DE2545304A1

DE2545304A1 - Kaeltemaschine, verdichter o.dgl. mit gekuehltem induktionsmotor

Info

Publication number: DE2545304A1
Application number: DE19752545304
Authority: DE
Inventors: Arnold Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-09
Filing date: 1975-10-09
Publication date: 1977-09-01
Also published as: GB1539960A; DE2545304B2; FR2327667B1; FR2327667A1; DE2545304C3; US4138862A

Description

Patentanwälte

Kehl	D-⁷SuO Fsslingon	Dipl.-Ing. Hartmut Kehl
Kratzsch	Mülbergerstr. 65	Dipl.-Ing. Volkhard Kratzsch

	Telefon Stuttgart 0711-359992	Deutsche Bank Esslingen 210906
	cable «kehlpatent» esslingenneckar	Postscheckamt Stuttgart 10004-701
		Chase Manhattan Bank New York

Arnold Müller 8. Oktober 1975

7312 Kirchheim / Teck Anwalrsakre 2006

Kältemaschine, Verdichter od. dgl. mit gekühltem Induktionsmotor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kältemaschine, Verdichter od. dgl. mit gekühltem Induktionsmotor.

Da bekanntlich Kältemaschinen im allgemeinen hermetisch abgekapselt sind, muß der Motor des Kompressors besonders gekühlt werden. Hierbei erfolgt die Kühlung durch das Kältemittel, da das in der Kältemittelleitung bereits abgekühlt ist. Eine derartige Kühlung des Motors hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß er innerhalb kurzer Zeit von dem Kältemittel zerstört werden kann. Das letztere ist chemisch sehr aggressiv und meistens gleichzeitig noch mehr oder weniger verschmutzt. Die Antriebsmotoren müssen also mit besonderen Isolationen versehen sein, um die Störanfälligkeit nach Möglichkeit zu verringern. Beim Ausfall eines Motors muß außerdem das gesamte Kältemittel in dem Kühlsystem ausgewechselt werden. Dies ist ziemlich mühsam und zeitraubend, während gleichzeitig die Kälteanlage stillsteht.

Eine grundsätzliche Abhilfe dieses schwerwiegenden Nachteils läßt sich gemäß der Erfindung grundsätzlich und entscheidend dadurch beheben, daß das Gehäuseinnere des Motors zu dem Kompressor der Kältemaschine oder des Verdichters od. dgl. vollständig mit öl oder dgl. oder mit einem anderen isolierenden Medium gefüllt ist und die Rückkühlung des letzteren unter Verwendung eines anderen, hiervon getrennten

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Mediums stattfindet. Das hierbei verwendete öl od. dgl. oder ein anderes isolierendes Medium an sich bekannter Art, ist für den Motor neutral und unschädlich, so daß er nicht zerstört werden kann. Die Rückkühlung des Öles od. dgl. erfolgt durch ein hiervon vollständig getrenntes anderes Medium, ζ. Β. durch einen Luftstrom oder Wasser oder ein anderes Mittel oder durch das Kältemittel der Kältemaschine.

Das zur Kühlung des Motors verwendete Öl od. dgl. gelangt von dem Gehäuseinnern über eine Austrittsöffnung mittels einer Verbindungsleitung über einen Kühler und daraufhin über eine Rückflußöffnung oder auch mehrere solcher Öffnungen wieder in das Innere des Motors. Dadurch wird eine von dem Kompressor bzw. von der gesamten Kühlanlage hermetisch abgeschlossener Kühlkreislauf gebildet.

An dem Motor, bzw. an seinem äußeren Lagerschild oder Deckel ist unmittelbar oder getrennt hiervon eine Umwälzpumpe angeordnet, die von der Motorwelle oder von einem besonderen Motor angtrieben ist. Ferner kann der Kühler an dem Gehäuse oder neben oder um das Gehäuse des Motors oder des Lagerschildes je nach Bedarf angeordnet sein. Der Motor selbst ist an dem Kompressor an einer Zwischenwand des letzteren oder getrennt hiervon als Flanschmotor angeschlossen, wobei die Welle jeweils gemeinsam ist. Außerdem kann auf der Welle ein Ventilator angebracht sein, der den Kühler durch den von ihm erzeugten Luftstrom kühl.

