EP3578817A1 - Verdichter, wärmepumpe oder klimaanlage oder kältemaschine und verfahren zum verdichten - Google Patents

Verdichter, wärmepumpe oder klimaanlage oder kältemaschine und verfahren zum verdichten Download PDF

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EP3578817A1
EP3578817A1 EP19178725.8A EP19178725A EP3578817A1 EP 3578817 A1 EP3578817 A1 EP 3578817A1 EP 19178725 A EP19178725 A EP 19178725A EP 3578817 A1 EP3578817 A1 EP 3578817A1
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EP
European Patent Office
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valve
outlet
oil
inlet
fluid
Prior art date
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EP19178725.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3578817B1 (de
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Thore Oltersdorf
Clemens Dankwerth
Simon Braungardt
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Publication of EP3578817B1 publication Critical patent/EP3578817B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/04—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/16—Filtration; Moisture separation

Definitions

  • the invention relates to a compressor having a compression device with an inlet and an outlet and with an inlet-side collector and an outlet-side collector, wherein the compression device is adapted to convey a fluid from the inlet-side collector into the outlet-side collector. Furthermore, the invention relates to a heat pump equipped with such a compressor, air conditioning or refrigeration machine and a method for compressing a fluid. Devices and methods of this type can be used in particular for the compression of a refrigerant, which transports useful heat in heat pumps, air conditioners or refrigerators between an evaporator and a condenser.
  • this known compressor has the disadvantage that the oil separation takes place before the compression.
  • the known compressor prevents the accumulation of Oil in the components of the heat pump, air conditioning or chiller.
  • the purified refrigerant is immediately contaminated in the subsequent compression, contamination of subsequent components with oil is not reliably prevented.
  • Piping, condenser and evaporator can be contaminated with a permanent layer of oil, which sets as a mass balance between the entry of the contaminated refrigerant and the discharge by the recirculating refrigerant. This oil film can lead to thermal resistance, so that the performance of the device provided with the known compressor can drop.
  • the invention is therefore based on the object to provide a compressor and a heat pump equipped with it, air conditioning or refrigeration machine with improved performance.
  • a compressor with at least one compression device wherein the compression device has at least one inlet and at least one outlet.
  • the compression device can be, for example, a conventional screw compressor, a rotary compressor, a reciprocating compressor, a scroll compressor, a rotary vane compressor, a swash plate compressor or another compression device known per se. This is provided at the inlet of a fluid, in particular a refrigerant, at a comparatively low pressure and low temperature. This is conveyed in the compression device and thereby compressed, so that this with higher Pressure and sometimes higher temperature is discharged through the outlet of the compression device.
  • the compression device usually has an oil supply.
  • This oil is used on the one hand for lubrication, ie for friction reduction and wear protection of the moving parts of the compression device.
  • the oil can also be used for gap sealing, so that undesired transfer of the fluid to be compressed from the high-pressure side to the low-pressure side of the compression device is avoided or at least reduced.
  • the compressor according to the invention further comprises an inlet-side collector and an outlet-side collector.
  • the collector in the sense of the present description is a circumscribed volume, for example a part of the housing of the compressor or a separate memory.
  • the inlet side collector is supplied to the fluid to be compressed or refrigerant.
  • the compression device sucks the gas from the inlet side header, compresses it, and supplies it to the outlet side header via its outlet.
  • the outlet-side collector is also an enclosed, pressure-resistant volume, for example a housing part or a separate pressure accumulator in the line system of the device provided with the compressor. On the outlet-side collector pipes can be connected, which supply the downstream components with the pressurized fluid or refrigerant.
  • the compression device and optionally also the associated drive means can be arranged in the inlet-side collector. In other embodiments of the invention, the compression device and optionally also the drive means required for this purpose can be arranged in the outlet-side collector. As a result, the compression device and its drive means are surrounded by the passing fluid or refrigerant and are thereby cooled. In some embodiments of the invention can be dispensed with a separate cooling by air or liquid.
  • the oil lubrication and oil seal of the compression device has the effect that oil is discharged to a small extent from the compression device. This oil is then conveyed together with the pumped fluid in the outlet side collector.
  • the filter element is adapted to at least partially receive the oil from the fluid.
  • a plurality of filter elements can also be cascaded, so that they are flowed through by the fluid sequentially.
  • a plurality of filter elements may be arranged in parallel, so that each filter element is only flowed through by a partial flow of the fluid.
  • the oil absorbed by the filter element is aggregated into larger droplets in the filter element, which are then transported by gravity in a collection point in the outlet side collector.
  • the collection point may, in some embodiments of the invention, be the lowest point of the outlet-side header, so that the oil deposited on the walls of the outlet-side header collects there as well. In addition, can be dispensed in this way on a separate conveyor within the collector.
  • At the collection point at least one return line is used, which is set up to supply the oil from the collection point to an oil sump and / or the compression device.
  • at least one valve with which the return line can be closed is located on or in the return line.
  • the valve may be selected from a float valve and / or a solenoid valve and / or a shape memory valve and / or a valve driven by a motor such as a stepping motor or a linear motor.
  • a float valve has the advantage that this can act automatically without complex electronic control. The float opens the valve when a predefinable first oil level is reached and closes the valve when it falls below a predefinable second oil level, so that the oil is reliably returned and nevertheless pressure losses of the fluid to be pumped are avoided.
  • a solenoid valve and / or a motor-driven valve can be present, which determines the amount of oil in the collection point and opens the valve either for a predeterminable time or to below the oil level in the collection point when reaching a predetermined amount.
  • the valve can be opened by an electronic control or regulation time-dependent or volume flow-dependent, for example, after a certain period of operation or after a certain amount of fluid delivered.
  • the valve may further include a spring which acts on the valve in the opening direction with a spring force.
  • a spring can compensate for the force acting on the float due to the pressure difference between the outlet-side header and the inlet-side header, so that lower actuation forces are sufficient to open the float valve, which can be applied by a smaller float.
  • such a spring has the effect that when switching off the compressor and thus reducing the pressure difference between the inlet side and the outlet side collector, the float valve is opened by the spring, so that in the collection point remaining oil reliably removed when putting the compressor off in an oil sump becomes.
  • the spring may include or consist of a shape memory alloy.
  • a shape memory alloy makes it possible to give a spring temperature-dependent two different shapes or lengths.
  • the filter element may in some embodiments of the invention include or consist of a coalescer. In other embodiments of the invention, the filter element may include or consist of a mass force separator. In still other embodiments of the invention, the filter element may include both a coalescer and a mass force separator.
  • a coalescence separator contains at least one porous material which can be flowed through by the fluid, wherein the oil mist contained in the fluid is at least partially deposited on the inner surfaces of the pores or interspaces contained in the porous filter material. Then, this oil mist can aggregate to larger droplets, which is subsequently expelled from the filter element gravity driven or assisted by the fluid flow.
  • the filter element may contain a fiber mat, a woven fabric, a knitted fabric or a nonwoven fabric.
