EP2229532A1 - Hubkolbenverdichter - Google Patents

Hubkolbenverdichter

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EP2229532A1
EP2229532A1 EP08869359A EP08869359A EP2229532A1 EP 2229532 A1 EP2229532 A1 EP 2229532A1 EP 08869359 A EP08869359 A EP 08869359A EP 08869359 A EP08869359 A EP 08869359A EP 2229532 A1 EP2229532 A1 EP 2229532A1
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EP
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lubricant
reciprocating compressor
compressor according
suction
valve
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Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
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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

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating compressor for a refrigerant circuit, comprising a crankcase, in which a collecting space for lubricant is arranged, a cylinder housing in which at least one reciprocating piston is oscillating, a cylinder housing final valve plate in which at least one inlet valve and an outlet valve are arranged and a cylinder head in which a suction gas guide extending to the inlet valve and a pressurized gas guide leading away from the outlet valve are provided.
  • the invention is therefore based on the object to improve a reciprocating compressor of the generic type such that can avoid excessive accumulation of lubricant.
  • This object is achieved according to the invention in a reciprocating compressor of the type described above in that a Schmierffensaugkanal is provided which has an inlet opening associated with the collecting space and an outlet opening associated with the Sauggas Entry, and that the outlet opening is located in a region of the Sauggasation, in which at least temporarily static pressure lower than a static pressure in the collection space for lubricant.
  • the advantage of the solution according to the invention is the fact that by such an embodiment, there is the possibility to suck lubricant from the plenum and supply the suction gas, which then conveys this lubricant through the reciprocating compressor and further promotes the pressure gas guide in the refrigerant circuit, for example, to the next compressor in the Refrigerant circulation.
  • the inlet opening near a bottom of the collecting space, so that there is the possibility, whenever the static pressure in the region of the suction gas guide is lower than the static pressure in the collecting space to suck lubricant from the collecting space.
  • the inlet opening in the collecting space is arranged such that it predetermines a predetermined position of a surface level of a lubricant bath.
  • the inlet opening of the lubricant suction channel predetermines a lowest surface level of the lubricant bath which can be achieved by suction of lubricant via the lubricant suction channel.
  • the lubricant suction duct extends at least in sections through a tube projecting into the crankcase.
  • This pipe preferably has the inlet opening, so that the position of the inlet opening can also be defined by positioning the pipe in the crankcase.
  • the lubricant suction duct extends at least in sections in the crankcase, that is, is formed in a wall of the crankcase and thus at least for this section no additional pipe is required.
  • the position of the inlet opening of the lubricant suction channel can also be fixed in a simple manner and thus, for example, the minimum level of lubricant that can be achieved by suction be determined.
  • the region having the outlet opening of the lubricant suction channel lies in a constriction of a nozzle.
  • Such a throttle device allows, for example behind the throttle point, at least temporarily, to lower the static pressure far enough that a pressure gradient between the plenum in the crankcase and the region of the outlet opening in the Sauggas operation occurs and thus takes place a suction of lubricant from the plenum.
  • the throttle device as a constantly effective throttle point, for example, by a very cost-effective aperture, realize that, however, unfolds a constant throttle effect.
  • Another advantageous solution provides that an adjustable throttle device is provided, which opens up the possibility, for example, depending on the size of the suction gas flow, the throttle effect and thus adjust the static pressure in the area between the throttle point and the inlet valve.
  • the adjustable throttle device can be statically adjustable, that is, over a plurality of working cycles away have a constant setting.
  • the adjustable throttle device changes between substantially throttle-free time intervals and throttle-effective time intervals.
  • the throttle-effective time intervals can extend over less than one operating cycle of the reciprocating compressor or over several working cycles.
  • the throttle-free intervals extend over several cycles in order to affect the compressor performance as little as possible.
  • Figure 1 is a schematic sectional view through a first embodiment with an excessively large amount of lubricant in a plenum of the crankcase.
  • FIG. 2 shows a section similar to FIG. 1 in the first embodiment with a lubricant quantity reduced and defined by lubricant extraction;
  • FIG. 3 shows a section similar to Figure 1 through a second embodiment ..;
  • Fig. 4 is a section similar to FIG. 1 by a third embodiment and Fig. 5 is a section similar to FIG. 1 by a fourth embodiment.
  • a first exemplary embodiment of a reciprocating compressor according to the invention for refrigerants comprises a crankcase 10, in which a crank drive 12 is provided and which forms a collecting space 14 for lubricant 16, for example oil, which accumulates in the collecting space 14 the lubrication of the reciprocating compressor collects and forms a lubricant bath 18, the surface level 20 varies depending on the amount of lubricant 16 in the lubricant 18.
