DE102023102327A1 - Piston compressor with reduced crankcase internal pressure - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor (10), insbesondere Hochtemperaturwärmepumpenkolbenkompressor, zur Kompression eines Kältemittels, umfassend einen Kompressionszylinder (12) mit einem Kompressionsraum (15) und einem Kolben (14), einen Kompressoreintrittsbereich (16) in Fluidverbindung mit dem Kompressionsraum (15), einen Kompressoraustrittsbereich (20) in Fluidverbindung mit dem Kompressionsraum (15), ein Kurbelgehäuse (22), das durch den Kolben vom Kompressionsraum (15) getrennt ist, und eine Verbindungsleitung (24), die mit einer Eintrittsöffnung (26) am Kurbelgehäuse (22) und einer Austrittsöffnung (28) am Kompressoreintrittsbereich (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kompressoreintrittsbereich (16) eine Drosseleinrichtung (30) angeordnet ist.The invention relates to a piston compressor (10), in particular a high-temperature heat pump piston compressor, for compressing a refrigerant, comprising a compression cylinder (12) with a compression chamber (15) and a piston (14), a compressor inlet area (16) in fluid connection with the compression chamber (15), a compressor discharge area (20) in fluid connection with the compression chamber (15), a crankcase (22) which is separated from the compression chamber (15) by the piston, and a connecting line (24) which is connected to an inlet opening (26) on the crankcase (22 ) and an outlet opening (28) is arranged on the compressor inlet area (16), characterized in that a throttle device (30) is arranged in the compressor inlet area (16).
Description
EinleitungIntroduction
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor, zur Kompression eines Kältemittels sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kolbenkompressors. Der Kolbenkompressor umfasst einen Kompressionszylinder mit einem Kompressionsraum und einem Kolben, einen Kompressoreintrittsbereich in Fluidverbindung mit dem Kompressionsraum abhängig vom Ventilzustand, einen Kompressoraustrittsbereich in Fluidverbindung mit dem Kompressionsraum abhängig vom Ventilzustand, ein Kurbelgehäuse, das durch den Kolben vom Kompressionsraum getrennt ist und einer Verbindungsleitung, die mit einer Eintrittsöffnung am Kurbelgehäuse und einer Austrittsöffnung am Kompressoreintrittsbereich angeordnet ist. In dem Kompressoreintrittsbereich ist eine Drosseleinrichtung angeordnet.The present invention relates to a piston compressor for compressing a refrigerant and a method for operating a piston compressor. The reciprocating compressor includes a compression cylinder having a compression space and a piston, a compressor inlet area in fluid communication with the compression space depending on the valve condition, a compressor discharge area in fluid communication with the compression space depending on the valve condition, a crankcase separated from the compression space by the piston, and a connecting line that is arranged with an inlet opening at the crankcase and an outlet opening at the compressor inlet area. A throttle device is arranged in the compressor inlet area.
In Wärmepumpen mit Kolbenkompressor wird ein Kältemittel komprimiert und dadurch erwärmt. Bei Kolbenkompressoren ist der Kompressionsraum oberhalb des Kolbens durch Kolbendichtringe vom Kurbelgehäuse unterhalb des Kolbens abgedichtet. Durch diese Dichtungen soll eine Kompression des Kältemittels ermöglicht werden und die Trennung von Kältemittel in der Kompressionskammer zu dem zur Schmierung verwendetem Öl oder einem anderen Schmiermittel gewährleistet werden. Leckagen an Kolben und Kolbenringen lassen sich konstruktionsbedingt jedoch nicht vollständig verhindern, wodurch eine Kältemittel-Leckgasströmung am Kolben vorbei ins Kompressorkurbelgehäuse entsteht.In heat pumps with piston compressors, a refrigerant is compressed and thereby heated. In piston compressors, the compression chamber above the piston is sealed off from the crankcase below the piston by piston sealing rings. These seals are intended to enable the refrigerant to be compressed and to ensure that the refrigerant in the compression chamber is separated from the oil used for lubrication or another lubricant. Leaks on pistons and piston rings cannot be completely prevented due to the design, which means that refrigerant gas leaks past the piston and into the compressor crankcase.
