DE1503507A1 - Schmiervorrichtung fuer Verdichter,insbesondere fuer rotierenden Verdichter mit Gleitschiebern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Kompressoren und insbesondere Verbesserungen in Schmieranlagen für umlaufende Kompressoren mit gleitenden Schiebern.

Es ist allgemein anerkannt, dass rotierende, mit Gleitschiebern versehene Verdichter gegenüber herkömmlichen Kolbenverdichtern mit hin- und hergehenden Kolben viele Vorteile bieten, insbesondere bezüglich verbesserter Zuverlässigkeit und verringerte Schwingungen und Geräuschen. Andererseits wirft die Speisung der Lager und Dichtungen in einem Kreiselverdichter mit Schmier- und Kühlmitteln oft viele Probleme auf, insbesondere bei Kompressoren, die in Kühlschränken verwandt werden. So sind z.B. Mittel zur Direkteinspritzung des Schmiermittels in die Kompressorkammer in Kühlschrankkompressoren verworfen worden, während sie bei Luftkompressoren und Vakuumpumpen oft angetroffen werden. Der Grund dafür ist, dass das in Kühlanlagen benutzte Schmiermittel einen hohen Anteil an gelöstem Kühlmittel enthält, das sich mit Öl vermengt. Wenn die Mischung aus Öl und Kühlmittel in die Kompressionskammer neben die Ansaugöffnung gespritzt wird, verdampft das

Kühlmittel aus dem Öl und dehnt sich unter den an dieser Stelle herrschenden verhältnismäßig niedrigen Druckbedingungen aus. Dadurch füllt der Kühlmitteldampf das Ansaugvolumen aus und verzögert den Durchfluß des Ansauggases in die Kompressionskammer. Dies verringert die Leistung des Kompressors und beeinträchtigt seine betriebsmäßige Wirksamkeit.

Ein anderes dem Betrieb der normalen Kreiselverdichter innewohnendes Problem ist das Unvermögen, einen zufriedenstellenden Schmiermittelfluß an die kritischen Teile, wie Lager und Dichtungen, aufrechtzuerhalten. Es ist ersichtlich, dass der Rotor, der sich unter hohen Drehzahlen dreht, dazu neigt, jedes Schmiermittel von der Rotationsachse nach außen zu schleudern. Folglich ist es schwierig, einen zufriedenstellenden Schmiermittelfluß an die Lager und Dichtungen zu schaffen, die mit der Antriebswelle verbunden sind, welche sich entlang der Drehachse des Rotors erstreckt.

Erfindungsgemäß wird Öl unter Verdränger-Druck in wenigstens einen Teil der Lager und Dichtungen gedrückt, um sicherzustellen, dass sie in zufriedenstellender Weise gekühlt und geschmiert werden.

Es ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung, einen verbesserten Kreiselgleitschieberverdichter zu schaffen, der sich insbesondere für die Verwendung in einer Kühlanlage eignet.

Die Erfindung bezweckt außerdem, eine Schmieranlage für einen Kreiselverdichter zu schaffen, die Mittel verwendet, um eine Mischung aus Öl und Kühlmittel direkt in einer Weise in die Kompressionskammer zu spritzen, bei der eine wesentliche Trennung des Kühlmittels vom Schmiermittel bewirkt wird, ohne den Strom des Ansauggases in die Kompressionskammer wesentlich zu beeinträchtigen.

Die Erfindung sieht einen positiven Verdrängerdruck vor, um einen zufriedenstellenden Schmiermittelfluß zu den Lagern und Dichtungen in dem Kompressor sicherzustellen.

Andere Vorteile gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Kompressor gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie 2-2 von Fig. 1 und

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 weist der Kompressor der Erfindung ein Gehäuse auf, das allgemein mit A bezeichnet ist und einen Zylinderteil 10, Endplatten 12 und 14 und eine Kühlmittelgaskammer 16 hat; alle diese Teile sind durch geeignete Mittel, wie verlängerte Kopfschrauben 17, miteinander verbunden.

