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Umlaufende Kompressionskältemaschine Die Erfindung bezieht sich auf
stopfbuchsenlose Kompressionskältemaschinen, bei denen ein Gegengewicht dazu dient,
bei umlaufendem Kompressorzylinder die Kurbelwelle oder bei umlaufender Kurbelwelle
den Kompressorzylinder festzuhalten. Bei den bekannten Maschinen dieser Art ist
das Gegengewicht meistens in dem Kompressorgehäuse selbst mit eingeschlossen, infolgedessen
wirddieses Gehäuse verhältnismäßig groß. Bei einer anderen bekannten Konstruktion
ist das Gegengewicht in eine mit dem Kompressorgehäuse .aus einem Stück hergestellte,
als Kondensator oder beispielsweise als Teil des Kondensators dienende Kapsel eingebaut.
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Die Erfindung betrifft eine von diesen bekannten Konstruktionen abweichende
vorteilhafte Anordnung des Gegengewichtes. Erfindungsgemäß ist das Gegengewicht
von einer in den Kühlschrank eingebauten, als Flüssigkeitsabscheider und als Überhitzer
für das aus dem Verdampfer kommende Kältemittel dienende Kapsel umschlossen, die
durch offene Leitungen auf der einen Seite mit dem Verdampfer und auf der anderen
Seite mit der Saugseite des Kompressors verbunden ist. .Im Gegensatz zu den bekannten
Konstruktionen kommt man bei der Erfindung mit wesentlich kleineren Abmessungen
für das Kompressorrnotorgehäuse aus. Die im Kühlraum befindliche, das Gegengewicht
abschließende Kapsel wird vorzugsweise gleichzeitig als Ölbehälter, Flüssigkeits-
und Olabscheider und als überhitzer für das aus dem Verdampfer kommende Arbeitsmittel
verwendet. Diese Kapsel sorgt somit dafür, daß das aus dem eigentlichen Verdampfer
weggesaugte Arbeitsmittel besser ausgenutzt wird als bei den bekannten Einrichtungen,
da das aus dem Verdampfer unter Umständen mitgerissene flüssige Kältemittel in der
das Gegengewicht umschließenden Kapsel, die mit der Kühlraumluft in Wärmeaustausch
steht, zurVerdampfung gebracht wird, so daß der Saugseite des Kompressors die Kältemitteldämpfe
in überhitzter Form zuströmen. Das beim Betrieb der Kältemaschine in den Verdampfer
gelangende Schmiermittel wird bei der Erfindung in der das Gegengewicht umschließenden
Kapsel vom Kältemittel getrennt und den Schmierstellen wieder
zugeführt.
Die bei der Erfindung verwendete Anordnung des Gegengewichtes bringt noch den weiteren
Vorteil, daß sich die Lagerung des gesamten Kältemaschinenaggregates in der Kühlschrankwand
sowie die Wärmeisolation und Abdichtung besonders einfach durchbilden läßt.
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Auch für die Kälteabgabe vom Verdampfer an den Kühlraum und für die
Regelung der Verdampfertemperatur hat die bei der Erfindung verwendete, das Gegengewicht
umschließende Kapsel besondere Bedeutung.
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Die Kapsel wird nämlich vorzugsweise als Läufer eines Zentrifugalgebläses
ausgebildet, welches dazu dient, die Kühlraumluft umzuwälzen. Bei den bekannten
Einrichtungen, bei denen das Gegengewicht in die Kompressormotorkapsel oder in die
als Kondensator dienende Kapsel eingebaut ist, ist die Kapsel so ausgeführt, daß
sie die Kühlluft für die wärmeabgebenden Teile der Kältemaschine fördert. Im Gegensatz
dazu wird die Kapsel bei der Erfindung zur Förderung der Kühlraumluft verwendet.
