EP1705437A1 - Verfahren zur Oelversorgung des Kompressors einer Klimaanlage - Google Patents

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EP1705437A1
EP1705437A1 EP05405260A EP05405260A EP1705437A1 EP 1705437 A1 EP1705437 A1 EP 1705437A1 EP 05405260 A EP05405260 A EP 05405260A EP 05405260 A EP05405260 A EP 05405260A EP 1705437 A1 EP1705437 A1 EP 1705437A1
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oil
compressor
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oil storage
channel
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EP05405260A
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Inventor
Peter Prof.Dr. Ing. Kuhn
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Obrist Engineering GmbH
ixetic Bad Homburg GmbH
Visteon Global Technologies Inc
Original Assignee
Obrist Engineering GmbH
LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
Visteon Global Technologies Inc
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/001—Ejectors not being used as compression device
    • F25B2341/0016—Ejectors for creating an oil recirculation
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    • F25B2400/02—Centrifugal separation of gas, liquid or oil
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    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators

Definitions

  • the invention relates to a method for supplying oil to the compressor of an air conditioner.
  • the invention is based on the object, in particular for a reciprocating compressor with a constant stroke, for example according to the not vorverred parallel patent application EP 04405737.0 to find suitable method for its uniform supply of lubricating oil and which is adapted to keep the circulating current of the working medium of the air conditioner circulating constant amount of oil to an optimal, small size.
  • the illustrated device 1 has a two superimposed spaces enclosing, designed for pressures of CO 2 -Air conditioning, solid housing 2, of which the upper forms a cyclone chamber 3 and the lower an oil reservoir 4.
  • the housing 2 of the device 1 may also be enclosed in suction-side arrangement in the housing of a compressor, not shown, that the lower portion of the compressor housing acts as an oil reservoir and a closed oil reservoir 4 according to the illustrated embodiment of Invention is unnecessary.
  • the cyclone chamber 3 is formed by a preferably horizontally extending bore 5 and encloses coaxially one of the outflow serving central channel 6. This is provided as a bore in a massive lateral closure body 7 and is in a subsequent to this and projecting into the cyclone chamber 3 pipe socket. 8 continued.
  • the cylindrical outer surface 9 of the closure body 7 is fitted in a coaxial with the bore 5 receiving bore 10 of the housing 2 and a 0-ring 11 takes over the additional sealing of the cyclone chamber third
  • the oil drain 20 expediently opens in a leading to the bottom of the compressor housing channel, so that contact with moving parts of the compressor drive is prevented and a spin-back of Oil in the suction chamber of the compressor and thus a quantity uncontrolled oil supply is excluded.
  • an oil suction pipe 22 leads upwards and is connected via a radial bore 23 and a nozzle bore 24 adjoining this in the closure body 7 with the central channel 6 of the cyclone chamber 3.
  • the negative pressure formed by the outflow from the cyclone chamber 3 in the central channel 6 causes an ejector-like extraction of oil from the oil reservoir 4 via the oil suction tube 22.
  • a pressure equalization channel is provided between the oil reservoir 4 and an extended outflow region 27 of the central channel 6 through mutually equiaxed bores 28 and 29 formed in the wall of the oil storage space and in the closure body 7.
  • an oil separator 30 is provided in the oil reservoir 4 before the pressure equalization channel 28,29, in which labyrinthine deflections are imposed on a gas flow.
  • the suction opening 25 of the ⁇ lsaugrohres 22 is located at a distance above the bottom 26 of the oil storage chamber 4, so that suction of dirt particles is prevented, which is separated in the cyclone chamber 3 and passed through the oil drain 20 into the oil reservoir 4.
  • the amount of uniformly recycled in the circulation of the operating medium from the oil reservoir 4 oil be determined by a suitable choice of the diameter of the nozzle bore 24, so that by trial runs of the air conditioning, the oil supply to the compressor to an optimum Value can be set.
