DE1915059A1

DE1915059A1 - Drehkolbenverdichter mit verbessertem OElabscheider

Info

Publication number: DE1915059A1
Application number: DE19691915059
Authority: DE
Inventors: Moore Walter C; Harlin Lester E
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1968-03-26
Filing date: 1969-03-25
Publication date: 1969-10-02
Also published as: FR2004779B1; GB1240245A; US3478957A; DE1915059B2; FR2004779A1; DE1915059C3; JPS505403B1

Description

PATENTANWÄLTE

H. NE GENDANK· dipl.-ing. H. HAITCK · dipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN. \ _o■ „ ■

I y 1-5 059

ZÜSIELIUNGSANSCHHIFTi HAMBURG 36 · NEUER WALL 4:1

TEL. 367438 UND 364115

Borg-Warner Corporation "^ura· negedapatent hambuhg

200 South Michigan Avenue München 15 · mozahtsth.23

TEL.Π380Β8β

Chicago, 111. 60604-/USA

TELSGR. NEGEDAFATBNT MÜNCHEN

Hamburg, 24-. März 1969

Drehkolbenverdichter mit verbessertem Oelabscheider

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kühlmittelverdichter, insbesondere einen Drehkolbenverdichter mit Gleitflügel mit einem verbesserten Oelabscheider.

Wie in der amerikanischen Patentschrift 3. 258 198 beschrieben, ist eines der wichtigsten Probleme, welche beim Bau eines Kühlanlage-Verdichters auftritt, das OeI oder Schmiermittel, das in das Ausioßgas hineingekommen ist, wirksam zu entfernen· Da das OeI teilweise mit dem Kühlmittel mischbar ist, ist es unvermeidbar, daß etwas davon durch das System fließt. Jedoch führen größere Mengen mit dem Kühlmittel ausfließendem OeI zur Herabsetzung der Wärmeübertragung im Kondensator und Verdampfer. Darüber hinaus ist es unter bestimmten Bedingungen möglich, den Verdichter vollständig an OeI verarmen zu lassen, was zum Versagen des Verdichters führen kann.

In dem zitierten amerikanischen Patent sind Mittel beschrieben,

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wodurch das OeI zuers-^oaleziert wird und dann aus dem Ausstoß-Gasstrom entfernt wird. Während der in dieser Patentschrift beschriebene Oelabscheider in bestimmten Anwendungen für sehr geeignet befunden wurde, ist die .Konstruktion_f welche den wesentlichen Teil der Erfindung darstellt, in vieler Hinsicht für besser befunden wurden. Der Ausscheider wirkt nicht nur über einen weiten Kapazitätsbereich, sondern nimmt auch einen kleineren Raum ein. Dies ist für Fahrzeuge von großer Bedeutung, wo Größe und Gewicht beschränkt sein müssen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Kühlungs-Drehkolbenverdichter mit einem .Oelabscheider zu schaffen, welcher noch wirksamer und sehr kompakt ist. Dieser Oelabscheider soll besonders für Drehkolbenverdichter mit Gleitflügel geeignet sein, der an sich mehr OeI in den Ausstoßgasstrom hineinbringt als ein üblicher "Verdichter mit hin und her gehendem Kolben,

Die Erfindung wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß das Verdichtermantelrohr von einem Mantelgehäuse eingeschlossen ist, so daß der Raum zwischen Mantelrohr und Mantelgehäuse eine Kammer bildet, in welche das heiße Ausstoßgas abgegeben wird. Ein koalezierender Abscheider reicht quer durch das Mantelgehäuse, ein Paar von Kammern auf jeder Seite des Abscheidermediums begrenzend. Das Ausstoßgas wird in die erste Kammer zwischen dem Medium und dem Ende des Mantelgehäuses gelenkt, so daß es sich in einen größeren Raum" eines Rohres, das mit der Auslaßöffnung verbunden ist*

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ausdehnen kann. Das Gas wird zum Ende des Mantelgehäuses hingelenkt. Der Gesehwindigkeitsabfall, der mit der Freigabe in ein größeres Volumen verbunden ist, führt zum Freiwerden des in dem Gas enthaltenen OeI, Wenn das Gas am Ende des Mantelgehäuses abgelenkt wird und zur Abgasleitung strömt, überstreicht es im weseni?lichen die ganze Fläche eines koalezierenden Mediums· Bas vom koalezierenden Medium zurückgehaltene OeI läuft in den Oelsumpf ab· Die Abgasleitung reicht ausreichend weit in das Mantelgehäuse hinein, so daß das Gas außerordentlich schnell die Richtung ändern muß. Folglich scheidet sich etwa noch zurückgebliebenes OeI aus dem Gasstrom ab und das relativ oelfreie Gas tdtt durch die Ausstoßleiiruiig aus·

