DE10244588B4

DE10244588B4 - Ölabscheider

Info

Publication number: DE10244588B4
Application number: DE10244588A
Authority: DE
Inventors: Guntis Viktors Belleville Strikis; Kanwal Troy Bhatia; Srinivas Ann Arbor Pitla; Vipen Novi Khetarpal
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: US6497114B1; DE10244588A1

Abstract

Ölabscheider für einen Kühlkreislauf, der einen zur Förderung von in einem gasförmigen Medium suspendiertem Schmieröl befähigten Verdichter enthält, bestehend aus:
– einem oberen Teil, der eine erste und zweite Stirnseite besitzt und einen Einlass mit einem Eintritt und einem Austritt aufweist,
– einem unteren Teil, der eine obere und untere Stirnseite besitzt und einen in Verbindung mit dem Einlass des oberen Teils befindlichen inneren Hohlraum definiert, wobei die Querschnittsgröße des unteren Teils von der oberen zur unteren Stirnseite hin abnimmt und
– einem ersten Auslass, der im oberen Teil angeordnet ist und innere und äußere Öffnungen hat, wobei die innere Öffnung in Verbindung mit dem inneren Hohlraum steht und die äußere Öffnung für die Verbindung mit dem übrigen Teil des Kühlkreislaufs vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Einlass (14, 114, 214) die obere Stirnwand (30, 130, 230) durchquert und mindestens einen Strömungskanal (40, 140,...

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Ölabscheider, der suspendiertes Öl aus einem gasförmigen Medium abscheidet. In speziellerem Sinn betrifft die Erfindung einen Ölabscheider mit mehreren unter einem Winkel angeordneten Einlässen, die die Entwicklung einer die Ölabscheidung bewirkenden Zentrifugalkraft begünstigen.
Hintergrund der Erfindung
In typischer Weise in Kühl- und Klimaanlagen verwendeten Verdichtern, wie beispielsweise Taumelscheibenverdichtern, wird oft vom Verdichter ein Nebel gefördert, der im gasförmigen Kältemittel suspendiertes Schmieröl enthält. Das heißt, das unter hohem Druck befindliche Kältemittel, das beim Betrieb des Verdichters gefördert wird, ist ein Nebel, der Tropfen des zur Schmierung der bewegten Teile des Verdichters benutzten Öls enthält. Infolge von Unterschieden verschiedener physikalischer Eigenschaften von Öl und Kältemittel kann Öl, das im Kältemittel suspendiert verbleibt, bei seinem Weg durch den Kühlkreislauf die Leistung des Verdichters und der Kühlanlage vermindern. Beispielsweise ist ein Verdichter bei Reduzierung der für seine bewegten Teile zur Verfügung stehenden Ölmenge in erhöhtem Maße anfällig gegen Verschleiß und Fresserscheinungen. Außerdem vermindert Öl, das sich in Wärmetauschern ablagert, deren Wirkungsgrad.
Zur Bekämpfung dieser Probleme kann in den Kühlkreislauf ein Ölabscheider eingefügt werden, und er wird normalerweise zwischen dem Verdichterauslass und dem Kondensatoreinlass angeordnet. Der Ölabscheider dient dazu, das suspendierte Öl aus dem gasförmigen Kältemittel abzuscheiden. Für derartige Ölabscheider sind mehrere Konstruktionen vorgeschlagen worden. Zum Beispiel beschreibt die in Gemeineigentum befindliche US-Patentanmeldung US 6,481,240 A, auf die hiermit in ihrem vollständigen Wortlaut Bezug genommen wird, einen Ölabscheider, in dem ein unterer Teil mit abnehmendem Durchmesser dazu führt, dass die auf ein Gas-Schmiermittel-Gemisch wirkende Zentrifugalkraft ansteigt, wodurch die Abscheidung des Öls begünstigt wird. Der Ölabscheider dieser Anwendung hat einen einzigen tangentialen Einlass für das Gas-Schmiermittel-Gemisch.
Im Hinblick auf die potentiellen Auswirkungen der Abführung von Öl aus dem Verdichter infolge seiner Suspension im geförderten Kältemittel besteht Bedarf, den Stand der Ölabscheidertechnik zu verbessern.
