FLUID-PUMPING METHOD WITHIN AN ABSORPTION HEAT PUMP FOR CARRYING OUT THE METHOD

Abstract: 1. Fluid-pumping method with an absorption heat pump or an absorption refrigeration plant with a pump/motor aggregate, characterized by that a branch flow of the fluid to be pumped is separated from the suction chamber (2) of the pump (1) and is brought into contact with parts of the motor generating heat.

Description: Verfahren zur Förderung eines Fluids und hermetisch gekapsetes Pumpen-Motor-Aggregat sowie-kbsorptions- Wärmepumpe zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung eines Fluids innerhalb einer Absorptions-Wärmepumpe oder Absorptions-Kälteanlage mit einem hermetisch gekapselten Pumpen-Motor-Aggregat, ein hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat sowie eine Absorptions-Wärmepumpe zur Durchführung des Verfahrens. Bei einer Absorptions-Wärmepumpe oder Absorptions Kälteanlage wird ein kältemittelreiches Lösungsmittel von einer Pumpe gefördert und im Kreislauf geführt. Das schwersiedende Lösungsmittel wird von dem leichtersiedenden Kältemittel abgetrennt, das nach Kondensation bei hoher und anschliessender Verdampfung bei tiefer Temperatur vom Lösungsmittel absorbiert und der Pumpe erneut zugeführt wird. Zur Förderung des Fluids, das aus einem Kältemittel Lösungsmittel-Gemisch besteht, werden hermetisch gekapselte Pumpen-Motor-Aggregate verwendet. Da das Kältemittel n der Regel aggressive oder giftige Bestandteile enthält, sind Pumpe und Motor als eine Einheit ausgeführt, die in einer hermetisch abgeschlossenen Kapsel angeordnet ist. Das aus dem Absorber angesaugte Fluid befindet sich nahezu im Siedezustand. Das Fluid beginnt bereits bei relativ geringfügigen Temperaturschwankungen an der Saugseite der Pumpe zu sieden. Dabei findet Dampfbildung statt und es kommt zu uner wünschen Kavitationserscheinungen, die die Förderung des Fluids unter Umständen unterbinden. Daneben treten störende Geräusche auf, sowie Schwingungen, die zu einer mechanischen Belastung, insbesondere der Lager, führen. Die Kavitation kann durch Vergrösserung der Zulaufhöhe vom Absorber zur Pumpe verhindert werden. In vielen Anwendungsfällen, etwa bei Wärmepumpen-Heizanlagen für Ein-- und Zweifamilienhäuser, oder in Kompaktkälteanlagen, in denen es auf geringe räumliche Ausdehnung ankommt, ist dies aus Platzgründen jedoch nicht möglich. Dann muss unter zusätzlichem Energieaufwand das Fluid unterkühlt werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit dem auch bei geringen-Zulaufhöhen auf energetisch günstige Weise Kavitation verringert und eine störungsfreie Förderung erreicht werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Druck des Fluids an der Saugseite der Pumpe erhöht undloder dass ein Teilstrom des zu fördernden Fluids aus der Saugkammer der Pumpe abgezweigt und in Berührung mit Wärme entwickelnden Teilen des Motors gebracht wird. Gemäss dem ersten Teil im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 wird der Fluiddruck durch eine Vorpumpe so weit erhöht, dass in der Saugkammer dr Pumpe zur Förderung des Fluids bei der dort herrschenden Temperatur ein Unterkühlungseffekt eintritt, der zur Verhinderung von Kavitationserscheinungen ausreicht. Der Druck der in der Saugkammer eingestellt wird, ist dabei unabhängig von der Zulaufhöhe des Fluids. Gemäss dem zweiten Teil im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 wird die Verlustwärme am Motor nicht durch die Gesamt- menge des zu fördernden Fluids aufgenommen, sondern nur durch einen Teilstrom davon, der von dem übrigen zu fördernden Fluid abgezweigt worden ist. Die wesentlichen Wärmequellen befinden sich an dem Spalt zwischen Rotor und Stator, sowie im Wellenlager des Rotors. Der abgezweigte Teilstrom des Fluids wird in Berührung mit diesen Teilen des Motors gebracht undführt dabei die Wärme ab. Der kavitationsgefährdete Bereich an der Saugseite der Pumpe bleibt dagegen kalt. Bei einer Anwendung der im Patentanspruch 1 genannten Massnahmen, und zwar bei deren getrennten oder gemeinsamen Anwendung, ist es nicht mehr, oder zumindest nur mehr in sehr viel geringem Mass erforderlich, das Fluid vor seinem Eintritt in die Pumpe zu unterkühlen, so dass Energie eingespart wird. Kavitation in der Pumpe wird dennoch sicher verhindert. Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Fluid durch den Rotor des Motors ver dichtet und über diesen der Pumpe zugefuhrt. Bei dieser Verfahrensweise lässt sich die Druckerhöhung besonders platzsparend verwirklichen. Durch den Rotor des Motors kann auch der abzuzweigende Teilstrom angesaugt werden, wobei es angebracht ist, die Absaugung dosierbar zu machen. Der abgezweigte Teilstrom wird entweder sofort oder anschliessend, d.h. nachdem er in Berührung mit rotierenden, Wärme entwickelnden Teilen des Motors war, gekühlt und dem zu fördernden Fluid erneut zugemischt. Mit der erneuten Rückführung des Fluids wird ein geschlossener Fluidkreislauf hergestellt, der im Hinblick darauf, dass das Kältemittel nicht in die Atmosphäre gelangen soll, erwünscht ist. Mit dieser Verfahrensweise wird Verlustwärme, die am Motor auftritt, abgeführt und damit eine zu starke Temperaturerhöhung in der Saugkammer der Pumpe, die zu Kavitation führen könnte, verhindert. In dem speziellen Fall, in dem der Rotor des Pumpen-Motor-Aggregats als Vorpumpe ausgebildet ist, wird insbesondere die am Wellenlager des Rotors auftretende Reibungswärme und die Verlustwärme am Rotor abgeführt. Es ist zu empfehlen, den abgezweigten Teilstrom zur Kühlung und erneuten Zumischung auf die Oberfläche eines in einem Absorber enthaltenen Kühlers aufzugeben. Der Teilstrom kühlt sich beim Herabfliessen über die Kühlerflächen des in dem Absorber der Absorptions-Wärmepumpenanlage oder Absorptions- Kälteanlage enthaltenen Kühlers ab und ist bereits kalt, wenn er sich mit dem restlichen, im Sumpf des Absorbers befindlichen Fluid vermischt. Auf indirekte Weise wird somit die Verlustwärme der Vor pumpe an das Kühlmittel für den Absorber abgegeben. Bei einer Wärmepumpen-Heizanlage, bei der der Absorber durch das Heizfluid gekühlt wird, kommt die Wärme direkt der Heizleistung zugute. Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eignet sich ein hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Rotor des Motors Einrichtungen zur Drucksteigerung aufweist, deren Saugseite mit einer Flüssigkeitszuführung in die Kapsel und deren Druckseite mit der Saugkammer der Pumpe in Verbindung stehen. Gemäss der gegenständlichen Ausbildung des Erfindungsgedankens ist der Rotor als Vorpumpe ausgebildet. Ohne zusätzliche Aggregate, und damit besonders platzsparend, wird mit dieser Bauweise der Druck des Fluids in der Saugkammer der Pumpe erhöht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rotor ein schaufelradartiges Laufrad an seiner der Pumpe abgewandten Stirnfläche, sowie-die beiden Stirnflächen des Rotors miteinander verbindliche Strömungskanäle auf. Das Schaufelrad fördert das Fluid über die Strömungskanäle im Rotor in die Saugkammer der Pumpe, wodurch sich dort der Fluiddruck erhöht. Eine zusätzliche Druckerhöhung in der Saugkammer lässt sich dadurch erreichen, dass die Strömungskanäle als schräg zur Rotorachse verlaufende Bohrungen ausgeführt sind. Dabei ist es einerseits denkbar, dass der radiale Abstand der Bohrungen zur Pumpe hin zunimmt. Bei dieser Bauform wird die Zentrifugalkraft, die auf das in den Bohrungen im Rotor befindliche Fluid wirkt, zur Druckerhöhung ausgenutzt. Andererseits ist es denkbar, dass die Bohrungen windschief zur Rotorachse verlaufen, wobei der Eintritt der Bohrungen gegenüber dem Austritt in Strömungsrichtung gesehen entgegen der Drehrichtung des Rotors versetzt angeordnet ist. Schliesslich ist auch noch eine Kombination dieser beiden Ausführungsformen denkbar. In allen Fällen wird durch die besondere Anordnung der Borungen eine Drucksteigerung in der Saugkammer erreicht. Weitere Massnahmen, mit denen Kavitaition verhindert wird, sind gemäss vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemässen Verfahrens Einrichtungen zum Verhindern einer Rotationsbewegung des Fluids, die in einer Zulaufleitung zu dem Pumpen-Motor-Aggregat vorgesehen sind, oder eine als Diffusor ausgebildete Zulaufleitung zu dem Pumpen-Motor Aggregat. Es wurde gefunden, dass eine Rotation des dem Pumpen-Motor Aggregat zulaufenden Fluids das