DE102013203268A1 - Refrigerant compressor - Google Patents
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Abstract
Um eine Kältemittelverdichteranlage umfassend mindestens eine Niederdruckstufe und mindestens eine Hochdruckstufe, einen ausgehend von einem Sauganschluss für das Kältemittel zu der Niederdruckstufe führenden Saugkanal, einen von der Niederdruckstufe zu der Hochdruckstufe führenden Zwischendruckkanal, einen mit der Hochdruckstufe verbundenen Hochdruckanschluss sowie ein mit dem Zwischendruck im Zwischendruckkanal beaufschlagtes Schmiermittelbad, derart zu verbessern, dass stets eine ausreichende Schmiermittelversorgung für die Niederdruckstufe gewährleistet ist, wird vorgeschlagen, dass eine Schmiermittelzufuhreinrichtung Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir entnimmt und dem zur Niederdruckstufe in einem Ansaugpfad strömenden angesaugten Kältemittel zuführt.Around a refrigerant compressor system comprising at least one low-pressure stage and at least one high-pressure stage, a suction channel leading from the suction connection for the refrigerant to the low-pressure stage, an intermediate pressure channel leading from the low-pressure stage to the high-pressure stage, a high-pressure connection connected to the high-pressure stage, and one with the intermediate pressure in the intermediate-pressure channel To improve the lubricant bath in such a way that an adequate supply of lubricant for the low-pressure stage is always guaranteed, it is proposed that a lubricant supply device take lubricant from the lubricant reservoir and feed it to the sucked-in refrigerant flowing to the low-pressure stage in an intake path.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kältemittelverdichteranlage umfassend mindestens eine Niederdruckstufe und mindestens eine Hochdruckstufe, einen ausgehend von einem Sauganschluss für das Kältemittel zu der Niederdruckstufe führenden Saugkanal, einen von der Niederdruckstufe zu der Hochdruckstufe führenden Zwischendruckkanal, einen mit der Hochdruckstufe verbundenen Hochdruckanschluss sowie ein mit dem Zwischendruck im Zwischendruckkanal beaufschlagtes Schmiermittelbad. The invention relates to a refrigerant compressor system comprising at least one low pressure stage and at least one high pressure stage, a leading from a suction port for the refrigerant to the low pressure stage suction channel leading from the low pressure stage to the high pressure stage intermediate pressure channel, connected to the high pressure stage high pressure port and one with the intermediate pressure in Intermediate pressure channel acted upon lubricant bath.
Derartige Kältemittelverdichteranlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Such refrigerant compressor systems are known from the prior art.
Bei diesen hat sich das Problem ergeben, dass in der Niederdruckstufe, insbesondere bei Ventilen derselben, Schäden auftreten, da zumindest in einzelnen Betriebszuständen nicht ausreichend Schmiermittel zur Verfügung steht. In these, the problem has emerged that in the low-pressure stage, especially with valves of the same, damage occurs because at least in some operating conditions not enough lubricant is available.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kältemittelverdichteranlage der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass stets eine ausreichende Schmiermittelversorgung für die Niederdruckstufe gewährleistet ist. The invention is therefore based on the object to improve a refrigerant compressor plant of the generic type such that always a sufficient supply of lubricant for the low-pressure stage is guaranteed.
Diese Aufgabe wird bei einer Kältemittelverdichteranlage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Schmiermittelzufuhreinrichtung Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir entnimmt und dem zur Niederdruckstufe strömenden angesaugten Kältemittel zuführt. This object is achieved according to the invention in a refrigerant compressor system of the type described above in that a lubricant supply device removes lubricant from the lubricant reservoir and supplies the sucked refrigerant flowing to the low-pressure stage.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass mit der erfindungsgemäßen Schmiermittelzufuhreinrichtung die Möglichkeit besteht, das Druckgefälle zwischen dem Zwischendruck und dem Saugdruck der Kältemittelverdichteranlage auszunutzen und somit Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir dem angesaugten Kältemittel der Niederdruckstufe zuzuführen und dadurch für eine ausreichende Schmierung, insbesondere von Ventilen der Niederdruckstufe zu sorgen. The advantage of the solution according to the invention is the fact that with the lubricant supply device according to the invention it is possible to exploit the pressure gradient between the intermediate pressure and the suction pressure of the refrigerant compressor system and thus supply lubricant from the lubricant reservoir to the sucked refrigerant of the low-pressure stage and thereby for adequate lubrication, in particular to provide valves of low pressure stage.
