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Kompressor mit einem fliegend gelagerten Labyrinthkolben Die Erfindung
bezieht sich auf einen Kompressor mit einem fliegend gelagerten Labyrinthkolben
und einer im Zylinderboden angeordneten Kolbenstangenstopfbüchse, wobei zwischen
die Kolbenstangenstopfbüchse und den gasdichten Kurbelraum ein nach außen gasdicht
abgeschlossener Raum geschaltet ist, der eine Verbindung mit dem Kurbelraum aufweist.
Solche Kompressoren sind bekannt. Der zwischen Kolbenstangenstopfbüchse und gasdichten
Kurbelraum geschaltete, nach außen gasdicht abgeschlossene Raum vermag dabei als
Schmiermittelabscheider zu wirken, wenn das im Kurbelraum befindliche Fördergas-Schmiermittel-Gemisch
bei Drucksenkung im Zylinder in Richtung auf diesen hin strömt.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Verbindung ein eine Schmiermittelabscheidvorrichtung
enthaltender Druckausgleichkanal ist. Dem gasdichten Raum ist also die Schmiermittelabscheidvorrichtung
im Druckausgleichkanal vorgeschaltet, wodurch selbst in schwierigen Fällen das Schmiermittel
zurückgehalten und in den Kurbelraum zurückgeleitet werden kann, so daß es nicht
in den Zylinder des Kompressors gelangen kann.
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Die erwähnte Abscheidwirkung ist nur bei Kompressoren sinnvoll, bei
denen der Kurbelraum und der zwischen ihm und der Kolbenstangenstopfbüchse liegende
Raum gasdicht abgeschlossen sind und keine Verbindung mit der Umgebung haben. Solche
gasdichten Kompressorgehäuse sind erforderlich, wenn einerseits keine Leckgase,
etwa Kältemitteldämpfe, aus dem Kompressor austreten dürfen und wenn sich andererseits
Förder- und Schmiermittel »vertragen« und nicht etwa eine chemische Verbindung miteinander
eingehen, die weder durch die Schmiermittelabseheidvorrichtung im Druckausgleichkanal
noch durch den ihr nachgeschalteten. gasdichten Raum getrennt werden kann.
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Ein Beispiel mag die Verhältnisse veranschaulichen. Bei einer Kompressionskühlanlage,
die bei + 20° C Außentemperatur auf eine Temperatur von -10° C kühlen soll und mit
Ammoniak als Kühlmittel arbeitet, mag der Druck bei stillstehender Anlage in der
ganzen Anlage, also auch im Kurbelraum des Kompressors, etwa g ata betragen. Wird
die Anlage angefahren, so entsteht ein Saugdruck auf der Saugseite des Kompressors
von etwa 3 ata, und es stellt sich allmählich im Kurbelraum ein zwischen dem Saug-
und dem Enddruck liegender, mittlerer Druck von etwa 5 ata ein. In der Zeit, die
verstreicht, bis der mittlere Druck vorhanden ist, könnten die Schmiermittelnebel
in Richtung vom Kurbelraum in den Zylinder wandern und Schmiermittel in das Kältemittel
führen, was jedoch durch die Schmiermittelabscheidvorrichtung verhindert wird.
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Es ist zwar auch ein Kolbenkompressor bekannt, bei dem ebenfalls vom
Kurbelraum eine einen Ölabscheider enthaltende Leitung weggeführt ist. Sie steht
aber mit der Umgebung in Verbindung, so daß es dort unmöglich wird, das ganze Maschinengehäuse
gasdicht auszubilden und während des Betriebes unter Überdruck zu halten, wie es
z. B. bei Förderung von Kältemittel notwendig ist. Die bekannte Bauart dient übrigens
der Ölersparnis, nicht der Fernhaltung von Kurbelraumöl vom Zylinder; denn bei der
bekannten Ausführung arbeitet der Kolben nicht berührungsfrei im Zylinder, sondern
unter Verwendung von Kolbenringen, die durch Spritzöl aus dem Kurbelraum geschmiert
sind, so daß durch die Kolbenschmierung ohnedies Öl in das Fördermittel gelangt.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schmiermittelabscheidvorrichtung
in das Kompressorgehäuse selbst eingebaut. Dichtung und Verbindungskanal gestalten
sich dann besonders einfach, zusätzliche Teile, wie Rohre, Flansche usw., sind entbehrlich.
Vorteilhaft ist die Schmiermittelabscheidvorrichtung ein Filter, z. B. ein Adsorptionsfilter.
Ein solches Filter eignet sich besonders auch dann, wenn die Fördermittel-Schmiermittel-Dämpfe
das Schmiermittel in Nebelform, also in Form feinster Tröpfchen enthalten.
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Bei einer weiteren Bauart ist als Abscheidvorrichtung ein Kühler verwendet.
