DE531777C

DE531777C - Small refrigeration machine with a lubricant soluble in the refrigerant

Info

Publication number: DE531777C
Application number: DEA41183D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1922-12-23
Filing date: 1923-12-16
Publication date: 1931-08-14

Description

Klein-Kältemaschine mit einem im Kältemittel löslichen Schmiermittel Bei Kompressions-Kältemaschinen ist -es unvermeidlich, daß Schmiermittel aus dem Verdichter von dem einen Kreislauf beschreibenden Kältemittel in kleiner Menge mitgenommen wird. Das hängt mit dem Umstand zusammen, daß das Schmiermittel durch den Verdichter teilweise zerstäubt und in Nebelform mit den verdichteten Kältemitteldämpfen nach dem Verflüssiger geschafft wird, von wo es in den Verdampfer gelangt.Small refrigeration machine with a lubricant that is soluble in the refrigerant In compression refrigeration machines, it is inevitable that lubricants will come out of the Compressor carried along in small quantities by the refrigerant describing a cycle will. This is due to the fact that the lubricant through the compressor partially atomized and in mist form with the compressed refrigerant vapors the condenser, from where it enters the evaporator.

Falls das Schmiermittel im Kältemittel unlöslich ist, muß nach Möglichkeit verhindert werden, daß dasselbe in den Verdampfer gelangt, weil es in diesem beim Niederschlagen an den Wandungen den Wärmeübergang verschlechtert. Lösliche Schmiermittel bedingen dagegen keine wesentliche Verschlechterung des Wärmeüberganges im Verdampfer. Der Übertritt solcher Schmiermittel in den Verdampfer kann somit ohne Bedenken gestattet werden. Bei selbsttätig arbeitenden, vollständig geschlossenen (d. h. stopfbüchsenlosen) Kältemaschinen muß aber das Schmiermittel (im folgenden soll dasselbe der Einfachheit halber nur noch Öl genannt werden) unbedingt wieder in den Verdichter zurückgeführt werden, da sonst die Schmierung nach und nach ganz versagt. Eine Rückförderung des im Kältemittel gelösten Öles aus dem Verdampfer in das Verdichtergehäuse ist jedoch schwierig und auf. alle Fälle nur möglich, wenn der Verdichter naß arbeitet, d. b. wenn mit den Dämpfen auch noch Flüssigkeitsteilchen in den Verdichter gesogen werden. Ist aber der Ölprozentsatz in der im Verdampfer enthaltenen Mischung gering, so muß' neben Dampf noch eine erhebliche Menge flüssiges Kältemittel vom Verdichter angesogen werden, selbst um eine kleine Menge Öl nach dem Verdichter zu schaffen. Dadurch wird jedoch bekanntlich die Kälteleistung der Kühlmaschine erheblich verschlechtert.If the lubricant is insoluble in the refrigerant, it must if possible can be prevented that the same gets into the evaporator because it is in this when Precipitation on the walls worsens the heat transfer. Soluble lubricants however, do not cause any significant deterioration in the heat transfer in the evaporator. The transfer of such lubricants into the evaporator can thus be permitted without hesitation will. In the case of automatically operating, completely closed (i.e. without a stuffing box) Refrigeration machines must, however, use the lubricant (in the following, the same is intended for the sake of simplicity because only oil is mentioned) must be returned to the compressor otherwise the lubrication will gradually fail completely. A return of the However, there is oil dissolved in the refrigerant from the evaporator in the compressor housing difficult and on. in all cases only possible if the compressor is working wet, d. b. if liquid particles are also sucked into the compressor with the vapors will. But if the percentage of oil in the mixture contained in the evaporator is low, so, in addition to steam, a considerable amount of liquid refrigerant has to come from the compressor be sucked in even to get a small amount of oil after the compressor. As is known, however, the cooling performance of the cooling machine is considerably impaired as a result.

