Einrichtung zum Rückführen von Öl aus dem Verdampfer in den Kompressor von Kältemaschinen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtun..a zum Rückführen von Öl aus dem Verdamp fer in den Kompressor von Kältemaschinen, insbesondere von solchen, die mit Rotations kompressoren versehen sind.
Bei diesen Ma schinen hat das Öl nicht nur als Schmier- mittel, sondern auch als Sperrmittel zu wir ken, das die zwischen den gleitenden Teilen bestehenden Spielräume .ausfüllt und abdich tet, welche sonst so grosse Un.dichtheitsver- luste zur Folge hätten, dass sie den Kompres sor unbrauchbar machen würden. Es finde;.
somit bei solchen Maschinen eine intensive: Ölzirkulation statt, bei der bedeutende Öl mengen in den Kompressor gelangen und von diesem mit dem Gas vermischt in den Druck raum gefördert werden, worauf sie in einem f)labseheider vom Gas wieder getrennt wer den müssen, bevor das letztere zur Verflüs sigung in den Kondensator übertritt.
Eine vollkommene Abseheidung des Öls vom Gas ist aber bei gewissen Kälte- und .Sperrmitteln schwierig, wenn nicht unmög- lieh, sobald es sich um relativ grosse Ölmen gen handelt, die in den spaltförmigen Spiel räumen des Kompressors zum Teil noch fein zerstäubt werden.
Noch schwieriger gestaltet sich die Ölabscheidung, wenn die Maschinen infolge Verwendung von gewissen Kältemit teln mit starker Überhitzung arbeiten müs- son, wie dies in Ammoniakmaschinen zum Beispiel der Fall ist, wo das ,Öl nur bei voll kommener Abwesenheit von flüssigem Am moniak richtig als Sperrmittel wirken kann. Hohe Überhitzungstemperaturen haben näm lich eine teilweise Verdunstung des Öls zur I"olge. Die so gebildeten Öldämpfe können zwar durch Abkühlung kondensiert werden, aber es können dabei Ölnebel sich bilden, die nur schwer aus dem Gas auszuscheiden sind.
Es besteht somit die Gefahr, dass, in folge unvollkommener Abscheidung, Öl mit dem Gas via Kondensator und Regler in ,den Verdampfer übertritt und dort verbleibt, be sonders dann, wenn die Maschine mit Über hitzung arbeitet, bei ,der nur trockenes Gas ans dem Verdampfer abgesaugt wird. Es besteht zeit andern Worten die Gefahr, dass sich auf die Dauer alles 01 im Verdampfer ansammelt, im Olabscheider also Ölmangel herrscht, der Kompressor kein Öl mehr er hält und -die Abdichtung und Schmierung der arbeitenden Teile nicht mehr stattfindet,
so dass die Maschine nicht mehr richtig arbei ten kann. Ausserdem kann das Öl im Ver dampfer auch direkt störend sich bemerkbar machen. Durch die Benetzung seiner Innen <B>fläche</B> mit 01 geht nämlich .die Wärmeleit fähigkeit des Verdampfers erheblich zurück. Auch könnten grosse Anhäufungen des spe zifisch schwereren 01s ganze Teile des Ver dampfers vollständig unwirksam machen.
Das Kältemittel würde im Verdampfer über haupt nicht mehr genügend Platz finden und die Anlage würde, statt überhitzt, nass ar- 'oeiten. Mit der vorliegenden Erfindung wird die Beseitigung dieser Übelstände bezweckt.
Die Erfindung besteht .darin, d.ass ein un ter der .Saugwirkung des Kompressors ste hender Raum unter niedrigerem Druck als der Verdampfer gehalten wird und durch eine ü-lrückleitung an einen Ölsammler les bezw. .der Verdampfer angeschlossen ist.
