DE396879C - Kaeltemaschine mit elektrischem Antrieb - Google Patents

Kaeltemaschine mit elektrischem Antrieb

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DE396879C
DE396879C DEB108253D DEB0108253D DE396879C DE 396879 C DE396879 C DE 396879C DE B108253 D DEB108253 D DE B108253D DE B0108253 D DEB0108253 D DE B0108253D DE 396879 C DE396879 C DE 396879C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/005Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle of the single unit type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)

Description

  • Kältemaschine mit elektrischem Antrieb. Es ist bekannt, daß die Abdichtung vcn Wellen oder Kolbenstangen von Kältemaschinen, Vakuumpumpen u. dgl. große Schwierigkeiten bereitet, sobald beispielsweise die Kältemaschinen von ungeschultem Personal zu bedienen sind. Es sind bereits mehrere Vorschläge gemacht worden, die die Abdichtung umgehen, indem entweder der Kompressor in einem umlaufenden Gehäuse eingeschlossen ist oder der ungewickelte Anker des Antriebsmotors in einem dicht geschlossenen Gehäuse läuft. Der erste Vorschlag führt zu einer verwickelten Ausführung, während der zweite Vorschlag den Wirkungsgrad des Elektromotors verschlechtert.
  • Schließlich hat man auch Gasverdichter für Kältemaschinen vorgeschlagen, bei denen das Feldmagnetsystem des Motors ein geschlossenes Gehäuse bildet, das mit dem Verdampfer unmittelbar in offener Verbindung steht. Bei dieser Anordnung ist das Gehäuse mit Kältegasen gefüllt; letztere können beim Wechseln des Druckes Kurzschluß erzeugen.
  • Eine Kältemaschine, bei der die erwähnten Nachteile beseitigt sind und eine völlige Abschließung der Kältegase erreicht wird, ist nachstehend beschrieben. Das Wesen der Erfindung besteht darin, den ganzen Elektromotor, der die Kältemaschine antreibt, in ein dicht schließendes Gehäuse einzubauen und den Raum, in dem der Motor sich befindet, mit einem neutralen Gase, beispielsweise trockener Luft, zu füllen. Da die Kältegase je nach der Temperatur ihren Druck ändern, so muB der den Motor enthaltende Raum einen sogenannten Ausgleichraum besitzen, der der eingeschlossenen Luft erlaubt, sich entsprechend dem Druckwechsel auszudehnen oder sich zusammenzuziehen. Die gegebenenfalls in die eingeschlossene Luft eindringenden Kältegase können somit nur einen Teildruck der Mischung annehmen, ähnlich wie der Wasserdampf in der atmosphärischen Luft. Dieser Teildruck entspricht der Temperatur der Umgebung, oder der Temperatur des Kühlwassers. Da diese Temperatur aber ebenso den Gasdruck des Kälteträgers bestimmt, so müßte der Teildruck der Kältegase, die in das Luftkissen eindringen, gleich dem Gasdrucke der Kältegase werden, wenn der Teildruck die Sättigungsgrenze erreichen soll. Dies ist jedoch nicht möglich, da die eingedrungenen Kältegase nur einen Teil des Gesamtvolumens einnehmen können; die Kältegase befinden sich deshalb in der Mischung stets in überhitztem, d. h. also gasförmigem Zustande. In dieser Eigenschaft sind die Kälte=ase ohne Einfluß auf die Wicklungen des Motors; sie verhalten sich genau so wie der in der atmosphärischen Luft eingeschlossene Wasserdampf. Das AusgleichgefäB, das den Zweck hat, den Gesamtdruck der Mischung entsprechend der Druckänderung der Kältegase zu ändern, kann entweder mit dem Druckraum des Verdichters oder mit dem Saugraum des Verdichters in Verbindung stehen. Es ist vorteilhaft, den Ausgleichraum derart zu gestalten, daß ein Mischen der Luft mit den Kältegasen möglichst verhindert wird, was am besten durch eine zwischengelagerte Flüssigkeit, beispielsweise Öl, geschehen kann.
  • Zwei Ausführungsformen einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Kältemaschine sind auf den Zeichnungen beispielsweise im senkrechten Schnitt dargestellt.