Problematisch ist, dass Kältemittel die Schmierwirkung des Schmiermittels im Kurbelgehäuse reduziert. Ein alternatives Erhöhen der Schmiermitteltemperatur zum Evaporieren des Kältemittels fördert die thermische Schmiermittelalterung und hat zur Folge, dass das Schmiermittel häufiger gewechselt werden muss, was mit Kosten und Unterbrechungen des Betriebs der Wärmepumpe verbunden ist.The problem is that refrigerant reduces the lubricating effect of the lubricant in the crankcase. Alternatively, raising the lubricant temperature to evaporate the refrigerant promotes thermal lubricant degradation and results in the need for more frequent lubricant changes, with associated expense and disruption to heat pump operation.
Weitere Vorteile, falls auf das Aufheizen des Öls zum Auskochen des Kältemittels verzichtet wird, bestehen in einer verbesserten Lebensdauer der Lager, Kolben und Zylinderbuchsen, da Schmiermitteleigenschaften in diesem Fall bestehen bleiben und somit ein Schmiermittelviskositätsverlust begrenzt wird.Further advantages if the oil is not heated to boil off the refrigerant is an improved service life of the bearings, pistons and cylinder liners, since the lubricating properties are retained in this case and the loss of lubricant viscosity is therefore limited.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenkompressor bereitzustellen, der eine lange Betriebsdauer mit weniger Unterbrechungen ermöglicht.The object of the invention is to provide a reciprocating compressor which enables a long service life with fewer interruptions.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenkompressor bereitzustellen, dessen Herstellung und Betrieb mit geringeren Kosten verbunden ist.Furthermore, the invention is based on the object of providing a piston compressor whose manufacture and operation are associated with lower costs.
Bei einem einfachen Kolbenkompressor ohne Kurbelgehäuseentlüftung stellt sich der Kurbelgehäuseinnendruck wie folgt ein:
Gegenstand der Erfindung ist eine passiv wirkende Einrichtung, mit deren Hilfe sich der Kurbelgehäusedruck absenken lässt. Die Kurbelgehäuse - Druckabsenkung kann, abhängig von der Größenordnung des BlowBy Volumenstroms bis auf ein ähnliches Druckniveau, wie den vor dem Kompressor herrschenden Systemdruck erfolgen, der dem Druck im Kompressoreintrittsbereich ohne Drossel entspricht.The subject matter of the invention is a passively acting device that can be used to lower the crankcase pressure. Depending on the magnitude of the blow-by volume flow, the crankcase pressure can be reduced to a pressure level similar to the system pressure in front of the compressor, which corresponds to the pressure in the compressor inlet area without a throttle.
Hierdurch werden die Drücke im Kurbelgehäuse und im Kompressoreintrittsbereich einander angeglichen: PK ~ PE, oder falls es erforderlich erscheint, kann der Druck im Kurbelgehäuse auch deutlich unter den Druck im Kompressoreintrittsbereich ohne Drossel abgesenkt werden: PK < PE.As a result, the pressures in the crankcase and in the compressor inlet area are equalized: P K ~ P E , or if it appears necessary, the pressure in the crankcase can also be reduced significantly below the pressure in the compressor inlet area without throttle: P K < P E .
Ein reduzierter Kurbelgehäuseinnendruck ermöglicht ein Kurbelgehäusedesign mit geringerer Wandstärke und reduzierten strukturverstärkenden Maßnahmen, was Vorteile in der allgemeinen Gestaltung sowie die Vorteile eines reduzierten Bauraumbedarfs und reduzierten Gewichts mit sich bringt.A reduced crankcase internal pressure enables a crankcase design with reduced wall thickness and reduced structure-reinforcing measures, which brings advantages in the general design as well as the advantages of a reduced space requirement and reduced weight.