Auftreten von Kavitation verstärkt. Mit geeigneten Massnahmen, beispielsweise durch Leitflächen, die sich in Hauptströmungsrichtung des Fluids erstrecken, wird die Rotationsbewegung des Fluids verhindert und damit die Kavitationsneigung gesenkt. Die Kavitationsneigung wird auch dadurch geringer, dass in der Zulaufleitung, in Strömungsrichtung gesehen, eine Querschnittserweiterung vorgesehen ist. Diese Ausbildung wird mit "Diffusor" bezeichnet. Durch die vorstehend beschriebenen Hilfsmassnahmen braucht das Fluid noch weniger unterkühlt und/oder der Druck in der Saugkammer nicht so stark erhöht zu werden. Die Saugkammer der Pumpe weist zweckmäBigerweise eine Abführungsöffnung auf. Über diese Öffnung wird ein Teil des zu fördernden Fluids abgezweigt. Vorzugsweise befindet sich die Öffnung an der Oberseite der Saugkammer, damit Dampfblasen, die gegebenenfalls bei der Erwärmung des Fluids bei seinem Durchtritt durch den Rotor entstehen, entweichen können. Eine Vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Pumpen-Motor-Aggregats umfasst eine Radialkolbenpumpe und einen Spaltrohr-Motor oder einen Einbaumotor, die eine gemeinsame Welle aufweisen. Der Einbaumotor ist vorzugsweise mit einer gegen das geförderte Fluid beständigen Beschichtung oder Vergussmasse versehen. Es empfiehlt sich, die Strömungskanäle bzw. die Bohrungen an dem der Saugseite der Pumpe zugekehrten Rotorende in einen Kreisringspalt einmünden zu lassen, dessen Spaltbreite bei gleichzeitiger Vergrösserung des Mittendurchmessers in Durchströmungsrichtung kleiner wird. Dieses führt zu einer weiteren Drucksteigerung. Die Änderung der Spaltbreite und des Mittendurchmessers sollte dabei kontinuierlich erfolgen. Das den Kreisringspalt aussen begrenzende Teil kann als Kurzschlussring des Rotors ausgebildet sein. Auf der Ein laufseite des Rotors stellt hingegen das schaufelradartige Laufrad einen Bestandteil des Kurzschlussringes dar. Im Falle der Verwendung eines Spaltrohrmotores kann ein Spaltrohr aus extrem dünnem Material 7wisczen dem Rotor und dem Stator angeordnet werden, das zu den übrigen Teilen des Aggregats hin verstärkt ist. Das Spaltrohr muss nämlich keine mechanischen Kräfte aufnehmen. Es dient nur zur Abschirmung. Das Spaltrohr geht zweckmässigerweise auf der Einlaufseite des Rotors in eine ein Lager für den Rotor auf- weisende Platte über. Auf diese Weise ist es nicht nötig, an diesem Ende ein Lager für den Rotor am äusseren Gehäuse vorzusehen. Für das Vorbeileiten eines Teilstromes des zu fördernden Fluids an den Wärme entwickelnden Teilen des Motors empfiehlt es sich, dass der Rotor des Motors auf seiner Umfangsfläche eine durchgehende schraubenförmige Fördernut aufweist, die einerseits mit der Ansaugseite der Pumpe und andererseits mit einer Abführungsöffnung in der Kapsel in Verbindung steht, und die, in Drehrichtung des Motors gesehen, von der Ansaugseite wegführt. Sobald sich der Rotor zu drehen beginnt, wird durch die Fördernut eine Teilmenge von dem zu fördernden Fluid aus der Ansaugkammer der Pumpe entnommen. Ein Teil dieser Teilmenge verteilt sich über den gesamten Spalt zwischen. Rotor und Stator des Motors und wird laufend durch neues Fluid wieder verdrängt. Auf diese Weise wird ständig Wärme von den Oberflächen von Rotor und Stator abgeführt. Eventuelle bei der Erwärmung des Fluids entstehende Gasbläschen werden durch die Fördernut abtransportiert und können nicht in die Pumpe gelangen. Vorzugsweise ist-zwischen der Austrittsseite der Fördernut und der Abführungsöffnung ein Lager für die Welle des Rotors im Strömungsweg des Teilstroms angeordnet. Somit wird neben der am Rotor entstehenden Ver3.ustwärme auch die Reibungswärme am Wellenlager durch den Teilstrom abgeführt. Zugleich wird bei dieser Ausführungsform erreicht, dass das Lager durch das Fluid geschmiert wird. Um bei einem Abreissen des Teilstroms eine Beschädigung des Lagers zu verhindern, ist das Lager aus einem Material mit Notlaufeigenschaften angefertigt. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, dass die Fördernut in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes eine bis fünf Windungen über die Länge des Rotors aufweist. Als besonders zweckmässig haben sich zwei bis drei Windungen über die Länge des Rotors erwiesen.