Wenn man die in den Kühlraum eingebauten rotierenden Teile der Kältemaschine gemäß
der weiteren Erfindung von einer fest in den Kühlraum eingebauten Schutzkappe umschließt,
so kann man hierbei eine ganz besonders einfache Regelung der Kälteabgabe dadurch
erzielen, daß Mittel zur Regelung der Luftzirkulation zwischen dein eigentlichen
Kühlraum und dem den Verdampfer umschließenden Raum vorgesehen werden. Bei Kühlschränken,
die einen unmittelbar in den Kühlraum eingebauten Verdampfer haben, ist es schon
bekannt, zwischen dem kälteerzeugenden Raum und dem Kühlraum besondere Durchtrittsöffnungen
vorzusehen, die durch einen Kühlgutbehälter verschlossen werden können. Es ist ferner
auch schon bekannt, zwischen dem fest eingebauten kälteabgebenden Teil und dem Kühlraum
einen Luftführungskanal anzuordnen, der durch Klappen verschließbar ist. Bei der
Erfindung werden diese Mittel angewendet, um den von einem rotierenden Verdampfer
angetriebenen Strom der Kühlraumluft zu regeln. Wenn man dabei mit einem von flüssigen
Kältemittel überfluteten Verdampfer arbeitet, so läßt sich nun die Verdampfertemperatur
in einfacher Weise durch Verkleinerung der Luftzufuhr zur wärmeaufnehmenden Oberfläche
des Verdampfers regeln. In modernen Haushaltskühlschränken verlangt man stets neben
der Kühlung des Kühlraumes auch die Möglichkeit, Eisspeisen zu bereiten. Für die
Kühlraumkühlung ist eine -hohe Verdampfungstemperatur von etwa o° C wirtschaftlich,
während für die Eisbereitung ganz wesentliche tiefere Temperaturen, z. B. -1o° bis
-2o°, je nach der gewünschten Geschwindigkeit, erforderlich sind. Diesen Forderungen
ist man in der Praxis bisher meist dadurch gerecht geworden, daß man einen zwischen
diesen genannten Grenzwerten liegenden Mittelwert für die Verdampfungstemperatur
wählt, die also weder den Erfordernissen der wirtschaftlichen Schrankkühlung noch
einer schnellen Eisbereitung voll gerecht wird. Bei der Erfindung wird im Gegensatz
zu dieser bekannten Arbeitsweise, je nachdem ob Schrankkühlung oder Eisbereitung
beabsichtigt ist, mit diesen Betriebszuständen angepaßten Verdampfungstemperaturen
gearbeitet.
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Im normalen Betriebe, d. h. wenn der Verdampfer seine Kälte in erster
Linie in den Kühlraum abgeben soll, wird man die Kompressionskältemaschine vorzugsweise
so betreiben, daß die Verdampfertemperatur etwa o° C beträgt; infolgedessen arbeitet
man mit einem sehr guten Wirkungsgrad für die Kälteerzeugung.
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Die Eisbereitung kann man nun in einfacher Weise dadurch vornehmen,
daß man nach Einsetzen der Eiskästchen in die den Verdampfer abschließende Kappe
die Lufteintrittsöffnungen, welche normalerweise die Kühlraumluft dem Verdampfer
zuleiten, geschlossen werden. Dann sinkt durch die hiermit vorgenommeneVerkleinerung
des zu kÜhlenden Raumes die Verdampfertemperatur tief genug ab, um eine schnelle
Eisbereitung sicherzustellen.
