DE1503507C3 - Flügelzellenverdichter - Google Patents

Description

durch insbesondere zwischen dem Rotor und den Stirnwänden des Gehäuses liegende Spielräume erfolgt.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird das unter dem Förderdruck des Verdichters stehende Schmiermittel den im Rotor gebildeten Schlitzen nicht unmittelbar zugeführt, sondern zunächst in die Kammern des Verdichters eingespritzt. Die Einspritzung erfolgt an einer Stelle, die zwar von der Ansaugöffnung des Verdichters bei allen Betriebszuständen getrennt ist, an der jedoch ein vergleichsweise niedriger Druck, m ein Druck also, der wesentlich unter dem Förderdruck des Verdichters liegt, herrscht. Dies wird dadurch erreicht, daß der Abstand der Einspritzöffnung von der Ansaugöffnung etwa gleich dem Abstand zweier benachbarter Flügel ist. An dieser Stelle hat die Verdientung des Kältemitteldampfes gerade erst begonnen, so daß der in der Kammer herrschende Druck noch weit unter dem Förderdruck des Verdichters liegt.

Da das an dieser Stelle zugeführte Schmiermittel und das darin gelöste Kältemittel unter dem Förderdruck des Verdichters stehen (also einen wesentlich höheren Druck als der in der Kammer herrschende Druck aufweisen), wird das im Schmiermittel gelöste Kältemittel bei Eintritt in die Kammer des Verdichters auf Grund der Druckdifferenz freigesetzt/so daß das Schmiermittel nunmehr im wesentlichen kein Kältemittel enthält. Das kältemittelfreie Schmiermittel gelangt dann durch das Lagerspiel zwischen dem Rotor und den Stirnwänden des Gehäuses zu den Innenräumen der Schlitze, von wo es dem Lager des Rotors zugeführt wird. Auf diese Weise gelangt praktisch ausschließlich kältemittelfreies Schmiermittel zu den Lagern des Rotors, was im Widerspruch zu der Lehre steht, die der US-PS 24 55 297 zu entnehmen ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes soll nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1 und

F i g. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der F i g. 1.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, weist der Verdichter gemäß der Erfindung ein im ganzen mit A bezeichnetes Gehäuse auf, das aus einem zylindrischen Teil 10 und 4c Stirnwänden 12 und 14 sowie einer Kältemittelgaskammer 16 besteht. Diese Teile sind durch lange Kopfschrauben 17 miteinander verbunden.

Das Gehäuse A bildet einen Hohlraum, der durch die zylindrische Wand 20 von Teil 10 am Umfang und die Innenflächen 22, 24 der Stirnwände 12 und 14 begrenzt wird. In dem Hohlraum ist ein zylindrischer Rotor 25 exzentrisch zur Umfangswand 20 drehbar gelagert, so daß zwischen der Umfangswand 20 und den Stirnwandflächen 22, 24 eine halbmondförmige Verdichterkam- st mer 26 entsteht.

An den gegenüberliegenden Enden der Kompressionskammer 26 sind eine Ansaugöffnung 28 und eine Auslaßöffnung 29 vorgesehen, durch die Kältemittelgas in die bzw. aus der Kompressionskammer strömt. Die <■., Auslaßöffnung 29 weist ein herkömmliches Auslaßventil 30 auf.

Der Rotor 25 weist einen zylindrischen Körper 32, der fest auf einer Antriebswelle 34 angeordnet ist, die in den den Stirnwänden 12 bzw. 14 vorgesehenen La- '^ gern 18 und 19 gelagert ist, sowie eine Mehrzahl von Flügeln 36 auf, die in sich im Körper 32 erstreckenden Schlitzen 38 gleitend aufgenommen sind. Um die Flügelkanten in Anlage an der Umfangswand 20 zu halten, werden die Flügel durch mehrere Stifte 40 radial nach außen gedruckt, die in Wirkverbindung mit jedem diametral gegenüberliegenden Flügelpaar stehen. Die Stifte 40, die sich durch Löcher (nicht gezeigt) im Rotorkörper 32 und in der Antriebswelle 34 erstrecken, greifen an kleinen Federn 42 an, die in Bohrungen 43 auf der Unterseite eines jeden Flügels aufgenommen sind und die Flügel auseinander drücken.

