DE3207997C2

DE3207997C2 - Ölabscheider

Info

Publication number: DE3207997C2
Application number: DE3207997A
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Ibaraki Ibaraki; Tsuneo Ibaraki Kan; Toshiaki Tokio/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: 1985-11-14
Also published as: DE3207997A1; US4627861A

Abstract

Ein Ölabscheider zur Abscheidung von Öl aus einem Kältemitteldampf und feinste Öltröpfchen enthaltenden Abgas umfaßt Nuten- bzw. Rillenplatten (28), deren jede mit einer Vielzahl Nuten bzw. Rillen (26) auf entgegengesetzten Oberflächen ausgebildet ist, so daß das Abgas im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten (26) strömen kann, wodurch die feinen Öltröpfchen während des Durchströmens der Nutenplatten von diesen abgeschieden werden. Mit diesem Ölabscheider ist ein wesentlich verbesserter Ölabscheidungs-Wirkungsgrad erzielbar.

Description

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Die Erfindung betrifft einen ölabscheider, der in den Austrittsteil eines Gasverdichters eingebaut ist und aus Kältemitteldampf und kleinste öltröpfchen enthaltendem Gas öl abscheidet, mit einer Abscheideeinheit, die mehrere parallel hintereinander und senkrecht ange- so ordnete, beabstandete Abscheideelemente aufweist und von einem Prallblech abgeschlossen ist, wobei das Öl von den Abscheideelementen aufgefangen und in einen ölsumpf abgeleitet wird, während das Gas in Gasdurchlässen zu einer Austrittsöffnung geleitet wird.

Die DE-OS 23 07 240 zeigt einen derartigen ölabscheider bei einem Kompressor für insbesondere Kühlmaschinen. Bei den dabei verwendeten Abscheideplatten handelt es sich um koaleszierende Filter aus einem porösen Material, in dem die feinen Tröpfchen einer hindurchfließenden Emulsion sich zu größeren Tropfen vereinigen. Die Filter sind mit ihrem äußeren Umfang in einer Haube geführt und tauchen unten in einen ölsumpf ein. Das Gemisch aus Öl und Kältemitteldampf strömt durch ein Rohr in eine Kammer ein und prallt dort auf eine Stirnwand der Haube auf. Dabei erfolgt schon ein Abscheiden von öl, das an der Stirnwand herabrinnt und durch Auslaßöffnungen in den ölsumpf abfließt In der Kammer wird durch deren Wände die Strömungsgeschwindigkeit stark herabgesetzt, so daß durch Öffnungen das Gas in das Filter mit verminderter Geschwindigkeit einströmen kann. Dabei erfolgt eine Strömungsumkehr. Das Gas strömt durch das Filter, wo zusätzlich öl koalesziert wird, wobei das Gas d"nn durch die Hauptanschlußöffnung aus der Kammer heraus zum Kondensator strömen kann. Durch diese Gas · führungeil ergeben sich erhebliche Geräusche.

Ölabscheider mit Filtern aus porösen Werkstoffen weisen Nachteile auf, weil bei dem porösen Werkstoff die Gefahr besteht, daß er seine Eigenschaften verliert, wenn er der Atmosphäre des Kältemittels und Öls bei hoher Temperatur und hohem Druck über längere Zeiträume ausgesetzt ist Das hat nicht nur eine Verschlechterung der Leistung, sondern auch eine Blockade der Ölzufuhrleitung durch das zersetzte öl zur Folge, das seinen Weg in das Ölzufuhrsystem findet Dadurch können sich Schäden an Verdichter einstellen.

Die US-PS 14 63 769 betrifft einen Ölabscheider, bei dem die Nuten eine geneigte Richtung aufweisen. Allein dadurch ist der Wirkungsgrad der bekannten Vorrichtung nicht zufriedenstellend, die Fließgeschwindigkeit des Öls ist gering, weil es in den Nuten zurückgehalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ölabscheider der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß bei kompakter Bauweise aus dem Abgas, das Kältemitteldampf und kleinste Ölpartikel enthält, das Öl mit hohem Wirkungsgrad bei niedrigem Geräusch- und Scbwingungspegel abgeschieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale. Die Unteransprüche enthalten weitere zweckmäßige Ausbildungen.

Der erfindungsgemäße ölabscheider arbeitet mit erheblich gesteigertem Wirkungsgrad bei verringerter Geräuschentwicklung und kann sehr kompakt gebaut werden. Der sehr niedrige Geräusch- und Schwingungspegel ist darauf zurückzuführen, daß der Strömungskanal und die Form der Platten zu v-jnninderten Druck- und Geschwindigkeitsschwankungen beitragen. Das Fehlen von porösen Werkstoffen steigert die Betriebszuverlässigkeit.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ölabscheider dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Verdichter mit einem Ölabscheider;

F i g. 2 eine perspektivische Explosionsansicht des ölabscheiders für einen Verdichter mit zwei Verdichtungsräumen;

F i g. 3 eine perspektivische Explosionsansicht des ölabscheiders für einen Verdichter mit drei Verdichtungsläumen;

F i g. 4,5 zwei Abscheiderplatten in Seitenansicht.

F i g. 1 zeigt einen Flügelzellen-Gasverdichter mit dem ölabscheider gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Verdichter umfaßt eine Frontplatte 1, eine Abschlußplatte 2 und einen zwischen diesen beiden Platten 1 und 2 montierten Nockenring 3, wodurch ein Hohlraum gebildet ist, in dem an der Front- und Rückplatte 1 bzw, 2 vorgesehene Lager 4 einen Rotor 5 drehbar haltern. Der Rotor 5 weist Radialnuten 6 in seinem Außenumfang zur Aufnahme von Flügeln 7 im Gleitsitz auf. Eine Antriebswelle 8 wird von einem Motor (nicht gezeigt) z. B. über eine elektromagnetische Kupplung (nicht gezeigt) getrieben. Die Frontplatte 1, die Abschlußplatte 2 und der Nockenring 3 sind in einer Kammer 10 aufgenommen und mittels Schrauben fest mit

einer Frontabdeckung 9 verbunden. Die Frontabdekkung 9 und die Kammer 10 sind mittels eines O-Dichtrings 11 hermetisch dicht, und die Welle 8 ist mittels einer Gleitringdichtung 12,13 dicht durch die Frontabdeckung 9 geführt.

In dem so aufgebauten Gasverdichter strömt der vom Kälteprozeß zum Verdichter zurückkehrende Kältemitteldampf, der kleinste Ölmengen enthält, durch eine in der Frontabdeckung 9 ausgebildete Saugbohrung 14 in eine in der Frontabdeckung 9 gebildete Niederdruckkammer 15. Der Kältemitteldampf strömt in vom Nokkenring 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 Flügeln 7 verdichtet und durch Bohrungen 20 und ein im Nockenring 3 gebildetes Auslaßventil 21 abgeführt Der abgeführte Käitemitteidampf enthält kleinste ölteilchen, und dieses Öl wird aus d~m Kältemitteldampf durch einen Ölabscheider 22 abgeschieden, der in der Kammer 10 angeordnet ist, bevor der Kältemitteldampf durch eine Auslaßbohrung 23 in der Kammer 10 in den Kälteprozeß zurückgeführt wird. Die Schmierung gleitender Teile, z. B. der Lager, erfolgt mittels Schmieröl, das aus einem Ölsumpf 24 durch Ölbohrungen 25 durch Druckunterschied angesaugt v,ird.

Der Aufbau des Ölabscheider 22 wird unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 3 erläutert Der Ölabscheider 22 weist ölabscheiderelemente in Form von Platten 28 auf, wobei auf beiden Oberflächen dieser Platten eine Vielzahl Nuten bzw. Rillen 26 ausgebildet sind. Nach den F i g. 2 und 3 sind Gasdurchlässe zur Einleitung des Kältemittclabdampfs in den ölabscheider als Einheit mit den Platten 28 ausgeführt. Die Platten 28 haben eine zentrale Durchströmöffnung 27 für den Kältemitteldampf, sind im Abstand voneinander angeordnet und weisen ein an einem Ende befestigtes Prallblech 29 auf. Die Platten 28 und das Prallblech 29 bilden den ölabscheider, der an der Abschlußplatte 2 mrtteis einer Schraube 30 befestigt ist. Um ein Drehen des Öiabscheiders zu verhindern, ist jede Platte 28 mit einer Bohrung 31 ausgebildet, über die jede Platte 28 an der Abschlußplatte 2 mitteis eines Anschlagstifts (nicht gezeigt) gesichert werden kann.

Der ölabscheider 22 weist Öffnungen 32 zur Gaszuführung (im vorliegenden Fall zwei) an Stellen auf, die den Öffnungen 33 in der Abschlußplatte 2 entsprechen, so daß der Kältemittelabdampf in den Ölabscheider 22 einführbar ist.

Auf der Oberfläche der Platten 28 können Vorsprünge 34 (im vorliegenden Fall drei davon) ausgebildet sein.

Die Platten 28 und das Prallblech 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. Vorzugsweise sind die Platten 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 Platte), so daß der Kältemittelabdampf im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten 26 strömt, wodurch ein erhöhter ölabscheidungs-Wirkungsgrad erzielbar ist. Die Nuten 26 sind zwar nach der Zeichnung auf beiden Oberflächen der Platten 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 Öltröpfchen enthallende Gas, das in den Verdichtungsräumen 16 verdichtet wurde, durch die öffnungen 33 in der Abschlußplalte 2 und die Öffnungen 32, die einheitlich mit den Platten 28 ausgebildet sind, und ändert seine Strömungsrichtung beim Auftreffen auf das Prallblech

29. Das Gas strömt mit hoher Geschwindigkeit durch die Öffnungen 27 von einer Platte 28 zur nächsten im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten 26. Durch das Vorhandensein der Trennwandungeri 35 wird das Gas daran gehindert, parallel zu den Nuten 26 zu strömen.

