DE2148741A1

DE2148741A1 - OElabscheider fuer Rotationskompressor

Info

Publication number: DE2148741A1
Application number: DE19712148741
Authority: DE
Inventors: Harlin Lester E; Tothero Dwight L
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1970-10-12
Filing date: 1971-09-30
Publication date: 1972-04-13
Also published as: AU459890B2; AU3389271A; FR2111273A5; US3684412A; CA937550A; JPS5545755B1; GB1354582A

Description

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Patentanwalt· Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Hauck Dipl. Phys. W. Schmitz

2 Hamburg 36 Neuer Wall 41

28, Sep. 1971

Ölabscheider für Rotationskompressor

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten ölabscheider für Rotationskompressoren, Umlaufverdichter, Kreiselverdichter u. dgl.

In der Rotationskompressor-Technik wird Schmieröl allgemein im Kompressorgehäuse zum Schmieren der beweglichen Teile des Kompressors und für Abdichtungszwecke zwischen den Hoch- und Niederdruckseiten des Kompressors vorgesehen. Bei Betätigung wird Kühlgas durch den Kompressor komprimiert und wird dann in einen Hohlmantel entladen, welcher den Kompressor umgibt. Da die inneren Betätigungsteile des Kompressors mit Öl abgedichtet werden, wird das Kühlgas stark mit Öl beladen, wenn es in den Hantel entladen wird. Es ist notwendig, das im Gas mitgeführte Öl zu entfernen, da beträchtliche Mengen von Öl, welches mit dem Kühlmittel ausströmt, den Wärmeübergang im Kondensator und Verdampfer verschlechtern bzw. verringern,

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und außerdem Schwierigkeiten bereiten, einen genügenden Betrag von Ol nach der Kompressionskammer hin zu liefern, um die erforderliche Abdichtung zwischen dem Rotor und den Kammeroberflächen zu erreichen.

Ein Lösungsweg zu diesem Problem wurde in der U.S.A.-Patentschrift 3 ^78 957 beschrieben, die am l8. November 1969 an Lester Ε· Harlin und Walter C. Noore erteilt wurde, und ist darauf gerichtet, ein ölkoaleszierendes Mittel bzw. ein öl zusammenballendes kittel (oil coalescing medium) in Form von grobmaschigen Metallfasern vorzusehen, welche sich quer durch einen Mantel erstrecken, der das Kompressorgehäuse umgibt und ein Teilstück bildet, in welchem große und kleine Kaminern vorgesehen werden, wobei das Gehäuse sich völlig in der großen Kammer befindet, Entladegas wird direkt in die kleine Kammer zwischen dem koaleszierenden Kittel und dem Ende des Mantels geliefert, so daß es sich in dieser kleinen Kammer ausdehnt, und der Abfall der Strömungsgeschwindigkeit, welcher seine Freigabe begleitet, die Tendenz aufweist, das Öl im Gas freizugeben· Das gesamte Gas streicht durch das koaleszierende Mittel, welches einiges Öl, das im Gas zurückblieb, ausscheidet, Das Gas strömt in die große Kammer und wird in den Einlaß einer Entladeleitung hinein geleitet, der sich in der großen Kammer befindet·

Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung der Ölabscheider-Anordnung für einen Rotationskompressor, wie sie in der U.S,A.-Patentschrift 3 478 957 umrissen ist, und ist insbesondere auf eine einfache Abänderung dieses Ölabscheiders gerichtet, die beträchtliche Leistungsunterschiede mit sich bringt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, während das ölkoaleszierende Mittel den Mantel ähnlich in große und kleine Kammern unterteilt, wie bei der genannten U.S.A.-Patentschrift, das Kühlmittel, welches durch den Kompressor komprimiert wird, und stark mit Öl beladen ist, direkt in die große Kammer entladen, wodurch die Ülabscheidung durch den beträchtlichen und starkwirkenden Geschwindigkeitsabfall des Kühlmittel- und Ölgemisches, welches in das große Mantelvolumen eintritt,