Wenn eine Kältemaschine überfüllt ist, d. h. wenn so viel Kältemittel im Verdampfer vorhanden ist, daß beim Betrieb ständig eine größere Menge flüssiges Kältemittel mit Kältemitteldämpfen nach dem Verdichter gesogen wird, so arbeitet die Maschine bekanntlich ebenfalls schlecht. Bei sachkundiger Wartung kann eine Überfüllung wohl vermieden werden. Mit einer solchen Wartung kann aber bei kleinen Haushaltungs-Kältemaschinen nicht gerechnet werden, weshalb hier meistens eine Überfüllung mit Kältemittel vorkommt.When a chiller is overfilled, i. H. when so much refrigerant is present in the evaporator that constantly a larger amount of liquid during operation Refrigerant with refrigerant vapors is sucked after the compressor, so works the machine is also known to be bad. With professional maintenance, a Overcrowding should be avoided. With such maintenance, however, small Household refrigeration machines are not included, which is why they are usually overfilled occurs with refrigerant.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Sicherung der Schmierung von selbsttätig arbeitenden Klein-Kältemaschinen und eine Klein-Kältemaschine zur Ausführung dieses Verfahrens, die ein wirtschaftliches Arbeiten auch noch in dem Falle ermöglicht, wo die Maschine überfüllt ist. Gemäß der Erfindung werden Kältemittel und darin lösliches Schmiermittel in solcher gegenseitiger Menge in die Kältemaschine eingeführt, daß sich sofort oder wenigstens nach einer gewissen Betriebsdauer im Verdampfer eine Mischung von flüssigem Kältemittel und Schmiermittel bildet, die auf ioo °/o der Mischung mindestens 30 °/o im flüssigen Kältemittel gelöstes Schmiermittel enthält. Bei der zur Ausführung dieses Verfahrens dienenden Klein-Kältemaschine, bei der in bekannter Weise zwischen Verdampfer und Verdichter ein Saugrohr vorgesehen ist, ist erfindungsgemäß das Saugrdhr als Wärmeaustauscher durch den Flüssigkeitsraum des Verflüssigers geführt, und es ist ferner zwischen der Druckminderungsvorrichtung und dem Verdampfungsraum ein mit diesem kommunizierender Verdrängerraum eingeschaltet.The invention now relates to a method for ensuring lubrication of self-operating small refrigeration machines and a small refrigeration machine for Execution of this process, which is an economical work even in the Trap allows where the machine is overcrowded. According to the invention, refrigerants and lubricant soluble therein in such mutual amount into the refrigerator that introduced itself immediately or at least a certain one Operating time in the evaporator is a mixture of liquid refrigerant and lubricant forms, which on 100% of the mixture at least 30% in the liquid refrigerant Contains dissolved lubricant. When performing this procedure Small refrigeration machine, in which in a known manner between the evaporator and compressor a suction pipe is provided, according to the invention, the suction pipe is used as a heat exchanger passed through the liquid space of the condenser, and it is also between the pressure reducing device and the evaporation chamber communicating with the latter Displacement chamber switched on.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist in einem senkrechten Längsschnitt eine beispielsweise Ausführungsform einer selbsttätigen, geschlossenen Kältemaschine bekannter Bauart veranschaulicht, an Hand welcher die Vorteile erläutert werden sollen, die mit dem Erfindungsgegenstand erzielt werden.The accompanying drawing is a vertical longitudinal section an example embodiment of an automatic, closed refrigeration machine known design illustrated, on the basis of which the advantages are explained which are to be achieved with the subject matter of the invention.