  • Abb. z zeigt eine Ausführung, bei der das Ausgleichgefäß in den Verdampfer eingebaut ist. Abb. 2 veranschaulicht eine Ausführung, bei der das Ausgleichgefäß unterhalb des Elektromotors angeordnet ist.
  • Gemäß Abb. z sind in dem dichtschließenden Motorgehäuse i die Statorbleche 3 mit den Wicklungen 4 eingeschlossen. 2 ist der Rotor des Motors, 5 ist der Luft- oder Gemischraum, der durch die Ausgleichleitung 6 mit dem Ausgleichraum 9 in offener Verbindung steht. Der Verdanipfer besteht aus drei verschiedenen Räumen, die sowohl nebeneinander als ineinander angeordnet werden können; der Raum 9 ist der erwähnte Ausgleichraum, io ist der Raum, in dem die verflüssigten Kältegase niederfallen, die in dem Kondensatorraum i9 niedergeschlagen wurden und durch die kleine Öffnung 14 in den Raum io gelängen. Raum ii ist der Verdampferraum, welcher durch die Öffnung 13 mit dem Saugstutzen 12 des nicht gezeichneten Verdichters in Verbindung steht. Der Verdichter wird durch die Motorwelle 8 angetrieben, die in dem Halslager 7 läuft; 18 ist der Kühlwasserraum. 15 ist der Spiegel der flüssigen Kältegase beim Stillstand der Maschine, während 16 den Stand der Kältegase während des Betriebes anzeigt. Die in den Räumen 9 und io eingeschlossenen flüssigen Kältegase besitzen eine Ölschicht 17, die auf den flüssigen Gasen schwimmt und ein Mischen derselben mit der Luft, welche oberhalb der Ölschicht in dem Raum 9 eingeschlossen ist, möglichst verhindert.
  • Gemäß Abb. 2 ist in dem Gehäuse 2 i ein zweites Gehäuse 22 eingeschlossen, das den Stator 24 mit seiner Wicklung enthält. Auf der Motorwelle 26 sitzt der Anker 25, der durch den Kurbelzapfen 27 den Kompressor antreibt. Dieser saugt durch die Öffnungen 28 die Kältegase an und stößt sie durch den Druckkanal 29 aus, der durch eine nichtgezeichnete Vorrichtung (Ventil oder Schieber) im geeigneten Zeitpunkt abgeschlossen wird. Die Gase strömen in den Druckraum 30, in dem sie das mitgerissene Öl niederschlagen, während die Gase an dem Kühlmantel 23 sich kondensieren und - durch die kleine Öffnung 31 in den Verdampferraum 33 sich ergießen, um in dem Raum 34 wieder zu verdampfen und durch die Leitung 35 hochgesaugt zu werden. Oberhalb des Druckraumes 30 ist der Ausgleichraum 38 angeordnet, der einerseits mit dem Raum 37 und anderseits mit dem Raum 42 in offener Verbindung steht. In diesem Ausgleichraum 38 ist eine Flüssigkeitsmenge 43, beispielsweise Öl, eingeschlossen, die durch die Öffnung 39 ein-oder austreten kann. Der Raum 37 steht mit dem Saugraum durch die Leitung 41 in Verbindung, die bezweckt, den Ölstand beständig auf einer gewissen Höhe zu erhalten und den Druck in den Räumen 37, 38 und 42 dem Saugdruck entsprechend zu ändern. Durch die feine Öffnung 44 und die Leitung 36 wird das in dem Druckraum sich abscheidende Öl in den Raum 37 befördert, so daß ein gewisser Ölumlauf entsteht. 48 ist der Ölspiegel während des Betriebes, 47 während des Stillsundes der Maschine; 45 ist der Ölstand in dem Druckraum und 46 in dem Saugraum. Das Röhrchen 4o hat den Zweck, das Schmieröl ständig auf die Motorwelle 26 zu führen.
  • Die Wirkungsweise der Maschine nach Abb. x ist folgende.
  • Beim Einschalten des Stromes entsteht durch das * Arbeiten des nicht gezeichneten Kompressors ein Druckabfall in dem Raum ii ; die flüssigen Gase steigen auf die (in der Abb. i rechts gezeichnete) Höhe 16. Der Druckabfall pflanzt sich zu den Räumen io und 9 und durch die Leitung 6 zu dem Raum 5 fort, so daß sich die in dem Raum 5 eingeschlossene Luft ausdehnen kann. Diese Luft treibt die flüssigen Gase in dem Raum 9 nieder, so daß dieselben die in der Abbildung rechts gezeichnete Lage einnehmen. Die Öl- schicht 17 verhindert ein Übertreten von Gasen in die Luftschicht. Die in dem Raum 9 eingeschlossene Luft erhält mit dem Sinken des Druckes in dem Raum ii einen Temperaturabfall, so daß der Teildruck der in die Luft eindringenden Kältegase gleichzeitig sinken wird, wodurch dem Bestreben