DE1811284A1 - Compression refrigeration system - Google Patents

Abstract

The compressor is driven by an expansion machine of the screw displacement type construction, of a refrigerant vapour power unit, driven by heat from the waste gases of an internal combustion engine, so that the compressor and expansion engine are combined in one sealed housing while the same high molecular weight, low volumetric cold capacity refrigerant vapour is used for both. Use is esp. for air conditioning in cars.

Description

Kompressionskältemaschine mit einem Schraubenverdichter und deren Antrieb Die Erfindung betrifft eine Kompressionskältemaschine mit einem Schraubenverdichter und deren Antrieb, insbesenders fUr kleine Leistungen, wie für die Kühlung - Klimatisierung in einem Personenkraftwagen. Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Schraubenverdichter von einer in Sohraubenverdrängerbauart ausgefilhrten Entspannungsmaschine einer von der Abwärme - den Abgasen - einer Brennkraftmaschine -des Antriebsmotors - betriebenen Kaltdampfkraftmaschine angetrieben ist, wobei Verdichter und Entspannungsmaschine zu einem gekapselten Maschinensatz vereinigt sind, und in den Kreisläufen der Kältemaschine und der Kaltdampfkraftmaschine ein gleiches, ein hohes Molekulargewicht und eine niedrige volumetrische Kälteleistung besitzendes Kaltdampfmittel verwendet ist. Die Erfindung geht auf die erkenntnisreichen Gedanken zurück, daß ein Schraubenverdichter von einer ebenfalls in Schraubenverdrängerbauart ausgeführten Entspannungsmaschine einer Kaltdampfkraftmaschine mit besonderen Vorteilen angetrieben werden kann und beide Maschinen in einem gekapselten Maschinensatz vereinigbar sind und die Kreisläufe der Kältemaschine und der Kaltdampfkraftmaschine mit einem gleichen Medium betrieben werden können, wenn dieses ein hohes Molekulargewicht und eine niedrige volumetrische Kälteleistung aufweist0 Der Maschinensatz ist bei geringem baulichen Aufwand in seinen Dimensionen klein, weil hohe Drehzahlen verwirklicht werden können, die andererseits aber nicht so hoch sind, daß sie in ein noch nicht völlig beherrschbares Drehzahlgebiet @allen würden. Daraus ergibt sich bei völliger Wartungsfreiheit eine hohe Betriebssicherheit und Stundenzahl. Compression refrigeration machine with a screw compressor and their Drive The invention relates to a compression refrigeration machine with a screw compressor and their drive, especially for small capacities, such as for cooling - air conditioning in a passenger car. For this purpose, it is proposed according to the invention that the screw compressor from an expansion machine designed in a Sohraubenverdrängerbauart from the waste heat - the exhaust gases - an internal combustion engine - the drive motor - operated Cold steam engine is driven, with compressor and expansion machine are combined into an encapsulated machine set, and in the Cycles the refrigerating machine and the cold steam engine have the same, high molecular weight and low volumetric refrigerating capacity used cold vapor medium is. The invention goes back to the insightful idea that a screw compressor from an expansion machine also designed in screw displacement design a steam engine can be driven with particular advantages and both machines can be combined in one encapsulated machine set and the circuits the refrigeration machine and the steam engine operated with the same medium can be if this has a high molecular weight and a low volumetric Has cooling capacity0 The machine set is in its dimensions are small because high speeds can be achieved on the other hand but are not so high that they are in a speed range that is not yet fully controllable @all would. This results in a high level of operational reliability while being completely maintenance-free and number of hours.