Aus der DE 26 50 935 A1 ist eine gekapselte Kältemaschine bekannt, bei der der Kapselinnenraum einen Ölsumpf aufweist und die Saugleitung von einer Durchführung in die Kapselwand direkt zur Ansaugseite des Kältemittelverdichters geführt ist. Dabei ist außerhalb der Kapsel ein Ölabscheider in die Saugleitung geschaltet. Für die Ölabfuhr führt eine Ölleitung vom Sammelraum für das Öl in die Kapsel. Der Kapselinnenraum ist annähernd unter Saugdruck gehalten. Der beschriebene Ölabscheider weist einen Einlass auf, der seitlich tangential an dem oberen Teil des Ölabscheiders angeordnet ist und somit erst den oberen zylindrischen Teil durchströmt, wodurch eine nicht unmittelbar erhöhte Zentrifugalkraft wirken kann. Im Gegenteil, es erfolgt eine Bremsung des Gas-Öl-Gemischs im oberen Teil und erst durch den Übergang des Gas-Öl-Gemischs in den konischen Teil erfolgt eine Erhöhung der die Abscheidung verursachenden Zentrifugalkräfte.
Die US 6,129,775 A betrifft ein Einfügeteil für einen Zyklonabscheider zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluid. Das Einfügeteil stellt ein Trennteil dar, das innerhalb des Zyklonabscheiders angeordnet ist, um auf mindestens einen Teil des Fluids aufzutreffen, das innerhalb des Zyklonabscheiders rotiert, um das Fluid innerhalb des Zyklonabscheiders mittels einer Rotationsbewegung abzuscheiden. Der Schwerpunkt der Erhöhung der für die Ölabscheidung verantwortlichen Zentrifugalkräfte ist die innere Ausbildung des unteren Teils mit einem konischen oder trichterartigen Einfügeteil in normaler oder umgekehrter Ausrichtung, wobei der Einlass tangential angeordnet bleibt. Die Anordnung weist einen Einlass auf, der tangential zum oberen Teil angeordnet ist. Zur Verdrängung des Gas-Öl-Gemischs in den Wandbereich des unteren Teils wird das zusätzliche Einfügeteil benötigt, um im Raum zwischen dem unteren Wandungsteil und dem Einfügeteil das Ausscheiden der Öl-Partikel zu erhöhen. Das bedeutet aber zusätzlich einen Materialaufwand und Einbaukosten.
Die DE 690 06 551 T2 betrifft einen Kompressor mit einem integrierten Ölabscheider zur Verwendung in einem Kühlsystem, wobei der Ölabscheider

– eine erste Umfangswandeinrichtung zum Ausbilden einer zylindrischen Bohrung darin, um dadurch eine Ölabscheidekammer zu bilden, wobei die Ölabscheidekammer eine Achse aufweist,
– erste und zweite axial beabstandete Stirnwände, die die zylindrische Bohrung abschließen,
– eine Einrichtung zum Ausbilden eines Einlasskanals in die erste Umfangswandeinrichtung derart, dass der Einlasskanal tangential an die zylindrische Bohrung an einer Position nahe der ersten Stirnwand angeschlossen ist,
– und zweite Umfangswandeleinrichtungen zum Ausbilden einer Öl-Aufnahmekammer, die zur Aufnahme des in der Ölabscheidekammer abgeschiedenen Öls dient, das durch den Auslasskanal für Öl austritt,

In dem Kompressor wird somit der Einlasskanal tangential an den zylindrischen oberen Teil beziehungsweise die Bohrung des Ölabscheiders in einer Position der ersten Stirnwand angeschlossen.
Beim tangentialen Einlass in den oberen zylindrischen Teil der Vorrichtungen nach dem oben genannten Stand der Technik wird die Strömungsgeschwindigkeit an der Innenwandung des oberen Teils verringert, so dass die Zentrifugalkraft ebenfalls verringert wird. Erst durch den Eintritt in den unteren konischen Teil wird durch den sich verringernden Durchmesser die Zentrifugalkraft wieder erhöht.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Ölabscheider bereitzustellen, dessen Einlass derart geeignet ausgebildet sein soll, dass das strömende Gas-Öl-Gemisch in den Ölabscheider auf den mit geneigter Innenwandung ausgebildeten unteren Teil trifft und dass sich unmittelbar nach Anströmen der Innenwandung eine verbesserte spiralförmige Wirbelbildung in dem unteren Teil des Ölabscheiders anschließt.
Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung stellt einen Ölabscheider bereit, der einen zylindrischen Teil, eine Anzahl von an der oberen Stirnwand und im Winkel zur Langsachse des Ölabscheiders angeordneten Einlässen, einen Kältemittelauslass mit inneren und äußeren Öffnungen, einen unteren Teil und einen Ölauslass umfasst. Der Querschnitt des unteren Teils hat einen Querschnittsdurchmesser, der im von oben nach unten fortschreitenden unteren Teil abnimmt. Die Erfindung stellt ferner einen Taumelscheibenverdichter und einen Kühlkreislauf bereit, der einen derartigen Ölabscheider enthält. Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß Anspruch 1 im Wesentlichen dadurch gelöst, dass ein Einlass im Bereich des oberen, zylindrischen Teils des Ölabscheiders ausgebildet ist. Der Ölabscheider weist einen Einlass auf, der die obere Stirnwand durchquert und mindestens einen Strömungskanal umfasst, dessen Austritt sich im Grenzbereich zwischen dem oberen und dem unteren Teil befindet und der in Bezug auf die obere Stirnwand zumindest nach der oberen Stirnwand zum inneren Hohlraum gerichtet winklig angeordnet ist, so dass das durchströmende Gas-Öl-Gemisch sofort winklig, die Wirbeldrehrichtung unterstützend, an die Innenwandung des unteren Teils zur verbesserten Abscheidung des Öls infolge unverzüglich sich erhöhender Zentrifugalkräfte geführt ist. Der zylindrische, obere Teil soll im Wesentlichen nur halternde Funktionen für den Einlass und den zugehörigen Strömungskanal/die Strömungskanäle bezüglich Gas-Öl-Gemischs und für den Auslass bezüglich des gereinigten Gases ausüben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung einer Vorzugsausgestaltung eines erfindungsgemäßen Ölabscheiders.
2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Vorzugsausgestaltung eines erfindungsgemäßen Ölabscheiders.
3 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Vorzugsausgestaltung eines erfindungsgemäßen Ölabscheiders.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Taumelscheibenverdichters, der einen erfindungsgemäßen Ölabscheider enthält.
5 ist eine schematische Darstellung einer Vorzugsausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufs.
6 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufs.
Ausführliche Beschreibung der Vorzugsausgestaltungen der Erfindung
Die folgende Beschreibung von Vorzugsausgestaltungen der Erfindung liefert eine detaillierte Beschreibung der Erfindung. Die hierin behandelten Vorzugsausgestaltungen sind beispielhaft und nicht dazu bestimmt, den Geltungsbereich der Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
1, 2 und 3 veranschaulichen beispielhafte Vorzugsausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ölabscheiders. Die Erfindung stellt einen Ölabscheider zur Verfügung, der in den Figuren allgemein unter 10 gezeigt wird. Der Ölabscheider umfasst einen oberen Teil 12, einen oder mehrere mit dem zylindrischen Teil 12 verbundene Einlässe 14, einen ersten Auslass 16, einen unteren Teil 18 und einen zweiten Auslass 20. Allgemein wird ein in einem gasförmigen Medium suspendiertes Öl enthaltender Nebel von einem Verdichter ausgestoßen und tritt durch den Einlass/die Einlässe 14 in den Ölabscheider 10 ein. Bei Eintritt mit ausreichender Volumenstromstärke beginnt sich der Nebel im zylindrischen Teil 12 des Ölabscheiders nach unten wirbelnd zu bewegen. Die Verwirbelung erzeugt eine auf den Nebel wirkende Zentrifugalkraft, die die schwereren Öltröpfchen an die Innenfläche des zylindrischen Teil 12 treibt, wodurch das Öl aus dem Kältemittel abgeschieden wird. Das gasförmige Kältemittel kann durch den ersten Auslass 16 entweichen. Wenn sich das Gemisch im Ölabscheider 10 weiter nach unten bewegt, tritt es in den unteren Teil 18 ein, wo ein abnehmender Querschnittsdurchmesser 22 die Geschwindigkeit des Wirbels erhöht, wodurch die Zentrifugalkraft anwachst. Das abgeschiedene Öl verlässt den Ölabscheider 10 schließlich durch den zweiten Auslass 20.
