DE19809768C2

DE19809768C2 - Oil supply device

Info

Publication number: DE19809768C2
Application number: DE1998109768
Authority: DE
Inventors: Thomas Maurer; Thomas Zinn; Hitoshi Sakashita
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2000-01-05
Anticipated expiration: 2018-03-07
Also published as: JPH11315786A; DE19809768A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölversorgungsvorrichtung für einen offenen Verdichter ohne Ölpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere eine Wellenabdichtung der Ölversorgungsvorrichtung eines offenen Kältemittelverdichters ohne Ölpumpe, dessen Kältemittel unter hohem Druck steht.The invention relates to an oil supply device for a open compressor without oil pump according to the preamble of Claim 1, in particular a shaft seal Oil supply device of an open refrigerant compressor without an oil pump, the refrigerant of which is under high pressure.

Die Bezeichnung offener Verdichter steht für einen Verdichter, bei dem die Antriebsquelle extern vorgesehen ist, so daß eine Ab dichtung des Verdichters an der Stelle erforderlich ist, an der die Antriebskraft der externen Antriebsquelle in den Verdichter eingeleitet wird.The term open compressor stands for a compressor, in which the drive source is provided externally, so that an Ab seal of the compressor is required at the point where the driving force of the external drive source into the compressor is initiated.

Ein Kältemittelverdichter wird beispielsweise in einer Fahrzeug klimaanlage oder in einer Wärmepumpe eingesetzt. Der Antrieb des Verdichters erfolgt über eine Antriebswelle, die gewöhnlich durch eine Kontaktdichtung den Verdichterinnenraum gegen die Umgebung abdichtet. Als eine Kontaktdichtung sind Gleitringdichtungen oder Lippendichtungen üblich. Auch Mehrfachdichtungen, Kombinationen der Dichtungen sowie zusätzlich Labyrinthdichtungen sind bekannt. Die Durchführung der Antriebswelle aus dem Verdichtergehäuse er folgt an einer Stelle, wo der Druck im Verdichter möglichst nied rig ist. Bei ungeregelten Verdichtern ist dies der Saugdruck der Anlage. Bei leistungsgeregelten Verdichtern kann an der Dicht stelle auch ein Druck zwischen dem Saug- und Förderdruck herr schen. Bei den heute verwendeten Kältemitteln (z. B. halogenierte Kohlenwasserstoffe, Kohlenwasserstoffe, Ammoniak) ist von einem Saugdruck um 5 bar auszugehen. Im Stillstand der Anlage und bei höheren Umgebungstemperaturen können Drücke um 10 bar auftreten.A refrigerant compressor is used, for example, in a vehicle air conditioning or used in a heat pump. The drive of the Compressor is driven by a drive shaft, usually through a contact seal the compressor interior against the environment seals. Mechanical seals are or as a contact seal Lip seals common. Also multiple seals, combinations the seals and additional labyrinth seals are known. Carrying out the drive shaft from the compressor housing he follows at a point where the pressure in the compressor is as low as possible rig is. In the case of uncontrolled compressors, this is the suction pressure of the Investment. In the case of capacity-controlled compressors, the seal also create a pressure between the suction and delivery pressure . With the refrigerants used today (e.g. halogenated Hydrocarbons, hydrocarbons, ammonia) is one Suction pressure to go out at 5 bar. With the system at a standstill and at higher ambient temperatures, pressures around 10 bar can occur.

Zur Schmierung der mechanisch beweglichen Teile im Verdichter wird Kältemaschinenöl eingesetzt. Aus der DE 69 00 9330 T2 ist eine gattungsgemäße Ölversorgungsvorrichtung, insbesondere eine Schmiervorrichtung ohne Ölpumpe für einen Taumelscheibenver dichter bekannt. Im Antriebsraum des Verdichters befindet sich Öl. Es wird durch eine Schleuderwirkung der Antriebswelle und durch die Sauggasströmung unterstützt zu den Antriebsteilen ge führt, die geschmiert werden müssen. Auch die Wellenkontaktdich tung wird so von Öl benetzt. Dies ist für deren Funktion (Abdichtung) und Lebensdauer (Vermeidung von trockener Reibung) wichtig. Die heute in Fahrzeugklimaanlagen verwendeten Kältemit telverdichter sind meistens auf diese Art geschmiert. Mit der genannten Lösung ist keine zuverlässige und kontinuierliche Ölversorgung aller Lagerstellen sowie der Wellendichtung möglich. Da die Wellendichtung mit Öl nur benetzt wird und nicht si chergestellt werden kann, daß sich auch unter allen Betriebszu ständen ausreichend Öl an den sich berührenden Dichtungsteilen befindet, können nur niedrige Drücke abgedichtet werden. Es zeigt sich, daß diese Art der Ölversorgung bei Verdichtern für ein Hochdruck-Kältemittel wie z. B. Kohlendioxid unzureichend ist. Es können hier Saugdrücke von etwa 20 bis 50 bar auftreten. Im Stillstand können die Drücke auf bis etwa 70 bar zunehmen. Befin det sich ausreichend Öl an der Wellendichtung, führt dies zu starkem Kältemittelverlust und zur Zerstörung der Dichtung in folge der mangelnden Schmierung.For lubricating the mechanically moving parts in the compressor refrigeration machine oil is used. From DE 69 00 9330 T2 a generic oil supply device, in particular a Lubrication device without oil pump for a swash plate ver better known. Is located in the drive compartment of the compressor Oil. It is caused by a centrifugal effect of the drive shaft and supported by the suction gas flow to the drive parts leads that need to be lubricated. Even the wave contact tion is thus wetted by oil. This is for their function (Sealing) and service life (avoidance of dry friction) important. The refrigerants used in vehicle air conditioning systems today Tel compressors are usually lubricated in this way. With the solution mentioned is not a reliable and continuous Oil supply to all bearings and the shaft seal possible. Since the shaft seal is only wetted with oil and not si can be made that also under all Betriebszu there would be sufficient oil on the touching sealing parts only low pressures can be sealed. It shows themselves that this type of oil supply to compressors for a High pressure refrigerants such as B. carbon dioxide is insufficient. It suction pressures of around 20 to 50 bar can occur here. in the At standstill, the pressures can increase to about 70 bar. Find If there is sufficient oil on the shaft seal, this leads excessive loss of refrigerant and destruction of the seal in follow the lack of lubrication.