  • the smallest possible proportion of oil in the operating medium flow is to be set in order to prevent an excessively large proportion of oil from impairing the efficiency of the air conditioning system.

Abstract

Durch das Verfahren zur Ölversorgung des Kompressors einer Klimaanlage wird Öl aus der Gasphase des Arbeitsmediums abgetrennt und zu einem Ölspeicherraum (4) geführt, aus dem es durch die ejektorartige Saugwirkung einer saugseitigen Strömung des Kreislaufsystems der Klimaanlage zum Kompressors gefördert wird. Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens hat zur Abtrennung von Öl aus der Gasphase eine Zyklonkammer (3), die über einen Ölablass (20) mit dem Ölspeicherraum (4) verbunden ist. Aus dem Ölspeicherraum (4) wird Öl über einen die Schmierölmenge bestimmenden Düsenkanal (24) in den Kreislauf der Klimaanlage zurückgesaugt, so dass eine gleichmässige und optimal Ölversorgung des Kompressors der Klimaanlage gewährleistet ist. Die Vorrichtung kann im Gehäuse des Kompressors eingeschlossen sein.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ölversorgung des Kompressors einer Klimaanlage.
  • Für die Phasentrennung in Klimaanlagen ist durch die DE 10058513 ein Sammler mit einem Zentrifugalabscheider bekannt, in dem sich die flüssige Phase des Arbeitsmediums einschliesslich Öl am Boden des Sammlers ansammelt. Um zu verhindern, dass dabei das den Kompressor durchströmende Arbeitsmedium aus diesem zunehmend Öl entfernt, müssen Massnahmen getroffen werden, um Öl zu ihm zurückzuführen. Entsprechend der EP 0742116 erfolgt dies, angepasst an die Betriebsweise eines Taumelscheibenkompressors, entweder durch einen Ölabscheider, aus dessen Ölspeicherraum ein durch den Triebraum des Kompressors geführter Teilstrom abgesaugt wird oder durch einen hochdruckseitig angeordneten Ölabscheider aus dem ein Ölkreislauf abgezweigt ist, um das Öl mit Überdruck über ein Ventil in den Triebraum zurückzuführen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere für einen Kolbenkompressor mit konstanter Hubweite, z.B. entsprechend der nicht vorveröffentlichen parallelen Patentanmeldung EP 04405737.0 , geeignetes Verfahren zu seiner gleichmässigen Versorgung mit Schmieröl zu finden und das geeignet ist, die im Kreislaufstrom des Arbeitsmediums der Klimaanlage zirkulierende Ölmenge konstant auf einer optimalen, geringen Grösse zu halten.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss aufgrund der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Zur Ausführung dieses Verfahrens wird weiterhin erfindungsgemäss eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 vorgeschlagen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt in
    • Fig.1 einen entlang der Linie B-B der Fig.2 geführten Längsschnitt durch die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens und in
    • Fig.2 einen entlang der Linie A-A der Fig.1 geführten Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig.1.
  • Die dargestellte Vorrichtung 1 hat ein zwei übereinander angeordnete Räume einschliessendes, für Drücke einer CO2-Klimaanlage ausgelegtes, massives Gehäuse 2, von denen der obere eine Zyklonkammer 3 und der untere einen Ölspeicherraum 4 bildet.
  • Anstatt seiner separaten Anordnung, vorzugsweise oberhalb eines Kompressorgehäuses, kann das Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 auch in saugseitiger Anordnung im Gehäuse eines nicht dargestellten Kompressors derart eingeschlossen sein, dass der untere Bereich des Kompressorgehäuses als Ölspeicherraum wirkt und ein geschlossener Ölspeicherraum 4 entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung überflüssig wird.
