DE2626162A1

DE2626162A1 - Kaltgasmaschine

Info

Publication number: DE2626162A1
Application number: DE19762626162
Authority: DE
Inventors: Rolf Egger
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1976-06-11
Filing date: 1976-06-11
Publication date: 1977-12-22

Description

GOET Z EWERKE Burscheid, d. 26.04.1976

Friedrich Goetze AG ZBT 329/Lö./Mo. ( 1576 a )

KALT GASMAS CHINE

Die Erfindung betrifft eine Kaltgasmaschine, bestehend aus einer Kompressions - Expansionsmaschine und einem für den Wärmeaustausch dienenden Regenerator.

Kaltgasmaschinen arbeiten angenähert nach dem Joule - Prozeß. Das Gas wird bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur von einem Kompressor angesaugt und nahezu adiabatisch verdichtet. Das dabei erhitzte komprimierte Gas strömt durch einen Wärmeaustauscher, indem es unter Abkühlung seine Wärme auf ein zweites Medium überträgt. In einer anschließenden Expansionsmaschine wird das Gas unter Arbeitsleistung nahezu adiabatisch entspannt, wobei es sich unter seine ursprüngliche Temperatur abkühlt. Das so erhaltene Gas kann direkt im offenen Prozeß oder indirekt über einen Wärmeaustauscher im geschlossenen Kreislauf Kälte leisten. Ebenso kann die im ersten Wärmeaustauscher abgeführte Wärme zu Heizzwecken nutzbar gemacht werden.

Als Kompressions - Expansionsmaschine finden heute in der Praxis meist Ein - oder Mehr - Hubkolbenverdichter oder Turboverdichter Verwendung. Wesentlich für eine gute Einsetzbarkeit von Kaltgasmaschinen ist jedoch eine kompakte Bauweise bei gleichzeitiger hoher Ka ltgas leistung. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Ka ltgas ma schinen in kompakter Bauweise

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Kaltgasmaschine ( 1576 a ) -2

möglichst preiswert mit hoher Kaltgasleistung zu konstruieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Kompressions - Expansionsmaschine eine Rotationskolbenmaschine eingesetzt wird, während der zum Wärmeaustausch dienende Regenerator ein rotierender Kühler ist, der als Trommelläufer ausgebildet ist.

Als Rotationskolbenmaschinen für die Kompression und Expansion können dabei im Prinzip alle Dreh -, Kreis - oder Umlaufkolbenmaschinentypen eingesetzt werden, die nach dem Buch F. Wankel " Einteilung der Rotationskolbenmaschinen ", Deutsche Verlagsanstalt Fachverlag Stuttgart 1963, denkbar sind. Dabei können sowohl die vier Arbeitstakte in einer Kammer als Einkammermas chine erfolgen oder die Kompressions - und die Expansionstakte erfolgen in zwei getrennten Kammern als Zweikammer maschine. In diesem letzten Fall wären dann für eine besonders kompakte Bauweise die beiden Rotationskolben mechanisch über eine Welle miteinander verbunden.

Der als Wärmeaustauscher dienende Kühler hat dabei die Form einer Trommel mit in axialer Richtung von der Achse ausgehenden schaufeiförmigen Armen aus thermisch gut leitendem Material. Die Schaufeln des Trommelläufers sind innen hohl und hierdurch strömit das heiße komprimierte Gas. Wenn der Kühler gleichzeitig vorzugsweise durch den auch die Kompressions -

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Expansionsmaschine antreibenden Motor in Rotation versetzt wird, wird die Kühlluft, wie bei einem herkömmlichen Radialventilator, an den Schaufelaußenseiten vorbeigesogen und durch das umgebende Spiralgehäuse nach außen abgegeben. Dadurch wird ein besonders hoher Kühleffekt erreicht, der gegebenenfalls noch vergrößert werden kann, wenn die Schaufeln zusätzlich mit Kühlrippen versehen sind.

Im Sinne der Erfindung kann dabei entweder das abgekühlte Gas des thermodynamischen Kreisprozesses zu Kühlzwecken als auch die im rotierenden Kühler erzeugte erwärmte Luft zu Heizzwecken verwendet werden. Insbesondere da Wärmeaustauscher und Ventilator in einer Einheit verwirklicht sind, und da die gesamte Anlage nur einen Antrieb benötigt, ist eine kompakte und auch preiswerte Bauweise der Kaltgasmas chine möglich. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Rotationskolbenmaschine als Kompressions - Expansionsmaschine und des rotierenden Wärmeaustauschers ist gleichzeitig eine hohe Kühlleistung gewährleistet.