Wie eingangs bereits bemerkt, sind Mittel vorgesehen, um das Gemisch aus Kältemittel und öl unmittelbar so in die Verdichterkammer 26 einzuspritzen, daß das aus dem Gemisch frei werdende Kältemittel nicht dem Ansaugvolumen entspricht und damit auch nicht das Ansaugen beeinträchtigt. Der hier benutzte Ausdruck »Ansaugvolumen« soll alle Teile des Verdichterhohlraums umfassen, die bei jeder Stellung der Flügel mit der Ansaugöffnung-28 in Strömungsmittelverbindung stehen. Es ist ersichtlich, daß, während sich die Flügel durch den Verdichterhohlraum in der durch den Pfeil (F i g. 2) angedeuteten Richtung bewegen, sich das Volumen des Hohlraums der mit der Einlaßöffnung in Verbindung steht, ändert. Die in F i g. 2 gezeigten Flügel haben eine Stellung, in der der neben der unteren Kante 28a der Saugöffnung liegende Flügel gerade den Ansaughub beendet. Folglich schließt das Ansaugvolumen an diesem Punkt das gesamte Volumen hinter dem führenden Flügel ein, d.h. dem 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 dem Hohlraum, die gerade vor (in Drehrichtung) dem führenden Flügel liegt, wenn ein angrenzender, nachfolgender Flügel den letzten Punkt passiert, an dem die Ansaugöffnung den Verdichterhohlraum schneidet.

Zum Einspritzen des Öl-Kältemittelgemischs ist ein Kanal 46 vorgesehen, der einerseits mit dem Sumpf 47 der Kältemittelgaskammer 16 und andererseits mit einem im Gehäuseteil 10 vorgesehenen Kanal 48 in Verbindung steht. An den gegenüberliegenden Stirnflächen des Gehäuseteils 10 sind kleine Einspritzöffnungen 49a, 496 in Form von Nuten vorgesehen, die den Kanal 48 mit dem Verdichterhohlraum 26 an der Stelle verbinden, an der der Ansaughub beendet ist.

Zwischen der Stelle, an der der Ansaughub beendet ist, und der Auslaßöffnung ändert sich der jeweils erreichte maximale Druck je nach der radialen Entfernung zwischen dem Rotorumfang und der Umfangswand 20 des Gehäuseteils 10. Unmittelbar neben der Auslaßöffnung tritt gerade vor dem Öffnen des Auslaßventils eine Überverdichtung auf. Andererseits ist an einem Punkt, der etwas jenseits dieses Punkts liegt, an dem das Ansaugvolumen verschlossen ist, der erreichte Maximaldruck wesentlich niedriger als der Auslaßdruck. Da das Gemisch aus Kältemittel- und Öl unter Auslaßdruck steht, weil der Kältemitteldampf über dem Gemisch im Sumpf 47 immer Auslaßdruck hat, verdampft das Kältemittel in dem öl und wird von dem Öl freigeben, wenn es in die Niederdruckseite des Hohlraums eingespritzt wird.

Gleichzeitig ist ersichtlich, daß, während der Punkt, an dem das Gemisch aus Kältemittel- und Öl eingespritzt wird, unter geringerem Druck steht als der, der in der Kältemittelgaskammer herrscht, der freigegebene Dampf sich nicht in den Ansaugraum ausdehnen kann, da er an diesem Punkt durch einen Flügel verschlossen ist, der den unteren Rand 28a der Ansaugöffnung passiert.

Während der Rotor in der in F i g. 2 gezeigten Pfeilrichtung angetrieben wird, nimmt die radiale Bewegung der Flügel zuerst zu, bis der Flügel einen Punkt X zwischen der Ansaug- und Auslaßöffnung erreicht, der sich diametral gegenüber dem Punkt befindet, der neben der Auslaßöffnung liegt und an dem Rotorkörper 32 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. I!

Diese zyklische Bewegung der Flügel erzeugt eine entsprechende Vergrößerung und Verkleinerung des Volumens der Räume unter den Flügeln, wobei diese Räume durch die Stirnwandflächen 22, 24 die untere Kante eines jeden Flügels und den Boden der die Flügel 36 aufnehmenden Schlitze 38 begrenzt werden.

Das durch die Einspritzöffnung eingespritzte Schmiermittelgemisch fließt durch den Spielraum zwischen den Stirnflächen des Rotors 25 und den Stirnwandflächen 22, 23 der Verdichterkammer 26 wie auch ■' zwischen den Seiten der Flügel und den angrenzenden Seitenwänden der Schlitze 38, in denen die Flügel 36 aufgenommen sind, hindurch und füllt am Ende den Raum unter jedem Flügel aus, wenn die Flügel an oder in der Nähe eines PunktsXim wesentlichen voll ausge^: -^ fahren sind.