Auf einer senkrechten Welle i ist am oberen Ende der Läufer 2 eines Elektromotors befestigt, dessen Ständer 3 auf einer Büchse 4 sitzt. Die Welle i treibt einen als Kolbenpumpe 6 ausgebildeten Verdichter an, welcher in einem zylindrischen Gehäuse 7 um Zapfen 8 eine pendelnde Bewegung ausführen kann. 9 bezeichnet eine Drucklmmmer, in welche der Verdichter 6 auspufft. io ist ein Steigrohr, welches die Kammer 9 mit einem im oberen Teil des Gehäuses 7 vorgesehenen Ölraum i i verbindet. Dieser Raum i i ist durch ein Rohr i2 mit einem ringförmigen Raum 13 verbunden, der durch das Verdichtergehäuse 7 und ein dasselbe umgebende Gehäuse 5 begrenzt wird. Das Gehäuse 5 ist von einem Mantel 14 umgeben, dessen innere Wand mit schraubenförmigen Rippen ausgestattet ist, die zur Wasserführung in den zwischen den Teilen 5 und 14 vorgesehenen Ringraum dienen. Dadurch wird die Kühlung des im Raum 13 enthaltenen Kältemittels erzielt, so daß dieser Raum 13 den Verfliissiger bildet. 15 ist der Verdampfer der Kältemaschine, der mit Rippen 16 versehen ist. Der Verflüssiger 13 endigt in einen Flüssigkeitsraum 2o. Dieser nimmt eine als Schwimmerventil ausgebildete Druckminderungsvorrichtung auf, die einen Schwimmer 17 und eine Drosselöffnung 17a aufweist. Durch den Raum 2o ist ein- Saugrohr 18 geführt, das von dem Verdampfungsraum 23 zu der im Verdichtergehäuse über der Kolbenpumpe 6 angeordneten Saugkammer i9 führt. Der im Raum 2o befindliche Teil 21 des Saugrohres 18 ist schlangenförmig ausgebildet. Dieser Teil 21 wirkt als Wärmeaustauscher. Der Flüssigkeitsraum 2o mündet bei U' in einen Verdrängerraum 22, welcher mit dem Verdampf erraum 23 kommuniziert. Der den Verdrängerraum 22 begrenzende Mantel besitzt im unteren Teil Löcher z4, deren Anzahl nach unten zunimmt und durch welche dieser Verdrängerraum 22 mit dem Verdampfungsraum 23 verbunden ist. Anstatt nur die Anzahl der Löcher 2q. von oben nach unten zunehmen zu lassen, kann auch bei nicht zunehmender Anzahl der Löcher deren Durchmesser oder sowohl dieser als auch die Lochzahl von oben nach unten zunehmen. In allen Fällen nimmt der Querschnitt der Verbindung zwischen Verdrängerraum 22 und Verdampfungsraum 23 nach unten zu.On a vertical shaft i, the rotor 2 is one at the upper end Electric motor attached, the stand 3 of which sits on a sleeve 4. The wave i drives a compressor designed as a piston pump 6, which is in a cylindrical Housing 7 around pin 8 can perform an oscillating movement. 9 denotes a Pressure gap into which the compressor 6 exhausts. io is a riser pipe which the chamber 9 connects to an oil space i i provided in the upper part of the housing 7. This space i i is connected to an annular space 13 by a pipe i2, which is limited by the compressor housing 7 and a housing 5 surrounding the same will. The housing 5 is surrounded by a jacket 14, the inner wall of which is helical Ribs is equipped, the water flow in the between the parts 5 and 14 provided annulus serve. This will cool the contained in space 13 Achieved refrigerant, so that this space 13 forms the condenser. 15 is the Evaporator of the refrigeration machine, which is provided with ribs 16. The condenser 13 ends in a liquid space 2o. This takes a designed as a float valve Pressure reducing device, which has a float 17 and a throttle opening 17a having. A suction pipe 18 is passed through the space 2o, from the evaporation space 23 to the suction chamber i9 arranged in the compressor housing above the piston pump 6 leads. The part 21 of the suction pipe 18 located in the space 2o is serpentine educated. This part 21 acts as a heat exchanger. The liquid space 2o opens at U 'into a displacement space 22 which communicates with the evaporation space 23. The jacket delimiting the displacement space 22 has holes z4 in the lower part, the number of which increases downwards and through which this displacement space 22 with the Evaporation chamber 23 is connected. Instead of just the number of holes 2q. from above can increase downwards even if the number of holes does not increase whose diameter or both this and the number of holes increase from top to bottom. In all cases, the cross section of the connection between the displacement chamber 22 increases and evaporation chamber 23 downwards.