  • a cylinder housing 22 is further connected, in which a reciprocating piston 24, driven by the crank drive 12 is movable up and down, wherein a cylinder chamber 26 is available for compressing refrigerant available.
  • the cylinder chamber 26 is closed on its side opposite the crank drive 12 by a valve plate designated as a whole by 30, in which at least one inlet valve 32 and at least one outlet valve 34 are provided per cylinder chamber 26.
  • valve plate 30 On a cylinder chamber 26 opposite side of the valve plate 30 also a valve plate 30 cross-cylinder head 40 is provided, in which an inlet valve 32 reaching Sauggas Adjust 42 and away from the discharge valve 34 pressure gas guide 44 are provided, the Sauggas Adjust 42 than from a suction gas connection 46th to the inlet valve 32 leading and, for example, predominantly directly above the valve plate 30 extending channel 48 is formed.
  • the suction gas guide 42 is provided in the first embodiment with a nozzle 50 in which an acceleration of a suction gas stream 52 takes place before reaching the inlet valve 32.
  • a region 54 of reduced pressure occurs in which a pressure P 1 which is below a pressure P 2 in the crankcase 10 can be reached.
  • an outlet opening 56 of a lubricant suction channel 60 designated as a whole, whose inlet opening 62 is arranged in the collecting space 14 of the crankcase 10, at a distance A from a bottom 64 of the collecting space 14, so that only through the inlet opening 62 as long as lubricant 16 can be sucked until, as shown in FIG. 2, the surface level 20 of the lubricant bath 18 is at the level of the inlet opening 62.
  • the lubricant suction channel 60 is formed as a tube 66 which extends from the region 54 in the nozzle 50 to the inlet opening 62 and defined by the position of the inlet opening 62, the position of the surface mirror 20 of the lubricant 18, in which just a suction of lubricant is possible via the lubricant suction channel 60, while with further lowering of the surface mirror 20 no more suction of lubricant is possible.
  • the suction gas flow 52 flowing through the nozzle 50 in the region 54 is lower than the pressure P2 in the crankcase 10, in particular in the collecting chamber 14, it is possible to suck lubricant through the lubricant suction channel 60 from the crankcase 10 as long as possible the surface level 20 is higher than the inlet opening 62 and until the surface level 20 is equal to the inlet opening 62 of the lubricant suction channel 60.
  • the sucked into the nozzle 50 lubricant is supplied through the suction gas flow 52 via the inlet valve 32 of the cylinder chamber 26 and ejected from this again with the compressed refrigerant via the outlet valve 34 and thus discharged via the compressed gas guide 44, for example, conveyed with the pressurized gas to the next refrigerant compressor.
  • the lubricant suction channel 60 ' is not formed by a tube 66, but molded into the crankcase 10, such as a wall portion 70 thereof, such that the lubricant suction passage 60' in the wall portion 70 extends to the inlet port 62 also has an aperture 72 the valve plate 30 passes through and finally passes through an opening 74 of the nozzle 50, which extends to the outlet opening 56 in the nozzle 50.
  • a third embodiment of a reciprocating compressor according to the invention shown in Fig. 4, are also those parts which are identical to those of the first or second embodiment, provided with the same reference numerals, so that the description thereof can be fully incorporated by reference.
  • the lubricant suction channel 60 extends in the tube 66, from the inlet opening 62 to an outlet opening 56 ', which in this embodiment lies in the region on a side of the valve plate 30 facing the suction gas guide 42, so that the outlet opening 56'. immediately adjacent to the provided in the cylinder head 40 channel 48.
  • the outlet opening 56 is located on the valve plate 30 and in the area 54 ', which is located between an adjustable throttle device 90 and the inlet valve 32.
  • the throttle device 90 in this case comprises a passage 92, which is adjustable with an adjustable throttle valve 94, for example a pivotable about an axis 96 throttle valve 94, with respect to its throttling action for the suction gas stream 52, wherein, for example, an actuator 98 is provided.
  • the throttle device 90 is adjustable by rotating the throttle valve 94 with respect to its throttling effect on the suction gas stream 52, so that there is the possibility to adjust the pressure Pi, namely, in accordance with the suction gas flow 52, so that, for example, in certain phases of the intake movement of the reciprocating piston 24, the static pressure Pi drops so far that it is lower than the static pressure P 2 in Crankcase 10, in particular in the collecting space 14 and thus the possibility exists to suck lubricant from the collecting space 14 and to supply the suction gas stream 52 for further transport.
