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Einrichtung zur Schmierung und Abdichtung eines hermetisch abgedichteten
Drehkolbenverdichters Es ist bekannt, bei Drehkolbenverdichtern Einrichtungen zu
treffen, um ein Übertreten des Fördermittels in die Ölräume des Lagers zu vermeiden.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine derartige Einrichtung, und zwar
in Anwendung auf einen hermetisch abgedichteten Drehkolben.verdichter mit einer
Verdichterkammer, in der einfliegend auf einer Exzenterantriebswelle gelagerter
und. somit zur Verdichterkam.mer exzentrisch angeordneter Drehkolben arbeitet, wobei
dieVerdichterkammer durch einen Trennschieber in Druck- und Saugraum unterteilt
wird..
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Erfindungsgemäß ist in dem Drehkolben. und in dessen Welle ein Verbindungskanal
vorgesehen., der das aus der Verdichterkammer austretende Leckgas unter Umgehung
des Lagers der Antriebswelle in den Saugraum des Verdichtergehäuses ableitet, und,
es ist eine Schniiermittelförderung vorgesehen, welche das aus der Verdichterkammer
durch das Leckgas mitgerissene Schmieröl ersetzt. Im Gegensatz hierzu wurde bei
der eingangs erwähnten bekannten Einrichtung das Leckgas nicht in den Saugraum des
Verdichtergehäuses, sondern ins Freie abgeleitet. Die Erfindung eignet sich besonders
für die Drehkolbenverdichter von Kältemaschinen, die ohne Wartung betriebssicher
laufen müssen.. Denn durch die Ableitung des Leckgases unter Umgehung des Lagers
in den Saugraum des Verdichtergehäuses wird vermieden, daß das Leckgas in dem Wellenlager
das Schmiermittel verdrängt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lx-stelit der
das Leckgas ableitende Verbindungskanal aus je einer auf jeder der beiden Stirnseiten
des Drehkolbens vorgesehenen Ringnut, aus einem im Drehkolben vorgesehenen Durchlaß,
aus einer Ringnut auf der zvlind.rischen Innenwand des Drehkolbens und aus einem
in der Drehkolbenwelle vorgesehenen Kanal.
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Um fortlaufend das Schmieröl zu ersetzen, das von dem auf diesem Wege
abfließenden verdichteten Gas mitgerissen wird, ist der Trennschieber zwischen.
Druckraum und Saugraum der Verdichterkammer in an sich bekannter Weise mit einer
ölschöpfn.ut versehen. Zweckmäßig endet diese. Ölschöpfnut in an sich bekannter
Weise in einem gewissen Abstand von der oberen bzw. unteren Kante des Schiebers.
Beim Rückzug des Schiebers kommt die Nut zur Deckung mit einem Ölkanal und wird
dabei mit Öl gefüllt, das nach dem Vorschub des Schiebers herausfließt und dadurch
in die Verdichterkammer gelangt, die auf diese Weise fortlaufend mit 01 gespeist
wird.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
wiedergegeben. In dieser zeigt Fig.1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäß
ausgestalteten Drehkolbenverdichter einer Kältemaschine, Fig. 2 den Teilschnitt
nach der Linie 2-2 der Fig. 1 und Fig. 3 den mit dem Drehkolben zusammenwirkenden
Schieber im Aufriß zur Veranschaulichung der Ölfördernut, in der Richtung der Pfeile
3 der Fig. 2 betrachtet.
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In dem dicht abgeschlossenen Gehäuse 1 des für eine Kältemaschine
bestimmten Verdichters 2 ist eine kreisrunde Verdichterkammer 3 vorgesehen, die
rings von einer zylindrischen. Wand 4 umgeben ist. In der Kammer 3 kreist ein Drehkolben
5, der auf einem Exzenter 6 gelagert ist. Dieser besteht aus einem Stück mit einer
Antriebswelle 7, die in einem Lager 8 läuft. Dieses Lager bildet zusammen mit seiner
Tragplatte 9 die obere Stirnwand der runden Verdichterkammer 3. Ihren Antrieb erfährt
die Welle 7 durch den Läufer 11 eines Elektromotors 12.
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In der zylindrischen Wand, 4 der runden Verdichterkammer 3 befindet
sich ein radialer Schlitz 13, der in die Kammer 3 mündet. In diesem Schlitz ist
gleitend ein Trennschieber 14 geführt, der durch eine Feder 15 an den Umfang des
Drehkolbens 5 angedrückt wird und daher bei der kreisenden Bewegung des Drehkolbens
5 hin und her geht. Er dient dem Zweck, den in der Kammer 3 von dem Drehkolben 5
und der zylindrischen Wand 4 gebildeten sichelförmigen Raum in einen Druckraum 3
a und einen Saugraum 3 b zu unterteilen. Die Feder 15 wird durch verdichtetes Gas
unterstützt, das durch einen in der
Bodenplatte 17 der Kammer 3
vorgesehenen Durchlaß 16 in den radialen Schlitz 13 hinter dem Schieber 14 hineingeleitet
wird. Der Kanal 16 steht durch eine Bohrung 18 mit einer Auslaßkammer 19 in. Verbindung,
die in einem Deckel 21 des Pumpengehäuses vorgesehen ist und durch ein in der Bodenplatte
17 vorgesehenes, nicht dargestelltes Loch von dem Auslaß 23 mit dem verdichteten
Gas gespeist wird. Von der Kammer 19 aus fließt das verdichtete Kühlmittel durch
einen Auslaß 20 zu einer Leitung, die zu dem nicht dargestellten Kondensator der
Kältemaschine führt.