Eine weitere Ölversorgungsvorrichtung für einen Verdichter ohne Ölpumpe ist aus der DE-OS 26 09 970 bekannt. Eine Wellendichtung ist in einem Dichtungsraum angeordnet, zu dem eine von einer Saugleitung abzweigende Ölleitung führt. Der Dichtungsraum ist über einen Ölüberlauf mit einem Antriebsraum verbunden.Another oil supply device for a compressor without Oil pump is known from DE-OS 26 09 970. A shaft seal is arranged in a sealing space, to which one of a Oil line branching off the suction line. The seal space is connected to a drive room via an oil overflow.

Gemäß der DE-PS 696 906 zweigt eine Ölleitung von einem in der Saugleitung angeordneten Ölabscheider ab und führt zu einem mit einer Antriebswelle verbundenen Drehschieber und von dort in die Kurbelkammer.According to DE-PS 696 906, an oil line branches from one in the Suction line arranged oil separator and leads to one a rotary valve connected to a drive shaft and from there into the Crank chamber.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ölversor gungsvorrichtung für einen offenen Verdichter ohne Ölpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiter zu bilden, daß die Ölversorgung an der Wellendichtung immer sichergestellt ist.The invention is therefore based on the object of an oil supplier device for an open compressor without oil pump according to to form the preamble of claim 1 so that the oil supply to the shaft seal is always ensured.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird eine Ölversorgungsvorrichtung für einen offener, Verdichter ohne Ölpumpe geschaffen, bei der der Verdichter einen Antriebsraum, in dem mindestens ein Zylinder zur Aufnahme eines Kolbens zum Verdichten von Kältemittel und eine die Kolben hin- und herbewegende Antriebswelle umfaßt sind, eine Wellendichtung zur Abdichtung des Antriebsraums gegen die Umge bung und einen Saugkanal aufweist, der an eine Saugleitung ange schlossen ist und in dem Zylinder mündet, wobei die Wellendich tung in einem Dichtungsraum angeordnet ist, der über eine Öldich tung zum Antriebsraum abgedichtet ist, einerseits mit der Saug leitung durch eine von der Saugleitung abgezweigten Ölleitung verbunden ist, anderseits mit dem Antriebsraum durch einen Ölüberlauf verbunden ist und mit Schmieröl gefüllt ist, daß eine Druckabsenkeinrichtung in der Saugleitung nach der Abzweigung der Ölleitung von der Saugleitung angeordnet ist und daß der An triebsraum über eine dünne Verbindungsleitung mit der Saugleitung nach der Druckabsenkeinrichtung in Fluidverbindung ist.To solve this problem, an oil supply device for created an open, compressor without an oil pump, in which the Compressor a drive room in which at least one cylinder for Inclusion of a piston for compressing refrigerant and one the pistons reciprocating drive shaft are included, one Shaft seal to seal the drive room against the reverse exercise and has a suction channel, which is attached to a suction line is closed and opens into the cylinder, the shaft sealing device is arranged in a seal chamber, which has an oil seal is sealed to the drive room, on the one hand with the suction line through an oil line branched off from the suction line is connected, on the other hand, to the drive room by a Oil overflow is connected and filled with lubricating oil that a Pressure reduction device in the suction line after branching off Oil line from the suction line is arranged and that the drive room via a thin connecting line to the suction line after the pressure reducing device is in fluid communication.

Durch die Bemessung des Strömungswiderstands der Saugleitung mit hilfe der Druckabsenkeinrichtung und des Strömungswiderstands der Ölleitung sowie durch den Ölüberlauf und die Verbindungsleitung wird der gewünschte Durchfluß in der Ölleitung und damit der Öl strom zum Dichtungsraum sichergestellt. Daher ist der Dichtungs raum immer mit Schmieröl gefüllt und die Wellendichtung wird zu verlässig geschmiert.By measuring the flow resistance of the suction line with help the pressure reduction device and the flow resistance of the Oil line as well as through the oil overflow and the connecting line the desired flow in the oil line and thus the oil current to the seal chamber ensured. Hence the seal always filled with lubricating oil and the shaft seal closes reliably lubricated.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen defi niert.Advantageous further developments are defi in the dependent claims kidney.

