DE1042615B

DE1042615B - Oil separator for refrigeration systems

Info

Publication number: DE1042615B
Application number: DEO5436A
Authority: DE
Inventors: Kurt Moritz; Peter Schmidt
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1957-03-28
Filing date: 1957-03-28
Publication date: 1958-11-06

Description

Ulabscheider für Kälteanlagen Die Erfindung bezieht sich auf Ölabscheider bzw. Ölrückführeinrichtungen in Kälteanlagen.UL separators for refrigeration systems The invention relates to oil separators or oil return devices in refrigeration systems.

Letztere werden in automatisch arbeitenden Kälteanlagen verwendet, um das Schmieröl zum Kompressor zurückzuführen. Die Menge des umlaufenden Schmieröles im Kältemittelkreislauf wird durch Ölabscheider auf ein Mindestmaß herabgesetzt, denn Öl verschlechtert bekanntlich den Wärmeübergang in Wärmeaustauschern erheblich, so daß durch das Ausscheiden des Öles aus den Kältemitteln der Gesamtwirkungsgrad der Anlage verbessert wird. Darüber hinaus haben Ölabscheider die Aufgabe, das Öl zum Verdichter zurückzufördern, da andernfalls die Gefahr besteht, daß der Verdichter infolge Ölmangels Schaden erleidet.The latter are used in automatically operating refrigeration systems, to return the lubricating oil to the compressor. The amount of lubricating oil in circulation in the refrigerant circuit is reduced to a minimum by an oil separator, because oil is known to worsen the heat transfer in heat exchangers considerably, so that the separation of the oil from the refrigerants increases the overall efficiency the system is improved. In addition, oil separators have the task of removing the oil back to the compressor, otherwise there is a risk that the compressor suffers damage as a result of a lack of oil.

Die bisher bekannten Ölabscheider bzw. Ölrückführeinrichtungen arbeiten wie folgt: Die vom Verdichter kommenden verdichteten Kältemitteldämpfe werden in einem geschlossenen Behälter gegen ein Prallblech geleitet, an welchem die mitgerissenen Ölteilchen einen Film bilden, der auf den Boden des Behälters berabfließt. Sobald sich im Grunde des Behälters eine gewisse Menge Öles angesammelt hat, öffnet ein von dem abgeschiedenen Öl getragener Schwimmer ein Ventil, durch welches das Öl über eine Rohrleitung zum Verdichter zurückgeführt wird. Der Schwimmer öffnet also hin und wieder ein Nadelventil, und das Öl wird durch den Förderdruck des Kompressors in das Kurbelgehäuse getrieben.The previously known oil separators or oil return devices work as follows: The compressed refrigerant vapors coming from the compressor are stored in a closed container against a baffle plate, on which the entrained Oil particles form a film that overflows to the bottom of the container. As soon If a certain amount of oil has accumulated in the bottom of the container, one opens float carried by the separated oil has a valve through which the oil is returned to the compressor via a pipeline. So the float opens every now and then a needle valve, and the oil is displaced by the discharge pressure of the compressor driven into the crankcase.

Weiterhin ist bekannt, für die Antriebsmotoren der Verdichter sogenannte Anlaufhilfen vorzusehen. Diese können sowohl elektrischer als auch mechanischer Art sein. So können z. B. während der Anlaßperiode eigens hierfür bestimmte Hilfs- oder Anlaßwicklungen des Elektromotors mit Strom versorgt werden, die, nachdem der Motor eine bestimmte Drehzahl erreicht hat, wieder abgeschaltet werden.It is also known for the drive motors of the compressor so-called To provide start-up aids. These can be both electrical and mechanical Be kind. So z. B. during the starting period specially designed auxiliary or starting windings of the electric motor are supplied with power, which after the If the motor has reached a certain speed, it must be switched off again.

Auch kann die Last des Motors während der Anlaufperiode dadurch herabgesetzt werden, indem die Hoch- und Niederdruckseite des Verdichters vorübergehend kurz geschlossen wird, so daß während dieser Zeit der Verdichter dem Antriebsmotor keine Arbeitsleistung abverlangt.This can also reduce the load on the motor during the start-up period by temporarily shorting the high and low pressure sides of the compressor is closed, so that during this time the compressor is not connected to the drive motor Required work performance.

