NO864928L

NO864928L - HEAT PUMP.

Info

Publication number: NO864928L
Application number: NO864928A
Authority: NO
Inventors: Johan Haga
Original assignee: Kongsberg Vapenfab As
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1986-12-08
Publication date: 1986-12-08

Description

Oppfinnelsen angår en varmepumpe med lukket arbeidsme-diumkretsløp til transport av varme fra en luftstrøm til en annen, omfattende en trommelformet, med utvendige ribber forsynt fordamper som er anordnet for rotasjon i den ene luft-strøm for fordampning av arbeidsmediet, en likeledes trommelformet, med utvendige ribber forsynt kondensator som er anordnet koaksialt med fordampertrommelen for rotasjon sammen med denne i den annen luftstrøm for kondensasjon av arbeidsmediet, en i varmepumpen anordnet kompressor til kompresjon av det dampformede arbeidsmedium i fordamperen og levering av dette til kondensatoren og en returpassasje for kondensat fra kondensatoren til fordamperen. The invention relates to a heat pump with a closed working medium circuit for the transport of heat from one air flow to another, comprising a drum-shaped evaporator provided with external ribs which is arranged for rotation in one air flow for evaporation of the working medium, a likewise drum-shaped, with external fins equipped with a condenser which is arranged coaxially with the evaporator drum for rotation together with this in the second air stream for condensation of the working medium, a compressor arranged in the heat pump for compression of the steam-shaped working medium in the evaporator and delivery of this to the condenser and a return passage for condensate from the condenser to the evaporator.

Hensikten med oppfinnelsen er å forbedre de tidligere kjente varmepumper ved å gi dem en forenklet utførelse som reduserer fremstillingskostnadene og vedlikeholdskostnadene, samtidig som der oppnås en tilstrekkelig varmeveksling mellom de luftstrømmer som skal avkjøles resp. oppvarmes på den ene side og varmepumpens fordamper resp. kondensator på den annen side. The purpose of the invention is to improve the previously known heat pumps by giving them a simplified design that reduces manufacturing costs and maintenance costs, while at the same time achieving sufficient heat exchange between the air flows to be cooled or is heated on one side and the heat pump's evaporator or capacitor on the other hand.

Varmepumpen ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedThe heat pump according to the invention is characterized by

at kondensatortrommelen og fordampertrommelen er forbundet endeveis til en sammenhengende trommel med et mellomliggende, medroterende ringkammer som utgjør returpassasjen for kondensat og har større diameter enn både fordampertrommelen og kondensattrommelen samt er beregnet på å inneholde et ringformet reservoar for kondensat, samtidig som en skillevegg mellom fordamper og kondensator rager inn i kondensatringen for å holde gassene (dampene) i henholdsvis fordamper og kondensator adskilt. that the condenser drum and the evaporator drum are connected end-to-end into a continuous drum with an intermediate, co-rotating annular chamber which forms the return passage for condensate and has a larger diameter than both the evaporator drum and the condensate drum and is intended to contain an annular reservoir for condensate, at the same time as a partition between the evaporator and condenser protrudes into the condensate ring to keep the gases (vapours) in the evaporator and condenser respectively separate.

Ved tilstrekkelig høy rotasjonshastighet av den sammenhengende trommel og dermed av kondensatringen vil der kunne frembringes tilstrekkelig høye sentrifugalkrefter til at en nivåforskjell av væsken i kondensatringen på relativt få cm kan tette mot den nødvendige trykkforskjell mellom fordamper og kondensator. Hvis trykket i kondensatoren f.eks. er 1,73 At a sufficiently high rotational speed of the continuous drum and thus of the condensate ring, sufficiently high centrifugal forces can be produced so that a level difference of the liquid in the condensate ring of relatively few cm can seal against the necessary pressure difference between evaporator and condenser. If the pressure in the condenser e.g. is 1.73

ata ved en kondensasjonstemperatur på +39°C og trykket i fordamperen er ca. 0,094 ata ved en fordampningstemperatur på ata at a condensation temperature of +39°C and the pressure in the evaporator is approx. 0.094 ata at an evaporation temperature of

-30°C, blir således trykkforholdet 1,73 : 0,094 = 18,4, mens trykkforskjellen bare blir ca. 1,64 ata. Når der anvendes et arbeidsmedium av Freon 11 og en rotasjonshastighet på 750 o/min vil trykkforskjellen mellom fordamper og kondensator kunne utlignes med en nivåforskjell i kondensatringen på ca. 4 cm ved en diameter på ca. 85 0 mm. Til å transportere konden-satvæsken fra ringkammeret til de flater i fordamperen hvor kondensatet igjen skal fordampes, kan der ifølge oppfinnelsen anvendes et pitotrør. -30°C, the pressure ratio thus becomes 1.73 : 0.094 = 18.4, while the pressure difference is only approx. 1.64 ata. When a working medium of Freon 11 is used and a rotation speed of 750 rpm, the pressure difference between evaporator and condenser can be compensated by a level difference in the condensate ring of approx. 4 cm at a diameter of approx. 850 mm. According to the invention, a pitot tube can be used to transport the condensate liquid from the annular chamber to the surfaces in the evaporator where the condensate is again to be evaporated.

