DE3300199A1

DE3300199A1 - Motorkompressor

Info

Publication number: DE3300199A1
Application number: DE19833300199
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 3501 Zierenberg Borsdorf; Walter 3549 Wolfhagen Kuntschar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-01-05
Filing date: 1983-01-05
Publication date: 1984-07-05

Description

Motorkompressor
Die IErfindung betrifft einen Motorkompressor fUr den vorzugsweisen Einsatz in Warmepumpen,dessen zwei Antriebskolben und dessen mittlerer Verdichterkolben aus einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und gemeinsame Arbeitshübe ausführen.
Zweck der Erfindung ist es,auf den Einsatz handelsüblicher Motore für den Antrieb von Kolbenverdichtern zu verzichten und den Antrieb zu vereinfachen durch die unmittelbare Verbindung der Antriebskolben mit dem Verdichterkolben.Mit der uesentlichen Vereinfachung der Konstruktion soll die Serienfertigung der Verdichter,die das Herz der Wärmepumpe darstellen,erleichtert und die Kosten dieser Kompressoren vermindert werden. Die Beschränkung der Motorkompressoren auf vergleichsweise wenige Konstruktionsteile verfolgt weiter den Zweck,die Lebensdauer der Verdichter zu erhöhen bei gleichzeitiger Senkung des Wartungsaufwandes.
Es ist bekannt,daß Kolbenverdichtsr vorzugsweise von Viertaktmotoren angetrieben werden,um in Motorwärmepumpen Verwendung zu finden.Daß bedeutet,daß in herkömmlicher Art die Hin-und Herbewegung des Kolbens über Pleuel und Kurbelwelle in eine Drehbewegung umgewandelt wird um über ein Getriebe und erforderlichenfalls über eine Kupplung den Verdichter anzutreiben.
Es wird der Einsatz von unter Belastung stehender Kugellager und einer grösseren Zahl von Verschleißteilen erforderlich, die zur Verminderung der Lebensdauer der Anlage,zur Vergrösserung des Wartungsaufwandes und zur Steigerung der Kosten beitragen.
Der zur Zeit übliche Aufbau der Motoruarmepumpen unter Verwendung getrennter Geräte für den Antrieb des Kompressors und den Verdichter selbst,verhindert die Ausführung den speziellen Erfordernissen angepasster Motorkompressoren,die mit weniger Konstruktionselementen die Antriebsenergie direkt ohne jede Umlenkung der Kraftrichtung und Kraftwirkung auf den Verdichterkolben wirken lassen und optimal in Nutzenergie umsetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorzugsweise für gas-oder dieselgetriebene Wärmepumpen einfache Aggregate zur Verfügung zu stellen,die den Kolbenverdichter mit den Antriebszylindern zu einer Arbeitseinheit verschmelzen,die die Arbeitsenergie unmittelbar nach Wirkung und Richtung auf den Arbeitskolben des Verdichters wirken lassen.Diese Aggregate stellen das Herz der Wärmepumpe dar. Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr,die erfindungsgemässen Motorkompressoren in gebräuchlichen Moduleinheiten zu fertigen,mit denen in Serien-oder Parallelschaltungen die Grösse und Leistung der zugehörigen Wärmepumpenanlagen variiert werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß die beiden äußeren Antriebskolben (1,1) und der mittlere Verdichterkolben (2) in geeigneten gegenseitigen Abständen vorzugsweise über zKolbenstangen starr so miteinander verbunden werden,daß die Zylinderachsen der genannten drei Kolben auf einer Geraden liegen.Die ausseren Antriebszylinder (1) bewegen sich in Zylindern hin-und her,die an beiden Strirnflächen geschlossen sind und die erfindungagembß seitliche Überströmkanäle besitzen,die den Vorverdichterraum des Zylinders mit dem Arbeits-bzw. Brennraum verbinden(3).Die äusseren Antriebskolben und Zylinder arbeiten nach dem Zweitaktprinzip und sind bei geeigneter Zufuhr der Gasgemische vorzugsweise für den Antrieb mit Erdgas, Biogas und Dieselöl (Heizöl) zu nutzen.
Die Antriebskolben (1) sind als Doppelkolben ausgebildet,um den vollen Hubweg zur Vorverdichtung des Gasgemisches nutzen zu können und um das Gasgemisch über den Kanal (3) in den Brennraum zu drücken.
Der Kolbenverdichter (4) ist erfindungsgemäss zwischen den beiden Antriebszylindern angeordnet.Der Verdichterkolben (2) ist doppelt symetrisch ausgeführt und befindet sich mit den Antriebskolben auf gemeinsamen Kolbenstangen (5),sodaß sämtliche drei Kolben (1,2) gemeinsame gleich große Hubwege zurücklegen Der Zylinderraum ist zur Mittelebene senkrecht zur Kolben stange symetrisch ausgebildet und besitzt je eine Ansaug-und Ausstoßöffnung,sodaß jeder Kolbenhub einen Arbeitshub ergibt.
Die Ausstoßöffnungen sind durch Überdruckventile geschlossen, deren Öffnungsdruck elektronisch geregelt werden kann.
Der oder die Anlasser des Aggregates sind erfindungsgemäB vorzugsweise zwischen dem Antriebszylinder und dem mittleren Kolbenverdichter auf der Kolbenstange angeordnet.Der Anlasser besteht aus Hub-und/oder Umkehrmagneten,die über die bewegte Kolbenstange,die die entsprechenden Steuerimpulse hervorruft,bedarfsgemäß betätigt wird. Die Hubmagnete -(6) treiben die beiden Antriebskolben (1) abwechselnd bis zu den äusseren Umkehrpunkten. Der Zündfunke wird wie vor über die Steuerimpulse der Kolbenstange ausgelöst. Zur elektronischen Steuerung des Aggregates wird auf dem Gehäuse eine zentrale Regelung (7) des Anlassers,der Zündung und der Überdruckventile (8) 8 installiert.
Erfindungsgemäß wird der Hubweg (9) über eine Schwungscheibe (1o) ,die iiber ein Pleuel mit der Kolbenstange verbunden ist, geregelt.
Aufgabe der Schwungscheibe ist es,auch über die Totpunkte der Kolbenwege hinwegzuführen,für den Fall daß eine Fehlzündung eintritt.
Eine Variation der Erfindung stellt es dar,die Kolbenstange zuRverlängern und diese bis durch den äusseren Antriebszylinder zu führen(11).In diesem Fall werden keine Zwischenräume (s) angeordnet und die äusseren Antriebszylinder mit dem mittleren Kolbenverdichter (4) zusammengeschlossen.
Erfindungsgemäß werden bei dieser Variation die Anlasser (6) und die Schwungscheibe ausserhalb der Antriebszylinder angeordnet.
Die Vorteile der Erfindung sind es,daß ein kompaktes Motorkompressoraggregat entsteht,das als Modul in Serienherstellung gefertigt werden kann und auch für kleinere Leistungen, wie für den Einsatz der Wärmepumpen für Einfamilienhäuser wirtschaftlich und energiesparend eingesetzt werden kann.
Damit wird eine empfindliche Marktlücke geschlossen,da bisher gas-oder dieselgetriebene Wärmepumpen für kleinere Leistungen zwischen 20 und 30 KW für Einfamilienhäuser oder vergleichbare Raumheizungen nicht angeboten werden konnten,mit Rücksicht auf zu hohe Kosten dieser konventionellen Geräte und auch mit Rücksicht auf die zu geringe Lebensdauer der bisherigen Kleingeräte.Der Vorteil der Erfindung ist es,daß mit dem Motorkompressor der motorgetriebenen Wärmepumpe ein weites Einsatzfeld geöffnet wird und die Vorteile der Primärenergie einsparung solcher motorgetriebener Wärmepumpen stärker als bisher genutzt werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.Es zeigt: g. 1 den Längsschnitt des Motorkompressors.
Der Kolbenverdichter liegt zwischen den äusseren Antriebszylindern.Die drei zugehörigen Doppelkolben sind über Kolbenstangen starr miteinander verbunden und führen gemeinsame Hubwege aus. Auf der Kolbenachse sind die Anlassermagnete (6) angeordnet und die Hubwege der Kolben weden über ein Schwungrad reguliert.Das gesamte Aggregat wird in einem schalldämpfenden Gehäuse untergebracht.Die Abwärme der Antriebszylinder wird über Luftwärmetauscher genutzt Ventilatoren (12) führen den Warmluftstrom dem Wärmetauscher zu. Die Verwendung wassergekühlter Antriebszylinder stellt ebenfalls eine Variation der Erfindung dar.
Es folgen die Patentansprüche auf einem besonderem Blatt