  • the filter element may include or consist of a plurality of expanded metal meshes, an open cell foam, or a packing.
  • the filter element may contain or consist of a metal, plastic or glass fibers.
  • the surfaces of the materials forming the filter element may be oleophilic or oleophobic.
  • the filter element may, in some embodiments, retain more than 90% of the oil in the passing mass flow.
  • a mass force separator is based on a mechanical structure which leads to the flow deflection.
  • the flow can be deflected in such a way that the oil mist is at least partially precipitated at the structures used for the deflection, where it is aggregated into larger droplets and subsequently fed to the collection point by gravity.
  • the mass-flow separator can thus contain or consist of at least one baffle plate and / or a cyclone and / or a pipe bend.
  • a coalescence separator may comprise at least a first layer and at least one second layer, wherein the first layer is selected from a nonwoven and / or a porous shaped body having a first pore size and the second layer is selected from a nonwoven or a shaped body having a second pore size or a perforated material layer.
  • the second pore size may be larger than the first one Pore size, so that the separation on the one hand and the transport of the oil droplets by gravity and / or capillary forces on the other hand takes place in spatially separated layers of Koaleszenzabscheiders.
  • a perforated material layer may contain a metal or plastic and be provided with regular or irregular holes. In some embodiments of the invention, such a material layer may further comprise fluid channels which reliably discharge the oil discharged from the first layer into the collection point.
  • the coalescence separator may further comprise a third layer, which in turn is selected from a nonwoven or a shaped article having the second pore size or a perforated material layer.
  • a third layer which in turn is selected from a nonwoven or a shaped article having the second pore size or a perforated material layer.
  • the bores in the flow direction of the fluid can be offset from one another, so that the path length of the flow in the second layer increases and thereby the oil separation is improved.
  • the holes may be arranged one above the other in the flow direction and in this way oppose the flow of the fluid to a lower flow resistance.
  • the compressor according to the invention may comprise a housing which is divided with at least one partition into at least two sub-volumes, one sub-volume forming the inlet-side header and the other sub-volume forming the outlet-side header. This does not exclude that further partitions are present, which separate further subvolumes, for example, to form an oil sump or an electrical connection box or for receiving drive means or control electronics for the at least one compression device and / or the valve.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a compressor according to the invention in section.
  • the compressor 1 includes a housing 3, which is made of metal or plastic, for example can be made.
  • the housing 3 may be made, for example, as a cast or deep-drawn part of a steel or aluminum sheet.
  • the housing 3 has an approximately round base and thus an overall approximately cylindrical appearance.
  • the housing in the bottom region on a mounting flange 37, with which the housing can be mounted in a car or airplane or a building.
  • the invention is not limited to this form of housing.
  • a partition wall 35 which divides the interior of the housing 3 into two sub-volumes.
  • a partial volume forms the inlet-side header 31 and the other partial volume forms the outlet-side header 32.
  • the fluid to be compressed for example a refrigerant, enters the inlet-side header 31 via a first connecting piece 311.
  • An optional baffle 312 may be located in front of the first port 311 to direct and control the flow of the incoming fluid. From the inlet-side header 31, the fluid is conveyed by the compression device 2. In this case, the pressure and / or the temperature of the fluid increase and the volume can be reduced.
  • the compression device 2 conveys the fluid into the outlet-side header 32. There, the compressed fluid can be supplied via a second connecting piece 322 for subsequent use and, for example, for driving a machine tool, a heat pump, an air conditioner or a refrigerating machine use.
  • the compression device 2 has at least one inlet 21 and at least one outlet 22.
  • the inlet 21 removes the fluid from the inlet-side header 31.
  • the outlet 22 is connected to the outlet-side header 32 via an opening 352 in the partition wall 35. It is on it It should be pointed out that the pipe sockets illustrated diagrammatically as inlet 21 and outlet 22 are merely exemplary. In other embodiments of the invention, the pipelines may be shorter or longer. In some embodiments of the invention, pipelines can also be dispensed with altogether, for example if the dividing wall 35 is simultaneously part of the housing of the compression device 2.
  • the compression device 2 itself may include a scroll compressor, a Wälzkolbenverêtr, a reciprocating compressor, a rotary valve compressor or a rotary compressor or any other known per se compression device.
  • the invention does not teach the use of a specific compression device 2 as a solution principle. Therefore, the compression device 2 is in FIG. 1 also shown only schematically. Details of the construction are familiar to the expert.
  • drive means 25 are available. In some embodiments of the invention, this may be an electric motor. This can be controlled with not shown terminal contacts, switches and motor protection devices in a conventional manner.
  • the compression device may also be operated with a plurality of drive means 25.
  • the housing 3 there may also be a plurality of compression devices 2 which either serially convey the fluid to achieve a higher end pressure, or which convey the fluid in parallel to increase the flow.
  • a plurality of compression devices 2 can be operated with a single electric drive means 25 or again there are a plurality of drive means 25 for Available to drive the plurality of compression devices 2.
  • the compression device 2 is usually provided with an oil supply.
  • the oil serves on the one hand to lubricate the moving parts of the compression device and thus to reduce wear and friction.
  • the compression device 2 may also be oil sealed, i. Production-related gaps in the compression space are sealed by the oil film forming in this gap in order to enable or at least optimize the operation of the compression device.
  • the oil required to operate the compression device 2 is collected in an oil sump 36 at the bottom of the housing 3. From there, the oil is removed via an oil pump, not shown, and fed to the compression device 2. Excess oil can be discharged from the compression device 2 via corresponding flushing openings and subsequently collected again in the sump 36.
  • the invention proposes to arrange a filter element 4 in the outlet-side collector 32.
  • the filter element 4 may contain or consist of a coalescence separator and / or a mass force separator. Embodiments of a Koaleszenzabscheiders are described below with reference to FIGS. 3 and 4 explained in more detail.
  • the filter element 4 is set up and determines, during operation of the compressor 1, the oil driven by gravity and / or by Kapillar institute the collection point 325 supply. Once there has accumulated a predetermined amount of oil, this is supplied via a valve 6 to a return line 5, which returns the oil from the collection point 325 in the oil sump 36. In this way, the fluid leaving the second port 322 contains no or less of the oil, thereby reducing or eliminating the contamination of subsequent components. In the case of a heat pump, an air conditioner or a refrigerating machine can thereby increase the power and / or efficiency.
  • FIG. 2 shows a section through a compressor according to the invention.
  • Identical components of the invention are provided with the same reference numerals, so that the following description is limited to the essential differences.
  • the filter element 4 does not surround the opening 352 and thus the inlet side of the outlet-side header, but the filter element 4 is arranged in front of the second connection piece 322. With the fluid promoted oil can thus be reflected on surfaces of the collector and from there gravitationally driven into the collection point 325. Thereafter remaining oil is removed by the filter element 4 immediately before leaving the fluid flow through the second connection piece 322 and from there also the collection point 325 is supplied.
  • the filter element 4 may be a Koaleszenzabscheider and / or a Massenkraftabscheider.
