DE2648609A1

DE2648609A1 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen eines oelgefluteten verdichters

Info

Publication number: DE2648609A1
Application number: DE19762648609
Authority: DE
Inventors: Ernst Menssen
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1976-10-27
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1978-05-03
Also published as: GB1570973A; JPS5355510A; NL7711694A; SE7712068L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung :iurn Ktlhlcn eines ölgefluteten Verdichters in einem KSltekreislauf, wobei Kältemittel nach einem Verflüssiger des Kältekreialaufs abgezweigt und den KUhlstellen zugeführt wird.

Bekannte .b'lga flute te Verdichter für Kältemittel, insbesondere der Schraubenbauart, können mit Hilfe von Regeleinrichtungen, z, B. Regelschiebern, von Vollast bis herunter zu ca. 10 % stufenlos geregelt werden. Zur Kühlung des Verdichters wird dabei übor den Regelschieber Gl und flüssiges Kältemittel in den Verdichtungsraum gespritzt (öiehe DT-OS 23 ^J 33*0.

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Dazu besitzt der verschiebliche Regelschieber an seinem freien Ende jeweils einen Anschluß für das öl und für das flüssige ■Kältemittel. ...

Die Zuftlhrungsleitungen für das öl und das flüssige Kältemittel müssen beweglich ausgebildet sein, wodurch sich trotr. erhöhtem konstruktivem Aufwand noch Abdichtungsproblerne ergeben. Dartlber hinaus tritt das öl mit einer vergleichsweise hohen Temperatur in den Verdichtungsraum ein, wechalb seine Zähigkeit verringert wird. Das öl verliert dadurch aber an Dichtwirkung.

Der Erfindung liegt die Aufgabo zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines olgeflutetnn Verdichter;-; anzugeben, das eine einfache und kostengünstige Fertigung dss

Verdichters erlaubt und bei dem insbesondere eine wirksame Kühlung des Öls und damit auch des Verdichters in einfacher V/eise erreicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, öa.ii das abgezweigte Kältemittel zunächst zur Kühlung d'.;ß Öls mit diesem vermischt und danach gemeinsam mit dem -öl in einen Verdichtungsraum des Verdichters gespritzt wird« Das öl tritt comit vergleichsweise kühl in den Verdichtungsraum ein. Es ist deshalb zäh und ermöglicht eine gute Abdichtung zwischen den ruhenden und

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bewegliehen Teilen, die den Verdichtungsraum bilden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Verdlchternder Schraubenbaurt ebenso wie bai Rotationskolben- oder sonstigen Verdichtern eingesetzt worden. "._t ' ' "'

Eine besonders günstige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßon Verfahrens ist durch einen Sammelraut.1 für das öl, eine Zuführung für das abgezweigte Kältemittel in Cen Sammelraum und ein im Samme1raum angeordnetes, die Sumpfhöhe darin regulierendes und Über einen den Volumenstrom d^s Verdichters regulierenden Regelschir.ber mit dem VcrdJxhtu'\:-..^!:r\v_l>.:n in Verbindung stehendes Tauchrohr gekennzeichnet. Dabei l:ör,iitn rile Anschlüsse für das öl und das Kältemittel Vullig starr am Gehäuse des Verdichters angeschlossen werden. Der Regeischieb^r kann außerdem ungehindert Bewegungen ausführen und ganz innerhalb des Gehäuses des -Verdichters eingebaut sein.

PUr eine gute Kühlung des Öls ist es von Vorteil, wenn der Rege !schieber eine dem Tauchrohr zugewandte, der Veriüiar:huns und der Zuführung des abgezv;ei>rten Kältemittels und des öle zu dem Verdichtungsraum dienende Bohrung aufweist.

Eins konstruktiv günstige AusfUhrungaform ergibt sich, wenn der Regelschiebar teleskopartig in das Tauchrohr einschieb-

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bar ist und an seiner dem Tauchrohr gegenUberlia genden Seite einaiKolben aufweist, der mit einem Teilstrom des Öls beaufschlagbar ist.

Der Verdichter eines Kältekreislaufs mit einem ZwischenentspannungsbehL-lter kann dann besonders sicher und zuverlässig auf einem bestimmten Temperaturniveau gehalten werden,- wenn elno vom Dampfraum des Zwischencntspanrnrngsbehälters abzweigende, mit dem Verdichtungsraum indirekt in Verbindung stehende Leitung vorgesehen ist.

Dabei eitißist es aich als niinstifj, wenn die von Zv.'i'^l entspannungsbehUlter abzweigende Leitung in cion Saramelr&utn '"-xc das beispielsweise aus der Lagerschmierung zurücklaufende öl mündet. Das in dieser Leitung abgezweigte dampfförmige Kältemittel kann dann gemeinsam mit dem öl und asm hinter dem Verflüssiger abgezweigten Kältemittel in den Verdichfungsrcoim gespritzt werden. Dazu braucht lediglich die Bohrung des Regelschiebers vergrößert ausgeführt sein.

Das vom Zwischenentspannunüsbehälter abgezweigte Kältemittel kann getrennt in den Verdichtungsraum gespritzt werden, wenn der Regelschieber einen seine Bohrung umgebenden, gegenüber dem Sammelraum abgetrennten Ringraura aufweist, wobei der Ringrauni einerseits mit der Leitung verbunden ist und andererseits in oen

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Verdichtungsraum mündet.

Eine weitere Möglichkeit, das vom Zwischenentspannungsbehälter abgezweigte Kältemittel für sich in den Verdichtungsraum zu führen, ist dadurch gegeben, daß der Regelschieber nach Jeder Seite hin mit einem Tauchrohr versehen ist. Jedes der T&uchrohre ist '3abei durch eine Bohrung im Regelschieber verlängert, die über Düsen zum Verdichtungsraum führt. Es können gemeinsame oder getrennte Düsen für die Bohrungen vorgesehen'sein.

Anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten

Ausführung-beispiele wird im folgenden die Erfindung näher erlfiutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Verdichter der Schraubenbauart im Schnitt in stehender Ausführung,

Ficur 2 einem Schnitt längs der Linie II-II der Figur 1,

Figur J eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Verdichter der Schraubenbauart im Schnitt in liegender Ausführung ¹ und

Figur 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Verdichter der Schraubenbauart im Schnitt und mit einem Kältekreislauf mit einem Zwischenentspannungsbehälter.

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In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Verdichter 1 der Schraubenbauart im Schnitt in stehender Ausführung dargestellt. Der Verdichter 1 besitzt ein Gehäuse 2, in dem die Läufer 3* ^ angeordnet sind. Der Läufer 3 und/oder 4 wird über ein in einem Getriebegehäuse 5 eingebautes Getriebe 6 angetrieben. Das Getriebe 6 steht Über die Antriebswelle 7 wit einem nicht- dargestellten Motor in Verbindung. An der dem Getriebegehäuse 5 gegenüber liegenden Seite des Gehäuses 2 befindet sich ein Gehäusedeckel 8. Den Gehäusedeckel 8 schließt an seiner freien Seite ein als Sammelbehälter für das aus den Schmißrs'<*.ellen ablaufende öl dienender Abschlußdeckel 9 ab. Ein in den Verdichtungsraum der Läufer J>, 4 eingreifender Regelschiebe.r 10, ermöglicht eine stufenlose Volumenstromregelung des Verdichters 1. Der Regelschieber 10 besitzt an seinem dem Getriebegehäuse 5 zugewandten Ende einen Kolben 11, aer in einem im Getriebegehäuse 5 untergebrachten Zylinder 12 geführt ist. Der ZyI Inder raum oes Zylinders 12, das Getriebegehäuse 5 uncl andere Schmierst eilen des Verdichters 1 stehen über Leitungen 13 bis 16, gegebenenfalls unterstützt durch eine Pumpe 17 mit einem Ölbehälter eines ölabscheiders 18 in Verbindung. Die Durchflußmense in den Leitungen IJ) und 15 ist mittels der Ventile 19 bzw, 20 regelbar. Eine Dichtung 21 sorgt im Bereich der FUhrungsstellen des Regelschiebars

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fUr eine Abdichtung zwischen dem Druokraum 22 des Verdichters 1 und dem nur gering Über Saugdruck stehenden Samraelraum 24 des Abschlußdeckels 9. In den Sammelraum 24, in dem sich das von der Lagerschmierung ablaufende öl sammelt* ragt ein Tauchrohr 25» das die Sumpfhöhe darin regelt und mit dem Druckraum der Läufer ~j>, 4 in Verbindung steht. Auch das aus der Schmierung des Getriebes 6 stammende öl kann in den Sammelraum 24 geleitet werden. Der in direkter VerlKngerung dee Tauchrohre3 25 angeordnete und darin einschiebbare Regelschieber 10 weist eine dent Tauchrohr ί?5 zugewandte, der Vermischung und der Zuführung des abgezweigt en K'-ilteiiVittelij und des Öls zu den Läufen ;5> 4 dient-ndo I3ohrun,~ 26 auf.

Der auf der Druckseite der Läufer ;5, ^ angeordnete, in axialer Richtung bewegliche Rege!schieber H) ermöglicht eine stufenlose Volumonstromrescluns. Er wird vom iSnddruek in Druckraura '2.2 des' Verdichters 1 in celns in Figur 1 gezeichnete Stellung gedrückt. Der Verdichter 1 hat dann den größten Volumenstrom, da dex¹ Regelsehieber 10 zur Saugseite hin abdichtet. FUr eine gewünschte Teillaststellung des ReKolschiebors iO ulru dsr Enddruok über das Ventil 19, z.B. ein Masnetventil, und Leitung l4 in den Zylinderraura des Zylinders 12 gegeben, ca aafi Cov Kolben 11 mit seiner in Führung 27 geführten Kolbenstauge 28

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den Regelschieber 10 in die Teillaststellung drücken kann. Dar maximal mögliche Regelhub ist in Figur 3 gezeichnet. Soll der Verdichter 1 wieder mehr fördern, wird Ventil 19 geschlossen und Ventil 20 geöffnet, so daß der Zylinderraum des Zylinders 12 in Sammelraum 23 des Getriebegehäuses 5 entlastet wird. Der Regelschieber 10 bewegt sich dann wieder zur Saugseite.

Am Anschluß 29, der Über Zuführung 30 mit dem Kältekreislauf in Verbindung steht, wird das zur Verdichterkühlunß erforderliche abgezweigte Kältemittel in den Sainrnelraum 2>r gespritzt. Ein Teil des abgezweigten Kältemittels verdampft bereits hinter dom in Zuführung 30 angeordneten Expansionsventil 31. Diessr Dampf drückt sowohl das öl wie auch noch flüssiges Kältemittel aus 24 durch das Tauchrohr 25* die Bohrung 26 und die Einr.pz'itzöffnung 32 in den bereits durch die Schrauben^änge dsr Läufen· 3, 4- von dem Saugraum 33 abgetrennten Verdichtungsraum tiers Verdichters 1. Dio Einspritzöffnung 32 kann durch mehrere, radial zu den Läufen 3* ^ vorgesehene Bohrungen gebildet werden. Da^ Tauchrohr 25, die Bohrung 26 und dio Einspritzöffnung 32 bilden eine Mischstrecke für öl sov.-ie flüssiges und dampfförmiges Kältemittel, so daß eine gute ölkühlung erzielt wird. Das warm aus den Lagern konm?sndo öl wird clurch άία Abkühlung zähflüssige und es ist dadurch in besonderer Wsise geeignet für die Abdichtung

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der Laufspiele zwischen den Läufern 3> 4 zu sorgen«

In Verbindung mit einem geschlossenen Kältekreislauf arbeitet der Verdichter 1 in folgender Weise: Aus dem Verdampfer 34 wird das dampfförmige Kältemittel Über Leitung 35 in den Verdichter 1 gesaugt, verdichtet und durch Leitung 36 in den ölabscheider 18 gefördert. Während der Verdichtung wird öl und abgezweigtes Kältemittel in den Verdichtungsraum gespritzt. Das im ölabscheider l8 aus dem Kältemittel-Öl-Gemisch abgetrennte öl geht durch Leitung l6 zum Anschluß 37 und verteilt sich von dort aus zu den einzelnen, nicht gezeigten Lagerstellen. Das öl tami mit dorn eigenen Überdruck aus dem ölabscheider 3 8 in den Verdichter 1 gelangen. Wahlweise kann auch eine Pumpe 17 zusätzlich verwandt werden. Das öl kann ebenfalls zux» Betätigung des R&ßoischlebers 10 dienen. Dazu wird os durch Leitung 13 zum Ventil 19 gefördert. Das zur Steuerung und Lagerschmierung verwendete öl sammelt eich im Sammelraum 24 und wird von dort, wie bereits beschrieben, in den Verdichter 1 und wieder auf die Druckseite des Kältekreislaufs und in den ölabscheider l8 gefördert.

Das dampfförmige Kältemittel des Kältekreislaufs gelangt aus dem ölabscheider 18 durch Leitung 38 in den Verflüssiger Das flüssige Kältemittel sammelt sich im Sammelbehälter 40, von wo es über Leitung 4l zum Expansionsventil 42 geht und von diesem

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je nach Kältebedarf in den Verdampfer 34 gespritzt wird. Ein Teilstrora des Kältemittels wird aus dem Kältekreislauf über Zuführung 30 abgezweigt und geht über das von der gewünschten Endtemperatur des Verdichters gesteuerte Expansionsventil 31 und Zuführung 30 in den Verdichter 1 und dient dort zur Kühlung des Öls und des Verdichtungsvorganges. Die dickgezeichneten Pfeile geben die Strömung des Kältemittels, die dünngezeichneten Pfeile die des Öls an*

In Figur 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II der Figur 1 dargestellt. Daraus ist die Lage der Läufer 3* 4 zu dem RegeIschleber 10 ersichtlich.

Der in Figur 3 gezeigte Verdichter 43 hat die gleicha, wie bereits in Figur 1 beschriebene Arbeitsweise. Statt der senkrechten Bauart wird aber die waagrechte Bauart dargestellt. I Damit die ölstandsregulierung im Sanimelraum 24-funktionieren kann, ist eine nach unten abgeknickte Bauart des Tauchrohres erforderlich. Im Gegensatz zu Figur 1 ist hier der Regelschieber 10 in einer Stellung für minimalen Volumenstrom gezeichnet. Die durch den Regelschieberhub frei werdende RückstrSmöffnung 4^ ist eingezeichnet. Durch sie geht ein Teil des bereits durch die Zahnlücken der Läufer 3* 4 angesaugten dampfförmigen Kältemittels

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wieder zum Ansaugstutzen 46 des Kältemittelverdichters zurUcIc. Außerdem ist noch eine Bohrung47 gestrichelt eingezeichnet, durch die das in den Sammelraum 23 des Getriebegehäuses 5 gelangende öl und öl aus dem Zylinderraum des Zylinders 12 zum Sammelraum 24 de3 Absohlußdeckels 9 fließen kann.

Der Anschluß 29 für das abgezweigte Kältemittel führt in den in den Figuren 1 und 3 dargestellten AusfUhrungsbeispielcn in den Sammelraum 24. Der Anschluß 2Q kann vorteilhaft ebenfalls am Sammelraum 23 des Getriebegehäuees 5 vorgenommen werden. Weiterhin ist es möglich, die Verdichter 1, 4 3 mit einem halbhcrrv;otischen Ε-Motor anzutreiben, so daß eine Wellendichtung für ciia Antriebswelle 7 entfallen kann. Darm ist es besonders gUnsti^j den Anschluß 29 an das Gehäuse des Ε-Motors su legen. Der für die Kühl Ui₁2 erforderliche Kältemittelstrom kühlt dann na e he j π ander ι erst den E~Motor und dann den Verdichter dadurch, daß er zuerst das E-Motcrgehäuse, dann den Sammelraum 23 des Oetriebsgehßuses und 2uletat den Samraelraum 24 des Äbschlußdeckels 9 durchströmt und von dort endgültig in den Verdichtungsraum eingespi-itat wird.

Der in Figur 3 geseichnete Kältekreislauf weist ebenso einen ölabscheider 18, einen Verflüssiger 39, einen Sammelbehälter j 40, einen Verdampfer 34 und die erforderlichen Ventile sowie verbindenden Rohrleitungen auf.

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In Figur 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Verdichter 1 der Schraubenbauart, wie in Figur 1 gezeigt, und mit einem Kältekreislauf mit einem Zwischenentspannungsbehälter 50 dargestellt. Die Füllung des Zwischenentsparmungsbehälters 50 wird von einem Thermostat oder Niveauwächter 49 geregelt. Das Kältemittel wird dabei Über Leitung 48 und Thermostat 49 zum Zwischenentspannungnbehälter 50 geführt. Das aurch die Entspannung frei werdende dampfförmige Kältemittel geht über Leitung 51 in den Sammelbehälter 24 und wird zusammen ηιί.ί; dem öl und dem durch Anschluß 29 eingelassenen Kältemittel Car-ch das Tauchrohr 25, Regelcchieber 10 und Bohrung 2.6 in den Verdichtungsraum des Verdichters 1 geleitet.

.. Das zusätzlich abgezweigte Kältemittel kann aber übor Leitung 51 auch so zugeführt werden, daß es getrennt von der Bohrung 26 des Regelschiebers eingespritzt werden kann. Dien kann beispielsweise mit Hilfe eines Ringraumes, der die Bohrung 25 umgibt erfolgen. Eino v/eitere Möglichkeit besteht darin, daß der Rögelschieber nach jeder Seite hin mit einer Bohrung und einem Tauchrohr versehen ist, wobei von der einen Seite das 'Ol und das hinter dem Verflüssiger abgezweigte Kältemittel und von der anderen Seite das vom Zwischenentspannungsbehälter ab^or rei;·'„■-Kältemittel zugeführt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Kühlen einoa Ülgofluteten Verdichters in «in tv in KaIbGlQ¹GiKlSvUi", wob'ii Kältemittel nach einem Vorfiüssiecü·· des Kültokrsislaufs ab-joxwoigt und den Kühlsfcsllon z\\-:\eführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ds.ö {iy;.-;.i^Vio:i.r;ba Kält'-;nittül zunächst zur Kühlung das ϋΐσ mit dic-scKi vorniischb.und danach sonieinc&m mit dorn öl in c-ir.sn Yeru3cl*fcunst»i'auin des Verdicht ors ge:: pr it at v.» Ir«·

2. Vorrichtung zur ■ Durchführung do;? Verfahren'.; nftoh Ansp.'.uo)· I, gekennzeichnet durch einen Sarariölraum (24) füj? aas 01, fiino Z^füiu'uiir; (50) ..für .das. abßezvieigte Kältemittel in don C-:..:r.e.l γσ'λιλι (2·ί) und ein im Samir,elrau:n (2·Ό anseord'-^teSs dir. Γ-··::-ρΓ höha dcirin^regulierendes und über* einen, den Volumc-nutr-on dea Verdichters (1, 4^) regulierenden Regelschleber (10) mit dem Verdichtungsraum in Verbindung stehendes Tauohrohr.(25*

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, üa3 der RegsIschlabor (10) eine dem Tauchrohr (25, KK) zugewandte, der Vermischung und der Zuführung des abgezvreigten Kälteinittelij-und des üls zu den Verdichtungsraum dienende Bohrur.g (26) aufweist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regölachieber (10) teleakopartig in das Tauchrohr (25, 44) einschiebbar iat und fcn seiner dem Tauchrohr (25, 44) gegenüberliegenden Seite ein Kolben (11) aufweist, ay? mit einen*. Toilotrom doa Öls bs&ufschlagbar ist«

5. Vorrichtung mit einem Zwischen entspannung behält er ijn Kältekreislauf nach Ginevn der /\nsprtlcho 2 bin 4, dadurch cekenmcGlehnst, daß cine vom .Τ-^κρί*r-aimi dos ZwiKfchencnt-(spanminiisbcliUltcrs (50) abzwclKondo, mit dem Vsrcliohtü.i:. >rauai indirekt in Verbindung stehende Leitung (51) vorn-'-"^{; :}-η

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,.dadurch gekennte lehret, daß die Leitung (51) in den Sarcmylraum (24) mündet♦

7· Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gelr.onnr.oic;hr;ct, daß der Regelßchiebsr (10) einen seine Bohrung (26) iur.sebendan, gegenüber dem Sansnalraum (24) abgetrennten Rlncrautn eufw?iöt Wobei der Hingrauin einerseits mit der Leitung (51) verbunden ist und anderersoits in den Verdichtungsraum mündet.

8· Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, arider Rsgelfichiebsr (10) nach jeder Saite hin mit einem T^uc-ϊλ- rohr (25, 44) versehen ist.

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