Claims

Patentansprüche Iotorkompressor,vorzugsweise für Wärmepumpen, gekennzeichnet dadurch, daß zuei äussere Antriebskolben und ein mittlerer Verdichterkolben eine gemeinsame Achse besitzen und im geeignetem Abstand vorzugsweise über Kolbenstangen starr miteinander verbunden sind und gemeinsam gleiche Hubwege ,ausführen.
2 Motorkompressor nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die drei Kolben die Hubwege in Zylindern ausführen, deren Stirnseiten geschlossen sind und deren Zylinderräume ohne Berücksichtigung von Wand-und Deckelöffnungen symetrisch sind.
3 Motorkompressor nach den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichnet dadurch,daP die äusseren Antriebszylinder einen oder zuei seitliche Überströmungskanäle besitzen,die den Vorverdichtungsraum mit dem Arbeitsraum (Brennkammer) verbinden.
4 Motorkompressor nach den Ansprüchen 1 bis 3 gekennzeichnet dadurch, daß der Kolbenverdichter (Kompressor) zur Verdichtung gasförmiger Medien,zwischen den Antriebszylindern angeordnet ist.
5 Motorkompressor nach den Ansprüchen 1,2 und 4 gekennzeichnet dadurch,daß die symetrischen Ansaug-und Verdichtungsräume des Kolbenverdichters je eine Ansaug und Ausstoßöffnung besitzen und jeder Hub einen Arbeitshub darstellt.
6 Motorkompressor nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß der Anlaßvorgang von Hub-und/oder Umkehrmagnsten übernommen wird,die ihre Kraftwirkungen auf die Kolbenachse übertragen.
7 Motorkompressor nach den Ansprüchen 1 und 6 gekennzeichnet dadurch,daß die Anlaß-und Zündvorgänge über eine Steuerzentrale (7) geregelt werden, die ihre Impulse über die Bewegungsvorgänge der Kolbenachse erhält.
8 Motorkompressor nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß stets gleiche Hubwege (9) über eine Schwung scheibe geregelt werden,die über ein Pleuel mit der Kolbenachse verbunden ist.
9 Motorkompressor nach den Ansprüchen 1 bis 5 gekennzeichnet dadurch,daE die drei Kolben (1,2) als Doppelkolben ausgeführt sind und dementsprechend wirken und für den Verdichterkolben jeder Hub ein Arbeitshub ist.