DE511218C - Kaeltemaschine mit zweistufiger Verdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kältemaschine mit zweistufiger Verdichtung des Kältemittels durch Drehkolbenverdichter, deren Rotoren auf gemeinsamer Welle in einjem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, und besteht darin, daß die beiden Stufen das Schmiermittel in je einem besonderen Kreislauf durch je einen Ölabscheider fördern und der Ölabscheider der Niederdruckstufe mit einem in die Kältemittelzuleitung zur Hochdruckstufe mündenden Überlauf versehen ist, durch dien das aus der Hochdruckstufe in die Niederdruckstufe durch Undichtheit übertretende Öl in die Hochdruckstufe zurückgeleitet wird.

Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln erreicht, daß die Schmiermittelverluste der Hochdruckstufe von selbst wieder in diese Stufe zurückgeführt werden und das Schmiermittel stets im richtigen Verhältnis zwischen

ao Hoch- und Niederdruckstufe sich verteilt. Der Ölkreislauf der Niederdruckstufe kann von einem in die Kältemittelzuleitung des Verdampfers eingeschalteten Vorratsbehälter aus beständig mit Schmiermittel gespeist werden und der Ölabscheider der Hochdruck-Stufe mit einem in die Kältemittelzuleitung zum Drosselorgan bzw. Verdampfer mündenden Überlauf versehen sein, derart, daß das in den Niederdruckkreislauf eingeführte Schmiermittel durch den Überlauf im Niederdruckabscheider dem Hochdruckkreislauf und durch den Überlauf des Hochdruckölabscheiders über das Drosselorgan wieder dem Vorratsbehälter zugeführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist im Zusammenhang mit einer Kälteanlage zum Teil im Schnitt, zum Teil schematisch in der Zeichnung dargestellt.

Über dem im Längsschnitt gezeigten Kompressor ι ist ein schematisch dargestellter Verdampfer 2 und unter dem Kompressor, ebenfalls schematisch dargestellt, ein Kondensator 3 angeordnet. Die Welle 4 des Kompressors trägt auf derjenigen Seite des Gehäuses, auf welcher die Welle austritt, den Niederdruckrotor 5 und auf der anderen Seite den Hochdruckrotor 7. Die Endscheiben 8 und 9 tragen die Kugellager 10 und 11. Die Zwischenscheibe 12 trennt den Niederdruckrotor S vom Hochdruckrotor 7.

Die Niederdruckexzenterbüchsie 13 und die Hochdruckexzenterbüchse 14 schließen die Arbeitsräume nach außen ab. Der Kompressor wird seinerseits durch die Deckel 15 und 16 nach außen abgeschlossen. Die Welle 4 wird durch die Scheibe 17 abgedichtet, welche durch eine Feder 18 an den Decke! 16 angedrückt wird. Die Scheibe 19 dient als Kupplung oder Riemenscheibe.

Die Anlage arbeitet wie folgt:

Aus dem Verdampfer 2 wird das verdampfte Kältemittel durch die Leitung 20 vom Nieder-

druckrotor 5 angesaugt, auf einen Zwischendruck verdichtet und über die Leitung 21 zum Ölabscheider 22 geleitet, wo das vom Kältemittel mitgeführte Öl abgeschieden wird. Von hier aus strömt das vorverdichtete; gasförmige Kältemittel über die Leitung 23 zum Zwischenkühler 24, wo es durch Kühlwasser, das dem Zwischenkühler durch die Leitung 2 5 zufließt und durch die Leitung 26 abfließt, gekühlt wird. Vom Zwischenkühler 24 gelangt das Kältemittel durch eine Leitung 27 zum Hochdruckrotor 7, der es bis auf den Kondensationsdruck verdichtet.

Durch die Leitung 28 verlassen die verdichteten Gase den Kompressor, um im Ölabscheider 29 etwa mitgeführtes 'Öl auszuscheiden und hierauf durch die Leitung 30 zum Kondensator 3 zu gelangen, wo die verdichteten Kältemittelgase durch Abkühlung mittels Kühlwassers verflüssigt werden. Das verflüssigte Kältemittel-fließt-durch dip. Leitung 31 zum Regelorgan 3 2 und von hier aus zu einem Ölbehälter 33, der mittels ,der Leitung 34 an den höher angeordneten Vier dampfer 2 angeschlossen ist' ■" Im Verdampfer 2 verdampft das expandierte Kältemittel unter Kälteabgabe und beginnt hierauf den beschriebenen .Kreislauf -von neuem.;·;

