DE3111253A1

DE3111253A1 - "motorgetriebener schubkolbenverdichter, insbesondere fuer hermetisch gekapselte kleinkaeltemaschinen"

Info

Publication number: DE3111253A1
Application number: DE3111253A
Authority: DE
Inventors: Bendt Wegge 6400 Soenderborg Roemer
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1981-03-21
Filing date: 1981-03-21
Publication date: 1982-10-14
Also published as: CA1216268A; DK151911B; JPS57160976U; BR8201540A; DK151911C; US4427346A; DE3111253C2; DK113182A

Description

Motorgetriebener Schubkolbenverdichter, insbesondere für hermetisch gekapselte Kleinkältemaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf einen motorgetriebenen Schubkolbenverdichter, insbesondere für hermetisch gekapselte Kleinkältemaschinen, mit Anlaufentlastung durch einen zur Sau.^seite führenden drosselnden Verbindungskanal„

Der Anlauf von motorgetriebenen Schubkolbenverdichtern xfird häufig dadurch erschwert, daß sich währen 1 des Stillstandes des Verdichters ein über dem Saugdruck liegender Druck im Zylinderraum aufbaut. Bei einer Kältemaschine kann beispielsweise über eine Undichtigkeit des Druckventils Kältemitteldampf .",n den Zylinaerrauin eindringen und den dort herrschenden Druck über den Saugdruck anheben. Dies erfordert ein hohes Anlaufinome-nt, für das der Motor nicht ausgelegt ist.

Bei einem bekannten Schubkolbenverdichter der eingang? beschriebenen Art (DE-PS 11 22 209) ist es bereits bekannt, um besonders bei gekapselten Kleinkältemaschxnen mit Kapillarrohrbetrieb den Anlauf zu erleichtern und dadurch den Motor kleiner und billi_-ge halten zu können, das Saugventilplättchen mit einer feinen Bohrung zu versehen oder im Ventilsitz des Saugventils einen feinen

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Ritz anzubringen. Auf diese Weise kann sich der im Stillstand auftretende Überdruck entspannen. Diese Maßnahme ergibt jedoch eine Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine oder mehrere an der Kolbenstirnfläche beginnende Schraiernuten längs der Kolbenoberfläche vorzusehen und an einem Punkt enden zu lassen, der in der oberen Totpunktstellung des Kolbens etwas in c en Zylinder eingetaucht ist. Diese Schmiernuten vrirken jedoch nur dann als Entspann ungskanal, wenn sich der Kelten in der unteren Totpunktstellung befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen motorgetriebenen Schubkolbenverdichter der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei d?m in jeder beliebigen Kolbenstellung eine Anlafentlastung möglich ist und der volumetrische Wirkungsgrad höchstens geringfügig beeinträchtigt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verbindungskanal von einem druckseitigen Raum ausgeht und von einem temperaturabhängig gesteuertan Sperrventil absperrbar ist, dessen temperaturabhängiges Stellglied in einem druckseitigen Raum angeordnet ist und das Sperrventil schließt, wenn die Druckgastenperatur einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Bei dieser Konstruktion geht der Verbindungskaxial von einem druckt eitigen Raum ur_d nicht vom Zylinderraum aus. Wenn nämlich der druckseitige Raufr entlastet ;".st, kann sich auch im Zylinderraum 1 ein höherer Druck aufbauen. Die Arbeitsweise des Verbindung sl· anal s ist von der Stellung des Kolbens unabhängig« Da das Sperrventil in Abhängigkeit von eier Druckgasteinperatur gesteuert wird, öffnet der Verbindungskanal bei Stillstand des Verdichters und entsprechender Abkühlung des Gases, so daß sich die gewünschte Entlastung ergibt. Wenn jedoch der Verdichter hochgelaufen ist, baut sich auf der Druckseite ein Druck auf, weil der Verbindungskanal als DrosselkanaJ. ausgelegt ist., Infolgedessen steigt auch die Dx'uckgastemperatur, bis nach kurzer Zeit das Sperrventil

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schließtο Der volumetrische Wirkungsgrad bleibt daher bis auf geringfügige Verluste in der Anlaufphase voll erhalten.

Bei einem motorgetriebenen Schubkolbenverdichter, bei dem der 'Zylinder stirnseitig unter Zwischenlage einer Dichtplatte mit einer Ventilplatte£bgedeckt ist, die zusammen mit einem Zylinderdeckel mindestens einen druckseiti^en Zylinderdeckelraum bildet 5 empfiehlt es sich_s daß der Verbii.dungskanal von dem druckseitigen Zylinderdeckelraum ausgeht und das Ventil mit seinem Stellglied ebenfalls ir diesem Zylindcrdeckelraum angeordnet ist. Auf diese Weise wird für die zusätzlichen %ßnahmen kein zusätzlicher Platz benötigt. Da das temperaturabhängige Stellglied im Zylinderdeckelraum untergebraucht ist, wird es unmittelbar von dem geförderten Druckgas erwärmt.