Das Gehäuse A schließt eine Innenhöhlung ein, die durch eine zylindrische Umfangswand 20 in dem Zylinderteil 10 und Endwände 22, 24 begrenzt wird, die durch die nach innen zeigenden Flächen der Endplatten 12 und 14 gebildet werden. In der Höhlung ist ein zylindrischer Rotor 25 drehbar gelagert und ist in diesem

Hohlraum exzentrisch zu der Umfangswand angeordnet, um zwischen der Umfangswand und den Seitenwänden 22, 24 eine halbmondförmige Kompressionskammer 26 zu bilden.

Mit den gegenüberliegenden Enden der Kompressionskammer 26 sind eine Ansaugöffnung 28 und eine Auslaßöffnung 29 verbunden, durch die Kühlmittelgas aus der Kompressionskammer zugelassen bzw. abgelassen wird. An die Auslaßöffnung 29 ist ein herkömmliches Auslaßventil 30 angeschlossen.

Der Rotor 25 hat eine zylindrische Nabe 32, die an der Antriebswelle 34 befestigt ist, welche in den Endplatten 12 bzw. 14 drehbar auf Lagern 18 und 19 gelagert ist, und eine Mehrzahl von Flügeln oder Schiebern 36, die in einer Mehrzahl von quer verlaufenden Schlitzen 38 in der Nabe aufgenommen und in ihnen hin- und herbewegbar sind. Um die Flügelspitzen in Berührung mit der Umfangswand 20 zu halten, werden diese Flügel durch eine Mehrzahl von Zapfen 40 radial nach außen gedrängt, die in Wirkverbindung mit jedem Paar von diametral gegenüberliegenden Flügeln stehen. Die Zapfen 40, die sich durch Löcher (nicht gezeigt) in der Nabe und Antriebswelle erstrecken, spannen die Flügel elastisch gegeneinander durch kleine Federn 42 vor, die von entsprechenden Bohrungen 43 auf der Unterseite jedes Flügels aufgenommen sind.

Wie in den Eingangsbemerkungen ausgeführt wurde, sind Mittel vorgesehen, um die Schmiermittel- und Ölmischung direkt in einer Weise in die Kompressionskammer 26 einzuspritzen, in der das von der Mischung freigelassene Kühlmittel nicht das Ansaugvolumen ausfüllt und damit den Fluß des Ansauggases darin stört. Der hier benutzte Ausdruck "Ansaugvolumen" soll alle Teile des Kompressionshohlraums umfassen, der bei jeder Stellung der Schaufeln in Strömungsmittelverbindung mit der Ansaugöffnung 28 steht. Es ist ersichtlich, dass, während sich die Flügel durch den Kompressionshohlraum in der durch den Pfeil (Fig. 2) angedeuteten Richtung bewegen, sich das Volumen oder das Ausmaß der Höhlung ändert, das für die Einlaßöffnung offen ist. Die in Fig. 2 gezeigten Flügel haben eine Stellung, in der der neben der unteren Kante 28a der Saugöffnung liegende Flügel gerade das Ansaugvolumen verschließt. Folglich schließt das Ansaugvolumen an diesem Punkt das gesamte Volumen hinter den führenden Flügel ein, d.h. den Flügel vor demjenigen Flügel, der neben der Kante 28a der Ansaugöffnung steht. Daher ist der Punkt, an dem das Ansaugen abgeschlossen wird, die Stelle in der Höhlung, die gerade vor (in Drehrichtung) dem führenden Flügel liegt, wenn ein angrenzender nachfolgender Flügel den letzten Punkt passiert, an dem die Ansaugöffnung den Kompressionshohlraum schneidet.

Mittel zum Einspritzen des Öl-Kühlmittels sind durch einen Strömungsmitteldurchlaß 46 vorgesehen, der mit dem Sammel- oder dem Sumpfteil 47 der Kühlmittelgaskammer 10 in Verbindung steht, wobei sich der Durchlaß mit einem Strömungsmitteldurchlaß 48 durch den Zylinderteil deckt. An den entgegengesetzten Enden des Zylinderteils sind schmale Nuten 49a, 49b in seiner Stirnseite angeordnet, damit das verdünnte Schmiermittel an dem Punkt, an dem das Ansaugvolumen geschlossen ist und der oben beschrieben wurde, in die Kompressionskammer gespritzt werden kann.