Vorzugsweise wird die Ölversorgungsvorrichtung für einen offenen Verdichter ohne Ölpumpe des weiteren so ausgebildet, daß die Öl leitung von oben kommend in dem Dichtungsraum mündet. Das Gefälle in der Ölleitung kann die Ölzufuhr zum Dichtungsraum zusätzlich unterstützen.Preferably, the oil supply device is for an open one Compressor without an oil pump further designed so that the oil cable coming from above opens into the seal chamber. The slope In the oil line, the oil supply to the seal chamber can be additional support.

Weiter vorzugsweise wird die Ölversorgungsvorrichtung für einen offenen Verdichter ohne Ölpumpe so ausgebildet, daß die Druckab senkeinrichtung ein Druckregler ist, der ein Ventilelement und eine Regelfeder aufweist.More preferably, the oil supply device is for one open compressor without oil pump designed so that the pressure lowering device is a pressure regulator, which is a valve element and has a control spring.

Damit ist der Ventilquerschnitt variabel, so daß der Druckabfall in etwa konstant bei unterschiedlichen Durchflußmengen ist.The valve cross section is thus variable, so that the pressure drop is approximately constant at different flow rates.

Weiter vorzugsweise wird die Ölversorgungsvorrichtung für einen offenen Verdichter ohne Ölpumpe so ausgebildet, daß ein im norma len Betrieb des Verdichters geöffnetes Überströmventil in der Verbindungsleitung angeordnet ist, daß eine Druckausgleichleitung mit engem Strömungsquerschnitt parallel zu diesem Überströmventil angeordnet ist und daß ein im normalen Betrieb des Verdichters geöffnetes Druckhalteventil in der Ölleitung angeordnet ist. More preferably, the oil supply device is for one open compressor without oil pump designed so that a norma len operation of the compressor open overflow valve in the Connection line is arranged that a pressure equalization line with a narrow flow cross section parallel to this overflow valve is arranged and that in normal operation of the compressor open pressure control valve is arranged in the oil line.

Das Überströmventil und das Druckhalteventil schließen sich bei schnellem Druckabfall (wenn der Verdichter anläuft) gemäß dem Druckunterschied zwischen dem Saugkanal und dem Antriebsraum. Es erfolgt ein langsamer Druckausgleich über die Druckausgleichlei tung mit engem Strömungsquerschnitt zwischen dem Antriebsraum und dem Saugkanal. Nach erfolgtem Druckausgleich öffnen sich das Überströmventil und Druckhalteventil wieder.The overflow valve and the pressure control valve close rapid pressure drop (when the compressor starts) according to the Pressure difference between the suction channel and the drive room. It the pressure equalization takes place slowly device with a narrow flow cross section between the drive chamber and the suction channel. After the pressure equalization, the open Overflow valve and pressure control valve again.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der fol genden, auf die Zeichen Bezug nehmenden Beschreibung des bevor zugten Ausführungsbeispiels für den Erfindungsgegenstand deut lich.Further features and advantages of the invention will become apparent from the fol The description of the previous reference to the signs drafted embodiment for the subject matter of the invention Lich.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Verdichterkältema schine gemäß der Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of a compressor machine according to the invention;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Verdichter mit einer Ölversor gungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 is a sectional view of a compressor with an oil supply device according to an embodiment of the invention;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Ölabscheiders an einer Abzwei gung in der Fig. 2; Fig. 3 is a sectional view of an oil separator at a branching in Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Druckreglers in der Saugleitung nach der Abzweigung in der Fig. 2; Fig. 4 is a sectional view of a pressure regulator in the suction line after the branch in Fig. 2;

Fig. 5 eine Teilschnittansicht eines Verdichters gemäß einer zu sätzlichen Abwandlung des Ausführungsbeispiel; Fig. 5 is a partial sectional view of a compressor according to a modification of the embodiment to sätzlichen;

Fig. 6 eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 5, in der die Ventile geschlossen dargestellt sind; Fig. 6 is a sectional view similar to Figure 5, in which the valves are shown closed.

Fig. 7 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Fig. 5; Fig. 7 is an enlarged partial sectional view of Fig. 5;

Fig. 8 eine graphische Darstellung zu Beziehungen zwischen der Zeit und dem Druck; und Fig. 8 is a graph showing relationships between time and pressure; and

