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Kompressorzylinder für mit zwei Verdampferspannungen arbeitende Kältemaschinenanlagen.
Die Erfm!düngbezieht sich auf einen Kompressorzylinder für mit zwei Verdampferspannungen
arbeitende Kältemaschinen.
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Während bei Iden gebräuchlichen, mit einer Verdampferspannung anbeitegden
Kompressoren - während des Saughubes nur eine Gasart in den Zylinder tritt; müssen
bei Kältemaschinen, welche mit zwei Verdampferspannungen arbeiten, während des Saughubes
zwei verschiedene Funktionen' verrichtet
werden. Zunächst muß das
Niederdruckgas, nachher das Hochdruckgas in den Zylinder eingeführt werden. Für
diese beiden Funktionen zusammen ;steht nicht nur ungefähr dieselbe Zeit zur Verfügung
wie für den Einlaß des Gases bei einem nur mit einer Spannung arbeitenden Kompressor,
sondern es ist sehr gut möglich, daß ,bei Gasen von verschiedener Spannung die Einströmungen
sich gegenseitig nachteilig :beeinflussen. Die Bedingungen, die. für :die Einströmung
der einen Gasart günstig sind, können für die Einströmung :der anderen Gasart nachteilig
sein und umgekehrt.
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Die vorliegende Erfindung umfaßt die Konstruktion eines Kompressorzylinders
bei Kältemaschinenanlagen,welche mit zwei Verdampferspannungen arbeiten, durch welche
günstige Einströmungsverhältnisse für beide Gasarten erzielt werden. Außeridem wird
durch @diese verbesserte Zylinderkonstruktion die Temperatur des Zylinders in günstiger
Weise beeinflußt; ihre Wirkung ist zu vergleichen mit derjenigen eines Wassermantels
für mit Überhitzung arbeitendie Kompressoren. Bei dieser Erfindung ist (der arbeitende
Teil des Zylinders ganz oder nahezu ganz armgeben von einem @Zantelraum, welcher
mit einem Kranz kleiner Öffnungen .besetzt ist, deren Ouerschnittsich nach dem Mantelraum
hin allmählich erweitert, und welche Öffnungen den Hochdruchd!ämpfen Zutritt in
den Zylinder gelben, wenn sie während des letzten Teiles ödes Saughubes vorn Kolben
freigegeben werden, während dein Mantelraum mittels einer sich allmählich erweiternden
Einlaßöffnung die Hochdruckdämpfe aus der Hochdruckleitung =geführt werden.
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Allmählich enger wendende Öffnungen sind bei Kompressoren an und für
sich nicht neu: das Neue liegt hier jedoch in der Anwendung derartiger Öffnungen
bei einem mit zwei Verdampferspannungen arbeitenden Kompressor, wodurch sowohl für
die Niederidruck- als auch für ,die Hochdruckdämpfe einer gute Einströmung in den
Zylinder möglich ist.
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Bei -den gebräuchlichen Kompressorzylindern beginnt das Ansaugen .beim
Anfang ,des Saugbu:bes und dauert sogar noch während des ersten Teiles dies rückgehenden
Kompressionshubes. Der verzögerte Sch:luß des Saugeventils hat zur Folge, daß der
Zylinder sich nachfüllen kann (durch Nachströmen des Gases bei (den niedrigen Kolbengeschwindigkeiten,
die in der Nähe des Totpunktes des Kolbens auftreten.
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Wird das Ende des ,Saughubes wie im vorliegenden Falle für die Zuführung
.des Hochdruckgases benutzt, dann hat dies nicht nur eine unmittelbare Verringerung
des nutzbaren Kolbenweges zum Ansaugen des N iederdruckgases zur Folge, sondern
es wird geralde dieser Teil (des Kolbenweges für die Zuführung von Hochdruckgas
benutzt, wobei durch die geringe Kolbengeschwindigkeit das-Nachfüllen des Zylinders
mit Gas bewirkt wird:, welches :dem erst sich schnell bewegenden Kolben ,nicht vollständig
folgen konnte.
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Um den Zylinder so gut wie möglich mit :` iederdruckdämpfen zu füllen,
ist nach der Erfindung :der Einlaß für das Hochdruckgas über eine große Anzahl kleiner
Öffnungen verteilt, welche rings um den ganzen Zylinderunrfang angeordnet sind.
Dadurch wird eingroßer nutzbarer Kolbenweg für das Ansaugen der N iederdruckdämpfe
erhalten, und soviel als möglich Vorteil aus den geringen Kolbengeschwindigkeiten
für die Nacliströinung :dieser Dämpfe gezogen.
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Die geringe Weite :der Öffnungen für das Hochdruckgas, welche eine
lange Einlaßperiode für das Niederdruckgas ergibt, hat zur Folge, .daß der zur Verfügung
stehende Zeitraum für den Einlaß der H.ochdnuckd'ämpfe ,um so kürzer wird. Auch,die
7uführung dieser Gase, welche beim Freilegen dieser Öffnungen durch den Kolben sofort
mit Übend'ruck einsetzt (das Sangventil, durch welches das Niederdruckgas eingeführt
wunde, schließt sich dabei durch die Druckstei@gerung im Zylinder), muß so vollständig
wie möglich vor sich gehen. Die Zuführung soll ,derart sein, daß bei ihrer Beendigeiung
(der j Druck im Zylinder nahezu gleich ist dein Druck, der im Hochdruckverdampfer
herrscht. Dies wird bei der Erfindung erreicht,durch Anordnung eines Aufnehmers.unmittelbar
vor den Zufuhröffnu@nge,n, um :den Zylinder herum, sowie durch die :besondere Forrn
der Ouerschnitte der Öffnungen zwischen 7_ylind@er und Aufnehrner u:nd (der Einlaßöffnung
zum A.ufneh.mer. Durch Ausdehnung dieses Aufnehmers über die ganze Länge des arbeitenden
Teiles des Zylinders übernimmt er gleichzeitig die Rolle eines Kühlmantels.