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Um ein Mitnehmen des Gegengewichtes durch den zu stark belasteten
Kompressor auf alle Fälle zu vermeiden, ist das Gegengewicht so groß bemessen, daß
das maximal von ihm im Betrieb ausgeübte Gegenmoment größer ist als das Kippmoment
des Antriebsmotors. Das Gegengewicht sorgt somit dafür, daß der 1 Antriebsmotor
bei starker Belastung abgebremst wird, ein Mitnehmen des Gegen- -gewichtes ist bei
der oben bezeichneten Bemessung also ausgeschlossen, vielmehr wird eine Drehzahlabsenkung
durch die Überlastung des Motors bewirkt, die dazu benutzt wird, durch Vermittlung
automatischer, vorzugsweise durch Fliehkraft betätigter Schaltmittel eine Entlastung
des Kompressors und damit des Motors vorzunehmen. Gleichzeitig kann eine solche
von der Drehzahl abhängige Schaltvorrichtung der Anlaßerleichterung dadurch dienen,
daß der Kompressor im Stillstand und bei den niedrigen Drehzahlen entsprechend entlastet
ist.
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Man kann die Anlaßschwierigkeiten auch dadurch überwinden, daß eine
von der Motorleistung,; z. B. von der Motorstromstärke, abhängige Regeleinrichtung
die Kompressorleistung entsprechend der Motorbelastung ein- i stellt. Man kann z.
B. bei Überschreiten einer bestimmten Motorleistung die Druckseite des
Kompressors
mit der Saugseite verbinden. Eine besonders gute Anpassung an wechselnde Betriebsbedingungen
kann man dann erzielen, wenn man den wirksamen Kompressorraum entsprechend der Belastung
des Motors automatisch einstellt. Hiei für eignet sich vorzugsweise ein fliehkraftbetätigtes
Ventil, das abhängig von der Drehzahl, d. h. von der Belastung des Motors, den Kompressionsraum
vergrößert oder verkleinert.
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Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Fig. i und
2 ist ein Längs-und Ouerschnitt durch eine beispielsweise mit schwefliger Säure
arbeitende Kompressionskältemaschine dargestellt, welche in einen Haushaltskühlschrank
eingebaut ist. Die Maschine arbeitet mit einem elektromotorisch angetriebenen umlaufenden
Kompressor und einer durch ein Gegengewicht festgehaltenen Kurbelwelle. Mit i ist
das Kompressorgehäuse bezeichnet. In dem damit verbundenen Zylinder 2 arbeitet ein
Kolben 3. Die Bewegung des Kolbens wird bei dein rotierenden Kompressorgehäuse dadurch
hervorgerufen, daß die Kurbelwelle 6 mit der Kurbel 5 durch ein Gegengewicht 7 festgehalten
wird. Mit dem Koinpressorgehäuse i fest verbunden ist der Lagerzapfen 8, der in
der Lagerschale 9 ruht, die ihrerseits fest mit dem Gehäuse io verbunden ist. Auf
der fest mit dem Kornpressorgehäuse i verbundenen Hülse ii ist die Kapsel 1a befestigt,
welche das Gegengewicht 7 umschließt. An die Kapsel i2 schließt sich der rotierende
Verdampfer 13 an. Der Verdampfer 13 steht in offener Verbindung mit der Kapsel 12
und weiter durch die Hohlwelle 6 mit dem Innenraum des Kompressors i. Das Ko,mpresso,rkurbelgeliäuse
steht also unter Verdampferdruck. Das bringt gegenüber den bekannten unter Kondensatordruck
stehenden Kurbelgehäusen den besonderen Vorteil, daß eine kraftverzehrende stopfbuchsenähnliche
Abdichtung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Verdampfer vermieden wird.
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Die aus dem Verdampfer angesaugten Kältemitteldämpfe treten durch
Öffnungen 14 . in den Kompressorraum ein und werden durch die Bewegung des Kolbens
durch das Rückschlagventil 15 in den Kondensator 16 gedrückt. Das verflüssigte Kältemittel
gelangt durch eine Leitung 17 in eine Kammer 18 und von dort durch einen Filter
19 in eine Kammer 2o. Der Filter ig: ist zur Erleichterung des Ausgleichs
als Gegengewicht des Zylinders ausgebildet. An die Kammer 20 ist das Drosselrohr
21 angeschlossen. Dieses ist in der aus der Figur ersichtlichen Weise mit einigen
Windungen dem Kühlluftstrom ausgesetzt, es durchsetzt dann das Lager 8, 9 und ist
dann mit einigen weiteren Windungen an die Kap-Sel 12 gewickelt und führt schließlich
zu einem im Verdampfer 13 angeordneten Ventil 22. Dieses Ventil hat den Zweck, den
Zufluß des Kältemittelkondensats zum Verdampfer während der Betriebspausen abzusperren.