Ferner führt ein reduzierter Kurbelgehäuseinnendruck zu einer Vereinfachung des Kurbelgehäusedichtsystems. Dies betrifft die Ausführung aller Gehäusedichtungen und insbesondere die Ausführung der Abdichtung von ggf. vorhandenen Wellendurchführungen.Furthermore, a reduced crankcase internal pressure leads to a simplification of the crankcase sealing system. This applies to the execution of all housing seals and in particular the execution of the sealing of any existing shaft bushings.
Die Absenkung des Kurbelgehäuseinnendrucks unterstützt außerdem das Ausgasen bzw. Ausdampfen des mit dem Schmieröl gemischten Kältemittels aus der Mischung. Indirekt wird dadurch eine Senkung der Schmieröltemperatur ermöglicht, was zu einer verringerten thermischen Schmierölalterung führt.The lowering of the crankcase internal pressure also supports the outgassing or evaporation of the refrigerant mixed with the lubricating oil from the mixture. This indirectly enables the lubricating oil temperature to be reduced, which leads to reduced thermal aging of the lubricating oil.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die Erfindung löst das Problem durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1.The invention solves the problem by a device according to claim 1.
Gemäß einem ersten Aspekt liefert die Erfindung einen Kolbenkompressor, insbesondere einen Hochtemperaturwärmepumpenkolbenkompressor, zur Kompression eines Kältemittels, umfassend einen Kompressionszylinder mit einem Kompressionsraum und einem Kolben, einen Kompressoreintrittsbereich in Fluidverbindung mit dem Kompressionsraum, einen Kompressoraustrittsbereich in Fluidverbindung mit dem Kompressionsraum, ein Kurbelgehäuse, das durch den Kolben vom Kompressionsraum getrennt ist und einer Verbindungsleitung, die mit einer Eintrittsöffnung am Kurbelgehäuse und einer Austrittsöffnung am Kompressoreintrittsbereich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kompressoreintrittsbereich eine Drosseleinrichtung angeordnet ist.According to a first aspect, the invention provides a piston compressor, in particular a high-temperature heat pump piston compressor, for compressing a refrigerant, comprising a compression cylinder with a compression chamber and a piston, a compressor inlet area in fluid communication with the compression chamber, a compressor outlet area in fluid communication with the compression room, a crankcase that is the piston is separated from the compression chamber and a connecting line which is arranged with an inlet opening on the crankcase and an outlet opening on the compressor inlet area, characterized in that a throttle device is arranged in the compressor inlet area.
Als Kolbenkompressor wird ein Verdichter verstanden, der durch die Bewegung eines Kolbens, beispielsweise eines Hubkolbens, ein Fluid komprimiert.A piston compressor is understood to be a compressor that compresses a fluid through the movement of a piston, for example a reciprocating piston.
Ein Hochtemperaturwärmepumpenkolbenkompressor im Sinne der Erfindung ist ein Kolbenkompressor einer Wärmepumpe, der eine Temperaturerhöhung auf ein höheres Temperaturniveau ermöglicht, als dies mit Standard-Wärmepumpenkolbenkompressoren oder Standard-Wärmepumpensystemen möglich ist. Ab 70°C bis 90°C Vorlauftemperatur spricht man von einer Hochtemperaturwärmepumpe. Die Erfindung ist besonders relevant für Hochtemperatur-Wärmepumpen, da diese höhere Öltemperaturen aufweisen und eine zum Auskochen notwendige Temperaturerhöhung schnell in einen Bereich führt, der die Ölalterung beschleunigt.A high-temperature heat pump piston compressor within the meaning of the invention is a piston compressor of a heat pump that enables the temperature to be increased to a higher temperature level than is possible with standard heat pump piston compressors or standard heat pump systems. From a flow temperature of 70°C to 90°C one speaks of a high-temperature heat pump. The invention is particularly relevant for high-temperature heat pumps, since these have higher oil temperatures and a temperature increase required for boiling quickly leads to a range that accelerates oil aging.