Den i varmepumpen anbragte kompressor kan ha en rekke forskjellige utførelser. Således kan der anvendes en fler-trinns sentrifugalkompressor som arbeider med høy hastighet. The compressor installed in the heat pump can have a number of different designs. Thus, a multi-stage centrifugal compressor that works at high speed can be used.

I forbindelse med den foreliggende kondensatring i ringkammeret ifølge oppfinnelsen kan imidlertid fortrinnsvis den i kondensatringen innragende skillevegg danne et pumpehjul for en væskeringkompressor. Denne væskeringkompressor skiller seg fra vanlige væskeringkompressorer ved at kompressorens hus også roterer, fortrinnsvis med samme omdreiningstall som pumpehjulet. In connection with the present condensate ring in the annular chamber according to the invention, however, the dividing wall projecting into the condensate ring can preferably form an impeller for a liquid ring compressor. This liquid ring compressor differs from ordinary liquid ring compressors in that the compressor housing also rotates, preferably at the same speed as the impeller.

En væskeringkompressor kan vanligvis arbeide med faste inn- og utløpsporter plassert i styreskiver så lenge trykkforholdet ligger under ca. 7. Hvis trykkforholdet er høyere enn dette, må der vanligvis anordnes et ventilsystem i trykkåp-ningen. Ifølge den foreliggende oppfinnelse kan der imidlertid anordnes en roterende væskelås på trykksiden. Denne væskelås fungerer også som tilbakeslagsventil og hindrer gass i å strøm-me tilbake fra kondensatoren til væskeringkamrene under innsugningsfasen. A liquid ring compressor can usually work with fixed inlet and outlet ports located in guide discs as long as the pressure ratio is below approx. 7. If the pressure ratio is higher than this, a valve system must usually be arranged in the pressure opening. According to the present invention, however, a rotating liquid lock can be arranged on the pressure side. This liquid lock also acts as a non-return valve and prevents gas from flowing back from the condenser to the liquid ring chambers during the intake phase.

Bruken av en væskeringkompressor har hittil ikke vært ansett som mulig når den gass som skal komprimeres, er det samme stoff som det kondensat som anvendes i væskeringen, The use of a liquid ring compressor has so far not been considered possible when the gas to be compressed is the same substance as the condensate used in the liquid ring,

idet man i dette tilfellet vil få uønsket fordampning i væskeringkamrene. I henhold til den foreliggende oppfinnelse kan man imidlertid anvende en væskering som i tillegg til arbeidsmediet består av en væske med lavere spesifikk tyngde. For eksempel kan arbeidsmediet bestå av Freon 11 og den annen væske av etylenglykol. Som følge av forskjellen i spesifikk tyngde vil arbeidsmediet legge seg ytterst i væskeringen, since in this case you will get unwanted evaporation in the liquid ring chambers. According to the present invention, however, a liquid ring can be used which, in addition to the working medium, consists of a liquid with a lower specific gravity. For example, the working medium can consist of Freon 11 and the other liquid of ethylene glycol. As a result of the difference in specific gravity, the working medium will settle at the outer end of the liquid ring,

mens etylenglykolen vil foreligge innerst i væskeringen og dermed danne den overflate av væskeringen som begrenser kom-press orkamr ene . while the ethylene glycol will be located in the innermost part of the liquid ring and thus form the surface of the liquid ring which limits the compression chamber.

Ytterligere trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse av et utførelseseksempel på en varmepumpe med væskeringkompressor. Fig. 1 er et lengdesnitt gjennom en varmepumpe ifølge oppfinnelsen. Further features and advantages of the present invention will be apparent from the subsequent description of an embodiment of a heat pump with liquid ring compressor. Fig. 1 is a longitudinal section through a heat pump according to the invention.

Fig. 2 er et snitt etter II-II på fig. 1.Fig. 2 is a section along II-II in fig. 1.

Fig. 3 er et snitt gjennom et parti av en av trommelmantlene og viser en stasjonær kamformet anordning til å øke luft-skiftningen rundt trommelen. Fig. 4 viser en utførelse med sentrifugalkompressor istedenfor væskeringkompressor. Fig. 5 viser en utførelse av en varmepumpe ifølge oppfinnelsen installert i et hus. Fig. 3 is a section through part of one of the drum jackets and shows a stationary comb-shaped device to increase the air exchange around the drum. Fig. 4 shows an embodiment with a centrifugal compressor instead of a liquid ring compressor. Fig. 5 shows an embodiment of a heat pump according to the invention installed in a house.

Den på tegningen viste varmepumpe består av en fordampertrommel 1 og en kondensatortrommel 2 som er forbundet for å danne en trommelenhet ved ved hjelp av flenser 3, 4 som er sammenboltet. Flensen 3 er tildannet på et utvidet veggparti 5 som danner et ringkammer 6 med større diameter enn både fordampertrommelen 1 og kondensatortrommelen 2. The heat pump shown in the drawing consists of an evaporator drum 1 and a condenser drum 2 which are connected to form a drum unit by means of flanges 3, 4 which are bolted together. The flange 3 is formed on an extended wall section 5 which forms an annular chamber 6 with a larger diameter than both the evaporator drum 1 and the condenser drum 2.

