-
Einrichtung zur Förderung von Gasen oder Flüssigkeiten Die Erfindung
bezieht sich auf eine Einrichtung zur Förderung von Gasen oder Flüssigkeiten mit
Hilfe eines in sich geschlossenen, mindestens zwei Vollkreiswindungen aufweisenden
umlaufenden Rohres, in welchem während des Betriebes Flüssigkeitskolben sich unter
Wirkung einer äußeren Kraft in derselben Richtung relativ zum Rohr derart fortbewegen,
daß die Arbeitsräume zwischen zwei Kolben zwangsläufig abwechselnd vergrößert und
wieder verkleinert werden. Bei Anordnungen dieser Art ist an dem beim, Umlaufen
sich vergrößernden Arbeitsraum. eine Saugleitung und an dem beim. Umlaufen sich
@ verkleinernden Arbeitsraum eine Druckleitung für das Fördermittel angeschlossen.
-
Bei :einer bekannten Einrichtung dieser Art werden zwei Quecksilberkolben
verwendet; die sich beim Betrieb der Einrichtung ständig abwechselnd voneinander
trennen und wieder' vereinigen. Bei dieser Betriebsweise besteht die Gefahr, daß
durch verschiedenartiges Abi reißen bei der jedesmaligen Trennung des Quecksilbers
in zwei Teile nicht immer die in einem bestimmten Verhältnis gewünschte Unterteilung
des Quecksilbers erfolgt, so daß unter Umständen die Leistung der Pumpe beeinträchtigt
wird: Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, .daß bei einer Einrichtung
der eingangs beschriebenen Art das in sich geschlossene Rohr und die Flüssigkeitsfüllung
so bemessen sind, daß die Flüssigkeitskolben während des Betriebes dauernd voneinander
getrennt bleiben. Auf diese Weise wird sicher erreicht, daß die Flüssigkeitskolben
is.tets die einmal festgelegte,
für den einwandfreien Betrieb richtige
Größe beibehalten.
-
Die Erfindung kann als Fördereinrichtung beliebiger Art Verwendung
finden, beispielsweise als Kompressor für Kältemaschinen, als Flüssigkeitspumpe
o. dgl. Gerade für Kältemaschinen besteht das Bedürfnis nach ganz einfachen und
betriebssicheren Kompressoren, die möglichst wenig Bearbeitung erfordern. Der Umstand,
daß beiden für diesen Zwezk bisher bekannten Kompressoren viele genaue Passungen
erforderlich sind, die erhebliche Kosten bei der Bearbeitung erfordern, wirkt sich
auf den Anschaffungspreis der damit ausgerüsteten Kühlschränke nachteilig aus. Die
Erfindung bringt in dieser Hinsicht einen erheblichen Fortschritt, weil sie ermöglicht,
aus einfachen Rohrleitungen eine Kompressionskältemaschine aufzubauen, die keinerlei
genaue Passungen erfordert.
-
Man kann die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklichen. Das in
sich geschlossene Rohr kann beispielsweise auf seiner ganzen Länge gleichen Rohrquerschnitt
haben. In diesem Falle werden die beiden Vollkreiswindungen mit verschiedenem Kreisdurchmesser
ausgeführt. Es ist auch möglich, die Vollkreiswindungen mit gleichem Kreisdurchmesser
auszuführen; in diesem Falle wird man das Rohr im Zuge der einzelnen Windungen mit
verschiedenem Rohrquerschnitt ausführen. Der Antrieb der Fördereinrichtung gemäß
der Erfindung erfolgt vorzugsweise derart, daß das Rohr durch einen Antriebsmotor
gedreht und die Flüssigkeitskolben unter der Wirkung der Schwerkraft ihre Relativbewegung
im Rohr ausführen. Für die Flüssigkeitskolben verwendet man eine Flüssigkeit, deren
spezifisches Gewicht größer ist als das des zu fördernden Mediums.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
-
Fig. i zeigt schematisch eine Kompressionskältemaschine, bei der der
Kompressor aus den beiden Vollkreiswindungen i und 2 besteht, welche zu einem in
sich geschlossenen Rohr vereinigt sind und im wesentlichen gleichen Kreisdurchmesser
haben. Die Windung i hat einen größeren Rohrquerschnitt als die Windung 2. In die
beiden Rohrwindungen ist eire Flüssigkeit, beispielsweise Quecl>silber, eingefüllt,
welche die Flüssigkeitskolben 3 und 4 bildet. An der Stelle 5 ist die Druckleitung
6 und an der Stelle 7 die Saugleitung 8 der Kältemaschine angeschlossen. Die Druckleitung
führt zu dem spiralig gewundenen Kondensator g, der mit Kühlrippen io versehen ist.