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Der Ölvorrat zum Schmieren der verschiedenen Lagerflächen des Verdichters
befindet sich in einem im unteren Teil des hermetisch abgeschlossenen Gehäuses vorgesehenen
Vorratsbehälter 24, von dem aus das Öl durch eine in der Bodenplatte 17 vorgesehene
Bohrung 25 zu einer waagerechten radialen Nut 26 fließt, die in der Unterseite des
Exzenters 6 eingefräst ist. Bei dem schnellen Umlauf der Welle 7 und des mit ihr
aus einem Stück bestehenden Exzenters 6 wird das in der radialen Nut 26 befindliche
Öl unter Fliehkraftwirkung nach außen geschleudert und gelangt in eine von der Nut
26 ausgehende lotrechte Bohrung 27, die parallel zur Achse der Welle 7, aber in
einem gewissen Abstand von dieser verläuft. Somit bildet der Exzenter 6 den Läufer
einer Schleuderpumpe, die das C51 aus dem Vorratsbehälter 24 aufwärts zum Lager
8 pumpt. Das Schmiermittel fließt nämlich von der lotrechten Bohrung 27 aus durch
eine lNZündung 28 zur Fläche des Lagers B. Die Schmiermittelmenge, die auf diese
Weise mit niedrigem Druck dem Lager zugeführt wird, übersteigt erheblich den normalen
Bedarf. Der Überschuß des Öls sammelt sich in einem Hohlraum 29 und kriecht dort
unter der Fliehkraftwirkung an der Innenfläche dieser Höhlung empor bis zu einem
Auslaß 40, mit welchem. die Welle 7 oberhalb des Lagers 8 versehen ist. Nach Austritt
aus diesem Auslaß fließt der Ölüberschuß herab, außen am Lager 8 entlang und gelangt
in eine von der Lagerplatte 9 gebildete Wanne 32 mit einem Rand 30. Das über den
Rand 30 hinwegströmende Öl gelangt in einen Rücklaufkanal 31, durch den es zum Hauptvorratsbehälter
24 zurückläuft. Die Wanne 32 bildet einen Zwischenbehälter, dessen Zweck später
erläutert wird.
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In der Kältemaschine dient der Drehkolbenverdichter dem Zweck, die
aus einem Verdampfer austretenden Dämpfe unmittelbar in das Innere des hermetisch
abgeschlossenen Gehäuses einzusaugen, dessen Innenraum dann von den Dämpfen völlig
ausgefüllt wird. Dieses Innere steht durch einen Kanal 33 der Platte 9 mit dem Saugraum
3 b der Verdichterkammer 3 in Verbindung. Diese saugt dann die Dämpfe an, die bei
der kreisenden Bewegung des Drehkolbens 5 im Druckraum 3a verdichtet werden. Damit
das Öl aus der Wanne 32 nicht durch den Kanal 33 herabfließt, ist in den Kanal 33
oben ein Rohr 34 eingesetzt, das über den Ölspiegel hinausragt.
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Da das Gehäuse 1 im Inneren unter Saugdruck steht, muß verhindert
werden, da.ß das verdichtete Gas längs der Seitenflächen des Drehkolbens 5 eindringt
und zu der Fläche des Lagers 8 gelangt. Zu diesem Zweck sind nun in den Seitenflächen
des Drehkolbens 5 4ingnuten 35 und 36 vorgesehen, die mit einer auf der inneren
Umfangsfläche des ringförmigen Drehkolbens eingefrästen Nut 37 durch eine Querbohrung
38 des Drehkolbens in Verbindung stehen. Diese Ringnut 37 steht ferner in ständiger
Verbindung mit der Mündung 41 eines zweiten Längskanals 39, der in der Welle 7 vorgesehen
ist. Durch dieses Kanalsystem wird das verdichtete Gas, das etwa über und unter
dein Drehkolben zwischen diesem und den Wänden der Teile 9 und 17 vordringt, abgefangen
und durch die Bohrung 39 der Welle in deren Höhlung 29 geleitet, von wo aus sie
durch einen nicht näher dargestellten Auslaß der im oberen Ende der Triebwelle 7
vorgesehen, ist, in das Innere des Gehäuses 1 gelangt. Auf diese Weise wird das
verdichtete Gas daran gehindert, längs der oberen Fläche oder der unteren Fläche
des Drehkolbens nach innen zu dringen und das Öl aus den Lagerflächen zu verdrängen,
die zwischen dem Exzenter 6 und dem Drehkolben 5 und zwischen der Welle 7 und dem
Lager 8 vorgesehen sind. Das bietet die Möglichkeit, diese Lagerflächen mit der
beschriebenen, mit niedrigem Druck arbeitenden Schleuderpumpenanordnung ausreichend
zu schmieren, weil das Schmieröl nicht gegen den hohen Druck des verdichteten Gases
gefördert zu werden braucht, das längs der Seitenflächen des Drehkolbens eindringt.