Zwischen dem Punkt, an dem das Ansaugen abgeschlossen ist, und der Auslaßöffnung ändert sich der zu irgendeiner Zeit erreichte maximale Druck je nach der radialen Entfernung zwischen dem Nabenumfang und der Umfangshohlraumwand 20. Unmittelbar neben der Auslaßöffnung tritt gerade vor dem Öffnen des Auslaßventils eine Über-Verdichtung auf. Andererseits ist an einem Punkt, der etwas jenseits dieses Punktes liegt, an dem das Ansaugvolumen verschlossen ist, der erreichte Maximaldruck wesentlich niedriger als der Auslaßdruck. Da die Kühlmittel-Öl-Mischung unter Auslaßdruck steht, weil der Kühlmitteldampf über der Mischung in dem Sumpf immer Auslaßdruck hat, verdampft das Kühlmittel in dem Öl und wird von dem Öl freigegeben, wenn es in die Niederdruckfläche in dem Hohlraum gespritzt wird.

Gleichzeitig ist ersichtlich, dass, während der Punkt, an dem die Kühlmittel-Öl-Mischung eingespritzt wird, unter geringerem Druck steht als der, der in dem Kühlmittelgaskammertank herrscht, der freigegebene Dampf sich nicht in das Ansaugvolumen ausdehnen kann, da das Ansaugvolumen an diesem Punkt durch einen Flügel verschlossen worden ist, der den unteren Rand 28a der Ansaugöffnung passiert.

Während der Rotor in der in Fig. 2 gezeigten Pfeilrichtung getrieben wird, nimmt die radiale Bewegung der Flügel zuerst zu, bis der Flügel an einem Punkt X zwischen der Ansaug- und Auslaßöffnung ist, der sich diametral gegenüber dem Punkt befindet, der neben der Auslaßöffnung liegt und an dem die Nabe im wesentlichen an der Umfangswand 20 anliegt. Von da an bewegen die Flügel sich radial nach innen, bis sie einen Punkt gerade hinter der Auslaßöffnung 29 erreichen.

Diese zyklische Bewegung der Flügel erzeugt eine entsprechende Erweiterung und Verengung des Volumens der Räume unter den Flügeln, wobei diese Räume durch die Seitenwände 22, 24, die untere Kante jedes Flügels und den Boden der flügelaufnehmenden Schlitze 38 begrenzt werden.

Die durch die Einspritzöffnung eingespritzte Öl- und Schmiermittelmischung fließt durch den Spielraum zwischen den Enden der Rotornabe 32 und den Seitenwänden 22, 23, der Kompressionskammer 26 wie auch zwischen den Seiten des Flügels und den angrenzenden Seitenteilen der Schlitze, in denen die Flügel aufgenommen sind, hindurch und füllt am Ende den Raum unter jedem Flügel aus, wenn die Flügel an oder in der Nähe eines Punktes X im wesentlichen voll ausgestreckt sind.

Die Endplatte 12 ist mit einem eingeschnittenen Teil 55 (dessen Lage in Fig. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet ist) versehen, das in Strömungsmittelverbindung mit dem Raum zwischen dem Vorderlager 18 und der Drehrichtung 58 durch den Strömungsmitteldurchlaß 56 versetzt ist. Während die Räume unterhalb der Flügel sich ihren völlig zusammengezogenen Stellungen nähern, die dem Maximaldruck des Schmiermittels in diesen Räumen entsprechen, passieren die Enden dieses Raumes in ausgerichteter Lage mit dem vertieften Abschnitt 55. Daher wirken die Flügel als Pumpen, in die Öl gegossen und dann verdichtet wird, um am Ende durch den Durchlaß 56 an den Raum zwischen dem Lager und der Dichtung abgegeben zu werden.