Die Kühlertemperatur läßt sich z. B. auf einen Wert einstellen, der bei der
vorliegenden
Fördermittel-Schmiermittel-Konzentration der Dämpfe zwischen der Linie beginnender
und der Linie beendigter Kondensation des Zustandsdiagramms des Fördermittel-Schmiermittel-Gemisches
liegt, so daß die flüssige Phase also ausgeschieden und in den Kurbelraum zurückgeleitet
wird.
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Steht der Kompressor in Verbindung mit einer Kompressionskühlanlage
mit Kältemittel, welches durch den Kompressor gefördert wird, so ist zweckmäßig
der Kühler mit aus dem Kreislauf der zugehörigen Kühlanlage stammendem Kältemittel
gespeist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel mit einem Kühler ist in Strömungsrichtung
des Fördermittel-Schmiermittel-Gemisches vor dem Kühler eine Heizeinrichtung eingebaut.
Hierdurch läßt sich erzielen, daß im Dampfgemisch nach oben steigender Schmiermittelnebel
völlig verdampft wird, bevor er den Kühler erreicht, so daß der Kühler also nebelfreien
Gemischdampf von unten erhält und das Schmiermittel dann an den Kühlflächen des
Kühlers kondensiert und zurückläuft. Demgegenüber durchsetzen kleine, einen Schmiermittelnebel
bildende Tropfen ohne vorherige Verdampfung leicht den Kühler, weil sie nicht ohne
weiteres auf die Kühlflächen gelangen, an denen sie zurückgeleitet werden könnten.
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Die Zeichnung veranschaulicht Ausführungsbeispiele.
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Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Kältekompressors; Fig. 2 bis 5 zeigen Einzelheiten von abgewandelten Ausführungsformen
in schematischer Darstellung. Ein mit Labyrinthen versehener Kolben 13 läuft berührungsfrei
in einem Zylinder 2, der im oberen Teil eines Kompressorgehäuses 1 gebildet
ist. Der Kolben ist zweifach wirkend. Das als Kältemittel verwendete Freon wird
dem Zylinder über eine Saugleitung 41, einen Saugraum 42 und zwei
wechselweise betätigte Saugventile 8 zugeführt und gelangt nach Kompression
über zwei wiederum wechselweise betätigte Druckventile 9 in einen Druckraum 44 und
von hier über eine Druckleitung 43 zu den weiteren Teilen einer Kühlanlage.
Die Kolbenstange 14 ist durch eine Labyrinthdichtung 15 aus dem Zylinder
2 geführt. Unterhalb des Zylinders ist ein Raum 16 angeordnet, der unten
durch eine Wand 18 begrenzt ist, an der die erste Geradführung
19 für die Kolbenstange 14 angebracht ist. Unterhalb von Raum
16
liegt der Kurbelraum 45; er enthält eine die zweite Geradführung
für die Kolbenstange bildende Führung 3 für den Kreuzkopf 61. Die Räume 16, 45 sind
nach außen und, soweit es Führungen gestatten, auch gegeneinander gasdicht abgeschlossen.
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Der Raum 16 ist mit dem Kurbelraum 45 über eine Leitung
47 verbunden, die einen Kühler 48 enthält, der über eine nicht gezeichnete
Leitung mittels Freon aus dem Kreislauf der Kühlanlage selbst gespeist ist. Kühler
48 wirkt als Abscheidvorrichtung für aus dem Kurbelraum stammendes Öl. Nach
Kondensation in den Kühler wird das Öl in Leitung 47 abwärts geleitet. Unten
ist Leitung 47 an ein höher als der Ölsumpf 52
liegendes Auffanggefäß
51 angeschlossen, in dem das abwärts strömende Öl aufgefangen wird. Aus ihm
verdampft eventuell gelöstes Freon und geht in Gasform nach oben, während das flüssige
Öl in den Sumpf 52 des Kurbelraums hinein überläuft. Das aus Leitung
47 kommende Freon-Öl-Gemisch vermischt sich also nicht mit dem Ölsumpf. Mittels
einer an dem Kompressor 1 gebildeten Abdeckplatte 53 wird vermieden, daß Öl aus
dem Kurbelraum in das Auffanggefäß 51 hineinspritzt.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist statt des Kühlers
48 ein der Fig.2 entsprechender, mit einem Filter 68 kombinierter
Kühler 48' benutzt. Filter 68 ist dem Kühler 48' - in der nach
oben gerichteten Strömungsrichtung der Freon-Öl-Dämpfe oder Freon-Öl-Nebel - vorgeschaltet.
Das Filter kann z. B. aus Raschigringen bestehen. Bei weiteren Bauarten sind ein
Filter 68' mit einem Kühler 48' vereinigt, wie Fig. 3 veranschaulicht, oder es ist
dem Kühler 48' eine Heizung 70 vorgeschaltet (Fig.4), oder es ist
schließlich das Filter 68' mit einem Kühler 48' und einer davorgeschalteten
Heizung 70 vereinigt (Fig. 5).