DE2635971A1 - Waermepumpe - Google Patents

Description

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9. August 1976

Beschreibung der Erfindung

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Anmelder;

Borsig GmbH
Berliner Str. 19-37 1000 Berlin 27

Wankel GmbH

Alt Picheisdorf 35a 1000 Berlin 20

Die Erfindung betrifft ein Wärmepumpenaggregat, bestehend aus einem Kompressor zur Verdichtung und einer Expansionsmaschine zur Rückexpandierung eines in einem Heiz- bzw. Kühlkreislauf umlaufenden Mediums, wobei die zur Verdichtung dieses Mediums aufgewendete Leistung in der Expansionsmaschine wenigstens teilweise zurückgewonnen und zum Antrieb des Kompressors verwendet wird.

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Derartige Wärmepumpen genannte Kreisläufe sind bekannt und zwar sowohl als geschlossene Systeme/ bei denen das Medium beispielsweise halogenisierte Kohlenwasserstoffe sind, als auch als offene Systeme, die mit Außenluft arbeiten.

Ein Beispiel eines solchen offenen Systemes zeigt Fig. 1. Ein Verdichter a und eine Expansionsmaschine b arbeiten auf der gleichen von dem Motor c angetriebenen Welle. Die aus der Atmosphäre entnommene Arbeitsluft wird über den Wärmetauscher d vom Verdichter a angesaugt. Die verdichtete und durch die Kompression z.B. auf 70 Grad erhitzte Luft gibt ihren Wärmegehalt in dem Innenraumheizkörper e an den Innenraum bis auf einen dessen Temperatur entsprechenden Rest ab. Dieser Restwärmegehalt wird in dem vorgenannten Wärmetauscher d an die aus der Atmosphäre entnommene, vom Verdichter angesaugte Luft abgegeben. In der Expansionsmaschine b wird anschließend der Druck in der kalten vom Wärmetauscher d abgegebenen Luft in mechanische Energie umgesetzt, die über die gemeinsame Welle dem Verdichter zugeführt wird. Die Expansionsmaschine b gibt die in ihr gedehnte und nunmehr weit herunter gekühlte Luft an die Atmosphäre zurück. In Fig. 1 sind Beispiele der Temperaturen der einzelnen Systemabschnitte angegeben.

Außer den für eine derartige Wärmepumpe vorgeschlagenen Hubkolbenmaschinen bieten sich als Rotationsmaschinen

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Turbolader an, die jedoch unverträgliche Geräuschbelastungen verursachen* Die sonst für derartige Zwecke üblichen Flügelzellenmaschinen (kreiskolbenartige Umlaufkolbenmaschinen) erbringen mechanisch erhebliche Schwierigkeiten, zumal sie im Luftbetrieb völlig ohne Schmierung im Trockenlauf gefahren werden müßten. Außerdem ist ihre Drehzahl sehr beschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sehr kompakt gebautes Verdichter-Expansionsmaschinenaggregat zu finden, das bei hoher Drehzahl im Trockenlauf arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird bei dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Wärmepumpenaggregat durch die im Anspruch gekennzeichnete Ausbildung gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden beschrieben und ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen

Fig. 2 einen Axialschnitt durch das erfindungsgemäße Wärmepumpenaggregat in Ebene II-II in Fig. 3.

Fig. 3 einen Radialschnitt durch das in Fig. 2 dargestellte Aggregat in Ebene III"-111 in Fig. 2.