  • Massenkraftabscheiders may be a baffle plate, which deflects the flow so that the oil mist adheres to the baffle plate due to its inertia and there gravity-driven runs into the collection point 25.
  • a coalescence separator may be used as described above FIG. 1 be described described.
  • the collection point 25 can also represent the lowest point of the outlet-side collector 32 in this case, so that the oil is collected without further measures, such as pumps, there and fed via the valve 6 and the return line 5 in the sump 36.
  • Both embodiments have in common that the valve 6 remains closed until a sufficient amount of oil has accumulated in the collection point 325. This prevents the fluid from undesirably flowing back from the outlet-side header 32, which is under comparatively high pressure, into the inlet-side header 31, which is under comparatively low pressure. Such reflux would return some of the fluid compressed and delivered by the compression device 2, so that it would have to be re-pumped. This reduces the efficiency of the compressor.
  • the invention avoids this disadvantage by the valve 6, which closes the return line 5 until a sufficient amount of oil was collected in the collection point 325. Then, the valve 6 opens briefly to transfer the oil through the return line 5 into the sump 36. This is done on the one hand gravitationally driven.
  • the pressure difference between the outlet-side and inlet-side collector also helps to convey the oil through the return line. Falls below a predetermined oil level in the collection point 325, the valve 6 closes.
  • the valve 6 may be, for example, a solenoid valve or a shape memory valve. These can be controlled via an electronic control and an optional associated sensor system, which monitors the oil level in the collection point 325. The valve can thus be controlled in time and / or depending on the measured oil level in the collection point 325.
  • the valve 6 may be a float valve. Such a float valve will be described below with reference to FIG. 5 explained in more detail.
  • FIG. 3 shows a section through a Koaleszenzabscheider 4, which, for example, as in FIG. 1 shown disposed above the opening 352 in the outlet side collector 32.
  • the coalescence separator contains a first layer 41 and at least one second layer 42.
  • FIG. 3 also an optional third layer 43, which may also be omitted in other embodiments.
  • the first layer 41 represents the actual filter layer, which serves the oil separation. This may for example consist of a plurality of fibers, which are joined together, for example, as a nonwoven, knitted fabric or knitted fabric, so that form pores between adjacent fibers. In other embodiments of the invention, the first layer 41 may comprise a porous shaped body, for example an open-celled foam. In still other embodiments of the invention, the second layer 42 may comprise a metal or an alloy, for example in the form of an expanded metal grid or a stack of expanded metal grids or perforated plates.
  • the first layer 41 may also contain a plurality of different layers, for example a nonwoven layer which is surrounded on one or both sides by a knitted or knitted fabric or a porous molded article which is embedded in a nonwoven.
  • a nonwoven layer which is surrounded on one or both sides by a knitted or knitted fabric or a porous molded article which is embedded in a nonwoven.
  • Fibers or shaped bodies may consist of a metal or an alloy, glass or plastic. Fibers, perforated sheets or expanded metal mesh can be provided with an oleophobic or oleophilic coating.
  • the first layer 41 represents the actual filter element. This means that as the fluid passes through the first layer 41, the fluid almost unaltered the layer 41 penetrates, but contained oil mist is at least partially bonded to the inner surfaces of the porous body of the first layer 41. The thus bound oil film can grow in the pores of the first layer 41 to larger droplets, which then gravity driven in either the first layer or via the adjacent second and / or third layers 42 and 43 run out of the Koaleszenzabscheider 4.
  • the second layer 42 and the optional third layer 43 may serve as described above to transport the oil to the collection point 325.
  • the second layer 42 and / or the third layer 43 may have a similar structure as the first layer 41, wherein the pore size or the pore size distribution may be greater than the average pore size or pore size distribution of the first layer 41. In this way the functions separation and transport are spatially separated.
  • the second layer 42 and the optional third layer 43 may also serve only for the mechanical stabilization of the first layer 41.
  • the second and / or third layer may contain a perforated material layer, for example a metal or an alloy in the form of a sheet or a plastic, which are each provided with holes 425 and 435.
  • the pores 425 in the second layer 42 and the pores 435 in the third layer 43 may be arranged offset relative to one another such that they are not arranged one above the other in the flow direction of the fluid. This prolongs the mean distance traveled by the fluid in the first layer 41, so that the deposition can be improved.
  • the bores may also be arranged one above the other in order to reduce the flow resistance.
  • FIG. 4 a second embodiment of a Koaleszenzabscheiders is explained in detail.
  • Like components of the invention are given the same reference numerals, so that the following description is limited to the essential differences of the invention.
  • the main difference is the execution of the holes 435 in the third layer 43.
  • These are designed such that a projection 431 is punched out of the third layer 43, so that on the one hand results in a gap as an opening 435 and on the other hand, a remainder of the punched-out material layer as a supernatant 431 is above the opening.
  • This avoids that components of the first layer 41 are discharged through the flow of the fluid from the opening 435.
  • large oil droplets detaching from the wall of the second collector penetrate into the first layer 41. Instead, they can run over the projection 431 on the outside of the third layer 43.
  • valve 6 is seated in a housing 62, which has approximately a cylindrical basic shape and protrudes from the bottom of the collection point 325 through the partition 35 into the first collector 31. At the end of the housing 62 there is a cone 625, which can be sealed with a likewise cone-shaped, complementarily shaped sealing element 615.
  • the sealing member 615 is fixed to a float 61.
  • the sealing element 615 and the float 61 may be made in one piece, for example of a plastic material.
  • a guide rod 63 On the upper wall of the housing 3 is a guide rod 63, which is also approximately perpendicular to the partition wall 35 and projects parallel to the axis of symmetry of the housing 62 in this.
  • the guide rod 63 with its first end 631 on the wall attached to the housing 3, for example by soldering or welding.
  • the second, opposite end 632 projects freely into the housing 62.
  • the float 61 is provided with a central bore, in which the guide rod 63 engages, so that the float along the guide rod 63 can be moved up and down.
  • oil now collects in the collection point 325, then it runs at the lowest point of the collection point 325 into the interior of the housing 62. There, the exit is initially closed by the sealing element 615 which rests in the cone 625. With increasing oil level, the float 61 is getting more and more lift until it slides up along the guide rod 63 and releases the sealing element 615. In this case, the oil may drain through the lower opening 64 of the housing 62. After the oil level has dropped sufficiently low, the float 61 lowers, so that the sealing element 615 can close the opening 64 again.
  • the float 61 On the float 61 on the one hand, its weight acts, which moves the float 61 down and thus the sealing element 615 in the closed position. The buoyant force of the oil collecting in the housing 62 and the collecting point 325 counteracts this. However, during operation of the device, the float additionally has a further force resulting from the pressure difference which also holds the sealing element 615 in the closed position. This force results from the pressure difference between the inlet-side header 31 and the outlet-side header 32. Since the pressure caused by the compression device prevails in the outlet-side header 32, the float 61 is additionally subjected to this pressure or via the opening 64 into the cone 625 sucked.