Das Ventil arbeitet mit Hilfe eines Gewichtes 23, das durch die Fliehkraft entgegen
dem Druck einer Feder 24 in die dargestellte Schaltlage gebracht wird. Bei Unterschreiten
einer bestimmten Drehzahl überwiegt die von der Feder 24 ausgeübte Kraft und schließt
das Ventil.
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- Das flüssige Kältemittel und das damit vermengte Schmiermittel sammelt
sich in dem Verdampfer 13, wobei das spezifische schwere Kältemittel infolge
der Fliehkraft die äußere Schicht 25 und das spezifische leichtere Schmiermittel
die darüberliegende Schicht 26 bildet. Durch Wärmeaufnahme der Oberfläche des Verdampfers
verdampft das Kältemittel und gelangt aus dem Verdampferrauin über die Kapsel 12
und durch die Hohlwelle 6 wieder zurück zur Saugseite des Kompressors.
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Das Öl wird durch eine Rohrleitung 27v011 der Oberfläche des Verdampfers
abgeschöpft und gelangt durch die Öffnungen 28 in die Kapsel 12 und sammelt sich
als zylinderförmige Schicht 29 am Umfang der Kapsel. Zuin Schmieren des Kompressors-wird
das Öl mit Hilfe der Leitung 3o hochgepumpt. Durch die Öffnungen 31 tritt das Schmiermittel
in die Hohlwelle 6 ein und wird von den Kältemitteldämpfen in den. Kompressor befördert,
wobei durch die Löcher 81 ätich die Lagerung der feststehenden Kurbelwelle 6 in
der sich drehenden Hülse i i .geschmiert wird. Das Rohr 27 wird von einem mit dem
Gegengewicht 7 fest verbundenen Halter 62 getragen, der als Prallfläche ausgebildet
ist. Diese Prallfläche sorgt dafür, daß sich die Flüssigkeit, die aus dem Verdampfer
unter Umständen mitgerissen wird, vom gasförmigen Kältemittel trennt. Das flüssige
Kältemittel fällt in den von der Kapsel 12 umschlossenen Raum und wird hier zur
Verdampfung gebracht, so daß durch die Hohlwelle 6 ein gut getrockneter Kältemittelstrorn
zum Kompressor geleitet wird.
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Das Kompressorgehäuse ist direkt mit dem Läufer 33 des antreibenden
Elektromotors gekuppelt. Die Welle 33 des Motors besitzt cin konisches Ende 34,
das in eine entsprechende Nabe 35 des Kompressorgehäuses paßt. Die Welle 33 ist
bei 36 mit dem Kompressorgehäuse verschraubt. Der Stator 37 des Antriebsmotors ist
mit dem Gehäuse io, welches den Kondensator nach außen abschließt, verbunden. Bei
38 ist die Motorwelle gelagert. Der Motor ist auf der dem Kompressor abgewendeten
Seite hin mit einer Kappe 39 abgeschlossen. Der rotierende Kompressor ist als Zentrifugalgebläse
ausgebildet. Er trägt
zu diesem Zweck radial angeordnete Flügel
40. Der Kondensator 16, welcher das Kompressorgehäuse umschließt, ist als Leitorgan
des Zentrifugalgebläses ausgebildet. Die Kühlluft wird .durch eine unten im Gehäuse
z o vorgesehene Öffnung q r angesaugt und tritt in der Pfeilrichtung durch die Gebläseschaufeln
40, sttömt an den Kondensatorwandungen entlang und streicht über die Kühlrippen
42 des Stators 37. Ein anderer Strom der Kühlluft tritt durch die Öffnungen 43,
welch: an der Kappe 39 des Elektromotors vorgesehen sind, ein und strömt durch die
im Rotor 32 vorgesehenen Kühlschlitze 44, um sich mit dein von der Öffnung 41 herkommenden
Luftstrom zu vereinigen.