Bei einer besonders einfachen Ausführungsform ist das temperaturabhängige Stellglied ein Bimetallelement. Dies ergibt ein sehr robustec Stellglied, das auch in Verbindung mit einem Kältemittrliverdichter eine lange Lebensdauer garantiert.

jBei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß sich 'ein Bimetallstreifen parallel zur Ventilplatte durch ien Zylinderdeckelraum erstreckt, an einem End. am Zylinderdeckel befestigt ist und am anderen Ende das Sperrventil-Verschlußstück trägt und daß der Verbindungskanal mit einer Bohrung beginnt unc die Bohrung eingangsseitig den Sperrventil-Sitz bildet. Für den ■Bimetallstreifen steht eine verhältnismäßig große Län£-;e zur Verfügungs, so daß vergleichsweise geringe Temperaturunterschiede ausreichen, um das Sperrventil zu öffnen bzw₀ zu schließen. Außerdem ergibt sich eine sehr einfache Konstruktion₅ weil das Verschlußstück unmittelbar mit dem Bimetallstreifen verbunden und der Sperrventil-Sitz unmittelbar am Bohrungseingang ausgebildet

Es empfiehlt sich, daß die Bohrung des Verbindungskanals durch die Ventilplatte verläuft. Dies hat gegenüber einer Bohrung in

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I einer Unterteilungsvand des Zylinderdeckels den Vorteil, daß

* sich diese Bohrung sehr einfach herstellen läßt.

% Darüber hinaus besteht bei einem Schubkolbenverdichter, der in i einer unter Saugdruck stehenden Kapsel angeordnet ist, die Mög-

* lichkeit, daß die Dichtplatte einen Ausschnitt aufweist, der von dem Ende der Verbindungskanalbohrung in der Ventilplatte zum Umfang der Dichtplatte reic.it. Auch dies trägt zu einem einfach 3n platzsparenden Aufbau bei.

Günstig ist es, wenn das Sperrventil so ausgelegt ist, daß es bei etwa 80 bis 100° C schließt. Disse Temperatur stellt sicher, daß das Sperrventil bei Mormalbetri^b mit Sicherheit geschlossen ist, daß es aber bereits öffnet, wem nach kurzer Stillstandszeit nur eine Teilabkühlung erfolgt.

I Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung I schematisch dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels nä- ! her erläutert. Es zeigen:

I Fig. 1 eine schemat .sehe Darstellung einer hermetisch I gekapselten CLeinkältemi.schine, bei der die

I erfindungsge: laße Anlaufentlastung angewendet

I ist und

*- Fig. 2 einen Schnit : durch den Oberteil des Zylinders,

I die Ventilpl tte und der Zylinderdeckel.

f In Fig. 1 ist in ein r Kapsel 1 ein Motorverdichter 2 an Federn

i 3 aufgehängt. Die Fe- era greifer in einen Tragkörper 4, an wel-

I ehern ier Stator 5 ei: es elektrischen Antriebsmotors befestigt

f ist. Der Tragkörper ' weist ferner ein Lager 6 auf, in welchem

I eine Motorwelle 7 ge." agert ist. Diese trägt den Rotor 8 des Mo-

I tors. Ferner ist mit dem Tragkör Der 4 einstückig ein Zylinder 9

I ausgebildet, in welcl am ein Schuokolben 10 hin und her bewegbar

\ ist. Der Antrieb erfolgt über eiie Pleuelstange 11, die mit ihrem

— ν —

Pleuellager 12 über einer Kurbelzapfen 13 an der Motorwelle 7 greift ο Der Zylinder 9 Is b durch eine Ventilplatte "4 abgedeckt. Über dieser befindet sich ein Zylinderdeckel 15. Von diesem ge'rfc ein federndes Druckrohr 1S aus_? das an einer nicht veranschaulichten Stelle durch die kapsel 1 nach außen tritt, iin weiterer nicht veranschaulichter S nrfczen dient zum Anschluß einer Saugleitung , so daß der Innen "aum 17 der Kapsel 1 unter Saugdruck steht«,

In Fig«, 2 ist der aus Zylinder 9_S Ventilplatte 14 und Zylinderdeckel 15 bestehende Tail näher veranschaulichte Ein? erste Dichtplatte 18 befindet s .ch zwischen den Zylindern ) und der Ventilplatte 14, eine zweite Dichtplatte 19 zwischen der Ventilplatte 14 und dem Zylinderdeckel 15. Der Zylinderraun 20 ist über eine Druckventilbohri ng 21 mit einem druckseiti^en Zylinderdeckelraum 22 und über eine lediglich angedeutete Saugventilbohrung 23 mit einem nr'.clr sichtbaren saugseitigen Z /linderdekkelraum verbunden. Die zu/ ehörigen Verschlußstücke wurden durch ein Druckventilplattchen 1 4 bzw. ein Saugventilplättchen 25 gebildet , die gestrichelt ir ihrer Offenstellung angedeutet sind.