Trommelmantlene av såvel fordamperen 1 som kondensatoren 2 er svakt koniske, idet den største ende av begge tromler vender mot ringkammeret. Konisiteten kan imidlertid også være omvendt, og i dette tilfelle kan der ved den motsatt ringkammeret 6 liggende ende av fordampertrommelen 1 og/eller kondensatortrommelen 2 foreligge et radialt utvidet ringformet sumpparti 6' (se fig. 4) som står i væskeforbindelse med ringkammeret. De to trommelmantler bærer utvendige ribber 7 for forbed-ring av varmeovergangen mellom arbeidsmediet inne i fordamperen resp. kondensatoren og den luftstrøm som skal avkjøles resp. oppvarmes. Varmeovergangen kan ytterligere forbedres ved hjelp av minst én innstillbar, men ikke medroterende kamformet anordning 33 som rager inn mellom ribbene og derved øker luft-skiftningen rundt trommelen, og som er vist på fig. 3. Som følge av høy rotasjonshastighet av varmepumpen vil ribbene 7 være selvrensende, idet de på grunn av sentrifugalkraften vil holde seg rene, selv når de arbeider i stoffholdig avluft som stammer fra ventilasjon av en industriell prosess. Videre kan man vente at is ikke vil dannes på kjøleribbene, fordi sentri-fugalkreftene vil slynge kondenserte dråper bort fra kjøle-flåtene. Av disse grunner og som følge av den høye relative hastighet mellom den omgivende luft og kjøleribbene vil der oppnås høyere varmeovergangstall mellom luft og kjøleribber enn det som er vanlig ved konvensjonelle luftbatterier . The drum jackets of both the evaporator 1 and the condenser 2 are slightly conical, with the largest end of both drums facing the annular chamber. However, the conicity can also be reversed, and in this case, at the end of the evaporator drum 1 and/or the condenser drum 2 opposite the annular chamber 6, there may be a radially expanded annular sump part 6' (see fig. 4) which is in liquid connection with the annular chamber. The two drum jackets carry external ribs 7 for improving the heat transfer between the working medium inside the evaporator or the condenser and the air flow to be cooled resp. is heated. The heat transfer can be further improved by means of at least one adjustable, but not co-rotating, comb-shaped device 33 which protrudes between the ribs and thereby increases the air exchange around the drum, and which is shown in fig. 3. As a result of the high rotation speed of the heat pump, the fins 7 will be self-cleaning, as they will remain clean due to the centrifugal force, even when working in substance-containing waste air originating from the ventilation of an industrial process. Furthermore, one can expect that ice will not form on the cooling fins, because the centrifugal forces will fling condensed droplets away from the cooling fins. For these reasons and as a result of the high relative speed between the surrounding air and the heat sinks, higher heat transfer rates between air and heat sinks will be achieved than is usual with conventional air batteries.

Trommelenheten er opplagret på akseltapper 8, 9 for drift ved hjelp av en ikke vist motor. Akseltappen 8 er ikke direkte forbundet med fordamperen 1, men isteden festet til et klokkeformet endedeksel 10 som er fastboltet på enden av fordamperen 1. The drum unit is supported on axle pins 8, 9 for operation by means of a motor not shown. The axle pin 8 is not directly connected to the evaporator 1, but instead attached to a bell-shaped end cover 10 which is bolted to the end of the evaporator 1.

De sammensatte mantler 1, 2 er fylt med en nøye utmålt mengde av et arbeidsmedium, f.eks. Freon 11, og en likeledes nøyaktig utmålt, mindre mengde etylenglykol. Arbeidsmediet og etylenglykolen danner ved rotasjon av varmepumpen en væskering 11 som roterer sammen med ringkammeret 6. Som følge av forskjellen i spesifikk tyngde mellom arbeidsmediet og etylenglykolen vil det væskeformede arbeidsmedium legge seg ytterst i væskeringen 11, mens etylenglykolen vil danne et skikt på innersiden av væskeringen. For adskillelse av gassvolumene i henholdsvis fordamper 1 og kondensator 2 er der anordnet et pumpehjul 12 som rager inn i kondensatringen 11. Pumpehjulet 12 består av to gavlskiver 13, 14, en ringvegg 15 som forbinder gavlskivene 13, 14, og et passende antall, f.eks. åtte, radiale skillevegger 16 som deler det utenfor ringveggen 15 og mellom gavlskivene 13 og 14 liggende parti av pumpehjulet i et tilsvarende antall utad åpne pumpekamre 17. Hvert kammer 17 har en sugeport 18 i gavlskiven 13 for innsugning av damper eller gasser fra fordamperen 1 og en utløpsport 19 for komprimert arbeidsmedium i gavlskiven 14. The composite mantles 1, 2 are filled with a carefully measured quantity of a working medium, e.g. Freon 11, and a similarly precisely measured, smaller amount of ethylene glycol. When the heat pump rotates, the working medium and the ethylene glycol form a liquid ring 11 which rotates together with the ring chamber 6. As a result of the difference in specific gravity between the working medium and the ethylene glycol, the liquid working medium will settle at the outermost part of the liquid ring 11, while the ethylene glycol will form a layer on the inside of the liquid ring . For separation of the gas volumes in evaporator 1 and condenser 2, respectively, a pump impeller 12 is arranged which projects into the condensate ring 11. The pump impeller 12 consists of two end plates 13, 14, an annular wall 15 which connects the end plates 13, 14, and a suitable number, f .ex. eight, radial partitions 16 which divide the part of the pump wheel lying outside the ring wall 15 and between the end discs 13 and 14 into a corresponding number of outwardly open pump chambers 17. Each chamber 17 has a suction port 18 in the end disc 13 for the suction of steam or gases from the evaporator 1 and an outlet port 19 for compressed working medium in the gable disc 14.