  • an optional spring 65 may be disposed below the float 61, which pushes the sealing element 615 out of the cone 625 and at least partially compensates for the force caused by the pressure difference.
  • the float 61 can be made smaller, since the oil now only has to apply the force to overcome the friction of the guide rod 63 and the dead weight.
  • the force caused by the pressure difference on the float 61 is at least partially or predominantly compensated by the spring.
  • the spring 65 may be designed so that it raises the float 61 when the compression device 2 is switched off and after the pressure difference has been reduced, so that the oil in each case flows into the sump 36, independently of the respective fill level in the collection point 325, if the present invention Compressor is taken out of service.
  • the spring 65 is located below the sealing element 615. This is only to be understood as an example. Of course, the spring can also engage at other points of the float 61, for example as a tension spring along the guide rod 63 or as a compression spring in the housing 62, wherein the spring at the junction of the housing 62 to the cone 625 can attack.
  • FIGS. 6 and 7 Based on FIGS. 6 and 7 a second embodiment of a valve 6 is explained in more detail. It shows Fig. 6 the valve in the closed position and Fig. 7 shows the valve in the open position. Identical components of the invention are provided with the same reference numerals, so that the following description is limited to the essential differences.
  • the second embodiment of the invention uses a spring 65, which is adapted to move the float 61 with the sealing element 615 disposed thereon in the open position.
  • the spring 65 comprises a shape memory alloy or consists of such an alloy.
  • Such a shape memory alloy is a special metal which may be present in two different crystal structures. The shape transformation of the spring is thus based on the temperature-dependent change of the crystal structure.
  • the spring 65 at high temperature in Fig. 6 shown, comparatively small longitudinal extent. At lower temperature, the spring takes in the Fig. 7 shown shape with greater longitudinal extent.
  • the housing 3 cools down with all the components contained therein. This results in that the spring 65, the in Fig. 7 shown position occupies. As a result, the sealing element 615 is pushed out of the cone 625 and the opening 64 is released. Thus running in the collection point 325 located oil when decommissioning of the compressor 1 reliably in the sump 36 from.
  • the fluid is compressed by the compression device 2 and thereby heated.
  • the heated fluid initially flows back through the collection point 325, the cone 625 and the opening 64 into the inlet-side header 31 in part.
  • the flow of the heated fluid to the spring 65 leads to heating of the spring 65.
  • the float 61 is lowered and the sealing element 615 is guided into the cone 625. This closes the opening 64 so that the flow of the heated fluid to the spring 65 stops.
  • the compressor 1 is now in Normal operation, in which the fluid from the inlet-side header 31 is conveyed into the outlet-side header 32 and leaves it through the second connection piece 322.
  • the oil located in the collection point 325 can flow via the opening 64 and an optional return line into the sump 36. Following this, the valve 6 closes again, as described above during initial startup.
  • valve 6 according to the invention in turn has an opening 64 which can be closed by a sealing element 615.
  • the sealing element 615 is located at the end of a push rod 73.
  • the push rod 73 is moved up and down by electric drive means 7, so that the sealing element 615 can be moved from the open to the closed position and from the closed to the open position.
  • the electric drive means 7 may, for example, contain a magnetic coil which generates a magnetic field when the current flows, which magnetic field is a ferromagnetic push rod 73 attracts and thus the valve 6 opens.
  • the electric drive means 7 may include a motor, such as a stepper motor or a linear motor. Such a motor can, for example, move the push rod 73 via a spindle drive and thus open the sealing element 615.
  • an electronic control or regulation is present. This is supplied to an actual value of the oil level in the collection point 625, which is detected by a sensor. If it is detected that the actual value exceeds a predefinable desired value, it is possible to output to the drive means 7 to a corresponding control signal.
  • the senor includes a lower limit switch 731 and an upper limit switch 732.
  • the limit switches 731 and 732 are actuated by a float 61, which has a through hole through which the push rod 73 is guided, so that the float 61 along the push rod 73rd slides up and down.
  • the control or regulating device can be reported that no or only a small amount of oil is in the collection point 325. With increasing oil level in the collection point 325, the float 61 floats on the oil until it reaches the upper limit switch 732. If this limit switch is actuated, the control or regulating device gives the electric drive means 7 the signal for opening the sealing element 615 in the cone 625.
  • the control or regulating device With the drainage of the oil from the collection point 325, the float 61 drops again, until it reaches the lower limit switch 731 actuated. From this, the control or regulating device generates a signal for closing the electric drive means 7, so that the opening 64 is closed again and an undesired overflow of the compressed fluid from the outlet-side header 32 into the inlet-side header 31 is avoided.
  • control or regulating device can take on additional functions, for example, a safety shutdown of the compressor 1 take place when after a predetermined opening time of the valve 6, the float 61 does not reach the limit switch 731.
  • a float 61 may also be dispensed with in some embodiments of the invention.
  • FIG. 9 explains the operation of a fourth embodiment of a valve. Identical components of the invention are provided with the same reference numerals, so that the following description is limited to the essential differences.
  • the fourth embodiment is similar to the second embodiment described with reference to FIGS FIGS. 6 and 7 was explained.
  • the fourth embodiment uses a longer return line 5 than the second embodiment, which returns the oil deeply into the inlet-side header 31.
  • the spring 65 which may contain or may consist of a shape memory alloy, is arranged at the end of the return line 5 and thus likewise in the inlet-side collector 31.
  • the spring can produce a higher spring force when it is relatively cold and produces a lower spring force when relatively warm. Since the spring 65 is exposed in the fourth embodiment on average lower temperatures, the spring force is higher on average.
  • the spring 65 acts via a push rod 66 on the sealing element 615, wherein the push rod 66 is guided within the return line 5.
  • the fourth embodiment avoids the problem that the valve 64 is directly closed by the sealing member 615 when the spring 65 comes into contact with the hot, draining oil and thereby decreases the spring force. As a result, a complete emptying of the collection point can be ensured.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdichter (1) mit einer Kompressionseinrichtung (2) mit einem Einlass (21) und einem Auslass (22) und mit einem einlassseitigen Sammler (31) und einem auslass-seitigen Sammler (32), wobei die Kompressionseinrich-tung (2) dazu eingerichtet ist, ein Fluid aus dem ein-lassseitigen Sammler (31) in den auslassseitigen Sammler (32) zu fördern, wobei im auslassseitigen Sammler (32) weiterhin ein Filter-element (4) vorhanden ist, welches dazu eingerichtet ist, Öl aus dem Fluid zumindest teilweise aufzunehmen und an eine Sammelstelle (325) im auslassseitigen Sammler (32) zu transportieren, wobei der einlassseitige Sammler (31) und der auslassseitige Sammler (32) weiterhin über eine Rücklaufleitung (5) miteinander verbunden sind, welche an der Sammelstelle (325) ansetzt und mit einem Ventil (6) verschließbar ist, wobei das Ventil dazu eingerichtet ist, dann zu öffnen, wenn im auslassseitigen Sammler (32) Öl zur Rückführung in den einlassseitigen Sammler (31) ansteht. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Wärmepumpe oder Klimaanlage oder Kältemaschine mit zumindest einem solchen Verdichter und ein Verfahren zur Verdichtung eines Fluides.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verdichter mit einer Kompressionseinrichtung mit einem Einlass und einem Auslass und mit einem einlassseitigen Sammler und einem auslassseitigen Sammler, wobei die Kompressionseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Fluid aus dem einlassseitigen Sammler in den auslassseitigen Sammler zu fördern. Weiterhin betrifft die Erfindung eine mit einem solchen Verdichter ausgestattete Wärmepumpe, Klimaanlage oder Kältemaschine sowie ein Verfahren zum Verdichten eines Fluides. Vorrichtungen und Verfahren dieser Art können insbesondere zur Kompression eines Kältemittels verwendet werden, welches in Wärmepumpen, Klimaanlagen oder Kältemaschinen Nutzwärme zwischen einem Verdampfer und einem Kondensator transportiert.
