DE673685C

DE673685C - Kompressionskaeltemaschine

Info

Publication number: DE673685C
Application number: DEE50958D
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Von Blanquet; Willy Hirche
Original assignee: Eisenwerke Gaggenau He GmbH
Current assignee: Eisenwerke Gaggenau He GmbH
Priority date: 1938-03-22
Filing date: 1938-03-22
Publication date: 1939-03-30

Description

i iPB. 1933

AUSGEGEBEN AM
30. MÄRZ 1939

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 673 685
KLASSE 17a GRUPPE 16

E 50958 Ij 17 a

Dr. Otto von Blanquet in Gaggenau, Baden, und Willy Hirche in Leopoldshain b. Görlitz

sind als Erfinder benannt worden.

Kompressionskältemaschine

Gegenstand der Erfindung ist eine Kompressionskältemaschine, die mit einer Kältemittelflüssigkeit betrieben wird, welche durch ihr von dem Schmieröl verschiedenes spezifisches Gewicht eine Mischung mit letzterem nicht eingeht. Bei solchen Maschinen muß für eine ausreichende Schmierung der beweglichen Teile gesorgt werden, es soll das öl möglichst An den Verbrauchsstellen oder in deren nächster Nähe gehalten werden. Die beweglichen Maschinenteile sind in dem Kurbelkasten untergebracht, es ist daher letzterer der gegebene Ort zur Aufnahme des Schmieröles. Es läßt sich aber nicht vermeiden, daß ein Teil des Schmieröles mit dem Kältemittel durch die ganze Anlage wandert. So wird beispielsweise von den Kältemitteldämpfen, namentlich wenn diese aus einem überfluteten Verdampfer stammen, Öl mitgerissen, das dann von dem Kompressor durch den Kondensator in den Verdampfer gefördert wird. Solange sich das Schmieröl außerhalb des Kompressors aufhält, ist es seiner eigentlichen Aufgabe entzogen und wirkt zudem noch leistungsvermindernd auf die Anlage ein, weil es sich teilweise im Kondensator und Verdampfer an der Wandung niederschlägt und die Wirkung dieser Apparate beeinträchtigt.

Es sind Kältemaschinen bekannt, bei welchen man die Kältemitteldämpfe zunächst durch den Kurbelkasten leitet, in welchem sich ein Teil der mitgeführten ölmenge ausscheidet, eine weitere Ausscheidung erfolgt dann in einem vor dem Hubraum des Kompressors in den Kreislauf eingeschalteten Ölabscheider. Letzterer läßt das ausgeschiedene öl im Gegenstrom zu den angesaugten Dämpfen in den Kurbelkasten zurückfallen, wobei

es zum Teil von den Dämpfen wieder mitgerissen wird. Die Ausscheidung ist hier unvollkommen, es werden immer noch erhebliche Ölmengen zusammen mit dem Kältemittel durch die Anlage geführt, welche die Wirkung des Kondensators und Verdampfers beeinträchtigen und durch Ablagerung an verschiedenen Stellen der Anlage zu Betriebsstörungen Anlaß geben. Es ist bei diesen bekannten-Maschinen schwierig, das an unrechten Stellen abgelagerte öl wieder in den Kreislauf zurückzubringen, es muß deshalb mit einem gewissen ölüberschuß gearbeitet werden, um möglichst eine ausreichende Ölmenge an den Verbrauchsstellen zu haben. Trotzdem ist es nichfmöglich, den Ölstand an den Verbrauchsstellen auf gleichmäßiger Höhe zuhalten, weil die umlaufende Ölmenge nicht kontrollierbar ist.

Gemäß der Erfindung ist der Ölfluß in der Anlage so geregelt, daß das öl in dem Kurbelkasten mengenmäßig unverändert bleibt und die unvermeidlichen Abgänge auf kürzestem Wege wieder in das Kurbelgehäuse zurückgebracht werden, bevor sie in den Kondensator und Verdampfer eintreten.

Dies wird dadurch erreicht, daß der vor dem Hubraum des Kompressors in den Kreislauf eingeschaltete Abscheider -als ölsammler und -verteiler ausgebildet ist und alle Ölteilmengen, die sich irgendwo in der Anlage ablagern, sofort in diesen Abscheider und durch ihn in den Ölkreislauf zurückgeführt werden. ·

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform im lotrechten Mittenschnitt und teilweise wesenhaft dargestellt.

