DE2307240A1

DE2307240A1 - Kompressor, insbesondere fuer kuehlmaschinen

Info

Publication number: DE2307240A1
Application number: DE19732307240
Authority: DE
Inventors: Frederic H Abendschein
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1972-02-18
Filing date: 1973-02-14
Publication date: 1973-08-30
Also published as: BR7301128D0; FR2172408A1; JPS4894006A; FR2172408B1; IT973246B; AU463142B2; US3776668A; JPS5644275B2; GB1402437A; CA970584A; AU4971672A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. R. SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNER - dipl-ing.

MÜNCHEN

HAMBURQ

Borg-Warner Gorporation 200 South Michigan Avenue

Chicago, I11.606o4,V.St.A.

• OOO MÜNCHEN 2

Tal 13

Telefon (0811) 226207/226209

Telegramme: Inventiui Manchen

H. Februar 1973

Unsere Akte: Ihr Zeichen:

13H- I - 8086

Patentanmeldung

Kompressor, insbesondere für Kühlmaschinen

Die Erfindung betrifft einen Kompressor, insbesondere für Kühlmaschinen, mit einem G-ehäuse und einem darin vorgesehenen Kompressionsraum, mit einer Lagerplatte, die eine Seitenwand des Kompressionsraums bildet und eine Ansaug- und eine Auslaßöffnung aufweist, mit einem in dem Kompressionsraum befindlichen. Rotor, der ein durch die Ansaugöffnung in den Kompressionsraum einströmendes gasförmiges Medium zu komprimieren

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und zusammen mit einem von dem Medium mitgerissenen Schmiermittel mit höherem Druck durch die Auslaßöffnung auszustoßen vermag, mit einem Strömungsmitteldurchlaß, welcher mit der Auslaßöffnung verbunden ist und sich durch die Lagerplatte hindurch erstreckt, mit einer an das Gehäuse angesetzten und von der Lagerplatte etwa axial abstehenden Haube, bestehend aus einer im wesentlichen zylindrischen Mantelfläche und einer von der Lagerplatte distanzierten Stirnwand, wobei der untere Teil dieser Haube einen Vorratsraum für das Schmiermittel darstellt, und mit einer Prallplattenanordnung in der Nähe der Stirnwand. "

Im Vordergrund steht dabei die Ausbildung des ölabscheiders. Man kann die Erfindung als Verbesserung des aus dem US-Patent 5 4-78 957 bekannt gewordenen Kompressor-Ölabscheidersystems betrachten. Bei dem in diesem Patent beschriebenen Kompressor erstreckt sich ein öl koaleszierendes Filter quer durch die Kammer, in die das geförderte Gas eingeleitet wird. Das Gas strömt durch ein Rohr direkt zu einer an einem Ende der Kompressorhaube gebildeten Kammer und gelangt dann durch das Filter hindurch zu einer Gasauslaßleitung, die an der anderen Seite des Filters in die Kammer mündet. Während diese Konstruktion zwar einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der ölabscheider für Kompressoren darstellte, wurde doch festgestellt, daß unter bestimmten Bedingungen das im Bodenraum der Haube stehende öl durch die (Turbulenz des geförderten Gases beim Einströmen in die erste Kammer aufgepeitscht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakten, und wirkungsvollen ölabscheider vorzuschlagen, der insbesondere für die Verwendung in rotierenden Fahrzeugkompressoren geeignet ist.

Bei einem Kompressor der einleitend näher bezeichneten Gattung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Prallplattenanordnung aus einem vertikalen Teil, dessen Umriß der Mantel-

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fläche der Haube angepaßt ist, und aus einem horizontalen Teil besteht, der abdichtend an der Stirnwand angebracht ist, wobei der horizontale Teil in einem Abstand über dem Normalniveau des Schmiermittels in der Haube steht, daß ein Kanal den Strömungsmitteldurchlaß mit dem oberen Teil der Prallplattenanordnung verbindet, daß der vertikale Prallplattenteil eine Reihe in einem kreisförmigen Muster angeordneter öffnungen und der horizontale Prallplattenteil eine weitere. Reihe von öffnungen auf v/eist, und daß eine Gasauslaßöffnung in der Mantelfläche der Haube zwischen der Lagerplatte und dem vertikalen Prallplattenteil angeordnet ist, wobei das geförderte Gas in den oberen Teil der Prallplattenanordnung eintritt und von dort zur Gasauslaßleitung strömt.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht somit darin, daß eine Serie von Prallblechen vorgesehen ist, die die Tendenz haben, das Gas beim Einströmen in die Kammer besser zu verteilen und so die Turbulenz der Gasströmung zu verringern, Damit wird auch die Schäumungswilligkeit des Öls wesentlich verringert, die das Wiedereinmischen von öl in den geförderten Gasstrom und den Einschluß von Feuchtigkeit im Schmieröl begünstigt.

