DE4212162A1 - Einrichtung zur Kühlung des Elektromotors eines halbhermetischen Kältemittelverdichters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kühlung des Elektromotors eines halbhermetischen Kältemittelverdichters durch injiziertes Kältemittel aus der Kälteanlage, in deren Kreislauf dem Verdichter folgend ein Kondensator, eine Öl-Kältemittel-Trenneinrichtung, ein Expansionsventil, ein Ver­ dampfer, ein Temperaturfühler zur Regelung des Expansions­ ventils auf eine vorgegebene Überhitzungstemperatur des Kältemitteldampfes und an der Öl-Kältemittel-Trenneinrich­ tung eine Ölrücklaufleitung mit Regelventil angeordnet ist.

Zur Abführung der Verlustwärme des Motors eines halbherme­ thischen Kältemittelverdichters sind Einrichtungen notwendig, wenn die Umgebungstemperatur zur Kühlung nicht mehr aus­ reicht, was sehr oft der Fall ist. Bei einer sehr häufig verwendeten Einrichtung wird der gesamte vom Verdampfer kommende Kältemitteldampf in den Motor und von dort in den Saugraum des Verdichters geleitet. Die Motorwicklung wird ausreichend gekühlt und der Kältemitteldampf erwärmt. Seine Temperatur ist dadurch am Eintritt in den Zylinder wesent­ lich höher, als die Verdampfungstemperatur. Diese große Überhitzung des Kältemitteldampfes führt zu einer Ver­ schlechterung des Liefergrades des Verdichters in allen Betriebszuständen. Dadurch ist für viele Einsatzfälle mit hohem Druckverhältnis die Sauggaskühlung des Motors nicht nur ungünstig, sondern nicht anwendbar.

Zur geregelten Kühlung des Elektromotors ist es bekannt (DD-PS 76 250), den Sauggasstrom zu teilen, in dem nur ein Teil des Sauggasstromes durch den Motor geleitet wird und der andere Teil direkt in den Saugraum des Verdichters strömt. Damit läßt sich zwar die Motortemperatur regeln, aber der Nachteil des schlechten Liefergrades durch zu große Über­ hitzungstemperatur bleibt bestehen.

Aus der DD-PS 77 998 ist es bekannt, die Kühlung des Motors eines halbhermetischen Kältemittelverdichters durch in den Motorraum eingespritztes flüssiges Kältemittel vorzunehmen, das ihm über eine gesonderte Leitung mit gesondertem Expan­ sionsventil zugeführt wird. Das Kältemittel verdampft im Motorraum, kühlt die Wicklung und gelangt danach in den Saugraum des Verdichters, in den ebenfalls der vom Verdamp­ fer kommende Sauggasstrom mündet. Das führt wiederum zu einer relativ hohen Überhitzungstemperatur am Eintritt in die Zylinder des Verdichters, die wesentlich über der opti­ malen Überhitzungstemperatur von 4 bis 7 Grad Celsius liegt.

Aus dem Verdichter wird stets mit dem Kältemittelgasstrom Öl in den Kältekreislauf verschleppt, das in den Verdichter zurückgeführt werden muß. Bei Verwendung von öllöslichem Kältemittel und Einspritzverdampfern wird das Öl problemlos mit dem Kältemittelgas in den Verdichter zurückgeführt. Bei Verwendung von Kältemittel, das mit Öl kaum löslich ist, muß eine gesonderte Öl-Kältemittel-Trenneinrichtung im Kältemit­ telkreislauf vorgesehen werden. Zweckmäßiger Weise geschieht die Trennung in der flüssigen Phase durch Anordnung der Öl- Kältemittel-Trenneinrichtung nach dem Kondensator und der Trennung durch Schwerkraft. Zur Rückführung des schwereren Öls führt von der tiefsten Stelle der Öl-Kältemittel-Trenn­ einrichtung eine gesonderte Leitung mit darin angeordnetem Regelventil zum Verdichter.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zur Kühlung des Elektromotors eines halbhermetischen Kälte­ mittelverdichters durch eingespritztes flüssiges Kältemit­ tel, die in einfacher Weise hohe Überhitzungstemperaturen vermeidet, dadurch die Verdampferleistung und den Liefergrad des Verdichters verbessert und bei Verwendung von Kältemit­ tel, welches mit Öl kaum löslich ist, in einfacher Weise das Öl aus der Öl-Kältemittel-Trenneinrichtung in den Verdichter zurückführt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kältemitteldampfleitung aus dem Elektromotor in die Sauglei­ tung des Verdichters eingebunden und der Temperaturfühler des Expansionsventils nach der Zusammenführung der Gasströme aus dem Verdampfer und dem Elektromotor angebracht ist.

Bei Verwendung von Kältemittel, das mit dem Öl kaum löslich ist und nach dem Kondensator eine Öl-Kältemittel-Trennein­ richtung angebracht ist, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die zum Elektromotor flüssiges Kältemittel führende Leitung daran angeschlossen. Eine gesonderte Öl­ rückführleitung entfällt.

