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Die
Erfindung betrifft einen Klimakompressor mit einem Kältemittel-Ansaugstrom
und einem Kältemittel-Auslassstrom
und mit einem Ölabscheider, welcher
im Auslassstrombereich angeordnet ist, wobei im Bereich des Ölabscheiders
ein Kältemittelstrom
vom Auslassstrom abgezweigt und dem Triebraum zugeführt wird.
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Derartige
Klimakompressoren sind bekannt. Das heiße Auslassgas der Klimakompressoren
enthält
Schmierstoff, der mit einem Abscheider vom Hauptauslassstrom getrennt
werden kann. Das dort abgeschiedene heiße, unter hohem Druck stehende Schmierstoff
Gas-Gemisch wird beispielsweise einem Regelventil zugeführt, in
welchem es auf das Triebraumdruckniveau gedrosselt wird. Dabei kühlt sich
das Schmierstoff Gas-Gemisch zwar ab, wird aber aufgrund der vorhandenen
Restwärme
immer noch zu einer erheblichen Erwärmung des Triebraumes beitragen.
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Alternativ
gibt es Klimakompressorkonzepte, wo man versucht, größere Teile
der Maschine direkt mit dem kalten Sauggas in Verbindung zu bringen. Dies
hat den Nachteil, dass sich das Sauggas zu stark erwärmt, was
zur Wirkungsgradreduzierung beiträgt und die Temperatur des Auslassgases
deutlich steigen lässt.
Dadurch wird der erzielte Kühleffekt zum
Teil wieder zunichte gemacht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klimakompressor zu schaffen,
der diese Nachteile nicht aufweist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch einen Klimakompressor mit einem Kältemittel-Ansaugstrom und einem
Kältemittel-Auslassstrom
und mit einem Ölabscheider,
welcher im Auslassstrombereich angeordnet ist und wobei im Bereich
des Ölabscheiders
ein Kältemittelstrom
vom Auslassstrom abgezweigt und dem Triebraum zugeführt wird,
wobei der Triebraumstrom mittels einer Wärmetauscher-Vorrichtung vom Ansaugstrom
gekühlt
wird. Das hat den Vorteil, dass nur ein kleiner Gasstrom, nämlich der
Triebraumstrom, vom kühlen
Ansaugstrom gekühlt
wird.
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Ein
erfindungsgemäßer Klimakompressor zeichnet
sich dadurch aus, dass die Wärmetauschervorrichtung
zwischen dem Ölabscheider
und einem Widerstand im zugeführten
Triebraumstrom angeordnet ist. Bevorzugt wird ein Klimakompressor,
bei welchem der Widerstand verstellbar dargestellt ist und beispielsweise
durch ein Ventil, insbesondere ein Regelventil, dargestellt ist.
Das hat den Vorteil, dass dem Regelventil ein kühleres Schmierstoff Gas-Gemisch
zugeführt wird
und das Ventil dadurch eine höhere
elektrische Leistung umsetzen kann, da durch die niedrigeren Temperaturen
der elektrische Widerstand beispielsweise von Magnetspulen niedriger
ist und deswegen für
die gleiche Leistung niedrigere Ströme genügen. Bevorzugt wird weiterhin
ein Klimakompressor, bei welchem der restliche Auslassstrom gegenüber dem
Ansaugstrom im Wesentlichen thermisch isoliert aus dem Kompressor
abgeführt
wird.
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Das
hat den Vorteil, dass ein schädliches Aufwärmen des
Ansauggases durch die Wärmemenge
des Auslassgases verhindert werden kann.
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Ein
erfindungsgemäßer Klimakompressor zeichnet
sich dadurch aus, dass die Wärmetauschervorrichtung
durch eine separate Leitung, beispielsweise durch ein Röhrchen oder
eine Nut oder einen Kanal, in den Gehäuseteilen des Klimakompressors dargestellt
ist. Das hat den Vorteil, dass durch diese separate Leitung, welche
an die vom kühlen
Ansauggas durchströmten
Klimakompressorbereiche angrenzt oder innerhalb dieser Bereiche
angeordnet ist, ein optimaler Wärmeübergang
ermöglicht
wird, ohne dass sich die beiden Gasbereiche miteinander vermischen.