Fig. 9 eine graphische Darstellung zu Beziehungen zwischen dem Strömungsweg im Verdichter und dem Druck. Fig. 9 is a graph showing relationships between the flow path in the compressor and the pressure.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fig. 1 umfaßt eine Verdichterkältemaschine 70, einen das Kältemittel (Arbeitsmittel: Kohlendioxid (CO₂)) zu einem überkritischen Druck komprimierenden Verdichter 71, einen durch einen Wärmeaustausch mit der Luft das komprimierte Kältemittel kühlenden Gaskühler 72, eine das gekühlte Kältemittel unter den kritischen Druck expan dierende Entspannungseinrichtung 73, einen durch einen Wärmeaus tausch mit der Luft das expandierte Kältemittel verdampfenden Verdampfer 74, einen Sammler 75 und einen Wärmetauscher 76. Der Wärmetauscher 76 überträgt die Wärme zwischen dem vom Gaskühler 72 ausfließenden Kältemittel zu dem vom Sammler 75 ausfließenden Kältemittel. Der Verdichter 71, der Gaskühler 72, die Entspan nungseinrichtung 73, der Verdampfer 74, der Sammler 75 und der Wärmetauscher 76 sind mittels der Kanäle oder Leitungen in Reihe miteinander derart verbunden, daß ein geschlossener Kältekreis lauf 77 gebildet ist. Wie Fig. 2 zeigt, stehen ein Saugkanal 241 des Verdichters 71 und der Wärmetauscher 76 über eine Saugleitung 78 in Fluidverbindung. Ebenso stehen ein Förderkanal 242 des Ver dichters 71 und der Gaskühler 72 über eine Förderleitung 79 in Fluidverbindung. Fig. 1 shows an embodiment of the invention. Figs. 1 comprises a compressor refrigerating machine 70, a refrigerant (working fluid: carbon dioxide (CO ₂₎₎ be compressed to a supercritical pressure compressor 71, a cooling by heat exchange with the air, the compressed refrigerant gas cooler 72, the refrigerant cooled to below the critical Pressure-expanding expansion device 73 , an evaporator 74 evaporating the expanded refrigerant by exchanging heat with the air, a collector 75 and a heat exchanger 76 . The heat exchanger 76 transfers the heat between the refrigerant flowing out from the gas cooler 72 to the refrigerant flowing out from the collector 75 . The compressor 71 , the gas cooler 72 , the expansion device 73 , the evaporator 74 , the collector 75 and the heat exchanger 76 are connected in series with one another by means of the channels or lines in such a way that a closed cooling circuit is formed 77 . As shown in FIG. 2, a suction channel 241 of the compressor 71 and the heat exchanger 76 are in fluid communication via a suction line 78 . Likewise, a delivery channel 242 of the United poet 71 and the gas cooler 72 are in fluid communication via a delivery line 79 .

Fig. 2 zeigt die Konstruktion des Taumelscheibenkühlverdichters 71 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Verdichter 71 umfaßt eine zylindrische Gehäuseanordnung 20 mit einem Zylinderblock 21, einer vorderen Endplatte 23, einem Taumelscheibenraum oder Antriebsraum 22, der zwischen dem Zylin derblock 21 und der vorderen Endplatte 23 begrenzt ist, und einer hinteren Endplatte 24. Die vordere Endplatte 23 ist auf dem Zy linderblock 21 vor (auf der linken Seite in Fig. 1) dem Taumel scheibenraum 22 durch eine Vielzahl von Schrauben (nicht gezeigt) angebracht. Die hintere Endplatte 24 ist auf dem Zylinderblock 21 an seinem entgegengesetzten Ende durch eine Vielzahl von Schrau ben (nicht gezeigt) angebracht. Eine Ventilplatte 25 ist zwischen der hinteren Endplatte 24 und dem Zylinderblock 21 angeordnet. Bohrungen 231 und 232 sind jeweils zentral in der vorderen End platte 23 zum drehbaren Lagern einer Antriebswelle 26 durch Lager 27 und 28 ausgebildet. Fig. 2 shows the construction of wobble plate type refrigerant compressor 71 in accordance with an embodiment of the present invention. The compressor 71 comprises a cylindrical housing assembly 20 with a cylinder block 21 , a front end plate 23 , a swash plate space or drive space 22 , which is limited between the cylinder block 21 and the front end plate 23 , and a rear end plate 24 . The front end plate 23 is mounted on the cylinder block 21 in front of (on the left in FIG. 1) the swash plate space 22 by a plurality of screws (not shown). The rear end plate 24 is attached to the cylinder block 21 at its opposite end by a plurality of screws (not shown). A valve plate 25 is arranged between the rear end plate 24 and the cylinder block 21 . Bores 231 and 232 are each formed centrally in the front end plate 23 for rotatably supporting a drive shaft 26 by bearings 27 and 28 .

Bei dem gezeigten Taumelscheibenverdichter handelt es sich um ei nen offenen Verdichter, d. h. einen Verdichter, der durch eine ex terne Antriebsquelle angetrieben wird, die die Antriebswelle 26 antreibt.The swash plate compressor shown is an open compressor, ie a compressor that is driven by an external drive source that drives the drive shaft 26 .

Eine Schiefscheibe 35 ist fest an der Antriebswelle 26 angebracht und dreht sich mit ihr. Eine Taumelscheibe 36 ist so auf der Schiefscheibe 35 durch Lager 37 angebracht, daß die Taumelscheibe 36 taumeln kann. Die Taumelscheibe 36 und eine am Zylinderblock vorgesehene Führung 38 sind durch eine Verzahnung 39 mit im Ein griff (teilweise nicht gezeigt). Eine Lagerkugel 40 ist zwischen der Taumelscheibe 36 und der Führung 38 angeordnet. Die Führung 38 wird durch eine Feder 41 gegen die Taumelscheibe 36 gedrückt. Eine zwischen einer Nut 211 des Zylinderblocks 21 und einer Nut 381 der Führung 38 angeordnete Paßfeder 42 verhindert, daß sich die Führung 38 dreht.A swash plate 35 is fixedly attached to the drive shaft 26 and rotates with it. A swash plate 36 is mounted on the swash plate 35 by bearings 37 so that the swash plate 36 can wobble. The swash plate 36 and a provided on the cylinder block guide 38 are by a toothing 39 with a handle (partially not shown). A bearing ball 40 is arranged between the swash plate 36 and the guide 38 . The guide 38 is pressed against the swash plate 36 by a spring 41 . A key 42 arranged between a groove 211 of the cylinder block 21 and a groove 381 of the guide 38 prevents the guide 38 from rotating.