Vom unteren Ende des Ölabscheider 29 führt eine Leituhg 3 5 (welche mit einem nicht eingezeichneten. Sieb versehen Werden kann) zur Oberseite des Deckels 15. Ein Teil des einerseits als Schmiermittel, anderseits als Sperrmittel dienenden Öls fließt durch die Spalträume zwischen der Endscheibe 8 und der "Welle 4 und gelangt einerseits zwischen die Endseheibe 8 und den Rotor 7 und anderseits durch die Kanäle 36 zwischen der Wielle und dem Rotor 7 zwischen diesen und die Zwischenscheibe 12, so daß auf. beiden Sieiten des Rotors 7 der gleiche Öldruck herrscht. Das in den Arbeitsraum des Hochdruckrotors gelangende Öl wird mit den verdichteten Kältemittelgasen über die Leitung 28 zum Ölabscheider 29 zurückgeführt.

.; Der Ölinhalt des hohlen Deckels 15 ist so groß und der Anschluß der Leitung 3 5 so hoch'angeordnet, daß beim Abstellen der Maschine der Ölstand im Kompressor die Welle überflutet, so daß die Abdichtungsstelle zwischen "der Welle 4 und der Zwischenscheibe 12 durch Öl vom Gasraum der Maschine abgesperrt ist. '

Zum Absperren der Spielräume im Niederdruckteil und zur Abdichtung der Austrittsstelle der Welle nach außen dient ein zweiter Ölkreislauf, der aus dem Ölvorrat des Ölabscheider 22 gespeist wird. Die Leitung 37, die ebenfalls zweckmäßig mit einem nicht eingezeichneten !Sieb zu versehen ist, führt vom unteren Teil des Ölabscheider 22 zum oberen Teil des auf dem Gehäuse angeordneten Ölbehälters 38. Durch eine Bohrung 39 ist der Boden des Ölbehälters 38 mit dem Raum zwischen der Endscheibe 9 und dem Deckel 16 verbunden.

Ein Kanal 40 führt aus dem Raum zwischen der Scheibe 12 und dem Nieder druckrotor 5 zum oberen Teil des Ölbehälters 38. Die beiden Kanäle 39 und 40 stellen zwischen den beiden Seiten des Niederdruckrotors 5 den Druckausgleich her. Zudem wird der Behälter 38 durch den Kanal 40 entgast, so daß sich im Betrieb der Behälter 38 bis zur Überlauföffnung des Kanals 40 mit Öl füllen kann. Infolgedessen wird bei Stillstand der Maschine das Öl im Behälter 38 die Austrittsstelle· der Welle überfluten, so daß der Gasraum der Maschine abgesperrt ist.

Das zwischen der Welle 4 und der Zwischenscheibe 12 aus dem Hochdruckteil zum Niederdruckteil durchsickernde Öl wird mit dem Öl, das dem Niederdruckteil durch die Leitung 37 zufließt, vom Niederdruckrotor mit dem Kältemittel durch die Leitung 21 zum Ölabscheider 22 gefördert. Eine Über lauf leitung 41 führt den jeweiligen Überschuß an Öl durch die Leitung 23 zum Zwischenkühler • 24, von wo aus das Öl zum Hochdruckrotor 7 und über die Leitung 28 zum Hochdruckölabscheider 29 gelangt.

Ein dritter Ölkreislauf ist vorgesehen, um auch bei ungenügendem Arbeiten der Ölabscheider einem Ölmangel vorzubeugen. Dieser dritte Kreislauf wird vom Behälter 33 aus gespeist^ in welchem sich ein Ölvorrat für den Ausgleich der Ölverluste nach außen, z. B. durch die Abdichtungsstelle der Welle, befindet. Es ist vorausgesetzt, daß das Sehmiermittel schwerer ist als das flüssige Kältemittel und sich einigermaßen von demselben abtrennt, also nicht eine vollkommene Emulsion oder Lösung mit demselben eingeht. Unten am Behälter 33 ist eine Leitung 42 angeschlossen, die ebenfalls mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Sieb versehen ist und unter Zwischenschaltung eines von oben nach unten durchlaufenen Verdampfers 43 zur Säugöffnung des Niederdruckrotors 5 führt. ·

Solange Öl im Behälter 33 vorhanden ist, saugt der Niederdruckrotor 7 dieses Öl in einer bestimmten, ein für allemal eingestellten oder z. B. durch entsprechende Drosselorgane an wechselnde Verhältnisse sich anpassenden Menge an. Dieses Öl fließt mit den .aus dem Hauptverdampfer 2 angesaugten Gasen durch den Niederdruckteil, des Kompressors und gelangt durch die Leitung 21 zum Ölabscheider 22. Die Ölabscheider brauchen keine Spezialapparate zu sein, sondern nur aus einem Sammelraum zu bestehen, der

groß genug ist, um einen bestimmten Ölvorrat zu fassen.