Um für die Gestaltung der Kreisläufe weitere vereinfachende Vorteile zu erreichen, können die Schraubenverdrängerläufer ohne eigene Schmierung betrieben werden, wenn die Verdrängerläufer durch Anordnung von Gleiohlaufznrädern auf ihren Wellen zumindest quasi berührungsfrei miteinander in Eingriff sind. Um die Anordnung weiter zu vereinfachen und zu verbessern wird vorgeschlagen, diesen Gleichlaufzahnrädern eine weitere Funktion zuzuteilen, d.h. mittels der Gleichlauf zahnräder und eines diese umgebenden Gehäuses die Pumpe der Kaltdampfkraftmaschine zu bilden, wodurch damit ein eigenes Aggregat entbehrlich wird. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung soll auch die Pumpe der Kaltdampfkraftmaschine in dem Kapselgehäuse des Maschinensatzes untergebracht sein. Dieses Kapselgehäuse kann somit in vorteilhafter Weise nur mit den Anschlußleitungen für die Kreisläufe von Kältemaschine und Kaltdampfkraftmaschine verbunden sein.In order to provide further simplifying advantages for the design of the circuits To achieve this, the screw displacement rotors can be operated without their own lubrication when the displacement rotors by arrangement of Gleiohlaufznrräder on their Shafts are at least quasi-contact-free in engagement with one another. To the arrangement to further simplify and improve it is suggested this Assigning synchronous gears a further function, i.e. by means of synchronism gears and a housing surrounding them, the pump of the steam engine to form, so that a separate unit is unnecessary. With another The pump of the cold steam engine in the capsule housing should also have an advantageous design of the machine set. This capsule housing can thus be advantageous Way only with the connection lines for the circuits of the refrigeration machine and cold steam engine be connected.

Dadurch sind zumindest alle wesentlichen den beiden Kreis-'außen angehörigen bewegten Teile innerhalb eines gekapselten gehäuses untergebracht und aus diesem nicht herausgeführt, wodurch sich auch n Bezug auf Abdichtung und Störanfälligkeit weitere vorteile einstellen. E^4 liner besonders zweckmäßigen Ausbildung bestehen die Gehäuse von Verdiciiter, Entspannungsmaschine und Pumpe aus scheibenartigen Gehäuseteilen, die zu einem Gehäusekern vereinigt sind, an dessen Mantelfläche Aussparungen - peripherische Kammern - vorgesehen sind, in die die zugeordneten Ein- bzw. Auslaßkanäle einmünden und die mittels zwischen ihnen angebrachten, am Kapselgehäuse dichtenden Schotten voneinander getrennt sind, wobei die durch die Aussparungen mit den zugeordneten Ein- bzw. Auslaßseiten verbundenen Kreislaufleitungen lediglich an der Kapselgehäusewand befestigt sind. Dabei kann vorteilhafterweise der Gehäusekern mittels an den Schotten angebrachter, gegebenenfalls in sich geschlossener Dichtleisten aus elastischem Material in axialer und radialer Richtung geräusch-und erschütterungsdämmend und in axialer Richtung verschieblich gelagert sein. Nach einem weiteren zweckmäßigen Vorschlag ist vorgesehen, daß die Auslaßkanäle von Entspannungsmaschine und Verdichter in eine gemeinsame peripherische Kammer einmünden und daß dermaßen die Kreisläufe von Kaltdampfkraftmaschine und Kältemaschine miteinander in Verbindung stehen.As a result, at least all of the essentials belong to the two outer circles moving parts housed within an encapsulated housing and from this not brought out, which also n relation to sealing and susceptibility to failure set further advantages. E ^ 4 liners are particularly suitable for training the housing of the Verdiciiter, expansion machine and pump are disc-like Housing parts, which are combined to form a housing core, on the outer surface of which there are recesses - Peripheral chambers - are provided in which the associated inlet and outlet channels open and the sealing means attached between them on the capsule housing Bulkheads are separated from one another, with the associated through the recesses Inlet or outlet sides connected circulation lines only on the Capsule housing wall are attached. The housing core can advantageously be attached to the bulkheads attached, possibly self-contained sealing strips made of elastic Material in the axial and radial direction noise and vibration absorbing and be mounted displaceably in the axial direction. After another expedient Proposal is provided that the outlet channels of expansion machine and compressor open into a common peripheral chamber and that so the circuits of cold steam engine and refrigeration machine are connected to one another.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel eine Kompressionskältemaschine und deren Antrieb mittels einer Kaltdampfkraftmaschine schematisch dargestellt. Der Schraubenverdichter 1 der Kompressionskältemaschine und die Entspannungsmaschine 2 und die Pumpe 3 der Kaltdampfkraftmaschine sind dabei in eine Maschinensatz vereinigt.In Fig. 1 is a compression refrigeration machine as an embodiment and their drive by means of a steam engine is shown schematically. The screw compressor 1 of the compression refrigeration machine and the expansion machine 2 and the pump 3 of the steam engine are combined in one machine set.