Grundsätzlich wäre die Zufuhr von Schmiermittel an beliebigen Stellen denkbar, solange die Zufuhr zu dem angesaugten Kältemittel erfolgt. Basically, the supply of lubricant at any point would be conceivable as long as the supply is made to the sucked refrigerant.
Um jedoch das Schmiermittel möglichst günstig der Niederdruckstufe zuzuführen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Schmiermittelzufuhreinrichtung das Schmiermittel einem im Anlagengehäuse verlaufenden Ansaugpfad der Niederdruckstufe, insbesondere einem Saugkanal und/oder einer Saugkammer der Niederdruckstufe, zuführt, so dass die Zufuhr des Schmiermittels ohne außerhalb des Anlagengehäuse vorzusehende Komponenten realisiert werden kann.However, in order to supply the lubricant as low as possible to the low-pressure stage, it is preferably provided that the lubricant feeds the lubricant to an intake path of the low-pressure stage, in particular a suction channel and / or a suction chamber of the low-pressure stage, so that the supply of the lubricant without outside of the equipment housing can be realized to be provided components.
Insbesondere liegen auch der Saugkanal oder die Saugkammer in dem Anlagengehäuse. In particular, the suction channel or the suction chamber are in the plant housing.
Um dabei die Menge des dem angesaugten Kältemittel zugeführten Schmiermittels nicht zu groß werden zu lassen, sondern stets in sinnvollen Grenzen zu halten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Schmiermittelzufuhreinrichtung eine Dosiereinheit umfasst, welche eine Schmiermittelmenge betriebszustandsabhängig dosiert, so dass mit der Dosiereinheit die Möglichkeit besteht, die Schmiermittelmenge betriebszustandsabhängig anzupassen. In order not to let the amount of the lubricant supplied to the lubricant be too large, but always to keep within reasonable limits, it is preferably provided that the lubricant supply means comprises a metering unit, which doses a lubricant quantity operating state-dependent, so that there is the possibility with the metering unit to adjust the lubricant quantity depending on the operating state.
Beispielsweise ist vorgesehen, verschiedene Betriebszustände und /oder Betriebszustandsbereiche zu definieren und mit der Dosiereinheit je nach Betriebszustand und/oder Betriebszustandsbereich die Schmiermittelmenge zu dosieren. For example, it is provided to define different operating states and / or operating state regions and to meter the lubricant quantity with the dosing unit depending on the operating state and / or operating state region.
Hinsichtlich der Dosierung in den einzelnen Betriebszuständen ist es günstig, wenn bei einem Verdichterstillstand die Zufuhr von Schmiermittel durch die Dosiereinheit gestoppt wird, um somit eine Ansammlung von Schmiermittel im Ansaugpfad zu vermeiden. With regard to the metering in the individual operating states, it is favorable if, during a compressor standstill, the supply of lubricant is stopped by the metering unit, in order thus to avoid an accumulation of lubricant in the intake path.
Ferner ist es von Vorteil, wenn bei oder ab einem Verdichterstillstand die Dosiereinheit einen Druckausgleich zwischen dem Ausgangspfad und dem Schmiermittelbad über die Schmiermittelzufuhreinrichtung verhindert. Furthermore, it is advantageous if, during or after a compressor standstill, the metering unit prevents pressure equalization between the starting path and the lubricant bath via the lubricant supply device.
Dadurch ist es möglich, durch die im Ansaugpfad aufrechterhaltene Druckdifferenz sich in diesem sammelndes Schmiermittel über Leckagepfade, beispielsweise im Bereich der jeweiligen Druckstufen, in das Schmiermittelbad zurückzuführen und somit bei einem Neustart der Kältemittelverdichteranlage Ölschläge, insbesondere im Bereich der Arbeitsventile, zu vermeiden. As a result, it is possible, due to the pressure difference maintained in the intake path, to recirculate in this collecting lubricant via leakage paths, for example in the region of the respective pressure stages, into the lubricant bath and thus avoid oil shocks, in particular in the area of the working valves, when the refrigerant compressor system is restarted.
