DE3207997A1

DE3207997A1 - Oelabscheider

Info

Publication number: DE3207997A1
Application number: DE19823207997
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Ibaraki Ibaraki; Tsuneo Ibaraki Kan; Toshiaki Tokyo Kawabata; Atsuo Katsuta Kishi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-03-06
Filing date: 1982-03-05
Publication date: 1982-10-28
Also published as: DE3207997C2; US4627861A

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

ölabscheider

Die Erfindung bezieht sich auf ölabscheider, insbesondere zum Einbau in den Austrittsteil eines Gasverdichters zur Abscheidung der sehr kleinen öltröpfchen bzw. -teilchen, die in dem aus Kältemitteldampf bestehenden Abgas mitgeführt werden.

Bisher ist es üblich gewesen, ölabscheider mit Filtern aus porösen Werkstoffen einzusetzen. Derartige ölabscheider weisen einige Nachteile auf. Bei dem porösen Werkstoff besteht die Gefahr, daß er seine Eigenschaften verliert, wenn er der Atmosphäre des Kältemittels und Öls bei hoher Temperatur und hohem Druck über längere Zeiträume ausgesetzt ist. Dadurch ergibt sich nicht nur eine Verschlechterung der Leistung, sondern auch eine Blockade der ölzufuhrleitung

durch das dadurch zersetzte öl, das seinen Weg in das ölzufuhrsystem findet. Dadurch können sich wiederum Verbrennungsverluste des Verdichters einstellen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines ölabscheiders, der mit hohem Wirkungsgrad öl aus dem Kältemitteldampf und kleinste ölpartikel enthaltenden Abgas, das durch den Austrittsteil eines Verdichters austritt, abscheidet.

Der Ölabscheider nach der Erfindung, der in den Austrittsteil eines Gasverdichters zur Abscheidung von Öl aus dem Kältemitteldampf und kleinste Öltröpfchen enthaltenden Abgas eingebaut ist, ist gekennzeichnet durch eine Abscheideeinheit, die mindestens eine Nuten- bzw. Rillenplatte umfaßt, die auf wenigstens einer Oberfläche mit einer Vielzahl Nuten bzw. Rillen ausgebildet und derart eingebaut ist, daß der Abgasstrom im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten strömt, so daß das öl in den Nutenplatten aufgefangen wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Schaufeln aufweisenden Verdichter, der den ölabscheider gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht des ölabscheiders, der für einen Verdichter mit zwei Verdichtungsräumen geeignet ist, wobei die Montage des ölabscheiders verdeutlicht wird;

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Fig. 3 eine perspektivische Explosionsansicht des

ölabscheiders, der für einen Verdichter mit drei Verdichtungsräumen geeignet ist;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch einen Leitschaufel-Gasverdichter, der einen ölabscheider gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel enthält;

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht des

ölabscheiders, wobei dessen Montage erläutert wird;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht der Abscheiderplatte;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht eines anderen Ausführungsform der Abscheiderplatte; und

Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der Abscheiderplatte.

Fig. 1 zeigt einen Schaufel-Gasverdichter mit dem ölabscheider gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Verdichter umfaßt eine Frontplatte 1, eine Rückplatte 2 und einen zwischen diesen beiden Platten 1 und 2 montierten Nockenring 3, wodurch ein Hohlraum gebildet ist, in dem an der Front- und der Rückplatte 1 bzw. 2 vorgesehene Lager 4 einen Rotor 5 drehbar haltern. Der Rotor 5 weist eine Mehrzahl Radialnuten 6 in seinem Außenumfang zur Aufnahme von Leitschaufeln im Gleitsitz darin auf. Eine Antriebswelle 8 wird von einem Motor (nicht gezeigt) z. B. über eine elektromagnetische Kupplung (nicht gezeigt) getrieben. Die Frontplatte 1, die Rückplatte 2 und der Nockenring 3 sind mittels Schrauben fest mit einer Frontabdeckung 9 verbunden, die in einer Kammer 10 aufgenommen ist. Die Frontabdeckung 9 und die Kammer 10 sind mittels eines O-Dichtrings 11 hermetisch dicht, und ein mit der Welle 8 verbundenes Drehorgan 12 sowie eine Verschlußplatte 13, die an der Frontabdeckung 9 gesichert ist, bilden Wellendichtmittel.