Die Stirnwand 12 ist mit einer Ausnehmung 55 (dessen Lage in F i g. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet ist) versehen, die eine Strömungsmittelverbindung des Kanals 56 mit dem Raum zwischen dem vorderen .'<" Lager 18 und der Dichtung 58 bildet. Wenn die Räume unter den Flügeln sich den Stellen nähern, an denen ihr Volumen am kleinsten und der Maximaldruck des Schmiermittels erreicht ist, passieren die Enden dieser Räume in ausgerichteter Lage die Ausnehmung 55. Da- vher wirken die Flügel als Pumpen für das Schmiermittel, um am Ende durch den Kanal 56 in den Raum zwischen dem Lager und der Dichtung gedruckt zu werden.

Die Kältemittelkammer 16 des Gehäuses A weist zwei Kammern 60,62 auf, die durch eine Trennwand 64 gebildet sind, wie es in F i g. 3 gezeigt ist. Die in der oberen linken Ecke dieser Figur gezeigte Kammer 60 ist eine Ansaugkammer, in die von dem Verdampfer Kältemittelgas geleitet wird. Diese Ansaugkammer steht mit der in F i g. 2 gezeigten Ansaugöffnung 28 in Verbindung. Die andere Kammer 62 ist die Gasauslaßkammer, in die das unter Druck stehende Kältemittelgas über das Auslaßventil 30 und eine öffnung 66 in der hinteren Stirnwand 14 geleitet wird. Das Auslaßgas strömt durch zwei öltrennvorrichtungen 68a, 686 nach unten und durch den Auslaßkanal 70, sowie einen äußeren Anschluß 72 und eine Leitung zum Kondensator.

Während das Gas durch die öltrennvorrichtungen strömt, koalesziert das öl und trennt sich von dem Kältemittel. Folglich wird ein bei L angedeuteter ölspiegel im Sumpf 47 der Kältemittelgaskammer gebildet, der über die Kanäle 48 und 46 mit den öleinspritzöffnungen 49a und 496 verbunden ist. Da das öl unter Auslaßdruck steht, wird es zwangläufig in die Verdichterkammer gedrückt.

Während der vorstehend beschriebene Flügelzellenverdichter nur einen einzigen öldurchlaß in der vorderen Stirnwand 12 aufweist, können natürlich auch zusätzliche Durchlässe in der hinteren Stirnwand 14 für die Schmierung des hinteren Lagers 19 vorgesehen werden. Weiterhin ist ersichtlich, daß zusätzliche Durchlässe je nach Bedarf für die Schmierung anderer Flächen vorgesehen werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Flügelzellenverdichter mit in Schlitzen des Rotors gleitend verschiebbaren Flügeln, die mit der Innenwand des Gehäuses mehrere bei Drehung des Rotors an einer Ansaug- und Auslaßöffnung vorbeilaufende volumenveränderliche Kammern zum Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen des Strömungsmittels bilden, wobei den im Rotor gebildeten Schlitzen radial innerhalb der Flügel Schmiermittel zugeführt und zumindest ein Teil dieses Schmiermittels durch die als Pumpenkolben wirkenden Flügel über im Gehäuse gebildete und von den Stirnseiten ausgehende Kanäle an das bzw. die Lager des Rotors abgegeben wird und wobei Schmiermittel zum Schmieren der bewegten Teile des Verdichters in die Kammern eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (A) des zur Kompression verdampften Kältemittels dienenden Verdichters mindestens eine Einspritzöffnung (49a, 49i») zum Zuführen von unter dem Förderdruck stehenden Schmiermittel gebildet ist, die in an sich bekannter Weise mindestens an einer von der Ansaugöffnung (28) und der Auslaßöffnung (29) dauernd getrennten Stelle in den Verdichterkammern (26) mündet, daß der Abstand der Einspritzöffnung (49a, 496) von dem Ende der Ansaugöffnung (28) etwa gleich dem Abstand zweier benachbarter Flügel (36) ist und daß die Zuführung des Schmiermittels zu den im Rotor (25) gebildeten Schlitzen (38) durch insbesondere zwischen dem Rotor und den Stirnwänden (12, 14) des Gehäuses liegende Spielräume erfolgt.

   Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter mit in Schlitzen des Rotors gleitend verschiebbaren Flügeln, die mit der Innenwand des Gehäuses mehrere bei Drehung des Rotors an einer Ansaug- und Auslaßöffnung vorbeilaufende volumenveränderliche Kammern zum Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen des Strömungsmittels bilden, wobei den im Rotor gebildeten Schlitzen radial innerhalb der Flügel Schmiermittel zugeführt und zumindest ein Teil dieses Schmiermittels durch die als Pumpenkolben wirkenden Flügel über im Gehäuse gebildete und von den Stirnseiten ausgehende Kanäle an das bzw. die Lager des Rotors abgegeben wird und wobei Schmiermittel zum Schmieren der bewegten Teile des Verdichters in die Kammern eingeführt wird.