Gemäß der weiteren Erfindung kann der Kühler von einem besonderen Gehäuse oder Mantel umhüllt sein, in welchem die Kühlung des Öles od. dgl. durch einen hindurchgeführten Luftstrom oder durch das die Kältemaschine durchfließende Kältemittel erfolgt. Die Umwälzpumpe oder der Kühler können entweder an dem Motor oder an dem Lagerschild oder außerhalb hiervon für jeweils einen oder mehrere Kompressoren gemeinsam angebracht sein. Die Verbindungsleitung durchsetzt außerdem den Kühler bzw. dessen Kühlrippen schlangenförmig mit gleichzeitiger Umspülung von dem Luftstrom oder dem Kältemittel. Besonders vorteilhaft ist

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außerdem, daß das öl über die Anschlußöffnung an der Umwälzpumpe auch unmittelbar in das Kühlgehäuse des Kühlers fließen kann, in welchem eine besondere Rohrleitung für den Luftstrom bzw, das Kältemittel eingebaut ist.

Die Verbindungsleitung des Öles od. dgl. läßt sich also über den Kondensator der Maschinen führen. Dasselbe ist auch über einen Teil des Verdampfers möglich, wodurch wegen des noch erwärmten Öles ein Einfrieren des Verdampfers verhindert wird und somit eine größere Kühlleistung entsteht. Dabei wird ferner die abgegebene Wärmeenergie von dem Kältemittel aufgenommen und somit dem Kühlkreislauf hinzugefügt.

Durch die Erfindung wird somit die Aufgabe gelöst, eine Kältemaschine oder einen Verdichter od. dgl. zu erhalten, bei welchem der Motor für den Kompressor nicht nur einwandfrei besonders gekühlt wird, sondern diese Kühlung vollständig unabhängig von der Kühlung der Maschine durch das Kältemittel stattfindet, so daß das letztere den Motor nicht zerstören kann. Gleichzeitig entsteht der Vorteil, daß die von dem Motor erzeugte Wärmeenergie unabhängig hiervon dem Kühlsystem noch hinzugefügt werden kann. Außerdem ist ein Motor üblicher Ausführung zu verwenden, durch dessen gleichbleibende, intensive Kühlung die Leistung um ein Mehrfaches erhöht wird. Die einzelnen Teile des Gegenstandes der Erfindung können dabei je nach Bedarf in beliebiger Weise ausgeführt und angebracht sein, so daß eine derartige Anlage nicht nur sicher im Betriebe, sondern auch den jeweiligen Verhältnissen leicht anzupassen ist. Die Störanfälligkeit wird entscheidend herabgesetzt.

Gemäß der weiteren Erfindung läßt sich eine derartige Kältemaschine auch für Heizzwecke und Klimatisierungsanlagen verwenden, so daß ein System nach Art einer Wärmepumpe entsteht, das auch mit billigem Nachtstrom betrieben werden kann. Hierzu wird die Kältemaschine an einen Kondensator angeschlossen, der jedoch innerhalb

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eines isolierten zusätzlichen Gehäuses oder Kessels untergebracht ist. In dem letzteren wird neutrales Wärmeöl od. dgl. untergebracht, wobei der Kältekreislauf von dem Kondensator über ein Expansionsventil zum Verdampfer und dann zur Saugleitung des Kompressors und daraufhin von der Druckseite wieder zu dem Kondensator führt.

Gleichzeitig wird das Kühlöl des Motors über eine Seite des Verdampfers geführt, so daß die in dem Motor entstehende Verlustenergie in dem Verdampfer als Wärme dem Kühlmittel zugeführt wird. Der Verdampfer selbst wird z. B. über einen Ventilator von der Außenluft durchströmt, so daß die Differenztemperatur zwischen der Siedetemperatur des Kältemittels und der Lufttemperatur von dem Verdampfer in nutzbringende Wärme umgewandelt wird. Nach Kompression durch den Kompressor wird das Kältemittel wieder in den Kondensator zurückgeführt.