In der Zeichnung zeigt im einzelnen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kompressor mit Ölseparator,

Pig. 2 einen Querschnitt nach der Schnittlinie 2-2 der Pig. und

Pig. 3 eine räumliche.Teilansicht, bei der bestimmte Teile weggebrochen sind.

Der dargestellte Kompressor hat ein Gehäuse 10, bestehend aus einem Hohlzylinder 11, dessen Bohrungsinnenfläche mit 12 bezeichnet ist, sowie aus einer vorderen und hinteren Lager-

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platte 14 bzw. 16, die mittels einer Anzahl Schrauben 17 und Muttern 18 verschraubt sind, wobei in Fig. 1 nur eine der Schrauben sichtbar ist. Das Gehäuse 10 bildet einen abgeschlossenen Hohlraum, der durch die zylindrische Innenfläche 12 begrenzt ist, wobei die Lagerplatten 14 und 16 als parallele, in einem Abstand angeordnete Endflächen dienen. Die in diesem zylindrischen Hohlraum exzentrisch angeordnete Rotoreinheif 20 besteht aus einem geschlitzten Rotor 21 mit einer Reihe von am Umfang angeordneten Schlitzen 22, von denen sich jeder in einer Ebene, parallel zur Rotorachse erstreckt. Das abgeschlossene Ende jedes Schlitzes wird als Bodenende bezeichnet. In jedem Schlitz ist ein hin- und hergehender . Schieber 23 verschiebbar gelagert. Die exzentrische Anordnung der Rotoreinheit 20 innerhalb der Zylinderbohrung wird erreicht durch die drehbare Lagerung des Rotors 21 auf einer bezüglich der Achse der Zylinderbohrung versetzten Achse. Dieser exzentrische Einbau ergibt eine sichelförmige Kompressionskammer 24 zwischen dem Rotor 21, der Innenfläche und den beiden Lagerplatten 14 und 16.

Der Rotor 21 hat eine Antriebswelle 26,- die in an den L'agerplatten befestigten Lagern 28 und 29 drehbar gelagert ist. Das linke Ende der Antriebswelle 26 (wie in Fig. 1 gezeigt) ragt durch die Lagerplatte 14 nach außen, um den Antrieb zu erleichtern. Da die dargestellte Ausführungsform,speziell für die Verwendung in Kraftfahrzeugen geeignet ist, kann man sich vorstellen, daß ein nicht gezeigter Antriebs- und_?Kupplungsmechanismus an das linke Ende der Antriebswelle 26 angeschlossen ist, mit dessen Hilfe" der Kompressor vom Ventilator-Keilriemen oder einem zusätzlichen Treibriemen des Fahrzeugmotors angetrieben wird. Der dargestellte Kompressor kann aber auch in vielen anderen Umgebungsverhältnissen und Einrichtungen Verwendung finden, insbesondere auch in Systemen, die keine Kühl- oder Klimatisierungssysteme sind, also zur Kompression einer Vielzahl verschiedenster gasförmiger Strömungsmittel.Wie

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immer also die Antriebsmittel aussehen mögen, sie werden auf zweckmäßigste Weise an die Antriebswelle 26 angekuppelt.

Der Kompressor arbeitet richtig, wenn die Rotoreinheit 20 sich gemäß Fig. 2 nach rechts dreht. Unter allen Arbeitsbedingungen werden die Schieber 23 in ihre in Fig. 2 gezeigten Stellungen nach außen gedruckt, so daß sie sioh fest gegen die zylindrische Innenfläche 12 legen und eine dichte Verbindung mit dieser.herstellen. Beim Betrieb kann Ansauggas vom Verdampfer der Kraftfahrzeug-Klimaanlage zu dem am Zylinder 11 angeformten Einlaß 35 gelangen. Wie in Fig. 2 gezeigt, fließt dieses Ansauggas in den Ansaugteil der Kompressionskammer 24. Da der Rotor sich nach rechts dreht, wird das Ansauggas zwischen zwei benachbarten Schiebern 23 eingeschlossen und zu der Entspannungszone weiter gefördert. Dabei wird das Volumen zwischen den benachbarten Schiebern verringert, was einen entsprechenden Anstieg des Gasdrucks bewirkt. In der Entspannungszone liegt eine Auslaßventilanordnung 38, welche eine saubere Kompression des aus drei nebeneinanderliegenden Auslaß- oder Entspannungsöffnungen 39 des Zylinders strömenden Gases gewährleistet und einen Rückfluß des Gases zurück in die Kompressionskammer 24 verhindert. Die Ventilanordnung 38 besteht aus Zungenventilen und enthält drei Ventillamellen 40, die an einem Ventilhalter oder -anschlag 41 anliegen. Das aus den Öffnungen 39 austretende komprimierte Gas strömt in eine Kammer 42, die zwischen dem Zylinder 11 und einer Deckplatte ausgebildet ist.