  • Die Zyklonkammer 3 ist durch eine vorzugsweise horizontal verlaufende Bohrung 5 gebildet und umschliesst gleichachsig einen der Abströmung dienenden Zentralkanal 6. Dieser ist als Bohrung in einem massiven seitlichen Verschlusskörpers 7 vorgesehen und setzt sich in einem sich an diesen anschliessenden und in die Zyklonkammer 3 ragenden Rohrstutzen 8 fort. Die zylindrische Aussenfläche 9 des Verschlusskörpers 7 ist in einer mit der Bohrung 5 gleichachsigen Aufnahmebohrung 10 des Gehäuses 2 eingepasst ist und ein 0-Ring 11 übernimmt die zusätzliche Abdichtung der Zyklonkammer 3.
  • Die Zuströmung in die Zyklonkammer 3 erfolgt über eine tangential in diese einmündende Bohrung 12 in der oberen Gehäusewand 13, die mit der Anschlussbohrung 14 eines Rohrkupplungskörpers 15 abgedichtet in Verbindung steht. Die Abdichtung erfolgt hier durch eine Flachdichtung 16, die in einem hülsenförmigen Ringhalter 17 an der Stirnseite eines Rohrzapfens 18 des Rohrkupplungskörpers 15 gehalten ist und mittels dessen Spannschraube 19 dichtend angepresst ist.
  • Das sich durch die rotierende Zentrifugalströmung in der Zyklonkammer 3 an deren Wand ansammelnde Öl fliesst über eine durch eine Radialbohrung gebildeten Ölablass 20 zu dem Ölspeicherraum 4 nach unten ab.
  • Bei der zuvor genannten, nicht dargestellten Anordnung der Vorrichtung 1 bzw. der Zyklonkammer 3 in einem Kompressorgehäuse, mündet der Ölablass 20 zweckmässig in einem zum Boden des Kompressorgehäuses führenden Kanal, so dass ein Kontakt mit sich bewegenden Teilen des Kompressorantriebs verhindert wird und ein Zurückschleudern von Öl in den Saugraum des Kompressors und damit eine mengenmässig unkontrollierte Ölzufuhr ausgeschlossen ist.
  • Vom Bodenbereich 21 des Ölspeicherraumes 4 führt ein Ölsaugrohr 22 nach oben und ist über eine Radialbohrung 23 und eine sich an diese anschliessende Düsenbohrung 24 im Verschlusskörper 7 mit dem Zentralkanal 6 der Zyklonkammer 3 verbunden. Der sich durch die Abströmung aus der Zyklonkammer 3 im Zentralkanal 6 ausbildende Unterdruck bewirkt über das Ölsaugrohr 22 ein ejektorartiges Absaugen von Öl aus dem Ölspeicherraum 4.
  • Damit das Einströmen von Öl durch den Ölablass 20 in den Ölspeicherraum 4 und das ejektorartige Absaugen durch die Düsenbohrung 24 nicht durch unkontrollierte Druckverhältnisse im Ölspeicherraum 4 beeinflusst werden, ist zwischen dem Ölspeicherraum 4 und einem erweiterten Abströmbereich 27 des Zentralkanals 6 ein Druckausgleichskanal vorgesehen, der durch zueinander gleichachsige Bohrungen 28 und 29 in der Wand des Ölspeicherraumes und im Verschlusskörper 7 gebildet ist.
  • Um zu verhindern, dass durch den Druckausgleichskanal 28,29 im Gas schwebende Ölpartikel unkontrolliert den Ölspeicherraum 4 verlassen, ist im Ölspeicherraum 4 vor dem Druckausgleichskanal 28,29 ein Ölabscheider 30 vorgesehen, in dem einer Gasströmung labyrinthartige Umlenkungen aufgezwungen werden.
  • Die Ansaugöffnung 25 des Ölsaugrohres 22 befindet sich in Abstand über dem Boden 26 des Ölspeicherraumes 4, so dass ein Ansaugen von Schmutzpartikeln verhindert wird, die in der Zyklonkammer 3 abgetrennt und über den Ölablass 20 in den Ölspeicherraum 4 gelangt sind.
