr (44) vom Schmiermittel getrennt (isoliert) ist.

2. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil eine Vakuumkammer um das Auslaßrohr herum zwischen diesem Teil und dem Rohr bildet.

3. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Außengehäuse relativ kühles dampfförmiges

-11-

6 0 9 8 3 1/0600

Kühlmittel vorhanden ist, und daß das rohrförmige Teil und die Vakuumkammer das relativ heiße Kühlmittel im Auslaßrohr vom relativ kühlen dampfförmigen Kühlmittel im Außengehäuse isoliert bzw. trennt.

4. Kühlmittelkompressor mit einer Verdichtungsvorrichtung zum Verdichten eines Kühlmittels, mit einem Auslaßrohr, das mit der Verdichtungsvorrichtung in Verbindung steht und das das relativ heiße dampfförmige Kühlmittel einer Kühlvorrichtung bzw. einem Kühlsystem zuführt, wobei die Verdichtungsvorrichtung innerhalb eines Außengehäuses angeordnet ist, mit einer Saugleitung zur Rückführung relativ kalten Kühlmittels zum Kühlmittelkompressor aus dem Kühlsystem, wobei das Auslaßrohr in Wärmeaustausch mit dem relativ kalten Kühlmittel steht, das dem Außengehäuse aus der Saugleitung zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht durchbohrtes (nicht durchlöchertes) rohrförmiges Teil um das Auslaßrohr herum angeordnet ist und in Wärmeaustausch mit dem relativ kalten Kühlmittel im Außengehäuse steht, derart, daß das heiße und das kühle Kühlmittel voneinander isoliert bzw. getrennt sind.

5. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil eine Vakuumkammer um das Auslaßrohr herum bildet.

6. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein ölsumpf im Außengehäuse vorgesehen ist, und daß das

609 8.3 1/0600

-12-

rohrförmige Teil und die Vakuumkammer das Schmiermittel im ölsumpf von dem relativ heißen dampfförmigen Kühlmittel in dem Auslaßrohr isolieren.

7. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkammer ein Vakuum in der Größenordnung von 5oo Mikron aufweist, (o,5 Torr).

8. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungsvorrichtung durch einen Elektromotor angetrieben ist, der durch das relativ kalte Kühlmittel innerhalb des Außengehäuses des Kühlmittelkompressors gekühlt ist, wobei das relativ kühle Kühlmittel von der Saugleitung in den Raum zwischen dem Außengehäuse und der Verdichtungsvorrichtung zurückgeführt wird.

9. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr bzw. das Ausstoßrohr wenigstens teilweise gewellt ist, derart, daß eine Flexibilität erhalten wird, durch die

Ver

die Übertragung von Vibrationen von der^dichtungsvorrichtung verringert wird.

10. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil wenigstens teilweise gewellt ist, derart, daß eine Flexibilität erhalten wird, die die Übertragung von Vibrationen von der Verdichtungsvorrichtung verringert.

609831/0600 -13-

2538919

11. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr bzw. das Ausstoßrohr und das rohrförmige Teil gewellte Teile aufweisen, derart, daß eine Flexibilität erhalten wird, durch die die übertragung von Vibrationen von der Verdichtungsvorrichtung auf das Außengehäuse reduziert wird.

12. Kühlmittelkorapressor mit einer Verdichtungsvorrichtung in einem Außengehäuse, mit einem Auslaßrohr oder Ausstoßrohr, das mit der Verdichtungsvorrichtung in Verbindung steht und sich vom Außengehäuse aus erstreckt, um relativ heißes Kühlmittel einem Kühlsystem zuzuführen, mit einer Saugleitung zum Zurückführen von relativ kühlem Kühlmittel von dem Kühlsystem zu dem Kompressor, wobei das Auslaßrohr in Wärmeaustausch mit dem dem Kompressor von der Saugleitung zurückgeführten kühlen Kühlmittel steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr ein inneres Auslaßrohr und ein äußeres nicht durchbohrtes (nicht durchlöchertes) rohrförmiges Teil aufweist, das eine Kammer um das Auslaßrohr herum bildet, daß das Auslaßrohr gewellte Teile oder balgenförmige Teile aufweist, um die übertragung von Vibrationen von der Verdichtungsvorrichtung auf das Außengehäuse auf ein Minimum herab zudrücken.

13. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr mit wenigstens einem gewellten oder balgenförmigen Teil versehen ist.

609831/0600

-14-

14. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil mit wenigstens einem gewellten bzw. balgenförioigen Teil versehen ist.

15. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Auslaßrohr als auch das rohrförmige Teil mit gewellten Abschnitten bzw. balgförmigen Abschnitten versehen sind.

16. Kühlmittelkompressor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Verstärkungsmittel zur Verstärkung der balgenförmigen Teile und zur Vermeidung eines Bruches derselben vorgesehen sind.

609 83 1/0600