Aus dem Kondensator gelangt das Kältemittel in den Verdampfer i i und von dort durch
die Saugleitung 8 wieder zum Kompressor zurück. In der Saug- und Druckleitung befinden
sich Rückschlagventile 12 und 13. Ferner ist noch eine Ausgleichsleitung 14. mit
einem dritten Rückschlagventil 15 vorhanden, das den Zweck hat, den schädlichen
Raum zu verkleinern. Das gesamte aus Kompressor, Kondensator und Verdampfer bestehende
System wird mit Hilfe einer in der Fig. i nicht dargestellten Antriebsvorrichtung,
beispielsweise in der angedeuteten Pfeilrichtung, um eine rechtwinklig zur Zeichenebene
stehende Achse gedreht. Die Flüssigkeitskolben 3 und 4 werden bei dieser Rotation
infolge der Schwerkraft im unteren Teil ihrer jeweiligen Rohrwindung gehalten, so
daß sie sich relativ zu den beiden Rohrwindungen i und 2 bewegen. Dabei wird das
zwischen der Oberfläche 16 des Flüssigkeitskolhens 3 und der Oberfläche i 8 des
Flüssigkeitskolbens -1 befindliche Volumen fortlaufend so lange verlcieinert, bis
die Kolbenobei-fl.äche 16 an die Stelle 5 kommt, wo die Rohrwindung i mit dem größeren
Rohrquerschnitt in die Rohrwindung 2 mit dem kleineren Rohrquerschnitt übergeht.
Entsprechend wird das Volumen zwischen der Oberfläche 17 des Flüssigkeitskolbens
3 und der Oberfläche i 9 des Flüssigkeitskolbens 4 so lange vergrößert, bis die
Kolbenoberfläche 19 die Stelle 7 erreicht hat, wo die Rohrwindung 2 mit dem kleinen
Rohrquerschnitt in die Rohrwindung i mit dem größeren Rohrquerschnitt übergeht.
Man erkennt also, daß bei der Rotation des Systems der zwischen den Kolbenoberflächen
16 und 18 befindliche Raum und der zwischen den Kolbenoberflächen 17 und i9 befindliche
Raum abwechselnd einen Druckraum bzw. einen Saugraum bilden. Das Kältemittel wird
aus 'dem Verdampfer i i der Kältemaschine durch die Leitung 8 über das Rückschlagventil
13 in der Pfeilrichtung in den Raum Vs gesaugt und andererseits aus dem Raum Vd
durch die Druckleitung 6 über das Rückschlagventil 12 in den Kondensator 9 gedrückt.
-
In Fig. 2 ist - ein Rückschlagventil vergrößert dargestellt.
-
Fig.3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher
das aus zwei Vol1-kreiswindungen bestehende Rohr des, Kompr es:-sors auf seiner
ganzen Länge gleichen Rohrquerschnitt hat, aber die Kreisdurchmesser der beiden
Windungen verschieden sind. 'Soweit die Teile mit denen in Fig. i übereinstimmen,
sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Mit 21 ist eine Vollkreiswindung mit großem
Kreisdurchmesser, mit 22 eine VolllLreisvvindung mit kleinem Kreisdurchmesser bezeichnet.
In der Windung 2 i befindet sich der Flüssigkeitskolben 23 und in der Windung 22
der Flüssigkeitskolben 24. Dreht man auch hier wieder das System mit den beiden
Flüssigkeitskolben in der Pfeilrichtung, so muß der Raum a
immer
größer und der Raum b immer kleiner werden, d. h. der Raum a bekommt Unterdruck
und der. Raum b überdruck.