Der unter niedrigerem Druck ails der Ver dampfer stehende Saugraum des Kompres sors kann über ein ein Druckgefälle erzeu gendes Überströmorgan an den Verdampfer angeschlossen sein. Bei mehrschaufligen Ro tationskompressoren mit sichelförmigem Ar beitsraum kann er .auch die eine Spitze des sichelförmigen Arbeitsraumes bilden, derart, dass sie durch mindestens eine Schaufel vom übrigen Saugraum des Kompressors getrennt ist.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen schematisch zur Darstellung gebracht.
Fig. 1 ist eine Kältemaschine mit im Achsiadschnitt gezeichnetem Rotationskom pressor, und Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie II--11 der Fig. l; In Fig. 3 ist ein zweites, in r'ig. 4 ein drittes und in Fig. 5 ein viertes Ausfüh rungsbeispiel dargestellt.
1 ist der Kompressor, 2 der Kondensator, 3 das Drosselorgan, 4 der Verdampfer und 5. 6, 7 und 8 sind die diese Teile verbindenden Kältemittelleitungen einer an sieh bekannten Kompressionskältemaschine, in der das Kältemittel gemäss den ausgezogenen Pfeilen in Umlauf gehalten wird.
In .der Leitung 5 ist in ebenfalls bekannter Weise ein Öl- abscheider 9 eingeschaltet, ,der das vor., Kältemittel aus dem Kompressor mitgeris sene 01, welches spezifisch schwerer als das Kältemitei ist, sammelt und es durch :die Lai- tung 10 dem Kompressor wieder zudrückt.
Der Kompressor ist als mehrschaufliger Ro tationskompressor mit sichelförmigem Ar beitsraum -ausgebildet. Seine Antriebswelle ist mit 11, der in der Pfeilrichtung umlaLi- fende Rotor mit 12, die Schaufeln mit 13, der Arbeitsraum mit 14 und die das Gehäusq abschliessenden Deckel mit 15 bezeichnet. Der Arbeitsraum ist am Umfan.; von einer exzentrisch ausgebohrten Laufbüchse 16 und seitlich von zwei Scheiben 17 'begrenzt, in denen als Kugellager ausgebildete Wellen lager 18 angeordnet sind.
Zwischen deni Nompressorgehäuse und ,den Deckeln einer seits und den den Arbeitsraum umgrenzen den Kompressorteilen anderseits sind Ö1- druckräume 19 und 20 ausgespart, die durch die Ölleitung 10 an den -Ölraum des Öl- abscheiders angeschlossen und durch die Bohrungen 21, 22, 23 unter sich verbunden sind.
Das vom Olabscheider in diese Räume gedrückte 01 dringt durch die Spielräume zwischen den arbeitenden Teilen, unter Schmierung und Abdichtung derselben, in den Arbeitsraum ein, um von diesem aus den durch die gestrichelten Pfeile angedeuteten Kreislauf über den Ölabscheider zu beschrei ben. Der rechte ÜUldruckraum 20 ist dabei durch eine verschiebbar und dichtend auf -ler Welle angeordnete -Scheibe 2-1 gegen aussen abgedichtet, die durch die Feder 2'5 dichtend gegen eine Gleitfläche des Gehäu ses angedrückt wird.
Infolge der doppelten Funktion des Öls als Schmier- und Abdichtungsmittel müssen hei solchen Maschinen ziemlich grosse Öl inengen in Umlaufgehalten werden. .Damit sich im Verdampfer infolge unvollkommener Olabscheidung kein Öl ansammeln kann, ist gemäss der Erfindung ein mit dem Verdamp fer verbundener Ölsammelraum 26, in wel chem das Öl infolge seiner Schwere zu Bo den sinkt, durch eine besondere, von der Kältemittelableitung des Verdampfers ge trennte Leitung 27 an einen unter niedrige rem Druck als :der Verdampfer stehenden Saugraum 28 des Kompressors angeschlossen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Saugraum 28 dadurch unter niedri gerem Druck ails .der Verdampfer gebracht, dass er durch ein einen Druckabfall erzeu gendes Überströmorgan 29 an die Kältemit- telableitung 8 .des Verdampfers 4 angesehlos- cen ist.