Der Zylinderblock 21 enthält eine Mehrzahl von kreisförmig ange ordneten Zylindern 45, in denen sich Kolben 46 hin- und herbewe gen. Jeder Kolben 46 ist mit der Taumelscheibe 36 über eine Pleu elstange 47 mit kugelförmigen Enden verbunden. Es ist zu verste hen, daß, obwohl nur ein Zylinder 45 in Fig. 2 gezeigt ist, zum Beispiel fünf solcher Zylinder 45 für fünf Kolben 46 bei dem of fenbarten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden können.The cylinder block 21 contains a plurality of circularly arranged cylinders 45 , in which pistons 46 reciprocate gene. Each piston 46 is connected to the swash plate 36 via a connecting rod 47 with spherical ends. It should be understood that although only one cylinder 45 is shown in FIG. 2, five such cylinders 45 for five pistons 46 , for example, can be used in the disclosed embodiment.

Die hintere Endplatte 24 enthält einen kreisförmig angeordneten ringförmigen Saugkanal 241 und einen zentral angeordneten Förder kanal 242. Die Ventilplatte 25 enthält eine Mehrzahl von mit ei nem Saugventil (auch als Einlaßventil bezeichnet) 49 versehenen Saugöffnungen 251, die den Saugkanal 241 mit entsprechenden Zy lindern 45 verbinden. Die Ventilplatte 25 enthält auch eine Mehr zahl von mit einem Druckventil (auch als Auslaßventil bezeichnet) 50 versehene Förderöffnungen 252, die den Förderkanal 242 mit den entsprechenden Zylindern 45 verbinden. Das Saugventil 49 ist zwi schen der Ventilplatte 25 und dem Zylinderblock 21 angeordnet. Das Druckventil 50 ist zwischen der Ventilplatte 25 und dem Hub begrenzer 48 angeordnet. Dichtungen 51 und 52 befinden sich je weils zwischen dem Zylinderblock 21 und einer Oberfläche der Ven tilplatte 25 sowie der entgegengesetzten Oberfläche der Ventil platte 25 und der hinteren Endplatte 24.The rear end plate 24 includes a circularly arranged suction channel 241 and a centrally arranged delivery channel 242 . The valve plate 25 contains a plurality of with egg nem suction valve (also referred to as an inlet valve) 49 provided suction openings 251 , which alleviate the suction channel 241 with corresponding Zy 45 . The valve plate 25 also contains a plurality of delivery ports 252 provided with a pressure valve (also referred to as an outlet valve) 50 , which connect the delivery channel 242 to the corresponding cylinders 45 . The suction valve 49 is arranged between the valve plate 25 and the cylinder block 21 . The pressure valve 50 is arranged between the valve plate 25 and the stroke limiter 48 . Seals 51 and 52 are each Weil between the cylinder block 21 and a surface of the Ven tilplatte 25 and the opposite surface of the valve plate 25 and the rear end plate 24th

Während des Betriebes des Verdichters 71 wird die Antriebswelle 26 durch eine externe Antriebsquelle (z. B. Motor) gedreht. Die Schiefscheibe 35 wird mit der Antriebswelle 26 gedreht, was be wirkt, daß die Taumelscheibe 36 taumelt. Die Taumelbewegung der Taumelscheibe 36 bewegt die Kolben 46 in ihren entsprechenden Zy lindern 45 hin und her. Wenn sich die Kolben 46 hin- und herbewe gen, strömt gasförmiges Kältemittel, das in den Saugkanal 241 aus dem Verdampfer 74 einströmt, in jeden Zylindern 45 durch die Saugöffnungen 251 und wird dann komprimiert. Das komprimierte Kältemittelgas wird in den Förderkanal 242 aus jedem Zylindern 45 durch die Förderöffnungen 252 ausgeschoben und strömt von dort in den Gaskühler 72 aus.During the operation of the compressor 71 , the drive shaft 26 is rotated by an external drive source (e.g. motor). The swash plate 35 is rotated with the drive shaft 26 , which acts that the swash plate 36 tumbles. The wobble movement of the swash plate 36 moves the pistons 46 in their corresponding cylinders 45 to and fro. When the pistons 46 reciprocate, gaseous refrigerant flowing into the suction passage 241 from the evaporator 74 flows in each cylinder 45 through the suction ports 251 and is then compressed. The compressed refrigerant gas is pushed into the delivery channel 242 from each cylinder 45 through the delivery openings 252 and flows from there into the gas cooler 72 .

Eine Wellendichtung 82 des Verdichters 71 zur Umgebung befindet sich in einem Dichtungsraum 80, der mit Schmieröl gefüllt ist. Der Dichtungsraum 80 wird über eine weitere Ölkontaktdichtung 81 zum Taumelscheibenraum 22 abgedichtet. Die Wellendichtung 82 um faßt einen aus Keramik gebildeten Gegenring 821, einen aus Kera mik gebildeten Gleitring 822, einen Zylinderstift 823 und einen O-Ring 824. Der Gegenring 821 ist auf der Antriebswelle 26 gehal ten, wodurch sich der Gegenring 821 mit der Antriebswelle 26 zu sammen dreht. Der nicht drehende Gleitring 822 wird gegen den Ge genring 821 von nicht dargestellten Federn gedrückt und durch den Zylinderstift 823 am Drehen gehindert. Der Dichtungsraum 80 weist einen Überlauf 83 auf, von dem das Schmieröl zu den zu schmieren den Lagerstellen im Taumelscheibenraum 22 gelangt. A shaft seal 82 of the compressor 71 to the environment is located in a seal space 80 which is filled with lubricating oil. The sealing chamber 80 is sealed off from the swash plate chamber 22 via a further oil contact seal 81 . The shaft seal 82 comprises a ceramic counter ring 821 , a ceramic ring 822 made of ceramic, a cylindrical pin 823 and an O-ring 824 . The counter ring 821 is held on the drive shaft 26 , whereby the counter ring 821 rotates together with the drive shaft 26 . The non-rotating slide ring 822 is pressed against the Ge genring 821 by springs, not shown, and prevented from rotating by the cylinder pin 823 . The sealing chamber 80 has an overflow 83 , from which the lubricating oil reaches the bearing points in the swash plate chamber 22 to be lubricated.