Die Öltemperatur ist bei Standardwärmepumpenkompressoren niedriger, dadurch ist bei diesen ein Potential zur alternativen Ausgasung von Kältemittel durch Öltemperaturanhebung vorhanden.The oil temperature is lower in standard heat pump compressors, so there is a potential for alternative outgassing of refrigerant by raising the oil temperature.
Die in Hochtemperaturwärmepumpen erreichbaren Betriebsdrücke sind abhängig vom Kältemittel und können auf demselben Niveau wie bei Standardwärmepumpen liegen. Hochtemperaturwärmepumpen werden bei hohen Betriebstemperaturen betrieben, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 100 °C und 250°C, besonders bevorzugt bei Betriebstemperaturen von 130 °C und 190 °C. Weiterhin betragen Betriebsdrücke von erfindungsgemäßen Hochtemperaturwärmepumpenkolbenkompressoren vorzugsweise zwischen 5 bar und 40 bar, besonders bevorzugt zwischen 23 bar und 28 bar. Die weite Bandbreite an Anwendungen für Hochtemperaturwärmepumpenkolbenkompressoren schließt aber auch andere Betriebsdrücke, die von den hier genannten teilweise auch deutlich abweichen können, nicht aus.The operating pressures that can be achieved in high-temperature heat pumps depend on the refrigerant and can be on the same level as with standard heat pumps. High-temperature heat pumps are operated at high operating temperatures, preferably at temperatures between 100°C and 250°C, particularly preferably at operating temperatures of 130°C and 190°C. Furthermore, operating pressures of high-temperature heat pump piston compressors according to the invention are preferably between 5 bar and 40 bar, particularly preferably between 23 bar and 28 bar. However, the wide range of applications for high-temperature heat pump piston compressors does not exclude other operating pressures, some of which can differ significantly from those mentioned here.
Der Kompressionszylinder mit einem Kolben ist ein zylinderförmiges Bauteil, das dazu eingerichtet ist, ein Fluid durch mechanische Arbeit zu komprimieren.The compression cylinder with a piston is a cylindrical component that is designed to compress a fluid through mechanical work.
Das Kurbelgehäuse ist Gehäuse, dass die mit dem Kolben verbundene Kurbel aufnimmt. Am Boden des Kurbelgehäuses kann sich ein Schmiermittelreservoir oder Ölreservoir befinden, dass der Schmierung der beweglichen Elemente des Zylinders dient. Als Schmiermittel können beispielsweise die Öle Fuchs Reniso Triton SE 220, Fuchs Reniso Triton SE 170, Fuchs Reniso Triton SEZ 320 oder Fuchs PAG VG 600 genutzt werden.The crankcase is the housing that houses the crank connected to the piston. A lubricant reservoir or oil reservoir may be located at the bottom of the crankcase to lubricate the moving elements of the cylinder. Fuchs Reniso Triton SE 220, Fuchs Reniso Triton SE 170, Fuchs Reniso Triton SEZ 320 or Fuchs PAG VG 600 oils can be used as lubricants, for example.
Der Kompressoreintrittsbereich ist der Bereich, in dem das Kältemittel beispielsweise über einen Kältemittelkreislauf in den Kompressor eintritt. Im Kompressoreintrittsbereich können Sensoren angeordnet sein, insbesondere Flussgeschwindigkeitssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren oder auch Sensoren zur Messung der chemischen Zusammensetzung des Kältemittels.The compressor inlet area is the area in which the refrigerant enters the compressor, for example via a refrigerant circuit. Sensors can be arranged in the compressor inlet area, in particular flow rate sensors, temperature sensors, pressure sensors or also sensors for measuring the chemical composition of the refrigerant.
Das Kältemittel ist ein Mittel, dass Enthalpie sowohl in Richtung eines Temperaturgradienten als auch entgegen dieser Richtung übertragen kann. Als Kältemittel können beispielsweise R1336mzz-Z, R1336mzz-E, R1234ze, R1233zd oder R1224yd verwendet werden.The refrigerant is a medium that can transfer enthalpy both in the direction of a temperature gradient and in the opposite direction. For example, R1336mzz-Z, R1336mzz-E, R1234ze, R1233zd or R1224yd can be used as refrigerants.