In der Leitung 27 ist ein zusätzlicher, von oben nach unten durchströmter Ver dampfer 30 und ein Absperrorgan 31 anIge- ordnet. Bereift sich der Verdampfer 30, dann kann .das Abschlussorga.n geschlossen werden, weil dies ein Zeichen ist, dass anstatt Öl Kälteflüssigkeit durch die Leitung 27 in den Kompressor übertritt und somit kein Öl mehr in dem Verdampfer sich befindet.
An statt das Abschlussorgan ,ganz zu schliessen, könnte es natürlich .auch auf einen entspre chend kleineren Durchflussquerschnitt einge stellt werden, .derart, -dass zeitlich stets nur so viel 0I abgeführt wird, als in den Ver dampfer eintritt.
Das Überströmoraan 29 ist als Rück schlagventil ausgebildet. Dadurch hat es ausser der Erzeugung eines Druckabfalles die weitere Wirkung, dass es nach Abstellen der Maschine ein Rückwärtsdrehen des Kompres- sors durch rückströmende Gase, sowie ein Rückströmen von Öl aus ,dem Kompressor in den Verdampfer unmöglich macht. Zum glei chen Zweck ist auch in die Leitung 27 ein Rückschlaaorgan 32 eingebaut.
Durch eine regelbare Feder des R.ückschlagventils ?9 wird, erreicht, dass die Höhe des Druck- gefälles zwischen Verdampfer und Kompres- sorsaugraum nach Bedarf eingestellt werde kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Ölsammler 26 als ein hinter und über dem Verdampfer angeordneter Flüssigkeits- abscheider .ausgebildet, dem aus dem Ver dampfer ausser Dampf auch überschüssige Kälteflüssigkeit zugeführt wird. Durch die sen Überschuss, der in dem Abscheider ver dampft, wird in den Verdampfer 4 einge drungenes Öl in den Abscheider mitgerissen. wo es infolge seiner Schwere zu Boden sinkt. um hernach durch die unten an den Abschei- der angeschlossene Leitung 27 in den Kom pressor zu entweichen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. ist der Ölsammler als ein vor und unter dem Verdampfer in die Leitung eingebauter sack förmiger Behälter 26 ausgebildet, -durch wel chen das vom Kältemittel mitgerissene Öl schon beim Eintritt in: den Verdampfer 4 ge sammelt und unter Umgehung desselben durch .die Leitung 27 dem Kompressor zu geführt wird.
Ausserdem ist hier die Leitung 27 nicht an den Hauptsaugraum 28, sondern an einen besonderen Saugraum 33 des Kompressors angeschlossen, der dadurch gebildet ist, dass die Da,mpfeinlassöffnung 34 in der Lauf büchse 16 nicht bis an die saugseitige Spitze des sichelförmigen Arbeitsraumes herange führt, sondern um mindestens die Aüsdeh- nunb eines Schaufelkompartimentes davon entfernt ist. Ein Druckabfall wird hier durch das Organ 29 nicht erzeugt.
Durch diese Anordnung wird das Folgende erreicht: Während bei der Ausführung nach Fig. 1 die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 8 und 27 durch die Belastung des Rüch- schlagventils gegeben, die Saugwirkung auf den Verdampfer 4 also genau bestimmt und begrenzt, das aus dem Zusatzverdampfer an gesaugte Volumen -dagegen im Verhältnis zu dem aus dem Hauptverdampfer angesa:agten Volumen nicht begrenzt ist, liegen die- Ver hältnisse bei der Vorrichtung nach Fig. 3 gerade umgekehrt.
Hier ist im Gegenteil das aus -dem zusätzlichen Verdampfer 030 ange- saugte Volumen begrenzt, während die Druckdifferenz zwischen beiden Saubleitun- gen nicht begrenzt ist. Es kann daher der Kompressor immer so kräftig aus dem Zu satzverdampfer ansaagen, als die Verhält nisse es verlangen (mehr oder weniger tiefe Lage des Hauptverdampfers). Dagegen kann im Kompressor nicht mehr als ein bestimm tes Volumen angesaugt werden.