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wesentlich gefördert und begünstigt wird, und auch durch das Aufprallen des Gases und des Öls auf den ausgedehnten Oberflächenbereich des Mantels und, danach, durch das Koaleszieren der Ültröpfchen im Ölabscheider-Mittel, wenn das Gas von der großen Kammer durch das Ölabscheider-Mittel hindurch in die kleine Kammer hinein strömt« Das Gas strömt dann in den Einlaß eines Ablaßrohres, welches sich in der kleinen Kammer befindet, und durch das Rohr hindurch nach dem Innern des Kompressors. Das koaleszierende Mittel dient ferner dazu, den Rohreinlaß von der Wirbelbewegung des Kältemittel-Öl-Gemisches in der großen Kammer zu isolieren· Das Öl sammelt sich am Boden des Mantels, welcher als Ölwanne dient, und wird dann durch ein Aufnahmerohr hindurch rückgefördert, um den Kompressor zu schmieren und abzudichten. Um die Möglichkeit, daß Öl in das Ablaßrohr eintritt, auf ein Minimum zu beschränken, ist der Einlaß des Rohres im obersten Teil der kleinen Kammer angeordnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Ölabscheider zur Verwendung bei einem Kreiselverdichter o. dgl· vorzusehen, bei welchem das komprimierte, mit Öl beladene Kühlmittelgas in einen den Kompressor bzw« Verdichter umgebenden Mantel entladen wird, welcher ein großes Volumen aufweist, um einen beträchtlichen und wirksamen Geschwindigkeitsabfall des Gemisches vorzusehen, welcher bewirkt, daß sich das Öl vom Gas trennt, wobei eine weitere Trennung beim Aufprall des Gemisches auf einen großen Oberflächenbereich des Mantels vor sich geht und wobei dann das Gas durch ein ölkoaleszierendes Mittel hindurch geleitet wird, um Öltröpfchen zu koaleszieren bzw. zusammenzuballen, wobei das koaleszierende Mittel ferner so angeordnet und vorgesehen wird, daß der Einlaß eines Entladerohres, welcher sich im oberen Teil des Kompressors befindet, von der wirbelnden Bewegung des Gas- und Ölgemisches im Mantel isoliert wird·

Beschreibung der Zeichnung

Fi«*;. 1 zeigt eine Ansicht - mit weggebrochenen Teilstücken und teilweise im Querschnitt - eines Kompressors, welcher den verbesserten Ölabscheider wiedergibt, der gemäß der vor-

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liegenden Erfindung vorgesehen wurde, während Fig. 2 eine Querschnittansicht, längs der Ebene der Linie 2-2 in Fig. 1 zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Nunmehr auf die Zeichnung - und insbesondere auf Fig. 1 - 3ezug nehmend) weist der gemäß dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung vorgesehene Kompressor ein allgemein zylindrisches Gehäuse A auf, welches die Rotor- bzw. Laufrad-Bauteilgruppe B enthält, eine hermetische Hülle oder Glocke bzw. eiiKhermetischen Mantel C, welcher den Kompressor umgibt und am vorderen Lagerschild, der einen Teil des Gehäuses bildet, angebracht ψ wird.

Das Kompressorgehäuse A schließt ein Gehäuse 10 ein, welches eine zylindrische 3ohrung 12 aufweist, welche sich durch dieses hinditrch erstreckt, eine vordere Lagerplatte l4 und eine !sintere Lagerplatte 16, die alle durch Kopfanziehschraufoen 17 befestigt werden» pie üotor-Bauteilgruppe 3 wird Innerhalb der ■'iehäusefoohrring 12 aufgenommen und weist einen mit Nuten ver- ?ehenen Rotor 20 auf, welcher eine i-iehrzahl von isn ?*e sent lichen siel! radial erstreckenden und hin- und herbeweglichen Rippen 22 aufweist; Die Achse des Rotors 20 ist in Bezug auf die Achse der Bohrung: 12 versetzt oder exzentrisch angeordnet, so daß die ^ Bohrung, die vordere Lagerplatte 14, dia hinters Lagerplatte und der Rotor 20 zusammenwirken, um eine halbmondförmige Kompressionskamnier oder -höhlung 2k zu lailden» Der Rotor 20 wird durch eine Walle 28 angetrieben, die in einem Lagsr 30 gelagert ■ ist, welches durch die hintere Lagerplatte l6 in einem ausgebuchteten Teilstück 32 abgestützt wird, und in einem Lager 3k, welches durch die vordere Lagerplatte Ik abgestützt wird.

Sauggas vom Verdampfer (nicht dargestellt) her wird nach einem Durchlaß 35 hin übermittelt, der in der vorderen Lagerplatte l4 gebildet wird. Sowohl die vordere Lagerplatte als auch die hintere Lagerplatte sind mit allgemein halbmondförmigen Aussparungen 36 (von welchen nur eine in Fig. 2 dargestellt ist) versehen, um das Sauggas in die Saugstufe des Kompressorraumes

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24 einzulassen. Die Aussparungen sind durch einen Kanal 37 im Gehäusekörper 10 strömungsmäßig untereinander verbunden.

