DE19622718A1 - Kolbenkompressor mit integriertem Schmierölseparator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere einen Kolbenkompressor mit einem Ölseparator zum Entfernen von Schmieröl aus einem komprimierten gasförmigen Kältemittel, welches von dem Kompressor an einen externen Kreislauf abge­ geben wird.

Kältemittel-Kolbenkompressoren werden im allgemeinen dazu verwendet, einem Kältemittelkreislauf in einer Klimaanlage, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, ein komprimiertes gas­ förmiges Kältemittel zuzuführen. Ein derartiger Kompressor umfaßt im allgemeinen einen Zylinderblock mit mehreren paral­ lelen Zylinderbohrungen, die rings um die Längsachse des Zylinderblockes angeordnet sind, doppelt-wirkende Kolben, welche in den einzelnen Zylinderbohrungen gleitverschieblich angeordnet sind, um eine Hin- und Herbewegung zwischen ihrer oberen und ihrer unteren Totpunktposition auszuführen, und einen Antriebsmechanismus zum Herbeiführen einer Hin- und Herbewegung der doppelt-wirkenden Kolben. Dabei umfaßt der Antriebsmechanismus eine Antriebswelle, die in dem Zylinder­ block mittels eines Paares von Radiallagern drehbar gelagert ist und in Antriebsverbindung mit einer Antriebsquelle, bei­ spielsweise einem Kraftfahrzeugmotor, steht, sowie eine ge­ neigte Taumelscheibe, die auf der Antriebswelle montiert ist. Die Taumelscheibe steht über Schuhe, die an den einzelnen Kolben montiert sind, in Antriebsverbindung mit den doppelt­ wirkenden Kolben und wird in axialer Richtung durch ein Paar von Drucklagern abgestützt.

Zum Schmieren der beweglichen Elemente, insbesondere der Radial- und Drucklager des Kompressors, wird ein Schmieröl verwendet. Dieses Schmieröl sammelt sich in der Taumelschei­ benkammer, nachdem es zuvor zu den Radiallagern und den Drucklagern verteilt wurde. In der Taumelscheibenkammer wird das Schmieröl dann von dem unter niedrigem Druck stehenden gasförmigen Kältemittel mitgerissen, welches aus dem externen Kältemittelkreislauf während des Kompressionsprozesses zuge­ führt wird, so daß das unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel, welches von dem Kompressor abgegeben wird, das Schmieröl in Form eines Nebels bzw. in Form kleiner Tröpfchen enthält. Das Schmieröl, welches als feiner Nebel in dem kom­ primierten Kältemittel enthalten ist, hat nach Verlassen des Kompressors die Tendenz, die Innenflächen des Kältemittel­ kreislaufs der Klimaanlage zu benetzen, wodurch der Wirkungs­ grad des Wärmeaustauschs im Kältemittelkreislauf beeinträch­ tigt wird, wenn das Schmieröl aus dem komprimierten Kältemit­ tel nicht entfernt wird, ehe dieses dem Kältemittelkreislauf zugeführt wird.

Bei einem bekannten Kompressor wurde daher ein Ölseparator vorgesehen, welcher als separates Bauteil in eine Hochdruck­ leitung zwischen dem Kompressor und dem Kältemittelkreislauf eingefügt war, um dort das Schmieröl aus dem unter hohem Druck stehenden gasförmigen Kältemittel zu entfernen, welches von dem Kompressor abgegeben wird, und zwar ehe das Kältemit­ tel in den Kältemittelkreislauf gelangt. Das abgeschiedene Öl wird bei dem bekannten Kompressor bzw. bei der bekannten An­ lage über eine Ölrückführleitung zurückgeführt. Diese hat je­ doch die Tendenz zu verstopfen, da sie einen geringen Innen­ durchmesser und eine relativ große Länge hat, was auf die An­ ordnung des Kältemittelkreislaufs rund um den Kompressor zu­ rückzuführen ist.

Folglich wurde ein Kompressor mit einem in demselben inte­ grierten Ölseparator entwickelt. Ein solcher Kompressor mit integriertem Ölseparator umfaßt ein in dem hinteren Gehäuse, welches mit dem hinteren Ende des Zylinderblockes verbunden ist, ausgebildetes Ölreservoir. Bei diesem früheren Kompres­ sor ergaben sich jedoch insofern Probleme, als das Vorhanden­ sein eines Ölsumpfs oder -reservoirs zum Sammeln eines rela­ tiv großen Volumens von Schmieröl in dem Kompressor zu einer Zunahme des Volumens des Kompressors führt, da für das Öl­ reservoir Platz in dem Kompressor benötigt wird.

Ferner führt eine längere Betriebsunterbrechung des Kompres­ sors dazu, daß das Schmieröl aus dem Ölreservoir über einen Kanal zum Zuführen des Schmieröls zu den Lagern in eine zen­ trale Taumelscheibenkammer abfließt. Beim Starten des Kom­ pressors nach einer langen Betriebsunterbrechung tritt dabei ein Rückfluß des komprimierten Kältemittels von dem Ölsepara­ tor über das leere Ölreservoir und den Ölkanal in die Taumel­ scheibenkammer ein. Andererseits verringert das Anbringen eines Ventilmechanismus zum Verhindern einer derartigen Leck­ strömung die Zuverlässigkeit des Kompressors wegen der Mög­ lichkeit eines Versagens des Ventilmechanismus.