Aus dem Kompressoraustrittsbereich kann das komprimierte Kältemittel beispielsweise in einen Kältemittelkreislauf eintreten. Ferner können im Kompressoraustrittsbereich ebenso wie im Kompressoreintrittsbereich Sensoren zur Messung von Fluidparametern angeordnet sein. Bei Anordnung der gleichen Sensoren im Kompressoraustrittsbereich wie im Kompressoreintrittsbereich ist eine umfassende Prozessüberwachung sowie eine schnelle Fehlererkennung möglich.From the compressor outlet area, the compressed refrigerant can enter a refrigerant circuit, for example. Furthermore, sensors for measuring fluid parameters can be arranged in the compressor outlet area as well as in the compressor inlet area. If the same sensors are arranged in the compressor outlet area as in the compressor inlet area, comprehensive process monitoring and rapid fault detection is possible.
Die Drosseleinrichtung ist ein schnell) schaltbares Bauteil, dass die Größe der Öffnung des Kompressoreintrittsbereichs steuert. Durch die Steuerung der Drosseleinrichtung über eine geeignete Steuerelektronik wird einerseits der Einlass von Kältemittel in den Kompressionszylinder geregelt, andererseits der Druck im Kurbelgehäuse und damit die Evaporation von Kältemittel aus dem Schmiermittel im Kurbelgehäuse und dessen Rückführung in einen Kältemittelkreislauf. Die Begriffe „Steuerung“ und „Regelung“ bzw. „steuern“ und „regeln“ werden im Rahmen dieser Anmeldung grundsätzlich austauschbar verwendet. Die Verwendung eines dieser Begriffe bedeutet nicht notwendigerweise ein Vorhandensein oder ein Nichtvorhandensein eines Regelkreises.The throttling device is a fast) switchable component that controls the size of the opening of the compressor inlet area. By controlling the throttle device via suitable control electronics, the inlet of refrigerant into the compression cylinder is regulated on the one hand, and the pressure in the crankcase and thus the evaporation of refrigerant from the lubricant in the crankcase and its return to a refrigerant circuit on the other. In principle, the terms “control” and “regulation” or “control” and “regulate” are used interchangeably in the context of this application. The use of any of these terms does not necessarily imply the presence or absence of a closed loop.
Gemäß einem zweiten Aspekt liefert die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kolbenkompressors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte:
- a) Reduzieren des Momentandrucks in dem Kompressionsraum;
- b) Ansaugen von Kältemittel über eine Einlasseinrichtung in den Kompressionsraum;
- c) Erhöhen des Momentandrucks in dem Kompressionsraum durch Kompression, wobei Kältemittel in den Kompressoraustrittsbereich und als Leckage in das Kurbelgehäuse gelangt;
- d) Rückführen von Kältemittel aus dem Kurbelgehäuse über die Verbindungsleitung in den Kompressoreintrittsbereich.
- a) reducing the instantaneous pressure in the compression space;
- b) sucking in refrigerant via an inlet device into the compression space;
- c) increasing the instantaneous pressure in the compression space by compression, with refrigerant entering the compressor outlet area and leaking into the crankcase;
- d) Recirculation of refrigerant from the crankcase via the connecting line into the compressor inlet area.
Die Einlasseinrichtung ist vorzugsweise ein Einlassventil und steuert den Zustrom von Fluid in den Kompressionsraum. Einlasseinrichtungen können aktiv oder passiv gesteuert sein, wobei die aktive Steuerung grundsätzlich zu höheren Wirkungsgraden führt.The inlet device is preferably an inlet valve and controls the flow of fluid into the compression space. Intake devices can be actively or passively controlled, with active control generally leading to higher efficiencies.