In dem Kondensator wird nun das in dem erwähnten isolierten Gehäuse oder Kessel befindliche Wärmeöl oder eine andere geeignete Flüssigkeit z. B. auch Wasser auf eine Temperatur bis etwa 70 C erwärmt. Das Wärmeöl wird somit gleichfalls erwärmt, so daß die Wärmeübertragung durch eine in dem genannten Gehäuse oder Kessel eingelegte Heizschlange ein Leitungssystem erwärmt, das in üblicher Weise zur Heizung oder zur Bildung von Warmwasser in einem Wohn- oder Nutzungsbereich zugeführt wird. Da das verwendete Wärmeöl eine große Wärmespeicherkapazität besitzt, kann die Aufheizung des Wärmeöles über den Kompressor auch bei Nacht erfolgen, wodurch der verbilligte Nachttarif ausgenutzt werden kann. Das gleiche gilt auch für einen hierbei vorgesehenen Speicherkessel an sich üblicher Art zur Erzeugung von Warmwasser (z. B. zum Aufheizen von Schwimmbädern od. dgl.).

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Das vorbeschriebene System läßt sich auch dadurch umwandeln, daß im Sommer der Kondensator und der Verdampfer ausgetauscht werden, so daß in der warmen Jahreszeit das gekühlte Wasser verwendet werden kann. Unter den einzelnen Heizkörpern sind dann lediglich Radialventilatoren und dgl. anzubringen, welche die umgebende Luft heranführen, wobei die Heizkörper durch die Umluft wieder entsprechend erwärmt werden, so daß durch die Entziehung der Kühlenergie eine vollständige Klimaanlage entsteht. Außerdem wird dabei verhindert, daß wegen der auf etwa 7 C heruntergekühlten Wassertemperatur kein Kondensat entsteht.

Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch, teilweise im Schnitt, dargestellt.

Hierbei zeigen

Fig. 1 ein Beispiel mit Kühlung des Öles durch einen Ventilatorflügel,

Fig. 2 ein Beispiel mit Kühlung des Öles durch das Kältemittel, Fig. 3 ein Beispiel mit Kühlung des Öles entsprechend dem Beispiel nach Fig. 2 jedoch in abgeänderter Ausführung, Fig. 4 ein Beispiel mit Kühlung des Öles entsprechend dem Beispiel nach Fig. 2 und 3 in weiterhin abgeänderter Ausführungsform.

Das Beispiel nach Fig. 1 zeigt einen Kompressor als Ganzes für eine Kältemaschine, an den auf der einen Seite ein Induktionsmotor üblicher Ausführung mit Stator 4 und Rotor 5 in dem Gehäuseinnern sowie mit der Welle 6, welche mit der Welle des Kompressors eine Einheit bildet. Der Motor 2 kann als Flanschmotor an dem Kompressor befestigt sein oder'unmittelbar an dessen Gehäuse bzw. an der gasdichten Zwischenwand 9 sitzen. Das gesamte Gehäuseinnere 3 ist mit öl gefüllt, welches den Motor 2 durchströmt. Dabei können in bekannter Weise im Bedarfsfalle Längsdurchbohrungen 7 in dem Rotor 5 und in dem Stator 3 oder Abflachungen in dem letzteren zwecks besserer Durchströmung des Öles vorgesehen sein.

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In dem außen befindlichen Lagerschild 8 ist eine Umwälzpumpe 10 eingebaut, wobei das Öl od. dgl. unmittelbar aus dem Gehäuseinnern in die Pumpe 10 eintritt und Über die Austrittsöffnung 11 wieder nach außen gelangt. Von dort aus fließt das öl über die entsprechend bemessene und verlegte Verbindungsleitung 15 zu der Rückflußöffnung am anderen Ende des Motors 2 entlang dem Kompressor 1. Durch diese öffnung 12 oder auch mehrere gelangt das öl wieder in das Gehäuseinnere 3, so daß der Kreislauf des Öles geschlossen ist. Die Verbindungsleitung 15 durchströmt dabei den Kühler 14 mit den Kühlrippen 13, in welchem das von dem Motor 2 gelangende erwärmte öl gekühlt und daraufhin wieder dem Motor 2 zugeführt wird. Der Kreislauf ist dadurch unabhängig von dem Kältemittelkreislauf vollständig getrennt und von dem letzteren hermetisch abgeschlossen.