Wie in 1 dargestellt, besteht der obere Teil 12 vorzugsweise aus einem zylindrischen Teil. Der zylindrische Teil 12 hat eine am Umfang befindliche Wand 24 und zwei Stirnseiten 26, 28. Die erste Stirnseite 26 weist in Richtung auf die Außenseite des Ölabscheiders 10, die zweite Stirnseite 28 in Richtung auf den unteren Teil 18. Vorzugsweise verschließt eine obere Stirnwand 30 die erste Stirnseite 26 des zylindrischen Teils 12 außer hinsichtlich des Einlasses 14/der Einlässe 14. Die zweite Stirnseite 28 ist vorzugsweise vollständig offen. Damit definiert der zylindrische Teil 12 einen offenen, innen liegenden Hohlraum 32. Wie unten ausführlicher erläutert wird, steht der untere Teil 18 mit dem Hohlraum 32 des zylindrischen Teils 12 in Verbindung. Damit definiert der gesamte Ölabscheider 10 vorzugsweise eine Hauptinnenkammer 34, die den Hohlraum 32 des zylindrischen Teils 12 und das Innere des unteren Teils 18 umfasst.
Der Einlass 14 ist für die Verbindung mit einem Verdichter und dem Hohlraum 32 des zylindrischen Teils 12 gestaltet. Vorzugsweise wird eine Vielzahl von Einlässen 14 durch den oberen Teil 12 definiert. Mit besonderem Vorzug sind, wie in 1 dargestellt, die Einlässe 14 auf der oberen Stirnseite 26 des zylindrischen Teils 12 angeordnet. In der in 1 dargestellten Vorzugsausgestaltung besteht jeder Einlass 14 aus einem rohrförmigen Kanal mit einem Eintritt 36, einem Austritt 38 und einem inneren Strömungsweg 40. Der Eintritt 36 steht mit dem Verdichter in Verbindung, der Austritt 38 liefert die durchführende Öffnung, durch die der Einlass 14 in den zylindrischen Teil 12 eintritt. Der Einlass 14 ist vorzugsweise zur oberen Stirnwand 30 winklig angeordnet. Wie in 1 dargestellt, durchquert jeder rohrförmige Einlass die obere Stirnwand 30 unter einem Winkel zur Ebene der oberen Stirnwand 30. Das Vorhandensein dieses Winkels begünstigt die Wirbelbewegung innerhalb des Ölabscheiders, indem er sicherstellt, dass das Gas-Öl-Gemisch in den unteren Teil 18 und zum zweiten Auslass 20 strömt. Der Winkel des Einlasses zur oberen Stirnwand kann verschieden sein, jedoch wird ein Winkel von 30° bis 60° bevorzugt. Besonders bevorzugt wird ein Winkel von etwa 45°.
2 und 3 zeigen Ölabscheider mit alternativen Einlassformen. In diesen Figuren verweisen gleiche Bezugsnummern auf analoge Merkmale und/oder Komponenten der 1. In 2 hat der Einlass 114 eine schlitzförmige Öffnung in der oberen Stirnwand 130. Wiederum ist eine Vielzahl dieser Einlässe 114 vorzugsweise in der oberen Stirnwand 130 angeordnet. In der in 3 dargestellten Ausgestaltung hat der Einlass 114 eine ringförmige Öffnung mit einer Reihe von Flügeln 215, die den Einlass 214 in eine Vielzahl von einzelnen Strömungswegen aufteilen. In diesen beiden Ausgestaltungen sind die Einlässe 114, 214 vorzugsweise winklig in Bezug auf die obere Stirnwand 130, 230 angeordnet, wie oben ausgeführt. Vorzugsweise durchquert der Einlass 14 die obere Stirnwand 30.
Wie in 1 dargestellt, ermöglicht es der erste Auslass 16 dem Kältemittel, den Ölabscheider 10 zu verlassen. Der erste Auslass 16 ist innerhalb des Ölabscheiders 10 angeordnet und steht in Verbindung sowohl mit der Innenkammer 34 als auch mit der äußeren Umgebung des Ölabscheiders 10. Der erste Auslass 16 hat demnach eine innere Öffnung 42 und eine äußere Öffnung 44. Die innere Öffnung 42 stellt eine Verbindung mit der Innenkammer 34 des Ölabscheiders 10 her, die äußere Öffnung 44 eine Verbindung mit der äußeren Umgebung des Ölabscheiders 10. Analog Einlass 14 ist der erste Auslass 16 vorzugsweise ein rohrförmiges Element.
