Привод компрессора теплонасосной установки
Владельцы патента RU 2738298:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет туризма и сервиса" (ФГБОУ ВО "РГУТИС") (RU)
Изобретение относится к системам отопления и горячего водоснабжения на основе тепловых насосов, использующих тепло низкотемпературных источников естественного или искусственного происхождения. Электродвигатель привода компрессора расположен в теплоизолирующем кожухе, содержащем дополнительную герметичную полость, соединенную трубопроводами с теплообменником внешнего грунтового контура ТНУ и испарителем ТНУ так, что образуется замкнутый контур для циркуляции антифриза. Техническим результатом является повышение эффективности работы ТНУ и повышение надежности работы компрессора ТНУ. 1 ил.
В бытовых тепловых насосах (ТН), как и в бытовых холодильных машинах, компрессор и электродвигатель привода обычно размещаются в едином герметичном корпусе, что позволяет предотвратить утечки хладагента и обеспечить безопасную эксплуатацию агрегата.
В процессе работы компрессорного агрегата происходит активное выделение тепла и нагрев деталей как самого компрессора, так и электродвигателя. Для предотвращения перегрева и выхода из строя электродвигателя, необходим постоянный отвод от него избыточного тепла. В герметичных компрессорах это осуществляется путем прокачки через внутреннюю герметичную полость корпуса компрессора холодных паров хладагента, поступающих из испарителя. Кроме того, в герметичных компрессорах холодильных машин часто применяется интенсивное охлаждение нагретых деталей и узлов компрессора, что позволяет повысить надежность работы компрессора без потери эффективности работы самой холодильной машины. При таком охлаждении также снижаются тепловые потоки, направленные от горячих частей компрессора на электродвигатель привода, что улучшает условия его работы и благоприятно влияет на надежность.
В то же время, в ТН возможности охлаждения нагретых деталей компрессора в процессе его работы весьма ограниченны, т.к. интенсивное охлаждение может снизить температуру паров хладагента, поступающих в конденсатор ТН, что, в свою очередь, приведет к снижению температуры подогреваемой воды и снижению эффективности работы теплонасосной установки (ТНУ).
В результате, в герметичных компрессорах бытовых ТН наблюдаются существенные тепловые потоки, направленные от нагретых деталей компрессора на электродвигатель привода. Таким образом, электродвигатель привода в герметичных компрессорах для ТН работает в более тяжелых условиях, чем в герметичных компрессорах для холодильных машин. Это повышает вероятность перегрева и выхода из строя электродвигателя привода компрессора бытового ТН, и отрицательно влияет на надежность работы узла компрессора.
Известны герметичные компрессорные агрегаты, (например, а.с. SU №424989), в которых электродвигатель привода размещен вне герметичного кожуха компрессора, а для передачи крутящего момента на компрессор используется бесконтактный привод, например, магнитная муфта, состоящая из двух магнитных полумуфт, установленных на валу компрессора и на валу электродвигателя и разделенных герметичной стенкой-экраном. В таких конструкциях отсутствуют существенные тепловые потоки, направленные от нагретых деталей компрессора на электродвигатель привода, что снижает возможность перегрева электродвигателя и выхода его из строя. Кроме того, размещение электродвигателя привода вне герметичного кожуха компрессора повышает возможности доступа к электродвигателю в процессе эксплуатации и упрощает его ремонт в случае необходимости.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Герметичный компрессорный агрегат» (а.с. SU №24989), содержащий кожух, размещенный в нем компрессор с ведомой магнитной полумуфтой, и экранированный от последнего разделительной стенкой привод с ведущей магнитной полумуфтой. Недостатком данного технического решения при использовании его в приводе герметичного компрессора ТНУ является безвозвратная потеря избыточного тепла, выделяемого в процессе работы электродвигателя привода, что снижает эффективность работы ТНУ.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы ТНУ благодаря полезному использованию тепла от охлаждения электродвигателя, а также повышение надежности работы компрессора ТН вследствие организации эффективного охлаждения электродвигателя привода.
