DE2948993A1

DE2948993A1 - Verdichter, insbesondere schraubenverdichter, mit schmiermittelkreislauf

Info

Publication number: DE2948993A1
Application number: DE19792948993
Authority: DE
Inventors: Karl Prof.Dr.-Ing. 3000 Hannover Bammert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-12-05
Filing date: 1979-12-05
Publication date: 1981-06-11
Also published as: BR8007897A; JPS5685587A; AU6468680A; EP0030275A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter, insbesondere einen Schraubenverdichter, mit zwei im Arbeitsraum eines Gehäusee mittels saug- und druckseitiger Lager gelagerten, miteinander in Kämmeingriff stehenden Rotoren, einem Schmiermittelkreislauf zur Schmierung 5 der Lager, der einen Vorratsbehälter, von diesem zu den Lagern führende Schmiermittelleitungen, den Lagern zugeordnete Schmiermittelauffangräume und von diesen zum Vorratsbehälter führende Rücklaufleitungen aufweist, und mit einem Kühl- und Dichtmittelkreislauf, der einen unter dem Verdichterausblasdruck stehenden Vorratsdruckbehälter für-10 Kühl- und Dichtmittel, von hier zum Arbeitsraum des Verdichters führende Zuführungsleitungen und einen an die Verdichterausblasleitung angeschlossenen Abscheider für das vom Gasstrom mitgeführte Kühl- und Dichtnittel aufweist.

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Derartige Verdichter mit Zuführung einer kühlenden, abdichtenden und auch schmierenden Flüssigkeit zum Arbeitsraum und zu den Rotoren haben gegenüber sogenannten trockenlaufenden Verdichtern den Vorteil, daß höhere Drucke erzielt werden können und daß auf kostspielige Zahnradgetriebe zur Erzielung eines berührungsfreien Gleichlaufes der Rotoren verzichtet werden kann. Für den Schmiermittel- bzw. Kühl- und Dichtmittelkreislauf für derartige Verdichter sind aus der GB-PS 846 390 zwei verschiedene alternative Möglichkeiten bekannt. Bei der einen Alternative ist nur ein einziger Kreislauf eines gleichzeitig als Schmier-, Kühl- und Dichtmittel wirkenden Mediums vorgesehen, welches zuerst durch die Lager fließt und diese schmiert und anschließend dem Arbeitsraum zugeführt wird, von wo es mit dem Gasstrom ausgetragen und mittels des Abscheiders abgeschieden und in den Vorratβdruckbehälter zurückgeführt wird. Dies hat den Vorteil, daß auf aufwendige und die Baulänge erheblich vergrößernde Abdichtungen zwischen den Lagern und dem Arbeitsraum des Verdichters verzichtet werden kann, da Gasleckagen aus dem Verdichter in die Schmiermittelauffangräume der Lager und/oder Schmiermittelleckagen von den Lagern in den Arbeitsraum des Verdichters unschädlich sind, weil diese Gas- bzw. Schmiermittelanteile letztlich wieder in den Arbeitsraum bzw. den Abscheider gelangen.

Ein wesentlicher Nachteil einer solchen Konstruktion mit gemeinsamen Schmier-, Kühl- und Dichtmittelkreielauf zeigt eich

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aber, wenn der Verdichter zur Verdichtung von Gasen benutzt werden soll, die die Tendenz haben, sich in dea als Schmier-, Kühl- und Dichtmittel wirkenden Medium zu lösen und dessen Schmierfähigkeit zu beeinträchtigen. Ein Beispiel für solche Anwendungefälle ist die Verdichtung von Kältemitteln, wie z.B. Lifluormonochlormethan, Handelsbezeichnung Frigen 22 oder Freon 22, oder anderen halogenierten Kohlenwasserstoffen, insbesondere wenn diese einstufig auf Enddrücke von 20 oder 25 Bar verdichtet werden sollen. Aus Lösungsdiagrammen ergibt sich, daß der in dem Öl gelöste Kältemittelanteil bis zu 30$ betragen kann, und daß hierdurch die Viskosität des Öls so stark, z.B. auf 3,5 qmm/seo. vereingert werden kann, daß das Öl seine Funktion als Schmiermittel zur Lagerschmierung nicht mehr erfüllen kann.