-Dabei weist die Fördernut vorzugsweise einen im wesentlichen halbkreis- oder dreieckförmigen Querschnitt auf. Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eignet sich eine Absorptions- Wärmepumpe mit einem Absorber und diesem nachgeschalteten Pumpen- Motor- Aggregat zur Förderung des Betriebsmittels wobei das Pumpen- Motor Aggregat tiefer als der Absorber angeordnet ist. Die erfindungsgemässe Druckerhöhung an der Saugseite der Pumpe wird dadurch erreicht, und zwar alleine und in Verbindung mit den vorbeschriebenen Merkmalen des Pumpen Motor-Aggregats, dass zur Aufrechterhaltung eines die Ausdampfung verhindernden Druckes der Strömungsquerschnitt für das Betriebsmittel zwischen Absorber und Pumpen-Motor-Aggregat im Bereich niedriger Zulaufhöhe grösser als im Bereich hoher Zulaufhöhe ausgebildet ist. Der durch die zunehmende Strömungsgeschwindigkeit sich verringernde Druck wird durch die gleichzeitig zunehmende Flüssigkeitshöhe als Folge der Querschnittsverengung wieder ausgeglichen. Die Veränderung des Strömungsquerschnittes kann dadurch erfolgen, dass der Absorber an seinem Boden mit einem zylinderförmigen Übergangsstück oder mit einem sich über die Zulaufhöhe erstreckenden und sich konisch verengenden Verbindungsstück versehen ist. Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen: Fig. 1, 7 und 8 die Ausführungsformen von hermetisch gekapselten Pumpen-Motor-Aggregaten im Längsschnitt, Fig. 2 Die Stirnfläche eines Rotors nach Fig. 1 in Draufsicht, Fig. 3 Einen Schnitt entlang der Linie III III aus Fig. 2, Fig. 4 und 5 Verschiedene Ausführungsformen für die Zulaufleitung zum Pumpen-Motor-Aggregat nach Fig. 1 im Querschnitt, Fig. 6 Eine schematische Darstellung des Zusammen hangs zwischen dem erfindungsgemässen Motor-Pumpen-Aggregat und dem Absorber, Fig. 9 Einen Absorber mit einem sumpfartigen Übergangsstück und Fig. 10 Ein sich konisch verengendes Verbindungs stück. Zu Fig . 1: Das Pumpen-Motor-Aggregat umfasst eine Radial- kolbenpumpe 1 und einen Einbaumotor 2, die auf einer gemeinsamen Welle 3 laufen. Pumpengehäuse 4 und Motorge- häuse 5 bilden eine allseitig abgedichtete Kapsel. Der Einbaumotor 2 umfasst einen Stator 6 und einen Rotor 7. Der Stator 6 ist mit einem gegen das geförderte Fluid unempfindlichen Material vergossen, z.B. mit Epoxydharz. Der Rotor 7 weist an seiner der Pumpe 1 abgewandten Stirnfläche ein schaufelradartiges Laufrad 10, sowie Bohrungen 11 auf, die den Rotor in im wesentlichen axialer Richtung durchdringen. In der gezeigten Darstellung verlaufen die Bohrungen 11 windschief zur Achse, wobei die Eintrittsöffnungen der Bohrungen 11 an der der Pumpe 1 abgewandten Stirnfläche des Rotors 7 zu den Austrittsöffnungen der Bohrungen 11 entgegen der Drehrichtung des Rotors 7 versetzt liegen. Die Bohrungen 11 verbinden eine Kammer 8, die mit einem Sauganschluss 9 in Verbindung steht, mit der Saugkammer 12 der Pumpe 1. Die Pumpe 1 weist beispielsweise über ihren Umfang drei Arbeitszylinder auf, die auf einem gemeinsamen Druckanschluss 13 arbeiten. Auf die Wiv > ,llng8weise llnd Details der Radialkolbenpumpe wird in diesem Zusammenhang nicht näher eingegangen. An der Oberseite der Saugkammer 12 befindet sich eine Abfuhrungsöffnung 14, über die ein Teilstrom des zu fördernden Fluids abgezweigt wird. Beim Betrieb der Absorptions-Wärmepumpe oder Absorptions Kälteanlage wird aus dem Absorber ein Fluid entnommen, beispielsweise ein Ammoniak-Wasser-Gemisch, das sich knapp unterhalb des Siedepunktes befindet. Dieses Fluid gelangt über eine Zulaufleitung zum Sauganschluss 9. Der Fluiddruck am Sauganschluss 9 ist durch die Zulaufhöhe vom Absorber bestimmt. Der Druck würde bei Kompaktanlagen, bei denen aufgrund der erforderlichen geringen geometrischen Abmessungen oft nur Zulaufhöhen von etwa 20 bis 25 cm zur Verfügung stehen, in den meisten Fällen nicht ausreichen, um Kavitation in der Saugkammer 12 der Pumpe 1 zu verhindern. Dies trifft insbesondere bei kleinen Anlagen zu, bei denen die Fördermenge nur in der Grössenordnung von etwa 120 bis 300 lih liegt. Der Fluiddruck wird daher in der Saugkammer 12 soweit