I forbindelse med sugeporten 18 er der tildannet innløps-kanaler 20 som dannes av skjermer 21. Hver utløpsport 19 er forbundet med en utløpskanal 22 som dannes av to skjermer 23, 24 slik anordnet at de danner en væskelås ved rotasjonen. Denne væskelås er slik dimensjonert at den får et åpningstrykk som er noe større enn trykket i kondensatoren 2. En slik væske lås erstatter et ventilsystem med bevegelige deler og funksjo-nerer også som tilbakeslagsventil, idet den hindrer gass i å strømme tilbake fra kondensatoren 2 til væskeringkamrene 17 under innsugningsfasen. In connection with the suction port 18, inlet channels 20 are formed which are formed by screens 21. Each outlet port 19 is connected to an outlet channel 22 which is formed by two screens 23, 24 arranged so that they form a liquid lock during rotation. This liquid lock is dimensioned in such a way that it gets an opening pressure that is somewhat greater than the pressure in the condenser 2. Such a liquid lock replaces a valve system with moving parts and also functions as a non-return valve, as it prevents gas from flowing back from the condenser 2 to the liquid ring chambers 17 during the intake phase.

Pumpehjulet 12 er opplagret på en eksentertapp 25' som bæres av en aksel 25 som er konsentrisk med trommelenheten 1, 2 og opplagret i fordamperen 1. Enden av akselen 25 rager ut gjennom endeveggen 2 6 av fordamperen 1 og inn i det rom som dannes av dekselet 10. Her bærer akselen 25 et lamellhjul 27 som holdes fast av en magnet 28 utenfor dekselet 10, slik at akselen 25 ikke vil rotere. Lamellhjulet 27 og magneten 28 er anbragt i forbindelse med fordamperen 1, idet det lavere trykk i denne gir bedre forhold for de magnetiske kraftlinjer enn kondensatoren 2. The impeller 12 is supported on an eccentric pin 25' which is carried by a shaft 25 which is concentric with the drum unit 1, 2 and supported in the evaporator 1. The end of the shaft 25 protrudes through the end wall 2 6 of the evaporator 1 and into the space formed by the cover 10. Here, the shaft 25 carries a lamellar wheel 27 which is held firmly by a magnet 28 outside the cover 10, so that the shaft 25 will not rotate. The vane wheel 27 and the magnet 28 are placed in connection with the evaporator 1, as the lower pressure in this gives better conditions for the magnetic lines of force than the condenser 2.

Pumpehjulet 12 roterer på den stillestående eksentertapp 25' som følge av at pumpehjulet 12 er forbundet med ringkammer-partiet 6 av trommelenheten ved hjelp av en leddstang 29. Pumpehjulet 12 vil dermed rotere med samme hastighet som fordamper 1 og kondensator 2, samtidig som det utfører en tilnær-met radialtrettet, syklisk, frem- og tilbakegående bevegelse i forhold til ringkammeret 6 og dermed væskeringen 11. Dermed vil hvert av arbeidskamrene 17 i pumpehjulet 12 syklisk bevege seg mer eller mindre inn i væskeringen 11, slik at volumet av arbeidskamrene 17 endres. The impeller 12 rotates on the stationary eccentric pin 25' as a result of the impeller 12 being connected to the annular chamber part 6 of the drum unit by means of a connecting rod 29. The impeller 12 will thus rotate at the same speed as evaporator 1 and condenser 2, at the same time that it performs an approximately radial, cyclical, reciprocating movement in relation to the annular chamber 6 and thus the liquid ring 11. Thus, each of the working chambers 17 in the impeller 12 will cyclically move more or less into the liquid ring 11, so that the volume of the working chambers 17 changes .

Akselen 25 bærer på motsatt side a<y>eksentertappen 25'The shaft 25 carries on the opposite side the eccentric pin 25'

en motvekt 30 som helt eller delvis kan utbalansere de usym-metriske krefter som kan oppstå hvis akselen 25 og dermed eksentertappen 25' skulle begynne å rotere sammen med fordamperen 1 og kondensatoren 2. a counterweight 30 which can completely or partially balance out the asymmetric forces that can arise if the shaft 25 and thus the eccentric pin 25' should start to rotate together with the evaporator 1 and the condenser 2.