Nach einem erfindungsgemäßen Vorschlag, in den Kreisläufen der Kältemaschine und der Kaltdampfkraftmaschine ein gleiches, ein hohes Molekulargewicht und eine niedrige volumetrische Kälteleistung besitzendes Kaltdampfmittel zu verwenden, ist es möglich, die Kreisläufe an der Stelle, an der sie gleichen Druck haben, zu vereinen. Daher hat-.dieser Maschinensatz u.a.According to a proposal according to the invention, in the circuits of the refrigeration machine and the steam engine have the same, a high molecular weight and a Use cold steam with low volumetric cooling capacity it is possible to unite the circuits at the point where they have the same pressure. Therefore, this machine set has a.o.

die Besonderheit, daß in ihm die Druckseite 4 des Verdichters 1 und die Auslaßseite 5 der Entspannungsmaschine 2 zu einer gemeinsamen zu einem Verflüssiger 7 führenden Leitung 6 vereinigt sind, so daß in diesem Leitungsabschnitt auch die Kreisläufe der Kältemaschine und der KaltdampfkraStmaschine miteinander vereinigt sind. Vom Verflüssiger 7, der z - alle des Einbaus in einen Personenkraftwagen mittels des Fahrtwindes und/oder eines Ventilators gekühlt sein kann, führt der Kreislauf der Kältemaschine gemäß Pfeil 8a zu einem Druckminderventil 9 und von diesem zu einem als Wärmetauscher ausgebildeten und für ein zu kühlendes Medium oder einen zu kühlenden Raum vorgesehenen Verdampfer 10, und von diesem zur Einlaßseite 11 des Verdichters 1. Der Kreislauf der Kaltdampfkraftmaschine führt vom Verflüssiger 7 gem. Pfeil 8b durch eine Leitung 12 zur Pumpe 3 und von dieser über eine Leitung 13 zu einem Dampferzeuger 14 und von diesem über eine Leitung 15 an die Einlaßseite 16 der Entspannungsmaschine 2. Im Dampferzeuger 14 wird durch die Auspuffleitung 17 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine Wärme aus den Abgasen derselben an das Kaltdampfmittel übertragen. Die Pumpe 3 ist als Zahnradpumpe ausgebildet und als solche gleichzeitig geeignet, einen Gleichlauf zwischen den beiden Wellen der Schraubenverdrängermaschinen herzustellen, so daß diese auch ohne Verwendung einer besonderen Schmierung betrieben werden können. Alle bewegten Teile des Maschinensatzes sind in einem mittels eines Deckels 21 dicht verschlossenen Kapselgehäuse 22 untergebracht, so daß aus diesem nur die Anschlußleitungen für die beiden Kreisläufe herausführen. Der Gehäusekern ist in scheibenartige Gehäuseteile 25, 24. 25, 26, 27, 28, 29 unterteilt, die koaxial zueinander angeordnet und mittels Schrauben 50 miteinander verbunden sind. An der Mantelfläche befinden sich peripherische Kammern 31, 32, in die die zugeordneten Ein- bzw. Auslaßkanäle einmünden und die mittels zwischen ihnen angebrachten, am Kapselgehäuse 22 dichtenden Schotten voneinander getrennt sind, wobei die Kreislaufleitungen 6, 129 13, 15, die durch die peripherischen Kammern 31, 52 mit den zugeordneten Ein- bzw. Auslaßseiten verbunden sind, an der Wand des Kapselgehäuses 22 befestigt sind.the peculiarity that the pressure side 4 of the compressor 1 and the outlet side 5 of the expansion machine 2 to a common to a condenser 7 leading line 6 are combined, so that in this line section also the Circuits of the refrigeration machine and the cold steam power machine are combined are. From the condenser 7, the z - all of the installation in a passenger car means the airstream and / or a fan can be cooled, the cycle leads the refrigeration machine according to arrow 8a to a pressure reducing valve 9 and from this to one designed as a heat exchanger and for a medium or medium to be cooled The evaporator 10 provided to be cooled, and from this to the inlet side 11 of the compressor 1. The circuit of the cold steam engine leads from the condenser 7 according to arrow 8b through a line 12 to the pump 3 and from there via a line 13 to a steam generator 14 and from this via a line 15 to the inlet side 16 of the expansion machine 2. In the steam generator 14 is through the exhaust line 17 of an internal combustion engine, not shown, heat from the exhaust gases thereof transferred to the cold steam medium. The pump 3 is designed as a gear pump and as such at the same time suitable for synchronism between the two shafts of the screw displacement machines, so that they can also be used without use can be operated with a special lubrication. All moving parts of the machine set are in one by means of a cover 21 tightly closed capsule housing 22 housed, so that from this only the connecting lines for the two circuits lead out. The housing core is in disk-like housing parts 25, 24. 25, 26, 27, 28, 29, which are arranged coaxially to one another and by means of screws 50 are connected to each other. There are peripheral chambers on the jacket surface 31, 32, in which the associated inlet and outlet channels open and the means attached between them, on the capsule housing 22 sealing bulkheads from one another are separated, the circulation lines 6, 129, 13, 15 passing through the peripheral Chambers 31, 52 are connected to the associated inlet and outlet sides, on the Wall of the capsule housing 22 are attached.