Auch ist es schon bekanntgeworden, gleichzeitig mit dem Druckausgleich zwischen Hoch- und Niederdruckseite beim Anlauf des Verdichtermotors eine Verbindung über einen Ölabscheider herzustellen. Diese Einrichtungen haben aber den Nachteil, daß sie keine Ölrückführung während des Betriebes gestatten, was insbesondere bei einem sogenannten Dauerlauf der Anlage unbedingt erforderlich ist.It has also already become known, at the same time as the pressure equalization a connection between the high and low pressure sides when the compressor motor starts up to be produced via an oil separator. However, these facilities have the disadvantage that they do not allow oil return during operation, which is particularly important a so-called endurance run of the system is absolutely necessary.

Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, die folgenden wichtigen Forderungen in einer einzigen Vorrichtung gleichzeitig zu erfüllen: 1. Erleichterte Anlaufbedingungen durch Herstellen einer Verbindung zwischen Hoch- und Niederdruckseite; 2. gleichzeitig mit der Herstellung einer Verbindung zwischen Hoch- und Niederdruckseite Rückführung des Öls zum Verdichter, so daß beim Anlauf die gesamte für den Verdichter erforderliche Schmiermittelmenge zur Verfügung steht; 3. Ölrückführung auch während des Dauerlaufs der Anlage.The invention has set itself the task of the following to meet important requirements in a single device at the same time: 1. Easier start-up conditions by establishing a connection between high- and low pressure side; 2. Simultaneously with the establishment of a connection between High and low pressure side Return the oil to the compressor, so that when starting up the entire amount of lubricant required for the compressor is available; 3. Oil return even while the system is running continuously.

Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Ventil zur Ölrückführung beim Anlauf des Motors durch ein Schaltrelais geöffnet und, nachdem die Betriebsdrehzahl erreicht ist, wieder geschlossen wird, und im übrigen unabhängig davon bei ununterbrochener oder längerer Betriebsweise - also ohne automatisches Ein- und Ausschalten der Anlage - die Rückführung des Öls durch einen elektrischen Schalter ausgelöst wird, dessen Kontakte durch einen in dem Ölabscheider befindlichen Schwimmer in Abhängigkeit von dem Schmiermittelstand geschlossen oder geöffnet werden. Der elektrische Schalter, der von dem Schwimmer betätigt wird, liegt parallel zu dem Relais. Letzteres besteht im wesentlichen aus einem Heizwiderstand, einem Bimetallstreifen und zwei Schaltern, die von einer Induktionsspule betätigt werden.According to the invention it is proposed that the valve for oil return when the motor starts up by a switching relay and opened after the operating speed is reached, is closed again, and otherwise regardless of this with uninterrupted or longer operating mode - i.e. without automatic switching on and off of the system - The return of the oil is triggered by an electrical switch whose Contacts by a float located in the oil separator as a function be closed or opened by the lubricant level. The electrical switch, operated by the float is parallel to the relay. The latter exists essentially consisting of a heating resistor, a bimetallic strip and two switches, which are operated by an induction coil.

Um eine Wartung und insbesondere eine Regulierung des elektrischen Schalters zu ermöglichen und jegliche Einwirkung der Öffnungsfunken auf die in der Anlage umgewälzten Medien zu verhindern, ist der elektrische Schalter zweckmäßigerweise außerhalb der Vorrichtung angeordnet. Dabei erfölgt die Betätigung durch einen Permanentmagneten und einen Weicheisenkern, von welchen der erstere dieser Teile der so gebildeten magnetischen Kupplung innerhalb am Schwimmer und der andere außerhalb am Schalter befestigt ist. Die zwischen den Teilen sich befindende Behälterwandung besteht aus nicht magnetisierbarem Werkstoff,. wodurch -sich ein nahezu ungehinderter Durchtritt der magnetischen Kraftlinien erreichen läßt.To a maintenance and in particular a regulation of the electrical Switch and any action of the opening sparks on the in the To prevent plant circulated media the electrical switch expediently arranged outside the device. The actuation takes place by a permanent magnet and a soft iron core, the former of which these parts of the magnetic coupling thus formed inside on the float and the other is attached to the outside of the switch. The one between the parts The container wall consists of a non-magnetizable material. by which -yourself one Almost unhindered passage of the magnetic lines of force can be achieved.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, das vom Verdichter her in den Ölabscheider eintretende Kältemittel durch eine im Ölsumpf befindliche Heizschlange zu leiten. Hierdurch wird die Temperatur des Ölsumpfes so weit wie möglich erhöht und demzufolge die Löslichkeit des Kältemittels im Öl herabgesetzt. Das in den Verdichter zurückgeführte Öl ist hierdurch bedeutend weniger mit Kältemittel angereichert und besitzt eine geringere Viskosität.Another feature of the invention is that of the compressor refrigerant entering the oil separator through a refrigerant in the oil sump To conduct heating coil. This makes the temperature of the oil sump as high as possible and consequently the solubility of the refrigerant in the oil is reduced. The oil returned to the compressor is significantly less refrigerant as a result enriched and has a lower viscosity.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der schematischen Darstellung eines Ölabscheiders für Kälteanlagen nach der Erfindung.Further features of the invention will emerge from the following Description in connection with the schematic representation of an oil separator for refrigeration systems according to the invention.