Zur Kühlung des Motors eignet sich säurearmes öl od. dgl. oder auch ein anderes isolierendes Medium, so daß die Wicklungen des Motors wie üblich isoliert sein können, und keine besonderen Maßnahmen zum Schutz des Motors vorgesehen werden müssen. Die Umwälzpumpe 10 kann sowohl unmittelbar in oder an dem Lagerschild 8 sitzen oder getrennt hiervon angeordnet sein, wobei sie entweder von der Motorwelle 6 oder von einem besonderen Motor angetrieben ist.

Der Kühler 14 läßt sich beliebig anordnen und kann z. B. an dem Gehäuse des Motors 2 angebracht sein oder neben diesem oder auf diesem oder auf dem Lagerschild 8 sitzen, so wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Auch eine zentrische Anordnung über dem Motor 2 oder über dem Lagerschild 8 ist möglich. Bei dem Ausführungsbeispiel sitzt ferner auf der Motorwelle 6 ein Ventilator 16, der den aufgesetzten Kühler14 durch den von ihm erzeugten Luftstrom kühlt.

Das Beispiel nach Fig. 2 ist ähnlich aufgebaut wie das Beispiel nach Fig. 1, wobei für die einzelnen Teile die gleichen Bezugszeichen gelten. Der Kühler 14 ist dabei über dem Motor 2 angeordnet und die Verbindungsleitung 15 ist darin schlangenförmig geführt und bringt

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das Öl von der Austrittsöffnung Π unmittelbar zu der Rückflußöffnung 12. Ferner ist der Kühler 14 von einem Gehäuse oder Mantel umhüllt, in welchem die Kühlung des Öles od. dgl. durch einen hindurchgeführten Luftstrom oder durch das die Kältemaschine durchfließende Kältemittel erfolgt. Dabei wird das Kältemittel durch die Ansaugöffnung 18 in dem Gehäuse 17 angesaugt und verläßt dieses am anderen Ende des Gehäuses 17 zum Eintritt in den Kompressor 1. Auf diese Weise wird durch das Kältemittel das durch die Verbindungsleitung 15 hindurchfließende Öl gekühlt und dabei die vollständige Trennung beider Medien gewährleistet. Anstelle des Kältemittels kann der Kühler 14 auch durch hindurchströmende Luft, Wasser od. dgl. gekühlt werden.

Ähnlich verhält es sich bei dem Beispiel nach Fig. 3 bei welchem das Gehäuse 17 seitlich an dem Lagerschild oder Deckel 8 des Motors angeflanscht ist. Der Kühler 14 wird also von der Verbindungsleitunglö senkrecht durchsetzt und die Ansaugöffnung 18 befindet sich unten seitlich, während die Ansaugleitung oder Kälteleitung 19 nach oben und seitlich abgeht und zu dem Anschluß 20 an dem Kompressor 1 führt. Die Wirkung ist dabei die gleiche wie im Beispiel nach Fig. 2. Im übrigen kann.der Kühler nicht nur an dem Motor 2 oder an dem Lagerschild oder Deckel 8 angebracht sein; dasselbe ist auch außerhalb hiervon möglich für jeweils einen oder mehrere Kompressoren.

Das Beispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich gegenüber den Beispielen 1-3 dadurch, daß das öl von der Anschlußöffnung 11 unmittelbar in das Kühlgehäuse 17 des Kühlers 14 fließt, so daß die Verbindungsleitung 15 von dem Kühlgehäuse 17 zu der Rückflußöffnung verläuft. Die Leitung 19 durchsetzt dabei den in dem Kühlgehäuse 17 befindlichen Kühler 14 von der Ansaugöffnung 18 und führt bis zu dem Anschluß 20 an dem Kompressor 1. Auch hier findet eine vollkommene Trennung der zur Kühlung verwendeten Kältemittel statt, wodurch die beabsichtigte entscheidende Verbesserung eine Kühlmaschine oder eines Verdichters oder dgl. im Sinne der Erfindung gewährleistet ist.