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Das in Fig. 2 und 3 dargestellte Wärmepumpenaggregat ist in einem für Verdichter und Expansionsmaschine gemeinsamen feststehenden Gehäuse 1 gekapselt, das aus zwei miteinander verschraubten Schalen 2 und 3 besteht und zwei Einlaßstutzen 4 und zwei Auslaßstutzen 5 aufweist. Mit dem Gehäuse fest verbunden ist der Exzenter 6 für den Verdichter und der Exzenter 7 für die Expansionsmaschine. In den feststehenden Exzentern 6 und 7 läuft auf Wälzlagern 8 die gemeinsame Welle 9 um. Auf die Welle 9 mit Bolzen 10 sind die inneren Seitenwandungen 11 und 12 der beiden Maschinen aufgekeilt, mit denen die beiden Außenläufer 13 und 14 fest verbunden sind. Die Außenläufer sind untereinander bei 15 verschraubt. Die Außenläufer 13 und 14 laufen demnach mit der Welle 9 um und nehmen die Innenläufer 16 und 17, die auf den Exzentern 6 und 7 drehbar angeordnet sind, zahnradartig mit, ohne daß es eines besonderen Synchronisierungsgetriebes bedarf. Die inneren Seitenwandungen 11 und 12 sind gegeneinander gegen Wärmedurchfluß durch eine wärmedämmende zwischen ihnen angeordnete Platte 18 und durch einen Hohlraum 19 isoliert, der seinerseits durch die Platte 18 radial geteilt ist. In gleicher Weise sind die beiden Gehäuseschalen 2 und 3 gegen einander durch einen zwischen sie gelegten Dichtring 20 isoliert. Das Dichtmaterial kann bei Platte 18 und Dichtring 20 Asbest oder ein fester organischer Kunststoff sein.

Da sich die mit dem Verdichter erzielten Temperaturen schon im Hinblick auf den Verwendungszweck in Grenzen

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halten, können entweder die Inneriläufer 16 und 17 oder die Außenläufer 13 und 14 öder Innen- und Außenläufer aus gleitflähigem oder selbstschmierendem Material, z.B. Polytetrafluräthylen mit Einlagen von Bronzepartikeln bestehen, so daß sich eine Schmierung des Eingriffs der Innen- und Außenläufer erübrigt. Die sich nach mehreren Arbeitskammern öffnenden Einlasse 21 beider Maschinen sind in an sich bekannter Weise in den äußeren feststehenden Seitenwänden 22 und 23 angeordnet und sind unmittelbar mit den Einlaßstutzen 4 verbunden, die an diesen Seitenwänden angeordnet sind. In entsprechender Weise sind die Auslässe 24 in denselben Seitenwänden 22 und 23 vorgesehen und münden unmitteli-·-"- in ^te an diesen angeordneten Druckstutzen 5.

Patentansprüche

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Claims (3)

Patentansprüche .

1.) Wärmepumpenaggregat/ bestehend aus einem Kompressor zur Verdichtung und einer Expansionsmaschine zur Rückexpandierung eines in einem Heiz- bzw. Kühlkreislauf umlaufenden Mediums, wobei die zur Verdichtung dieses Mediums aufgewendete Leistung in der Expansionsmaschine wenigstens teilweise zurückgewonnen und zum Antrieb des Kompressors verwendet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter und die Expansionsmaschine innenachsige im Kämmeingriff arbeitende Drehkolbenmaschinen sind, die auf einer gemeinsamen Welle (9) unmittelbar nebeneinander angeordnet sind und deren inneren Seitenwandungen (11,12) unter Zwischenschaltung von Hohlräumen (19) und wärmedämmenden Mitteln (20) aneinanderliegend und untereinander fest verbunden mit der Welle (9) einerseits und mit den Außenläufern (13,14) andererseits fest verbunden sind und daß die Welle (9) in den mit dem feststehendem Gehäuse (1,2,3) der Maschine fest verbundenen Exzentern (6,7) der Innenläufer (16,17) drehbar gelagert ist.

2. Wärmepumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenläufer (16,17) und die Außenläufer (13,14) oder die Innenläufer oder die Außenläufer aus selbstschmierendem oder selbstgleitendem Material bestehen.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Warmepumpenaggregat nach Anspruch 1,2,

dadurch gekennzeichnet , daß der Verdichter und die
Expansionsmaschine in einem aus zwei miteinander verschraubten und untereinander gegen Wärmedurchfluß
isolierten Schalen (2 und 3) bestehenden Gehäuse gekapselt sind, wobei die Schalen (2,3) die Seitenwände (22,23) von Verdichter- und Expansionsmaschine bilden.

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