Die vom Verdichter (nicht dargestellt) kommenden Kältemitteldämpfe treten durch den Anschlußstutzen 10 in die Ölabscheide- und Rückführeinrichtung ein. Sie gelangen dann durch die im Ölsumpf 11 befindliche Heizschlange zur Öffnung 13, die sich gegenüber einem Prallblech 14 befindet. Mitgerissene Ölteilchen scheiden sich auf dem Prallblech 14 ab und bilden einen Film, der nach unten durch die Löcher 15 des Einsatzes 16 abfließt. Das vom Öl befreite Kältemittel verläßt die Vorrichtung durch den Anschlußstutzen 17, der beispielsweise mit einem Verflüssiger der Kälteanlage (nicht dargestellt) verbunden ist. Der vom Öl getragene Schwimmer 18 ist mit einer Stange 19 verbunden, die in einem Rohr 19a des Einsatzes 16 geführt ist. Am oberen Ende der Stange 19 ist eine Weicheisenplatte 20 angelötet. Ihr gegenüber - lediglich durch die aus nicht magnetisierbarem Werkstoff bestehende Wandung 21 der Vorrichtung getrennt -befindet sich ein Permanentmagnet 22. Er wird in seiner Ruhelage über einen in der Wandung gelagerten Hebel 23 und durch die Wirkung einer Feder 24 ständig in einiger Entfernung von der Oberfläche der Wandung 21 gehalten.The refrigerant vapors coming from the compressor (not shown) pass through the connecting piece 10 into the oil separation and return device a. You then get through the heating coil located in the oil sump 11 to the opening 13, which is located opposite a baffle plate 14. Separate entrained oil particles themselves on the baffle plate 14 and form a film that passes down through the holes 15 of the insert 16 drains. The refrigerant freed from the oil leaves the device through the connection piece 17, for example with a condenser of the refrigeration system (not shown) is connected. The float 18 carried by the oil is with a Rod 19 is connected, which is guided in a tube 19 a of the insert 16. At the top A soft iron plate 20 is soldered to the end of the rod 19. Opposite her - merely through the wall 21 of the device, which is made of non-magnetizable material separated - there is a permanent magnet 22. It is in its rest position over a lever 23 mounted in the wall and constantly through the action of a spring 24 held at some distance from the surface of the wall 21.

Steigt der Ölstand im Behälter, so wird der Schwimmer 18 und damit auch die Weicheisenplatte 20 angehoben. In einer bestimmten Mindestentfernung der Weicheisenplatte 20 vom Permanentmagneten 22 wird dieser angezogen, wodurch der am anderen Ende des Hebels befindliche elektrische Kontakt 25 eine Kontaktplatte 26 berührt. Ist die Anlage im Betrieb, so liegen auch die Klemmen UV unter Spannung, so daß ein Stromkreis geschlossen wird.If the oil level in the container rises, the float becomes 18 and thus also the soft iron plate 20 is raised. At a certain minimum distance of the Soft iron plate 20 from the permanent magnet 22 this is attracted, whereby the at the other end of the lever located electrical contact 25 is a contact plate 26 touched. If the system is in operation, the UV terminals are also live, so that a circuit is closed.