Der Gaskammerteil 16 des Gehäuses A weist zwei Kammern 60, 62 auf, die mit einer Trennwand versehen sind, wie in Fig. 3 gezeigt wird. Die in der oberen linken Ecke dieser Figur gezeigte Kammer oder Abteilung 60 ist eine Ansaugkammer, in die von dem Verdampfer Ansauggas geleitet wird. Dieses Ansauggasabteil steht mit der in Fig. 2 gezeigten Ansaugöffnung in Verbindung. Das andere Abteil 62 ist das Gasauslaßabteil, in das das unter Druck stehende Gas über das Auslaßventil 30 und eine Öffnung 66 in der hinteren Endplatte 14 geleitet wird. Das Auslaßgas fließt durch zwei Öltrennvorrichtungen 68a, 68b nach unten und fließt durch den Auslaßdurchlaß 70 nach außen, der einen äußeren Anschluß 72 und eine an den Kondensator führende Leitung hat.

Während das Gas durch die Öltrennmittel fließt, koalesziert das Öl und trennt sich von dem Kühlmittel. Folglich wird ein bei L angedeutetes Ölniveau in dem unteren oder Sammel- oder Sumpfabschnitt 47 der Gaskammer gebildet, das über die Durchlässe 48 und 46 und die Öleinspritzöffnungen 49a und 49b verbunden ist. Da das Öl unter Auslaßdruck steht, wirkt eine positive Verdrängerkraft auf das Öl ein, um es in die Kompressorkammer zu drücken.

Während die hier beschriebene Einheit nur einen einzigen Durchlaß in der vorderen Endplatte zeigt, können natürlich auch zusätzliche Durchlässe in der hinteren Endplatte 14 für die Schmierung des hinteren Lagers vorgesehen werden. Weiterhin ist ersichtlich, dass zusätzliche Durchlässe ja nach Bedarf für die Schmierung anderer Flächen vorgesehen werden können.

Obwohl nur eine besondere Ausführungsform beschrieben worden ist, sind zahlreiche Änderungen möglich, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.

Claims (3)

1. Rotierender Verdichter mit gleitenden Flügeln für Kühlzwecke mit einer Kompressionskammer, einem Rotor, der eine Mehrzahl von hin- und hergehenden Flügeln hat, und Mitteln zum Einspritzen eines mit dem Kühlmittel verdünnten Schmiermittels in die Kompressionskammer, wobei diese Mittel eine Einspritzöffnung aufweisen, die an einem Punkt angeordnet ist, an dem das Ansaugvolumen verschlossen ist, aber in einer Fläche, die im wesentlichen unter dem Auslaßdruck liegt, und mit Mitteln, die einen Durchlaß für das Schmiermittel von der Druckkammer zu Räumen unterhalb der Flügel schaffen, gekennzeichnet durch einen Strömungsdurchlaß (56), dessen Eingangsende (55) sich wahlweise mit den Räumen unter den Flügeln deckt, während der Rotor sich an dem Eingangsende vorbeibewegt, das an einem Punkt angeordnet ist, an dem sich die Flügel in eine im wesentlichen völlig zusammengezogene Stellung bewegt haben.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Auslaßgas getrennter Sammeltank oder Sumpf (47) für die Aufnahme des mit Kühlmittel verdünnten

Schmiermittels vorgesehen ist, dass Kanäle (46, 48) das verdünnte Schmiermittel zu dem Einspritzeinlaß leiten, und Mittel (66) vorgesehen sind, um das angesammelte verdünnte Schmiermittel im wesentlichen unter Auslaßdruck zu halten.

3. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die den Druck des verdünnten Schmiermittels aufrechterhalten, ein Gehäuse (16), dessen unteres Teil den Sammeltank oder Sumpf enthält, und Mittel (66) aufweisen, um den Kühlmitteldampf unter Auslaßdruck in den oberen Teil des Gehäuses zu leiten, wobei dann dieser Dampf einen Druck auf das Schmiermittel ausübt.