Til å transportere kondensat opp fra væskeringen 11To transport condensate up from the liquid ring 11

og inn på innerveggen av trommelmantelen av fordamperen 1, hvor kondensatet kan fordampe under opptak av varme fra den luft som strømmer forbi på utsiden av fordamperen 1, er der anordnet et pitotrør 31. Dette pitotrør kan være festet til motvekten 30. Alternativt kan pitotrøret være opplagret på akselen 25 ved den ende av fordamperen som ligger motsatt ringkammeret 6, hvilket er særlig hensiktsmessig når kompressoren er en sentrifugalkompressor. Pitotrøret kan i dette til- and onto the inner wall of the drum jacket of the evaporator 1, where the condensate can evaporate while absorbing heat from the air that flows past on the outside of the evaporator 1, there is arranged a pitot tube 31. This pitot tube can be attached to the counterweight 30. Alternatively, the pitot tube can be stored on the shaft 25 at the end of the evaporator which is opposite the annular chamber 6, which is particularly appropriate when the compressor is a centrifugal compressor. The pitot tube can in this

felle rage inn i det foran omtalte (ikke viste) sumpparti. Pitotrøret kan føre kondensatet til den smaleste ende av for-damperens mantelflate, hvorfra det strømmer tilbake mot ringkammeret som følge av mantelflatens koniske form. Som vist kan imidlertid også kondensatet sprøytes ut på innerflaten av fordampermantelen gjennom dyser 32. Hensikten med dette er å hindre at man får et laminært væskeskikt på innerveggen av fordampertrommelen. fall into the previously mentioned (not shown) swamp area. The pitot tube can lead the condensate to the narrowest end of the pre-evaporator's mantle surface, from where it flows back towards the annular chamber as a result of the mantle surface's conical shape. As shown, however, the condensate can also be sprayed onto the inner surface of the evaporator jacket through nozzles 32. The purpose of this is to prevent a laminar liquid layer from being formed on the inner wall of the evaporator drum.

Skjønt det ikke er vist på tegningen, kan de innvendige flater av kondensatortrommelen være utført med aksialt for-løpende ribber. Hensikten med dette er også her å hindre at der fås et laminært væskeskikt med en radial trykkgradient. Videre vil ribbene rage opp gjennom kondensatskiktet og bedre varmeovergangen ved kondensasjon av kjølemediumdampene. Although it is not shown in the drawing, the inner surfaces of the condenser drum can be made with axially extending ribs. The purpose of this is also here to prevent a laminar liquid layer with a radial pressure gradient from being obtained. Furthermore, the ribs will project up through the condensate layer and improve the heat transfer during condensation of the refrigerant vapours.

Trommelenheten kan være fremstilt av aluminium, som erThe drum unit can be made of aluminum, which is

en god varmeleder. Da Freon 11 har et lavt damptrykk, vil trykket i kondensatoren kunne holdes tilstrekkelig lavt til at apparatet ikke trenger godkjennelse som trykkbeholder. a good conductor of heat. As Freon 11 has a low vapor pressure, the pressure in the condenser can be kept sufficiently low that the device does not need approval as a pressure vessel.

Den beskrevne varmepumpe virker som følger: The described heat pump works as follows:

Arbeidsmediet i form av kondensatet i væskeringen 11The working medium in the form of the condensate in the liquid ring 11

vil ved hjelp av pitotrøret 31 bli ført ut på innerveggen av fordampertrommelen, hvor arbeidsmediet vil fordampe under opptak av varme fra luft som føres forbi kjøleribbene 7 på yttersiden av fordamperen 1. Det fordampede arbeidsmedium vil bli suget inn gjennom sugeporten 18 under inhsugnings-slaget i hvert arbeidskammer 17 og ved det etterfølgende kom-presjonsslag bli presset ut gjennom utløpsporten 19 og væskelå-sen 22 og inn i kondensatoren 2. I kondensatoren kan tryk- will by means of the pitot tube 31 be led out onto the inner wall of the evaporator drum, where the working medium will evaporate while absorbing heat from air which is led past the cooling fins 7 on the outside of the evaporator 1. The evaporated working medium will be sucked in through the suction port 18 during the intake stroke in each working chamber 17 and during the subsequent compression stroke be pushed out through the outlet port 19 and the liquid lock 22 and into the condenser 2. In the condenser, pressure can

ket f.eks. være 1,73 ata ved en temperatur på 39°C når der anvendes Freon 11 som arbeidsmedium. Trykket i fordamperen 1 kan være ca. 0,094 ata ved en temperatur på -30°C. Trykkforskjellen mellom gassvolumene i fordamperen 1 og kondensatoren 2 vil føre til at nivået av væskeringen 11 mot fordamperen 1 ikke vil ligge i flukt med nivået mot kondensatoren 2. Forskjellen vil imidlertid bare utgjøre noen få cm når væskeringen roterer med en egnet hastighet. ket e.g. be 1.73 ata at a temperature of 39°C when Freon 11 is used as the working medium. The pressure in the evaporator 1 can be approx. 0.094 ata at a temperature of -30°C. The pressure difference between the gas volumes in the evaporator 1 and the condenser 2 will cause the level of the liquid ring 11 towards the evaporator 1 not to lie flush with the level towards the condenser 2. However, the difference will only amount to a few cm when the liquid ring rotates at a suitable speed.