Der bis hierher beschriebene Motorverdichter arbeitet in üblicher Weise. Beim Saughub hebt das Saugventilplättchen 25 ab, während das Druckventil geschlossen ist. Beim Druckhub wird das Druckventilplattchen 24 ar gehoben, während das Saugv£ntil geschlossen ist.

Im druckseitigen Zylinderd ackelraum 22 befindet sich ein Sperrventil 26, dessen Verschlu3stück 27 an einem Ende eines Bimetall-Streifens 28 angebracht ist, dessen anderes Ende 29 am Zylinderdeckel 15 befestigt ist. Ein drosselnder Verbindungskanal 30 besteht aus äiner Bohrung 31 in der Ventilplatte 14, deren Eingangsseite 32 einen Sperrventilsitz bildetiund einem Ausschnitt 33 in der Dichtplatte 18, welcher von der Bohrung 31 zum Umfang führt.

Sau QRigi_Nal

Das Sperrventil 26 ist so beschaffen, daß es bei kaltem Gas im Zylinderdeckelraum 22 geöffnet :.st. Die Druckseite des Kältemittelsystems ist daher über den Verbindungskanal 30 mit der Saugseite verbunden und daher entlastet. Der Motor läuft aus diesem Grund unter geringer Belastung ε.η. Wenn beim Hochlauf Druckgas gefördert wird, kann dies wegen der drosselnden Wirkung des Verbindungskanals 30 nicht vollständig zur Saugseite abströmen. Es baut sich daher ein Druck auf der Druckseite auf;die Verdichtung führt zu einer Erwärmung des Gases. Sobald ein vorgegebener Temperaturwert, beispielsweise 80 bis 100° C, erreicht ist, schließt das Sperrventil 26. Nunmehr sind Druckseite und Saugseite voneinander getrennt. Die Maschine arbeitet ohne volumetrische Verluste. Wenn der Motor abgeschalt 2t wird, kühlt das Gas im Zylinderdeckelraum 22 ab. Daher öffne; dt.s Sperrventil 26. Bei einer Kältennlage mit einer* Kapiilarro ir erfolgt nach dem Abschalten des Motors ein erster Druckausgleich über dieses Kapillarrohr_e Der Rest des Druckausgleichs wird denn über den Verbindungskanal 30 voi-genommen.

Andere Ausgestaltungen sind ohne weiteres möglich. Beispielsweise kann das Stellglied des Sperrventils 26 auch aus einer Balgdose mit einer Flüssigkeit3- oder Fluesig.<eits-Dampf-Füllung bestehen, die bei der gewünschten Grenztemjeratur das Verschlußstück 27 auf den Sitz 32 drückt. Der Verbindurgskanal kann auch durch eine andere Wand des Zylinderdeckels 15 hindurchführen. Die Teile können auch in einem anderen druckseitigen Raum untergebracht sein, der vom beim Anlauf geförderten Druckgas erreicht wird.

Claims

Patentansprüche

Motorgetriebener Schubkolbenverdichter, insbesondere für hermetisch gekapselte Kleinkältemaschinen, mit Anlauf entlastung durch einen zur Saugseite führender: drosselnden Verbindungskanal „ dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (30) von einem, druckseiti^en Raum (22) ausgeht und von ainem temperaturabhängig gesteuerten Sperrventil (26) absperrbar ist, dessen temperaturabhängiges Stellglied (28) in einam druckseitigen Raum (22) angeordnet ist und das Sperrventil scMeßi , wenn die Druckgastemperatur einen vorgegebenen Wert übersteift,

Schubkolbenverdichter nach Anspruch 1, bei dem der Zylinder stirnseitig unter Zwischenlage einer Dichtplatte mit einer Ventilplatte abgedeckt ist, die zusammen mit einem Zylinderdeckel mindestens einen druckseitigen Zylinderraum bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (50) von den druckseitigen Zylinderdeckelraum (22) ausgeht und das Ventil (26) mit seinem Stellglied (28) ebenfalls in diesem. Zylinderdeckelraum angeordnet ist.

Schubkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das temperaturabhängige Stellglied eia Bimetall element (28) ist.

4. Schubkolbenverdichter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Bimetallstreifen (28) parallel zur Ventilplatte (14) durch den Zylinderdeckelraum (22) erstreckt, an einem Ende (29) am Zylinderdeckel (15) befestigt ist und am anderen Ende das Sperrventil-Verschlußstück (27) trägt und daß der Verbindungskanal (30) mit einer Bohrung (31) beginnt und die Bohrung eingangsseitig den Sperrventil-Sitz (32) bildet.

5. Schubkolbenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (31) des Verbindungskanals (3a) durch die Ventilplatte (14) verläuft.

6. Schubkolbenverdichter, der in einer unter Saagdruck stehenden Kapsel angeordnet ist, nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtplatte (18) einen Ausschnitt (33) aufweist, der von dem Ende der Verbindungskanalbohrung (31) in der Ventilplatte (14) zum Umfang der Dichtplatte reicht.

7. Schubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (26) so ausgelegt asb, daß es bei etwa 80 bis 100° C schließt.