Dieses Problem tritt nicht auf bei der anderen aus GB-PS 846 390 bekannten Alternative, bei der der Schmiermittelkreielauf und der Kühl- und Dichtmittelkreislauf völlig voneinander getrennt sind, so daß mit dem verdichteten Gasstrom in Berührung kommenes, d.h. mit ihm ausgetragenes und im Abscheider abgeschiedenes Öl od.dgl. Medium nicht in den Vorratsbehälter gelangen kann, aus dem das Schmiermittel für die Lager entnommen wird. Hierbei ergibt sich aber der Nachteil, daß zwischen den Lagern und dem Arbeitsraum des Verdichters außerordentlich hoch-

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wertige, aufwendige Dichtungen verwendet werden ausβen, da sonet die Gaeleckage in die Lager des Verdichters bzw. auch die Schmiermittelleckage von den Lagern in den Arbeitsraum des Verdichters unlösbare Probleme schafft. Solche Abdichtungen sind nicht nur teuer» sondern bewirken auch, daß wegen ihrer relativ großen Baulänge der Abstand der Lager der Rotoren so groß gewählt werden muß, daß bereits bei kleinen Belastungen große Durchbiegungen und Biegespannungen der Rotoren auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß keine oder nur sehr einfache, billige und wenig Platz beanspruchende Abdichtungen zwischen den Lagern und dem Arbeitsraum benötigt werden und trotzdem eine Beeinträchtigung der Lagerschmierung durch im Schmiermittel gelöstes Gas vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorratsbehälter des Schmiermittelkreislaufs geschlossen und sein Gasraum durch eine Ausgleicheleitung mit der Ansaugleitung des Verdichters verbunden ist.

Dadurch wird erreicht, daß der gesamte Schmiermittelkreislauf unter dem niedrigen Ansaugdruck des Verdichters steht. Bei diesen niedrigen Drucken können auch nur geringe Mengen des su verdichtenden Kältemittels oder dergleichen Gases im Schmier-

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mittel in Lösung gehen, die dessen Viskosität und Schmierfähigkeit nicht wesentlich beeinträchtigen. Außerdem können aufgrund von Leckage durch das Schmiermittel mitgeführte Gasanteile in den Gasraum des Vorratsbehälter entweichen und von diesem über die Ausgleichsleitung: wieder in den Verdichter zurückgelangen.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthalten der Schmiermittelkreislauf und der Kühl- und Sichtmittelkreislauf das gleiche Medium als Schmier-, Kühl- und Dichtmittel und sind durch ein steuerbares Verbindungsventil miteinander verbunden. Dieses Ventil ist vorzugsweise durch einen Niveaufühler im Vorratsbehälter des Schmiermittelkreislaufe steuerbar. Hierdurch wird eine selbsttätige Rückführung der durch Leckage von den Lagern in den Arbeitsraum des Verdichters gelangenden und aus dem ausgeblasenen Gasstrom abgeschiedenen Schmiermittelmengen in den Schmiermittelkreislauf und damit eine selbsttätige Konstanthaltung der Umlaufmengen in beiden Kreisläufen erreicht.

Für den Fall, daß Kühl- und Dichtmittel aus dem Verdichterraum über die Wellendichtungen in den Schmiermittelkreislauf gelangt und da8 Niveau im Schmiermittelvorratsbehälter dadurch zu sehr ansteigt, ist vorzugsweise zwischen einer Schmiermittelleitung und der Saugseite des Verdichters eine Verbindungsleitung mit einem steuerbaren Ventil vorgesehen, welches ebenfalls vom

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Niveaufühler im Schmiermittelvorratsbehälter steuerbar ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen Schraubenverdichter eovie das Fließschema des zugehörigen Schmier-, Kühl- und Dichtmittelkreislaufs.