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Das verdichtete Gas, das über und unter dem Drehkolben eindringt und
durch die Nuten 35 und 36 abgefangen wird, reißt aber eine nicht unerhebliche Ölmenge
mit sich und entführt diese aus der Verdichterkammer 3. Eine gewisse Ölmenge wird
auch aus der Verdichterkammer 3 durch das verdichtete Gas mitgerissen, das durch
den Auslaß 23 im Boden der Platte 17 abfließt. Diese Ölverluste müssen natürlich
gedeckt werden, damit die Schmierung aufrechterhalten bleibt. Zu diesem Zweck ist
nun auf der einen Seite des Trennschiebers 14 eine Ölnut 42 vorgesehen, die sich
dicht an der am Drehkolben 5 anliegenden Vorderseite des Schiebers 14 befindet.
Langt der hin und her gehende Schieber in seiner rückwärtigen Totpunktstellung an,
in der er sich ganz innerhalb des Schlitzes 13 befindet, dann kommt die Nut 42 zur
Deckung mit einem Ölkanal 43, der in der einen Flanke des radialen Schlitzes 13
vorgesehen ist und bis zur Unterseite der Lagerplatte 9 führt und dort mit einer
Bohrung 43 a in Verbindung steht, die zu der Ölwanne 32 führt. Befindet sich der
Schieber 14 vollständig in dem Schlitz 13, dann ist die Ölnut 42 von der Verdichterkammer
3 vollständig abgeschlossen, so da.ß durch sie hindurch kein Gas entweichen kann.
In dieser Lage füllt sich die Nut 42 mit dem. Öl, das aus dem Zwischenbehälter 32
durch den Kanal 43 hindurchfließt. Wenn dann. der Schieber 14 beim Umlauf des Drehkolbens
sich nach innen bis in die in Fig. 2 gezeigte Lage vorschiebt, dann verläßt die
Ölnut 42 den Schlitz 13, und ihre Ölfüllung fließt dann in die Verdichterkammer
3 hinein. Beim dargestellten. Ausführungsbeispiel befindet sich die Nut 42 auf der
Saugseite des Schiebers 13, und zwar in einer solchen. Stellung, daß sie kurz unter
der Oberkante des Schiebers beginnt und kurz über der Unterkante des Schiebers aufhört.
Oberhalb und unterhalb der Nut 42 bildet die Flanke des Schiebers 14 daher eine
ununterbrochene Gleitfläche, die den Schieber bei seiner Hin- und Herbewegung führt
und verhindert, daß etwa Stöße entstehen, wenn die Nut 42 die Kante 13a des Schlitzes
überfährt.
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Es versteht sich, daß man diese Art der dosierten Ölzuführung unabhängig
davon verwenden kann, ob das Innere des Verdichtergehäuses unter dem Saugdruck oder
unter dem Verdichterdruck steht. Denn diese dosierte Beschickung der Verdichterkammer
mit Schmieröl hängt ausschließlich von der Hin.- und Herbewegung des Schiebers 14
ab. Die Einführung des Schmieröls in den Hohlraum der Nut 42 könnte
auch
auf andere Weise herbeigeführt werden, z. B. durch einen unter Druck stehenden.
Ölkanal statt von dem Zwischenbehälter 32 aus mittels eines unmittelbar über dem
Schieber gelegenen Ölkanals.
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Das vorstehend erläuterte Schmiersystem. zeichnet sich also dadurch
aus, daß es nur niedrige Herstellungskosten erfordert und die erforderliche Schmierung
der Lagerflächen dadurch gewährleistet, daß das an den Seiten des Drehkolbens vorbei
eindringende., verdichtete Gas samt dem von ihm mitgerissenen Öl abgefangen wird
und daß sich dadurch die Notwendigkeit erübrigt, ein Druckschmiersistern vorzusehen,
welches das Schmieröl entgegen dem Druck dieses Gases zu den Lagerflächen fördert.
Die Erfindung erbringt den größten Fortschritt bei denjenigen Verdichterbauarten,
bei denen das Innere des Gehäuses unter Saugdruck steht, weil dort die Gefahr am
größtem ist, daß das verdichtete Gas zwischen die unter niedrigem Druck stehenden
geschmierten Flächen eindringt und dort das Öl verdrängt. Da dieses Leckgas besonders
viel Öl mitschleppt, ist beim Gegenstand der Erfindung auch dafür Sorge getragen,
daß durch die dosierte Ölzuführung der Ölverlust fortlaufend wieder gedeckt wird.
Der Vorteil dieser dosierten Ölzuteilung liegt darin, daß sie ohnehin bereits vorhandene
Elemente des Verdichters verwendet und daher keine kostspieligen Umkonstruktionen
für diesen Zweck erforderlich macht.