  • This solution has the advantage that the adjustability of the throttle valve 94 by means of the actuator 98 according to the operating conditions of the reciprocating compressor, the periods at which the static pressure Pi in the channel 48 is lower than the static pressure P 2 in the crankcase 10, in particular in the collecting space fourteenth the same, in each case in adaptation to the suction gas stream 52 is adjustable.
  • the above-described variant of the third embodiment thus provides that the setting of the throttle valve 94 remains constant over a plurality of working cycles and thus the adjustment can be made so that at least temporarily, the static pressure Pl so far drops that a suction of lubricant 16 via the lubricant suction channel 60 takes place.
  • the setting of the throttle valve 94 dynamically, that is to say, for example, adjust the throttle valve 94 to a specific value of the throttling of the suction gas flow 52 in the course of each operating cycle in order to maintain the static pressure P1 in the region 54 'for a certain period of time. lower.

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Abstract

Um einen Hubkolbenverdichter für einen Kältemittelkreislauf, umfassend ein Kurbelgehäuse, in welchem Sammelraum für Schmiermittel angeordnet ist, ein Zylindergehäuse in welchem mindestens ein Hubkolben oszillierend bewegbar ist, eine das Zylindergehäuseabschließende Ventilplatte, in welcher mindestens ein Einlassventil und ein Auslassventil angeordnet sind, und einen Zylinderkopf in welchem eine zum Einlassventil hin verlaufende Sauggasführung und eine vom Auslassventil wegführende Druckgasführung vorgesehen sind, derart zu verbessern, dass sich übermäßige Schmiermittelansammlungen vermeiden lassen, wird vorgeschlagen, dass ein Schmier- mittelsaugkanal vorgesehen ist, der eine dem Sammelraum zugeordnete Einlassöffnung und eine der Sauggasführung zugeordnete Auslassöffnung aufweist, und dass die Auslassöffnung (56) in einem Bereich der Sauggasführung liegt, in welchem zumindest zeitweilig ein statischer Druck vorherrscht, der niedriger als ein statischer Druck im Sammelraum für Schmiermittel ist.

Description

Hubkolbenverdichter
Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenverdichter für einen Kältemittelkreislauf, umfassend ein Kurbelgehäuse, in welchem ein Sammelraum für Schmiermittel angeordnet ist, ein Zylindergehäuse, in welchem mindestens ein Hubkolben oszillierend bewegbar ist, eine das Zylindergehäuse abschließende Ventilplatte, in welcher mindestens ein Einlassventil und ein Auslassventil angeordnet sind und einen Zylinderkopf, in welchem eine zum Einlassventil hin verlaufende Sauggasführung und eine von dem Auslassventil wegführende Druckgasführung vorgesehen sind.
Bei derartigen Hubkolbenverdichtern besteht, insbesondere dann, wenn diese als Hubkolbenverdichter für eine von mehreren Verdichterstufen in einem Kältemittelkreislauf eingebaut sind, das Problem, dass sich je nach Betriebsbedingungen in dem Kurbelgehäuse eine größere Menge Schmiermittel sammelt als vorgesehen.
Dies führt dazu, dass entweder die insgesamt erforderliche Schmiermittelmenge höher ist als vorgesehen oder andere Komponenten des Kältemittelkreislaufs, beispielsweise ein nachgeordneter Verdichter, nicht ausreichend Schmiermittel zur Verfügung haben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hubkolbenverdichter der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass sich übermäßige Schmiermittelansammlungen vermeiden lassen. Diese Aufgabe wird bei einem Hubkolbenverdichter der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Schmiermittelsaugkanal vorgesehen ist, der eine dem Sammelraum zugeordnete Einlassöffnung und eine der Sauggasführung zugeordnete Auslassöffnung aufweist, und dass die Auslassöffnung in einem Bereich der Sauggasführung liegt, in welchem zumindest zeitweilig ein statischer Druck vorherrscht, der niedriger als ein statischer Druck im Sammelraum für Schmiermittel ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass durch eine derartige Ausführung die Möglichkeit besteht, Schmiermittel aus dem Sammelraum abzusaugen und dem Sauggas zuzuführen, das dann dieses Schmiermittel durch den Hubkolbenverdichter hindurchfördert und über die Druckgasführung im Kältemittelkreislauf weiterfördert, beispielsweise zum nächstfolgenden Verdichter im Kältemittelkreislauf.