erhöht, dass bei den auftretenden Druck- und Temperaturschwankungen keine Kavitation auftritt. Zu diesem Zweck ist der Rotor 7 als Vorpumpe ausgebildet. Vom Saugventil 9 gelangt das Fluid zunächst in Berührung mit einem Lager 15 für die Welle 3. Dadurch wird einerseits Reibungswärme von dem Lager 15 abgeführt und andererseits das Lager 15 geschmiert. Über eine Zuführung 16 gelangt das Fluid in die Kammer 8, die vollständig mit Fluid gefüllt ist. Durch die Drehung des Rotors fördert das- schauSelradartige-Laufrad 10, das am Rotor befestigt ist, das Fluid über die Bohrungen 11 in die Saugkammer 12 der Pumpe 1. Das schaufelradartige Laufrad 10 sowie die entgegen der Drehrichtung des Rotors windschief angeordneten Bohren 11 bewirken eine Druckerhöhung in der Saugkammer 12. Die Druckerhöhung liegt beispielsweise in der Grössenordnung von 0,1 bis 1 bar, vorzugsweise bei etwa 0,5 bar. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass alternativ oder zusätzlich zu der windschiefen Anordnung der Bohrungen 11 der radiale Abstand der Bohrungen von der Rotorachse zur Pumpe hin vergrössert werden kann. Aufgrund der zur. Pumpe hin zunehmenden Zentrifugalkraft auf das in den Bohrungen 11 befindliche Fluid wird dadurch ebenfalls eine Förderung von Fluid in die Saugkammer 12 und damit eine Druckerhöhung erreicht. Um die Reibungswärme des Lagers 15 sowie die am Rotor 7 entstehende Verlustwärme abzuführen, wird ein Teilstrom von dem Fluid über die Abführungsöffnung 14 aus der Saugkammer 12 abgezweigt. Zweckmässigerweise ist der Teilstrom durch eine geeignete Dosiereinrichtung regulierbar. Durch die Anordnung der Abführungsöffnung 14 an der Oberseite der Saugkammer 12 werden Gasbläschen, die sich eventuell durch die Wärmeaufnahme am Motor in dem Fluid bilden, abgeführt, ohne in der Pumpe Kavitation zu verursachen. Zu Fig. 2 und Fig. 3: Die Figuren zeigen in Draufsicht und im Schnitt das an der Stirnfläche des Rotors 7 befestigte schaufelradartige Laufrad 10, Hinter jeder Schaufel 17 des Laufrades 10 ist eine Bohrung 11 angebracht, die den Rotor 7 durchdringt. Die Bohrungen 11 verlaufen schräg zur Drehachse des Rotors 7, wobei die Eintrittsöffnungen zu den Austrittsöffnungen gegen die durch einen Pfeil 18 angedeutete Drehrichtung des Rotors 7 versetzt angeordnet sind. Auf diese Weise tragen bei Drehung des Rotors 7 auch die Bohrungen 11 zur Fluidförderung und zur Drucksteigerung in der Saugkammer bei. Alternativ oder zusätzlich kann der radiale Abstand der Bohrungen zur Saugkammer der Pumpe hin vergrössert werden. Zu Fig. 4 und Fig. 5: Hier sind besondere Anordnungen in der Zulaufleitung 18 vom Absorber der Absorptions Wärmepumpe oder Absorptions-Kälteanlage zu dem Pumpen Motor-Aggregat 23 dargestellt, durch die die Kavitationsneigung in dem Fluid herabgesetzt wird. Gemäss Figur 4 weist die Zulaufleitung 18, in Strömungsrichtung gesehen, eine Querschnittserweiterung auf. Der Öffnungswinkel der Erweiterung beträgt unter 100. Zusätzlich oder alternativ zu dieser Anordnung sind in der Zulaufleitung 18 gemäss Fig. 5 Einrichtungen vorgesehen, die eine Rotation des Fluids um seine Hauptströmungsrichtung verhindern. Hierbei handelt es sich um Leitflächen 20, die sich längs der Hauptströmungsrichtung erstrecken. Die Leitflächen 20 sind in einer trichterförmigen Erweiterung 21 der Zulaufleitung 19 am Ausfluss des Absorbers 22 angeordnet. Zu Fiz. 6: Sie zeigt schematisch die Verknüpfung des Absorbers 22 einer Absorptions-Wärmepumpe oder Absorptions-Kälteanlage mit dem Pumpen-Motor-Aggregat 23. Im Absorber 22 wird ein gasförmiges Kältemittel 24, z.B. Ammoniak, von einem flüssigen Lösungsmittel 25, z.B. Wasser, absorbiert. Die Absorptionswärme wird von einem in dem Absorber 22 angeordneten Kühler 26, der beispielsweise bei einer Wärmepumpen-Heizanlage von dem Heizfluid 27 durchströmt ist, abgeführt. Im Sumpf des Absorbers 22 sammelt sich ein kältemittelreiches Lösungsmittel, das sich knapp unterhalb seines Siedepunktes befindet. Dieses Fluid wird von dem Pumpen-Motor Aggregat 23 gefördert und den nachfolgenden Einrichtungen der Absorptions-Wärmepumpe oder Absorptions-Kälteanlage zugeführt (Pfeil 28). Erfindungsgemäss wird der