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An Hand der Zeichnung wird die Erfin-.dung näher erläutert. Abb. i
zeigt in schematischer Darstellung einen Kompressorzylinder gemäß der Erfindung
.bei einer einfach wirkenden stehenden Maschine mit im Kolben angeordnetem Saugventil.
Abb. 2 ist in größerem Maßstab ein senkrechter Querschnitt :durch eine der Zuführungsöffnungen
für die Hochdruckdämpfe und Abb.3 eine Vorderansicht gegen diese Öffnung.
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Die Hochdruckdämpfe treten in den Kompressorzylinder i, sobald (der
Kolben 2 die Öffnungen 3 am Ende :des Abwärtshubes freilegt. Der Zylinder ist (dann.
bereits zum größten Teil mit Nied.erdruckdämpfen gefüllt, welche in bekannter Weise
aus einem Niederdruckverdampfer ((der auf der Zeichnung nicht
dargestellt
ist) zugeführt sind, in welchem durch Verdampfung von Flüssigkeit bei niedrigem
Druck und also bei niedriger Temperatur Kälte erzeugt wird.
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Die Einströmung von N iederdruckdämpfen in den Zylinder hält so lange
an, bis die Drucksteigerung im Zylinder -infolge der Einströmung ider Hoch@drnackdümpfe
durch die Öffnungen 3 :das Saugventil schließt.
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Die Öffnungen 3, welche in achsialer Richtung des Zylinders-geringe
Weite haben, -sind in großer Anzahl auf dem ganzen Zylinderumfang verteilt. Sie
haben vorzugsweise die in den Abb. 2 und 3 dargestellte Form, d. h. an der Innenseite
:der Zylinderwand einen kreisförmigen Querschnitt q. und an der Außenseite Ader
iylin#derwanrd: eine in achsialer Richtung längliche Form 5. Durch diese Formgebung
wird das l\ilaterial der Zylinderwand zwischen Iden Öffnungen praktisch nicht geschwächt;
auch für Idas Gießen :des Zylinders ist dii@esie Form :der Öffnungen günstig. Die
.Kerne für die Öffnungen ruhen nämlich mit ihrem abreiten ,Fuß fester, also genauer,
gegen den Kern für :den Mantelraum, als dies mit kleinen Kernen von :gleichem zylindrischen
Ouerschnitt möglich wäre. Auch die Kerne selbst wenden wesentlich stärker.
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Wichtiger als für Iden 'Guß ist 'der Querschnitt :der öffnungen jedoch
für idie Zuführung der Hochdruckdämpfe in den Zylinder. In dem Aufnehmer 6, in den
idie Öffnungen 3 münden rund der den Zylinderumhüllt, strömen die Hochdruckdämpfe
aus dem nicht gezeichneten Verdämpfer idurch .die Leitung 7 und die Öffnung 8, welche
sich kegelförmig nach denn Aufnehmer 6 erweitert. Dieser ermöglicht es, daß !das
Hochdruckgas gleichmäßig durch alle Öffnungen 3 in den Zylinder strömen kann. In
dem Aufnehmerraum sind naturgemäß die Gasgeschwindigkeiten viel geringer als in
den Öffnungen 3 und in der Leitung 7. Zwischen :dieser Leitung 7 und dem Innern
des Zylinders wird also das zuströmende Gas erst verzögert und nachher beschleunigt.
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Jede Umsetzung von Geschwindigkeit in Druck und von Druck in Geschwindigkeit
wird von Reibungsverlusten begleitet, welche im vorliegenden Falle die Umsetzung
von nutzbar zu machender Energie in nutzlose bzw. schädliche Wärme zur Folge haben.
Dies ist namentlich von großer Bedeutung, wenn, wie im vorliegenden Falle, hohe.
Geäch«Tiridigkeiten während einer lmrzen Einlaßperiode erzielt werden müssen. Die
Ver-.u.ste sind am größten, wenn diese Umsetzun-;en mit .Stößen vor sich gehen.
Die allmählich nach :dem Aufneh:merraum 6 hin sich erweiternden öffnungen 3 und
8 ermöglichen @°ine mehr gleichmäßige Energieumsetzung und haben daher geringere
Reibungsverluste, also auch eine vollkommenere und schnellere Einströmung von Hochdruckdämpfen
in :den Zylinder zur Folge.
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Der Mantelraum des Zylinders .erstreckt sich nahezu über Aden ganzen
arbeitenden Teil des Zylinders. Die Hochdruckdämpfe üben daher gerade auf denjenigen
Teil des Zylinders eine kühlende Wirkung aus, der .furch die Kompressionswärme erhitzt
wird. Der Aufnehmermantelraum hat also gleichzeitig die Wirkung eines Kühlmantels.
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Derselbe Mantelraum mit den hier beschriebenen Ein- und Auslaßmün:dnmgen
kann auch bei einfach wirkenden Kompressorzylindern Anwendung finden, ,bei denen
!das Saugventil im Zylinderkopf angeordnet ist, wie auch bei doppelt wirkenden Zylindern,
welche an beiden Zylinderenden ein oder ,mehrere Saugventile :halben.