Auch ergibt sich der Vorteil, dass eine ausreichende Streckenlänge für die Wärmetauschereinrichtung
bereitgestellt werden kann und das gekühlte Gemisch, welches dem Triebraum
zugeführt
wird, dort erheblich zur Senkung der Betriebstemperatur des Klimakompressors
beiträgt.
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Weiterhin
wird ein Klimakompressor bevorzugt, bei welchem der zugeführte Triebraumstrom durch
den Widerstand, beispielsweise durch das Ventil, auf den Triebraumdruck
gedrosselt wird. Das bedeutet, dass das auf diese Weise gekühlte Schmierstoff-Gas-Gemisch
durch isenthalpe Expansion des enthaltenen Gasanteils weiter abkühlt und somit
erheblich zur Senkung der Betriebstemperatur beiträgt.
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Auch
wird ein Klimakompressor bevorzugt, bei welchem der zugeführte Triebraumstrom
eine besonders schmierstoffreiche Phase des Gases aufweist (höhere Dichte).
Das hat den Vorteil, dass der Schmierstoff entschieden kühler als
bei bekannten Maschinen ist und deswegen mit besseren Schmiereigenschaften
im Triebraum der Maschine wirksam werden kann.
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Die
Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.
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1 zeigt
schematisch einen Klimakompressor mit der erfindungsgemäßen Wärmetauschereinrichtung.
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2 zeigt
ein Bauteil eines Klimakompressors mit der erfindungsgemäßen Wärmetauschervorrichtung.
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In 1 ist
ein Klimakompressor 1 schematisch dargestellt, welcher
einen Kältemittel-Ansaugstrom 3 ansaugt
und nach Verdichtung einen Kältemittel-Auslassstrom 5 in
einen schematisch dargestellten Ölabscheider 7 leitet.
Im Ölabscheider 7 wird
der Auslassstrom in einen Hauptstrom 9 aufgeteilt, welcher
der Klimaanlage zugeführt
wird, und einen entschieden kleineren Triebraumstrom 11,
welcher das in dem Ölabscheider 7 abgeschiedene
Schmiermittel aufnimmt und in den schematisch dargestellten Triebraum 13 des
Kompressors 1 leitet. Im Leitungsbereich des Triebraumstromes 11 ist
ein Strömungsmittelwiderstand
wie z. B. ein schematisch dargestelltes Regelventil 15 angeordnet.
Im Triebraumstrombereich 11 zwischen dem Ölabscheider 7 und dem
Regelventil 15 ist eine Wärmetauschervorrichtung 17,
hier durch ein gestricheltes Oval dargestellt, angeordnet, in welcher
ein Leitungsteil 19 des Triebraumstromes 11 gemeinsam
mit einem Leitungsteil 21 des Ansaugstromes 3 über eine
Wärmeaustauschstrecke
verläuft,
so dass das etwa mit einer Temperatur von 30° Grad Celsius angesaugte Kältemittel
den entschieden kleineren Kältemittelstrom, welcher
in den Triebraum geleitet wird, abkühlen kann. Das auf diese Weise
gekühlte
Schmierstoff Gas-Gemisch wird im Regelventil 15 auf Triebraumdruckniveau
gedrosselt, wobei es sich dort durch die isenthalpe Expansion des
enthaltenen Gasanteils weiter abkühlt. Dieses gekühlte Gemisch
wird dem Triebraum 13 zugeführt und trägt dort erheblich zur Senkung
der Betriebstemperatur bei. Durch eine niedrigere Temperatur im Ölsumpf der
Maschine wird auch der Verschleiß minimiert und die thermische
Alterung des Schmierstoffes verringert. Somit wird die Wärme nur
selektiv zwischen dem Medium, das dem Verdichter zugeführt wird,
also dem Ansaugstrom, und dem Medium, das als Phase höherer Dichte
eine Einrichtung zum Abscheiden von Öl verlässt, also dem Triebraumstrom,
ausgetauscht.