Druck auf der Saugseite der Pumpe durch eine Vorpumpe erhöht. Ein Teilstrom 29 des Fluids wird aus dem Saugraum der Pumpe abgezweigt, gekühlt und dem zu fördernden Fluid erneut zugemischt. Bei dem gezeigten Beispiel wird der Teilstrom 26 mit dem Lösungsmittel 25 vermischt und zusammen mit diesem auf den Kühler 26 aufgegeben Dort kühlt er sich ab und vermischt sich mit dem zu fördernden Fluid im Sumpf des Absorbers 22. Zu Fig 7: Im Gegensatz zu der Einrichtung nach Fig. 1 zeigt diese Darstellung ein Pumpen-Motor-Aggregat mit einem Spaltrohrmotor 2' und nicht mit einem Einbaumotor. Zwischen dem Stator 6 und dem Rotor 7 ist ein Spaltrohr 32 aus nichtmagnetisierbarem Material angeordnet. Das Pumpengehäuse 4 ist in diesem Fall mit dem Spaltrohr 32 zu einer hermetisch abgeschlossenen Kapsel verbunden, wobei Pumpe 1 und Motor 2' so angeordnet sind, dass sie auf einer gemeinsamen Welle 3 laufen. Das Spaltrohr 32 ist mit einer Platte 33 an der der Pumpe 1 abgewandten Seite verschlossen. Die Platte 33 weist einen Vorsprung auf, der ein Lager 34 für die -Welle -3-trägt. Eine einseitig offene Abdeckung 35 umgibt den Stator 6. Sie ist vorzugsweise aus Lochblech hergestellt. Die Pumpe 1 weist einen Sauganschluss 36 auf, der in die Saugkammer 12 mündet. Uber ihren Umfang verteilt weist die Pumpe 1 drei Arbeitszylinder auf, von denen einer im Schnitt dargestellt ist. Die Arbeitszylinder arbeiten auf einem gemeinsamen Druckanschluss 13. In der Umfangsfläche des Rotors i ist eine schraubenförmige Fördernut 37 vorgesehen, die in Drehrichtung des Rotors 7 gesehen, von der Saugkammer 12 wegführt. Die Fördernut 37 steht auf der einen Seite des Rotors 7 mit der Saugkammer 12 in Verbindung und auf der anderen Seite des Rotors 7 mit einer Kammer 38, die von der Stirnfläche des Rotors 7, der Platte 33 und dem Spaltrohr 32 begrenzt ist. Von der Kammer 38 führen Zuführungen 39 in einen Raum 49 am Ende der Welle 3, der das Lager 34 enthält. Das Lager 34 ist aus einem Material mit Notlaufeigenschaften, z.B. Kunstkohle, hergestellt, um auch bei Trockenlaufen der Welle eine Beschädigung zu verhindern. Vom Raum 40 führt eine Abführungsöffnung 41 aus dem Pumpen-Motor-Aggregat. Die Ganghöhe der Fördernut 37 ist so bemessen, dass sie über die Länge des Rotors 7 eine bis fünf, vorzugsweise zwei bis drei, Windungen aufweist. Beispielsweise beträgt die Ganghöhe 3 cm. Anstelle einer Fördernut 37 könnten auch mehrere Fördernuten über den Umfang des Rotors 7 verteilt sein. In der Darstellung weist die Nut einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt auf, deren Radius z.B. 3 bis 4 mm beträgt. Es sind auch andere Querschnittsformen denkbar, beispielsweise Dreiecksform. Beim Betrieb der Pumpe 1 gelangt das zu fördernde Fluid, z.B. ein Ammoniak-Wasser-Gemisch, das knapp unterhalb seines Siedepunktes ist, vom Absorber einer Absorptions-Wärmepumpe oder Absorptions-Kälteanlage über den Sauganschluss 36 in die Saugkammer 12. Von dort wird es zum Druckanschluss 13 gefördert. Da am Motor 2 Wärme entsteht, einerseits durch-elektrische Verluste, andererseits durch Reibung, würde das Fluid im Saugraum 12, das sich nur knapp unterhalb seines Siedepunktes befindet, erwärmt, wodurch Kavitation entstehen könnte. Um Kavitaiton zu verhindern, wird ein Teilstrom des zu fördernden Fluids aus der Saugkammer 12 abgezweigt und über die Wärme entwickelnden Teile des Motors 2' geleitet. Dabei wird die Motorabwärme abgeführt, ohne das in der Saugkammer 12 befindliche Fluid aufzuheizen. Die Förderung des Teilstroms erfolgt über die Fördernut 37, die bei Drehbewegung des Rotors 7 eine gewisse, durch die Ganghöhe und den Querschnitt der Fördernut 37 bestimmte Fluidmenge aus der Saugkammer 12 abschöpft und in die Kammer 38 fördert. Ein Teil des Fluids verteilt sich durch den Spalt zwischen Rotor 7 und Spaltrohr 32 über die gesamte Rotoroberfläche, die dabei gekühlt wird. Anschliessend gelangt der Teilstrom aus der Kammer 38 in den Raum 40, wo er das Lager 34 kühlt und zugleich schmiert. Der erwärmte Teilstrom wird über die Abführungsöffnung 41 abgeführt. Neben der Aufgabe, einen Teilstrom des Fluids zu fördern, hat die Fördernut 37 zusätzlich den Zweck, Gasblasen, die