Указанная задача решается за счет того, что привод компрессора теплонасосной установки включает в себя электродвигатель привода компрессора, расположенный вне герметичного корпуса компрессора и кинематически связанный с ведомым валом компрессора через редуктор, расположенный внутри герметичного корпуса компрессора, и магнитную муфту, и отличается тем, что, с целью повышения надежности привода и эффективности работы ТНУ, электродвигатель привода компрессора расположен в теплоизолирующем кожухе, содержащем дополнительную герметичную полость, соединенную трубопроводами с теплообменником внешнего грунтового контура ТНУ и испарителем ТНУ так, что образуется замкнутый контур для циркуляции антифриза.
Принципиальная схема устройства привода компрессора ТНУ представлена на фиг.
Привод компрессора состоит из электродвигателя 1, редуктора 2, расположенного внутри герметичного корпуса 3 компрессора 4, и магнитной муфты 5, состоящей из двух магнитных полумуфт, установленных на ведомом валу редуктора и на валу электродвигателя и разделенных герметичной стенкой-экраном. Электродвигатель расположен вне герметичного корпуса компрессора и помещен в теплоизолирующий кожух 6, внутри которого имеется герметичная полость. Герметичная полость может быть выполнена, например, в виде спирального трубопровода 7, помещенного внутрь кожуха, или герметичная полость может быть образована двойными стенками кожуха 6. Герметичная полость соединена трубопроводами 8 и 9 с теплообменником 10 внешнего грунтового контура ТНУ и испарителем 11 теплового насоса.. На валу электродвигателя установлена крыльчатка (на фиг. не показана), обеспечивающая принудительную продувку охлаждающего воздуха через обмотки электродвигателя.
Привод компрессора работает следующим образом. Крутящий момент от электродвигателя 1 с помощью магнитной муфты 5 передается на редуктор 2, который приводит во вращение ведомый вал компрессора. Электродвигатель помещен в кожух 6, внутри которого циркулирует воздух, продуваемый крыльчаткой через обмотки электродвигателя. Снаружи кожух покрыт теплоизолирующим материалом для уменьшения теплообмена между воздухом, находящимся внутри кожуха и наружным воздухом в помещении. В процессе работы обмотки электродвигателя и продуваемый через них воздух нагреваются. Антифриз из теплообменника 10 внешнего грунтового контура ТНУ по трубопроводу 8 подается в герметичную полость, устроенную в теплоизолирующем кожухе 6. По мере прохождения через герметичную полость холодный антифриз, имеющий температуру, близкую к температуре грунта, отбирает, за счет теплообмена через стенки герметичной полости, часть избыточного тепла от циркулирующего внутри теплоизолирующего кожуха воздуха. Это приводит к снижению температуры воздуха, поступающего для охлаждения обмоток электродвигателя. В результате, происходит более эффективное охлаждение электродвигателя, улучшаются условия его работы, и повышается надежность.
Дополнительно подогретый в теплоизолирующем кожухе антифриз из герметичной полости по трубопроводу 9 подается в испаритель 11 теплового насоса. Дополнительный подогрев антифриза перед испарителем позволяет повысить эффективность работы ТНУ. После прохождения через испаритель охлажденный антифриз вновь подается в теплообменник внешнего грунтового контура ТНУ.
Привод компрессора теплонасосной установки, включающий электродвигатель привода компрессора, расположенный вне герметичного корпуса компрессора и кинематически связанный с ведомым валом компрессора через редуктор, расположенный внутри герметичного корпуса компрессора, и магнитную муфту, отличающийся тем, что электродвигатель привода компрессора расположен в теплоизолирующем кожухе, содержащем дополнительную герметичную полость, соединенную трубопроводами с теплообменником внешнего грунтового контура ТНУ и испарителем ТНУ так, что образуется замкнутый контур для циркуляции антифриза.