  • Aus der US 7,082,785 B2 ist ein gattungsgemäßer Verdichter bekannt. Die bewegten Teile dieses Verdichters erfordern eine Ölschmierung. Dieses Öl wird daher teilweise zusammen mit dem verdichteten Kältemittel ausgetragen. Dies führt zur Verunreinigungen nachfolgender Komponenten, beispielsweise des Verdampfers oder des Kondensators einer Wärmepumpe, Klimaanlage oder Kältemaschine. Daher weist der bekannte Verdichter einen Ölabscheider auf, welcher das Öl vom Kältemittel separiert und dieses einem Sumpf zuführt, wo es erneut zur Schmierung des Verdichters verwendet werden kann.
  • Dieser bekannte Verdichter weist jedoch den Nachteil auf, dass die Ölabscheidung vor der Verdichtung erfolgt. Somit verhindert der bekannte Verdichter zwar die Ansammlung von Öl in den Komponenten der Wärmepumpe, der Klimaanlage oder der Kältemaschine. Da jedoch das gereinigte Kältemittel bei der nachfolgenden Verdichtung sofort wieder verunreinigt wird, wird eine Kontamination nachfolgender Komponenten mit Öl nicht zuverlässig verhindert. Rohrleitungen, Kondensator und Verdampfer können mit einer dauerhaften Ölschicht verunreinigt werden, welche sich als Massengleichgewicht zwischen dem Eintrag aus dem verunreinigten Kältemittel und dem Austrag durch das zurückströmende Kältemittel einstellt. Dieser Ölfilm kann zu thermischen Widerständen führen, sodass die Leistungsfähigkeit des mit dem bekannten Verdichter versehenen Gerätes sinken kann.
  • Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter sowie eine damit ausgestattete Wärmepumpe, Klimaanlage oder Kältemaschine mit verbesserter Leistungsfähigkeit anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Wärmepumpe oder eine Klimaanlage oder eine Kältemaschine nach Anspruch 11 und ein Verfahren nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verdichter mit zumindest einer Kompressionseinrichtung vorgeschlagen, wobei die Kompressionseinrichtung zumindest einen Einlass und zumindest einen Auslass aufweist. Die Kompressionseinrichtung kann beispielsweise ein an sich bekannter Schraubenkompressor, ein Drehkolbenverdichter, ein Hubkolbenverdichter, ein Scroll-Kompressor, ein Drehschieberverdichter, ein Taumelscheibenverdichter oder eine andere, an sich bekannte Kompressionseinrichtung sein. Dieser wird am Einlass ein Fluid, insbesondere ein Kältemittel, auf vergleichsweise niedrigem Druck und niedriger Temperatur zur Verfügung gestellt. Dieses wird in der Kompressionseinrichtung gefördert und dabei verdichtet, sodass dieses mit höherem Druck und fallweise auch höherer Temperatur über den Auslass der Kompressionseinrichtung abgegeben wird. Die Kompressionseinrichtung weist in der Regel eine Ölversorgung auf. Dieses Öl wird einerseits zur Schmierung verwendet, d. h. zur Reibungsminderung und zum Verschleißschutz der bewegten Teile der Kompressionseinrichtung. Darüber hinaus kann das Öl auch zur Spaltabdichtung verwendet werden, sodass unerwünschter Übertritt des zu verdichtenden Fluides von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite der Kompressionseinrichtung vermieden oder zumindest reduziert wird.
  • Der erfindungsgemäße Verdichter weist weiterhin einen einlassseitigen Sammler und einen auslassseitigen Sammler auf. Der Sammler im Sinne der vorliegenden Beschreibung ist ein umgrenztes Volumen, beispielsweise ein Teil des Gehäuses des Verdichters oder ein separater Speicher. Dem einlassseitigen Sammler wird das zu verdichtende Fluid bzw. Kältemittel zugeführt. Die Kompressionseinrichtung saugt das Gas aus dem einlassseitigen Sammler an, verdichtet es und führt es über ihren Auslass dem auslassseitigen Sammler zu. Auch der auslassseitige Sammler ist ein umgrenztes, druckfestes Volumen, beispielsweise ein Gehäuseteil oder ein separater Druckspeicher im Leitungssystem der mit dem Verdichter versehenen Vorrichtung. Am auslassseitigen Sammler können Rohrleitungen angeschlossen sein, welche die nachfolgenden Komponenten mit dem unter Druck stehenden Fluid bzw. Kältemittel versorgen.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Kompressionseinrichtung sowie optional auch die zugehörigen Antriebsmittel im einlassseitigen Sammler angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Kompressionseinrichtung sowie optional auch die hierfür benötigten Antriebsmittel im auslassseitigen Sammler angeordnet sein. Dies führt dazu, dass die Kompressionseinrichtung sowie deren Antriebsmittel vom vorbeiströmenden Fluid bzw. Kältemittel umspült und dadurch gekühlt werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann dadurch auf eine separate Kühlung durch Luft oder Flüssigkeit verzichtet werden.
  • Die Ölschmierung und Öldichtung der Kompressionseinrichtung hat die Wirkung, dass Öl in geringem Umfang aus der Kompressionseinrichtung ausgetragen wird. Dieses Öl wird sodann zusammen mit dem geförderten Fluid in den auslassseitigen Sammler gefördert. Um zu verhindern, dass Öl zusammen mit dem Fluid nachfolgende Komponenten verunreinigt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, im auslassseitigen Sammler zumindest ein Filterelement anzuordnen. Das Filterelement ist dazu eingerichtet, das Öl aus dem Fluid zumindest teilweise aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann auch eine Mehrzahl von Filterelementen kaskadiert werden, sodass diese vom Fluid sequenziell durchströmt werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Mehrzahl von Filterelementen parallel angeordnet sein, sodass jedes Filterelement nur von einem Teilstrom des Fluides durchströmt wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Filterelementes im auslassseitigen Sammler wird der für einen separaten Ölabscheider erforderliche Bauraum eingespart. Darüber hinaus steigt die Betriebssicherheit, da bei der Endmontage einer Wärmepumpe oder eine Klimaanlage der Einbau des Ölabscheiders bzw. des Filterelementes nicht mehr vergessen werden kann.