  • Die Menge des gleichmässig in den Kreislauf des Betriebsmediums aus dem Ölspeicherraum 4 zurückgeführten Öls kann, unabhängig von der dort gespeicherten Ölmenge, durch eine geeignete Auswahl des Durchmessers der Düsenbohrung 24 bestimmt werden, so dass durch Probeläufe der Klimaanlage die Ölversorgung des Kompressors sich auf einen optimalen Wert einstellen lässt. Dabei ist ein möglichst kleiner Ölanteil im Betriebsmittelstrom einzustellen, um zu verhindern, dass ein zu grosser Ölanteil den Wirkungsgrad der Klimaanlage verschlechtert. Für eine Veränderung der Grösse der Düsenbohrung 24 und damit der dem Kompressor zugeführten Ölmenge kann diese in einem nicht dargestellten, auswechselbaren Düseneinsatz vorgesehen sein.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Ölversorgung des Kompressors einer Klimaanlage, dadurch gekennzeichnet, dass Öl aus der Gasphase des Arbeitsmediums abgetrennt und zu einem Ölspeicherraum (4) geführt wird, aus dem es durch die ejektorartige Saugwirkung einer saugseitigen Strömung des Kreislaufsystems der Klimaanlage zum Kompressors gefördert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung zum Kompressor über eine mengenbegrenzende Drosselstelle (24) erfolgt, deren Durchströmungsquerschnitt dem Schmierbedarf des Kompressors angepasst ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung von Öl aus der Gasphase durch eine Zyklonströmung erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abscheidung von Feststoffpartikeln das Öl aus dem Ölspeicherraum (4) mit Abstand von dessen Boden (26) angesaugt wird.
  5. Vorrichtung zur Ölversorgung des Kompressors einer Klimaanlage in Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen für die Anordnung in einem Saugkanal des Kompressors bestimmten Zyklonabscheider, einen aus der Zyklonkammer (3) des Zyklonabscheiders zu einem Ölspeicherraum (4) führenden Ölablass (20) und eine aus dem Ölspeicherraum (4) in eine Gasleitung (6) mündenden Ölsaugrohr (22), so dass Öl ejektorartig in die Gasleitung zurückgesaugt wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Zyklonkammer (3) und eines Zentralkanals (6) des Zyklonabscheiders (3) horizontal gerichtet sind und der Ölablass (20) sowie das Ölsaugrohr (22), bezogen auf diese Achse, radial gerichtet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zyklonkammer (3) durch eine Sacklochbohrung 5 gebildet ist, in der ein Verschlusskörper (7) mit einem angeformten Rohrstutzen (8) dichtend eingesetzt ist, wobei der Rohrstutzen (8) achsgleich in die Abscheidekammer (3) hineinragt und ein Zentralkanal (6) sich durch den Rohrstutzen (8) und den Verschlusskörper (7) erstreckt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkanal (69 innerhalb des Verschlusskörpers (7) eine Durchmesservergrösserung aufweist, wobei das Ölsaugrohr (22) mit dem engeren Teil und ein Druckausgleichskanal (28,29) des Ölspeicherraumes (4) mit dem weiteren Teil des Zentralkanals (6) verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Ölspeicherraum (4) vor dem Druckausgleichskanal (28,29) ein Ölabscheider (30) mit labyrinthartigen Umlenkungen vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem das Ölsaugrohr (22)aufweisenden Ölrückführungskanal ein im Durchmesser an den Schmier-ölbedarf eines Kompressors angepasster Düsenkanal (24) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnung (25) der Ölsaugrohres (22) mit einem das Rücksaugen von Feststoffpartikeln verhindernden Abstand vom Boden (26) des Ölspeicherraumes (4) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölspeicherraum (4) durch einen Gehäusebereich eines Kompressors gebildet ist und der Ölablass (20)kanalförmig mit diesem Gehäusebereich verbunden ist.
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