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Das gesamte Aggregat ist gegenüber dem Kühlschrank durch vier Federn
45 abgestützt, die von Schrauben 46 gehalten werden. Diese Schrauben 46 sind auf
einem Tragblech 47 befestigt. Das Aggregat ist durch einen aus Wärmeisoliermaterial
bestehenden Deckel 48 mit Hilfe der elastischen Zwischenlagen 49 beweglich und gegen
Luftdurchtritt abgeschlossen hindurchgeführt. Der Deckel 48 wird in der aus der
Figur ersichtlichen Weise fest mit der Kühlschrankwandung zusammengebaut.
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Die in den Kühlraum hineinragenden rotierenden Teile der Kältemaschine,
nämlich hie Kapsel 12 und der Verdampfer r3, sind von einer Kappe 5o umschlossen.
- Diese Kappe besitzt eine Mittelwand 51, in welcher eine Öffnung 52' für den Durchtritt
der Kühlraumluft vorgesehen ist.
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Auf der der Kühlschranktür zugewendeten Seite besitzt die Kappe 5o
eine mit einem abnehmbaren Deckel 54 verschließbare Öffnung 55. Durch diese Öffnung
tritt die Kühlraumluft in der durch Pfeile angedeuteten Richtung in den Wärmeaustauschraum
56 des Verdampfers ein. Sie gelangt dann durch die Öffnung 52 in den Raum 57 und
wird aus diesem durch die Öffnung 53 in den Kühlraum zurückgefördert. Der Umläuf
der Kühlraumluft in der beschriebenen Weise wird dadurch hervorgerufen, daß die
Kapsel r2 durch Anordnung von Radialrippen 58 als Zentrifugalgebläse ausgebildet
ist. Am unteren Teil des Wärmeaustauschraumes 56 ist eine Öffnung 59 zur Einführung
einer Eisschublade 6o vorgesehen, 61 ist eine Tropfwasserschale unterhalb der Kappe
5o, die auf dem oberen kt)st des Kühlschrankes steht.
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Um eine Überlastung des Antriebsmotors zu verhüten, ist in dem Druckraum
des Kompressors ein von der Fliehkraft betätigtes Ventil 63 vorgesehen, daß
bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl den Druckraum des Kompressors unmittelbar
mit der Saugseite verbindet. Das aus Fig. 2 ersichtliche Ventil arbeitet dabei so,
daß es bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl den Kompressor völlig entlastet.
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In den Fig. 3 und 4. ist eine andere Ausführungsform für das Regelorgan
dargestellt, welches die Zufuhr der Kühlraumluft zur Wärmeaustauschkammer 56 des
Verdampfers regelt. Das Regelorgan ist, wie die Figuren erkennen lassen, soausgebildet,
daß die bev orzugten Betriebsstellungen deutlich erkenntlich gemacht sind. Zu diesem
Zweck ist auf dem Regelorgan eine Aufschrift Eisbereitung und eine zweite Aufschrift
Schrankkühlung vorgesehen, diese Aufschriften erscheinen bei entsprechender Einstellung
des Schiebers 83 in den an der Vorderwand der Kappe 5o vorgesehenen Öffnungen 82.
Man kann auch auf die Verwendung eines solchen Regelorgans ganz verzichten und die
zum Einsetzen der Eisschublade dienende Öffnung als einzige Öffnung zur Zufuhr der
Kühlraumluft zum Verdampfer benutzen. @ In diesem Falle ist der Kühlraum schon durch
das Einsetzen der Eisschubladen vom Verdampfer abgesperrt.