Der Strom fließt durch die Leitungen 27 zum Magnetventil 28 und öffnet dieses. Der auf dem Öl ruhende Druck des Verdichters kann nunmehr das Öl durch die Leitung 29 in das (nicht dargestellte) Kurbelgehäuse des Verdichters zurüekdrücken. Die Vorrichtung ist so eingerichtet, daß der Kontakt 25 den Stromkreis wieder öffnet und damit das Magnetventil 28 wieder schließt, ehe der Ölstand die Oberkante des. Auslaufstutzens 30 erreicht hat. Hierdurch wird vermieden, daß während der Ölrückführung auch Kältemittelgas in das Kurbelgehäuse des Verdichters gelangt. Die Ülrückführeinrichtung arbeitet völlig unabhängig von der Betriebs- bzw. Schaltweise der Kälteanlage, d. h., auch bei einem sogenannten Dauerlauf wird eine Rückführung des Schmiermittels zum Verdichter gewährleistet.The current flows through the lines 27 to the solenoid valve 28 and opens this. The pressure of the compressor resting on the oil can now pass the oil through the Push line 29 back into the compressor crankcase (not shown). The device is set up so that the contact 25 opens the circuit again and thus the solenoid valve 28 closes again before the oil level reaches the upper edge of the. Outlet nozzle 30 has reached. This avoids that during the oil return refrigerant gas also enters the crankcase of the compressor. The oil return device works completely independently of the operating or switching mode of the refrigeration system, i. This means that the lubricant will also be returned during a so-called endurance run guaranteed to the compressor.

Die Starthilfe für den Antriebsmotor des Verdichters wird durch ein Schaltrelais R herbeigeführt. Es besteht aus an sich bekannten Elementen, nämlich aus einem Heizwiderstand 40, einem Bimetallstreifen 41, dessen stärker ausdehnungsfähige Seite dem Heizwiderstand 40 zugewendet ist, einer Induktionsspule 42, deren auf und ab bewegbarer Anker 43 Kontakte zweier Schalter 44 und 45 öffnet und schließt.The starting aid for the drive motor of the compressor is provided by a Switching relay R brought about. It consists of elements known per se, namely from a heating resistor 40, a bimetal strip 41, whose more expandable Side facing the heating resistor 40, an induction coil 42, on which and from movable armature 43 contacts of two switches 44 and 45 opens and closes.

Die Schaltung des so gebildeten Relais R in bezug auf den Ölabscheider ist so vorgenommen, daß die von dem Schwimmer 18 betätigten Kontakte 25, 26 des elektrischen Schalters parallel zum Relais R liegen, so daß die Rückführung des Schmiermittels während längerer Laufzeiten und bei Dauerbetrieb der Anlage in Abhängigkeit von den Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels erhalten bleibt.The circuit of the relay R thus formed in relation to the oil separator is made so that the actuated by the float 18 contacts 25, 26 des electrical switch are parallel to the relay R, so that the return of the Depending on the lubricant during longer running times and with continuous operation of the system from the fluctuations in the liquid level is preserved.

Die Arbeitsweise der Einrichtung beim Anlassen, also zu Beginn einer jeden Arbeitsperiode, ist folgendermaßen: Wird der Antriebsmotor des Verdichters eingeschaltet, so liegen auch die Klemmen UTA unter Spannung. Der Strom nimmt dann folgenden Weg: U, Schalter 44, Heizwiderstand 40, Leitung 46, Magnetventil 28, Leitungen 4477-und 48, V.How the facility works when starting, i.e. at the beginning of a each working period, is as follows: becomes the drive motor of the compressor switched on, the UTA terminals are also live. The current then decreases the following way: U, switch 44, heating resistor 40, line 46, solenoid valve 28, lines 4477 and 48, V.

Das Magnetventil 28 wird also gleichzeitig mit dem Einschalten des Antriebsmotors geöffnet. Die zwischen der Hoch- und Niederdruckseite bestehende Druckdifferenz befördert zunächst die über der Ausströmöffnung 30 befindliche Ölmenge durch die Ölrückführleitung 29 in das Kurbelgehäuse des Verdichters. Danach kann sich die Druckdifferenz weiterhin verringern, indem auch das Gas aus dem Abscheider entweicht und so die Anlaufbedingungen des Antriebsmotors erleichtert.The solenoid valve 28 is thus simultaneously with the switching on of the Drive motor open. The one existing between the high and low pressure side The pressure difference initially conveys the amount of oil located above the outflow opening 30 through the oil return line 29 into the crankcase of the compressor. After that you can the pressure difference continues to decrease by also removing the gas from the separator escapes and thus facilitates the start-up conditions of the drive motor.