Die Gefahr der Flüssigkeitsschläge oder des nassen Ar beitens ist .daher bei der Ausführung nach Fig. 3 geringer als bei derjenigen nach Fig. 1. Der Saugdruck wird sich immer so hoch oder so tief einstellen (natürlich immer etwas unter demjenigen des Verdampfers f), dass gerade so viel Kältemittel in flüssiger Form mit,dem eventuell :anwesenden Öl hoch gesaugt wird, dass durch Verdampfung einer gewissen Kältemittelmenge immer das rich tige Volumen entsteht, um die an der Öff nung vorbeigehenden Schaufelkompartimente mit Gas von richtigem Druck zu füllen.
Der Zusatzverdampfer kann so gross bemessen sein, dass für die Bildung dieser bestimmten Gasmenge der Verdampfer nicht bis unten überflutet zu sein braucht. Aus dem Ver dampfer werden somit trockene Gase abge saugt, obwohl der Verdampfer von oben ge speist wird. Der Verdampfer wird natürlieb von oben nach unten durchlaufen, damit das 0,1 sicher :durchgeht und nicht auch dort zu rückbleibt, wie im Hauptverdampfer.
Beider Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Olabscheider 9 durch eine Überlauf- leitun- 35 direkt an die vom Kondensator zum Drosselorgan führende Leitung 6 ange schlossen.
Durch diese Überlaufleitung wird dem Verdampfer unter Konstanthaltung des Ölniveaus im Abschei der 9 und unter LTm- gehung des Kondensators beständig ein Öl- überschuss zugeführt, der das Ölniveau im Sammler 26 stets auf solcher Höhe über der Eintrittsöffnung der Leitung 27 hält, dass durch diese nur reines Öl und kein flüssiges Kältemittel in den Kompressor eingeführt: werden kann. Auf diese Weise besteht keine Gefahr, dass die Maschine nass arbeitet.
So- dann ist .die ständige Ölzufuhr zu dem Kom pressor :durch die Leitung 27 von wesentlich günstigem Einfluss -auf die Schmierung der arbeitenden Teile und auf die Vermeidung von Undichtheitsverlusten.
.Der Behälter 26 kann bei dieser Ausfüh rungsform zur Aufnahme eines grossen Öl- vorrates ausgebildet sein, derart, dass bei eventuellen Ölverlusten (zum Beispiel ,durch die Stopfbüchse) ein Ölmangel sich nicht so fort bemerkbar macht. Endlich ist die An ordnung eines Verdampfers in der Leitung 27 überflüssig, weil normalerweise lein Kältemittel durch sie hindurchgeht, also keine Verdampfung in ihr stattfinden kann. und wenn sie sich bereift, so ist dies ein Zei chen, dass in der Maschine Ölmangel herrscht. Sobald .also hier eine Bereifung auftritt, muss Öl in die Maschine nachgefüllt werden.
Bei der Maschine nach Fig. 5 wird der Verdampfer 4 in Richtung von oben nach unten vorn Kältemittel durchströmt. Der hinter und unter ihm angeordnete Ölsamm- ler 26 wirkt ausser als ÖlabscheiJer auch als Flüssigkeitsabscheider, in welchem die vom Verdampfer abgegebenen Überschüsse an flüssigem Kältemittel über dem Öl sich sam meln und durch Wärmeaufnahme aus der Umgebung verdampfen, um durch die Lei tung S mit dem übrigen Dampf vom Kom pressor angesaugt zu werden.
Die Maschine könnte auch als Kombina tion der gezeichneten Ausführungsformen, z. B. so ausgeführt sein, da.ss das Kälte- n:ittel zuerst eine Verdampferschlange von oben nach unten, dann einen mit einer Öl ableitun; versehenen Ölsammler und darauf eine zweite Verdaampferschlange von unten nach oben durchströmt, der eventuell ein wei terer, mit einer Ölableitung versehener ( >l- sammler nachgeschaltet sein kann.