Die Einbindung der Kältemitteldampfleitung aus dem Elektro­ motor in die Saugleitung des Verdichters und die Anordnung des Temperaturfühlers für das Expansionsventil des Verdam­ pfers erst nach der Zusammenführung dieser Gasströme gestat­ tet es, die Überhitzungstemperatur am Eintritt in den Ver­ dichter auf das technisch notwendige Maß zur Vermeidung von Flüssigkeitsschlägen zu verringern und damit auch bei hohen Druckverhältnissen einen guten Liefergrad des Verdichters zu erreichen. Die Überhitzungstemperatur des den Verdampfer verlassenden Gasstromes ist wesentlich geringer, was eine Erhöhung der Verdampferleistung gestattet.

Bei Verwendung von Öl, das mit dem Kältemittel kaum löslich ist und von der Öl-Kältemittel-Trenneinrichtung in den Ver­ dichter zurückgeführt werden muß, geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die anfallende Ölmenge relativ gering ist. Die aus der Kältemittel-Öl-Trenneinrichtung ständig zur Kühlung des Elektromotors entnommene Flüssigkeit besteht aus Kältemittel und geringen Mengen Öl. Die Ölrücklaufleitung erfüllt damit gleichzeitig die Funktion der Ölrückführung und der Kältemittelzuführung zur Einspritzung in den Elek­ tromotor.

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt das Schema einer Kompressionskälteanlage mit der Einrichtung nach der Erfindung unter Verwendung von Kältemittel, das mit dem Öl kaum löslich und leichter als das Öl ist.

Vom Verdichter 1 gefördertes Kältemittel gelangt über die Druckleitung 2 in den Kondensator 3. Das flüssige Kältemit­ tel strömt zusammen mit dem verschleppten Öl in die Kälte­ mittel-Öl-Trenneinrichtung 4, in deren unteren Teil 5 sich das Öl sammelt. Das flüssige Kältemittel gelangt über das Expansionsventil 6 in den Verdampfer 7, an dem die zum Verdichter 1 führende Saugleitung 8 angeschlossen ist. Der Temperaturfühler 9 für das Expansionsventil 6 ist kurz vor der Einmündung der Saugleitung 8 in den Verdichter 1 ange­ bracht. Seine Wirkungsweise ist zusammen mit der Ölrückführ­ ung und der Motorkühlung zu betrachten. Über die Ölrücklauf­ leitung 10 gelangt das von der Öl-Kältemittel-Trenneinrich­ tung 4 abgeschiedene Öl über das Regelventil 11 in den Elektromotor 12. Der Temperaturfühler 14 ist in diesem Aus­ führungsbeispiel an der Leitung 13 nach dem Elektromotor 12 angebracht und beeinflußt das Regelventil 11. Der Tempera­ turfühler 14 kann auch im inneren des Elektromotors 12 ange­ bracht sein. Die abgeschiedenen Ölmengen sind gering, so daß durch die ständige Entnahme von Flüssigkeit aus dem unteren Teil 5 der Öl-Kältemittel-Trenneinrichtung 4 flüssiges Käl­ temittel zusammen mit den geringen Mengen Öl in den Elektro­ motor 12 zu seiner Kühlung eingespritzt wird. Das Öl wird aus dem Elektromotor 12 in das Kurbelgehäuse des Verdichters 1 geführt. Der Kältemitteldampf aus der Motorkühlung strömt über die Leitung 13 in die Saugleitung 8. Der Temperaturfüh­ ler 9 des Expansionsventils 6 ist nach der Zusammenführung dieser Gasströme angebracht. Durch den Kältemitteldampf aus dem Elektromotor 12 wird das Sauggas in der Saugleitung 8 durch seine Zumischung erwärmt. Die Anordnung des Tempera­ turfühlers 9 nach dieser Einbindung und die von ihm ausge­ henden Regelbefehle an das Expansionsventil 6 bewirken eine Kompensation dieser Erwärmung. Durch die Verringerung der Überhitzungstemperatur am Ausgang des Verdampfers 7 wird weniger Wärmeübertragungsfläche für die Erzeugung der Über­ hitzung benötigt, was zur Erhöhung der Verdampferleistung führt. Dabei herrscht aber am Verdichtereingang die tech­ nisch notwendige Überhitzungstemperatur zur Vermeidung von Flüssigkeitsschlägen.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Kühlung des Elektromotors eines halbher­ metischen Kältemittelverdichters durch injiziertes Kältemit­ tel aus der Kälteanlage, in deren Kreislauf dem Verdichter folgend ein Kondensator, ein Expansionsventil, ein Ver­ dampfer, ein Temperaturfühler zur Regelung des Expansions­ ventils auf eine vorgegebene Überhitzungstemperatur des Kältemitteldampfes und eine zum Elektromotor flüssiges Käl­ temittel führende Leitung mit Regelventil angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Kältemitteldampfleitung (13) aus dem Elektromotor (12) in die Saugleitung (8) des Ver­ dichters (1) eingebunden und der Temperaturfühler (9) des Expansionsventils (6) nach der Zusammenführung der Gasströme aus dem Verdampfer (7) und dem Elektromotor (12) angebracht ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, in der bei Verwendung von in Öl kaum löslichen Kältemittel nach dem Kondensator eine Öl- Kältemittel-Trenneinrichtung angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die zum Elektromotor (12) flüssiges Kältemittel führende Leitung (10) an der Öl-Kältemittel-Trenneinrichtung (4) angeschlossen ist.