Damit kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise vermieden werden, dass sich in dem Hubkolbenverdichter eine übermäßig große Menge an Schmiermittel ansammelt und somit dadurch die bereits erläuterten Probleme auftreten.
Hinsichtlich der Einlassöffnung im Sammelraum wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
Prinzipiell würde die Möglichkeit bestehen, die Einlassöffnung nahe eines Bodens des Sammelraums anzuordnen, so dass damit die Möglichkeit besteht, stets dann, wenn der statische Druck in dem Bereich der Sauggasführung niedriger ist als der statische Druck im Sammelraum, Schmiermittel aus dem Sammelraum abzusaugen. Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Einlassöffnung im Sammelraum so angeordnet ist, dass sie eine vorbestimmte Lage eines Oberflächenspiegels eines Schmiermittelbades vorgibt.
Damit lässt sich bereits durch Anordnung der Lage der Einlassöffnung sicherstellen, dass nicht zuviel Schmiermittel aus dem Sammelraum abgesaugt wird, sondern dass stets im Sammelraum eine für den jeweiligen Hubkolbenverdichter ausreichende Schmiermittelmenge verbleibt.
Dies ist insbesondere auch dann von Vorteil, wenn der Oberflächenspiegel des Schmiermittelbades unter die Einlassöffnung abfällt, da dann im Fall, dass der statische Druck in dem Bereich der Sauggasführung niedriger ist als der statische Druck im Kurbelgehäuse, kein Ansaugen von Schmiermittel erfolgt, sondern einfach ein Absaugen des ohnehin im Kurbelgehäuse vorliegenden Kältemittels.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die Einlassöffnung des Schmiermittelsaugkanals einen durch Absaugen von Schmiermittel über den Schmiermittelsaugkanal erreichbaren niedrigsten Oberflächenspiegel des Schmiermittelbades vorgibt.
Hinsichtlich des Verlaufs des Schmiermittelsaugkanals in dem Kurbelgehäuse wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Schmiermittelsaugkanal zumindest abschnittsweise durch ein in das Kurbelgehäuse hineinragendes Rohr verläuft. Vorzugsweise weist dieses Rohr die Einlassöffnung auf, so dass sich durch Positionierung des Rohrs im Kurbelgehäuse auch die Lage der Einlassöffnung definieren lässt.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Schmiermittelsaugkanal zumindest abschnittsweise in dem Kurbelgehäuse verläuft, das heißt in eine Wand des Kurbelgehäuses eingeformt ist und somit zumindest für diesen Abschnitt kein zusätzliches Rohr erforderlich ist.
Ferner lässt sich bei dieser Lösung ebenfalls in einfacher Weise die Lage der Einlassöffnung des Schmiermittelsaugkanals fixieren und somit beispielsweise der durch Absaugen erreichbare minimale Schmiermittelstand festlegen.
Um den statischen Druck in dem Bereich der Sauggasführung abzusenken, in welchem die Auslassöffnung liegt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Auslassöffnung des Schmiermittelsaugkanals aufweisende Bereich in einer Engstelle einer Düse liegt.
Dadurch wird bei durch die Düse strömendem Sauggas in der Engstelle ein statischer Druck erzeugt, der niedriger ist als der übrige Druck im Sauggas und somit lässt sich ein Druckgefälle zwischen dem statischen Druck im Kurbelgehäuse, insbesondere im Sammelraum, und dem statischen Druck in der Engstelle der Düse erreichen, wodurch ein Ansaugen vom Schmiermittel aus dem Sammelraum erfolgt. Eine alternative Lösung sieht vor, dass der die Auslassöffnung des Schmiermittelsaugkanals aufweisende Bereich der Sauggasführung in Strömungsrichtung des Sauggasstroms hinter einer Drosselvorrichtung in der Sauggasführung liegt.
Eine derartige Drosselvorrichtung erlaubt es beispielsweise hinter der Drosselstelle, zumindest zeitweise, den statischen Druck soweit abzusenken, dass ein Druckgefälle zwischen dem Sammelraum im Kurbelgehäuse und dem Bereich der Auslassöffnung in der Sauggasführung eintritt und somit ein Absaugen von Schmiermittel aus dem Sammelraum erfolgt.