Die Ölversorgung des Verdichter 71 beruht darauf, daß immer ein Teil des Schmieröls im Kältekreislauf 77 zirkuliert und in die Saugleitung 78 gelangt. Der Transport des Schmieröl zum Dich tungsraum 80 erfolgt durch die Saugwirkung des Verdichters 71 über eine von der Saugleitung 78 abgezweigte Ölleitung 84. Die Ölleitung 84 kann separat verlaufen oder innerhalb des Verdich ters 71 angeordnet sein. Die Ölleitung 84 mündet von oben kommend in dem Dichtungsraum 80. Eine Anordnung dieser Ölleitung 84 mit Gefälle zum Dichtungsraum 80 kann die Ölzufuhr zusätzlich unter stützen.The oil supply to the compressor 71 is based on the fact that part of the lubricating oil always circulates in the refrigeration circuit 77 and reaches the suction line 78 . The transport of the lubricating oil to the processing chamber 80 takes place through the suction effect of the compressor 71 via an oil line 84 branched off from the suction line 78 . The oil line 84 can run separately or be arranged within the compressor 71 . The oil line 84 opens into the seal space 80 from above. An arrangement of this oil line 84 with a slope to the seal chamber 80 can additionally support the oil supply.

Die Trennung des Sauggasstromes durch eine Abzweigung 86 in einen Strom mit überwiegend Gas und einen kleineren Strom mit mehr Ölanteil erfolgt mit Unterstützung der Schwerkraft, wie die Fig. 2 zeigt. Auch ein Ölabscheider 85 (unter Ausnutzung von Schwer kraft und/oder Trägheit) kann an der Abzweigung 86 eingesetzt werden, wie die Fig. 3 zeigt. Der Ölabscheider 85 umfaßt einen Eintritt 851 der Saugleitung 78, einen Abscheideraum 852, einen ölarmen, sich als Saugleitung 78 fortsetzenden Ausgang 853, und einen ölreichen, sich als Ölleitung 84 fortsetzenden Ausgang 854. Der Abscheideraum 852 bewirkt die Trennung eines Fluidstromes in einen Teilstrom mit mehr und einen Teilstrom mit weniger Schmier ölanteil durch Schwerkraft und Trägheit.The separation of the suction gas stream through a branch 86 into a stream with predominantly gas and a smaller stream with more oil content takes place with the assistance of gravity, as shown in FIG. 2. An oil separator 85 (using force and / or inertia) can be used on the branch 86 , as shown in FIG. 3. The oil separator 85 comprises an inlet 851 of the suction line 78 , a separating space 852 , an oil-poor outlet 853 which continues as a suction line 78 , and an oil-rich outlet 854 which continues as an oil line 84 . The separation chamber 852 effects the separation of a fluid flow into a partial flow with more and a partial flow with less lubricating oil content due to gravity and inertia.