Der Verdichter hat ein Gehäuse 10, in dessen Arbeitsraum 12 nebeneinander zwei Rotoren 14 gelagert sind, die mit schraubenförmig angeordneten Rippen und Nuten ineinander greifen. In der Zeichnung ist nur der eine dieser Rotoren 14 sichtbar. Die Welle 16 des Rotors ist an beiden Enden mittels Radialgleitlagern 18 und außerdem am druckseitigen Ende mittels eines Axialwälzlagerβ 20 gelagert. Die Welle des einen Rotors, des Hauptlaufere wird durch einen (nicht dargestellten) Antrieb angetrieben, und der Hauptläufer treibt durch den Kämmeingriff den Nebenläufer an. Das zu verdichtende Gas, insbesondere ein Kältemittel wie Dlfluormonochlormethan, das in diesem Fall unter dem Verdampferdruck steht, wird über die Saugleitung 22 und dem Saugstutzen 24 angesaugt, im Arbeitsraum 12 von den Rotoren 14

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verdichtet und über den Druckstutzen 26 und die Druekleitung 28 dem als Abscheider und Vorratsbehälter dienenden Druckbehälter 30 zugeführt, von wo es über das Absoheidefilter 32 und die Rohrleitung 34 turn Verbraucher, bei Kältemitteln zum Kondensator gelangt.

Im unteren Teil des Druckbehälter 30 befindet sioh Öl oder eine andere als Kühl-, Dicht- und Schmiermittel geeignete Flüssigkeit, die mittels der Leitung 36 über einen Kühler 38, ein Drosselorgan 40 und die Gehäusebohrung 42 dem Arbeitsraum 12 zugeführt wird, um die Rotoren zu kühlen, gegeneinander und gegenüber dem Gehäuse abzudichten und an ihren in Kämmeingriff stehenden Flanken zu schmieren. Dieses Öl wird zusammen mit dem verdichteten Gasstrom über den Druckstutzen 26 und die Druckleitung 28 ausgetragen und im Behälter 30 vom Gasstrom abgeschieden und in den Sumpf 44 zurückgeführt.

Zur Schmierung der Lager 18 wird Öl aus einem geschlossenen Vorratsbehälter 46 über eine Pumpe 48 und einem Kühler 50 entnommen und über die Leitung 52 und die Gehäusekanäle 54t 56 den Schmiermittelbohrungen der Lager 18 zugeführt. Aus diesen Schmiermittelbohrungen tritt das öl naoh beiden Axialrichtungen in die Lagerspalte 1. Ein Teil des Öls gelangt aus dem Lagerspalt unmittelbar in die Ölauffangräume 56, 5Θ, die durch •inen !»ängskanal 60 im Gehäuse 10 miteinander verbunden sind.

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Der in Richtung auf den Arbeitsraum hin auftretende Anteil des Öl· gelangt aus dem jeweiligen Lager 18 in eine öleammelnut 62, die als Zwischenraum zwischen jedem Lager 18 und einem Abdiohtelement 64 angeordnet und durch jeweils einen Kanal 66 mit dem zugehörigen Ölsammelraum 56 bzw. 98 rerbunden ist. Der Ölauffangraum 56 ist über einen Ablaufkanal 68 mit dem Vorratsbehälter 46 verbunden. Der Gaeraue dee Vorratsbehälter 46 ist außerdem Über eine Ausgleiohsleitung 70 mit der Anaaugleitung 22 verbunden. Dadurch stehen der Vorratsbehälter 46, die Räume 56, 58 und die ölsamaelnuten 62 unter dem niedrigen Ansaugdruck des Verdichtere. Durch die zwischen jedem Lager 18 und dem Arbeitsraum 12 angeordnete Ölsammelnut 62, die unter niedrigem Druck steht, wird in wirksamer Weise eine Leckage von Öl aus dem Lager zum Arbeitsraum 12 bzw. umgekehrt eine Leckage von Gae ans dem Arbeitsraum 12 bis zum Lager 18 weitgehend verhindert.

An die zusätzlichen Abdichtelemente 64 werden daher keine besonders hohen Anforderungen gestellt, es kann sieh vm einfache und sehr kurze Elemente wie z.B. kurze Labyrinthe oder Scnviaaringe handeln. Diese können durch entsprechende Gehäusebohrongfcn zusätzlich mit Öl versorgt werden, wie dies bei 72 für da· druckseitige Abdiohtelement gezeigt ist.