I kondensatoren 2 vil den komprimerte freondamp konden-sere på mantelflaten under avgivelse av varme til den luft som strømmer forbi kondensatoren på yttersiden. Kondensat vil på grunn av trommelens koniske form strømme tilbake til væskeringen 11, hvorved kretsløpet er fullført. In the condenser 2, the compressed Freon vapor will condense on the mantle surface while giving off heat to the air that flows past the condenser on the outside. Due to the conical shape of the drum, condensate will flow back to the liquid ring 11, whereby the circuit is completed.

Varmepumpen vil vanligvis bli anbragt i et hus med to adskilte luftkanaler. Den luft som skal avkjøles, føres gjennom den kanal som passerer yttersiden av fordamperen 1. Den luft som skal oppvarmes, føres forbi yttersiden av kondensatoren 2. I hver luftkanal kan der være anordnet vifter, vanligvis propellvifter. Eventuelt kan de radiale kjøleribber 7 være slik utformet at de bidrar til transport av luften forbi fordamperen resp. kondensatoren. En varmepumpe iht. The heat pump will usually be placed in a house with two separate air ducts. The air to be cooled is led through the duct that passes the outside of the evaporator 1. The air to be heated is led past the outside of the condenser 2. In each air duct there can be fans, usually propeller fans. Optionally, the radial cooling fins 7 can be designed in such a way that they contribute to the transport of the air past the evaporator or the condenser. A heat pump according to

dette vil bli omtalt under henvisning til fig. 5. Varmepumpen kan f.eks. anvendes til oppvarming av ventilasjonsluft til en bygning. Hvis den bare skal anvendes til dette, kan luftkana-len rundt fordamperen 1 sløyfes og varmen tas rett og slett fra den omgivende luft. Hvis imidlertid systemet også skal benyttes til kjøling av ventilasjonsluften, f.eks. om som-meren, må det være mulig å omkoble luftstrømmen slik at ven-tilas j onsluf ten føres forbi fordamperen 1, mens den omgivende luft (uteluften) føres forbi kondensatoren 2. En slik omkob-ling kan oppnås rett og slett ved reversering av de propellvifter som benyttes til å føre luftstrømmene forbi varmepumpen. this will be discussed with reference to fig. 5. The heat pump can e.g. used for heating ventilation air to a building. If it is only to be used for this, the air duct around the evaporator 1 can be bypassed and the heat taken simply from the surrounding air. If, however, the system is also to be used for cooling the ventilation air, e.g. in the summer, it must be possible to switch the air flow so that the ventilation air is led past the evaporator 1, while the ambient air (outdoor air) is led past the condenser 2. Such a switch can be achieved simply by reversing the propeller fans used to guide the air currents past the heat pump.

Varmepumpen kan imidlertid også benyttes til andre for-mål enn til oppvarming eller avkjøling av ventilasjonsluft. Således kan varmepumpen benyttes til varmegjenvinning og av-fukting. However, the heat pump can also be used for purposes other than heating or cooling ventilation air. Thus, the heat pump can be used for heat recovery and dehumidification.

Et aggregat med en varmepumpe i henhold til oppfinnelsen kan reguleres med hensyn til sin kapasitet på flere forskjellige måter. Først og fremst kan omdreiningstallet av fordamperen og kondensatoren endres. Videre kan man regulere turtallet på den vifte som fører luft til fordamperen. Dermed endres varmestrømmen til aggregatet. En kombinasjon av de forannevnte reguleringsmuligheter er også mulig. Videre kan den magnet-kraft som fastholder eksentertappen 25' mot rotasjon, reduse-res eller oppheves. Når eksenteret roterer sammen med pumpehjulet, fås der ingen kompresjon. På denne måte kan der fås en trinnløs regulering av kompressorens ytelse. Disse reguleringsmuligheter tillater kontinuerlig drift av varmepumpen. An aggregate with a heat pump according to the invention can be regulated with regard to its capacity in several different ways. First of all, the speed of the evaporator and the condenser can be changed. You can also regulate the speed of the fan that leads air to the evaporator. This changes the heat flow to the unit. A combination of the aforementioned regulation options is also possible. Furthermore, the magnetic force which holds the eccentric pin 25' against rotation can be reduced or eliminated. When the eccentric rotates together with the impeller, no compression is achieved. In this way, stepless regulation of the compressor's performance can be achieved. These control options allow continuous operation of the heat pump.

Det foregående er en beskrivelse av konstruksjonen brukt som varmepumpe. Men konstruksjonen kan også virke som en ren varmegjenvinner med en temperaturvirkningsgrad på f.eks. 50-60%. Dette oppnås rett og slett ved fjerning av pumpehjulet 12 . The preceding is a description of the construction used as a heat pump. But the construction can also act as a pure heat recovery device with a temperature efficiency of e.g. 50-60%. This is simply achieved by removing the impeller 12.