Die von Betriebszuständen abhängige Dosierung könnte über eine hierzu vorgesehene separate Steuerung erfolgen.The operating conditions dependent dosage could be done via a separate control provided for this purpose.
Eine andere vorteilhaftere Lösung sieht vor, dass die Dosiereinheit verdichterleistungsgesteuert ist, so dass die Möglichkeit besteht, durch die Verdichterleistung die Betriebszustände zu erfassen und die Schmiermittelmenge entsprechend der Verdichterleistung zu dosieren. Another more advantageous solution provides that the metering unit is compressor power controlled, so that it is possible to detect the operating conditions by the compressor power and to meter the amount of lubricant according to the compressor performance.
Grundsätzlich könnte dabei die Dosiereinheit in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein. In principle, the dosing unit could be designed in many different ways.
Beispielsweise könnte die Dosiereinheit in unterschiedlichster Art und Weise abhängig von der Verdichterleistung gesteuert werden. For example, the metering unit could be controlled in many different ways depending on the compressor capacity.
Beispielsweise bestünde die Möglichkeit, die Verdichterleistung durch eine Steuerung eines Antriebsmotors für die Kältemittelverdichteranlage zu steuern und entsprechend der Steuerung des Antriebsmotors mit dieser Steuerung auch die Dosiereinheit elektronisch zu steuern. For example, it would be possible to control the compressor power by controlling a drive motor for the refrigerant compressor system and to electronically control the dosing unit according to the control of the drive motor with this control.
Eine besonders einfache Lösung sieht jedoch vor, dass die Dosiereinheit durch eine Verdichterwelle gesteuert ist und entsprechend der Drehzahl der Verdichterwelle die Schmiermittelmenge dosiert. A particularly simple solution, however, provides that the metering unit is controlled by a compressor shaft and dosed according to the speed of the compressor shaft, the amount of lubricant.
Hinsichtlich der Ausbildung der Dosiereinheit selbst wurden keine näheren Angaben gemacht. With regard to the design of the metering unit itself, no further details were given.
So könnte beispielsweise die Dosiereinheit als Schieber oder Ventil ausgebildet sein. For example, the dosing unit could be designed as a slide or valve.
Eine besonders einfache Lösung sieht vor, dass die Dosiereinheit als Dosierpumpe ausgebildet ist. A particularly simple solution provides that the metering unit is designed as a metering pump.
Mit einer derartigen Dosierpumpe besteht in einfacher Art und Weise die Möglichkeit, eine leistungsabhängige Dosierung vorzunehmen. With such a metering pump is in a simple way the ability to make a performance-dependent dosage.
Insbesondere ist die Dosierpumpe vorzugsweise so ausgebildet, dass sie ein drehzahlabhängiges Fördervolumen aufweist. In particular, the metering pump is preferably designed so that it has a speed-dependent delivery volume.
Besonders einfach ist dies realisierbar, wenn die Dosierpumpe durch die Verdichterwelle gesteuert, insbesondere angetrieben ist. This is particularly easy to achieve when the metering pump is controlled by the compressor shaft, in particular driven.
Hinsichtlich der Dosierpumpe selbst wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. With regard to the metering pump itself, no details have yet been given.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Dosierpumpe eine Zahnradpumpe ist. Thus, an advantageous solution that the metering pump is a gear pump.
Hinsichtlich des dem angesaugten Kältemittel zugeführten Schmiermittelmassenstroms ist vorzugsweise vorgesehen, diesen nicht allzu groß werden zu lassen, da ansonsten die Verdichterleistung und/oder die Standfestigkeit der Kältemittelverdichteranlage beeinträchtigt wird, da beispielsweise eine Ölverpressung in den Arbeitsräumen zu einer erhöhten Antriebsbelastung führt. With regard to the lubricant mass flow supplied to the sucked-in coolant, it is preferably provided that it does not become too large, since otherwise the compressor performance and / or the stability of the refrigerant compressor system will be impaired, since, for example, an oil compression in the work spaces leads to an increased drive load.
Aus diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein dem angesaugten Kältemittel zugeführter Schmiermittelmassenstrom maximal 5% des von der Niederdruckstufe angesaugten Gesamtmassenstroms aus Kältemittel und Schmiermittel beträgt. For this reason, it is preferably provided that a lubricant mass flow supplied to the drawn-in refrigerant amounts to a maximum of 5% of the total mass flow of refrigerant and lubricant drawn in by the low-pressure stage.