Da der Vorratsbehälter 46 unter dem niedrigen Anaaugdrnek des Verdiohters steht, kann das darin befindliche öl nur relativ 2$ gering« Mengen eines löslichen Gases, s.B. Kältemittels, gelöet

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enthalten. Während z.B. in dem Vorratsdruckbehälter 30 unter dem hohen Auelaßdruck des Verdichters von z.B. 20 Bar und einer Temperatur von z.B. 70° C bis zu 30$ Kältemittel gelöst sein können, beträgt der entsprechend Anteil im Vorratsbehälter 46 bei einem Druck von z.B. 5 Bar und einer Temperatur von 70° C erheblich weniger als 5%» wodruch praktisch keine Beeinträchtigung der Viskosität des Öls eintritt.

Da bei dem beschriebenen Verdichter über die Lager und dem Arbeitsraum des Verdichters Ölleckagen aus dem Schmiermittelkreislauf in den Kühl- und Dichtmittelkreislauf und umgekehrt auftreten können, ist eine automatische Konstanthaltung der 01-menge im Vorratsbehälter 46 vorgesehen. Bin Niveauschalter 74 mit unterem und oberem Grenzkontakt steuert einerseits ein Magnetventil 76, das die Leitung 36 mit dem Vorratsbehälter 46 verbindet, und außerdem ein Magnetventil 78, das die Leitung 52 mit der Ansaugleitung 22 des Verdichters verbindet. Sobald der Ölspiegel im Behälter 46 zu stark abgesunken, d.h. zu viel Öl vom Niederdruck- zum Hochdruckkreislauf gelangt ist, wird das Magnet· ventil 76 geöffnet und es kann Öl vom Druckbehälter 30 in den Behälter 46 gelangen. Steigt der Ölsplegel im Behälter 46 übermäßig an, so öffnet das Ventil 78 und es gelangt überschüssiges öl au« dem Behälter 46 in die Ansaugleitung und von dort mit dem Gas durch den Verdichter in den Vorratsdruckbehälter 30.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verdichter, insbesondere Schraubenverdichter, mit zwei
im Arbeitsraum eines Gehäuses mittels saug- und druckseitiger
Lager gelagerten, miteinander in Kämmeingriff stehenden Rotoren,
einem Schmiermittelkreislauf zur Schmierung der Lager, der einen
Vorratsbehälter, von diesem zu den Lagern führende Schmiermittelleitungen, den Lagern zugeordnete Schmiermittelauffangräume und
diesen zum Vorratsbehälter führende Rücklaufleitungen aufweist,
und mit einem Kühl- und Dichtmittelkreislauf, der einen unter dem Verdichterausblasdruck stehenden Vorratsdruckbehälter für Kühl- und Sichtmittel, von hier zum Arbeitsraum des Verdichters führende Zuführungsleitungen und einen an die Verdichterausblasleitung angeschlossenen Abscheider für das vom Gasstrom mitgeführte Kühl- und

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BANK: DRESDNER BANK. HAMBURG. 4 030 448 (BLZ 200 800 00) POSTSCHECK: HAMBURG 1476 07- 200 (BLZ 200 100 20) ■ TELEGRAMM: SPECHTZI ES

ORIGINAL INSPECTED

Dichtmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorratsbehälter (46) des Schmieraittelkreielauf· gesohlossen und sein Gasraum durch eine Ausgleicheleitung (70) mit der Saugseite (22 bzw. 24) des Verdichters verbunden ie"t.

2. Verdichter nach Anspruch 1, bei dem der Schmiermittelkreislauf und der Kühl- und Dichtmittelkreislauf das gleiche Medium als Schmier-, Kühl- und Sichtmittel enthält, dadurch gekennzeichnet , daß der SchmiermittelkreielaTif und der Kühl- und Sichtaittelkreislauf durch ein steuerbai Verbindungsventil (76) verbunden sind, das durch einen Hiv« fühler (74) im Vorratsbehälter (46) des Schmieraittelkreielaufs steuerbar ist.

J. Verdichter nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß zwischen einer Schmiermittelleitung und der Saugseite (22 bzw. 24) des Verdichters ein· leitung mit einem ebenfalls durch den !niveaufühler (74) baren Ventil (78) vorgesehen ist.

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