Durch die Bemessung der Strömungswiderstände der Saugleitung 78 und der Ölleitung 84 wird der gewünschte Durchfluß in der Öllei tung 84 und damit der Ölstrom zum Dichtungsraum 80 sicherge stellt. Ein gewisser Druckabfall in der Saugleitung 78 nach der Abzweigung 86 ist erforderlich, damit sich eine Strömung in der Ölleitung 84 einstellt. Dafür ist eine Druckabsenkeinrichtung, z. B. eine Verengung (eine Konstantdrossel) 87 oder ein in Fig. 4 dargestellter Druckregler 88 (Überströmventil) in der Saugleitung 78 nach der Abzweigung 86 angeordnet. Der Druckregler 88 weist ein Ventilelement 881 und eine Regelfeder 882. Der Ventilquer schnitt ist durch den Druckregler 88 variabel, so daß der Druck abfall in etwa konstant bei unterschiedlichen Durchflußmengen ist. By designing the flow resistances of the suction line 78 and the oil line 84 , the desired flow in the oil line 84 and thus the oil flow to the seal chamber 80 is ensured. A certain pressure drop in the suction line 78 after the branch 86 is required so that a flow in the oil line 84 is established. For a pressure lowering device, for. B. a restriction (a constant throttle) 87 or a pressure regulator 88 (overflow valve) shown in FIG. 4 is arranged in the suction line 78 after the branch 86 . The pressure regulator 88 has a valve element 881 and a regulating spring 882 . The valve cross section is variable by the pressure regulator 88 , so that the pressure drop is approximately constant at different flow rates.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine zusätzliche Abwandlung des Aus führungsbeispiel. Der Taumelscheibenraum 22 ist über eine dünne, innerhalb des Verdichters 71 eingebaute Verbindungsleitung 90 mit dem Saugkanal 241 in Fluidverbindung. Ein Überströmventil (Rückschlagventil) 91 ist in der Verbindungsleitung 90 angeord net. Das Überströmventil 91 umfaßt einen Abstandshalter 911, ein Ventilelement 912 einen Ventilsitz 913 und eine Feder 914. Die Feder 914 drückt das Ventilelement 912 vom Ventilsitz 913 weg, wodurch der Taumelscheibenraum 22 mit dem Saugkanal 241 im norma len Betrieb des Verdichters 71 in Fluidverbindung ist, wie die Fig. 7 und die Fig. 5 zeigen. Eine Druckausgleichleitung 92 ist parallel zu dem Überströmventil 91 in die Verbindungsleitung in nerhalb des Verdichters 71 eingebaut. Ein selbsttätiges Druckhal teventil 93 ist in der Ölleitung 84 angeordnet. Das Druckhalte ventil 93 ist im normalen Betrieb des Verdichters 71 geöffnet. Figs. 5 to 7 show a modification of the additional guidance from, for example. The swash plate chamber 22 is in fluid communication with the suction channel 241 via a thin connecting line 90 installed inside the compressor 71 . An overflow valve (check valve) 91 is net angeord in the connecting line 90 . The overflow valve 91 comprises a spacer 911 , a valve element 912, a valve seat 913 and a spring 914 . The spring 914 presses the valve element 912 away from the valve seat 913 , as a result of which the swash plate chamber 22 is in fluid communication with the suction channel 241 during normal operation of the compressor 71 , as shown in FIG. 7 and FIG. 5. A pressure compensation line 92 is installed in parallel to the overflow valve 91 in the connecting line within the compressor 71 . An automatic Druckhal teventil 93 is arranged in the oil line 84 . The pressure maintaining valve 93 is open during normal operation of the compressor 71 .

Im Ruhezustand der Kältemaschine hat das Kältemittel in der An lage (einfache Anlage ohne spezielle Absperrvorrichtungen zwi schen Saug- und Förderdruck) einen Druck zwischen etwa 50 bis 70 bar (je nach Temperatur). Nach dem Start des Verdichters 71 sinkt der Druck auf der Saugseite des Verdichters 71 schnell ab, wie die Fig. 8 zeigt. In Fig. 8 bezeichnen D1, D2 und D3 jeweils ei nen Kältemitteldruck im Ruhezustand, einen Druck in der Sauglei tung 78 im Betrieb und einen Druck im Taumelscheibenraum 22 im Betrieb. Bei einem schnellen Druckabfall im Saugkanal 241 wird das Ventilelement 912 auf den Ventilsitz 913 gegen den Druck der Feder 913 gemäß dem Druckunterschied zwischen dem Saugkanal 241 und dem Taumelscheibenraum 22 gedrückt, wodurch das Überströmven til 91 geschlossen wird, wie die Fig. 6 zeigt. Ebenso ist das Druckhalteventil 93 geschlossen, wenn der Druck in Strömungsrich tung vor dem Druckhalteventil 93 etwas niedriger als der Druck nach dem Druckhalteventil 93 in der Ölleitung 84 ist.In the idle state of the chiller, the refrigerant in the system (simple system without special shut-off devices between suction and delivery pressure) has a pressure between about 50 to 70 bar (depending on the temperature). After the start of the compressor 71, the pressure on the suction side of the compressor 71 falls rapidly, as shown in FIG. 8 shows. In Fig. 8, D1, D2 and D3 denote a refrigerant pressure at rest, a pressure in the suction line 78 in operation, and a pressure in the swash plate space 22 in operation. In the event of a rapid pressure drop in the suction channel 241 , the valve element 912 is pressed onto the valve seat 913 against the pressure of the spring 913 in accordance with the pressure difference between the suction channel 241 and the swash plate space 22 , as a result of which the overflow valve 91 is closed, as shown in FIG. 6. Likewise, the pressure control valve 93 is closed when the pressure in the direction of flow direction before the pressure control valve 93 is slightly lower than the pressure after the pressure control valve 93 in the oil line 84 .

Wenn die Ventile 91 und 93 geschlossen sind, erfolgt ein langsa mer Druckausgleich über die Druckausgleichleitung 92 mit engem Strömungsquerschnitt, wie die Fig. 9 zeigt. In Fig. 9 bezeichnen D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10 und D11 jeweils den Kältemitteldruck in der Saugleitung 78 vor der Abzweigung 86, den Druck in der Saugleitung 78 nach der Abzweigung 86, den Druck im Saugkanal 241, den Druck in der Ölleitung 84, den Druck im Dichtungsraum 80, den Druck im Überlauf 83, den Druck im Taumelscheibenraum 22 und den Druck in der Verbindungsleitung 90 während des normalen Betriebes. Der langsame Druckausgleich sperrt den Dichtungsraum 80 und den Taumelscheibenraum 22 bei schnell sinkenden Drücken ab, damit das Kältemittel (CO2) aus dem Schmieröl im Dichtungs raum 80 nie rasch ausgast (so daß das Schmieröl nicht auf schäumt). Nachdem der Druckausgleich beendet ist, öffnen sich die Ventile 91 und 93 wieder selbsttätig.When the valves 91 and 93 are closed, a slow pressure compensation takes place via the pressure compensation line 92 with a narrow flow cross section, as shown in FIG. 9. In FIG. 9, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10 and D11 each denote the refrigerant pressure in the suction line 78 before the branch 86 , the pressure in the suction line 78 after the branch 86 , the pressure in the suction channel 241 Pressure in the oil line 84 , the pressure in the seal chamber 80 , the pressure in the overflow 83 , the pressure in the swash plate chamber 22 and the pressure in the connecting line 90 during normal operation. The slow pressure compensation shuts off the seal chamber 80 and the swash plate chamber 22 when the pressure drops rapidly, so that the refrigerant (CO2) from the lubricating oil in the seal chamber 80 never gasses out quickly (so that the lubricating oil does not foam). After the pressure equalization has ended, the valves 91 and 93 open again automatically.