Pitotrøret 31 vil som før føre kjølemediumkondensatThe pitot tube 31 will carry coolant condensate as before

til fordampermantelen. Trykket i fordamperen vil på grunn av de utvendige temperaturforhold innstille seg på et høyere nivå enn trykket i kondensatoren, og kjølemediumdampene vil strømme fra fordamperen til kondensatoren, hvor kondensasjon finner sted. Derfra strømmer kondensatet tilbake til ringkammeret 6 . to the evaporator jacket. Due to the external temperature conditions, the pressure in the evaporator will set at a higher level than the pressure in the condenser, and the refrigerant vapors will flow from the evaporator to the condenser, where condensation takes place. From there, the condensate flows back to the ring chamber 6.

På fig. 4 er der vist en utførelse hvor kompressorenIn fig. 4 shows an embodiment where the compressor

er en sentrifugalkompressor 34 istedenfor en væskeringkompressor. Kompressoren er opplagret dels i skilleveggen 12' mellom fordamperen 1' og kondensatoren 2', dels på en akseltapp 35 som er festet til endeveggen 26' av fordamperen 1'. Kompressoren drives med høyt omdreiningstall av en hydraulisk motor 36 som får tilført hydraulisk drivmedium gjennom akseltappen 35. Figur 4 illustrerer også anordningen av et ringformet sumpparti 6<1>ved den ende av fordampermantelen 1 som ligger motsatt ringkammeret 6, og den ledning 6" som forbinder ringkammeret 6 og sumppartiet 6'. Pitotrøret 31' rager i denne utførelse inn i sumppartiet 6' og er dreibart opplagret på akseltappen 35. Det fastholdes mot dreining av en motvekt 37. Mantelenheten 1', 2' dr.ives av en motor 38 som er anordnet i et koppformet endedeksel 39 for kondensatoren 2<1>. is a centrifugal compressor 34 instead of a liquid ring compressor. The compressor is stored partly in the partition wall 12' between the evaporator 1' and the condenser 2', partly on a shaft pin 35 which is attached to the end wall 26' of the evaporator 1'. The compressor is driven at high revolutions by a hydraulic motor 36 which is supplied with hydraulic drive medium through the axle pin 35. Figure 4 also illustrates the arrangement of an annular sump part 6<1> at the end of the evaporator jacket 1 which is opposite the annular chamber 6, and the line 6" which connects the annular chamber 6 and the sump part 6'. In this embodiment, the pitot tube 31' projects into the sump part 6' and is rotatably supported on the axle pin 35. It is held against rotation by a counterweight 37. The casing unit 1', 2' is driven by a motor 38 which is arranged in a cup-shaped end cover 39 for the capacitor 2<1>.

På fig. 5 er en varmepumpe iht. oppfinnelsen vist opplagret i lagre 40, 41 i et isolert hus 42. Ribber 7' på yttersiden av såvel fordamperen 1 som kondensatoren 2 er i dette tilfelle skruelinjeformede for å skaffe en pumpevirkning på luftstrømmene forbi kondensatoren og/eller fordamperen. Huset omgir ribbene 7' med liten klaring, og ribbene vil transportere luft fra hver sin ende av varmepumpen til midten av denne, hvor de hovedsakelig aksiale strømmer blir ført over i radiale strømmer som føres til separate tangensiale utløp. På tromlenes midtparti er der anordnet skovler 43 til å skaffe en ytterligere transportvirkning. In fig. 5 is a heat pump according to the invention shown stored in bearings 40, 41 in an insulated housing 42. Ribs 7' on the outside of both the evaporator 1 and the condenser 2 are in this case helical in order to provide a pumping effect on the air flows past the condenser and/or evaporator. The housing surrounds the ribs 7' with little clearance, and the ribs will transport air from each end of the heat pump to the center thereof, where the mainly axial flows are transferred into radial flows which are led to separate tangential outlets. Vanes 43 are arranged on the middle part of the drums to provide a further transport effect.

Forøvrig er konstruksjonen hovedsakelig den samme som beskrevet foran i forbindelse med de øvrige figurer, og lig-nende henvisningstall er benyttet. Kondensatortrommelen er således betegnet med 2", fordampertrommelen med 1", skilleveggen/pumpen j ulet med 12", pumpekamrene med 17', sugeportene med-18', utløpsportene med 19', pitotrøret med sin motvekt med henholdsvis 31' og 30', sprøytedysene med 32', det rotasjons-hindrende hjul med 27', magneten med 28', leddstangen mellom hjulet 12" og tromlene 1", 2" med 29' og motoren til dreining av de sammensatte tromler 1" og 2" med 38'. Otherwise, the construction is mainly the same as described above in connection with the other figures, and similar reference numbers are used. The condenser drum is thus denoted by 2", the evaporator drum by 1", the partition/pump j ulet by 12", the pump chambers by 17', the suction ports by 18', the discharge ports by 19', the pitot tube with its counterweight by 31' and 30' respectively, the spray nozzles with 32', the anti-rotation wheel with 27', the magnet with 28', the connecting rod between the wheel 12" and the drums 1", 2" with 29' and the motor for turning the assembled drums 1" and 2" with 38' .