Wenn, der Rotor in Richtung des Pfeiles (Fig. 2) angetrieben wird, wird das Sauggas zwischen zwei Rippen eingefangen und nach vorn auf den Entladungsbereich zu befördert. Bei diesem Vorgang wird das Volumen zwischen den angrenzenden Rippen verringert, wodurch eine entsprechende Erhöh^ung im Druck des Gases bewirkt wird. Eine Ablaßventil-Bauteilgruppe 38 befindet sich im Entladebereich, um eine angemessene Kompression des Gases zu gewährleisten, welches von den Auslaß- oder Entladeöffnungen 39 her ausströmt, und um ein Rückströmen des Gases in die Kompressionskammer zurück zu verhindern. Die Ventil-Bauteilgruppe 38 ist von der Ventilplatten-Art (reed type) und weist ein Ventilplättchen 40 auf, welches durch eine Ventilglocke oder -haltevorrichtung 4l in seiner Stellung gehalten wird. Die Ölabscheider-Anordnung weist ein Element D auf, welches aus gasdurchlässigem Material 42 besteht, beispielsweise aus einem solchen Material, das aus grobmaschigen Metallfasern oder -fäden besteht, wie sie zum Beispiel bei einem Reinungspad bzw. Scheuerkissen verwendet wird, und welches zwischen Halte- und Stützbauteilen 43 gehalten wird. Die Stützbauteile

43 weisen ein Paar von gitterartigen Elementen auf, die aus liochleistungs-Metalldraht hergestellt sind. Die Peripherie des Elementes D weist die gleiche Kontur auf wie diejenige des Mantels, so daß seine Ränder gegen den inneren Durchmesser des Mantels passen, wobei der Mantel mit der Peripherie der vorderen Lagerplatte durch eine Serie von Kopfanziehschrauben

44 verbunden wird, um eine Strömungsmitteldichte Verbindung zwischen dem Mantel und der vorderen Lagerplatte herzustellen. Das Element D wird in Abstandsbeziehung zum Kompressor durch Kopfanziehschrauben 45 befestigt, die an den VorSprüngen 46 angebracht werden, die sich axial von der hinteren Lagerplatte 16 her erstrecken, wobei ein Teilstück vorgesehen wird, welches den vom Mantel umschlossenen Raum in eine große Kammer 47 und eine kleine Kammer 48 unterteilt, wobei die größere Kammer das Kompressorgehäuse A umgibt, derart, daß es sich ganz in der großen Kammer befindet.

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Das Kompressorgehäuse A ist mit einer Gasentladeröhre oder -leitung 49 versehen, welche sich darin erstreckt und eine Fortsetzung eines axial verlaufenden Durchlasses 50 im oberen Teil der Platte 16 des Gehäuses 10 und der Vorderplatte l4 bildet, wobei der Durchlaß in einem Anschlußstück 51 an der vorderen Platte endet, zum Strömen von Gas vom Kompressor her nach einem KondensatjThin (nicht dargestellt). Das Rohr 49 erstreckt sich ferner durch einen Teil der Kammer 47 sowie durch das Element D hindurch, wobei sein Einlaßende 49a in der kleinen Kammer 48 angeordnet ist, so daß Gas von der Kammer A her durch das ölkoaleszierende Material des Elementes D hindurch strömen muß, bevor es in die Kammer 48 gelangt, zur Aufwärtsströmung in das Gasentladerohr 49 hinein.

Öl sammelt sich im Wannenteilstück 52 im unteren Teilstück des Mantels und wird durch ein Schmiersystem bzw. eine Schmierstoffanlage in Umlauf versetzt. Das Öl wird dazu gebracht, durch ein Aufnahmerohr 53 hindurch, welches einen Sieb- bzw. Filtereinsatz 54 aufweist, nach einer Serie von Durchlässen in der vorderen und der hinteren Lagerplatte und im Gehäusekörper zu strömen.

Betätigung

Durch den Ölabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine vereinfachte und verbesserte Anordnung geschaffen, die Leistungsvorteile aufweist, welche im Licht der folgenden Beschreibung der Betätigung des Olabscheiders ohne weiteres einleuchten.