Die wjjksame Nutzung der Fläche, durch welche das Gas auf seinem Weg durch das koalezierende Medium streift, gestattet einen wesentlich kleineren Abscheider, als üblicherweise bei dem gleichen Volumen erforderlich ist. Es ist zwar grundsätzlich unmöglich, alles OeI aus dem Ausstoßgas auszuscheiden, aber die hier beschriebene Konstruktion ist wesentlich wirksamer als irgendeine der bekannten.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nun folgende genauere Beschreibung, die in Verbindung mit den Figuren vorgenommen wird, noch deutlicher werden.

Fig. 1 ist ein Bild eines Verdichters, der nach den Prinzipien der Erfindung gebaut worden ist (gezeigt mit Teilen weggebrochen und teilweise im Querschnitt),

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. 2 ist ein Querschnittsbild entlang der Linie 2r-2

der Fig. 1.

Bezugnehmend auf die Figuren, insbesondere Fig. 1, besteht der Verdichter, der nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung gebaut ist, aus- einem Gehäuse A, welshes einen Rotoraufbau B enthält, und ein Mantelgehäuse 0, welches den Verdichter umgibt und an der vorderen Lagerplatte befestigt ist, dadurch einen Teil des Gehäuses bildend.

Das Verdichtergehäuse A schließt ein Mantelrohr 10 mit einer ■ zylindrischen Bohrung 12 ein, eine vordere Lagerplatte 14 und eine hintere Lagerplatte 16, alles mittels Kopfschrauben

in
befestigt. Der Rotoraufbau B ist/der Mantelrohrbohrung 12 ' aufgenommen und schließt einen geschlitzten Rotor 20 ein, welcher eine Vielzahl von im wesentlichen radial sich erstreckenden und hin und her bewegbaren Flügeln22 trägt. Die Achse des Rotors 20 ist außermittig oder exzentrisch mit Bezug auf die Achse der Bohrung 12 angeordnet, so daß die Bohrung 12, die vordere Lagerplatte 14, die hintere Lagerplatte 16 und der Rotor zusammenarbeiten, um eine mondförmige Verdichtungskammer oder Kompressionsraum 24 zu schaffen. Der Rotor 20 wird durch eine Welle 28 angetrieben, die in. einem Lager 30 gelagert ist, welches von der hinteren Lagerplatte 16 in dem ausgenommenen Teil 32 und einem Lager 34 in der vorderen Lagerplatte getragen wird. .

Da die bevorzugte Ausführungsform besonders für Fahrzeuge ■► geeignet, ist, wird der Rotor von einer Keilriemenscheibe

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durch eine übliche elektromagnetische Kupplung 36 angetrieben. Die Keilriemenscheibe 35 ist in einem Lager 37 drehbar gelagert, dessen innerer Laufring von einem axialen Ansatz. 38 der vorderen Lagerplatte 14 getragen wird und so angeordnet ist, daß er in Antriebsverbindung mit dem Motorventilatorriemen oder einem Hilfstreibriemen (nicht gezeigt) steht. Der Ansatz 38 der vorderen Lagerplatte ist mit einer Dichtung 40 versehen, die in eine Nabe 42 auf der . Antriebsachse eingreift, um einen Verlust an Kühlmittel und Schmiermittel durch das Vorderplatten-Gleitlager zu verhindern·

vom Ansauggas vom Verdampfer (nicht gezeigt) wird/Durchgang aufgenommen, der in der vorderen Lagerplatte 14 gebildet ist· Sowohl die vordere wie auch die hintere Lagerplatte sind mit nierenförmigen Ausnehmungen 44 versehen (nur eine davon ist in B¹Xg, 2 gezeigt) , um das Ansauggas in die Saugstufe des Kompressorraumes 24 einzulassen. Die Ausnehmungen sind durch einen Kanal 45 in dem Mantelrohr 10 fließend verbunden.

Wenn der Rotor in Sichtung des Pfeiles in Fig. 2 angetrieben wird, wird das Ansauggas zwischen zwei Flügeln eingeschlossen und weiter zum Ausstoßgebiet gebracht. Indem dies geschieht, reduziert sich der Raum zwischen den benachbarten Flügeln, was/einem entsprechenden Anstieg des Gasdruckes führt. Ein Ausstoßventil 50 ist in der Ausstoßzone vorgesehen· Das Gas ; geht durch eine Reihe von Durchlässen 52 in dem Mantelrohr 10 j hindurch; diese Durchlässe 52 sind von einem blattfederartigen

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Auslaßventil 53 bedeckt, welches durch eine !Fängerglocke 54· ' ■ in Stellung gehalten wird« Ein Deckkörper 56 schafft einen Kanal für das Ausstoßgas· Dieser Kanal, durch welchen das Gas hindurchströmt, endet in einem Rohr oder einer Leitung 58» die am Ende des Deekkörpers 56 so "befestigt ist, daß alles Gas durch das Rohr 58 strömen muß. Das Rohr 58 geht durch den Abscheider D (der weiter unten im einzelnen noch beschrieben wird) hindurch, in das Gebiet, das vom Mantelgehäuse 0 eingeschlossen ist. Das Abgas- oder Ausstoßgas wird schließlich durch ein Auslaßrohr 70, welches in einem Rohrverbindungsstück 72 in dem Mantelgehäuse C befestigt ist, entlassen.

Das OeI, das sich in einem Sumpft eil 60 im "unteren Teil des Mantelgehäuses «ieisammelt, wird durch ein Schmiersystem in Umlauf geführt· Das OeI muß durch ein Aufnahmerohr 62, das einen Filter 64 aufweist, durch eine Reihe von Durchlässen in der vorderen und hinteren lagerplatte und dem Mantelgehäuse hindurchströmen. Die Einzelheiten dieses Systems sind für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Konstruktion des Oelabscheiders und die Beziehung des OeI-abscheiders D zum Verdichter und der Gasausstoßleitung. Wie am besten in Fig. 1 gezeigt, umfaßt das Oelabscheider- ■ element einen Körper aus permeablem Material 80, z.B. einen Körper aus grobmaschigen Metallfasern, wie als Scheuerkissen benutzt; dieses Material 80 wird zwischen Befestigern oder Haltekörpern 82 gehalten. Die Haltekörper 82, in den Zeichnungen dargestellt, umfassen ein Paar siebartige Elemente

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hergestellt aus Schwermetalldraht. Der Umfang des Abscheiders hat die gleiche Kontur wie das Mantelgehäuse C, so daß seine Kanten am inneren Umfang des Mantelgehäuses anliegen; das Mantelgehäuse ist mit der Außenseite der vorderen Lagerplatte 14- durch eine Reihe Kopfschrauben-74- verbunden, um eine strömungsdichte Verbindung zwischen Mantelgehäuse und vorderer Lagerplatte zu schaffen. Das Element ist in Abstandsbeziehung zum Verdichtergehäuse durch Kopfschrauben 7^· oder andere geeignete Befestigungsmittel gesichert, die an Naben 84-, welche sich axial von der hinteren Lagerplatte aus erstrecken, befestigt sind·

Das durch das Auslaßventil 5° ausströmende Gas wird durch die Abdeckung 56 gebremst, welche am Verdichter-Mantelrohr befestigt ist und einen axial-gegen das Ende des Mantelgehäuses C sich erstreckenden Durchgang bildet. Das Ende der Abdeckung 56 ist mit dem Rohr 58 verbunden, welches durch das Abscheiderelement D hindurch in eine erste Kammer 90 zwischen Oelabscheider D und Ende des Mantelgehäuses C führt. Das Auslaßrohr 70 geht durch das Mantelgehause O und endet in einem Punkt in etwa der Mitte des Mantelgehäuses in der Kammer 92 auf der Gegenseite des Oelabscheiders D. Es ist gefunden worden, daß das Ausstoßgas dazu neigt_s sehr schnell in Drallbewegung zu kommen, was zu Turbulenz und Aufschäumen des im Sumpf zurückgehaltenen OeIs führt, wenn die Auslaßleitung an eiraa. anderen Punkt als dem Mittelpunkt des Mantelgehäuses G angeordnet ist.

