DE102013020533A1

DE102013020533A1 - Verdichter

Info

Publication number: DE102013020533A1
Application number: DE102013020533.6A
Authority: DE
Inventors: Dmytro Zaytsev
Original assignee: GEA Refrigeration Germany GmbH
Current assignee: GEA Refrigeration Germany GmbH
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-07-02
Also published as: US10451066B2; CN105793573A; EP3080458B1; US20160312778A1; WO2015086160A1; CN105793573B; EP3080458A1

Abstract

Schraubenverdichter (10) mit einer Verdichtungsvorrichtung (18), insbesondere wenigstens einem Schraubenläufer (20, 22), die einer Ölabscheidevorrichtung (30) ein verdichtetes Medium zuführt, wobei der Verdichter (10) ein erstes Volumen (32) und ein zweites Volumen (34), sowie eine das erste und das zweite Volumen (32, 34) voneinander trennende Trennvorrichtung (36) aufweist, wobei das erste Volumen (32) durch eine Gehäuseinnenwand (52) und die Trennvorrichtung (36), welche das erste Volumen (32) von dem zweiten Volumen (34) trennt, begrenzt ist, wobei die Trennvorrichtung (36) einen Demistor (40) aufweist, und wobei an der Trennvorrichtung (36) eine Ölabführvorrichtung (54) angeordnet ist

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es gibt sowohl Schraubenverdichter, die in einer Trockenlauf-Betriebsweise arbeiten, als auch Schraubenverdichter, die in einer ölüberfluteten Betriebsweise arbeiten. Bei den zuletzt genannten Schraubenverdichtern spielt Öl sowohl als Schmiermittel eine Rolle, als auch beim Verdichtungsvorgang selbst als Dichtmittel. Um jedoch keinen unerwünschten Öleintrag in eine Kälteanlage zu erhalten, die von dem Verdichter mit verdichtetem Kältemittel versorgt wird, ist in der Regel ein Ölabscheider auf einer Hochdruckseite solcher Schraubenverdichter vorgesehen.
Nach dem Stand der Technik besteht ein Ölabscheider beispielsweise eines semihermetischen Kompaktschraubenverdichters aus zwei Räumen bzw. Volumina, die durch einen Demistor, auch als Tropfenabscheider oder Aerosolabscheider bezeichnet, aus Metallgestrick getrennt sind. Komprimiertes Gas-Ölgemisch gelangt aus einem Druckrohr, das von einer Verdichtungsvorrichtung bzw. Verdichtungseinheit in Form wenigstens eines Schraubenläufers gespeist wird, in den ersten Raum bzw. das erste Volumen, in dem eine Öl-Vorabscheidung stattfindet, bevor es durch den Demistor hindurchtritt.
Ein Teil des Öls scheidet sich an einer Begrenzungswand des ersten Volumens ab und strömt trägheitsbedingt an dieser Wand nach unten. Nachteilig ist es, dass ein Teil dieses Ölstroms in die Nähe des Demistors gelangt und sich dort wieder mit dem verdichteten Medium, beispielsweise Kältemittel-Gas, vermischt, da es von der Gasströmung entsprechend mitgerissen wird.
Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schraubenverdichter anzugeben, der eine möglichst effiziente Ölabscheidung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Schraubenverdichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der Schraubenverdichter, der eine Verdichtungsvorrichtung, insbesondere in Form wenigstens eines Schraubenläufers aufweist, die einer Ölabscheidevorrichtung ein verdichtetes Medium zuführt ist derart ausgebildet, dass:

– der Verdichter ein erstes Volumen und ein zweites Volumen, sowie eine die beiden Volumina trennende Trennvorrichtung aufweist,
– das erste Volumen durch eine Gehäuseinnenwand und eine Trennvorrichtung, welche das erste Volumen von dem zweiten Volumen trennt, begrenzt ist, und
– die Trennvorrichtung einen Demistor aufweist.