Ein Kältemittelverdichter weist einen Antriebsraum (22), eine Wellendichtung (82), einen Saugkanal (241) und einen Förderkanal (242) auf. Der Antriebsraum (22) umfaßt einen Zylinder (45) und Kolben (46) zum Verdichten von Kältemittel (z. B. CO2) und eine Antriebswelle (26) zum Antrieb des Kolbens. Die Wellendichtung (82) ist in einem Dichtungsraum (80) angeordnet. Der Dichtungsraum (80) ist über eine Öldichtung (81) zum Antriebsraum (22) abgedichtet und mit Schmieröl gefüllt. Der Dichtungsraum (80) ist einerseits mit einer Saugleitung (78) durch eine von der Saugleitung abgezweigten Ölleitung (84) verbunden, anderseits ist er mit dem Antriebsraum (22) durch einen Ölüberlauf (83) verbun den. Der Antriebsraum (22) ist weiter über eine dünne Verbin dungsleitung (90) mit dem Saugkanal (241) in Fluidverbindung ist. Eine Druckabsenkeinrichtung (87) ist in der Saugleitung nach der Abzweigung (86) der Ölleitung von der Saugleitung angeordnet.A refrigerant compressor has a drive chamber ( 22 ), a shaft seal ( 82 ), a suction channel ( 241 ) and a delivery channel ( 242 ). The drive chamber ( 22 ) comprises a cylinder ( 45 ) and piston ( 46 ) for compressing refrigerant (e.g. CO2) and a drive shaft ( 26 ) for driving the piston. The shaft seal ( 82 ) is arranged in a seal space ( 80 ). The seal chamber ( 80 ) is sealed to the drive chamber ( 22 ) by an oil seal ( 81 ) and is filled with lubricating oil. The seal chamber ( 80 ) is connected on the one hand to a suction line ( 78 ) by an oil line ( 84 ) branched off from the suction line, and on the other hand it is connected to the drive chamber ( 22 ) by an oil overflow ( 83 ). The drive chamber ( 22 ) is further via a thin connec tion line ( 90 ) with the suction channel ( 241 ) in fluid communication. A pressure reduction device ( 87 ) is arranged in the suction line after branching ( 86 ) of the oil line from the suction line.

Claims

1. Oil supply device for an open compressor without an oil pump, the compressor having a drive chamber ( 22 ) in which at least one cylinder ( 45 ) for receiving a piston ( 46 ) for compressing refrigerant and a drive shaft ( 26 which reciprocates) ) comprises a shaft seal ( 82 ) for sealing the drive chamber from the environment and a suction channel ( 241 ) which is connected to a suction line ( 78 ) and opens into the cylinder ( 45 ), characterized in that the shaft seal ( 82 ) is arranged in a seal chamber ( 80 ), which is sealed via an oil seal ( 81 ) to the drive chamber ( 22 ), is connected on the one hand to the suction line ( 78 ) by an oil line ( 84 ) branched off from the suction line, and on the other hand with the drive chamber ( 22 ) by an oil overflow ( 83 ) is connected and filled with lubricating oil that a Druckab lowering device ( 87 , 88 ) in the suction line ( 78 ) after From branch ( 86 ) of the oil line ( 84 ) from the suction line ( 78 ) is arranged and that the drive chamber ( 22 ) via a thin connec tion line ( 90 ) with the suction line ( 78 ) after the Druckabsen direction ( 87 , 88 ) in Is fluid connection.

2. Oil supply device according to claim 1, characterized in that the oil line ( 84 ) coming from above opens into the seal chamber ( 80 ).

3. Oil supply device according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure reduction device is a pressure regulator ( 88 ) having a Ven tilelement ( 881 ) and a control spring ( 882 ).

4. Oil supply device according to one of claims 1 to 3, characterized in that an open during normal operation of the compressor Überströmven valve ( 91 ) is arranged in the connecting line ( 90 ) that a pressure equalization line ( 92 ) with a narrow flow cross section parallel to the overflow valve the connecting line ( 90 ) is arranged and that a pressure-maintaining valve ( 93 ) which is open during normal operation of the compressor is arranged in the oil line.

5. Oil supply device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drive chamber ( 22 ) via the thin connecting line ( 90 ) with the suction channel ( 241 ) in fluid communication 155 .

8. Oil supply device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the suction channel ( 241 ) is connected on the one hand to an evaporator ( 74 ) through the suction line ( 78 ) and on the other hand to the cylinder ( 45 ) via suction valves ( 49 ), and that a delivery channel ( 242 ) is connected on the one hand to a gas cooler ( 72 ) through a delivery line ( 79 ) and on the other hand to the cylinder ( 45 ) via a pressure valve ( 50 ).