Die dargestellte Kälteanlage ist mit einem Kolbenkompressor mit vertikalem Zylinder ausgestattet. Der Erfindungsgedanke ist auch anwendbar bei Kolbenkompressoren mit liegend angeordnetem Zylinder oder auch bei Rotationskompressoren, Zahnradkompressoren u. dgl. In dem Kurbelkasten 1 oder dem Getriebegehäuse ist die Antriebswelle 2 in Lagern 3 und 4 drehbar. Das aus dem Lager 3 austretende freie Wellenende trägt den Rotor 5 des Antriebsmotors, es kann aber auch eine Riemscheibe oder ein sonstiges Antriebsorgan tragen. Der Stator 6 des Antriebsmotors ist in einem an den Kurbelkasten 1 luftdicht angeschlossenen Gehäuse 7 untergebracht. Der Zylinder ist durch eine in den oberen Teil des Kurbelkastens eingesetzte Büchse 8 gebildet. Der Kolben 9 wird durch die Pleuelstange 10 und die Kurbel 11 in dem Zylinder hin und her bewegt. Nach oben ist das Gehäuse 1 durch denZylinderkopf 12 gasdicht abgeschlossen. Ein unter Wirkung einer Feder 13 stehendes Tellerventil 14 schließt den Zylinder8 nach oben ab. 15 ist ein Verdampfer beliebiger Bauart, im Beispiel ein überfluteter \^rerdampfer, und 16 der Kondensator.

Im Beispiel ist angenommen, daß zum Be- 65 >. triebe der Kälteanlage eine Kälteflüssigkeit verwendet wird, welche schwerer ist als Schmieröl, so daß letzteres auf ihr schwimmt. Der Kurbelkasten ist so weit mit Schmieröl gefüllt, daß Teile des Getriebes, beispielsweise die Kurbel und das untere Ende der Pleuelstange, in das Öl eintauchen. An der Pleuelstange kann noch ein Löffel 17 vorgesehen sein, welcher ebenso wie die Kurbel und der Pleuelstangenkopf das öl umherschleudert, so daß es fein verteilt das Getriebegehäuse anfüllt und von außen her an die Schmierstellen iS, 19, 20 und an den Kolben 9 und den Kolbenbolzen gelangt.

Die Kältemitteldämpfe gelangen aus dem Verdampfer durch die Leitung 21 und einen Einlaß 22 in den oberen Teil des Kurbel- *^ kastens 1, treten aus diesem durch den Auslaß 23 aus und werden durch die Saugleitung 24 in einen topfartigen Behälter 25 gefördert. In diesem scheidet sich das von den Kältemitteldämpfen mitgerissene öl ab, die Dämpfe treten durch eine Leitung 26 und einen Einlaß 27 in einen den Zylinder 8 umgebenden ringförmigen Raum2S ein, welcher bei tiefster Kolbenstellung durch Durchbrüche 29 in der Zylinderwandung Verbindung mit dem Hubraum des Zylinders hat. Es treten somit die Kältemitteldämpfe in der unteren Hubendstellung des Kolbens in den Zylinder ein und werden beim Aufwärtsgang des Kolbens durch das Ventil 14 in den Zylinderkopf 12 und durch den Auslaß 30 und die Leitung 31 in einen ölabscheider 32 gepreßt. In diesem werden die ohnehin schon ölarmen Dämpfe noch weiter vom öl befreit und gelangen durch eine Leitung 33 in den Kondensator 16. Das in dem Behälter 32 ausgeschiedene Öl kehrt durch eine Leitung 34 über eine Drosselstelle 35 in den Behälter 25 zurück. Letzterer steht durch eine Leitung 36, in welche eine · Drosselstelle 37 eingebaut ist, mit einer Kammer 38 des Kurbelkastens 1 in Verbindung, in welcher die Antriebswelle 2 endet. Die Antriebswelle ist in ihrer Längsrichtung mit einer auch die Kurbel durchziehenden Bohrung 39 versehen, welche vor dem Antriebsmotor blind endet und von welcher nach den verschiedenen Lagerstellen führende Ouerbohrungen4O ausgehen. Das aus dem Behälter 25 austretende Öl gelangt über die Drosselstelle 37 in die Kammer 38 und in die Längsbohrung 39, von welcher es sich durch die Ouerbohrungen 40 auf die Lagerstellen verteilt. Letztere erhalten auf diese Weise doppelte Schmierung, einmal von außen durch die Schmieröffnungen 18, 19, 20 und das