  • Das vom Filterelement aufgenommene Öl wird im Filterelement zu größeren Tropfen aggregiert, welche sodann schwerkraftgetrieben in eine Sammelstelle im auslassseitigen Sammler transportiert werden. Die Sammelstelle kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung der tiefste Punkt des auslassseitigen Sammlers sein, sodass sich auch das an den Wänden des auslassseitigen Sammlers niedergeschlagene Öl dort sammelt. Darüber hinaus kann auf diese Weise auf eine separate Fördereinrichtung innerhalb des Sammlers verzichtet werden.
  • An der Sammelstelle setzt zumindest eine Rücklaufleitung an, welche dazu eingerichtet ist, das Öl aus der Sammelstelle einem Ölsumpf und/oder der Kompressionseinrichtung zuzuführen. Um ein Überströmen des zu fördernden Fluides vom auslassseitigen Sammler in den einlassseitigen Sammler zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, befindet sich an bzw. in der Rücklaufleitung zumindest ein Ventil, mit welchem die Rücklaufleitung verschließbar ist. Somit kann die Durchlässigkeit der Rücklaufleitung dahingehend kontrolliert werden, dass diese nur dann geöffnet wird, wenn tatsächlich Öl zur Rückführung ansteht. Hierdurch kann der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verdichters erhöht sein.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Ventil ausgewählt sein, aus einem Schwimmerventil und/oder einem Magnetventil und/oder einem Formgedächtnisventil und/oder ein durch einen Motor, beispielsweise einen Schrittmotor oder einen Linearmotor, angetriebenes Ventil. Ein Schwimmerventil hat dabei den Vorteil, dass dieses automatisch ohne aufwendige elektronische Steuerung wirken kann. Der Schwimmer öffnet das Ventil bei Erreichen eines vorgebbaren ersten Ölstandes und schließt das Ventil bei Unterschreiten eines vorgebbaren zweiten Ölstandes, sodass das Öl zuverlässig zurückgeführt wird und gleichwohl Druckverluste des zu fördernden Fluides vermieden werden.
  • Gleiche Wirkung kann mit einem Magnetventil und/oder einem Motorgetriebenen Ventil erreicht werden. In diesem Fall kann optional eine Sensorik vorhanden sein, welche die Ölmenge in der Sammelstelle bestimmt und bei Erreichen einer vorgebbaren Menge das Ventil entweder für eine vorgebbare Zeit oder bis zum Unterschreiten des Ölstandes in der Sammelstelle öffnet. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Ventil durch eine elektronische Steuerung bzw. Regelung zeitabhängig oder volumenstromabhängig geöffnet werden, beispielsweise nach einer gewissen Betriebsdauer oder nach einer gewissen geförderten Fluidmenge.
  • Sofern das Ventil ein Schwimmerventil ist bzw. ein solches enthält, kann das Ventil weiterhin eine Feder enthalten, welche das Ventil in Öffnungsrichtung mit einer Federkraft beaufschlagt. Eine solche Feder kann die aufgrund der Druckdifferenz zwischen auslassseitigem Sammler und einlassseitigem Sammler auf den Schwimmer wirkende Kraft kompensieren, sodass zum Öffnen des Schwimmerventils geringere Betätigungskräfte ausreichen, welche durch einen kleineren Schwimmer aufgebracht werden können. Darüber hinaus hat eine solche Feder die Wirkung, dass beim Abschalten des Verdichters und damit beim Abbau der Druckdifferenz zwischen dem einlassseitigen und dem auslassseitigen Sammler das Schwimmerventil durch die Feder geöffnet wird, sodass in der Sammelstelle verbleibendes Öl bei Außerbetriebsetzen des Verdichters zuverlässig in einen Ölsumpf abgeführt wird.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Feder eine Formgedächtnislegierung enthält oder daraus bestehen. Eine Formgedächtnislegierung erlaubt es, einer Feder temperaturabhängig zwei verschiedene Formen bzw. Längen zu geben. Hierzu kann die Formgedächtnislegierung ausgewählt sein aus NiTi, insbesondere 60NiTi, 56NiTi, CoNiAl, CuZn, CuZnAl, CuAlNi, FeNiAl, FeMnSi, ZnAuCu, AgCd mit 44-49 at.% Cd, AuCd mit 46.5-50 at.%Cd, CuAlNi mit 14-14.5 wt% Al und 3.0-4.5 wt% Ni, CuSn mit etwa 15 at% Sn, CuZn mit 38.5-41.5 wt.% Zn, CuZnX (X = Si, Al, Sn), FePt mit etwa 25 at.% Pt, MnCu mit 5-35 at% Cu, FeMnSi, CoNiAl, CoNiGa, NiFeGa, TiNb, NiTi mit etwa 55-60 wt% Ni, NiTiHf, NiTiPd und/oder NiMnGa.
  • Das Filterelement kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung einen Koaleszenzabscheider enthalten oder daraus bestehen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Filterelement einen Massenkraftabscheider enthalten oder daraus bestehen. In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Filterelement sowohl einen Koaleszenzabscheider als auch einen Massenkraftabscheider enthalten.
  • Ein Koaleszenzabscheider enthält dabei zumindest ein poröses Material, welches vom Fluid durchströmt werden kann, wobei der im Fluid enthaltene Ölnebel zumindest teilweise an den Innenflächen der im porösen Filtermaterial enthaltenen Poren bzw. Zwischenräumen abgeschieden wird. Sodann kann sich dieser Ölnebel zu größeren Tropfen aggregieren, welche nachfolgend aus dem Filterelement schwerkraftgetrieben oder auch unterstützt durch den Fluidstrom ausgetrieben wird. Hierzu kann das Filterelement eine Fasermatte, ein Gewebe, ein Gestricke oder einen Vliesstoff enthalten. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Filterelement eine Mehrzahl von Streckmetallgittern, einen offenporigen Schaum oder eine Schüttung bzw. eine Kugelpackung enthalten oder daraus bestehen. Das Filterelement kann ein Metall, Kunststoff oder Glasfasern enthalten oder daraus bestehen. Die Oberflächen der das Filterelement bildenden Materialien können oleophil oder oleophob sein. Das Filterelement kann in einigen Ausführungsformen mehr als 90% des Öls im hindurchtretenden Massenstrom zurückhalten.
  • Ein Massenkraftabscheider beruht auf einer mechanischen Struktur, welche zur Strömungsumlenkung führt. Dabei kann die Strömung dergestalt umgelenkt werden, dass der Ölnebel an den zur Umlenkung verwendeten Strukturen zumindest teilweise niedergeschlagen wird, dort zu größeren Tropfen aggregiert und nachfolgend schwerkraftgetrieben der Sammelstelle zugeführt wird. Der Massenkraftabscheider kann somit zumindest ein Prallblech und/oder einen Zyklon und/oder einen Rohrkrümmer enthalten oder daraus bestehen.