Mit diesem Kolbenkompressor und diesem Verfahren lässt sich eine Wärmepumpe auf einfache und kostengünstige Weise mit reduziertem Wartungsaufwand betreiben.With this reciprocating compressor and this method, a heat pump can be operated in a simple and cost-effective manner with reduced maintenance requirements.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass über eine Verbindungsleitung zwischen Kurbelgehäuse und Kompressoreintrittsbereich und einer regelbaren Drosseleinrichtung im Kompressoreintrittsbereich eine Konditionierung des Schmiermittels bei gleichzeitiger Kältemittelrückführung in den Kältemittelkreislauf auf einfache Weise erfolgen kann.The invention is based on the surprising finding that the lubricant can be easily conditioned with simultaneous refrigerant return to the refrigerant circuit via a connecting line between the crankcase and the compressor inlet area and a controllable throttle device in the compressor inlet area.
Bei der Erfindung gemäß dem ersten Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Drosseleinrichtung regelbar ist.In the invention according to the first aspect, it can be provided that the throttle device can be regulated.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Drosseleinrichtung über ein Kennfeld regelbar ist. Provision is particularly preferably made for the throttle device to be controllable via a characteristic map.
Das Kennfeld kann beispielsweise mit den drei Parametern: 1. Schmiermitteltemperatur und/oder 2. Kurbelgehäusedruck, und/oder 3. Schmiermittelviskosität, welche jeweils permanent gemessen und/oder im Vorfeld für die verschiedenen Kältemittel-Schmiermittelkombinationen für die Parameter 1 und 2 ermittelt wurden, erstellt werden.The map can, for example, be provided with the three parameters: 1. lubricant temperature and/or 2. crankcase pressure and/or 3. lubricant viscosity, which are each permanently measured and/or determined in advance for the various refrigerant-lubricant combinations for parameters 1 and 2, to be created.
Die Drosseleinrichtung schließt oder öffnet den Querschnitt in Abhängigkeit vom im Kennfeld hinterlegten Wert für die Schmiermittelviskosität. Alternativ oder zusätzlich kann die Drosseleinrichtung ihren Querschnitt in Abhängigkeit vom im Kennfeld hinterlegten Wert für die Schmiermitteltemperatur und/oder den Kurbelgehäusedruck schließen oder öffnen.The throttle device closes or opens the cross-section depending on the value for the lubricant viscosity stored in the characteristic map. Alternatively or additionally, the throttle device can close or open its cross section depending on the value stored in the characteristic map for the lubricant temperature and/or the crankcase pressure.
Das Kennfeld kann in Form von empirischen, semi-empirischen oder theoretischen Modellgleichungen vorliegen.The map can be in the form of empirical, semi-empirical or theoretical model equations.
Weiter vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Drosseleinrichtung im Kompressoreintrittsbereich in Kältemittelflussrichtung vor der Austrittsöffnung angeordnet ist.More preferably, it can be provided that the throttle device is arranged in the compressor inlet region in front of the outlet opening in the refrigerant flow direction.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Kolbenkompressor ferner eine Venturi-Düse umfasst, die an der Austrittsöffnung angeordnet ist.Further advantages result if the piston compressor also includes a venturi nozzle which is arranged at the outlet opening.
Eine Venturi-Düse besteht aus einem Rohrstück mit einer Verengung des Querschnitts, die an der Stelle ihres geringsten Durchmessers vereint sind. Die Verengung führt zu einer erhöhten Flussgeschwindigkeit an der Stelle der Verengung und dadurch einer Druckreduktion in der daran angeordneten Verbindungsleitung.A Venturi nozzle consists of a piece of pipe with a narrowing of the cross section, which are united at the point of their smallest diameter. The constriction leads to an increased flow rate at the point of the constriction and thereby to a pressure reduction in the connecting line arranged there.
Bei der zuletzt beschriebenen besonderen Ausführungsform der Erfindung kann zusätzlich vorgesehen sein, dass eine Geometrie der Venturi-Düse einstellbar ist.In the last-described special embodiment of the invention, it can additionally be provided that the geometry of the Venturi nozzle can be adjusted.