Hinsichtlich der Anordnung der Dosiereinheit wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. With regard to the arrangement of the dosing unit so far no further details have been made.
So ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Kältemittelverdichteranlage ein Anlagegehäuse aufweist, an welchem die Dosiereinheit angeordnet ist. Thus, it is preferably provided that the refrigerant compressor installation has a contact housing, on which the dosing unit is arranged.
Vorzugsweise ist dabei die Dosiereinheit in einem Deckel des Anlagegehäuses angeordnet, da sie sich dabei in einfacher Weise in das Anlagegehäuse einbauen lässt, wobei insbesondere die Dosiereinheit in den Deckel integriert ist. Preferably, the metering unit is arranged in a cover of the contact housing, since it can be installed in a simple manner in the investment housing, in particular, the metering unit is integrated in the lid.
Um die Schmiermittelzufuhreinrichtung möglichst einfach und geschützt ausbilden zu können, ist an dem Anlagengehäuse, vorzugsweise an dem Deckel, insbesondere in dem Anlagengehäuse, vorzugsweise in dem Deckel, ein von der Dosiereinheit zu dem Schmiermittelreservoir führender Förderkanal vorgesehen, durch welchen die Möglichkeit besteht, das Schmiermittel von dem Schmiermittelreservoir zur Dosiereinheit zu fördern. To be able to form the lubricant supply device as simply and as protected as possible, a delivery channel leading from the dosing unit to the lubricant reservoir is provided on the system housing, preferably on the cover, in particular in the system housing, preferably in the cover, through which there is the possibility of the lubricant to promote from the lubricant reservoir to the metering unit.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn an dem Anlagengehäuse, insbesondere in dem Anlagengehäuse, ein von der Dosiereinheit zum Ansaugpfad führender Förderkanal für das Schmiermittel vorgesehen ist, so dass dadurch eine einfache Herstellung und Montage möglich ist. Furthermore, it is expedient if, at the plant housing, in particular in the plant housing, a leading from the metering unit to the intake path conveying channel for the lubricant is provided, so that thereby a simple production and assembly is possible.
Der Förderkanal kann dabei ausschließlich im Anlagengehäuse, beispielsweise in einem Deckel desselben, verlaufen. The delivery channel can thereby run exclusively in the system housing, for example in a cover thereof.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass der Förderkanal teilweise im Anlagengehäuse und teilweise in einer Verdichterkomponente, beispielsweise in einer Verdichterwelle verläuft. However, there is also the possibility that the delivery channel runs partially in the plant housing and partly in a compressor component, for example in a compressor shaft.
In letztgenanntem Fall kann vorzugsweise mittels des Förderkanals auch noch eine gezielte Schmierung von Lagern für die Verdichterwelle erfolgen.In the latter case, a targeted lubrication of bearings for the compressor shaft can preferably also take place by means of the delivery channel.
Insbesondere ist es zum Zuführen des Schmiermittels zu dem angesaugten Kältemittelstrom günstig, wenn dem Ansaugpfad eine Düse für das diesem zuzuführende Schmiermittel zugeordnet ist. In particular, it is favorable for supplying the lubricant to the sucked refrigerant flow when the intake path is associated with a nozzle for the lubricant to be supplied thereto.
Hinsichtlich der Art der Verdichtung des Kältemittels in der Kältemittelverdichteranlage wurden im Zusammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen keine weiteren Angaben gemacht. With regard to the type of compression of the refrigerant in the refrigerant compressor system, no further details have been given in connection with the previous embodiments.
So wäre es prinzipiell denkbar, jede Art von Verdichter, beispielsweise Scroll-Verdichter oder Schrauben-Verdichter vorzusehen. Thus, it would be conceivable in principle to provide any type of compressor, for example scroll compressors or screw compressors.
Die erfindungsgemäße Lösung weist jedoch besondere Vorteile auf, wenn der Kältemittelverdichter einen Hub-Kolbenverdichter umfasst, da ein Hub-Kolbenverdichter Ansaugventile aufweist, die besonders verschleißempfindlich sind. However, the solution according to the invention has particular advantages if the refrigerant compressor comprises a reciprocating piston compressor, since a lifting compressor Reciprocating compressor has intake valves that are particularly susceptible to wear.