Dabei ließe sich beispielsweise die Drosselvorrichtung als ständig wirksame Drosselstelle, beispielsweise durch eine sehr kostengünstige Blende, realisieren, die allerdings eine konstante Drosselwirkung entfaltet.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass eine einstellbare Drosselvorrichtung vorgesehen ist, welche die Möglichkeit eröffnet, beispielsweise je nach Größe des Sauggasstroms, die Drosselwirkung und somit auch den statischen Druck in dem Bereich zwischen der Drosselstelle und dem Einlassventil einzustellen.
Dabei kann die einstellbare Drosselvorrichtung statisch einstellbar sein, das heißt über eine Vielzahl von Arbeitszyklen hinweg eine gleich bleibende Einstellung aufweisen.
Eine andere, die Verdichterleistung möglichst wenig beeinträchtigende Lösung sieht vor, dass die einstellbare Drosselvorrichtung zwischen im Wesentlichen drosselfreien zeitlichen Intervallen und drosselwirksamen zeitlichen Intervallen wechselt. Dabei können die drosselwirksamen zeitlichen Intervalle sich über weniger als einen Arbeitszyklus des Hubkolbenverdichters oder über mehrere Arbeitszyklen ausdehnen.
Vorzugsweise dehnen sich die drosselfreien Intervalle über mehrere Arbeitszyklen aus, um die Verdichterleistung möglichst wenig zu beeinträchtigen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen :
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein ersten Ausführungsbeispiel bei einer übermäßig großen Schmiermittelmenge in einem Sammelraum des Kurbelgehäuses;
Fig. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 beim ersten Ausführungsbeispiel bei einer durch Schmiermittelabsaugung reduzierten und definierten Schmiermittelmenge;
Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 durch ein drittes Ausführungsbeispiel und Fig. 5 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 durch ein viertes Ausführungsbeispiel.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubkolbenverdichters für Kältemittel, dargestellt in Fig. 1 und 2, umfasst ein Kurbelgehäuse 10, in welchem ein Kurbelantrieb 12 vorgesehen ist und welches einen Sammelraum 14 für Schmiermittel 16, beispielsweise Öl, bildet, das sich in dem Sammelraum 14 bei der Schmierung des Hubkolbenverdichters sammelt und ein Schmiermittelbad 18 bildet, dessen Oberflächenspiegel 20 je nach Menge des Schmiermittels 16 im Schmiermittelbad 18 variiert.
Mit dem Kurbelgehäuse 10 ist ferner ein Zylindergehäuse 22 verbunden, in welchem ein Hubkolben 24, angetrieben durch den Kurbelantrieb 12 auf und ab bewegbar ist, wobei eine Zylinderkammer 26 zum Verdichten von Kältemittel zur Verfügung steht.
Die Zylinderkammer 26 ist auf ihrer dem Kurbelantrieb 12 gegenüberliegenden Seite durch eine als Ganzes mit 30 bezeichnete Ventilplatte abgeschlossen, in welcher pro Zylinderkammer 26 mindestens ein Einlassventil 32 sowie mindestens ein Auslassventil 34 vorgesehen sind.
Auf einer der Zylinderkammer 26 gegenüberliegenden Seite der Ventilplatte 30 ist außerdem ein die Ventilplatte 30 übergreifender Zylinderkopf 40 vorgesehen, in welchem eine zum Einlassventil 32 reichende Sauggasführung 42 und eine vom Auslassventil 34 wegführende Druckgasführung 44 vorgesehen sind, wobei die Sauggasführung 42 als von einem Sauggasanschluss 46 zum Einlassventil 32 führender und beispielsweise überwiegend unmittelbar über der Ventilplatte 30 verlaufender Kanal 48 ausgebildet ist. Je nach Arbeitszyklus des Hubkolbens 24 wird über die Sauggasführung 42 im Zylinderkopf 40 dem Einlassventil 32 in der Ventilplatte 30 zu verdichtendes Kältemittel zugeführt, nämlich dann, wenn der Hubkolben 24 eine Saugbewegung durchführt, oder das Kältemittel in der Sauggasführung 42 bleibt im Wesentlichen strömungslos, nämlich dann, wenn der Hubkolben 24 eine Kompressionsbewegung durchführt und das Kältemittel in dem Zylinder 26 komprimiert und schließlich über das Auslassventil 34 in die Druckgasführung 44 ausstößt.
Beim Betrieb eines derartigen Hubkolbenverdichters in einem komplexen System mit einem Kältemittelkreislauf, insbesondere mit mehreren hinter- einanderliegend angeordneten Verdichtern, besteht die Gefahr, dass sich in dem Sammelraum 14 desselben eine übermäßig große Menge Schmiermittel 16 ansammelt und somit in anderen Komponenten des Systems gegebenenfalls zu wenig Schmiermittel zur Verfügung steht oder in dem System mit einer unnötig großen Menge an Schmiermittel gearbeitet werden muss, um bei einer derartigen Ansammlung von Schmiermitteln in einem Hubkolbenverdichter einen strömungsfreien Betrieb zu gewährleisten.