Durch Einstellung der Geometrie der Venturi-Düse ist die Flussgeschwindigkeit an der Düse und damit auch die Druckreduktion im Kurbelgehäuse regelbar.By adjusting the geometry of the Venturi nozzle, the flow speed at the nozzle and thus also the pressure reduction in the crankcase can be regulated.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Kurbelkompressor ferner einen Ölabscheider mit einem Ölabscheideraum umfasst, wobei der Ölabscheider mit dem Kurbelgehäuse und dem Kompressoreintrittsbereich in Fluidverbindung steht.Alternatively or additionally, it can be provided that the crank compressor also includes an oil separator with an oil separator chamber, the oil separator being in fluid communication with the crankcase and the compressor inlet area.
Öl oder ein anderes Schmiermittel, das im Betrieb aus dem Kurbelgehäuse in den Kompressoreintrittsbereich gelangen würde, kann durch den Ölabscheider wieder in das Kurbelgehäuse zurückgeführt werden.Oil or another lubricant that would get into the compressor inlet area from the crankcase during operation can be fed back into the crankcase through the oil separator.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kolbenkompressor ein Ventil umfasst, das in oder an der Verbindungsleitung, vorzugsweise in der Austrittsöffnung, angeordnet ist. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass ein weiteres Ventil in der Eintrittsöffnung angeordnet ist.According to a further particular embodiment of the invention, it can be provided that the piston compressor comprises a valve which is arranged in or on the connecting line, preferably in the outlet opening. Provision can be made particularly preferably for a further valve to be arranged in the inlet opening.
Jedes der Ventile kann insbesondere ein Flatterventil sein. Hierdurch kann ein nachteiliger Rückfluss von Kältemittel in das Kurbelgehäuse durch die Verbindungsleitung verhindert werden. Die Flatterventile öffnen jeweils nur in Richtung der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung der Verbindungsleitung verhindern oder zumindest reduzieren Fluidfluss in der Gegenrichtung. Durch die derartige Verwendung der Ventile sinkt der Druck im Kurbelgehäuse noch weiter ab.Each of the valves can in particular be a reed valve. As a result, a disadvantageous backflow of refrigerant into the crankcase through the connecting line can be prevented. The reed valves each open only in the direction of the inlet opening to the outlet opening of the connection prevent or at least reduce fluid flow in the opposite direction. Using the valves in this way further reduces the pressure in the crankcase.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention result from the appended claims and the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings.
Figurenlistecharacter list
Es zeigt/zeigen schematisch:
-
1 eine Schnittansicht eines Kolbenkompressors gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, während ein Kältemittel in den Kompressionsraum strömt; -
2 den Kolbenkompressor gemäß1 , während der Momentandruck in den Kompressionsraum erhöht wird und Kältemittel als Leckage in das Kurbelgehäuse gelangt; -
3 eine Schnittansicht eines Kolbenkompressors gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung, mit einem Ölabscheider; und -
4 eine Venturi-Düse in einem Kompressoreintrittsbereich.
-
1 a sectional view of a piston compressor according to a particular embodiment of the invention, while a refrigerant flows into the compression space; -
2 according to the piston compressor1 , while the instantaneous pressure in the compression space is increased and refrigerant leaks into the crankcase; -
3 a sectional view of a piston compressor according to a further particular embodiment of the invention, with an oil separator; and -
4 a venturi nozzle in a compressor inlet area.