Bortsett fra de skruelinjeformede ribber 7 ' ligger hoved-forskjellen mellom denne utførelsesform og den på fig. 1 i utførelsen av ventilene i sugeportene og utløpsportene til og fra pumpekamrene 17'. Disse ventiler er utført som klaff-ventiler 44, 45 hvorav ventilen- 45 erstatter den væskelås som dannes av skjermene 23, 24 på fig. 1. Apart from the helical ribs 7', the main difference between this embodiment and the one in fig. 1 in the design of the valves in the suction ports and the outlet ports to and from the pump chambers 17'. These valves are designed as flap valves 44, 45, of which the valve 45 replaces the liquid lock formed by the screens 23, 24 in fig. 1.

Claims

1. Heat pump with a closed working medium circuit for transporting heat from one air flow to another, comprising a drum-shaped, with external ribs (7) equipped evaporator (1) which is arranged for rotation in one air flow for evaporation of the working medium, a likewise drum-shaped, with external fins (7) provided condenser (2) which is arranged coaxially with the evaporator drum for rotation together with this in the second air flow for condensation of the working medium, a compressor arranged in the heat pump for compression of the vaporous working medium in the evaporator (1) and delivery of this to the condenser (2) and a return passage for condensate from the condenser to the evaporator, characterized in that the condenser drum and the evaporator drum are connected end-to-end to a drum unit with an intermediate, co-rotating ring chamber (6) which forms the return passage for condensate and has a larger diameter than both the evaporator drum ( 1) and the condenser drum (2) and is intended to contain an annular reservoir for condensate (11), while a partition (12) between evaporator (1) and condenser (2) protrudes into the condensate ring (11) to keep the gases (vapours) in the evaporator and condenser respectively separate.

2. Heat pump as specified in claim 1, characterized in that at the end of the evaporator drum and/or the condenser drum opposite the annular chamber (6) there is a radially expanded, annular sump portion which is connected to the annular chamber (6).

3. Heat pump as specified in claim 1 or 2, characterized in that the drum jacket of the evaporator (1) is slightly conical, with the end of the drum having the largest diameter facing the annular chamber (6) or a possible sump section at the opposite end.

4. Heat pump as specified in one of the preceding claims, characterized in that the drum jacket of the condenser (2) is slightly conical, the end of the drum having the largest diameter facing the annular chamber (6) or a possible sump section at the opposite end.

5. Heat pump as specified in one of the preceding claims, characterized by a pitot tube (31) which projects into the condensate ring (11) which is formed in the annular chamber (6) or the sump part, and which is arranged to lead condensate to the inner surface of the evaporator drum .

6. Heat pump as stated in claim 5, characterized in that the pitot tube (31) ends in nozzles for supplying condensate to the evaporator surface.

7. Heat pump as stated in one of the preceding claims, characterized in that the ribs (7) on the drums are mainly radial.

8. Heat pump as specified in one of the preceding claims, characterized in that the ribs (7) are designed to provide a pumping effect on the air that is to flow past for cooling or heating.

9. Heat pump as specified in one of the preceding claims, characterized in that the protruding partition wall in the condensate ring (11) in the ring chamber (6) forms an impeller (12) for a liquid ring compressor.

10. Heat pump as specified in claim 9, characterized in that it contains ethylene glycol in addition to a working medium, e.g. Freon 11, whose condensate has a higher specific gravity.

11. Heat pump as stated in claim 9 or 10, characterized in that the impeller (12) is eccentrically supported and connected to the drum casings or the ring chamber (6) for rotation together with these.

12. Heat pump as specified in one of claims 9-11, where the impeller consists of two end discs (13, 14) which are always immersed in the liquid ring (11) consisting of working medium condensate and possibly ethylene glycol, and several between the end discs lying and around work chambers (17) distributed around the circumference, as suction ports (18) resp. outlets (19, 22) for the chambers (17) are formed in the gable discs (13, 14).

13. Heat pump as stated in claim 12, characterized in that the outlet (19, 22) from each chamber (17) contains a pressure valve in the form of a rotating liquid lock (23, 24).

14. Heat pump as specified in claim 12 or 13, characterized in that the suction port (18) of each chamber (17) has an inlet channel (20) whose inlet is located radially within the liquid ring (11).

15. Heat pump as specified in one of claims 9-14, characterized in that the impeller (12) is eccentrically supported in relation to the condenser and evaporator drum on a bearing pin (25') which is firmly connected to a centrically supported shaft (25) which can be held against rotation.

16. Heat pump as stated in claim 5 or 6 and in claim 15, characterized in that the pitot tube (31) is supported by the bearing for the pump wheel (12).

17. Heat pump as specified in claim 15, characterized in that the centrally supported shaft (25) is secured against rotation by weights.

18. Heat pump as stated in claim 15, characterized in that the centrally supported shaft (25) is held against rotation by a magnet system (27, 28).

19. Heat pump as stated in claim 18, characterized in that the holding force for the magnet system (27, 28) is adjustable for variation of the compressor capacity.

20. Heat pump as stated in claim 15, characterized in that the centrically supported shaft (25) carries counterweights (30) to balance the eccentrically supported impeller (12) if the shaft (25) should start to rotate.

21. Heat pump as stated in claim 6, characterized by at least one movable, but not co-rotating, comb-shaped device (33) which projects between the radial ribs.

22. Heat pump as specified in one of the preceding claims, characterized in that the modification that the partition (12) is looped, whereby the construction will work as a heat recovery.