Zur Vermeidung dieses Problems ist die Sauggasführung 42 bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Düse 50 versehen, in welcher eine Beschleunigung eines Sauggasstroms 52 vor Erreichen des Einlassventils 32 erfolgt.
In der Düse 50 tritt aufgrund der Beschleunigung des Sauggasstroms 52 ein Bereich 54 reduzierten Drucks auf, in welchem ein Druck Pl erreichbar ist, der unterhalb eines Drucks P2 in dem Kurbelgehäuse 10 ist. In dem Bereich 54 ist eine Auslassöffnung 56 eines als Ganzes mit 60 bezeichneten Schmiermittelsaugkanals vorgesehen, dessen Einlassöffnung 62 im Sammelraum 14 des Kurbelgehäuses 10 angeordnet ist, und zwar in einem Abstand A von einem Boden 64 des Sammelraums 14, so dass durch die Einlassöffnung 62 nur so lange Schmiermittel 16 angesaugt werden kann, bis, wie in Fig. 2 dargestellt, der Oberflächenspiegel 20 des Schmiermittelbads 18 in Höhe der Einlassöffnung 62 steht.
Vorzugsweise ist dabei der Schmiermittelsaugkanal 60 als Rohr 66 ausgebildet, welches von dem Bereich 54 in der Düse 50 bis zur Einlassöffnung 62 reicht und durch die Lage der Einlassöffnung 62 die Lage des Oberflächenspiegels 20 des Schmiermittelbads 18 definiert, bei welcher gerade noch ein Ansaugen von Schmiermittel über den Schmiermittelsaugkanal 60 möglich ist, während bei weiterem Absinken des Oberflächenspiegels 20 kein Ansaugen von Schmiermittel mehr möglich ist.
Dadurch, dass bei die Düse 50 durchströmendem Sauggasstrom 52 in dem Bereich 54 der Druck Pl niedriger ist als der Druck P2 im Kurbelgehäuse 10, insbesondere im Sammelraum 14, besteht die Möglichkeit, Schmiermittel über den Schmiermittelsaugkanal 60 aus dem Kurbelgehäuse 10 so lange abzusaugen, solange der Oberflächenspiegel 20 höher als die Einlassöffnung 62 steht und solange bis der Oberflächenspiegel 20 in Höhe der Einlassöffnung 62 des Schmiermittelsaugkanals 60 steht. Das in die Düse 50 eingesaugte Schmiermittel wird durch den Sauggasstrom 52 über das Einlassventil 32 der Zylinderkammer 26 zugeführt und von dieser wieder mit dem verdichteten Kältemittel über das Auslassventil 34 ausgestoßen und somit über die Druckgasführung 44 abgeführt, beispielsweise mit dem Druckgas zum nächstfolgenden Kältemittelverdichter gefördert.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubkolbenverdichters, dargestellt in Fig. 3, sind all diejenigen Teile, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass hinsichtlich deren Beschreibung vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Schmiermittelsaugkanal 60' nicht durch ein Rohr 66 gebildet, sondern in das Kurbelgehäuse 10, beispielsweise einen Wandbereich 70 desselben eingeformt, so dass der Schmiermittelsaugkanal 60' in dem Wandbereich 70 bis zur Einlassöffnung 62 verläuft, außerdem einen Durchbruch 72 der Ventilplatte 30 durchsetzt und schließlich noch einen Durchbruch 74 der Düse 50 durchsetzt, welcher bis zur Auslassöffnung 56 in der Düse 50 reicht.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubkolbenverdichters, dargestellt in Fig. 4, sind ebenfalls diejenigen Teile, die mit denen des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass auf die Beschreibung derselben vollinhaltlich Bezug genommen werden kann. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel verläuft der Schmiermittelsaugkanal 60 in dem Rohr 66, und zwar von der Einlassöffnung 62 bis zu einer Auslassöffnung 56', die bei diesem Ausführungsbeispiel im Bereich auf einer der Sauggasführung 42 zugewandten Seite der Ventilplatte 30 liegt, so dass die Auslassöffnung 56' unmittelbar an den im Zylinderkopf 40 vorgesehenen Kanal 48 angrenzt.
