DE1501167C3 - Kältemittetkompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkompressor, der durch im Kreislauf geführtes Kältemittel gekühlt wird.

Ein derartiger Kältemittelkompressor ist beispielsweise durch die deutsche Patentschrift 718 688 oder die USA.-Patentschrift 2 813 405 bekannt. Er wird dadurch gekühlt, daß er direkt in das Kältemittel eingesetzt ist. Damit ist jedoch der Nachteil verbunden, daß nur ein verhältnismäßig geringer Wirkungsgrad der Kühlung erreicht wird, weil das flüssige Kältemittel nicht direkt auf die die Wärme erzeugenden und sich bewegenden Teile, nämlich die Kompressionszylinder und die Kolben einwirken kann. Vielmehr ist das Kältemittel von diesen sich bewegenden Teilen durch das Gehäuse des Aggregats getrennt.

Durch die USA.-Patentschrift 3 239 132 ist es bekannt, einen Kompressionsmotor dadurch zu kühlen, daß der Motor von gekühltem Sauggas umspült wird. Auch dort besteht kein direkter Kontakt mit einer Kühlflüssigkeit. Der Motor selbst ist thermisch abgeschlossen und wird mittels öl geschmiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kältemittelkompressor, der durch im Kreislauf geführtes Kältemittel gekühlt wird, vorzuschlagen, der sich durch eine selbsttätige Schmierung und Kühlung der arbeitenden Teile, und somit durch einen hohen Wir

kungsgrad auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Kompressionszylinder und Kolben im wesentlichen durch Umherspritzen entspannten flüssigen Kältemittels im Kurbelgehäuse bewirkt wird, wobei das flüssige Kältemittel, das dem Kurbelgehäuse aus einem flüssiges Kältemittel führenden Bereich des Kältemittelkreislaufs der Kälteanlage dosierbar zufließt, innerhalb des Kurbelgehäuses in direktem Wärmeaustausch mit dem vom Verdampfer der Kälteanlage in das Kurbelgehäuse geleiteten Kältemitteldampf gebracht ist und der Kältemittcldampf über als Rückschlagventil ausgebildete Öffnungen in den Kolben den Kompressionszylindern zuführbar ist.

Durch diese Maßnahmen wird eine besonders wirksame Kühlung derjenigen Maschinenteile erreicht, die direkt durch ihre Arbeit der stärksten Erwärmung ausgesetzt sind. Es erübrigt sich eine Schmierung der beweglichen Teile des Kältemittelkompressors, wodurch aufwendige Einrichtungen zum Trennen eines Schmiermittels vom Kältemittel, wie es herkömmliche Kältemittelkompressoren kennen, entbehrlich sind. Das im Kurbelgehäuse umherspritzende flüssige Kältemittel gerät dort auf heiße Maschinenteile und verdampft. Die Verdampfungskälte kühlt gleichzeitig diese Teile.

Bevorzugt wird es, wenn die Einströmöffnung für das flüssige Kältemittel im Kurbelgehäuse unter dem Badspiegel des flüssigen Kältemittels liegt. Dadurch kann für einen konstanten Badspiegel im Kurbelgehäuse gesorgt werden.

Falls vom Verdampfer eine Leitung zum Kurbelgehäuse führt, die in Höhe der Kompressionskolben in das Kurbelgehäuse eintritt, kann dadurch eine zusätzliehe Kühlung der Kompressionskolben erreicht werden. Bevorzugt wird es außerdem, wenn das Kompressorgehäuse in einen Kompressionsteil und einen Kurbelteil unterteilt ist, wobei beide Teile über in einer Platte vorgesehene Öffnungen miteinander in Verbindung

stehen. Über diese Öffnungen kann das entspannte, flüssige Kältemittel in den Kompressorteil gelangen. Das Umherspritzen des flüssigen Kältemittels wird beispielsweise über Fortsätze erreicht, die an der Kurbelwelle befestigt sind, und die beim Drehen der Kurbelwelle in das Bad eintauchen.

Es dient weiterhin einer Erhöhung der Kühlwirkung, wenn dem Kältemitteldampf vor seinem Eintritt in das Kompressorgehäuse flüssiges Kältemittel zumischbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch in einem Schnitt einen Kältemittelkompressor nach der Erfindung mit seinen wesentlichen Teilen.

Die Druckseite eines Kältemittelkompressors 2 ist an eine Leitung 4 angeschlossen, welche komprimiertes, gasförmiges Kältemittel einem Kondensator 6 zuführt. Der Kondensator 6 hat einen Mantel mit einer darin verlaufenden Rohrschlange, bei dem Wasser u. dgl.

durch Rohre 8 fließt. Das gasförmige Kältemittel befindet sich innerhalb des Mantels um die Rohre und steht in Wärmetausch mit diesen Rohren. Das im Kondensator 6 kondensierte Kältemittel fließt mittels Schwerkraft durch eine Leitung 10 zu einer Kammer 12. Ein Schwimmer 14 in der Kammer 12 steuert den Fluß des flüssigen Kältemittels zu einem Verdampfer 16, wo die Abkühlung auf bekannte Weise mit Wasser oder Salzsole vor sich geht, welche durch Rohre 18 zwischen

dem Verdampfer 16 und der Kühllast zirkuliert, die von einer Gefriervorrichtung zugeführt wird, um dadurch Wärme von der Kühllast auf den Verdampfer 16 zu übertragen. Beim Entzug von Wärme aus dem Wasser oder der Salzsole kocht das flüssige Mittel im Verdampfer 16, indem es ein Gas bildet, das durch den Kondensator 20 streicht und von dort zu einer Saugleitung 22 abzieht, die mit dem Kompressor 2 verbunden ist.

Der Kompressor 2 umfaßt ein Kurbelgehäuse 24 mit einem Sumpf 26 im unteren Abschnitt für das flüssige Kältemittel. Der Sumpf 26 kann passenderweisc mit einer Quelle des flüssigen Kältemittels im Gefriersystem verbunden sein, wie z. B. mittels einer Leitung 28, die an die Schwimmerkammer 12 angeschlossen ist. Die Höhe des Kältemittels im Sumpf 26 wird von einem Schwimmerventil 30 bestimmt.

Eine Kurbelwelle 32 läuft in Lagern 34, 36 und 38 des Kurbelgehäuses 24. Die Lager sind als Buchsenlager dargestellt. Die Lager 34, 36 und 38 sind vorzugsweise mit einem Material ausgefüttert, das einen geringen Reibungskoeffizienten hat, um dadurch einen Trockenbetrieb der Kurbelwelle 32 zu ermöglichen. Ais geeignete Beläge für die Lager 34, 36 und 38 können z. B. Polytetrafluorethylen, Nylon oder andere synthetische Polyamide verwendet werden. Die Kurbelwelle 32 wird von einem elektrischen Motor oder einer anderen geeigneten Kraftquelle (nicht dargestellt), welche an deren Welle 40 angeschlossen sind, gedreht. Eine Umlaufdichtung, wie z. B. eine Labyrinthdichtung 42. verhindert die Leckage in den oder aus dem Kompressor 2 längs der Welle 40.

Ein Kompressionsteil 44 des Kompressorgehäuses kommuniziert über eine Anzahl von schlitzartigen Öffnungen 45 mit dem Kurbelgehäuse 24. Das Kompressionsteil 44 ist weiterhin mit der Leitung 22 verbunden, welche den Einlaß zum Kompressor 2 bildet. Kompressionszylinder 46 sind im Kompressionsteil 44 befestigt, deren äußere Oberflächen zwecks eines wirksameren Wärmeaustausches Rippen 47 haben. Während nur zwei derartige Zylinder in der Figur dargestellt sind, kann eine beliebige Anzahl von Zylindern verwendet werden. Außerdem können die Zylinder in Reihe oder in V-Form oder horizontal entgegengesetzt angeordnet sein. In jedem Zylinder läuft ein Kolben 48 und jeder Kolben ist über die Pleuelstange 50 und einen Kolbenbolzen 52 mit der Kurbelwelle 32 verbunden. Auch diese Teile können mit Polyamiden wie oben erwähnt ausgelegt sein, um die Reibung zu verringern.

Auf jedem der Kolben 48 sitzt ein Rückschlagventil 54, das sich während des Saug- oder Abwärtshubs des Kolbens 48 öffnet und während des Aufwärts- oder Kompressionshubs schließt. Jedes Rückschlagventil 54 kann aus schlitzartigen öffnungen 56 im Kolben und einer an der Oberfläche des Kolbens 48 befestigten Klappe 58 bestehen. Die Klappe 58 ist mittels eines Stiftes 60 auf geeignete Weise an der Oberfläche befestigt. Während des Abwärtshubs des Kolbens ermöglicht das Rückschlagventil 54 einen Gasfluß nach oben durch die öffnungen im Kolben 48, während beim Aufwärtshub der Kolben abgedichtet wird, so daß der Raum oberhalb der Zylinder und der Kolben eine Konipressionskammer 66 darstellt, welche mit der Entladeleitung 4 in Verbindung steht.

Am oberen Ende eines jeden der Zylinder 46 kann auch ein Rückschlagventil 62 angebracht werden, dessen Konstruktion ähnlich der des Rückschlagventils 54 ist, wobei jedes dieser Rückschlagventile 62 durch eine Schraubenfeder 64 belastet wird, um den Kompressor 2 gegen Beschädigung auf Grund übermäßigen Gasdrucks zu schützen. Die Kompressionskammer 66 sammelt das komprimierte Gas von den Ventilen 62 und speist die Leitung 4 damit, die zum Kondensator 20 führt.

Wie bereits erwähnt, wird der Sumpf 26 des Kurbelgehäuses 24 mit flüssigem Kältemittel versorgt und der Spiegel des flüssigen Kältemittels im Kurbelgehäuse

ίο wird mittels des Schwimmerventils 30 auf der richtigen Höhe gehalten. Eine Leitung 69 verbindet die Schwimmerkammer 68 mit der Leitung 22, um das flüssige Kältemittel mit den ankommenden Dämpfen richtig zu vermischen. Der Spiegel im Sumpf ist derart, daß an der Pleuelstange 50 angebrachte Tauchschmierungslöffel 67 während der Drehung der Kurbelwelle 40 in das flüssige Kältemittel eintauchen, wobei die Tauchschmierlöffel 67 das flüssige Kältemittel aufnehmen und im Kurbelgehäuse umherspritzen. Dadurch kommt das flüssige Kältemittel in Kontakt mit den warmen Betriebsteilen und verursacht ein Kochen oder Verdampfen des Kältemittels, wodurch die Abkühlung der Kompressorteile durch Wärmeabgabe durch direkten Kontakt mit dem Wärmeabführmittel erfolgt.

In gleicher Weise werden die arbeitenden Teile des Kompressors 2 durch das gasförmige Kältemittel abgekühlt, das über die Leitung 22 vom Verdampfer 16 einströmt und damit vermischtes flüssiges Kältemittel enthält, und zwar von einer Leitung 69, womit die Abkühlung vom umhergespritzten Kältemittel verstärkt wird. Das Gas strömt in das Kompressorteil 44 ein und strömt über die Rippen 47 und die äußere Oberfläche der Zylinder 46, wodurch die Zylinder äußerlich abgekühlt werden. Das Gas strömt anschließend über die Öffnungen 45 zwischen dem oberen Kompressorteil 44 und dem unteren Kurbelgehäuse 24 und über die Hauptlager 34, 36 und 38, die Abdichtung 42 und die Lager zwischen den Pleuelstangen 50 und der Kurbelwelle 32 und kühlt diese Teile in seinem Strömungsweg.

Das innerhalb des Kurbelgehäuses umhergespritzte flüssige Kältemittel dient ebenfalls zur Abkühlung der verschiedenen Teile und der erzeugte Dampf strömt dann beim Saughub des Kolbens 48 vom Kurbelgehäuse in die unteren Enden der Zylinder 46 und durch die Rückschlagventile 54. Der nach oben gerichtete Strom des Kältemittels in die Zylinder 46 kühlt das Innere der Zylinder sowie die Pleuelstangen 50, die Kolbenbolzen 52 und die Kolben 48. Beim Kompressionshub des Kolbens 48 wird das Gas in den Zylindern 46 komprimiert, indem es das Rückschlagventil 54 abdichtet. Das komprimierte Gas strömt durch das Ventil 62 in die Leitung 4 und wird anschließend in das Gefriersystem rückgeführt.

Es ist somit ersichtlich, daß der Kältekompressor ausschließlich vom Rückflußmittel des geschlossenen Systems, mit dem der Kompressor verbunden ist, gekühlt wird, wodurch die verschiedenen Pumpen und Gebläse sowohl als auch die Dichtungen eingespart werden, welche bei herkömmlichen Kompressoren nötig sind, die von einem getrennten Kältemittel gekühlt werden. Im Zusatz dazu ermöglicht die beschriebene Abkühlung des Kompressors durch das Kältemittel in Verbindung mit der Verwendung eines Materials mit niedrigem Reibungskoeffizienten für die Lageroberflä-

chen ein trockenes Laufen des Kompressors ohne Schmiermittel. Dies beseitigt die Notwendigkeit der öltrennung und trägt zur Aufrechterhaltung eines maximalen Nutzeffekts im System bei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kältemittelkompressor, der durch im Kreislauf geführtes Kältemittel gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Kompressionszylinder (46) und Kolben (48) im wesentlichen durch Umherspritzen entspannten flüssigen Kältemittels im Kurbelgehäuse (24) bewirkt wird, wobei das flüssige Kältemittel, das dem Kurbelgehäuse aus einem flüssiges Kältemittel führenden Bereich des Kältemittclkreislaufes der Kälteanlage dosierbar zufließt, innerhalb des Kurbelgehäuses in direktem Wärmeaustausch mit dem vom Verdampfer (16) der Kälteanlage in das Kurbelgehäuse geleiteten Kältemitteldampf gebracht ist und der Kältemitteldampf über als Rückschlagventil (54) ausgebildete Öffnungen (56) in den Kolben den Kompressionszylindern zuführbar ist.

2. Kältemittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmöfl'nung für das flüssige Kältemittel im Kurbelgehäuse (24) unter dem Badspiegel des flüssigen Kältemittels liegt.

3. Kältemittelkompressor nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Verdampfer (16) eine Leitung (22) zum Kurbelgehäuse (24) führt, die in Höhe der Kompressionskolben (48) in das Kurbelgehäuse (24) eintritt.

4. Kältemittelkomprcssor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompressorgehäuse in einen Kompressionsteil (44) und einen Kurbelteil (24) unterteilt ist und daß beide Teile über in einer Platte vorgesehene Öffnungen (45) miteinander in Verbindung stehen.

5. Kältemittelkompressor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kältemitteldampf vor seinem Eintritt in das Kompressorgehäusc flüssiges Kältemittel zumischbar ist.