Der Überschuß des dem Abscheider 29 zugeführten Öls verläßt den Abscheider zum Teil infolge ungenügender Abscheidung mit dem verdichteten Kältemittel durch die Leitung 30, worauf es mit dem Kältemittel durch den Kondensator 3 nach der Leitung 31 fließt. Der größere Teil des Öls jedoch wird nicht durch den Kondensator geleitet, sondern verläßt den Ölabscheider 29 durch den Überlauf 44, der erst hinter dem Kondensator 3 in die Leitung 31 mündet. Das öl, das in die Leitung 31 gelangt, wird über das Regelorgan 32 dem Ölbehälter 33 zugeführt, wo es sich mehr oder weniger vom flüssigen Kältemittel trennt und im unteren Teil des Behälters sammelt. Ist die Anlage ungenügend mit Öl gefüllt, so wird sich der Ölmangel zuerst im Behälter 33 bemerkbar machen, und zwar dadurch, daß sich der als Rohrschlange ausgebildete Verdampfer 43 mit Reif bedeckt, sobald er infolge der Erschöpfung des Ölvorrats im Behälter 33 von Kältemittel durchflossen wird.

Der Vorteil der beschriebenen Kältemaschine liegt in der zweistufigen Kompression des Kältemittels, wodurch auch höhere Verdichtungsgrade mit guten Lieferungs- und Wirkungsgraden erzielt werden können. Die Führung des Schmier- bzw. Sperröls in gesonderten Kreisläufen hat zur Folge, daß das Öl sich immer dort befindet, wo es gebraucht wird, sei es im Betriebe oder bei abgestellter. Maschine, und daß Ansammlungen von Öl an Stellen, wo es nicht hingehört, vermieden werden.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Kältemaschine mit zweistufiger Verdichtung des Kältemittels durch Drehkolbenverdichter, deren Rotoren auf gemeinsamer Welle in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stufen das Schmiermittel in je einem besonderen Kreislauf durch je einen Ölabscheider fördern und der Ölabscheider der Niiederdruckstufe mit einem in die Kältemittelzuleitung zur Hochdruckstufe mündenden Überlauf versehen ist, durch den das aus der Hochdruckstufe in die Niederdruckstufe durch Undichtheit übertretende Öl in die Hochdruckstufe zurückgeleitet wird.
2. 2. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkreislauf der Niederdruckstufe von einem in die Kältemittelzuleitung des Verdampfers eingeschalteten Vorratsbehälter aus beständig mit Schmiermittel gespeist wird und der Ölabscheider der Hochdruckstufe mit einem in die Kältemittelzulieitung zum Drosselorgan bzw. Verdampfer mündenden Überlauf versehen ist, derart, daß das in den Niederdruckkreislauf eingeführte Schmiermittel durch den Überlauf im Niederdruckabscheider dem Hochdruckkreislauf und durch den Überlauf des Hochdruckölabscheiders über das Drosselorgan wieder dem Vorratsbehälter zugeführt wird.
3. 3. Kältemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölvorratsbehälter unten am Verdampfer angeordnet ist.
4. 4. Kältemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung des Ölvorratsbehälters als Rohrschlange ausgebildet ist, die sich bereift, wenn sie infolge Aufzehrung des Ölvorrats von Kältemittel durchflossen wird.
5. 5. Kältemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange von oben nach unten durchflossen wird.
6. 6. Kältemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkreislauf ■der Niederdruckstufe durch einen über derselben angeordneten Sammelbehälter in die Stufe einmündet.
7. 7. Kältemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter durch zwei beidseitig dies Niederdruckrotors angeordnete Kanäle in die Niederdruckstufe einmündet, von denen der eine als Überlauf und so ausgebildet ist, daß er auch im Behälter sich sam!- melnde Gase in die Niedcrdruckstufe abführt.
8. 8. Kältemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter an das Maschinengehäuse angegossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen