SE511741C2 - Motor, kylmaskin eller värmepump - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 511741 2 värmeväxlaren varvid hastighetsskillnaden mellan värmebäraren och värmeväxlarytan blir stor och friktionsförlusterna mellan värmeväxlarytan och värmebäraren blir stora. I det andra patentet har man försökt minska hastighetsskillnaden mellan den roterande värmeväxlaren och värmebäraren genom att införa en sekundär skiljevägg, så att hastighetsskillnaden indelas i två delar. Detta förfarande torde emellertid inte medföra en särskilt stor minskning av fiiktionsförlustema.

En liknande idé finns också beskriven i GB 1443802A. Där är emellertid dels värmeväxlingen integrerad med kompressom, och dels är expandern lagd på en separat axel så att expandem inte roterar med samma varvtal som kompressom. FR2699653-A1 beskriver en annan liknande idé där dock kompressionen bl a sker med en axiell kompressor. I DE2729134-A finns en beskrivning av en maskin där bl a värmen överförs via strålning till värmebäraren som går utanför maskinen och där köldbäraren går centralt i maskinen. I patentet GB2128310 visas en avancerad magnetisk konstruktion där dock värmebäraren ligger i det omgivande statorhuset och köldbäraren går genom axeln.

Ett ändamål med den föreslagna maskinen är att förlustema vid kompression, värmeväxling och expansion skall minimeras genom att minska arbetsmediets relativhastighet till maskinens delar jämfört med hastighetema i den normala processutfommingen med separat kompressor, värmeväxlare och expander. Detta borde leda till lägre förluster och förbättrad verkningsgrad.

Ett armat ändamål, är att låta både arbetsmediet och värmebäraren löpa genom kanaler i rotorn. Därvid kan relativhastigheten mellan de två mediema regleras till det värde som värmeöverföringen kräver och inte mer. För att minska friktionsförlusterna för rotorn får denna, rotera i en omgivning med undertryck eller i ett speciellt medium som ger låg friktion.

I det följande beskrivs uppfinningen närmare med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: figur 1 schematiskt visar arbetsmediets respektive värmebärarens väg genom rotom, figur 2 visar exempel på arbetsmediets respektive värmebärarens väg genom en verklig rotor, 10 15 20 25 30 3 511 741 figur 3 sehematiskt visar arbetsmediets väg vid en extem kompressor i en öppen krets och figur 4 visar en extem kompressor i en sluten krets.

I figur 1 visas hur arbetsmediet kommer in vid punkten 1, komprimeras genom att kompressorbladen 2 tvingar mediet att rotera varvid centrifugalkraften ökar mediets tryck och temperatur. Därefter upptar eller avlämnar arbetsmediet värme i värmeväxlaren 3. Slutligen får arbetsmediet expandera vid passagen genom expanderbladen 4 varvid tryck och temperatur faller. Arbetsmediet lämnar maskinen via utloppet 5. Värmebäraren kommer in i maskinen vid punkten 6, pumpas ut till periferin med pumpen 7 varefter värmebäraren tår avge eller uppta sin värme i värmeväxlaren 3. Slutligen får värmebäraren gå genom turbinen 8 och ut genom utloppet 9. Rotationsaxeln 10 antyds bara med en linje i figur 1.