andere Mal von innen durch die Ouerbohruugen 40. Etwa aus den Lagerstellen austretendes öl tritt in den Kurbelkasten ein und ergänzt den etwa eingetretenen Ölverlust. Etwa S den aus dem Ölabscheider 32 austretenden Dämpfen noch anhaftende ölspuren gehen durch den Kondensator und über eine in die Leitung 41 eingebaute Drosselstelle 42 in den Verdampfer 15, wo sie sich von dem flüssigen Kältemittel trennen und sich im oberen Teil des Verdampfers, auf der Kältemittelflüssigkeit schwimmend, sammeln. Die Saugleitung 2i ist an ihrem in dem Verdampfer befindlichen Ende knieartig gekrümmt, endet ober-'5 halb der Ölschicht in dem Dampfsammeiraum und besitzt in dem durch die ölschicht geführten Knie feine seitliche Öffnungen 43, durch welche Öl in geringen Mengen in das Rohr eintritt, das dann von den Kältemitteldämpfen mitgerissen und in den Kurbelkasten gefördert wird. Es ist zweckmäßig, den ölstand in dem Getriebegehäuse zu begrenzen, das geschieht beispielsweise durch die Auslaßöfffiung 23. Steigt das Öl bis an diese öffnung, dann wird der Überschuß durch die Leitung 24 in den Behälter 25 abgesaugt.

Das aus dem Kurbelkasten 1 austretende Ende der Antriebswelle 2 ist zwar durch eine Stopfbüchse-44 abgedichtet, sollte trotzdem Öl in das Motorgehäuse 7 gelangen, dann wird dieses durch eine an tiefster Stelle des Gehäuses 7 mündende Leitung 45, welche an die Saugleitung 24 angeschlossen ist, in den Behälter 25 abgesaugt. Wird dem Behälter 25 mehr Öl zugeführt, als er abgibt, steigt also der Ölspiegel über den normalen Stand so weit, daß er die Einmündung des Rohres 26 erreicht, dann geht der Ölüberschuß mit den Kältemitteldämpfen in den Kompressor und gelangt in den Ausscheider 32, wo die Dämpfe von dem öl befreit werden. Man kann auch einen etwaigen ölüberschuß in dem Behälter 25 unter Umgehung der Drosselstelle, beispielsweise durch einen Schwimmer, Ί5 Überlauf o. dgl., gesteuert in die Kammer 3S oder den Kurbelkasten, zurückführen.

Das in dem Behälter 32 ausgeschiedene öl kann man auch nach Passieren einer Drosselstelle unmittelbar in den Kurbelkasten zurückbringen. Bei Verwendung eines Trockenverdampfers gehen die etwa in diesen gelangten Ölspuren mit dem Dampf in das Kurbelgehäuse oder werden auf irgendeine Weise in dieses gebracht. Baut man in die Leitung 36 eine Pumpe ein, \velche das öl aus dem Behälter 25 unter Druck in die Kammer 3S fördert, dann beschleunigt man den Kreislauf des Öles.

Es sind in der Anlage mehrere ölkreislaufe vorhanden, von welchen der aus dem Kurbelkasten durch die Leitung 24 über den Behälter 25, die Leitung 36, die Kammer 38 und durch die Wellenbohrungen 39, 40 zurück zum Kurbelkasten führende der Hauptölkreis-Iauf ist. Die Ausscheidung des Öles in dem Behälter 25, also noch bevor die Dämpfe in den Hubraum des Zylinders gelangen, ist vorteilhafter als eine spätere Ausscheidung, sie geht leichter und vollkommener vonstatten, weil die Flüssigkeiten geringere Temperaturen besitzen als hinter dem Kompressor. Es ist auch für den Kompressor vorteilhafter, wenn er geringere ölmengen zu verarbeiten hat, weil dadurch seine Leistungsfähigkeit besser ausgenutzt wird und Flüssigkeitsschläge vermieden werden. Die anderen Ölkreisläufe dienen zur Rückführung etwa auf die Druckseite der Anlage bzw. in den Verdampfer gelangter Ölspuren.

Treten bei der Anlage gemäß der Erfindung Verlagerungen der Flüssigkeiten auf, beispielsweise durch Umkippen der Maschine während des Transports, dann ist sie doch sofort betriebsfertig und kommt von selbst wieder in Ordnung. Arbeitet die Maschine beispielsweise mit S Oo-Flüssigkeit, und wird zur Schmierung ein Mineralöl verwendet, und lagert die Kälteflüssigkeit teils im Kondensator, teils im Kurbelkasten, teils im Behälter 25, teils im Ausscheider 32, und befindet sich der größte Teil des Öles im Verdampfer, dann verdampft zunächst das im Kurbelkasten ι und im Behälter 25 befindliche Kältemittel, weil es sich auf der Saugseite der Anlage befindet. Die in dem Abscheider 32 befindliche Flüssigkeit wird in den Behälter 25 gedrückt und verdampft dort. Die Flüssigkeit in dem Kondensator wird in den Verdampfer gedrückt, und so ist schon nach ganz kurzem Betriebe die Ordnung im Kreislauf der Flüssigkeiten wieder hergestellt. An die Saugleitung 26 des Kompressors sind über den Behälter 25 der Kurbelkasten 1, der Verdampfer, der Ausscheider 32 und das Motorgehäuse 7 angeschlossen. Etwa in diesen Räumen befindliehe Kältemittelfiüssigkeit steht daher bei Inbetriebnahme der Maschine sofort unter Saugspannung und kann verdampfen. Der Ausgleich erfolgt immer über den Behälter 25, der also sowohl für den Kreislauf des Schmieröles als auch des Kältemittels von Bedeutung ist. Führt man die Anlage so aus wie dargestellt, daß also die Drosselstelle 42 unterhalb des Kondensators und der Verdampfer wieder unterhalb der Drosselstelle liegt und bildet sie als Kapillarrohr, Düse oder schwimmergesteuerte Düse aus, dann läuft die Flüssigkeit des Kondensators gedrosselt ab, und zwar durch eigenes Gefälle, so daß der Kondensator bei längerem Stillstand der Maschine von selbst leerläuft und für seine eigentliche Aufgabe frei wird und die Kälte-