Anhand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, und zwar zeigen :

Fig. 1 das Kühlkreislaufsystem 1 mit

Kompressor und rotierendem Kühler

Fig. 2 den rotierenden Kühler im Querschnitt

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In Figur 1 zeigt 1 die Kompressions - Expansionsmaschine in Rotationskolbenmotorenbauart mit Trochoidenform, durch deren ersten Arbeitstakt Luft aus der Umgebung über das Einlaßventil 2 eingesogen und komprimiert und über das Auslaßventil 3 in komprimierter Form ausgestoßen wird. Die erwärmte komprimierte Luft gelangt in den als Wärmeaustauscher ausgebildeten Ventilator 4, der aus einer rotierbar auf zwei abgedichteten Lagern 5 und 6 aufgehängten Trommel 7 besteht, dessen Mittelstück 8 wie ein Ventilator aus mehreren in radialer Richtung von der Achse 9 ausgehenden schaufeiförmigen Armen 10 aus Kupfer besteht. Das komprimierte Gas durchströmt in Kanälen 11 die schaufeiförmigen Arme 10, während durch die Rotation der Trommel 7 durch seitliche Eintrittsöffnungen 12 des umgebenden Gehäuses 13 Außenluft angesogen und an den schaufeiförmigen Armen 10 entlanggezogen wird, wobei ein intensiver Wärmeaustausch erfolgt. Die jetzt erwärmte Kühlluft verläßt das Gehäuse über die öffnung 14, während die komprimierte, aber jetzt gekühlte Luft zurück in die Kompressions - Expansions Maschine über das Einlaßventil 15 gelangt, dort unter weiterer Abkühlung im zweiten Arbeitstakt expandiert wird und über das Auslaßventil 16 als kältere Luft als die ursprünglich Eingesaugte die Maschine verläßt.

Figur 2 verdeutlicht im Querschnitt den erfindungsgemäßen Rotationskühler 4. Von der Achse 9 gehen die schaufeiförmigen Arme aus, durch deren Kanäle 11 das komprimierte Gas strömt. Die angesogene kühlend wirkende Außenluft verläßt über die öffnung 14 das Gehäuse 13.

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Claims

GOET ZEWERKE Burscheid, d. 26.04.1976

Friedrich Goetze AG ZBT 329/Lö. /Mo. ( 1576 a )

PATENTANSPRÜCHE

1 . j Ka It gas ma s chine, bestehend aus einer Kompressions - Expansionsmaschine und einem als Wärmeaustauscher ausgebildeten Ventilator, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressions - Expansionsmaschine eine Rotationskolbenmaschine ( 1 ) ist und daß der Wärmeaustauscher ein rotierender Kühler mit Ventilatorwirkung zum Ansaugen kühlender Außenluft ist.

. Als Wärmeaustauscher ausgebildeter Ventilator für die Verwendung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Wärmeaustauscher ( 4 ) aus einer auf zwei abgedichteten Lagern ( 5,6 ) rotierbar aufgehängten Trommel ( 7 ) besteht, dessen Mittelstück ( 8 ) aus mehreren, in radialer Richtung von der Achse ( 9 ) ausgehenden schaufeiförmigen Armen ( 10 ) aus Material von guter Wärmeleitfähigkeit besteht, durch dessen Hohlräume komprimiertes erhitztes Gas hindurchströmt und um die von der Ventilatorwirkung der rotierenden Trommel angesogene Außenluft vorbeiströmt.

. Kaltgasmaschine nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rotationskolbenmaschine und der rotierende Kühler von einer gleichen Antriebsma-

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pWGlNAL INSPECTED

Kaltgasmaschine ( Patentansprüche / 1576 a ) -

schine angetrieben werden.

. Als Wärmeaustauscher ausgebildeter Ventilator nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schaufeiförmigen Arme ( 10 ) auf ihren Außenflächen angebrachte Kühlrippen besitzen.

. Ka It gas ma s chine nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der erhaltenen Kaltluft eine Klimaanlage betrieben wird.

FRIE

RICH GO=TZE AKTIENGESELLSCHAFT

6 A Nr. 173/70 AV

ossieck

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