Während das Gas zwischen den Platten 28 durchströmt, werden die kleinsten Ölteilchen durc'.-:lie Nuten 26 festgehaiien und wachsen zu öitropfen, dk längs den Nuten 26 in den ölsumpf 24 fließen. Inzwischen strömt der Kältemitteldampf, aus dem das Öl abgeschieden wird,

um den Ölabscheider 22 und wird durch die Austrittsbohrunp 23 in den Kälteprozeß zurückgeführt

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind zwei Verdichtungsräume 16 im Verdichter vorgesehen. F i g. 3 zeigt einen Ölabscheider für einen Verdichter mit drei Verdichtungsräumen. In diesem Fall ist die Abscheideeinheit des Ölabscheider ebenso ausgebildet und arbeitet in der gleichen Weise wie das Ausführungsbeispiel für einen Verdichter mit zwei Verdichtungsräumen, wobei jedoch drei Gasöffnungen 33 in der Rückplatte 2 ausgebildet sind. Unabhängig von der Anzahl der Gas-Öffnungen wird der Gasstrom in der gleichen Weise wie vorher geführt.

Bei den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen sind die Nuten 26 im wesentlichen in Schwerkrzftrichtung orientiert. Selbstverständlich kann die gleiche Ölabscheidungs-Wirkung erzielt werden, wenn die Nuten z. E. einander schneiden, solange sie nur im wesentlichen in Schwerkraftrichtung verlaufen.

Die Anzahl von Platten 28 hängt von dem in der Kammer verfügbaren Raum ab. Zur wirksamen Nutzung eines kleinen Raums kann die Dicke der Platten 28 verringert werden. In diesem Fall ist es möglich, die Dicke ohne eine Verminderung des Ölabscheidungs-Wirkungsgrades zu erhöhen, indem auf einem Teil jeder Platte 28 in der bereits erläuterten Weise mehrere Vorsprünge 34 geringer Dicke ausgebildet werden.

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt der Platte 28. Die auf entgegengesetzten Seiten der Platte 28 ausgebildeten Nute" ?,6 sind im Querschnitt V-förmig. Bei dem so

aufgebauten ölabscheider strömt das Gas aus dem Verdichter in der gleician Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, und auch das im Gas mitgeführte öl wird in gleicher Weise in den Nuten 26 abgeschieden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird keine teure Form für das Druckgießen der Platten 28 benötigt. Das Ausführungsbeispiel eignet sich daher für die Herstellung kleiner Mengen von ölabscheidern.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Platte nach Fig. 5 sind die auf entgegengesetzten Seiten ausgebildeten Nuten im Querschnitt viereckig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ölabscheider, der in den Austrittsteil eines Gasverdichters eingebaut ist und aus Kältemitteldampf und kleinste öltröpfchen enthaltendem Gas Öl abscheidet, mit einer Abscheideeinheit, die mehrere parallel hintereinander und senkrecht angeordnete, beabstandete Abscheideelemente aufweist und von einem Prallblech abgeschlossen ist, wobei das Öl von den Abscheideelementen aufgefangen und in einen Ölsumpf abgeleitet wird, während das Gas in Gasdurchlässen zu einer Austrittsöffnung geleitet wird, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Abscheideelemente als Platten (28) mit \~. senkrechten Nuten (26), einer zentralen Durchströmöffnung (27) und als Gaszuführung dienenden Öffnungen (32) ausgeführt sind, wobei die öffnungen (32) in ebenen Plattenabschnitten angebracht sind, die dicker sind als die übrige Ptaae,

— daß im Randbereich der Platte (2S) Trennwandungen (35) angeordnet sind, die im wesentlichen rechtwinklig zu den Nuten (26) verlaufen,

— daß das Prallblech (29) als erste Abschlußplatte ausgeführt ist und eine Umlenkkammer bildet, welche die öffnungen (32) mit der zentralen Durchströmöffnung (27) einer Platte (28) verbindet,

— daß eine zweite Abschlußplatte (2) mit als Gaszuführung dienenden Öffnungen (33) vorgesehen ist, „nd

— daß die Abscheideeinhe»* aus schichtweise aufgebauten Platten (28) besteht, auf deren einer Seite der Kältemittekiamp' über die öffnungen (33) der zweiten Abschlubplatte (2) zugeführt wird, und auf deren anderer Seite das Prallblech (29) angebracht ist.

2. Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten V-Querschnitt haben.

3. ölabscheider nach Anspruch 1—2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten Viereckquerschnitt haben.