Der mit dem Magnetventil 28 in Reihe liegende Heizwiderstand 40 erwärmt inzwischen den Bimetallstreifen 41, der nach einer bestimmten, einstellbaren Zeit von beispielsweise 10 bis 20 Sekunden, einen Kontakt 49 berührt. Danach nimmt der Strom folgenden Weg: U, Magnetspule 42, Leitung 50, Bimetallstreifen 41, Leitung 48 und V. Die so erregte Induktionsspule 42 zieht einen Anker 43 nach oben, öffnet den Schalter 44 und schließt den Schalter. 45. Durch den nunmehr geöffneten Schalter 44 ist der Stromkreis des Magnetventils 28 unterbrochen, so daß dieses die Ölrückführleitung 29 absperrt. Der Anlaufvorgang des Antriebsmotors muß bis zu diesem Zeitpunkt beendet sein. Durch den geschlossenen Schalter45 wird ein Stromfluß von U, über die Induktionsspule 42, Schalter 45, V, aufrechterhalten, sa da& die eingenommene Schalterstellung bis zum Beginn der nächsten Schaltperiode unverändert bleibt.The heating resistor 40 lying in series with the solenoid valve 28 meanwhile heats the bimetal strip 41, which touches a contact 49 after a specific, adjustable time of, for example, 10 to 20 seconds. The current then takes the following path: U, magnet coil 42, line 50, bimetallic strip 41, line 48 and V. The induction coil 42 excited in this way pulls an armature 43 upwards, opens switch 44 and closes the switch. 45. The circuit of the solenoid valve 28 is interrupted by the switch 44, which is now open, so that it shuts off the oil return line 29. The start-up process of the drive motor must be completed by this point in time. The closed switch 45 maintains a current flow from U, via the induction coil 42, switch 45, V, so that the switch position assumed remains unchanged until the beginning of the next switching period.

Wenn während dieser Zeit die Kontakte 25, 26 des elektrischen Schalters des Olabscheiders durch den inzwischen angestiegenen Ölspiegel geschlossen werden, wird, unabhängig von der eingenommenen Stellung des Ankers 43 im Relais R, das Magnetventil 28 mit Strom beschickt, d. h. geöffnet, sofern die Anlage eingeschaltet bzw. die Klemmen UTA' unter Spannung liegen.If during this time the contacts 25, 26 of the electrical switch of the oil separator are closed by the oil level that has risen in the meantime, the solenoid valve 28 is supplied with power, ie opened, provided the system is switched on , regardless of the assumed position of the armature 43 in the relay R or the terminals UTA 'are live.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Oil separator for refrigeration systems in which the Purposes of easier start-up conditions at the same time as the return of the oil to the crankcase of the compressor when the engine starts up a pressure equalization between High and Low pressure side of the refrigeration system is produced, thereby characterized in that the valve (28) for oil return when the engine is started a switching relay (R) opens and, after the operating speed has been reached, again Is closed, and for the rest regardless of whether it is uninterrupted or longer Operating mode - i.e. without automatic switching on and off of the system - the return of the oil is triggered by an electrical switch whose contacts (25, 26) by a float (18) located in the oil separator as a function of the lubricant level can be closed or opened.

2. Oil separator according to claim 1, characterized in that the float (18) actuated electrical Switch (contacts 25, 26) is parallel to the relay (R).

3. Oil separator after claims 1 and 2, characterized in that the electrical switch (Contacts 25, 26) a heating resistor (40) is connected in series, which during the Starting process of the drive motor of the compressor heated a bimetallic strip (41) and this closes the circuit (44) after a certain adjustable time, the existing circuit at the beginning to operate the solenoid valve (28) for the entire duration of the switching period, d. H. until the drive motor is restarted, interrupts.

4. Oil separator according to claims 1 to 3, characterized in that that the electrical switch located outside the device by the intensity a magnetic field penetrating the wall is actuated.

5. Oil separator according to claims 1 to 4, characterized in that the electrical switch is operated by a permanent magnet and a soft iron core, of which one of these parts within the device on the float or on parts of the same attached and the other is arranged outside as part of the switch and the container wall located in between wholly or only in the area of the electrical switch made of non-magnetizable material, e.g. B. brass.

6. Oil separator according to claims 1 to 5, characterized in that the from The compressor enters the separator through a refrigerant in the oil sump The heating coil is conducted and then relaxed above the oil level.

7. Oil separator according to claims 1 to 6, characterized in that the refrigerant entering the separator from the compressor after passing through the heating coil located in the oil sump over the oil sump against. a baffle plate is passed. Documents considered: German Patent No. 739 087; German patent application p 21282 I a / 17 aD (published January 17, 1952); Swiss Patent No. 179 553; U.S. Patent Nos. 2,120,048, 2,234,421, 2566192.