I figur 2 visas mediernas väg i en tänkt utflßriligsforrn av maskinen. Kompressorns och expandems blad 2 resp 4 visas här mer detaljerat. Arbetsmediets väg genom kompressom och expandem avgränsas genom rotoms yttre gavelvåggar 18 och inre gavelväggar 19. I detta exempel på utförande är värmeväxlaren 3 utßrd som en kammare begränsad av en inre rotorcylinder 12 och en yttre rotorcylinder 149' vilken ett spiralformat utvändigt flärrsat rör 13 är inlagt. Värmebäraren kommer in genom 10 via inloppet 6, fors sedan ut till värmeväxlaren via den antydda pumpkanalenlil, går genom de flänsade värmeväxlarröret 13 för att slutligen passera turbinkanalen 8 och ut genom värmebäramtloppet 9 i axeln 10. Man kan också tänka sig att värmeväxlaren i den inre rotorcylindem 12. Ytterytan på den inre rotorcylinderns 12, är då helt eller förenad med axeln 10 medelst radiellt värmeledande material varvid genom axeln och värme överfóres radiellt genom ledning. I arbetsmediets inlopp 1 'en göras mindre än i utloppet 5. Då erhålles automatiskt en drivkraft för arbetsmediets I värmebärarens inlopp 6, kan radien göras mindre än i värmebärarutloppet 9. Då erhålleígïgatrtomatiskt en drivkraft för värmebärarens flöde. Rotorn roterar i en statorkamrnare 15, begränsas av en yttre statorcylinder 16, två statorgavlar 11 och två tätningar 17 till Statorkammaren 15 är företrädesvis ansluten till en vakuumpump eller fylld med ett som ger låga friktionsfórluster. 511 741 4 I figur 3 visas hur en extem kompressor 20, i en öppen process får rotorn att rotera varvid radien for arbetsmediet i inloppet 1 kan göras lika stor som radien i utloppet 5.

I figur 4 visas i kylmaskin/värmepurnp fallet hur arbetsmediet drivs in i rotoms inlopp 1 av en kompressor 20. Ifrån rotorutloppet 5 leds sedan arbetsmediet till en värmeväxlare 22 som i kylmaskin/värmepump fallet värms av en köldbärare. Värmebäraren går in genom axeln vid 6 och ut vid 9 i detta fall.

Claims (1)

10 15 20 25 30 5 511 741 Patentkrav 1 Roterande maskin användbar som motor, kylmaskin eller värmepump och försedd med organ (2, 3, 4; 7, 3, 8) för ledning av både ett arbetsmedium och en värmebärare under inbördes värmeväxling igenom rotorn, varvid nämnda organ (2; 12, 14; 4) är anordnade att leda arbetsmediet först i huvudsak radidlt utåt i rotorn under det arbetsmediet är utsatt för komprimering, och sedan i huvudsak axiellt i rotorn, och slutligen i huvudsak radiellt inåt i rotom under det arbetsmediet är utsatt för expandering, k ä n n e t e c k n a d a v att arbetsmediets och värmebärarens inbördes värmeväxling sker huvudsakligen i rotoms axiella del, i vilken nämnda organ (12, 14; 13) är anordnade att leda arbetsmediet och värmebäraren i motström. Maskin enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att rotom omfattar en yttre rotorcylinder (14), innanför vilken organen (3) för leàšng av arbetsmediet och värmebäraren är anord- nade och utanför vilken en cylindrisk vägg (16) hos en stationär kammare (15) är anordnad, vilken är satt under undertryck eller är Qlld med ett medium, som ger upphov till lägre friktionsförluster än luft. Maskin enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att arbetsmediets framdrivnings- tryck genom maskinen helt eller delvisir åstadkommen genom att ytterradien hos ett centralt inlopp (1) för arbetsmediet är än ytterradien hos ett centralt utlopp (5) för arbetsmediet. Maskin enligt något av kraven 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v att värmebärarens framdrivningstryck genom maskinen eller delvis är åstadkornmen genom att ytter- radien hos ett centralt inlopp (6) för är mindre än ytterradien hos ett centralt utlopp (9) för värmebäraren. 10 15 511741 Maskin enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d a v att arbetsmediets framdrivningstryck genom maskinen helt eller delvis är åstadkommen genom att inlopps- och utloppsvinklar till rotom för arbetsmediet är anpassade härför. Maskin enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d a v att såväl framdrivningen av arbetsmediet som rotoms rotation helt eller delvis är åstadkommen med en extern kompressor (20). Maskin enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d a v att arbetsmediets kretslopp är slutet (fig. 4). Maskin enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d a v att arbetsmediet är anord- nat att ntväxla värme med en köldbärare i en extern värmeväxlare (22).