Der erste Auslass 16 verläuft durch die obere Stirnwand 30 in die Innenkammer 34 des Ölabscheiders 10. Vorzugsweise verläuft die obere Stirnwand 30 koaxial mit der Achse des zylindrischen Teils 12. Alternativ kann der erste Auslass 16 unter einem Winkel zur Achse angeordnet sein. Ebenfalls alternativ kann die äußere Öffnung 44 des ersten Auslasses 16 durch die obere Stirnwand 30 des zylindrischen Teils 12 definiert sein (d. h. der erste Auslass 16 ragt nicht über die obere Stirnwand hinaus).
Der untere Teil 18 des Ölabscheiders ist in Bezug auf den Einlass 14 unter dem zylindrischen Teil 12 angeordnet. Der untere Teil 18 definiert eine Kammer mit mindestens einem Teil, dessen Querschnitt 22 abnimmt. Damit kann der untere Teil 18 eine Vielzahl von Formen, einschließlich konkaver, konvexer, Zwiebel-, Pyramiden-, hyperbolischer und konischer Formen, haben. Vorzugsweise, wie in den Figuren gezeigt, besteht der untere Teil 18 aus einem konischen Teil. Alternativ kann der untere Teil 18 jede Form haben, die mindestens einen Abschnitt mit abnehmendem Querschnitt hat, der einen Anstieg der Geschwindigkeit der Wirbelbewegung im Ölabscheider 10 zulässt. Vorzugsweise nimmt der Querschnitt 22 des unteren Teils 18, wie z. B. bei einer konischen Form oder Zwiebelform, vom oberen Ende des unteren Teils 18 (d. h. dem Gebiet am zylindrischen Teil 12) zum unteren allmählich ab. Alternativ kann der Querschnitt 22 schrittweise abnehmen, wie beispielsweise bei einer Kammer mit einem treppenstufenartigen Innenprofil. Es könnte auch eine Spiralnut in der Innenfläche angewendet werden. In der Vorzugsausgestaltung hat der untere Teil 18 ein weites Ende 56 und ein enges Ende 58 mit einem kegeligen Abschnitt 60 zwischen den beiden Enden 56, 58. Die konische Form sorgt im Inneren des Ölabscheiders 10 für einen allmählich abnehmenden Querschnitt 22 und damit für ein Ansteigen der Geschwindigkeit der Wirbelbewegung des Gemischs auf seinem Weg im Ölabscheider 10 nach unten. Das weite Ende 56 des konischen Teils 18 steht in Verbindung mit dem Hohlraum 32 des zylindrischen Teils 12. Damit bildet, wie in den 1, 2 und 3 gezeigt, das Innere des gesamten Ölabscheiders 10, mit Ausnahme des Kältemittelauslasses, im Wesentlichen eine hohle Innenkammer 34.
Der abnehmende Durchmesser des unteren Teils 18 dient dazu, die Geschwindigkeit der Wirbelbewegung innerhalb des Ölabscheiders 10 zu erhöhen. Zusätzlich zu einer Struktur mit abnehmendem Durchmesser können verschiedene andere Elemente benutzt wer den, um diese Funktion zu erfüllen. Zum Beispiel könnten ein innerhalb des Ölabscheiders 10 eine Wirbelbewegung ausführendes Gas oder Fluid, eine rotierende Schaufel oder ein rotierender Propeller oder ein Ventilator, jeweils im Inneren des Ölabscheiders 10 angeordnet, sämtlich dafür benutzt werden, die Geschwindigkeit der Wirbelbewegung innerhalb des Ölabscheiders 10 zu erhöhen.
Das enge Ende 58 des unteren Teils 18 definiert einen zweiten Auslass 20. Der zweite Auslass 20 steht mit der äußeren Umgebung des Ölabscheiders 10 in Verbindung und stellt das Mittel bereit, durch das das Öl den Ölabscheider 10 verlässt. Wenn der Ölabscheider 10 mit einem Verdichter verbunden ist, steht der zweite Auslass 20 in Verbindung mit einer Leitung, durch die das Öl in den Verdichter zurückkehren kann. Alternativ kann der zweite Auslass an jeder beliebigen Stelle am unteren Teil 18 angeordnet sein. Vorgezogen wird, dass der zweite Auslass 20 innerhalb einer Zone des unteren Teils 18 angeordnet ist, in der eine hohe Ölkonzentration besteht.