Der Gehäusekern ist mittels an den Schotten angebrachter, gegebenenfalls in sich geschlossener Dichtleisten 3, 342 38 56 aus elastischem Material in axialer und radialer Richtung geräusch und erscliutterungsdämmend und in axialer Richtung verschieblich gelagert. Der Gehäusekern wird mittels einer Tellerfeder 77 von dem Kapselgehäusedeckel 21 in axialer Richtung in das Kapselgehäuse gedrückt, wobei genügend Spielraum zum Ausgleich der verschiedenen Wärmedehnungen belassen bleibt.The housing core is attached to the bulkheads, if necessary self-contained sealing strips 3, 342 38 56 made of elastic material in the axial direction and in the radial direction, noise and clutter-dampening and in the axial direction movably mounted. The housing core is by means of a plate spring 77 of the Capsule housing cover 21 pressed in the axial direction into the capsule housing, wherein sufficient leeway remains to compensate for the various thermal expansions.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Maschinensatz,und zwar durch die Schraubenverdränger 1a und ib des Ferdichters 1.Fig. 2 shows a cross section through the machine set, through the screw displacers 1a and ib of the fermenter 1.

6 Patent ansprüche 1 Blatt Zeichnungen6 claims 1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche 1. Kompressionskältemaschine mit einem Schraubenverdichter und deren Antrieb, insbesondere für kleine Leistungen, wie für die Kühlung - Klimatisierung - in einem Personenkraftwagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenverdichter (1) vor @iner in Schraubenverdrängerbauart ausgeführten EntspannungsmaschJns fffi) einer von der Abwärmeden Abgasen - einer Brennkraftmaschine - des Antriebsmotors betriebenen Kaltdampfkraftmaschine angetrieben ist, wobei Verdichter (1) und Entspannungsmaschine (2) zu einem gekapselten Maschinensatz vereinigt sind, und in den Kreisläufen der Kältemaschine (8a) und der Kaltdampfkraftmaschi-. Claims 1. Compression refrigeration machine with a screw compressor and their drive, especially for small outputs, such as for cooling - air conditioning - In a passenger car, characterized in that the screw compressor (1) in front of a relaxation machine designed in screw displacement design fffi) one of the waste heat from the exhaust gases - an internal combustion engine - of the drive motor operated cold steam engine, with compressor (1) and expansion machine (2) are combined into an encapsulated machine set, and in the circuits of the Refrigeration machine (8a) and the cold steam engine. ne (8b) ein gleiches, ein hohes Molekulargewicht und eine niedrige volumetrische Kälteleistung besitzendes Kaltdampfmittel verwendet ist. ne (8b) an equal, a high molecular weight and a low one cold vapor medium having volumetric cooling capacity is used. 2. Kompressionskältemaschine nach Anspruch 1, und mit Gleichlaufzahnrädern auf den Wellen der Schraubenverdrängerläufer, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Gleichlaufzahnräder und eines. diese umgebenden Gehäuses die Pumpe (3) der Kaltdampfkraftmaschine gebildet ist.2. Compression refrigeration machine according to claim 1, and with synchronous gears on the shafts of the screw displacement rotor, characterized in that by means of the synchronous gears and one. this housing surrounding the pump (3) of the steam engine is formed. 3. Kompressionskältemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Pumpe ()) der Kaltdampfkraftmaschine in dem Kapselgehäuse des Maschinensatzes untergebracht ist und dieses nur mit den Anschlußleitungen (6 11, 12, 13, 15) für die Kreisläufe von Kältemaschine (8a) und Kaltdampfkraftmaschine (8b) verbunden ist 3. Compression refrigeration machine according to claim 1 or 2, characterized in that that also the pump ()) of the cold steam engine in the capsule housing of the machine set is housed and this only with the connecting lines (6 11, 12, 13, 15) for the circuits of refrigeration machine (8a) and cold steam engine (8b) are connected is 4. Kompressionskältemaschine nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse von Verdichter (1), Entspannungsmaschine (2) und Pumpe (3) aus scheibenartigen Gehäuseteilen (23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) bestehen, die zu einem Gehäusekern vereinigt sind> an dessen Mantel fläche Aussparungen - peripherische Kammern (319 32) - vorgesehen sind, in die de zugeordneten Ein- bzw. Auslaßkanäle (4> 5) einmünden und die mittels zwischen ihnen angebrachtenn am Kapselgehäuse (22) dichtenden Schotten (33, 34, 35, 36) voneinander getrennt sind, und die Kreislaufleitungen (6, 11, 15)9 die durch die Aussparungen mit den zugeordneten Ein- bzw. Auslaßseiten verbunden sind, an der Kapselgehäusewand befestigt sind.4. Compression refrigeration machine according to claim 1 or 2 and 3, characterized in that that the housing of the compressor (1), expansion machine (2) and pump (3) made of disk-like Housing parts (23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) are made, which are combined to form a housing core are> recesses on its outer surface - peripheral chambers (319 32) - are provided, open into the de assigned inlet and outlet channels (4> 5) and the bulkheads sealing the capsule housing (22) by means of them attached between them (33, 34, 35, 36) are separated from each other, and the circulation lines (6, 11, 15) 9 which are connected through the recesses with the associated inlet and outlet sides are attached to the capsule housing wall. 5 Kompressionskältemaschine nach Anspruch 1 oder 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekern mittels an den Schotten angebrachter, gegebenenfalls in sich geschlossener Dichtleisten (3), 34, 35, 36) aus elastischem Material in axialer und radialer Richtung geräusch- und erschUtterungsdämmend und in axialer Richtung verschieblich gelagert ist.5 compression refrigeration machine according to claim 1 or 2, 3 and 4, characterized characterized in that the housing core by means of attached to the bulkheads, if necessary self-contained sealing strips (3), 34, 35, 36) made of elastic material in in the axial and radial direction, noise and vibration dampening and in the axial direction Direction is slidably mounted. 6. Kompressionskältemaschine nach Anspruch 1 oder 2 und 5 bis , dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (4, 5) von Entspannungsmaschine (2) und Verdichter (1) in eine gemeinsame peripherische Kammer (31) einmünden und dermaßen die Kreisläufe von Kaltdampfkraftmaschine (8b) und K§ltemaschine (8a) miteinander in Verbindung stehen.) L e e r s e i t e6. Compression refrigeration machine according to claim 1 or 2 and 5 to, characterized characterized in that the outlet channels (4, 5) of expansion machine (2) and compressor (1) open into a common peripheral chamber (31) and thus the circuits of cold steam engine (8b) and refrigeration machine (8a) in connection with one another stand.) L e r s e i t e