In dem so aufgebauten Schaufel-Gasverdichter strömt der vom Kälteprozeß zum Verdichter zurückkehrende■■ Kältemittel dampf, der kleinste ölmengen enthält, durch eine in der Frontabdeckung 9 ausgebildete Kältemitteldampf-Saugbohrung 14 in einen in der Frontabdeckung 9 gebildete Niederdruckkammer 15. Der Kältemitteldampf strömt in vom Nockenring 3 und vom Rotor 5 gebildete Verdichtungsräume 16 durch in der Frontplatte 1 ausgebildete Gaskanäle 17 und im Nockenring 3 ausgebildete Gaskanäle 18, wobei ebenso viele Gaskanäle wie Verdichtungsräume 16 vorgesehen sind (im vorliegenden Fall zwei), sowie durch Saugbohrungen 19, die die Gaskanäle 18 mit den Verdichtungsräumen 16 verbinden. Der Kältemitteldampf wird von den im Rotor 5 montierten Schaufeln 7 ver- ■ dichtet und durch Ablaßbohrungen 20 und ein im Nockenring 3 gebildetes Auslaßventil 21 abgeführt. Der abgeführte Kältemitteldampf enthält kleinste Ölteilchen, und dieses öl wird aus dem Kältemitteldampf durch einen ölabscheider 22 abgeschieden, der in der Kammer 10 angeordnet ist, bevor der Kältemitteldampf durch eine Auslaßbohrung 23 in der Kammer 10 im Kreislauf in den Kälteprozeß rückgeführt wird. Die Schmierung gleitender Teile, z. B. der Lager, erfolgt mittels Schmieröl, das von einer ölpumpe 24 durch Ölbohrungen 25 mit Hilfe eines Druckunterschieds angesaugt wird.

Der Aufbau des ölabscheiders 22 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert. Der ölabscheider weist ölabscheidungsmittel in Form von Nuten- bzw. Rillenplatten auf, die auf beiden Oberflächen mit einer Vielzahl Nuten bzw. Rillen ausgebildet sind. Nach den Fig. 2 und 3 sind Gasdurchlässe zur Einleitung des Kältemittelabdampfs in den ölabscheider als Einheit mit den Nutenplatten ausgeführt.

Die Nutenplatten 28, die je mit einer Vielzahl von Nuten 26 auf entgegengesetzten Oberflächen sowie einer Durchströmöffnung 27 für den Kältemitteldampf ausgebildet sind, sind im Abstand voneinander endweise angeordnet und weisen eine an einem Ende befestigte Blindplatte 29 auf. Die Nutenplatten 28 und die Blindplatte 29 bilden die Abscheidungseinheit, die an der Rückplatte 2 mittels einer Schraube 30 befestigt ist. um ein Drehen der Abscheidungseinheit zu verhindern, ist jede Nutenplatte 28 mit einer Bohrung 31 ausgebildet, so daß die Nutenplatten 28 an der Rückplatte 2 mittels eines Anschlagstifts (nicht gezeigt) gesichert werden können.

Der Abscheider weist Gasdurchlässe 32 (im vorliegenden Fall zwei) an Stellen auf, die denjenigen der Gasdurchlässe 33 in der Rückplatte 2 entsprechen, so daß der Kältemittelabdampf in den Abscheider einführbar ist.

Wenn jede Nutenplatte 28 sehr dick ist, können auf der Oberfläche Vorsprünge 34 (im vorliegenden Fall drei davon) ausgebildet sein, um den Abscheider zu verstärken.

Die Nutenplatten 28 und die Blindplatte 29 können aus einem Werkstoff wie einer Eisenlegierung, Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer, einer Kupferlegierung, Magnesium, einer Magnesiumlegierung oder Kunststoff bestehen, wobei die Benetzbarkeit mit öltröpfchen, die Affinität in bezug auf öltröpfchen, das Herstellungsverfahren, die Kosten und weitere Faktoren zu berücksichtigen sind. Im vorliegenden Fall sind die Nutenplatten 28 durch Druckgießen hergestellt, und jede ist am Rand mit Trennwandungen 35 versehen, die im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten 26 verlaufen (und

zwar am Ober- und Unterende jeder Nutenplatte), so daß der Kaltemittelabdampf im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten 26 strömt, wodurch ein erhöhter Ölabscheidungs-Wirkungsgrad erzielbar ist. Die Nuten 28 sind zwar nach der Zeichnung auf beiden Oberflächen der Nutenplatten 28 ausgebildet, sie können jedoch auch nur auf einer Oberfläche vorgesehen sein. Der Ölabscheidungs-Wirkungsgrad wird aber erhöht, wenn sie auf beiden Oberflächen vorgesehen sind.