  • Ein Koaleszenzabscheider kann zumindest eine erste Lage und zumindest eine zweite Lage enthalten, wobei die erste Lage ausgewählt ist aus einem Vlies und/oder einem porösen Formkörper mit einer ersten Porengröße und die zweite Lage ausgewählt ist aus einem Vlies oder einem Formkörper mit einer zweiten Porengröße oder einer perforierten Materiallage. Die zweite Porengröße kann größer sein als die erste Porengröße, sodass die Abscheidung einerseits und der Transport der Öltröpfchen durch Schwerkraft und/oder Kapillarkräfte andererseits in räumlich getrennten Lagen des Koaleszenzabscheiders erfolgt. Eine perforierte Materiallage kann ein Metall oder Kunststoff enthalten und mit regelmäßigen oder unregelmäßigen Bohrungen versehen sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann eine solche Materiallage weiterhin Fluidkanäle aufweisen, welche das aus der ersten Lage abgegebene Öl zuverlässig in die Sammelstelle abführen.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Koaleszenzabscheider weiterhin eine dritte Lage enthalten, welche ihrerseits wieder ausgewählt ist aus einem Vlies oder einem Formkörper mit der zweiten Porengröße oder einer perforierten Materiallage. Im Falle der Verwendung perforierter Materiallagen für die erste und dritte Lage des Koaleszenzabscheiders können die Bohrungen in Durchströmungsrichtung des Fluides versetzt zueinander angeordnet sein, sodass die Weglänge der Strömung in der zweiten Lage vergrößert und dadurch die Ölabscheidung verbessert ist. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Bohrungen in Strömungsrichtung übereinander angeordnet sein und auf diese Weise der Strömung des Fluides einen geringeren Strömungswiderstand entgegensetzen.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der erfindungsgemäße Verdichter ein Gehäuse aufweisen, welches mit zumindest einer Trennwand in zumindest zwei Teilvolumina geteilt ist, wobei ein Teilvolumen den einlassseitigen Sammler bildet und das andere Teilvolumen den auslassseitigen Sammler bildet. Dies schließt nicht aus, dass weitere Trennwände vorhanden sind, welche weitere Teilvolumina abtrennen, beispielsweise zur Ausbildung eines Ölsumpfes oder eines elektrischen Anschlusskastens oder zur Aufnahme von Antriebsmitteln oder Steuerungselektronik für die zumindest eine Kompressionseinrichtung und/oder das Ventil.
  • Nachfolgend soll die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt
    • Figur 1 einen erfindungsgemäßen Verdichter gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Verdichter gemäß einer zweiten Ausführungsform.
    • Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Koaleszenzabscheider gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • Figur 4 zeigt den Querschnitt durch einen Koaleszenzabscheider gemäß einer zweiten Ausführungsform.
    • Figur 5 erläutert die Funktionsweise einer ersten Ausführungsform eines Ventils.
    • Figur 6 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Ventils in geschlossener Stellung.
    • Figur 7 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Ventils in geöffneter Stellung.
    • Figur 8 erläutert die Funktionsweise einer dritten Ausführungsform eines Ventils.
    • Figur 9 erläutert die Funktionsweise einer vierten Ausführungsform eines Ventils.
  • Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters im Schnitt. Der Verdichter 1 enthält ein Gehäuse 3, welches beispielsweise aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein kann. Das Gehäuse 3 kann beispielsweise als Guss- oder Tiefziehteil aus einem Stahl- oder Aluminiumblech gefertigt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Gehäuse 3 eine in etwa runde Grundfläche und somit insgesamt ein etwa zylinderförmiges Aussehen. Weiterhin weist das Gehäuse im Bodenbereich einen Montageflansch 37 auf, mit welchem das Gehäuse in einem Fahr- oder Flugzeug oder einem Gebäude befestigt werden kann. Die Erfindung ist nicht auf diese Gehäuseform beschränkt.
  • Im Inneren des Gehäuses 3 befindet sich eine Trennwand 35, welche den Innenraum des Gehäuses 3 in zwei Teilvolumina aufteilt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet ein Teilvolumen den einlassseitigen Sammler 31 und das andere Teilvolumen bildet den auslassseitigen Sammler 32. Das zu komprimierende Fluid, beispielsweise ein Kältemittel, tritt über einen ersten Anschlussstutzen 311 in den einlassseitigen Sammler 31 ein. Vor dem ersten Anschlussstutzen 311 kann sich ein optionales Prallblech 312 befinden, um die Strömung des eintretenden Fluides zu lenken und zu kontrollieren. Aus dem einlassseitigen Sammler 31 wird das Fluid von der Kompressionseinrichtung 2 gefördert. Hierbei kann der Druck und/oder die Temperatur des Fluides ansteigen und das Volumen verringert werden.
  • Die Kompressionseinrichtung 2 fördert das Fluid in den auslassseitigen Sammler 32. Dort kann das komprimierte Fluid über einen zweiten Anschlussstutzen 322 einer nachfolgenden Verwendung zugeführt werden und beispielsweise zum Antrieb einer Werkzeugmaschine, einer Wärmepumpe, einer Klimaanlage oder einer Kältemaschine Verwendung finden.
  • Die Kompressionseinrichtung 2 weist zumindest einen Einlass 21 und zumindest einen Auslass 22 auf. Der Einlass 21 entnimmt das Fluid aus dem einlassseitigen Sammler 31. Der Auslass 22 ist über eine Öffnung 352 in der Trennwand 35 mit dem auslassseitigen Sammler 32 verbunden. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die als Einlass 21 und Auslass 22 zeichnerisch dargestellten Rohrstutzen lediglich beispielhaft zu verstehen sind. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Rohrleitungen kürzer oder auch länger sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können Rohrleitungen auch völlig entfallen, beispielsweise wenn die Trennwand 35 gleichzeitig Teil des Gehäuses der Kompressionseinrichtung 2 ist.
  • Die Kompressionseinrichtung 2 selbst kann einen Scrollverdichter, einen Wälzkolbenverdichter, einen Hubkolbenverdichter, einen Drehschieberverdichter oder einen Rollkolbenverdichter oder jede andere, an sich bekannte Kompressionseinrichtung enthalten. Die Erfindung lehrt nicht die Verwendung einer spezifischen Kompressionseinrichtung 2 als Lösungsprinzip. Daher ist die Kompressionseinrichtung 2 in Figur 1 auch lediglich schematisch dargestellt. Einzelheiten der Konstruktion sind dem Fachmann geläufig.