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In 2 ist
beispielhaft ein Bauteil des erfindungsgemäßen Kompressors im Querschnitt
dargestellt, welches beispielsweise einen Zylinderkopf eines Kompressors
darstellen kann. Der Zylinderkopf weist im Schnitt eine Außenwand 30 auf,
innerhalb der sich ein Druckbereich für das Ansauggas, der Bereich 32,
befindet. Der Ansauggasbereich 32 wird radial nach innen
durch eine weitere Wand 34 abgetrennt. Innerhalb der Trennwand 34 befindet
sich ein Bereich 36, durch welchen der Auslassstrom des
Klimakompressors geleitet wird. Nach innen wird der Auslass-Gasbereich 36 durch
eine weitere Zwischenwand 38 abgetrennt. Innerhalb der
Trennwand 38 befindet sich ein dritter Gasbereich 40,
in welchem der Triebraumdruck weitergeleitet wird. Innerhalb des Ansaug-Gasdruckbereiches 32 ist
nun erfindungsgemäß eine Leitung 42,
hier in Gestalt eines Röhrchens,
dargestellt, welche beispielsweise über einen Anschluss 44 vom Öl abscheider 7 aus 1 hergeleitet
ist und nach einer gewissen Länge
innerhalb des Ansaug-Gasbereiches 32 durch
den Anschluss 46 dem Regelventil 15 aus 1 zugeführt wird.
Dieses Röhrchen 42 bildet
also mit dem Ansaug-Gasbereich 32 eine Wärmetauschervorrichtung,
durch welche das kühle
Ansauggas im Bereich 32 den geringen Massenstrom des Triebraumstromes
im Röhrchen 42 kühlen kann.
Der Auslassdruckbereich 36, der sich innerhalb der Trennwand 34 befindet,
hat mit etwa ≥ 100° Celsius
eine erheblich höhere
Temperatur und kann durch die geringe Umfangslänge der Wandung 34 vorteilhaft
durch entsprechende Maßnahmen
thermisch vom Ansaugbereich 32 abgetrennt werden, wie z.
B. durch Isolierbeschichtungen oder Ähnliches, und verhindert damit
eine unnötige Aufheizung
des Ansauggasstromes 32. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird also der
kleine Ölabscheider-Gasstrom 11,
also der Gasstrom zum Triebraum 13, das Ansauggas nicht
wesentlich aufheizen, während
der Hauptgasstrom 5 zum Auslass möglichst gut von diesem Medium
isoliert sein sollte, um ein schädliches
Aufwärmen
des Ansauggases zu verhindern.
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Bei
Maschinen aus dem Stand der Technik ergibt sich das Problem, dass
die Drosseleinrichtungen das abgeschiedene Öl-Gasgemisch direkt dem Triebraum 13 zuführen, wobei
das heiße
Gemisch nicht vor der Drosselung gekühlt wird. Dabei ergeben sich
nach der Drosselung erheblich höhere
Temperaturen im Triebraum 13 als bei der Erfindung.
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Bei
der Erfindung ist auch besonders vorteilhaft, dass das heiße Triebraum-Ölgasgemisch
vor der Drosselung gekühlt
wird und damit auch das Regelventil 15, welches in den
meisten Fällen
ein Elektromagnetventil ist, durch den kühleren Arbeitsbereich mit einem
besseren Wirkungsgrad und mit einer besseren Ausnutzung der elektrischen
Leistung arbeiten kann.
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- 3
- Kältemittel-Ansaugstrom
- 5
- Kältemittel-Auslassstrom
- 7
- Ölabscheider
- 9
- Auslass-Hauptstrom
- 11
- Triebraumstrom
- 13
- Triebraum
- 15
- Regelventil
- 17
- Wärmetauschervorrichtung
- 19
- Leitungsteil
Triebraumstrom
- 21
- Leitungsteil
Ansaugstrom
- 30
- Außenwand
Zylinderkopf
- 32
- Druckbereich
Ansauggas
- 34
- Trennwand
- 36
- Druckbereich
Auslassgas
- 38
- Trennwand
- 40
- Triebraumdruck-Bereich
- 42
- Leitung
Triebraumdruck
- 44
- Anschluss Ölabscheider
- 46
- Anschluss
Regelventil