Zum Abdichten und Schmieren des Kompressors wird Öl von einem Ölvorratsraum 44 durch ein Ölansaugrohr 45 und einen Durchlaß 46 zugeführt. Eine kleine Ölpumpe oder dgl. kann dazu benutzt werden, Öl an die Unterseite der Schieber oder an eine andere geeignete Stelle des Kompressors zu fördern.

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Infolge der Verwendung von Diehtöl ist das durch die Ventilanordnung 38 strömende Entspannungsgas stark ölhaltig. Dieses mitgerissene Öl muß aus dem Gas wieder entfernt werden, da nennenswerte Ölmengen im geförderten Gas den Wärmeübergang im Kondensator und Verdampfer reduzieren. Außerdem ist es wesentlich schwieriger, eine ausreichende Ölmenge in die Kompressionskammer zu bringen und die notwendige Abdichtung zwischen dem Rotor und der Kammerinnenfläche zu erreichen, wenn das Öl in dem System zirkulieren kann.

Die Ölabsoheidung in dem gezeigten Kompressor erfolgt innerhalb einer Haube 50. Ein durch Bohrungen 58, 59 und 61 in dem Zylinder. 11, der Lagerplatte 16 bzw. einem Befestigungsring 47 gebildeter Durchgang verbindet im Zusammenwirken mit einer Röhre 62 die Kammer 42 mit einer an der Stirnwand 8.4 der Haube 50 gelegenen Kammer 65. Die Röhre 62 erstreckt sich durch ein Öl koaleszierendes filter 64. Ihr freies Ende wird von einer noch zu beschreibenden Prallblechanordnung 74 getragen. Der Umriß des Filters 64 entsprioht dem Querschnitt der Haube 50, so daß der Filterrand an der Innenfläche der Haube passend anliegt, wobei das Filter mittels zweier Filterstützringe 70a, 70b in dieser Stellung gehalten wird. Auf diese Weise stellt das Filter eine Trennwand dar und bildet zwei abgetrennte Kammern 65 und 66 innerhalb der Haube.

Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, besteht das Öl abscheidende Filter 64 aus mehreren einzelnen Scheiben, die aus Streckmetall bestehen. Unter Streckmetall versteht man ein dünnes Metallblech, das. schlitzartige Perforationen, aufweist, die sich alle in derselben Richtung erstrecken. Das ganze Blech wird dann in einer zu den Schlitzen senkrechten Richtung gestreckt, so daß sich die Schlitze zu jalousieartig ausgestellten Ausschnitten verformen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind drei Streckmetallscheiben

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vorgesehen, wobei die jalousieartigen Schlitze der äußeren Scheiben horizontal und die der mittleren Scheibe vertikal verlaufen. Diese spezielle Anordnung der jalousieartigen Ausschnitte hat sich für die Reduzierung der Turbulenz in der Kammer 66 als sehr bedeutungsvoll erwiesen.

Diese Konstruktion stellt somit ein koaleszierendes Medium dar, welches das mitgerissene Öl wirkungsvoll aus dem geförderten Gas abscheidet. Das Filter 64 ist mit Hilfe zweier Mlterstützringe 70a, 70b befestigt, die auf geeignete Weise zwischen der hinteren Lagerplatte 16 und der Prallblechanordnung 74 auf Abstand gehalten werden.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Prallblechanordnung 74, in die das geförderte Gas zuerst einströmt. Diese Prallblechanordnung, die ihrem äußeren Rand entlang an der Haube 50 angeschweißt ist, hat einen vertikalen Teil 75, der von der Röhre 62 durchsetzt wird, und einen horizontalen Teil 68, der sich am unteren Rand des vertikalen Teils anschließt, wobei beide Teile mit der gewölbten Stirnwand der Haube eine abgeschlossene Kammer 78 bilden. Das Anschweißen ist sehr wesentlich da es verhindert, daß Gas und Öl um die Prallblechanordnung herum eine Leckströmung bilden. Beim Betrachten der Mg. 3 erkennt man, daß eine ganze Reihe von Öffnungen 80 in einer im wesentlichen kreisförmigen und dem Umriß des vertikalen Prallblechteiles 75 folgenden Anordnung ausgestanzt sind, die sich radial etwa in der Mitte zwischen dem Rand und dem Zentrum des vertikalen Teils befinden. Der horizontale Teil 68 des Prallblechs weist ebenfalls eine Reihe Ölauslaßöffnungen 82 auf, die der Yerbindungskante entlang angeordnet sind.