Nun soll noch die Arbeitsweise des Oelabscheiders D beschrieben

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werden. Das heiße Ausstoßgas mit mitgeführtem Schmieroel geht durch das Auslaßventil 50 und strömt mit hoher Geschwindigkeit durch das Rohr 58 in die Kammer 90» Wenn dies erreicht ist, wird die Geschwindigkeit wesentlich herabgesetzt,..weil sich das Gas zu einem größeren Volumen entspannen kann. Das Gas überstreicht das Ende des Mantelgehauses C und kehrt seine Richtung um, so daß die größeren Oeltropfen an der Gehäusewand anhaften und nach unten in den Sumpf fließen. Das Gas strömt dann gegen die Stirnseite des Verdichters, W den Oelabscheider D passierend, wobei sich die kleineren Tropfen am permeablen Block 80 koalezieren. Nach Hindurchgehen durch den Abscheider D wird das Gas wieder veranlaßt·, seine Richtung zu ändern, um zum Gasauslaßrohr 70 zu gelangen, durch welches es zum Kondensator (nicht; gezeigt) gelangt. Bei der Richtungsumkehr werden weitere Mengen OeI abgeschieden, bevor das Gas in das Auslaßrohr strömt.

Die Erfindung ist in Verbindung mit einer besonderen"Ausk führungsform beschrieben worden, auf die die Erfindung·- ; selbstverständlich nicht beschränkt ist. · :

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Claims

PATENTANWÄLTE 1 Q Λ C Q Γ Q dr. ing. H. NEGEISTDANK · dipl.-ing. H. HAIJCK · dipl.-phys. W. SCHMITZ HAMBURG■MÜNCHEN ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WALL 41 TEL. 3Θ 74 28 UND 36 41 15 O TElBGH. NEQEDAPATBTfT HAMBURG Borg-Warner Corporation München 15 · mozartstr. 23 Squth Michigan Avenue TEx.oasoose rt-, . T-TT rr\rr\i\ /ttci λ teiegr. negedapatent München Chicago, 111. 6060VUSA Hamburg, 24. März 1969 Patentansprüche

1.) Drehkolbenverdichter mit verbessertem Oelabscheider, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Kompressionsraum mit Ansaug- und Ausstoßdurchlässen, einem Rotor im Kompressionsraum zum Verdichten eines durch die Ansaugöffnung eingeführten und durch die Ausstoßöffnung mit höherem Druck austretenden gasförmigen Strömungsmittels und einem geschlossenen Mantelgehäuse, das das Gehäuse (A) umgibt, gekennzeichnet durch ein gasdurchlässiges .Koaleszenzmedium. (80), das das ManteQ.gehäuse (C) in eine erste und eine zweite Kammer (90,92) unterteilt, so daß sich das Gehäuse (A) ganz in einer dieser Kammern befindet, Körper zur Abgabe des Ausstoßgases direkt von der Ansaugöffnung (4-5, 44-) in die andere Kammer, und eine Abgasleitung (70)_? deren Einlaßende in der ersten Kammer angeordnet ist, um das in die erste Kammer abgegebene Gas durch das Koaleszenzmedium (80) zu führen, bevor es die Einlaßöffnung der Abgasleitung (70) erreicht.

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2. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung der Abgasleitung (70) im wesentlichen in dem Mittelpunkt der ersten Kammer angeordnet ist.

3· Drehkolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abgasleitung (58) in das Mantelgehäuse (G) in einer im wesentlichen parallel zur Hauptebene des Eoaleszenzmediums (80) verlaufenden Richtung erstreckt.

4. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das gasdurchlässige Koaleszenzmediüm in dem Mantelgehäuse (C) angeordnet ist, derart, daß seine Außenkante eng an der Innenwand des Mantelgehäuses (G) anliegt, und das Medium (80) Abstand vom Ende des Mantelgehäuses (C) hat, den vom,Mantelgehäuse (G) eingeschlossenen Raum in zwei separate Kammern (90, 92) teilend, so daß das' Gehäuse (A) vollkommen innerhalb der Kammer (92) liegt» daß ein Strömungsmitteldurchgang (58) die Ansaugöffnung des Verdichters mit der Kammer (90) verbindet, um das Ausstoßgas direkt von der Ansaugöffnung in diese Kammer zu leiten, und daß eine Abgasleitung (70, 72) vorgesehen ist, deren Einlaßende in der Kammer (92) angeordnet ist, so daß das in die Kammer (92) geleitete Gas durch das Koaleszenzmediüm (80) hindurch muß, um das Einlaßende der Abgasleitung (70) zu erreichen.

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5. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaleszenzmedxum (80) aus einem im wesentlichen ebenen Block porösen Streckmetalls und starren weitmaschigen siebartigen Haltekörpern (82), welche an den gegenüberliegenden Seiten des Koaleszenzmediums (80) eingreifen, besteht.

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