Vorzugsweise besitzt der zweite Auslass 20 eine ringförmige Fläche 62 mit einer im Zentrum angeordneten Durchgangsöffnung 64. Ebenfalls vorzugsweise liegt, wie in 1 gezeigt, der zweite Auslass 20 in einer Ebene winklig zu der Ebene, die durch das zweite Ende des zylindrischen Abschnitts definiert ist. Alternativ kann der zweite Auslass 20 parallel zu dieser Ebene liegen.
Ebenfalls alternativ kann die ringförmige Fläche beim zweiten Auslass weggelassen sein. Bei dieser Ausgestaltung besitzt der zweite Auslass eine durch die Wand des unteren Teils bestimmte Durchgangsöffnung.
Erfindungsgemäße Ölabscheider können in Verbindung mit einer Anzahl von Verdichtern verwendet werden. Im Kühlkreislauf von Automobilen werden häufig Taumelscheibenverdichter benutzt. Diese Verdichter sind im Stand der Technik bekannt und werden hier nicht im Detail beschrieben. Typische Taumelscheibenverdichter werden in den folgenden US-Patenten beschrieben, die durch die Bezugnahme jeweils in ihrem vollständigen Wortlaut hier einbezogen sind: US-Patent 4,996,841 , erteilt, Meijer et al. für eine „Stirlingzyklus-Wärmepumpe für Heiz- und/oder Kühlsysteme"; US-Patent 5,816,134 , erteilt, Takenaka et al. für „Verdichterkolben und Kolbenverdichter" und US-Patent 5,921,756 , erteilt, Matsuda et al. für einen „Taumelscheibenverdichter mit Kolben mit doppelten Köpfen und mit Kolbenquerschnitten mit unterschiedlichen Querschnittsflächen".
4 zeigt einen Taumelscheibenverdichter 66 mit eingebautem erfindungsgemäßem Ölabscheider 10. Der Taumelscheibenverdichter 66 besteht aus einem Gehäuse 68, das eine Taumelscheibenkammer 70 und mindestens einen Zylinderraum 72 definiert. Eine rotationsfähige Antriebswelle 74 reicht durch das Gehäuse 68 hindurch in die Taumelscheibenkammer 70. Die Taumelscheibe 76 ist in der Kammer 70 unter einem Winkel an einem Ende der Welle 74 fest angebracht. Im Zylinderraum 72 befindet sich ein Kolben 78, der über Gleitkörper 80 beweglich mit der Taumelscheibe 76 verbunden ist, so dass die Rotationsbewegung der Welle 74 und der mit ihr verbundenen Taumelscheibe 76 den Kolben 78 im Zylinderraum 72 linear hin- und herbewegt. Diese Hin- und Herbewegung des Kolbens 78 führt zu einer Verdichtung des im Zylinderraum 72 befindlichen Gases, wenn sich der Kolben 78 zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt bewegt. Ein Förderauslass 82 steht in Verbindung mit dem Zylinderraum 72, so dass das verdichtete Gas durch den Förderauslass 82 gedrückt und in den übrigen Teil eines Kühlkreislaufs gefördert wird. Der Verdichter 66 hat außerdem einen Ölrücklaufeinlass 84 für die Rückführung von Schmieröl in die Taumelscheibenkammer 70, so dass es für die Schmierung der in der Taumelscheibenkammer 70 befindlichen bewegten Teile zur Verfügung steht.
Der Ölabscheider 10 ist vorzugsweise so angeordnet, dass der Einlass 14 mit der Förderöffnung 82 in Verbindung steht und der zweite Auslass 20 mit dem Ölrücklaufeinlass 84 in Verbindung steht. Außerdem ist der erste Auslass 16 mit dem übrigen Teil des Kühlkreislaufs derart verbunden, dass das Kältemittel nach seiner Trennung vom Öl in den übrigen Teil des Kühlkreislaufs bewegt werden kann. Auf diese Weise verlässt ein in einem gasförmigen Kältemittel suspendiertes Öl enthaltender Nebel den Verdichter 66 durch den Förderauslass 82 und tritt in den Ölabscheider 10 durch den Einlass 14 mit einer Volumenstromstärke ein, die für eine Wirbelbewegung im Ölabscheider 10 ausreicht. Während des Aufenthalts im Ölabscheider 10 werden eine Wirbelbewegung und eine daraus herrührende Zentrifugalkraft erzeugt, und das Öl wird allmählich aus dem Kältemittel abgeschieden. Das Kältemittel verlässt den Ölabscheider 10 durch den ersten Auslass 16 und kann deshalb im übrigen Kühlkreislauf zirkulieren. Das Öl verlässt den Ölabscheider 10 durch den zweiten Auslass 20 und kehrt durch den Ölrücklaufeinlass 84 zum Verdichter 66 zurück.