Das verdichtete Medium, das insbesondere Kältemittel (mit einem Ölanteil) sein kann, gelangt dabei durch den Demistor von dem ersten Volumen in das zweite Volumen. An der Trennvorrichtung ist eine Ölabführvorrichtung angeordnet, die es verhindert, dass bereits an der Gehäuseinnenwand des ersten Volumens abgeschiedenes Öl durch das strömende verdichtete Medium wieder mitgerissen und somit wieder mit demselben vermischt wird.
Weitere optionale Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, sowie der folgenden Figurenbeschreibung angegeben. Die beschriebenen jeweiligen Merkmale können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Die Erfindung wird demnach im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters; und
2 eine vergrößerte Darstellung eines Teilabschnitts der 1.
In 1 ist eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters, genauer eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters 10, der nachstehend auch kurz als Verdichter 10 bezeichnet wird, dargestellt. Der Verdichter 10 weist ein Gehäuse 12 und einen in dem Gehäuse 12 angeordneten Elektromotor 14 auf. Ferner weist der Verdichter 10 eine Antriebswelle 16 und eine Verdichtungsvorrichtung 18, die einen Schraubenläufer 20 und einen zweiten Schraubenläufer 22, der mit dem ersten Schraubenläufer 20 in Eingriff steht, aufweist. Die Schraubenläufer 20, 22 werden über die Antriebswelle 16 direkt (in alternativen Ausführungsformen indirekt, beispielsweise über eine Getriebeanordnung) dreh-angetrieben. Alternativ ist auch ein Schraubenverdichter 10 mit nur einem Schraubenläufer denkbar.
Der erste Schraubenläufer 20 ist um eine erste, in axialer Richtung angeordnete Drehachse drehbar angeordnet. Der zweite Schraubenläufer 22 ist um eine zweite Drehachse, welche sich parallel zu der ersten Drehachse erstreckt, drehbar angeordnet. Sowohl der erste als auch der zweite Schraubenläufer 20, 22 sind in einem Verdichtungsraum 24 angeordnet, der gegen die Umgebung hin wenigstens abschnittweise fluiddicht ausgebildet ist und in ein Hochdruckvolumen 26 mündet.
Der Verdichter 10 der beschriebenen Ausführungsform arbeitet in einer ölüberfluteten Betriebsweise, in welcher im Verdichter 10 befindliches Öl sowohl als Schmiermittel, als auch (beispielsweise beim Verdichtungsvorgang selbst) als Dichtmittel verwendet wird. Dies heißt, dass das zu verdichtende Medium, beispielsweise Kältemittel, Öl, insbesondere in Tropfenform oder als Aerosol, mitführt bzw. mit Öl vermischt ist. Nach dem durch die Verdichtungsvorrichtung 18 bewirkten Verdichtungsvorgang wird das verdichtete Medium-Öl-Gemisch (Gas-Öl-Gemisch) dann über das Hochdruckvolumen 26 über ein Druckrohr 28 einer Ölabscheidevorrichtung 30 zugeführt.
Der Verdichter 10 weist hierzu ein erstes Volumen 32 in Form einer ersten Kammer und ein zweites Volumen 34 in Form einer zweiten Kammer auf, wobei das erste Volumen 32 und das zweite Volumen 34 durch eine Trennvorrichtung 36, die eine Trennwand 38 aufweist, getrennt sind. In der Trennwand 38 ist ein Demistor 40 angeordnet. Das erste Volumen 32 weist eine in etwa zylinderförmige Gehäuseseitenwand 42 auf, die an einem ersten Ende 44 durch eine Stirnwand 46 und an einem der Stirnwand 46 gegenüberliegenden zweiten Ende 48 durch die Trennvorrichtung 36 begrenzt ist. Vom zweiten Volumen aus gelangt das verdichtete Medium dann zu einem Verdichterausgang 50, von wo aus es der jeweiligen gewünschten Anwendung zur Verfügung steht.
In dem ersten Volumen 32, in das das verdichtete Medium samt dem mitgeführten Öl über das Druckrohr 28 eingebracht wird, erfolgt eine Öl-Vorabscheidung. Dabei schlägt sich Öl an einer Gehäuseinnenwand 52 des ersten Volumens 32 nieder. Um zu verhindern, dass Öl, das bereits an der Gehäuseinnenwand 52 abgeschieden wurde, wieder von dem strömenden verdichteten Medium mitgerissen wird, ist an der Trennvorrichtung 36 ist eine Ölabführvorrichtung bzw. Ölablaufvorrichtung 54 angeordnet.
Weiteres mit dem strömenden verdichteten Medium vermischtes Öl wird dann beim Durchtreten des Demistors 40 abgeschieden, welcher hierfür ein Metallgestrick bzw. Metallgeflecht, das in dem durchströmten Gebiet angeordnet ist, aufweist. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass anstelle eines Metall- oder Drahtgestricks auch beispielsweise eine Lamellenkonstruktion denkbar wäre. Ein Metall- oder Drahtgestrick stellt jedoch eine stör-unanfällige und langlebige Konstruktion sicher.
Das erste Volumen 32 ist, wie vorstehend erwähnt, in etwa zylinderförmig ausgebildet, so dass die Trennwand 38 mit dem Demistor 40 in etwa eine kreisförmige Grundfläche hat. Alternativ sind auch andere Ausgestaltungen (rechteckig, sechs- oder achteckig oder mit vielen Ecken versehen) denkbar, insbesondere für Druckbehälter ist aber die in etwa kreisförmige Ausgestaltung oftmals zu bevorzugen. Die Ölabführvorrichtung 54 ist kanalförmig ausgebildet und erstreckt sich von einem radial äußeren Ende der Trennvorrichtung 36 nach innen.
Die in Form eines Kanals ausgebildete Ölabführvorrichtung 54 weist eine im Querschnitt in etwa L-förmig ausgebildete Begrenzung 56, insbesondere Wandung, auf, welche an der Trennvorrichtung 36, in der vorliegend beschriebenen Ausführungsform an der Trennwand 38 angeordnet und mit der Gehäuseseitenwand 42 bzw. der Gehäuseinnenwand 52 in Anlage ist, welche eine seitliche Begrenzung der Ölabführvorrichtung 54 bildet, sodass diese insgesamt eine Kanalform (in etwa U-förmigen Querschnitt aufweist). Die Ölabführvorrichtung 54 erstreckt sich über einen segmentartigen Abschnitt, genauer einen kreissegmentartigen Abschnitt der Trennwand 38. Dort wo die Ölabführvorrichtung 54 nicht ausgebildet ist, kann das sich darin sammelnde Öl in einen im Verdichter befindlichen Ölsumpf ablaufen. Das heißt, dass die Ölabführvorrichtung 88 an einer im Betrieb des Verdichters 10 unten befindlichen Seite in einem (Kreis-)Sektor von 20° bis 90°, vorzugsweise von 60° bis einschließlich 80° nicht ausgebildet ist bzw. ausgespart ist. Dies heißt in anderen Worten gesagt, dass die Ölabführvorrichtung 88 einen Sektorwinkel von 270° bis 340°, vorzugsweise 280° bis 300° aufweist. In der konkret beschriebenen Ausführungsform beträgt der Sektorwinkel 290°.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Ölabführvorrichtung 54 in alternativen Ausführungsformen auch an der Trennwand 38 und/oder dem Demistor 40, beispielsweise als Vertiefung oder auch in Form einer Stelle reduzierter Materialansammlung, beispielsweise Nut ausgebildet sein kann. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform gemäß 1 und 2 jedoch stellt eine wirkungsvolle Konstruktion sicher, bei der eine optimale Ölabfuhr sichergestellt ist.
Es bleibt zu erwähnen, dass sich das Druckrohr 28 zum Zuführen des verdichteten Mediums, das sich in das erste Volumen 32 hineinerstreckt, in diesem eine 90°-Biegung aufweist und an seinem Auslass 58 zu der der Trennvorrichtung 36 abgewandten Seite hin abgeschrägt ist, so dass ein möglichst großer Innenwandbereich des ersten Volumens 32 angeströmt wird. Dies erleichtert die Öl-Vorabscheidung.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass, um ein Wiedermischen von bereits abgeschiedenem Öl mit dem Gas am Demistor 40 zu vermeiden, erfindungsgemäß eine Ölabführvorrichtung 54 (Ölfangkragen) vorgesehen ist. Der Ölfangkragen bildet zusammen mit der Innenseite der Gehäusewand des ersten Volumens 32 einen Ölablaufkanal, wodurch das entlang der Wand strömende Öl vor dem Demistor 40 abgefangen und nach unten zum Ölsumpf geleitet wird.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit festen Merkmalskombinationen beschrieben wird, umfasst sie jedoch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften Kombinationen, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend, durch die Unteransprüche angegeben sind. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