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flüssigkeit sich an ihrem eigentlichen Bestimmungsort, im Verdampfer, befindet.

Bei einem Rotationskompressor würde ein

Ölraum vorgesehen werden, der dem Kurbelkasten des gezeichneten Kolbenkompressors entspricht und durch den zwecks Ablagerung des Öles der aus dem Verdampfer kommende Dampf geleitet wird, welcher alsdann in einen vor dem Hubraum angeordneten zweiten Ölabscheider geleitet wird, der dem Abscheider des gezeichneten Beispiels entspricht.

Claims

Patentansprüche:

i. Kompressionskältemaschine, bei welcher die angesaugten Kältemitteldämpfe zunächst durch den unter Saugspannung stehenden Kurbelkasten und dann durch einen zwischen diesem und dem Hubraum des Kompressors eingeschalteten ölabscheider geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ölabscheider als Ölsammler und -verteiler ausgebildet ist und mit allen Teilen der Anlage, wo sich unzulässige Ablagerungen von öl bilden können, mittelbar oder unmittelbar in Verbindung steht, um diese ölteilmengen sofort, vorzugsweise auf einem von dem Kältemittel getrennten Wege, wieder in den Ölkreislauf zu bringen.
2. Kompressionskältemaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (25) höher angeordnet ist als die Kurbelwelle und durch eine Leitung (36), zweckmäßig unter Einschaltung einer Drosselstelle (37) mit einer Kammer (38) verbunden ist, welche ihrerseits mit Schmierkanälen (39, 40) in der Welle (2) in Verbindung steht, und daß außerdem zu den Lagerstellen von außen führende, mit dem Kurbelkasten in offener Verbindung stehende Zuläufe (iS, 19, 20) vorhanden sind, in welche Öl eintritt.
3. Kompressionskältemaschine nach An-Spruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet.

daß noch ein zweiter ölabscheider (,32) zwischen Kompressor und Kondensator eingebaut ist. welcher durch eine Leitung (34) mit eingebauter Drosselstelle (35) mit dem ersten Ölabscheider in Verbindung steht.
4. Kompressionskältemaschine nach Anspruch ι bis 3, gekennzeichnet durch den Einbau einer Pumpe o. dgl. in die zur Kurbelwelle führende Leitung (36) zur Erhöhung des Öldruckes in den Schmierkanälen (39, 40).
5. Kompressionskältemaschine nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anschlußstelle (23) der Saugleitung (24) an dem Kurbelkasten (1) der ölüberschuß in letzterem in den als Ölsammler dienenden ölabscheider abgesaugt wird.
6. Kompressionskältemaschine nach An-Spruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (7) unten durch eine Ölleitung (45) an die Saugleitung angeschlossen ist.
7. Kompressionskältemaschine nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündung der Saugleitung (24)

in den als ölsammler dienenden Ölabscheider (25) höher liegt als die Ableitung (26) in den Hubraum des Kompressors.
8. Kompressionskältemaschine nach Anspruch !,gekennzeichnet durch einen begrenzten ölvorrat im Kurbelkasten zur Außenschmierung der Getriebeteile, einen ölvorrat im Ölsammler (25) zur Innenschmierung der Lagerstellen, einen ölvorrat in dem Abscheider (32) hinter dem Kompressor zur Ergänzung des ölvorrates in dem Behälter (25) und durch einen im Verdampfer befindlichen ölvorrat zur Ergänzung des ölvorrates im Kurbelkasten.
9. Kompressionskältemaschine nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ölabscheider (25) ein durch einen Schwimmer, Überlauf 0. dgl. gesteuerter Ablauf zum Kurbelkasten vorgesehen ist, wodurch überschüssiges Öl abgeleitet wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen