DE1503398A1

DE1503398A1 - Motorkompressor in gekapselter Ausfuehrung

Info

Publication number: DE1503398A1
Application number: DE19651503398
Authority: DE
Inventors: Shaw David Norton
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1964-07-27
Filing date: 1965-05-19
Publication date: 1970-04-23
Also published as: SE314468B; US3237852A

Description

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Motorkompressor in gekapselter Ausführung

Die Erfindung betrifft gekapselte Motorkompressoren, die mit einer Schmiervorrichtung versehen sind.

Bei Motorkompressoren in gekapselter Ausführung ist der Antriebsmotor für den Kompressor in einem eigenen Gehäuse, getrennt von dem in seinem unteren Teil eine Wanne zur Aufnahme eines Ölsumpfes bildenden Kurbelwellengehäuse des Kompressors, angeordnet. Zur Kühlung des Antriebsmotors kann zur Aufnahme der vom Motor abgegebenen Wärme das angesaugte Gas durch das Motorgehäuse geleitet und anschliessend auf die Saugseite des Kompressors geführt werden. Während des Kompressorbetriebes können sich von den bewegten Teilen des Kompressors herrührende Schmiermittel, sowie solche, die von dem Gasstrom mitgerissen wurden, im Motorgehäuse ansammeln. In übermass angesammelte Schmiermittel stören jedoch den Lauf des Motors.

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Ausserdem steht im Motorgehäuse verbliebenes öl nicht zur Schmierung des Kompressors zur Verfügung.

Bisher hat man das Augenmerk darauf gerichtet, das im Motorgehäuse befindliche Öl möglichst schnell und vollständig zur Kompressorölpumpe zurückzuleiten, indem man ein Rückschlagventil in einer Bohrung zwischen dem Kompressor- und dem Motorgehäuse anordnete. Venn der Druck im Kurbelwellengehäuse kleiner als der Druck im Motorge-

" häuse ist, so öffnet das Rückschlagventil und lässt das öl vom Motorgehäuse in das Kurbelwellengehäuse übertreten. Um das öffnen des Rückschlagventils zu ermöglichen, sind bereits verschiedene Einrichtungen zur Verringerung des Druckes im Kurbelwellengehäuse unter den im Motorgehäuse herrschenden Druck bekannt geworden. Eine solche Anordnung bildet beispielsweise den Gegenstand der USA Patentschrift 2 673 026. Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen Gebläse oder Düsen Verwendung finden, um den zum öffnen des Ventils nötigen Differenzdruck zu erzeugen, so dass das Öl aus dem Motorgehäuse in den Kompressor zurückfliessen kann.

In Anlagen mit mehreren Kompressoren können sich Schmiermittel auf Kosten eines oder mehrerer Kompressoren in den anderen Kompressoren ansammeln. Für eine gleichmässige Schmiermittelverteilung in den einzelnen Kompressoren sind ebenfalls Anordnungen bekannt geworden, die jedoch

aufwendig und kostspielig sind, sowie meistens eine Aufstellung der Kompressoren in gleicher Höhe erfordern,

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was nur selten möglich sein dürfte. So ist es beispielsweise bekannt, alle in gleicher Höhe aufgestellten Kompressoren mit Rohrleitungen von verhältnismässig grossem Querschnitt untereinander zu verbinden.

Es ist daher die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein verbessertes Schmierölsystem für gekapselte Motorkompressoren zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermeidet und auf das bekannte Rückschlagventil in der Überströmleitung zwischen dem Motor- und dem Kurbelwellengehäuse verzichtet. Somit entfällt auch die Vorrichtung zum Betätigen des Rückschlagventils durch künstliches Herabsetzen des Druckes im Kurbelwellengehäuse. Durch die Erfindung wird überschüssiges Schmieröl aus dem Kurbelwellengehäuse entfernt, indem man absichtlich den Druck im Kurbelwellengehäuse grosser als den Druck im Motorgehäuse hält, so dass die Druckdifferenz überschüssiges Schmieröl aus dem Kurbelwellengehäuse in das Motorgehäuse überführt, von wo es durch den angesaugten Gasstrom mitgerissen wird.

Durch die Erfindung entfällt ferner die Notwendigkeit, dass mehrere Kompressoreinheiten zum Zwecke des Schmierölausgleiches in gleichen bzw. bestimmten Höhen aufg·»- steilt werden müssen.

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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist bei einem Motorkompressor in gekapselter Ausführung mit einem Kompressorgehäuse mit eingebautem Kompressor, wobei in dem Gehäuse ein ölsumpf vorgesehen ist, und mit einem zum Ansaugen des zu komprimierenden Gases dienenden Motorgehäuse mit eingebautem Antriebsmotor, wobei die im Kompressorgehäuse befindliche Schmierölmenge regelbar ist, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Überströmöffnung zwischen dem Kompressorgehäuse und dem Motorgehäuse vorgesehen ist und eine Druckdifferenz vermittelnde öffnungen angeordnet sind, derart, dass überschüssiges öl durch die Überströmöffnung in das Motorgehäuse eintritt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung für mindesten» zwei im geschlossenen Kreislauf mit Nieder- und Hochdruckseite arbeitende Kompressoren mit jeweils einem, eine Kurbelwellenwanne aufweisenden Kompressorgehäuse mit eingebautem Kompressor und einem Ansauggehäuse, das mit der Ansaugseite des Kompressors verbunden ist und wobei die Kurbelwellenwanne einen Schmierölsumpf enthält. Dabei verbindet eine Rohrleitung das Ansauggehäuse jedes Kompressors mit der Niederdruckseite der Anlage und ein· weitere Rohrleitung die Auslassseite jedes Kompressors mit der Hochdruckseite, wobei eine Vorrichtung dafür sorgt, dass die Kompressoren jeweils is Wesentlichen gleiche Schmierölmengen enthalten, um eine unzureichende

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Ölversorgung der Kompressoren zu vermeiden, und wobei eine Einrichtung zu« Verbinden jedes Kurbelwellengehäuses mit der Niederdruckseite vorgesehen ist, indem jedes Kompressorgehäuse eine Überströmöffnung aufweist, die das Kurbelwellengehäuse mit dem Ansauggehäuse verbindet, und indem eine Druckreduzierung in dem Ansauggehäuse jedes Kompressors auf der anderen Seite der Überströmöffnung vorgenommen wird, um überschüssiges Schmieröl durch die Überströmöffnung in das Ansauggehäuse und in das System überzuleiten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen gekapselten Motorkompressor ;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit mehreren Kompressoren;

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit mehreren Kompressoren in schematischer Darstellung; und

Fig. 4 einen Teilschnitt durch einen gekapselten Motorkompressor mit der Überströmöffnung in einer weiteren Ausführungeform.

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In Fig. 1 weist der Kompressor 1 in gekapselter Ausführung ein Gehäuse 3 auf, das in ein Motorgehäuse 7 mit eingebautem Antriebsmotor 8 und in ein Kurbelwellengehäuse 10 mit eingebauten Kompressor 11 mittels der Trennwand 4 unterteilt ist. Die Trennwand 4 steht in der nachstehend beschriebenen Weise mit dem Zylinderkopf 14 und der Ventilplatte 15 in Verbindung, so dass das Motorgehäuse 7 und das Kurbelwellengehäuse 10 im Wesentlichen voneinander getrennt sind. Die in Lagern 21 in einem in der Trennwand 4 angeordneten Ringflansch 5 laufende Kurbelwelle 20 ist mit dem Motor 8 unmittelbar gekuppelt. Vorzugsweise ist ein Teil des Ringflansches 5 in das Motorgehäuse 7 vorgezogen.

Der Kompressor 11 weist Kolben 26 in Zylindern 25 auf· Die Kolben 26 sind über Pleuels 29 mit der Kurbelwelle 20 verbunden. Der Kompressor kann jedoch auch nur mit einem einzigen Zylinder und Kolben versehen sein.

Eine Ventilplatte 15 stützt sich dicht an des Gehäuse 3 und der Trennwand 4 gegenüber den Zylindern 25 ab. Der in Ansaug- und Auslasskameern 30, 31 unterteilte Zylinder kopf 14 liegt an der Ventilplatte 15 auf. Zwischen der Ventilplatte 15, des Gehäuse 3 und der Trennwand 4-, sowie zwischen der Ventilplatte 15 und dem Zylinderkopf 14 sind Dichtung*scheiben 35 eingelegt. Die Öffnungen 37 in der

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BAD ORIGfNAL

Ventilplatte 15 verbinden das Motorgehäuse 7 »it der Ansaugkammer 30 im Zylinderkopf. Die Ventilplatte 15 weist ferner ventilgesteuerte Ansaug- und Auslassöffnungen 39 und 40 auf, die den Kompressorteil 11 mit der Ansaugkammer 30 und der Auelasskammer 31 verbinden. Die Auslasskammer 31 ist mit einer öffnung 41 im Zylinderkopf 14 versehen.

Der Motor 8 weist den Ständer 45 und den Läufer 46 auf. 'Der Ständer 45 ist im Motorgehäuse 7 befestigt, während der Läufer 46, der mit der Kurbelwelle 20 gekuppelt ist, über den vorragenden Teil des Ringflansches 5 an der Seite 47 greift.

Die Ansaugöffnung 49 verbindet das Motorgehäuse 7 mit der Niederdruckseite des zu *.'T>rimierenden Gases. Die Öffnung 49 kann auch mit einem Ansaugfilter 50 ausgestattet sein. Im Läufer 46 sind öffnungen 54 angeordnet. Während des Kompressorbetriebes wird Niederdruckgas durch die öffnung 49, das Filter 50, die öffnungen 54 und die Kanmer zwischen dem Läufer 46 und Ständer 45 über die öffnung 37 in die Ansaugkammer 30 angesaugt. Das Gas gelangt hierauf aus der Ansaugkammer 30 durch die Ventilöffnungen 39 in der Ventilplatte 15 in die Zylinder 25 des Kompressors 11. Das Komprimierte Hochdruckgas wird durch die öffnungen 40 in der Ventilplatte 15 in die Auslasskammer 31 gedrückt.

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Das Kurbelwellengehäuse 10 dient zur Aufnahme eines Schmierölsumpfes. Eine nicht gezeigte Pumpe drückt das aus der ölwanne angesaugte Schmieröl zu den verschiedenen Lagerstellen des Kompressors einschliesslich der Kurbelwellenlager 21. Das zurückfliessende öl sammelt sich in der ölwanne.

Eine Überströmöffnung 62 für das Schmieröl ist in der Trennwand 4 zwischen dem Motorgehäuse 7 und dem Kurbel-

™ wellengehäuse 10 angeordnet. In Höhe der Überströaöffnung 62 im Kurbelwellengehäuse 10 befindliches öl tritt durch die öffnung 62 in das Motorgehäuse 7 ein und wird von dem angesaugten, durch das Motorgehäuse 7 strömenden Gas mitgenommen und in der nachstehend beschriebenen Weise zum Kompressor 11 geführt. Die Filter 61, 61* verhindern einen Austausch von Fremdkörpern zwischen dem Kurbelwellengehäuse 10 und dem Motorgehäuse 7· Eine Bohrung 60 in der Kurbelwelle 20 verbindet das Kurbelwellengehäuse 10 mit dem Motorgehäuse 7 an der Ansaugöffnung 49.

Das durch die verhältnismässig engen öffnungen 54 im Läufer 46 bzw. Ständer 45 und durch den Luftspalt strömende Gas erleidet einen Druckverlust· Folglich ist der Druck im Motorgehäuse 7 an der Ansaugöffnung 49 grosser als der Druck im Motorgehäuse zwischen dem Ständer 45 und den öffnungen 37· Diese Kammer ist in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 9 bezeichnet. Die Bohrung

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■in der Kurbelwelle 20 hält den Druck im Kurbelwellengehäuse 10 etwas über dem Druck in der Kammer 9 des Motorgehäuses 7.

Steigt nun der ölspiegel im Kurbelwellengehäuse 10 auf Höhe der Überströmöffnung 62, so verursacht der Differenzdruck zwischen dem Kurbelwellengehäuse 10 und der Kammer 9 des Motorgehäuses 7 das überströmen von Schmieröl durch die öffnung 62 in das Motorgehäuse 7· Ein Teil des im Motorgehäuse 7 befindlichen Öles wird von dem Sauggasstrom mitgerissen und gelangt durch die öffnungen 37 in die Ansaugkammer 30 und die Zylinder 25.

Ein Teil des mitgerissenen und in den Kompressor eingetretenen Öles gelangt in die Ölwanne zurück. Es wird angenommen, dass das zusammen mit dem Sauggasstrom in die Zylinder 25 eingeführte öl sich an den Zylinderwandungen ablagert, worauf durch das Hin- und Hergleiten der Kolbenringe das öl zurück in die ölwanne gefördert wird. Zusätzlich dürfte während des Kompressionshubes durch Vorbeiblasen an den Kolbenringen öl in die ölwanne zurückgefördert werden. Das den Kompressor verlassende, noch mit Ölteilchen angereicherte Hochdruckgas gelangt durch das System in das Motorgehäuse 7 durch die Ansaugöffnung 49 zurück, falls die Kompressoreinheit 1 in einen geschlossenen Kreislauf, wie beispielsweise bei Kühlanlagen, arbeitet.

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Gemäss Fig* 1 fliesst das überschüssige Schmieröl durch die Überströmöffnung 62 in das Motorgehäuse 7 » mischt sich mit dem Sauggasstrom und gelangt in die Ansaugkammer 30. Andererseits kann jedoch auch überschüssiges Schmieröl unmittelbar in die Ansaugkammer 30 durch eine Verbindungsleitung zwischen dem Kurbelwellengehäuse 10 und der Ansaugkammer 30 geführt werden. In diesem Falle kann die ÜberströMöffnung 62 entfallen.

Gemäss Fig. 2, in der gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, in der eine Anordnung mit mehreren Kompressoren mit der erfindungsgemässen Schmierölvorrichtung dargestellt ist, sind die Kompressoren 1,1' motorseitig über Leitungen 70, 71 mit der Ansaugrohrleitung 72 verbunden. Die Leitungen 75» 76 verbinden die Auslassseite der Kompressoren 1, 1* miteinander, bzw. mit dem Auslassrohr 77· Um das Festhalten von Schmieröl in dem stillgesetzten Kompressor während des Betriebes des anderen zu vermeiden, sind die Leitungen 70, 71 und die Leitungen 75ι 76 in Richtung der Kompressoren 1,1' nach oben gebogen.

Beim Leerlaufbetrieb eines Kompressors 1 bzw. 1' hindert der nach oben gerichtete Bogen der Saug- und Druckleitungen das in dem angesaugten und komprimierten Gas befindliche Schmieröl des im Betrieb befindlichen Kompressor· »■

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Einströmen In die Saug- und Druckleitungen des leerlaufenden Kompressors. Anstelle der in Fig. 2 gezeigten zwei Kompressoren können auch noch weitere Kompressoren aufgestellt sein« Ausserdem ist aus Pig. 2 erkennbar, dass die Aufstellungshöhe der einzelnen Kompressoren untereinander keine Rolle spielt.

In Anordnungen mit mehreren Kompressoren, wobei ein oder mehrere Kompressoren leerlaufen und die anderen eingeschaltet und belastet sind, sind die Drücke in dem Kurbelwellengehäuse der leerlaufenden Kompressoren normalerweise grosser als der Druck im Kurbelwellengehäuse des belasteten Kompressors. In der Anordnung gemäss Fig. 3 ist der Umstand vermieden, dass die Saugleitungen 70, 71 zum Kompressor zu aufwärts verlaufen, um das öl am Eindringen in die leerlaufenden Kompressoren gemäss Fig. 2 JBU hindern.

Gemäss Fig. 3 verbindet eine Ausgleichsleitung 80 die Kurbelwellengehäuse 10, 10' der beiden Kompressoren 1, Der Anschluss der Ausgleichsleitung 80 an den Kurbelwellengehäusen 10, 10¹ der Kompressoren 1,1· erfolgt vorzugsweise etwas oberhalb des normalen Schmierölspiegels in der ölwanne.

Beim Leerlauf eines Kompressors 1 bzw. 1· kann sich in seinem Kurbelwellengehäuse Schmieröl ansammeln, das in dem Ansauggasstrom, der zu dem in Betrieb befindlichen

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Kompressor strömt, enthalten ist. Hebt sich der ölspiegel im Kurbelwellengehäuse des leerlaufenden Kompressors bis zur Höhe der Ausgleichsleitung 80, so drückt die Druckdifferenz zwischen den Kurbelwellengehäusen des leerlaufenden und sich in Betrieb befindlichen Kompressors das überschüssige Schmieröl über die Ausgleicheleitung 80 in den ölsumpf des belasteten Kompressors. Dadurch sind

übermässige ölaneammlungen in leerlaufenden Kompressoren bei einer Anordnung mit mehreren Kompressoreinheiten auf Kosten der Schmierölversorgung der belasteten Kompressoren vermieden. Weitere Kompressoren können auf diese Weise noch angeschlossen werden. Ferner spielt eine unterschiedliche Aufstellungshöhe der einzelnen Kompressoren keine Rolle.