-
In Fig.4 ist ein Axialschnitt einer praktischen Ausführung einer Kompressionskältemaschine
gemäß der Erfindung dargestellt, die zum Einbau. in einen Haushaltskühlschrank bestimmt
ist. Bei dieser Ausführung haben die beiden Vollkreiswindungen im wesentlichen gleichen
Kreisdurchmesser, während das Rohr im Zuge der einzelnen Windungen verschieden .großen
Rohrquerschnitt hat. Die einzelnen Teile sind mit denselben Bezugszeichen wie in
Fig. i versehen. Die Windungen 1; 2 und der Kondensator 9 sind auf einem Halter
31 befestigt, der auf der Antriebswelle 32 sitzt. Diese trägt zugleich den Rotor
33 des Elektromotors, der zweckmäßfg mit langsamer Drehzahl umläuft. Mit 34 ist
der Stator des Motors bezeichnet, 3 5 sind die Statorwicklungen. Der Motor ist zusammen
mit dem. Kompressor und dem Kondensator in einem Gehäuse 36 eingebaut. Die Welle
32 ist links im Lager 37 und rechts im Lager 38 gelagert. Das Gehäusa36 ist gegenüber
dem Kühlschrank durch Federn 39, 4o abgestützt. Die Druckleitung 6 führt vom Kondensator
9 durch die Welle 32 zum Verdampfer i i, die Saugleitung 8 von diesem Verdampfer
ebenso zurück zu den Windungen 1, 2. Das Lager 38 ist in einem Decke141 derart eingebaut,
daß die gesamte Kältemaschine leichte Schwingungen, die sich durch -den Antrieb
ergeben, ausführen kann. Zu-diesem. Zweck sind zwischen dem Lager 38 und dem. Deckel
41 Gummidichtungen 42 . angeordnet. Der Deckel 41 ist gegenüber der Kühlschrankwandung
43 mit'-Hilfe von Gummidichtuaigen 44 dicht abgeschlossen.
-
Der rotierende Verdampfer ist im Kühlraum 45 in einer Kapsel 46 eingebaut,
die an dem Decke141 befestigt ist. Mit Hilfe eines Schiebers 47 kann die Zirkulation
der Kühlraumluft durch die Kapsel46 reguliert werden. Mit 48 ist eine unterhalb
des Verdampfers angeordnete, in die Kapse146einsetzbare Eisschublade bezeichnet.
Die Kapsel 46 besitzt unten Öffnungen 49, durch welche die Kühlluft in den Kühlraum
45 eintritt.
-
Die-Abfuhr der Kompressionswärme erfolgt durch direkte Luftkühlung:
Zu diesem Zweck sind in dem Gehäuse 36 Lufteintrittsöffnungen 5o und Luftaustrittsöffnungen
51 vorgesehen. Die Kühlluft strömt innerhalb des Gehäuses 36 in der Pfeilrichtung
und führt dabei die Abwärme des Kondensators 9, des Komipressors 1, 2 und des Elektromotors
nach außen ab.
-
In der beschriebenen Kältemaschine werden aus Gründen der Dimensionierung
zweckmäßig Kältemittel mit geringeren Drücken verwendet. Für große Drücke kann der
Kompressor bzw. die Pumpe gemäß der Erfindung auch mit mehreren hintereinandergeschalteten
Vollkreiswindungen ausgeführt werden. Eine Ausführungsform hierfür ist .schematisch
in den Fig.5 und 6 dargestellt. Mit 6o sind mehrere Windungen eines Rohres großen
Rohrquerschnitts, mit 61 Windungen eines Rohres kleinen Rohrquerschnitts bezeichnet,
die in der ,aus den Figuren .ersichtlichen Weise miteinander und mit einer Saugleitung
62 und einer Druckleitung 63 verbunden sind. Mit 64 und 65 sind die Flüssigkeitskolben
bezeichnet. Bei Drehung in der Pfeilrichtung wird durch die Windungen 61 ein großes
Volumen 'zur Druckleftung 63 und durch die Windsingen 61 ein kleineres Volumen nach
rechts gefördert. Die Differenz dieser beiden nach links und rechts geförderten
Volumina stellt das von der Saugleitung 62 angesaugte, zur Druckleitung 63 geförderte
Volumen - dar.