Beim Betriebe wird aus dem Verdampfer 15 Kältemitteldampf durch das Rohr 18 nach dem Saugraum i9 des Verdichters gesaugt. Dieser Dampf wird durch den Verdichter 6 verdichtet und durch das Rohr i o nach dem Raume i i gefördert, um von da durch das Rohr 12 in den Verflüssigerraum 13 zu gelangen, wo die Dämpfe an dem wassergekühlten Gehäuse 5 verflüssigt werden. Das flüssige Kältemittel fließt nach dem Flüssigkeitsraum 2o, von wo es vermittets der Druckminderungsvorrichtung 17 und 17" nach dem Verdrängerraum 22 abgelassen wird. Bei der plötzlichen Druckverminderung bei 17a verdampft ein Teil des Kältemittels sofort. Das gasförmige Kältemittel sammelt sich im Verdrängerraum 22 und drückt auf den Spiegel der sich hier in üblicher Weise ansammelnden Flüssigkeit, wodurch diese in den eigentlichen Verdampfungsraum 23 gedrückt wird, wo sie wieder verdampft und den Kreislauf von neuem beginnt.During operation, the evaporator 15 is converted into refrigerant vapor by the Pipe 18 sucked after the suction chamber i9 of the compressor. This steam is produced by the Compressor 6 compressed and promoted through the pipe i o to the space i i to from there through the pipe 12 to get into the condenser space 13, where the vapors at the water-cooled housing 5 are liquefied. The liquid refrigerant flows after the liquid space 2o, from where it mediates the pressure reducing device 17 and 17 "is drained after the displacement chamber 22. When the pressure is suddenly reduced at 17a part of the refrigerant evaporates immediately. The gaseous refrigerant collects is in the displacement space 22 and presses on the mirror in the usual way accumulating liquid, causing it to enter the actual evaporation chamber 23 is pressed, where it evaporates again and the cycle begins again.