der Kältegase, zu verdampfen, entgegengewirkt wird. Die Kältegase können bekanntlich nur dann verdampfen, wenn der oberhalb der Ölschicht herrschende Druck niedriger ist als der Verdampferdruck; dies ist hier aber nicht der Fall, da die Höhendifferenz der flüssigen Kältegase in den Räumen ii und 9 den Gasdruck oberhalb der Ölschicht in dem Raum 9 etwas höher hält als der Gasdruck in dem Raum ii selbst ist. Eine Verdampfung könnte auch eintreten, wenn die Temperatur oberhalb der Ölschicht in dem Raum 9 höher wäre als die Verdampfungstemperatur in den Räumen ii und io. Dieser Fall kann nicht eintreten, da die Temperatur in den Räumen ii und io erst sinken kann, wenn die Temperatur in dem Raum _9 ebenfalls gesunken ist. Die Zustände in dem Raum 9 sind somit derart, daß eine Möglichkeit der Verdampfung ausgeschlossen ist, wobei die Ölschicht noch des weiteren die Verdampfung verhindert: Die Wirkungsweise der Maschine nach Abb. 2 ist folgende Nach Einschalten des elektrischen Stromes sinkt der Druck in den Räumen 33 und 34. Der Druckabfall pflanzt sich durch die Leiteng 4i zu dem Rauire 37 fort, wobei die Ölschicht auf die Höhe 48 steigt. Gleichzeitig hat sich die Luft in dem Raum 42 ausgedehnt, und die Ölschicht ist von der Höhe 47 auf die in vollen Linien gezeichnete Höhe gesunken. Der Druck in dem Raum 42 ist etwas höher als in dem Raum 37, und zwar entsprechend dem Unterschiede der Ölspiegel in den Räumen 37 und 38. Es ist unmöglich, daß die in dem Raum 37 eingeschlossenen Kältegase durch die Ölschicht niedersteigen, um in den Raum 38 zu gelangen. Das mit den verdichteten Gasen mitgerissene Schmieröl schlägt sich in dem Raum 3o nieder und wird durch die Leitung 36, die mit einer feinen Öffnung 44 versehen ist, in den Raum 37 befördert. Die etwa mitgerissenen Kältegase verdampfen sofort nach Austritt aus dem Röhrchen 36; sie werden durch die Leitung 41 wieder abgesaugt. Durch die Leitung 41 fällt das geförderte Öl wieder in den Saugraum zurück, bis die Höhe 46 wieder erreicht ist.
  • Beim Stillsetzen der Maschine nach Abb. i entsteht Druckausgleich zwischen den Räumen 5, g, io, ir und ig; die flüssigen Kältegase nehmen die links gezeichnete Lage ein. Die Temperatur des Verdampfers sinkt nicht so rasch, wie der Druckausgleich stattfindet. Die Kältegase, die in die Luft in dem Raum g etwa eingedrungen sind, schlagen sich sofort nieder, da der Gesamtdruck und somit auch der Teildruck der Kältegase gestiegen ist, die Temperatur jedoch wenigstens für einige Zeit gleichgeblieben ist.
  • Beim Stillsetzen der Maschine nach Abb. 2 strömen die Kältegase durch die Leitung 41 aufwärts und verdichten die Luft in dem Raum 38, bis der Ölspiegel auf die Höhe 47 gestiegen ist. Der beim Stillstand in dem Raum 37 herrschende Druck ist gleich dem Druck in dem Verdampfer, welch letzterer kühler gelagert ist als der oberste Teil der Maschine, so daß auch beim Stillstand die eingeschlossenen Kältegase des Raumes 37 sich in überhitztem Zustande befinden, wodurch jede Kondensation verhindert wird.
  • Die Anordnung nach Abb. 2 bezweckt, den Raum 42, der mit Luft oder Gas gefüllt ist, mit einem Raum 37 und 43 zu umgeben, in dem entweder Öl oder Kältegase sich befinden, damit die Verluste nach außen, die infolge nicht ganz dichten Materials entstehen können, nicht die Luft- oder Gasladung beeinflussen können, sondern nur die Kältegase; ein Abnehmen der Luft- oder Gasfüllung könnte störend wirken. Die Abdichtung der Antriebswelle 26 wird durch eine Ölschicht erreicht, die das Bestreben hat, in den Saugraum des Verdichters zurückzufließen, und welche durch das Steigrohr 36 während des Betriebes in konstanter Höhe gehalten wird. Beim Stillstand der Maschine verhindert die Kapillaritätswirkung oder irgendeine geeignete Vorrichtung ein Abfließen nach unten. Die neue Anordnung kann auch für Pumpen beliebiger Art Verwendung finden.

Claims (5)

  1. PtATENT-ANsFRÜcIiE: x. Kältemaschine mit elektrischem Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor in einem von der Außenluft abgeschlossenen, mit einem der elektrischen Wicklung unschädlichen Gas, etwa Luft, gefüllten Raum eingeschlossen ist, welcher Raum mit dem Inneren der Kältemaschine, in dem der Kreislauf des Kältemittels vor sich geht, derart in offenerVerbindung steht, daß der in diesem Raum herrschende Gas- oder Luftdruck dem Kältemitteldruck entsprechend wechseln kann, damit die in die Luft- oder Gasfüllung etwa eindringenden Kältegase stets in überhitztem Zustande sich befinden.
  2. 2. Kältemaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschlossene Luft- oder Gasfüllung durch eine neutrale Flüssigkeit, die ein kleineres spezifisches Gewicht besitzt als das flüssige Kältemittel, beispielsweise Öl, von dem Kältemittel abgeschlossen ist, um das Eindringen von Kältegasen in die Luft- oder Gasfüllung nach Möglichkeit zu verhindern.
  3. 3. Kältemaschine nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Luft oder Gasen gefüllte Raum, in dem der elektrische Motor eingeschlossen ist, durch eine Ausgleichleitung entweder mit dem Druckraum oder mit dem Saugraum des Verdichters in offener Verbindung steht.
  4. 4. Kältemaschine nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Luft oder Gas gefüllte Raum, der den elektrischen Motor enthält, von einem mit Flüssigkeit oder teilweise mit Kältegasen gefüllten Raum umgeben ist, damit etwaige Verluste durch undichtes Material sich nur auf die Kältegase erstrecken, während jede Abnahme der Luft-oder Gasfüllung durch Verluste nach außen verhindert wird.
  5. 5. Kältemaschine nach Anspruch =, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle in einem Ölbade läuft, das als Sperre zwischen den Kältegasen und der Luftfüllung dient.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE748095C (de) * 1939-05-21 1944-10-26 Kompressionskaeltemaschine
DE19736364A1 (de) * 1997-08-21 1999-02-25 Mannesmann Rexroth Ag Hydraulisches Kompaktaggregat

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE748095C (de) * 1939-05-21 1944-10-26 Kompressionskaeltemaschine
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