Ferner hat es sich bei der Ausbildung einer Niederdruckstufe und einer Hochdruckstufe als vorteilhaft erwiesen, wenn der Kolbenverdichter zur Bildung der Niederdruckstufe eine erste Zylinderbank und zur Bildung der Hochdruckstufe eine zweite Zylinderbank umfasst, so dass sowohl die Niederdruckstufe als auch die Hochdruckstufe einfach dadurch getrennt werden können, dass sie durch verschiedene Zylinderbänke eines Verdichters gebildet werden. Furthermore, it has proven to be advantageous in the formation of a low-pressure stage and a high pressure stage when the piston compressor to form the low pressure stage comprises a first cylinder bank and the formation of the high-pressure stage a second cylinder bank, so that both the low-pressure stage and the high-pressure stage can be easily separated in that they are formed by different cylinder banks of a compressor.
Ferner sind hinsichtlich der Anordnung des Schmiermittelreservoirs keine näheren Angaben gemacht worden. Furthermore, no details have been given as regards the arrangement of the lubricant reservoir.
Beispielsweise könnte das Schmiermittelreservoir ein externes Reservoir sein. For example, the lubricant reservoir could be an external reservoir.
Eine besonders einfache Lösung sieht jedoch vor, dass das Schmiermittelreservoir in einem Antriebsraum des Anlagengehäuses angeordnet ist, wobei in dem Antriebsraum der Antrieb für die Niederdruckstufe und die Hochdruckstufe angeordnet ist.However, a particularly simple solution provides that the lubricant reservoir is arranged in a drive space of the system housing, wherein the drive for the low pressure stage and the high pressure stage is arranged in the drive space.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das Schmiermittelreservoir bodenseitig des Antriebsraums angeordnet ist. In particular, it is provided that the lubricant reservoir is arranged on the bottom side of the drive space.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of some embodiments.
In der Zeichnung zeigen: In the drawing show:
Ein Ausführungsbeispiel einer in
Das Anlagengehäuse
Der zentrale Gehäusekörper
Der Motorgehäuseabschnitt
In dem Motorraum
Hierzu sitzt der Rotor
Die Verdichterwelle
Wie in
Jeder Kolben
Die Zylinderräume
Der Zylinderkopf
Beispielsweise übergreifen jede der Ventilplatten
Bei der erfindungsgemäßen Kältemittelverdichteranlage
Insbesondere bilden der Saugkanal
Anstelle des Saugabsperrventils
Die Saugkammer
Zur Festlegung der Bewegbarkeit der Ventilzunge
Zur Festlegung der maximal geöffneten Stellung der Ventilzunge
In dem jeweiligen Zylinderkopf, in
In gleicher Weise wie die Zylinder
Wie insbesondere in
Um Beschädigungen der Saugventile
Von der Dosiereinheit
Die Druckdifferenz zur Förderung des Schmiermittels durch die Schmiermittelzufuhreinrichtung
Die Dosiereinheit
Dieses zugeführte Schmiermittel bildet insbesondere im Bereich der Ventilplatte
Die Dosiereinheit
Insbesondere ist die Dosiereinheit
Wie in
Dabei sind der Außenkörper
Die Zahnradpumpe
Dies hat den Vorteil, dass bei einem Stillstand des Antriebs der Verdichterwelle
Ferner blockiert die Dosierpumpe
Dies hat außerdem den Vorteil, dass damit die Möglichkeit besteht, bei einem Stillstand der erfindungsgemäßen Kältemittelverdichteranlage eine Überflutung des Saugkanals
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung ist die Schmiermittelzufuhreinrichtung
Darüber hinaus umfasst vorteilhafterweise der erste Deckel
In die Aufnahme
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kältemittelverdichteranlage, dargestellt in den
Insbesondere ist in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel in dem Antriebsraum
Ferner ist ebenfalls in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel in dem ersten stirnseitigen Deckel
Allerdings fördert die Dosierpumpe
Ferner ist der Verdichterwellenkanal
Damit dient die erfindungsgemäße Schmiermittelzufuhreinrichtung
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden, abgesehen von der Schmierung der verschiedenen Gleitlager, dieselben Vorteile erreicht, wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben. In the second embodiment, apart from the lubrication of the various plain bearings, the same advantages are achieved as described in detail in connection with the first embodiment.
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