Wenn nun bei Dauerbetrieb infolge Zerstäubens beständig eine kleine Menge Öl in den Verdampfer 15 gelangt, so steigt in diesem nach und nach der Flüssigkeitsspiegel, bis das Saugrohr i8 dem Spiegel so nahe kommt, daß nicht nur Dampf, sondern. auch Flüssigkeitsteilchen angesaugt werden. Da der Ölgehalt der im Verdampfer 15 enthaltenen flüssigen Mischung sehr hoch ist, so ist die Menge des angesaugten Flüssigkeitsgemisches, welche nötig ist, um im Verdichtergehäuse 7 das verlorene 01 zu ersetzen, nur gering, so daß dadurch die Kühlleistung nur unwesentlich verschlechtert wird. . Diese Verschlechterung wird jedoch aufgehoben durch die Wirkung des Teiles 21 des Saugrohres 18. In diesem Teile 21 wird das in der angesaugten Kältemittelölflüssigkeit enthaltene flüssige Kältemittel noch verdampft, so daß nur noch reines Öl und Gas vom Verdichter 6 angesaugt wird. Dem vom Verdichter 6 kommenden Kältemittel wird dadurch im Raume 2o je. nach der Menge der durch den Teil 21 angesaugten Flüssigkeit mehr oder weniger Wärme entzogen. Dieser Vorgang wird dazu benutzt, um bei überfüllter Maschine den Flüssigkeitsspiegel im Verdrängerraum 22 sowie im Verdampfungsraum 23 zu regeln und dadurch auch die aus dem Verdampfer nach dem Verdichter zurückbeförderte Ölmenge. Der Vorgang ist dabei folgender: Wie erwähnt, verdampft ein Teil des aus dein Flüssigkeitsraum 2o kommenden Kältemittels schon beim Durchgang durch die Drosselöffnung i7a; und zwar um so mehr, je höher die Temperatur des aus dem Verflüssiger 13 kommenden Kältemittels ist. Die in den Verdrängerraum 22 strömende Gasmenge ist somit abhängig von der Temperatur im Raum zo. Im Verdrängerraum 22 herrscht ein um die Flüssigkeitssäule des Verdampfungsraumes 23 höherer Druck; es stellt sich daher auch ein kleines Temperaturgefälle zwischen. Verdrängerraum 22 und Verdampfungsraum 23 ein. Wenn die in der Drosselöffnung 17a sich bildende Gasmenge klein ist, so genügt die Druckdifferenz und die damit zusammenhängende Temperaturdifferenz zwischen den Räumen 22 und 23, um diese Gasmenge zu verflüssigen; im Verdrängerraum 22 stellt sich dann ein gewisser Flüssigkeitsspiegel ein. Sobald dann beispielsweise die im Verdrängerraum 22 vorhandene Gasmenge größer wird, weil die Druck- und Temperaturdifferenz zwischen den Räumen 22 und 23 nicht genügt, um die beim Durchgang durch die Drosselöffnung sich bildende Gasmenge zu verflüssigen, so wird im Verdrängerraum 22 der Flüssigkeitsspiegel mehr und mehr heruntergedrückt, und es kann dann durch die immer mehr frei werdenden Löcher 24: das Gas aus dem Verdrängerraum 22 in den Verdampfungsraum 23 ent@yeichen. Der Flüssigkeitsspiegel im Verdrängerraum 22 ist also abhängig von der Temperatur des Kältemittels im Raum 2o. Diese Temperatur ist ihrerseits wieder abhängig von der Menge flüssigen Kältemittels, die durch den als Wärmeaustauscher wirkenden Teil 21 des Saugrohres 18 angesaugt wird. Jene hängt aber wieder vorn Stande der Flüssigkeitsspiegel im Verdampfungsraum 23 und Verdrängerraum 22 ab. Mit anderen Worten, wird in einer Maschine infolge Überfüllung viel Flüssigkeit durch das Saugrohr 18 angesaugt, so wird im Flüssigkeitsraum 2o das Kälteniittei so stark abgekühlt, daß weniger Gas in den Verdrängerrauen gelangt und daher der Flüssigkeitsspiegel in diesem Raume 22 steigt und der im Verdampfungsraum 23 sinkt, so daß wieder weniger oder gar keine Flüssigkeit durch das Saugrohr i8 angesaugt wird. Auf diese Weise findet eine selbsttätige Regelung des Flüssigkeitsspiegels im Verdampfungsraum 23 auf eine bestimmte Höhe statt, so daß immer nur so viel Flüssigkeit durch das Rohr 18 angesaugt wird, als erforderlich ist, um dem Verdichter 6 das von demselben herkommende Öl wieder zuzuführen, wobei aber durch den ganzen Vorgang die Kühlleistung der Maschine in keiner Weise beeinträchtigt wird.If, during continuous operation, a small amount of oil constantly gets into the evaporator 15 as a result of atomization, the liquid level in this gradually rises until the suction pipe 18 comes so close to the level that not only steam but. Liquid particles are also sucked in. Since the oil content of the liquid mixture contained in the evaporator 15 is very high, so the amount of sucked liquid mixture that is needed to replace the lost 01 in the compressor housing 7, only small, thereby the cooling performance is only slightly deteriorated. . However, this deterioration is canceled out by the action of part 21 of suction pipe 18. In this part 21, the liquid refrigerant contained in the refrigerant oil liquid that is sucked in is still evaporated, so that only pure oil and gas are sucked in by the compressor 6. The refrigerant coming from the compressor 6 is thereby in space 2o each. depending on the amount of liquid sucked in through part 21, more or less heat is withdrawn. This process is used to regulate the liquid level in the displacement chamber 22 and in the evaporation chamber 23 when the machine is overfilled, and thereby also the amount of oil returned from the evaporator to the compressor. The process is as follows: As mentioned, part of the refrigerant coming from your liquid space 2o evaporates as soon as it passes through the throttle opening i7a; and more so, the higher the temperature of the refrigerant coming from the condenser 13 is. The amount of gas flowing into the displacement chamber 22 is thus dependent on the temperature in the room zo. In the displacement chamber 22 there is a higher pressure around the liquid column of the evaporation chamber 23; there is therefore also a small temperature gradient between. Displacement chamber 22 and evaporation chamber 23. If the amount of gas forming in the throttle opening 17a is small, the pressure difference and the associated temperature difference between the spaces 22 and 23 is sufficient to liquefy this amount of gas; A certain liquid level is then established in the displacement space 22. As soon as, for example, the amount of gas present in the displacement chamber 22 increases because the pressure and temperature difference between the chambers 22 and 23 is not sufficient to liquefy the amount of gas that forms when passing through the throttle opening, the liquid level in the displacement chamber 22 becomes more and more is pressed down, and the gas can then escape from the displacement chamber 22 into the evaporation chamber 23 through the more and more free holes 24. The liquid level in the displacement space 22 is therefore dependent on the temperature of the refrigerant in space 2o. This temperature is in turn dependent on the amount of liquid refrigerant that is sucked in by the part 21 of the suction pipe 18 which acts as a heat exchanger. That depends, however, again on the level of the liquid level in the evaporation chamber 23 and displacement chamber 22. In other words, if a lot of liquid is sucked in through the suction pipe 18 in a machine due to overfilling, the refrigerant in the liquid space 2o is cooled down so much that less gas gets into the displacement grooves and therefore the liquid level in this space 22 rises and that in the evaporation space 23 decreases, so that again less or no liquid is sucked in through the suction pipe i8. In this way, the liquid level in the evaporation chamber 23 is automatically regulated to a certain height, so that only as much liquid is sucked in through the pipe 18 as is necessary to supply the oil coming from the same to the compressor 6 again, although the cooling performance of the machine is not impaired in any way by the entire process.