Bei dem wie vorstehend angegeben aufgebauten Ölabscheider strömt das Kältemitteldampf und kleinste ölteilchen enthaltende Abgas, das in den Verdichtungsräumen 16 verdichtet wurde, durch die Gasdurchlässe 33 in der Rückplatte 2 und die Gasdurchlässe 32, die einheitlich mit den Nutenplatten 28 ausgebildet sind, und ändert seine Strömungsrichtung beim Auftreffen auf die Blindplatte 29. Das Gas strömt mit hoher Geschwindigkeit durch die Öffnungen 27 von einer Nutenplatte 28 zur nächsten im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten 26. Durch das Vorhandensein der Trennwandungen 35 wird das Abgas daran gehindert, parallel zu den Nuten 26 zu strömen. Während das Abgas zwischen den Nutenplatten 28 durchströmt, werden die kleinsten Ölteilchen durch die Nuten 26 festgehalten und wachsen zu Öltropfen, die längs den Nuten 26 in den Ölsumpf 24 fließen. Inzwischen strömt der Kältemitteldampf, aus dem das Öl abgeschieden wird, um den Ölabscheider und wird durch die Austrittsbohrung 23 im Kreislauf in den Kälteprozeß rückgeführt;

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind zwei Verdichtungsräume 16 im Verdichter vorgesehen. Fig. 3 zeigt einen ölabscheider für einen Verdichter mit drei Verdich-

tungsräumen. In diesem Fall ist die Abscheidereinheit des ölabscheiders ebenso ausgebildet und arbeitet in der gleichen Weise wie das Ausführungsbeispiel für einen Verdichter mit zwei Verdichtungsräumen, wobei jedoch drei Abgasdurchlässe 33 in der Rückplatte 2 ausgebildet sind. Unabhängig von der Anzahl der Abgasdurchlässe wird der Abgasstrom in der gleichen Weise wie vorher geführt.

Bei den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen sind die Nuten im wesentlichen in Schwerkraftrichtung orientiert. Selbstverständlich kann die gleiche Ölabscheidungs-Wirkung erzielt werden, wenn die Nuten z. B. einander schneiden, solange sie nur im wesentlichen in Schwerkraftrichtung verlaufen.

Die Anzahl Nutenplatten hängt von dem in der Kammer verfügbaren Raum ab. Zur wirksamen Nutzung eines kleinen Raums kann die Dicke der Nutenplatten verringert werden. In diesem Fall ist es möglich, die Dicke der Nutenplatten ohne eine Verminderung des Ölabscheidungs-Wirkungsgrads zu erhöhen, indem auf einem Teil jeder Nutenplatte in der bereits erläuterten Weise mehrere Vorsprünge geringer Dicke ausgebildet werden.

Fig. 4 zeigt einen Schaufeln aufweisenden Verdichter, in den der ölabscheider gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eingebaut ist.

Jede Nutenplatte 36 ist mit einer Vielzahl Nuten oder Rillen 37 auf entgegengesetzten Oberflächen ausgebildet und weist eine öffnung 38 im wesentlichen in der Mitte für den Durch-

tritt des Äbgasstroms auf. Die Nutenplatten 36 sind endweise mit Abstandshaltern 39 zwischen ihnen angeordnet. Die
Abstandshalter 39 sind in Positionen vorgesehen, in denen
sie rechtwinklig zu den Nuten 37 im Umfangsabschnitt jeder
Nutenplatte (am Unter- und am Oberende in der Zeichnung)
verlaufen. Die mit den Abstandshaltern 39 zwischen ihnen
angeordneten Nutenplatten 37 bilden die Abscheideeinheit.
Leitungen 40 dienen dem Durchtritt des Abgases und schließen die Gasdurchlässe 33 in der Rückplatte 2 an die in den
Nutenplatten 37 befindlichen Öffnungen 38 an. Bei diesem
Ausführungsbeispiel sind die Leitungen 40 gesondert von der
Abscheideeinheit ausgebildet (vgl. Fig. 5).

Fig. 6 zeigt eine Ausbildung der Nutenplatte im Querschnitt. Die auf entgegengesetzten Seiten der Nutenplatte gebildeten
Nuten sind im Querschnitt V-förmig.