Das heiße Entladegas strömt zusammen mit dem mitgerissenen Öl von der Entladeventil-Anordnung 38 her und strömt dann in die Kammer 47 hinein. Da die inneren Laufteile des Kompressors mit Öl abgedichtet werden, wird/das Kuhlgas stark mit Öl beladen, wenn es bei hoher Strömungsgeschwindigkeit in die Kammer 47 hinein entladen wird. Ein we sittliches Merkmal der Anordnung besteht darin, daß, auf Grund des praktisch großen Mantelvolumens, welches durch die Kammer 47 gebildet wird, ein starkwirkender Strömungsgeschwindigkeitsabfall des Kühlmittel- und Ölgemisches vor sich geht, welcher die

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Geschwindigkeit des Gases verlangsamt, obschon eine beträchtliche Wirbelung in der Nähe des gasdurchlässigen Elementes D auftritt, die aber auf einen niedrigen tfert absinkt. Das Olabscheiden wird nicht nur durch den Geschwxndxgkextsabfall des Gemisches, sondern auch durch den Aufprall des Gases und des 01s auf den beträchtlich größeren Oberflächenbereich des Mantels sowie durch das Koaleszieren der ültröpfchen im Gas durchlassenden Material 42 des Elementes D schnell und wirkungsvoll erreicht. Da das Element D die Kammern 47 und 48 unterteilt, isoliert das Element ferner den Einlaß 49a des Entladerohres 49 von der v/irbelbewegung des Kühlmittel-Öl-Gemisches in der kammer 47· Ferner muß das gesamte Gas von der K mmer her durch das Element D hindurch nach der Kammer 48 hin strömen, so daß zusätzliche liengen von öl - vor dem Einströmen des Gases in das Entladerohr 49 - vom Gas getrennt werden. Nach dem Ilindurchströmen durch das Element D bestreicht das Gas ferner die Endwand des Mantels und ändert dann die Richtung} so daß noch verbliebenes Ol an der ,/and hängen bleibt und nach unten in die itf nne abfließt. Der Durchlauf von öl von der Sammer her in das Entladerohr 49 hinein wird auf ein Minimum beschränkt_} da der Einlaß des Rohres 49 im obersten Teil der Kammer 48 in einer Position angeordnet ist, die dem Pegel des 01s, das in der !Lämmer 48 gesammelt wird, abgelegen ist.

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Claims

Patentansprüche

lJ Kompressor mit einem Gehäuse, welches einen Kompressionsraum, Ansaug- und Entladeöffnungen, die in den genannten Kompressionsraum öffnen, einen Rotor im genannten Kompressionsraum, der geeignet ist, ein gasförmiges Strömungsmittel, Kelches durch die genannte Ansaugöffnung hindurch eingebracht wird, zu komprimieren, und es durch die genannte Entladeöffnung hindurch mit einem höherenDruck zu entladen, sowie einen geschlossenen Mantel aufweist, welcher das genannte Gehäuse umgibt, gekennzeichnet durch ein gasdurchlässiges, koaleszierendes I'ittel (D, 42, 43), welches den genannten Mantel (C) in erste und zweite Kammern (47, 48) unterteilt, derart, daß das Gehäuse (A) sich völlig in der genannten ersten Kammer (47) befindet, ein Gasentladeventil (38) zum Liefern des Entladegases direkt von der genannten Ansaugöffnung (39)-her in die erste Kammer (47) hinein, und eine Gasentladeleitung (49), deren Einlaß sich in der zweiten Kammer (48) befindet, wodurch Gas, welches in die genannte erste Kammer (47) geliefert wird, durch das genannte koaleszierende Mittel hindurch strömen muß, um in die genannte Entladeleitung zu gelangen.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Gasentladeleitung (49) einen Einlaß (49a) aufweist, der nahe dem obersten Teil der zweiten Kammer (48) liegt·

3» Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Gasentladeleitung (49) ein Rohr aufweist, welches sich von der Kammer (47) her durch das genannte Mittel (D, 42, 43) hindurch und in die andere Kammer (48) hinein erstreckt und einen Einlaß (49a) aufweist, welcher angrenzend an den obersten Teil der genannten Kammer (48) angeordnet ist, daß die genannte Leitung ferner einen Durchlaß (50) im genannten Gehäuse aufweist, wobei das eine Ende (51) mit dem genannten Rohr verbunden ist und das andere Ende einen Auslaß für Gas vom genannten Kompressor her bildet.

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4, Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte gasdurchlässige, koaleszierende Mittel (D) im genannten Mantel vorgesehen ist, daß seine Außenränder mit dem Innendurchmesser des genannten Mantels (C) eng übereinstimmen, wobei das genannte koaleszierende Mittel vom Ende des genannten Mantels mit Abstand angeordnet ist, so daß ein Teilstück vorgesehen wird, welches νβΗ den von dem genannten Mantel umgebenen Raum in große und kleine Kammern (47, 48) unterteilt, derart, daß das genannte Gehäuse (A) völlig in der großen Kammer (47) angeordnet ist.

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