Das neue Verfahren bietet, falls das Kältemittel teuer ist, den weiteren Vorteil, daß der teure Stoff zum Teil durch das billigere Schmiermittel ersetzt werden kann.If the refrigerant is expensive, the new process offers the further Advantage that the expensive substance is partly replaced by the cheaper lubricant can be.

Die Mischung braucht vor dem ersten Iubetriebsetzen der Kältemaschine nicht als solche in die Maschine eingeführt zu werden. Es kann vielmehr beispielsweise die benötigte Ölmenge für sich in den Raum i i und die benötigte Kältemittelmenge ebenfalls für sich in den Verdampfer 15 eingefüllt werden, wobei die passend gewählten Flüssigkeitsmengen nach einer gewissen Betriebsdauer sich so mischen, daß im Verdampfer ein Ölgehalt von mindestens 3o °/o in ioo °/o der Mischung sich selbsttätig einstellt.The mixture is needed before the refrigeration machine is started for the first time not to be introduced into the machine as such. Rather, it can, for example the required amount of oil for itself in the room i i and the required amount of refrigerant can also be filled into the evaporator 15 by itself, the appropriately chosen After a certain period of operation, quantities of liquid mix in such a way that in the evaporator an oil content of at least 3o per cent in 100 per cent of the mixture adjusts itself automatically.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Small chiller with one in the refrigerant soluble lubricants, characterized in that they contain refrigerants and lubricants is charged in such mutual quantity that after a short period of operation sets a mixture of liquid refrigerant and lubricant in the evaporator, which contains at least 30% lubricant per 100 parts of the mixture.

2. Small refrigeration machine according to claim i with one connected between the evaporator and the compressor Suction pipe, characterized in that the suction pipe acts as a heat exchanger through the Liquid space of the condenser is guided and that between the pressure reducing device and the evaporation space communicating with this in its lower part Displacement chamber is switched on.

3. Small refrigeration machine according to claim 2, characterized in that the sum of the cross sections of the connecting holes between Displacement and evaporation space increases from top to bottom.