10: Verdichter
12: Gehäuse
14: Elektromotor
16: Antriebswelle
18: Verdichtungsvorrichtung
20: erster Schraubenläufer
22: zweiter Schraubenläufer
24: Verdichtungsraum
26: Hochdruckvolumen
28: Druckrohr
30: Ölabscheidevorrichtung
32: erstes Volumen
34: zweites Volumen
36: Trennvorrichtung
38: Trennwand
40: Demistor
42: Gehäuseseitenwand
44: erstes Ende der Gehäuseseitenwand 42
46: Stirnwand
48: zweites Ende der Gehäuseseitenwand 42
50: Verdichterausgang
52: Gehäuseinnenwand
54: Ölabführvorrichtung
56: Begrenzung bzw. Wandung
58: Auslass des Druckrohrs 28

Claims

Schraubenverdichter (10) mit einer Verdichtungsvorrichtung (18), insbesondere wenigstens einem Schraubenläufer (20, 22), die einer Ölabscheidevorrichtung (30) ein verdichtetes Medium zuführt, wobei der Verdichter (10) ein erstes Volumen (32) und ein zweites Volumen (34), sowie eine das erste und das zweite Volumen (32, 34) voneinander trennende Trennvorrichtung (36) aufweist, wobei das erste Volumen (32) durch eine Gehäuseinnenwand (52) und die Trennvorrichtung (36), welche das erste Volumen (32) von dem zweiten Volumen (34) trennt, begrenzt ist, wobei die Trennvorrichtung (36) einen Demistor (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trennvorrichtung (36) eine Ölabführvorrichtung (54) angeordnet ist.
Verdichter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabführvorrichtung (54) in Form eines Kanals ausgebildet ist.
Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Volumen (32) eine in etwa zylinderförmige Gehäuseseitenwand (42) aufweist, die an einem ersten Ende (44) durch eine Stirnwand (46) und an einem der Stirnwand (46) gegenüberliegenden zweiten Ende (48) durch die Trennvorrichtung (36) begrenzt ist, und dadurch dass die Ölabführvorrichtung (54) sich von einem radial äußeren Ende der Trennvorrichtung (36) nach innen erstreckend angeordnet ist.
Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabführvorrichtung (54) eine im Querschnitt in etwa L-förmig ausgebildete Begrenzung (56), insbesondere Wandung, aufweist.
Verdichter (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung (56) an der Trennvorrichtung (36) angeordnet und mit der Gehäuseseitenwand (42) in Anlage ist.
Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabführvorrichtung (54) sich über einen segmentartigen Abschnitt, insbesondere einen kreissegmentartigen oder kreissektorartigen Abschnitt der Trennvorrichtung (36) erstreckt.
Verdichter (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabführvorrichtung (54) sich sich über ein Segment oder einen Winkelbereich der Trennvorrichtung (36) von 270° bis 340°, insbesondere von 280° bis 300°, weiterhin insbesondere von 290° erstreckt.
Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Druckrohr (28) zum Zuführen des verdichteten Mediums in das erste Volumen (32) hineinerstreckt, und in diesem eine 90°-Biegung aufweist.
Verdichter (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrohr (28) zu einer der Trennvorrichtung (36) hin abgewandten Seite angeschrägt ist.
Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Demistor (40) ein Metallgestrick aufweist.