Um im Kanal 48 im Bereich der Auslassöffnung 56' einen statischen Druck Pi zu erzeugen, der niedriger ist als der statische Druck P2 im Kurbelgehäuse 10, insbesondere im Sammelraum 14, ist bezogen auf den Sauggasstrom 52 stromaufwärts der Auslassöffnung 56' als Drosselvorrichtung eine Blende 80 vorgesehen, die dann, wenn der Hubkolben 24 eine Ansaugbewegung unter Vergrößerung der Zylinderkammer 26 durchführt, zu einem Druckabfall stromabwärts der Blende 80 führt, so dass der statische Druck Pi in dem Bereich 54' zwischen der Blende 80 und dem Einlassventil 32 während der Ansaugbewegung 24 kurzfristig abfällt und sich somit ein statischer Druck Pi zumindest kurzzeitig einstellt, der niedriger ist als der Druck P2 in dem Kurbelgehäuse 10, insbesondere im Sammelraum 14, so dass während dieser Zeit während der der statische Druck Pi niedriger ist als der statische Druck P2 Schmiermittel über den Schmiermittelsaugkanal 60 dann aus dem Sammelraum 14 abgesaugt wird, wenn der Oberflächenspiegel 20 über der Einlassöffnung 62 steht.
In all den Fällen, in denen dann der statische Druck Pi in den Kanal 48 auf einem gleich hohen Druck liegt, wie der statische Druck P2 im Kurbelgehäuse 10 oder höher, erfolgt kein Ansaugen von Schmiermittel 16 aus dem Sammelraum 14, was jedoch keinerlei Nachteil darstellt, da bereits ein sich in jeden Arbeitszyklus wiederholendes temporäres Ansaugen von Schmiermittel durch den Schmiermittelsaugkanal 60 in den Bereich 54 ausreicht, um im zeitlichen Mittel den Oberflächenspiegel 20 des Schmiermittelbades 18 im Bereich der Einlassöffnung 62 zu halten.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubkolbenverdichters, dargestellt in Fig. 5, sind ebenfalls diejenigen Teile, die mit einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass hinsichtlich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen Bezug genommen werden kann.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel liegt die Auslassöffnung 56 an der Ventilplatte 30 und zwar in dem Bereich 54', welcher zwischen einer einstellbaren Drosselvorrichtung 90 und dem Einlassventil 32 liegt.
Die Drosselvorrichtung 90 umfasst dabei einen Durchlass 92, welcher mit einer einstellbaren Drosselklappe 94, beispielsweise einer um eine Achse 96 schwenkbaren Drosselklappe 94, hinsichtlich seiner Drosselwirkung für den Sauggasstrom 52 verstellbar ist, wobei beispielsweise ein Stellantrieb 98 vorgesehen ist.
Damit lässt sich im Prinzip dieselbe Wirkung erzielen, wie mit der Blende 80, allerdings mit dem Unterschied, dass die Drosselvorrichtung 90 durch Drehen der Drosselklappe 94 hinsichtlich ihrer Drosselwirkung auf den Sauggasstrom 52 einstellbar ist, so dass die Möglichkeit besteht, den Druck Pi einzustellen, und zwar entsprechend dem Sauggasstrom 52, so dass beispielsweise bei bestimmten Teilphasen der Ansaugbewegung des Hubkolbens 24 der statische Druck Pi soweit abfällt, dass dieser niedriger liegt als der statische Druck P2 im Kurbelgehäuse 10, insbesondere im Sammelraum 14 und somit die Möglichkeit besteht, Schmiermittel aus dem Sammelraum 14 abzusaugen und dem Sauggasstrom 52 zum Weitertransport zuzuführen.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass durch die Einstellbarkeit der Drosselklappe 94 mittels des Stellantriebs 98 entsprechend den Betriebsbedingungen des Hubkolbenverdichters die Zeiträume, zu denen der statische Druck Pi im Kanal 48 niedriger ist als der statische Druck P2 im Kurbelgehäuse 10, insbesondere im Sammelraum 14 desselben, jeweils in Anpassung an den Sauggasstrom 52 einstellbar ist.
Die vorstehend beschriebene Variante des dritten Ausführungsbeispiels sieht somit vor, dass die Einstellung der Drosselklappe 94 über eine Vielzahl von Arbeitszyklen konstant bleibt und somit die Einstellung so erfolgen kann, dass zumindest zeitweise der statische Druck Pl so weit abfällt, dass eine Ansaugung von Schmiermittel 16 über den Schmiermittelsaugkanal 60 erfolgt.