eventuell in der Saugkammer 12 oder bei der Erwärmung am Motor 2' entstehen, zusammen mit dem Teilstrom aus dem Pumpen-Motor-Aggregat abzuführen. Zu Fiz. 8: Das Pumpen-Motor-Aggregat umfasst eine Radialkolbenpumpe 1 und einen Spaltrohrmotor 2', die auf einer gemeinsamen Welle 3 laufen. Der Motor 2' besteht aus einem Stator 6 und einem Rotor 7. Der Rotor 7 besitzt an der Einlaufseite als Bestandteil seines Kurzschlussringes ein schaufelartiges Laufrad 10. Ihn durchqueren in etwa axialer Richtung Bohrungen 11, die in einen sich verengenden, in seinem Durchmesser jedoch vergrössernden Kreisringspalt 30 übergehen. Das den Kreisringspalt 30 nach aussen begrenzende Teil 31 ist als Kurzschlussring des Rotors 7 ausgebildet. Zwischen dem Stator 6 und dem Rotor 7 ist ein Spaltrohr 32 aus nicht magnetisierbarem Material angeordnet. Dieses ist im Bereich zwischen dem Stator 6 und dem Rotor 7 extrem dünn ausgebildet, da hier keine mechanischen Kräfte aufzunehmen sind. Zu den übrigen Gehäuseteilen hin ist es hingegen verstärkt. Es geht einseitig in eine Platte 33 über, welche ein Lager 34 für den Rotor 7 aufweist. Auf diese Weise ist eine Lagerung des Rotors in einem äusseren starken Gehäuse zu vermeiden. Das Gehäuse selbst besteht nur aus einer Abdeckung 35 aus dünnem Material. Zu Fig. 9 und Fig. 10: Übereinstimmend mit der Funktionsweise einer Einrichtung nach Fig. 6 wird das Fluid dem Absorber 22 entnommen. Dieses Fluid gelangt über eine Verbindungsleitung 42 zum Sauganschluss eines Pumpen-Motor Aggregates 23. Der Fluiddruck am Sauganschluss sowie über die gesamte Länge der Verbindungsleitung 42 ist durch die Zulaufhöhe vom Absorber und der Strömungsgeschwindigkeit bestimmt. Es kommt darauf an, an allen Stellen den Druck so hoch zu erhalten, dass Dampfbildung nicht eintritt, um Kavitationen und Geräuschbildung zu vermeiden. Insbesondere bei kleinen Anlagen sind der Zulaufhöhe geometrische Grenzen gesetzt, so dass die mögliche Zulaufhöhe optimal ausgenutzt werden muss. Dies geschieht, indem man dafür sorgt, dass die Strömungsgeschwindigkeit nirgends einen Wert erreicht, der zu einer Druckverminderung führt, welche durch die Zulaufhöhe nicht ausgeglichen wäre. Im Bereich geringer Zulaufhöhe, nämlich am Auslauf des Absorbers, ist die statische Druckhöhe noch gering, so dass auch die Strömungsgeschwindigkeit klein gehalten werden muss. Der Strömungsquerschnitt muss hier deshalb relativ gross sein. Gemäss Fig. 9 ist hierzu der Boden des Absorbers 22 mit einem zylinderförmigen Übergangsstück 43 versehen. Dieses reicht so weit nach unten, dass auch an der Übergangsstelle zur Verbindungsleitung 42 durch die hier wirkende Flüssigkeitshöhe die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit nicht zu einem Druck führt, welcher die Dampfbildung erlaubt. Anstelle einer stufenförmigen Anpassung der Strömungsquerschnitte an die Zulaufhöhe kann auch ein stetiger Übergang erfolgen wie es in Fig. 10 das die Zulaufhöhe überbrückende konische Verbindungsstück 44 zeigt. Wichtig ist, dass an jeder Stelle der Verbindungsleitung, der sich aus der Zulaufhöhe und der Strömungsgeschwindigkeit ergebende Druck einen Wert nicht unterschreitet, welcher die Dampfbildung erlauben würde.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Förderung eines Fluids innerhalb einer Absorptions-Wärmepumpe oder Absorptions-Kälteanlage mit einem hermetisch gekapselten Pumpen-Motor Aggregat, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druck des Fluids auf der Saugseite der Pumpe (1) erhöht und/oder b) dass ein Teilstrom (29) des zu fördernden Fluids aus der Saugkammer (12) der Pumpe (1) abgezweigt und in Berührung mit Wärme entwickelnden Teilen des Motors gebracht wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid durch den Rotor (7) des Motors (2) verdichtet und der Pumpe (13 über diesen zugeführt wird. 3 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (29) des Fluids oder ein direkt aus dem Saugraum der Pumpe (1) abgezweigter Teilstrom gekühlt und dem zu fördernden Fluid erneut zugemischt wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der abgezweigte Teilstrom (29) zur Kühlung und erneuten Zumischung auf die Oberfläche eines in einem Absorber (22) enthaltenden Kühlers (26) aufgegeben wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (29) durch den Rotor (7) des Motors (2') angesaugt wird, und dosierbar ist. 6. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) des Motors (2) Einrichtungen zur Drucksteigerung aufweist, deren Saugseite mit einer Flüssigkeitszuführung in die Kapsel und deren Druckseite mit der Saugkammer (12) der Pumpe (1) in Verbindung stehen. 7. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) ein schaufelradartiges Laufrad (10) an seiner der Pumpe (1) abgewandten Stirnfläche, sowie die beiden Stirnflächen des Rotors (7) miteinander verbindende Strömungskanäle, vorzugsweise als schräg zur Rotorachse verlaufende Bohrungen (11) ausgeführt, aufweist. 8. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zulaufleitung (18) zu dem Pumpen Motor-Aggregat Einrichtungen zum Verhindern einer Rotationsbewegung des Fluids vorgesehen sind. 9. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zulaufleitung (18) zu dem Pumpen Motor-Aggregat als Diffusor ausgebildet ist. 10. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugkammer (12) der Pumpe (1) eine Abführungsöffnung (14) aufweist. 11. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch eine Radialkolbenpumpe und einen Spaltrohrmotor oder einen Einbaumotor, die eine gemeinsame Welle (3) aufweisen. 12. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (11) an dem der Saugseite der Pumpe (1) zugekehrten Ende des Rotors (7) in einen Kreisringspalt (30) einmünden, dessen Spaltbreite bei gleichzeitiger Vergrösserung des Mittendurchmessers in Durchströmungsrichtung kleiner wird und dass das schaufelradartige Laufrad (103 Bestandteil des Kurzschlussringes des Rotors (7) auf dessen Einlaufseite ist. 13. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen der Spaltbreite und des Mittendurchmessers in Durchströmungsrichtung kontinuierlich erfolgen. 14. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das den Kreisringspalt (30) aussen begrenzende Teil (31) als Kurzschlussring des Rotors (7) ausgebildet ist. 15. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Spaltrohrmotores mit einem Spaltrohr (32) aus extrem dünnem Material zwischen dem Rotor (7) und dem Stator (6), das zu den übrigen Teilen des Aggregates hin verstärkt ist. i6. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Spaltrohr (32) auf der der Pumpe (1) gegenüberliegenden Seite in eine ein Lager (34) für den Rotor (7) aufweisende Platte (33) übergeht, wobei das Lager (34) aus einem Material mit Notlaufeigenschaften angefertigt ist. 17. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) des Motors (2) auf seiner Umfangsfläche eine durchgehende schraubenförmige Fördernut (37) aufweist, die einerseits mit der Ansaugseite der Pumpe (1) und andererseits mit einer Abführungsöffnung (41) in der Kapsel in Verbindung steht, und die, in Drehrichtung des Rotors (7) gesehen, von der Ansaugseite wegführt. 18. Hermetisch gekapseltes Pumpen-Motor-Aggregat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördernut (37) ein bis fünf Windungen über die Länge des Rotors (7) aufweist und einen im wesentlichen halbkreis- oder dreiecktörmigen Querschnitt aufweist. 19. Absorptions-Wärmepumpe mit einem Absorber und diesem nachgeordneten Pumpen-Motor-Aggregat zur Förderung des Betriebsmittels, wobei das Pumpen Motor-Aggregat tiefer als der Absorber angeordnet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufrechterhaltung eines die Ausdampfung verhindernden Druckes der Strömungsquerschnitt für das BetriAbs- mittel zwischen Absorber (22) und Pumpen-Motor Aggregat (23) im Bereich niedriger Zulaufhöhe grösser als im Bereich hoher Zulaufhöhe ausgebildet ist. 20. Absorptions-Wärmepumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (22) an seinem Boden mit einem zylinderförmigen Ubergangsstück (43) oder mit einem sich über die Zulaufhöhe erstreckenden und sich konisch verengenden Verbindungsstück (44) versehen ist.

Inventors: GOEBEL, PETER, GRUBER, FRANZ, HEIMBACH, PAUL, DIPL.-ING.
Applicants: BUDERUS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: F04B15
IPC codes: F25B15, F04B15