   Der bekannte Verdichter, von dem die Erfindung ausgeht, ist in der US-PS 22 75 774 beschrieben. Bei diesem bekannten Verdichter erfolgt die Zuführung des Schmiermittels zu den im Rotor gebildeten Schlitzen durch im Gehäuse gebildete Kanäle. Das Schmiermittel wird dabei denjenigen Schlitzen des Rotors zugeführt, deren Flügel sich gerade im Ansaughub befinden. Das Schmiermittel wird dann von den Flügeln komprimiert. Nach der hierbei stattfindenden Druckerhöhung des Schmiermittels wird es durch ebenfalls im Gehäuse gebildete Kanäle aus den Schlitzen des Rotors wieder abgeführt und zum Teil an die Lager des Rotors abgegeben und zum anderen Teil zur Schmiermittelquelle zurückgeführt. Gemäß einer Ausführungsform des bekannten Verdichters sind die Flügel derart ausgebildet, daß sie in ihrer maximal ausgefahrenen Stellung eine Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum der Schlitze und den Kammern des Verdichters freigeben, so daß ein Teil des in den Rotorschlitzen enthaltenen Schmiermittel in die Kammern des Verdichters gelangen kann.

   Durch die bekannte Anordnung wird eine ausgezeichnete Schmierung der bewegbaren Teile des Verdichters erzielt, da das unter dem Förderdruck des Verdichters zugeführte Schmiermittel von den als Pumpen wirkenden Flügeln noch höher verdichtet und anschließend sowohl zu den Lagern wie auch zu den Kammern des Verdichters geführt wird. Wird jedoch ein solcher Flügelzellenverdichter zum Verdichten von Kältemittel 5 verwendet, so treten besondere Schwierigkeiten auf. In dem Schmiermittel, das aus der Förderleitung des Verdichters abgezweigt wird, ist nämlich ein nicht unbeträchtlicher Anteil Kältemittel enthalten. Dieses im Schmiermittel gelöste Kältemittel gelangt gemeinsam mit dem unter Förderdruck stehenden Schmiermittel zu den Lagern des Verdichters, wo das Kältemittel je nach seiner Beschaffenheit den Lagerwerkstoff mehr oder weniger angreift.

   Es ist ferner aus der US-PS 24 55 297 ein Flügelverdichter bekannt, bei dem im Gehäuse eine Einspritzöffnung zum Zuführen von unter Druck stehbndem-Schmiermittel gebildet ist, die an einer von der Ansaugöffnung und der Auslaßöffnung dauernd getrennten Stelle in den Verdichtungskammern mündet.

   Zum einen wird bei der bekannten Anordnung das Schmiermittel zunächst durch eine Leitung in den radial innerhalb der Flügel liegenden Innenraum der Rotorschlitze geführt, ehe es zu der im Gehäuse des Verdichters gebildeten Einspritzöffnung gelangt. Bei diesem Verdichter gelangt somit ebenfalls das im Schmiermittel gelöste, gasförmige Strömungsmittel zu den Lagern des Rotors. Zum anderen — und dies ist noch wesentlich wichtiger — gibt die betreffende Patentschrift die Lehre, die Druckdifferenz, der das Schmiermittel beim Eintritt in die Verdichterkammer ausgesetzt ist, möglichst klein zu machen. Dies wird zum einen dadurch erreicht, daß vor der Einspritzöffnung eine Drosselstelle angeordnet ist. Zum anderen ist die Einspritzöffnung an einer Stelle angeordnet, die einen

   4- vergleichsweise großen Abstand von der Ansaugöffnung und einen vergleichsweise kleinen Abstand von der Auslaßöffnung hat. Der Zweck dieser Maßnahme ist, zu verhindern, daß das im 'Schmiermittel gelöste Gas sich freisetzt und damit den Wirkungsgrad des

   .-■e Verdichters beeinträchtigt.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs beschriebenen Flügelzellenverdichter derart auszubilden, daß bei der Verwendung des Verdichters zum Verdichten von verdampftem Kältemittel das im Schmiermittel gelöste Kältemittel nicht zu den Rotorlagern gelangt.

   Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Gehäuse des zur Kompression verdampften Kältemittels dienenden Verdichters mindestens eine Einspritzöffnung zum Zuführen von unter dem Förderdruck stehenden Schmiermittel gebildet ist, die in an sich bekannter Weise mindestens an einer von der Ansaugöffnung und der Auslaßöffnung dauernd getrennten Stelle in den Verdichtungskammern mündet, daß der Abstand der Einspritzöffnung von dem Ende der Ausgangsöffnung etwa gleich dem Abstand zweier benachbarter Flügel ist und daß die Zuführung des Schmiermittels zu den im Rotor gebildeten Schlitzen