Alternativ ist es aber auch denkbar, die Einstellung der Drosselklappe 94 dynamisch vorzunehmen, das heißt beispielsweise im Verlauf eines jeden Arbeitszyklus die Drosselklappe 94 auf einen bestimmten Wert der Drosselung des Sauggasstroms 52 einzustellen, um für einen bestimmten Zeitraum den statischen Druck Pl im Bereich 54' abzusenken.
Es ist aber auch denkbar, die Drosselklappe 94 nicht bei jedem Arbeitszyklus zur Drosselung des Sauggasstroms 52 einzusetzen, sondern beispielsweise nur während eines oder weniger Arbeitszyklen den Sauggasstrom 52 mit der Drosselklappe 94 zu drosseln und dann für eine Vielzahl von Arbeitszyklen die Drosselklappe 94 so anzusteuern, dass keine Drosselung mehr erfolgt, so dass während vielen Arbeitszyklen entsprechenden Zeiträumen keinerlei Drosselung des Sauggasstroms 52 durch die Drosselklappe 94 erfolgt, um die Verdichterleistung nicht zu beeinträchtigen, und nur unter Inkaufnahme einer kurzfristigen Beeinträchtigung der Verdichterleistung eine Drosselung des Sauggasstroms 52 mit der Drosselklappe 94 erfolgt, um Schmiermittel über den Schmiermittelsaugkanal 60 aus dem Sammelraum 14 abzusaugen, während nachfolgend wieder für einen nennenswert langen Zeitraum die Drosselklappe 94 geöffnet wird, um wiederum die volle Verdichterleistung zur Verfügung zuhaben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hubkolbenverdichter für einen Kältemittelkreislauf, umfassend ein Kurbelgehäuse (10), in welchem Sammelraum (14) für Schmiermittel (16) angeordnet ist, ein Zylindergehäuse (22) in welchem mindestens ein Hubkolben (24) oszillierend bewegbar ist, eine das Zylindergehäuse (22) abschließende Ventilplatte (30), in welcher mindestens ein Einlassventil (32) und ein Auslassventil (34) angeordnet sind, und einen Zylinderkopf (40) in welchem eine zum Einlassventil (32) hin verlaufende Sauggasführung (42) und eine vom Auslassventil (34) wegführende Druckgasführung (44) vorgesehen sind, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, dass ein Schmiermittelsaugkanal (60) vorgesehen ist, dereine dem Sammelraum (14) zugeordnete Einlassöffnung (62) und eine der Sauggasführung (42) zugeordnete Auslassöffnung (56) aufweist, und dass die Auslassöffnung (56) in einem Bereich (54) der Sauggasführung (42) liegt, in welchem zumindest zeitweilig ein statischer Druck (Pl) vorherrscht, der niedriger als ein statischer Druck (P2) im Sammelraum (14) für Schmiermittel (16) ist.
2. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (62) im Sammelraum (14) so angeordnet ist, dass sie eine vorbestimmte Lage eines Oberflächenspiegels (20) eines Schmiermittelbades (18) vorgibt.
3. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (62) des Schmiermittelsaugkanals (60) einen durch Absaugen von Schmiermittel (16) über den Schmiermittelsaugkanal (60) erreichbaren niedrigsten Oberflächenspiegel (20) des Schmiermittelbades (18) vorgibt.
4. Hubkolbenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelsaugkanal (60) zumindest abschnittsweise durch ein in das Kurbelgehäuse (10) hineinragendes Rohr (66) verläuft.
5. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (66) die Einlassöffnung (62) aufweist.
6. Hubkolbenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelsaugkanal (60) zumindest abschnittsweise in dem Kurbelgehäuse (10) verläuft.
7. Hubkolbenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Auslassöffnung (56) des Schmiermittelsaugkanals (60) aufweisende Bereich (54) in einer Engstelle einer Düse (50) liegt.
8. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Auslassöffnung (56) des Schmiermittelsaugkanals (60) aufweisende Bereich (54) der Sauggasführung (42) in Strömungsrichtung des Sauggasstroms (52) hinter einer Drosselvorrichtung (80, 90) in der Sauggasführung (42) liegt.
9. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselvorrichtung als Blende (80) ausgebildet ist.
10. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselvorrichtung eine einstellbare Drosselvorrichtung (90) ist.
11. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Drosselvorrichtung (90) zwischen im Wesentlichen drosselfreien zeitlichen Intervallen und drosselwirksamen zeitlichen Intervallen wechselt.
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