Das Gemisch aus Öl und gefördertem Gas strömt durch die Röhre 62 in die Kammer 78 und prallt dort auf die Stirn-

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wand 84 der Haube 50· In diesem Stadium wird schon das meiste Öl abgeschieden, welches dann an der Stirnwand herabrinnt und durch die Ölauslaßöffnungen zum Ölvorratsraum 44 abfließt. Die Wirkung der Prallblechanordnung insgesamt be- · steht darin, daß sie die Strömungsgeschwindigkeit des Gases beim Austritt aus der durch das Prallblech gebildeten Kammer 78 in Richtung auf das Filter 64 drastisch herabsetzt. Der Abstand der Öffnungen, durch welche das Gas aus der Kammer ausfließen kann, ist so gewählt, daß die Gasströmung auf ein verhältnismäßig großes Volumen gleichmäßig verteilt ist. Das Gas strömt dann durch das Filter 64, wo zusätzlich Öl auf die Filterscheiben koalesziert wird, und dann durch den Hauptanschluß 90 für das geförderte Gas aus der Kammer 66 heraus zu dem (nicht,gezeigten) Kondensator. Der Hauptanschluß 90 befindet sich seitlich an der Haube.

Ein anderes Merkmal der Erfindung ist die Anordnung eines Prallblechs 92 zwischen dem Ölansaugrohr 45 und dem Hauptanschluß 90. Bei der Anwendung in Kraftfahrzeugen ruft die Bewegung des Fahrzeugs oft im Ölvorratsraum 44 ein Hin- und Herschaukeln des Öles hervor, was die Gefahr einer Wiedervermischung von Öl und gefördertem Gas in sich birgt. Das Prallblech 92 wirkt dieser Ursache einer Wiedervermischung nachdrücklich entgegen.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1.) Kompressor, insbesondere für Kühlmascninen, mit einem Gehäuse und einem darin vorgesehenen Kompressionsraum, mit einer Lagerplatte,, die eine Seitenwand des Kompressionsraums bildet und eine Ansaug- und eine Auslaßöffnung aufweist, mit einem in dem Kompressionsraum befindlichen Rotor, der ein durch die Ansaugöffnung in den Kompressionsraum einströmendes gasförmiges Medium zu komprimieren und zusammen mit einem von dem Medium mitgerissenen Schmiermittel mit höherem Druck duroh die Auslaßöffnung auszustoßen vermag, mit einem Strömungsmitteldurchlaß, welcher mit der Auslaßöffnung verbunden ist und sich durch die Lagerplatte hindurch erstreckt, mit einer an das Gehäuse angesetzten und von der Lagerplatte etwa axial abstehenden Haube, bestehend aus einer im wesentlichen zylindrischen Mantelfläche und einer von der Lagerplatte distanzierten Stirnwand, wobei der untere Teil"dieser Haube einen Yorratsraum für das Schmiermittel darstellt, und mit einer Prallplattenanordnung in der Nähe der Stirnwand, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplattenanordnung (74) aus einem vertikalen Teil (75), dessen Umriß der Mantelfläche der Haube (50) angepaßt ist, und aus einem horizontalen Teil (68) besteht, der abdichtend an der Stirnwand (84) angebracht ist, wobei der horizontale Teil in einem Abstand über dem Normalniveau des Schmiermittels in der Haube steht, uaß ein Kanal (62) den Strömungsmitteldurchlaß mit dem oberen Teil der Prallplattenanordnung (74) verbindet, daß der vertikale Prallplattenteil (75) eine Reihe in einem kreisförmigen Muster angeordneter Öffnungen (80) und der horizontale Prallplattenteil (68) eine weitere Reihe von Öffnungen (82) aufweist, und daß eine Gasauslaßöffnung (90) in der Mantelfläche

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der Haube zwischen der Lagerplatte (16) und dem vertikalen Prallplattenteil (75) angeordnet ist, wobei das geförderte Gas in den oberen Teil der Prallplattenanordnung eintritt und von dort zur Gasauslaßleitung strömt..

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Öl koaleszierende Filter (64) etwa vertikal innerhalb der Haube (50) zwischen der Gasauslaßöffnung (90) und der Prallplattenanordnung (74) angeordnet sind, wobei das geförderte Gas zwangsweise durch die filter strömt, bevor es durch die Auslaßöffnung austritt.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öl koaleszierenden Filter Scheiben (64) mit einer Anzahl in etwa gleicher Richtung orientierter jalousieartiger Ausschnitte sind, wobei die Ausschnitte der benachbarten Scheiben etwa rechtwinkelig zueinander angeordnet sind. ,

4. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Prallblech (92), das zwischen dem ITormalniveau des Schmiermittels in dem Vorratsraum (44) und der Gasauslaßöffnung (90) angeordnet ist, um die Wiederaufnahme von Schmiermittel durch das gereinigte ^Gas zu verzögern. - .

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