Bei dem so aufgebauten ölabscheider strömt das Abgas aus dem Verdichter in der gleichen Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, und auch das im Abgas mitgeführte öl wird in gleicher Weise in den Nuten 37 abgeschieden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird keine teure Form für das Druckgießen der Nutenplatten 36 benötigt. Das Ausführungsbeispiel eignet sich daher für die Herstellung kleiner
Mengen von ölabscheidern.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Nutenplatte nach Fig. 7 sind die auf entgegengesetzten Seiten ausgebildeten Nuten im
Querschnitt viereckig.

Die Nutenplatte nach Fig. 8 wird durch Biegen eines dünnen Blechs hergestellt.

Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß mit dem angegebenen ölabscheider der Wirkungsgrad, mit dem öl aus dem Gas abgetrennt wird, erheblich gesteigert wird und daß der ölabscheider kompakt gebaut werden kann.

Bei bekannten ölabscheidern ergibt sich ein Problem hinsichtlich der Erzeugung von Geräusch und Schwingungen in der Kammer. Der hier angegebene ölabscheider weist niedrige Geräusch- und Schwingungspegel auf, weil der Abgasströmungskanal und die Form der Nutenplatten zu verminderten Druck- und Geschwindigkeitsschwankungen beitragen. Das Nichtvorhandensein von porösen Werkstoffen trägt weiter zu einer erhöhten Betriebszuverlässigkeit bei.

Claims

Ansprüche;

1. Ölabscheider, der in den Austrittsteil eines Gasverdichters eingebaut ist und aus Kältemitteldampf und kleinste öltröpfchen enthaltendem Abgas öl abscheidet, gekennzeichnet durch eine Abscheideeinheit, die mindestens eine Nuten- bzw. Rillenplatte (28; 36) mit einer Vielzahl Nuten bzw. Rillen (26; 37) in mindestens einer Oberfläche aufweist, so daß das Abgas im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten (26; 37) strömen kann und öl aus dem Abgas abgeschieden wird, während dieses die Nutenplatten (28; 36) durchströmt.

2. Ölabscheider, der in den Austrittsteil eines Gasverdichters eingebaut ist und aus Kältemitteldampf und kleinste Öltröpfchen enthaltendem Abgas Öl abscheidet, gekennzeichnet durch

eine Abscheideeinheit, die einen ölabscheideabschnitt und Gasdurchlässe umfaßt, wobei der Ölabscheideabschnitt umfaßt: mehrere Nutenplatten (28), deren jede mit einer Vielzahl Nuten (26) auf entgegengesetzten Oberflächen ausgebildet ist und als Gasdurchlässe dienende Öffnungen (32) hat,

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sowie eine Blindplatte (29), wobei die Nutenplatten (28) voneinander beabstandet endweise angeordnet sind und die Blindplatte (29) an einer Endfläche der Nutenplatten (28) befestigt ist;

und wobei die Gasdurchlässe (32) den Ölabscheideabschnitt zur Einleitung des Abgases in sie durchsetzen, so daß, während das Abgas im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten (26) strömt, das öl von den Nutenplatten (28) aufgenommen wird.

3. ölabscheider, der in den Austrittsteil eines Gasverdichters eingebaut ist und aus Kältemitteldampf und kleinste öltröpfchen enthaltendem Abgas öl abscheidet, gekennzeichnet durch

eine Abscheideeinheit, die einen ölabscheideabschnitt und Gasdurchlässe umfaßt, wobei der ölabscheideabschnitt umfaßt: mehrere Nutenplatten (28), deren jede mit einer Vielzahl Nuten (26) in entgegengesetzten Oberflächen ausgebildet ist und als Gasdurchlässe dienende Öffnungen (32) aufweist, eine Blindplatte (29) sowie mehrere Trennwandungen (35), wobei die Nutenplatten (28) voneinander beabstandet endweise angeordnet sind, die Blindplatte (29) an einer Endfläche der Nutenplatten (28) befestigt ist und die Trennwandungen (35) zwischen den Nutenplatten (28) und im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten (26) angeordnet sind; und wobei die Gasdurchlässe (32) den Ölabscheideabschnitt zur Einleitung des Abgases in sie durchsetzen, so daß das öl von den Nutenplatten (28) aufgefangen wird, während der Abgasstrom im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten (26) strömt.

4. Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdurchlässe (32) als Einheit mit den Nutenplatten (28; 36) ausgebildet sind.

5. Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdurchlässe Leitungen (40) sind.

6. Ölabscheider nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten V-Querschnitt haben (Fig. 6).

7. Ölabscheider nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten Viereckquerschnitt haben (Fig. 7).