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Claims

KehlD-73Ü0 Esslingen Dipl.-Ing. Hartmut Kehl KratzschMüibergerstr.65 Dipt.-Ing. Volkhard Kratzsch Telefon Stuttgart 0711 — 359992 Deutschs Bank Esslingen 210908 cable «kehlpatent» esslingenneckar Postscheckamt Stuttgart 10004-701 Chase Manhattan Bank New York Arnold Müller 8. Oktober 1975 Kirchheim / Teck Anwdrsakre 2006 Patentansprüche

1) Kältemaschine, Verdichter od. dgl. mit gekühltem Induktionsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseinnere (3) des Motors (2) vollständig mit öl od. dgl. oder mit einem anderen isolierenden Medium gefüllt ist und die Rückkühlung unter Verwendung eines anderen, hiervon getrennten Mediums stattfindet.

2) Kältemaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das öl od. dgl. von dem Gehäuseinnern (3) über eine Austrittsöffnung (11) sowie über eine einen Kühler (14) durchsetzende Verbindungsleitung (15) mit Rückflußöffnung (12) wieder in das Gehäuseinnere (3) gelangt und somit einen von dem Kompressor (l) hermetisch abgeschlossenen Kühlkreislauf bildet.

3) Kältemaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn** zeichnet, daß an dem Motor (2), bzw. an seinem äußeren Lagerschild oder Deckel (8) unmittelbar oder hiervon getrennt eine Umwälzpumpe (10) angeordnet ist, die von der Motorwelle (6) oder von einem besonderen Motor angetrieben ist.

4) Kältemaschine nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (14) an dem oder neben dem oder um das Gehäuse des Motors (2) oder auf dem Lagerschild oder dem Deckel (8) oder zentrisch zu dem Motor (2) angeordnet ist.

5) Kältemaschine nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) an dem Kompressor (l) an einer Zwischenwand (9) des letzteren oder getrennt hiervon als Flanschmotor mit jeweils gemeinsamer Welle (6) angeschlossen ist.

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6) Kältemaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (1O) oder der Kühler (14) entweder an dem Motor(2) oder an dem Lagerschild oder Deckel (8) oder außerhalb hiervon für jeweils einen oder mehrere Kompressoren (l) gemeinsam angebracht sind.

7) Kältemaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (6), ein Ventilator (16) sitzt, der den Kühler (14) durch dem von ihm erzeugten Luftstrom kühlt.

8) Kältemaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (14) von einem Gehäuse oder Mantel (17) umhüllt ist, in welchem die Kühlung des Öles od. dgl. durch einen hindurchgeführten Luftstrom oder durch das die Kältemaschine durchfließende Kältemittel erfolgt.

9) Kältemaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (15) durch den Kühler (14) bzw. durch dessen Kühlrippen (13) schlangenförmig mit Umspülung durch den Luftstrom oder das Sauggas geführt ist.

10) Kältemaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl über die Anschlußöffnung (11) unmittelbar in das Kühlgehäuse (17) des Kühlers (14) fließt, in dem eine Rohrleitung (18) für den Luftstrom bzw. das Kältemittel angeordnet ist.

11) Kältemaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (15) über den Kondensator der Kühlanlage oder über einen Teil des Verdampfers zwecks Verhinderung eines Einfrierens des letzteren geführt ist.

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12. Kältemaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator innerhalb eines isolierten zusätzlichen Gehäuses, insbesondere eines Kessels, angeordnet ist, der mit einem Wärmetransport- und Speichermedium, insbesondere Öl oder Wasser, gefüllt ist, welches einem Heizsystem zuführbar ist.

13. Kältemaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer und der Kondensator so ausgebildet und angeordnet sind, daß die Funkton dieser beiden Bauteile über Umschalteinrichtungen vertauschbar ist, so daß das Heizsystem als Kühlsystem betreibbar ist.

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