Auf einer der Stirnseite 18 gegenüberliegenden Seite des Kompressionszylinders 12 ist ein Kurbelgehäuse 22 angeordnet. Kompressionsraum 15 und Kurbelgehäuse 22 sind somit durch den Kolben 14 voneinander getrennt. Über die im Kurbelgehäuse befindliche Kurbelwelle 23 wird die Bewegung des Kolbens 14 gesteuert. Das Kurbelgehäuse 22 ist über eine Verbindungsleitung 24 mit dem Kompressoreintrittsbereich 16 verbunden. Eine Eintrittsöffnung 26 bildet die Verbindung zwischen Kurbelgehäuse 22 und Verbindungsleitung 24. Am Austritt der Verbindungsleitung 24 in Verbindung zum Kompressoreintrittsbereich 16 ist eine Austrittsöffnung 28 angeordnet. Die Querschnittsfläche der Verbindungsleitung 24 sollte so gewählt werden, dass die Gasgeschwindigkeit weniger als 1,5 m/s beträgt und möglichst wenig Druckabfall entsteht. Bei dieser maximalen Geschwindigkeit sind die auf das Schmiermittel wirkenden Kräfte, insbesondere die Gewichtskraft, stärker als die mechanischen Kräfte der Strömung und das Öl verbleibt im Wesentlichen im Kurbelgehäuse 22 und wird nicht durch die Verbindungsleitung 24 mitgesogen.A
Im Kompressoreintrittsbereich 16 ist eine regelbare Drosselklappe 30 angeordnet, die in der in
Der Kompressoraustrittsbereich 20 ist über ein Austrittsventil 32 mit dem Kompressionsraum 15 verbunden. Das Austrittsventil 32 ist üblicherweise aktiv gesteuert und wird bei einem geringerem Druck im Kompressionsraum 15 als im Kompressoraustrittsbereich 20 geschlossen und bei höherem Druck im Kompressionszylinder 12 als im Kompressoraustrittsbereich 20 geöffnet. Das komprimierte Kältemittel 19 wird nach Kompression über das Austrittsventil 32 und den Kompressoraustrittsbereich 20 aus dem Kolbenkompressor 10 ausgeleitet.The
Im unteren Bereich des Kurbelgehäuses 22 befindet sich ein Schmiermittelreservoir 34. Das Schmiermittel kann insbesondere ein Öl sein.A
Ein Seitenabschnitt des Kolbens 14 ist auf der rechten Seite von
Bei vollständig oder teilweise geschlossener Drosseleinrichtung 30 erzeugt eine Absenkung des Kolbens 14 eine Druckreduktion im Kurbelgehäuse 22. Diese führt zu einer Kältemittelrückströmung 38, wie sie in
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen handelt es sich lediglich um Beispiele, die den Schutzbereich, die Anwendung und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung mindestens eines Ausführungsbeispiels gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Insbesondere können einzelne Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden.The exemplary embodiments described are only examples that are not intended to restrict the scope of protection, the application and the structure in any way. Rather, the above description gives the person skilled in the art a guideline for the implementation of at least one exemplary embodiment, with various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, being able to be made without departing from the scope of protection as it results from the claims and these equivalent combinations of features. In particular, individual exemplary embodiments can be combined with one another.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Kolbenkompressorpiston compressor
- 1212
- Kompressionszylindercompression cylinder
- 1414
- KolbenPistons
- 1616
- Kompressoreintrittsbereichcompressor inlet area
- 1717
- Eintrittsventilinlet valve
- 1818
- Stirnseiteface
- 1919
- Kältemittelrefrigerant
- 2020
- Kompressoraustrittsbereichcompressor discharge area
- 2222
- Kurbelgehäusecrankcase
- 2323
- Kurbelwellecrankshaft
- 2424
- Verbindungsleitungconnection line
- 2626
- Eintrittsöffnungentry opening
- 2828
- Austrittsöffnungexit port
- 3030
- Drosseleinrichtungthrottle device
- 3232
- Austrittsventilexit valve
- 3434
- Schmiermittelreservoirlubricant reservoir
- 3535
- Austrittsströmungexit flow
- 3636
- Kolbendichtringpiston sealing ring
- 3838
- Kältemittelrückströmungrefrigerant reverse flow
- 3939
- Ölabscheideroil separator
- 4040
- Venturi-Düse venturi nozzle
- VV
- Vergrößerter AusschnittEnlarged section
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
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Family Applications (1)
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