Weiterhin hat das unter niedrigem Druck stehende gasförmige Kältemittel, welches längs der Wandung der zentralen Taumel­ scheibenkammer strömt, in der Taumelscheibenkammer die Ten­ denz zu verhindern, daß das Schmieröl die Lager erreicht. Die schlechte Verteilung des Schmieröls verhindert aber den Ein­ satz einfacher Gleitlager als Radial- oder Drucklager an­ stelle von Rollen- bzw. Kugellagern.

Ausgehend vom Stand der Technik und der oben aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kolbenkompressor anzugeben, bei dem ein relativ großes Ölreservoir vorgesehen ist, ohne daß das Gesamtvolumen des Kompressors erhöht werden müßte.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kompressor durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung wird also das Schmieröl aus dem Ölreser­ voir, welches zumindest teilweise in dem Zylinderblock an­ grenzend an das geschlossene Ende der Mittelöffnung bzw. -bohrung vorgesehen ist, über Ölkanäle zu den Radiallagern verteilt. Dadurch kann die Kapazität des Ölreservoirs im Ver­ gleich zu dem vorbekannten Kompressor erhöht werden, ohne das Gesamtvolumen des Kompressors zu erhöhen.

Ferner sind die Ölkanäle mit der Mittelöffnung an deren Enden, d. h. außerhalb der Bereiche verbunden, in denen die Radial- und die Drucklager angeordnet sind. Die Radial- und die Drucklager sorgen für einen Druckabfall in der durch sie hindurchfließenden Strömung und verhindern somit einen (übermäßigen) Rückfluß des gasförmigen Kältemittels von dem Ölseparator zu der Taumelscheibenkammer, wenn der Kompressor nach einer langen Betriebsunterbrechung erneut gestartet wird.

Es ist ein Vorteil des Kompressors gemäß der Erfindung, daß ein Rückstrom von komprimiertem Kältemittel aus dem Ölsepara­ tor zu der Taumelscheibenkammer beim Starten des Kompressors nach einer langen Betriebspause vermieden wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Kolbenkompressor geschaffen wird, der ein vorteilhaftes Öl­ umwälzsystem umfassen kann, welches das Schmieröl in vorteil­ hafter Weise gleichmäßig zu den Lagern verteilen kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nach­ stehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Aus­ führungsform eines Kompressors gemäß der Er­ findung längs der Linie I-I in Fig. 3;

Fig. 2 einen Längsschnitt des Kompressors gemäß Fig. 1 längs der Linie II-II in Fig. 3;

Fig. 3 einen Querschnitt des Kompressors gemäß Fig. 1 längs der Linie III-III in dieser Figur;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Ölseparator des Kompressors gemäß Fig. 1 bis 3;

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Drucklager des Kompressors gemäß Fig. 1 bis 3 und

Fig. 6 eine Seitenansicht der äußeren Platte des Drucklagers gemäß Fig. 5.

Im einzelnen zeigen

Fig. 1 bis 3 einen Taumelscheiben-Kälte­ mittelkompressor mit doppelt-wirkenden Kolben. Der Kompressor besitzt einen vorderen und einen hinteren Zylinderblock 1, 2, die in axialer Richtung mit Hilfe von Schraubbolzen 7 verbun­ den sind - beim betrachteten Ausführungsbeispiel fünf Schraubbolzen - um eine einstückige Zylinderblockanordnung zu bilden. Die einstückige Zylinderblockanordnung 1, 2 besitzt eine vordere Stirnfläche - in Fig. 1 und 2 links - sowie eine hintere Stirnfläche - in Fig. 1 und 2 rechts - und umfaßt eine Mittelbohrung 1a.

Die Mittelbohrung 1a erstreckt sich längs der Längsachse der einstückigen Zylinderblockanordnung 1, 2 und besitzt ein vor­ deres zu der vorderen Stirnfläche offenes Ende sowie ein hin­ teres Ende, welches durch eine Wand 49 geschlossen ist. In die Mittelbohrung ist ausgehend vom vorderen Ende derselben eine Antriebswelle 9 eingesetzt, die in der Bohrung 1a mit Hilfe eines Paares von Radiallagern 50, 51 drehbar gelagert ist.

Ein vorderes Gehäuse 5 und ein hinteres Gehäuse 6 sind je­ weils dichtend an der vorderen bzw. der hinteren Stirnfläche der einstückigen Zylinderblockanordnung 1, 2 montiert. Dabei ist zwischen der Zylinderblockanordnung 1, 2 und jedem der Gehäuse 5, 6 jeweils eine Ventilplatte 3a bzw. 3b dichtend festgeklemmt. Die Schraubbolzen durchgreifen Schraubenöffnun­ gen 4a, 4b, 4c, 4d und 4e, die rings um die Mittelbohrung 1a angeordnet sind und sich parallel zur Längsachse von dem vor­ deren Gehäuse 5 durch die Zylinderblockanordnung 1, 2 und in das hintere Gehäuse 6 erstrecken. Die Schraubenöffnungen be­ sitzen einen Durchmesser der größer ist als der Außendurch­ messer der in sie eingesetzten Schraubbolzen.

Ein vorderes Ende der Antriebswelle 9 steht nach außen durch eine Gehäusebohrung 5a des vorderen Gehäuses 5 über dieses vor, so daß zwischen dem Kompressor und einer Drehantriebs­ quelle, wie z. B. einem Kraftfahrzeugmotor (nicht gezeigt), über einen geeigneten Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) eine Antriebsverbindung hergestellt werden kann. Eine Dich­ tung 27 ist in der Gehäusebohrung 5a vorgesehen, um zu ver­ hindern, daß zwischen der Gehäusebohrung 5a und der Antriebs­ welle 9 ein Leckgasstrom austritt.

In der einstückigen Zylinderblockanordnung 1, 2 sind rings um die Antriebswelle 9 in gleichmäßigen Abständen voneinander in axialer Richtung und parallel zueinander verlaufende Zylin­ derbohrungen 11 vorgesehen - beim Ausführungsbeispiel sind fünf Zylinderbohrungen vorgesehen. In jeder der Zylinderboh­ rungen 11 ist ein doppelt-wirkender Kolben 12 gleitverschieb­ lich derart angeordnet, daß er (bezüglich jedes seiner Enden) zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt hin- und herbewegbar ist. Die Innenfläche jeder Zylinderbohrung 11 definiert in Verbindung mit dem betreffenden Ende des zuge­ ordneten doppelt-wirkenden Kolbens 12 jeweils eine Kompres­ sionskammer.

Die einstückige Zylinderblockanordnung 1, 2 umfaßt ferner eine zentrale Taumelscheibenkammer 8. Die Taumelscheiben­ kammer 8 steht mit einem Verdampfer (nicht gezeigt) in Fluidverbindung, welcher in einem externen Kältemittelkreis­ lauf angeordnet ist, und zwar über einen Ansaugkanal (nicht gezeigt). In der zentralen Taumelscheibenkammer 8 ist eine schräg geneigte Taumelscheibe 10 drehfest mit der Antriebs­ welle 9 verbunden. Die Taumelscheibe 10 steht mit den doppelt wirkenden Kolben 12 über Schuhe 14 in Eingriff, für die an den zugeordneten Kolben 12 entsprechende (halbkugelförmige) Fassungen vorgesehen sind. Auf diese Weise wird die Drehbewe­ gung der Antriebswelle 9 mit Hilfe der schräggestellten Tau­ melscheibe 10 in eine Hin- und Herbewegung der doppelt-wir­ kenden Kolben 12 in den Zylinderbohrungen 11 umgesetzt.

Zwischen der Taumelscheibe 10 und dem angrenzenden Zylinder­ block 1 bzw. 2 ist jeweils ein Drucklager 40 bzw. 41 angeord­ net, um die Druckkräfte aufzunehmen, die auf die Taumel­ scheibe 10 einwirken. Der vordere und der hintere Zylinder­ block 1 bzw. 2 definieren innere Stützflächen 1c bzw. 2c, während die Taumelscheibe 10 eine vordere bzw. eine hintere Stützfläche 10a bzw. 10b definiert. Die Drucklager 40 und 41 sind zwischen der inneren Stützfläche 1c des vorderen Zylin­ derblockes 1 und der vorderen Stützfläche 10a der Taumel­ scheibe 10 sowie zwischen der inneren Stützfläche 2c des hin­ teren Zylinderblockes 2 und der hinteren Stützfläche 10b der Taumelscheibe 10 eingeklemmt.

Wie aus Fig. 1 und 2 deutlich wird, sind die innere Stütz­ fläche 1c des vorderen Zylinderblockes 1 und die vordere Stützfläche 10a der Taumelscheibe 10 derart ausgebildet, daß diese Stützflächen das Drucklager 40 auf beiden Seiten auf seiner gesamten Fläche abstützen. Das Drucklager 40 ist zwi­ schen dem vorderen Zylinderblock 1 und der Taumelscheibe 10 starr eingespannt. Andererseits ist die innere Stützfläche 2c des hinteren Zylinderblockes 2 derart ausgebildet, daß sie nur den radial inneren Teil des Drucklagers 41 berührt, wäh­ rend die hintere Stützfläche 10b der Taumelscheibe 10 so aus­ gebildet ist, daß sie nur in Kontakt mit dem radial äußeren Teil des Drucklagers 41 steht. Somit ist das Drucklager 41 zwischen dem hinteren Zylinderblock 2 und der Taumelscheibe 10 derart eingespannt, daß es während des Betriebes in axia­ ler Richtung deformiert werden kann, um axiale Stoßbelastun­ gen aufzunehmen, die auf die Taumelscheibe 10 ausgeübt werden.

In Fig. 5 und 6 ist die Ausgestaltung der Drucklager 40, 41 detaillierter dargestellt. Im einzelnen ist in Fig. 5 und 6 nur das Drucklager 40 gezeigt, da die Drucklager 40 und 41 im wesentlichen identisch ausgebildet sind. Das Drucklager 40 umfaßt eine erste bzw. äußere Platte 40a und eine zweite bzw. innere Platte 40b, die jeweils kreisringförmig ausgebildet sind. Die äußere und die innere Platte 40a bzw. 40b haben einen Innendurchmesser, der etwas größer ist als der Außen­ durchmesser der Antriebswelle 9, so daß sich zwischen der An­ triebswelle 9 und den Drucklagern 40, 41 jeweils ein kleiner Zwischenraum ergibt. Die äußere Platte 40a kann mit einer Oberflächenbeschichtung 45 aus einem Fluorharz, vorzugsweise Polytetrafluorethylen versehen sein, und zwar auf ihrer inne­ ren Stirnfläche, um die Reibung zwischen der äußeren und der inneren Platte 40a bzw. 40b zu reduzieren, die bei zusammen­ gebautem Lager in Kontakt miteinander stehen. Die innere Platte 40b umfaßt mehrere axiale Nuten 47 an ihrem inneren Durchmesser und mehrere gekrümmte Nuten 46 in ihrer äußeren Stirnfläche, an der sich die äußere Platte 40a abstützt.

Der Kompressor umfaßt ferner eine vordere und eine hintere Ansaugkammer 14 bzw. 15 sowie eine vordere und eine hintere Auslaßkammer 16 bzw. 17, wobei diese Kammern, welche im wesentlichen ringförmig ausgebildet sind, durch die Ventil­ platten 3a und 3b und das vordere bzw. das hintere Gehäuse 5, 6 definiert werden. In Fig. 3 sind lediglich die hintere An­ saugkammer 15 und die hintere Auslaßkammer 17 mit gestrichel­ ten Linien angedeutet. Die Ventilplatten 3 und 4 besitzen An­ saugöffnungen 18 bzw. 19, durch die das unter niedrigem Druck stehende gasförmige Kältemittel in diejenigen Kompressions­ kammern eingeführt wird, bei denen sich die doppelt-wirkenden Kolben 12 in Richtung auf ihren unteren Totpunkt bewegen. Ferner besitzen die Ventilplatten 3, 4 Auslaßöffnungen 20, 21, durch die das komprimierte, unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel aus denjenigen Kompressionskammern, in denen sich die doppelt-wirkenden Kolben 12 in Richtung auf ihren oberen Totpunkt bewegen, in die Auslaßkammern 16 und 17 ausgestoßen wird. An den Innenflächen der Ventilplatten 3a, 3b sind Ansaugventile 22, 23 vorgesehen, während an den Außenflächen der Ventilplatten 3, 4 Auslaßventile 24, 25 vor­ gesehen sind.

Die Schraubenöffnungen 4a, 4c und 4e sind durch Trennwände 8a fluidmäßig von der zentralen Taumelscheibenkammer 8 getrennt und bilden eine erste Gruppe von Schraubenöffnungen. Die Schraubenöffnungen 4b und 4d sind zur Herstellung einer Fluidverbindung mit der zentralen Taumelscheibenkammer 8 vor­ gesehen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, und bilden eine zweite Gruppe von Schraubenöffnungen. Vorzugsweise sind die Schraubenöffnungen 4a, 4c und 4e der ersten Gruppe und die Schraubenöffnungen 4b und 4d der zweiten Gruppe alternierend angeordnet und in gleichmäßigen Abständen rund um die An­ triebswelle 9 vorgesehen. Insbesondere sind, wie aus Fig. 3 deutlich wird, zwei Schraubenöffnungen 4a und 4e der ersten Gruppe im oberen Teil des Kompressors vorgesehen, während die verbleibende Schraubenöffnung 4c dieser Gruppe im unteren Teil des Kompressors bzw. der einstückigen Zylinderblock­ anordnung 1, 2 vorgesehen ist. Die Schraubenöffnungen 4b und 4d der zweiten Gruppe sind zwischen den Schraubenöffnungen 4a und 4c bzw. zwischen den Schraubenöffnungen 4c und 4e ange­ ordnet.

Die Schraubenöffnungen 4b und 4d der zweiten Gruppe öffnen sich in die vordere und die hintere Ansaugkammer 14 bzw. 15. Bei zusammengebautem Kompressor sorgt der Spalt zwischen der Innenfläche der Schraubenöffnungen 4b und 4d und der Außen­ fläche der Schraubbolzen 7 für eine Fluidverbindung zwischen der vorderen und der hinteren Ansaugkammer 14 bzw. 15, und zwar durch die zentrale Taumelscheibenkammer 8. Das unter niedrigem Druck stehende gasförmige Kältemittel vom Ver­ dampfer des externen Kältemittelkreislaufs wird durch die zentrale Taumelscheibenkammer 8 und die Schraubenöffnungen 4b und 4d der zweiten Gruppe zu der vorderen bzw. der hinteren Ansaugkammer 14 bzw. 15 geleitet.

Andererseits stehen die vordere und die hintere Auslaßkammer 16 bzw. 17 über einen ersten Kanal 34 (vgl. Fig. 3) für das unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel in Fluidverbindung miteinander, wobei der Kanal 34 parallel zu der Antriebswelle 9 durch die einstückige Zylinderblockanord­ nung 1, 2 hindurchgeht. Ferner sind die vordere und die hin­ tere Auslaßkammer 16 bzw. 17 über eine Leitung 37 für das unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel mit einem Kondensator (nicht gezeigt) in dem externen Kältemittelkreis­ lauf (nicht gezeigt) verbunden.

Ein mit Zentrifugalkräften arbeitender Schmierölseparator 26 ist vorgesehen, um Schmieröl, welches in Form eines Ölnebels von dem unter hohem Druck stehenden gasförmigen Kältemittel mitgerissen wird, zu entfernen, welches aus den Auslaßkammern ausgestoßen wird. Insbesondere umfaßt der Schmierölseparator 26 gemäß Fig. 3 ein Gehäuse 28, welches einstückig mit dem hinteren Teil der einstückigen Zylinderblockanordnung 1, 2 verbunden ist, sowie eine obere Wand 29 zum Schließen der oberen Öffnungen des Gehäuses 28.

Das Gehäuse 28 umfaßt eine zylindrische Wirbelkammer 32 mit einer zylindrischen Wand und ein primäres Ölreservoir 36, welches an die Wirbelkammer 32 angrenzt. Eine kreisrunde Trennwand 35, welche längs ihres Umfangs mehrere kleine Öff­ nungen 35a aufweist, ist vorgesehen, um die Wirbelkammer 32 in eine obere Kammer 32b und eine untere Kammer 32c zu unter­ teilen. Wie Fig. 3 zeigt, ist zwischen der Wirbelkammer 32 und dem primären Ölreservoir 36 eine Öffnung 28a vorgesehen, um diese miteinander zu verbinden.

Das Gehäuse 28 umfaßt ferner eine tangentiale Einlaßöffnung 32a, die sich tangential zu der zylindrischen Wand der Wir­ belkammer 32 in diese öffnet. Ein zweiter Gaskanal 33 für das unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel ist zwi­ schen der tangentialen Einlaßöffnung 32a und dem ersten Kanal 34 für das unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel vorgesehen. Die Rohrleitung 37 für das unter hohem Druck ste­ hende gasförmige Kältemittel ist vorgesehen, um die Wirbel­ kammer 32 mit dem Kondensator des externen Kältemittelkreis­ laufs zu verbinden. Gemäß Fig. 3 ragt ein Ende der Rohrlei­ tung 37 durch die obere Wand 29 hindurch in die Wirbelkammer 32 hinein.

Der erste Gaskanal 34 und der zweite Gaskanal 33 sowie die tangentiale Einlaßöffnung 32 sorgen für eine Fluidverbindung zwischen der Wirbelkammer 32 und der vorderen und der hinte­ ren Auslaßkammer 16, 17. Die tangentiale Einlaßöffnung 32a richtet das unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel aus der vorderen und der hinteren Auslaßkammer 16, 17 derart in die Wirbelkammer 32, daß dort eine Wirbelströmung des gas­ förmigen Kältemittels erzeugt wird.

Ein erster Ölkanal 36a ist zwischen dem primären Ölreservoir 36 und einer der Schraubenöffnungen der ersten Gruppe, insbe­ sondere der Schraubenöffnung 4a, vorgesehen, die unterhalb des primären Ölreservoirs 36 angeordnet ist.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der hintere Zylinderblock 2 eine Aus­ sparung 52, die in axialer Richtung mit der Mittelbohrung 1a fluchtet. Die Aussparung 52 ist von der Mittelbohrung 1a durch die Wand 49 getrennt, die außerdem das hintere Ende der Mittelbohrung 1a schließt. Die Aussparung 52 öffnet sich am hinteren Ende des hinteren Zylinderblockes 2 nach außen. Das hintere Gehäuse 6 umfaßt eine zentrale Aussparung 53, welche mit der Aussparung 52 des hinteren Zylinderblockes 2 fluchtet und denselben Durchmesser hat wie die Aussparung 52. Die Ven­ tilplatte 3b zwischen dem hinteren Zylinderblock 2 und dem hinteren Gehäuse 6 umfaßt eine zentrale Öffnung 54, welche ebenfalls mit den Aussparungen 52 und 53 fluchtet und densel­ ben Durchmesser wie diese Aussparungen besitzt.

Die Aussparungen 52 und 53 und die zentrale Öffnung 54 bilden ein zweites bzw. sekundäres Ölreservoir. Dieses Ölreservoir ist über einen zweiten Ölkanal 38 (siehe Fig. 3) mit der Schraubenöffnung 4a verbunden. Der zweite Ölkanal 38 wird durch eine Nut gebildet, welche sich längs der hinteren Stirnfläche des hinteren Zylinderblockes 2 zwischen der hin­ teren Öffnung der Schraubenöffnung 4a und der Aussparung 52 erstreckt. Der zweite Ölkanal 38 kann längs der Innenfläche der Ventilplatte 3b vorgesehen sein, die zwischen dem hinte­ ren Zylinderblock 2 und dem hinteren Gehäuse 6 eingeklemmt ist.

In der Wand 49 ist zwischen der zentralen Bohrung 1a und der Aussparung 52 in dem hinteren Zylinderblock 2 eine Öffnung 48 vorgesehen. Die Öffnung 48 sorgt für eine Fluidverbindung zwischen dem sekundären Ölreservoir und der zentralen Bohrung 1a, um Schmieröl aus dem sekundären Ölreservoir zum hinteren Ende der Antriebswelle 9 zu leiten.

Das sekundäre Ölreservoir ist ferner über einen dritten Öl­ kanal 30 mit der Schraubenöffnung 4c verbunden, welche im un­ teren Teil der Zylinderblockanordnung 1, 2 angeordnet ist. Der dritte Ölkanal 30 wird durch eine Nut gebildet, die sich zwischen dem Boden des zweiten Ölreservoirs und der Schrau­ benöffnung 4c längs der hinteren Stirnfläche des hinteren Zylinderblockes 2 erstreckt.

Ein vierter Ölkanal 55 ist an der vorderen Stirnfläche des vorderen Zylinderblockes 1 vorgesehen, um Schmieröl aus der Schraubenöffnung 4c nach oben in die zentrale Bohrung 1a des vorderen Zylinderblockes 1 zu leiten. Der vierte Ölkanal 55 erstreckt sich zwischen der Schraubenöffnung 4c und der zen­ tralen Bohrung 1a längs der vorderen Stirnfläche des vorderen Zylinderblockes 1. Der vierte Ölkanal 55 kann an der Innen­ fläche der Ventilplatte 3a vorgesehen sein, die zwischen dem vorderen Zylinderblock 1 und dem vorderen Gehäuse 5 festge­ klemmt ist.

Nachstehend soll nunmehr die Arbeitsweise des Kompressors ge­ mäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung näher beschrieben werden.

Eine Drehung der Antriebswelle 9 wird durch das Zusammenwir­ ken der Taumelscheibe 10 mit den doppelt-wirkenden Kolben 12 zu einer Hin- und Herbewegung der letzteren in den Zylinder­ bohrungen 11 umgewandelt.

Das unter niedrigem Druck stehende gasförmige Kältemittel wird den Kompressionskammern zugeführt, in denen sich die doppelt-wirkenden Kolben 12 in Richtung auf ihren unteren Totpunkt bewegen, und zwar von dem Verdampfer in dem externen Kältemittelsystem über die zentrale Taumelscheibenkammer 8, die Schraubenöffnungen 4b und 4d, die Ansaugkammern 14 und 15 und die Ansaugöffnungen 18 und 19.

Das unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel, wel­ ches in den Kompressionskammern komprimiert wird, in denen sich die doppelt-wirkenden Kolben 12 in Richtung auf ihren oberen Totpunkt bewegen, wird durch die Auslaßöffnungen 20 und 21 in die Auslaßkammern 16 und 17 ausgestoßen. Aus den Auslaßkammern 16 und 17 wird das unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel dem Ölseparator 26 über den ersten und den zweiten Kanal 34 bzw. 33 für das komprimierte Kältemittel und die tangentiale Einlaßöffnung 32a zugeführt. Die tangen­ tiale Einlaßöffnung 32a richtet dabei das komprimierte Kälte­ mittel längs der zylindrischen Wand der Wirbelkammer 32 tan­ gential zu der Wirbelkammer 32 aus, um die Bildung einer wir­ belförmigen Strömung des komprimierten Kältemittels zu för­ dern.

Die wirbelförmige Strömung des unter hohem Druck stehenden gasförmigen Kältemittels führt zu einer Zentrifugalkraft, welche auf das Schmieröl einwirkt, das in Form eines Nebels in dem gasförmigen Kältemittel enthalten ist. Somit bewegen sich die Schmieröltröpfchen, welche die zylindrische Wand der Wirbelkammer 32 erreicht haben, längs der Wand nach unten durch die Öffnungen 35a der Trennwand 35 hindurch in die un­ tere Kammer 32b der Wirbelkammer 32. Andererseits strömt das unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel aus der Wirbelkammer 32 über die Auslaßleitung 37 zu dem Kondensator des externen Kältemittelsystems. Das Schmieröl wird also aus dem komprimierten Kältemittel entfernt, ehe dieses von dem Kompressor dem externen Kältemittelkreislauf zugeführt wird.

Das aus dem komprimierten Kältemittel durch Zentrifugalkräfte entfernte Schmieröl bewegt sich durch die Öffnungen 35a in der Trennwand 35 in die untere Kammer 32c der Wirbelkammer 32. Aus der unteren Kammer 32c fließt das Schmieröl über die Öffnung 28a in das primäre Ölreservoir 36. Anschließend fließt das Schmieröl durch den ersten Ölkanal 36a, die Schraubenöffnung 4a und den zweiten Ölkanal 38 zu dem sekun­ dären Ölreservoir 52, 53, 54, um sich dort zu sammeln.

Ein Teil des Schmieröls aus dem sekundären Ölreservoir fließt am hinteren Ende der zentralen Bohrung 1a über die Öffnung 48 in diese hinein und zum hinteren Ende der Antriebswelle 9. Die Drehung der Antriebswelle 9 führt zu einem Unterdruck in dem Spalt zwischen der Außenfläche der Antriebswelle 9 und der Innenfläche der Radiallager 51, so daß aus dem sekundären Ölreservoir Schmieröl in diesen Spalt gesaugt wird. Das Schmieröl bewegt sich dann in dem Spalt weiter zu dem Druck­ lager 41 und fließt schließlich in die axialen Nuten 47 der äußeren Scheibe 41b desselben. Die axialen Nuten 47 lenken das Schmieröl zu den gekrümmten Nuten 46, so daß das Schmieröl unter der Wirkung der Zentrifugalkraft längs dieser Nuten 46 nach außen fließt. Dabei fließt das Schmieröl auch in den Zwischenraum zwischen der äußeren und der inneren Scheibe 41a bzw. 41b des Drucklagers 41. Anschließend fließt das Schmieröl in die zentrale Taumelscheibenkammer 8.

Der Fachmann erkennt, daß die Druckdifferenz zwischen der Wirbelkammer 32 und der Taumelscheibenkammer 8 ebenfalls da­ für sorgt, daß das Schmieröl aus der Wirbelkammer 32 zu der Taumelscheibenkammer 8 fließt.

Der restliche Teil des Schmieröls aus dem sekundären Ölreser­ voir fließt durch den dritten Ölkanal 30, die Schraubenöff­ nung 4c und den vierten Ölkanal 55 zu der zentralen Bohrung 1a des vorderen Zylinderblocks 1. Die Drehung der Antriebs­ welle 9 reduziert dort den Druck in dem Spalt zwischen der Außenfläche der Antriebswelle 9 und der Innenfläche des Radiallagers 50, wodurch Schmieröl aus dem sekundären Öl­ reservoir über die Ölkanäle in diesen Spalt fließt. Das Schmieröl fließt dann aus dem Spalt wieder in die Taumel­ scheibenkammer 8 ab, wie dies für das andere Drucklager 41 erläutert wurde. Der Fachmann erkennt, daß die Druckdifferenz zwischen der Wirbelkammer 32 und der zentralen Taumelschei­ benkammer 8 ebenfalls dazu führt, daß Schmieröl aus der Wir­ belkammer 32 zu der zentralen Taumelscheibenkammer 8 fließt, wie dies oben erläutert wurde.

Das Schmieröl, welches in die zentrale Taumelscheibenkammer 8 fließt, wird von dem unter niedrigem Druck stehenden gasför­ migen Kältemittel mitgerissen, welches anschließend kompri­ miert und aus dem Kompressor ausgestoßen wird. Dabei wird das Schmieröl aus dem komprimierten Kältemittel, wie oben be­ schrieben, mit Hilfe des Ölseparators 26 entfernt.

Aus der vorstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels wird für den Fachmann deutlich, daß ihm, aus­ gehend von diesem Beispiel, zahlreiche Möglichkeiten für Än­ derungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müßte.

Claims (9)

1. Kolbenkompressor zum Ansaugen eines unter niedrigem Druck stehenden Gases aus einem externen Kreislauf und zum Zuführen des komprimierten Gases zu dem externen Kreislauf mit einem Zylinderblock mit einem vorderen und einem hinteren Ende, welcher eine Mittelöffnung besitzt, die sich längs seiner Längsachse erstreckt, und welcher mehrere in axialer Richtung verlaufende Zylinderbohrun­ gen aufweist, die rings um die Mittelöffnung angeordnet sind, wobei die Mittelöffnung am vorderen Ende des Zylinderblockes offen und am hinteren Ende desselben geschlossen ist, mit Gehäuseeinrichtungen, die an den Enden des Zylinderblockes unter Einfügung von Ventil­ platten mittels Schraubbolzen dichtend montiert sind, wobei der Zylinderblock axial verlaufende Schraubenöff­ nungen aufweist, die rings um die Mittelöffnung angeord­ net sind, um die Schraubbolzen aufzunehmen, und die einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durch­ messer der Schraubbolzen, so daß sich zwischen den Schraubenöffnungen und den darin angeordneten Schraub­ bolzen jeweils ringförmige Zwischenräume ergeben, mit mehreren in den Zylinderbohrungen gleitverschieblich hin- und herbewegbaren Kolben, mit einer axialen An­ triebswelle, die in die Mittelöffnung eingesetzt ist, um die hin- und herbeweglichen Kolben anzutreiben, und mit einem Paar von Radiallagern, die in der Mittelöffnung angeordnet sind, um die axiale Antriebswelle drehbar zu lagern, wobei zwischen dem Kompressor und dem externen Kreislauf ein Ölseparator vorgesehen ist, um Schmieröl, welches in Form eines Ölnebels vorliegt, aus dem kompri­ mierten Gas zu entfernen; dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ölreservoir (36, 52, 53, 54) vorgesehen ist, um das aus dem komprimierten Gas mit Hilfe des Ölseparators (26) entfernte Schmieröl zu sammeln, wobei zumindest ein Teil (52, 53, 54) des Ölreservoirs in dem Zylinderblock (1, 2) angrenzend an das geschlossene Ende der Mittel­ öffnung (1a) vorgesehen ist;
daß zwischen der Mittelöffnung (1a) und dem Ölreservoir (36, 52, 53, 54) Ölkanäle (36a, 38, 48) vorgesehen sind, um das Schmieröl auf die Radiallager (50, 51) zu ver­ teilen; und
daß die Ölkanäle (36a, 38) eine in dem Zylinderblock (1, 2) zwischen dem geschlossenen Ende der Mittelöffnung und dem Ölreservoir (36) vorgesehene Öffnung (48) umfassen sowie zwei Kanäle (30, 55), die sich im Bereich des vor­ deren und des hinteren Endes des Zylinderblockes (1, 2) erstrecken, wobei einer (30) dieser Kanäle am hinteren Ende des Zylinderblockes (1, 2) für eine Fluidverbindung zwischen dem Ölreservoir (36) und mindestens einer der Schraubenöffnungen (4c) sorgt und wobei der andere (55) dieser Kanäle die Schraubenöffnung (4c) mit der Mittel­ öffnung (1a) angrenzend an die Öffnung derselben verbin­ det, an der ein Teil des Schmieröls der Mittelöffnung über mindestens einen der ringförmigen Räume zwischen mindestens einer der Schraubenöffnungen (4c) und dem in diese eingesetzten Schraubbolzen (7) zugeführt wird.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseeinrichtungen Ansaug- (14, 15) und Auslaßkam­ mern (16, 17) umfassen, daß mindestens eine Ansaugkammer (14, 15) in Fluidverbindung mit dem externen Kreislauf und den Zylinderbohrungen (11) stehen, um unter niedri­ gem Druck stehendes Gas von dem externen Kreislauf zu empfangen und das unter niedrigem Druck stehende Gas den Zylinderbohrungen (11) zuzuführen, und daß mindestens eine Auslaßkammer (16, 17) in Fluidverbindung mit den Zylinderbohrungen (11) und dem externen Kreislauf steht, um das unter hohem Druck stehende komprimierte Gas aus den Zylinderbohrungen (11) aufzunehmen und dem externen Kreislauf zuzuführen.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine drehfest auf der Antriebswelle (9) montierte Taumelscheibe (10) aufweist, welche in Eingriff mit den als doppelt-wirkenden Kolben (12) ausgebildeten Kolben steht, um diese zu einer Hin- und Herbewegung anzutrei­ ben und so die Drehbewegung der axial verlaufenden An­ triebswelle (9) in eine Hin- und Herbewegung der dop­ pelt-wirkenden Kolben (12) umzusetzen und daß der Zylin­ derblock (1, 2) eine zentrale Taumelscheibenkammer (8) zur Aufnahme der Taumelscheibe (10) aufweist, wobei die zentrale Taumelscheibenkammer (8) in Fluidverbindung mit dem externen Kreislauf und der Ansaugkammer (14, 15) steht, um das unter niedrigem Druck stehende Gas aufzu­ nehmen und es der Ansaugkammer (14, 15) zuzuführen.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Taumelscheibenkammer (8) über mindestens einen ringförmigen Raum zwischen mindestens einer Schraubenöffnung (4b) und dem in diese eingesetzten Schraubbolzen (7) in Fluidverbindung mit der Ansaug­ kammer (14, 15) steht.

5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelscheibe (10) durch ein Paar von Drucklagern (40, 41) abgestützt ist, die jeweils zwischen der Tau­ melscheibe (10) und dem Zylinderblock (1, 2) innerhalb der Radiallager (50, 51) angeordnet sind, und daß die Radiallager (50, 51) und die Drucklager (40, 41) als Gleitlager ausgebildet sind.

6. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Schraubenöffnung für eine Fluidverbindung zwischen der zentralen Taumelscheiben­ kammer (8) und der Ansaugkammer (14, 15) sorgt.

7. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ölseparator (26) eine zylindrische Wirbelkammer (32) mit einer zylindrischen Wand aufweist, daß in der Wirbelkammer (32) eine Trennwand (35) in Form einer runden Scheibe (35) vorgesehen ist, welche die Wirbelkammer (32) in eine obere Kammer (32b) und eine untere Kammer (32c) teilt und längs ihres Umfangs mit Öffnungen (35a) versehen ist, um eine Fluidverbindung zwischen der oberen Kammer (32b) und der unteren Kammer (32c) herzustellen;
daß eine Einlaßöffnung (32a) vorgesehen ist, um das unter hohem Druck stehende Gas aus der Auslaßkammer (16, 17) der Wirbelkammer (32) zuzuführen, wobei die Einlaß­ öffnung (32a) sich in die obere Kammer (32b) der Wirbel­ kammer (32) öffnet und bezüglich der zylindrischen Wand der Wirbelkammer (32) als tangentiale Einlaßöffnung (32a) ausgebildet ist, um eine wirbelförmige Strömung des unter hohem Druck stehenden Gases in der oberen Kam­ mer (32b) zu fördern, so daß das Öl, welches in Form eines Ölnebels in dem unter hohem Druck stehenden Gas enthalten ist, durch Zentrifugalkräfte aus diesem ent­ fernt wird und daß eine Hochdruckleitung (37) vorgesehen ist, um das unter hohem Druck stehende Gas, nachdem das Schmieröl aus diesem entfernt ist, abzuführen.

8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kammer (32c) der Wirbelkammer (32) in Fluidverbindung mit dem Ölreservoir (36, 52, 53, 54) steht.

9. Kompressor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölreservoir (36, 52, 53, 54) eine Aussparung (52) umfaßt, die in dem Zylinderblock (1, 2) angrenzend an das geschlossene Ende der Mittelöffnung (1a) vorgesehen ist, sowie eine zentrale Öffnung (54), die in der Ven­ tilplatte (3b) zwischen dem hinteren Ende des Zylinder­ blockes (1, 2) und den Gehäuseeinrichtungen (6) vorge­ sehen ist, und außerdem eine in den Gehäuseeinrichtungen (6) am hinteren Ende des Zylinderblockes (1, 2) vorgese­ hene Aussparung (53) und daß die Aussparung (52) in dem Zylinderblock (1, 2), die zentrale Öffnung (54) in der Ventilplatte (3b) und die Aussparung (53) in den Gehäu­ seeinrichtungen (6) fluchtend zu der Längsachse des Zylinderblockes (1, 2) ausgerichtet sind.