Der erfindungsgemäße Ölabscheider 10 ist insbesondere für den Einbau in Kühlkreisläufe geeignet. Die Kreisläufe sind im Stand der Technik gut bekannt und werden hier nicht im Detail beschrieben. Typischerweise enthalten solche Kreisläufe mindestens einen Verdichter, einen Kondensator, ein Ausdehnungselement, einen Verdampfer und zwischen diesen Elementen angeordnete Verbindungselemente.
5 zeigt eine Vorzugsausgestaltung eines Kühlkreislaufs 300, der einen erfindungsgemäßen Ölabscheider enthält. Der Kreislauf umfasst einen Verdichter 302, einen Kondensator 304, ein Ausdehnungsventil 306, einen Verdampfer 308, einen erfindungsgemäßen Ölabscheider 310 und verbindende Leitungen 312 zwischen diesen Elementen. Wenn ein Ölabscheider 310 eine Vielzahl von Einlässen besitzt, wie bei den in den 1, 2 und 3 dargestellten Vorzugsausgestaltungen, enthält der Kreislauf 300 ebenfalls vorzugsweise ein Verbindungselement 314, das das Öl-Kältemittel-Gemisch in die entsprechende Anzahl von Einzelströmen aufteilt. Die Flügel des Einlasses, wie in 3 gezeigt ist, können den aufgeteilten Strömungsweg darstellen.
Der Ölabscheider 310 kann hohe auf das Öl-Kältemittel-Gemisch wirkende Zentrifugalkräfte unbeeinflusst von seiner Lage erzeugen. Demzufolge kann der Ölabscheider 310 in jeder beliebigen Lage in Bezug auf den Verdichter 302 angeordnet werden.
Vorzugsweise ist, wie in 5 gezeigt, der Ölabscheider 310 in Bezug auf den Verdichter 302 senkrecht angeordnet. Mit besonderem Vorzug ist der Ölabscheider 310 so angeordnet, dass seine Längsachse 316 im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse 318 der Welle des Verdichters 302 steht. Wie der Anwendungsfall zeigt, verläuft die Längsachse 316 des Ölabscheiders vom zweiten Auslass zur oberen Stirnwand. Die Längsachse 318 des Verdichters bezieht sich auf eine Achse, die entlang der Welle des Verdichters verläuft.
Alternativ kann der Ölabscheider 310 unter verschiedenen Winkeln in Bezug auf den Verdichter 302 angeordnet werden. Der Ölabscheider 310 kann z. B., wie in 6 gezeigt, waagerecht angeordnet werden. Das heißt, der Ölabscheider 310 kann so angeordnet werden, dass seine Längsachse 316 im Wesentlichen parallel zur Längsachse 318 der Welle des Verdichters verläuft.
Der erfindungsgemäße Ölabscheider kann nach Standardverfahren, wie Prägen und Schweißen, gefertigt und am Verdichter mit Verbindungen befestigt werden, die am Einlass, am ersten Auslass und am zweiten Auslass hergestellt werden.
Vorzugsweise jedoch ist der erfindungsgemäße Ölabscheider in das Verdichtergehäuse integriert. In dieser Vorzugsausgestaltung wird der Ölabscheider in das Gehäuse des Verdichters eingearbeitet. Die Verbindungskanäle zwischen Verdichter und Einlass, erstem Auslass und zweitem Auslass können ebenfalls in das Gehäuse integriert sein. Alternativ können diese Verbindungskanäle getrennt angebrachte Elemente sein. Die Bauteile des Ölabscheiders können aus Stahl, Aluminium oder jedem anderen geeigneten Metall oder Werkstoff gefertigt sein.

10: Ölabscheider
12: oberer Teil
14: Einlass
16: erster Auslass
18: unterer Teil
20: zweiter Auslass
22: Querschnitt
24: Wand des zylindrischen Teils
26: erste Stirnseite
28: zweite Stirnseite
30: obere Stirnwand
32: Hohlraum des zylindrischen Teils
34: Hauptinnenkammer
36: Eintritt
38: Austritt
40: innerer Strömungsweg
42: innere Öffnung
44: äußere Öffnung
56: weites Ende
58: enges Ende
60: kegeliger Abschnitt
62: ringförmige Fläche
64: Durchgangsöffnung
66: Taumelscheibenverdichter
68: Gehäuse
70: Taumelscheibenkammer
72: Zylinderraum
74: Antriebswelle
76: Taumelscheibe
78: Kolben
80: Gleitkörper
82: Förderöffnung
84: Ölrücklaufeinlass
110: Ölabscheider
111: oberer Teil
114: Einlass
116: erster Auslass
118: unterer Teil
120: zweiter Auslass
122: Querschnitt
124: Wand des zylindrischen Teils
126: erste Stirnseite
128: zweite Stirnseite
130: obere Stirnwand
132: Hohlraum des zylindrischen Teils
134: Hauptinnenkammer
136: Eintritt
138: Austritt
140: Strömungsweg
142: innere Öffnung
144: äußere Öffnung
156: wetes Ende
158: enges ende
160: kegeliger Abschnitt
162: ringförmige Fläche
164: Durchgangsöffnung
210: Ölabscheider
212: oberer Teil
214: Einlass
216: erster Auslass
218: unterer Teil
220: zweiter Auslass
222: Querschnitt
224: Wand des zylindrischen Teils
226: erste Stirnseite
228: zweite Stirnseite
230: obere Stirnwand
232: Hohlraum des zylindrischen Teils
234: Hauptinnenkammer
236: Eintritt
238: Austritt
240: Strömungsweg
242: innere Öffnung
244: äußere Öffnung
256: weites Ende
258: Ende
260: kegeliger Abschnitt
262: ringförmige Fläche
264: Durchgangsöffnung
300: Kühlkreislauf
302: Verdichter
304: Kondensator
306: Ausdehnungsventil
308: Verdampfer
310: Ölabscheider
312: Leitungen
314: Verbindungselement
316: Längsachse des Ölabscheiders
318: Längsachse der Welle

Claims

Ölabscheider für einen Kühlkreislauf, der einen zur Förderung von in einem gasförmigen Medium suspendiertem Schmieröl befähigten Verdichter enthält, bestehend aus: – einem oberen Teil, der eine erste und zweite Stirnseite besitzt und einen Einlass mit einem Eintritt und einem Austritt aufweist, – einem unteren Teil, der eine obere und untere Stirnseite besitzt und einen in Verbindung mit dem Einlass des oberen Teils befindlichen inneren Hohlraum definiert, wobei die Querschnittsgröße des unteren Teils von der oberen zur unteren Stirnseite hin abnimmt und – einem ersten Auslass, der im oberen Teil angeordnet ist und innere und äußere Öffnungen hat, wobei die innere Öffnung in Verbindung mit dem inneren Hohlraum steht und die äußere Öffnung für die Verbindung mit dem übrigen Teil des Kühlkreislaufs vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (14, 114, 214) die obere Stirnwand (30, 130, 230) durchquert und mindestens einen Strömungskanal (40, 140, 240) umfasst, der in Bezug auf die Ebene der oberen Stirnwand (30, 130, 230) zumindest nach der oberen Stirnwand (30, 130, 230) innerhalb des oberen Teils (12, 112, 212) winklig auf die Innenwandung des unteren Teils (18, 118, 218) in Wirbeldrehrichtung angeordnet sind.
Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (14) mindestens einen rohrförmigen, die obere Stirnwand (30) querenden Strömungskanal (40) umfasst.
Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (114) mindestens einen schlitzförmigen, durch die obere Stirnwand (130) integral gebildeten Strömungskanal (140) umfasst.
Ölabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (214) eine ringförmige Öffnung in der oberen Stirnwand (230) enthält und innerhalb des oberen Teils (212) eine Reihe von Flügeln (215) aufweist, die den Einlass (214) im oberen Teil (212) in eine Vielzahl von Strömungskanälen (240) unterteilen.
Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teil (18, 118, 218) eine konische Form hat.
Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil (12, 112, 212) eine zylindrische Form hat.
Ölabscheider nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass er in einem Taumelscheibenverdichter (66) integriert und/oder im Kühlkreislauf (300) in Verbindung mit einem Verdichter (302) eingebaut ist.