Gemäss Fig. 1 wird sich der Brück im Motorgehäuse 7 und im Kurbelwellengehäuse 10 nach dem Abschalten des Kompressors 1 ausgleichen. In dem Motorgehäuse 7 während des Kompressorbetriebes angesammeltes Ol fliesst durch die Überströmleitung 62 in das Kurbelwellengehäuse 10 zurück. Der verhältnismässig kleine Querschnitt der Uberströmöffnung 62 begrenzt jedoch die durchtretend· ölmenge. Erwünschtenfalls kann deshalb das Zurückfllessen des Öles aus dem Motorgehäuse in die ölwanne während des Abschaltens des Kompressors 1 demgegenüber beschleunigt werden·

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Gemäss Fig. 4, in der gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, kann während des Abschaltens des Kompressors der wirksame Querschnitt der Uberströmöffnung 62 vergrössert werden. Zu diesem Zweck ist in der Trennwand 4 eine Bohrung 63 angeordnet. Die Bohrung 63 ist auf der Seite des Kurbelwellengehäuses 10 mit einem grösseren Durchmesser 67 versehen, wobei ein Rückschlagventil 64 mit einer öffnung 62* verschiebbar angeordnet ist. Der Ventilsitz 65 liegt zwischen der Bohrung 63 und der Erweiterung 67. Das Rückschlagventil 64 weist ferner mehrere, in einem Abstand von der öffnung 62' radial angeordnete Bohrungen 66 auf. Ein Anschlag 68 begrenzt die Bewegung des Rückschlagventils 64 in der Öffnungsrichtung.

Während des Betriebes des Kompressors 1 liegt das Rückschlagventil 64 infolge der Druckdifferenz zwischen dem Kurbelwellengehäuse 10 und dem Motorgehäuse 7 dicht an dem Ventilsitz 65 an. Somit steht das Kurbelwellengehäuse 10 über die öffnung 62* mit dem Ansauggehäuse 7 in Verbindung. Nach dem Abschalten des Kompressors 1 suchen sich die Drücke in den beiden Gehäusen auszugleichen. Das im Motorgehäuse 7 beim Abschalten des Kompressors befindliche öl schiebt das Rückschlagventil 64 in die Öffnungsstellung und legt die öffnungen 66 frei, so dass das öl aus des Motorgehäuse 7 über die öffnungen 66 und 62· in das Kurbelwellengehäuse 10 zurückfliesst.

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Somit ist eine Vorrichtung geschaffen, die für Motorkompressoren in gekapselter Ausführung auf das bisher übliche Rückschlagventil zum Zurückführen von Schmieröl verzichtet, sowie auf die verschiedenen Rohrleitungen und Ventile,. die eine ausreichende Ölversorgung mehrerer Kompressoren vermitteln sollten. Ausserdem brauchen bei der erfindungsgemässen Vorrichtung die Kompressoren nicht mehr auf gleicher Höhe angeordnet sein.

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Claims

18. Mai 1965

Patentansprüche

Motorkompressor in gekapselter Ausführung mit einem Kompressorgehäuse mit eingebautem Kompressor, wobei in dem Kompressorgehäuse ein Schmierölsumpf vorgesehen ist, und mit einem zum Ansaugen des zu komprimierenden Gases dienenden Motorgehäuse mit eingebautem Antriebsmotor, wobei die Motorachse unmittelbar mit der Kurbelwelle des Kompressors gekuppelt ist, und die im Kompressorgehäuse befindliche Schmierölmenge regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überströmöffnung (62) zwischen dem Kompressorgehäuse (10) und dem Motorgehäuse (7) vorgesehen ist und eine Druckdifferenz zwischen den beiden Gehäusen vermittelnde Öffnungen (5*0 derart angeordnet sind, dass überschüssiges Schmieröl durch die Überströmöffnung in das Motorgehäuse eintritt.

BAD

009817/0520 ^BAU

2. Motorkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet) dass in dem Motorgehäuse eine Vorrichtung (45, 46) vorgesehen ist, die den angesaugten Gasstrom begrenzt.

3· Motorkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Motorgehäuse (10) mit der Ansaugleitung verbindende öffnung (60) vorgesehen ist.

4. Motorkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (46) mit Durchströmöffnungen (54) versehen ist.

5. Motorkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die öffnung (60) in der Kurbelwelle (20) angeordnet ist.

6. Motorkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Quer- · schnittsveränderung (64) der Überströmöffnung in Abhängigkeit von einer Änderung der Druckdifferenz zwischen den beiden Gehäusen vorgesehen ist.

7· Motorkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrer· Kompressoren (1, 1') über abwärts gebogene Rohrleitungen (70, 71) «it einer gemeinsamen Ansaugleitung verbunden sind.

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ό. Motorkoapressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoren (1, V) über abwärts gebogene Rohrleitungen (75» 76) mit einer gemeinsamen Auslassdruckleitung verbunden sind*

9. Motorkompressor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame, an dem Kurbelwellengehäuse (10) jedes Kompressors (1, 1¹) in einer bestimmten Höhe des ölspiegels angeschlossene Rohrleitung (80) vorgesehen ist.

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