  • Zur Bereitstellung der mechanischen Antriebsleistung der Kompressionseinrichtung 2 stehen Antriebsmittel 25 zur Verfügung. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann es sich dabei um einen Elektromotor handeln. Dieser kann mit nicht dargestellten Anschlusskontakten, Schaltern und Motorschutzeinrichtungen in an sich bekannter Weise angesteuert werden.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass in einigen Ausführungsformen der Erfindung die Kompressionseinrichtung auch mit mehreren Antriebsmitteln 25 betrieben werden kann. In gleicher Weise können im Gehäuse 3 auch mehrere Kompressionseinrichtungen 2 vorhanden sein, welche das Fluid entweder seriell fördern, um einen höheren Enddruck zu erreichen, oder welche das Fluid parallel fördern, um den Durchfluss zu erhöhen. Eine Mehrzahl von Kompressionseinrichtungen 2 kann mit einem einzigen elektrischen Antriebsmittel 25 betrieben werden oder es stehen wiederum mehrere Antriebsmittel 25 zur Verfügung, um die Mehrzahl von Kompressionseinrichtungen 2 anzutreiben.
  • Die Kompressionseinrichtung 2 ist in der Regel mit einer Ölversorgung versehen. Das Öl dient einerseits zur Schmierung der beweglichen Teile des Kompressionseinrichtung und damit zur Verschleiß- und Reibungsminderung. Darüber hinaus kann die Kompressionseinrichtung 2 auch ölgedichtet sein, d.h. fertigungsbedingte Spalte im Kompressionsraum werden durch den sich in diesem Spalt ausbildenden Ölfilm gedichtet, um den Betrieb der Kompressionseinrichtung zu ermöglichen oder zumindest zu optimieren.
  • Das zum Betrieb der Kompressionseinrichtung 2 erforderliche Öl wird in einem Ölsumpf 36 am Boden des Gehäuses 3 gesammelt. Von dort wird das Öl über eine nicht dargestellte Ölpumpe entnommen und der Kompressionseinrichtung 2 zugeführt. Überschüssiges Öl kann von der Kompressionseinrichtung 2 über entsprechende Spülöffnungen abgegeben und nachfolgend wieder im Sumpf 36 gesammelt werden.
  • Aufgrund der Funktionsweise der Kompressionseinrichtung 2 als ölgeschmierte und wahlweise auch ölgedichtete Maschine wird ein Teil des Öls unerwünscht mit dem zu fördernden Fluid ausgetrieben und erreicht dort den auslassseitigen Sammler 32. Um zu vermeiden, dass dieses Öl den auslassseitigen Sammler 32 zusammen mit dem Fluidstrom über den zweiten Anschlussstutzen 322 verlässt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, im auslassseitigen Sammler 32 ein Filterelement 4 anzuordnen. Das Filterelement 4 kann einen Koaleszenzabscheider und/oder einen Massenkraftabscheider enthalten oder daraus bestehen. Ausführungsformen eines Koaleszenzabscheiders werden nachfolgend anhand der Figuren 3 und 4 näher erläutert.
  • Das Filterelement 4 ist dazu eingerichtet und bestimmt, bei Betrieb des Verdichters 1 das Öl schwerkraftgetrieben und/oder durch Kapillarkräfte der Sammelstelle 325 zuzuführen. Sobald sich dort eine vorgebbare Menge des Öls gesammelt hat, wird dieses über ein Ventil 6 einer Rücklaufleitung 5 zugeführt, welche das Öl aus der Sammelstelle 325 in den Ölsumpf 36 zurückführt. Auf diese Weise enthält das aus dem zweiten Anschlussstutzen 322 austretende Fluid kein oder eine geringere Menge des Öls, wodurch die Verschmutzung nachfolgender Komponenten verringert oder vermieden wird. Im Falle einer Wärmepumpe, einer Klimaanlage oder einer Kältemaschine kann hierdurch die Leistung und/oder der Wirkungsgrad ansteigen.
  • Anhand der Figur 2 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. Auch Figur 2 stellt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Verdichter dar. Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede beschränkt.
  • Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, umgibt das Filterelement 4 nicht die Öffnung 352 und damit die Einlassseite des auslassseitigen Sammlers, sondern das Filterelement 4 ist vor dem zweiten Anschlussstutzen 322 angeordnet. Mit dem Fluid gefördertes Öl kann sich somit an Oberflächen des Sammlers niederschlagen und von dort schwerkraftgetrieben in die Sammelstelle 325 ablaufen. Danach noch verbleibendes Öl wird durch das Filterelement 4 unmittelbar vor dem Verlassen des Fluidstromes durch den zweiten Anschlussstutzen 322 entfernt und von dort ebenfalls der Sammelstelle 325 zugeführt. Auch in diesem Fall kann das Filterelement 4 ein Koaleszenzabscheider und/oder ein Massenkraftabscheider sein. Die einfachste Form eines Massenkraftabscheiders kann ein Prallblech sein, welches die Strömung so umlenkt, dass der Ölnebel aufgrund seiner Massenträgheit am Prallblech haften bleibt und dort schwerkraftgetrieben in die Sammelstelle 25 abläuft. Ein Koaleszenzabscheider kann wie vorstehend in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben aufgebaut sein.
  • Die Sammelstelle 25 kann auch in diesem Fall den tiefsten Punkt es auslassseitigen Sammlers 32 darstellen, sodass das Öl ohne weitere Maßnahmen, wie beispielsweise Pumpen, dort gesammelt und über das Ventil 6 und die Rücklaufleitung 5 im Sumpf 36 zugeführt wird.
  • Beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, dass das Ventil 6 solange geschlossen bleibt, bis sich in der Sammelstelle 325 eine ausreichende Menge des Öls angesammelt hat. Hierdurch wird vermieden, dass das Fluid in unerwünschter Weise vom auslassseitigen Sammler 32, welcher unter vergleichsweise hohem Druck steht, in den einlassseitigen Sammler 31, welcher unter vergleichsweise niedrigem Druck steht, zurückfließt. Ein solcher Rückfluss würden einen Teil des von der Kompressionseinrichtung 2 komprimierten und geförderten Fluides zurückführen, sodass dieses erneut gefördert werden müsste. Damit sinkt der Wirkungsgrad des Verdichters. Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil durch das Ventil 6, welches die Rücklaufleitung 5 solange verschließt, bis in der Sammelstelle 325 eine hinreichende Ölmenge gesammelt wurde. Sodann öffnet das Ventil 6 kurzzeitig, um das Öl über die Rücklaufleitung 5 in den Sumpf 36 zu überführen. Dies erfolgt einerseits schwerkraftgetrieben. Andererseits hilft auch die Druckdifferenz zwischen auslassseitigem und einlassseitigem Sammler, das Öl durch die Rücklaufleitung zu fördern. Bei Unterschreiten eines vorgebbaren Ölstandes in der Sammelstelle 325 schließt das Ventil 6. Hierzu kann das Ventil 6 beispielsweise ein Magnetventil oder ein Formgedächtnisventil sein. Diese können über eine elektronische Steuerung und eine optionale zugehörige Sensorik, welche den Ölstand in der Sammelstelle 325 überwacht, angesteuert werden. Das Ventil kann somit zeitgesteuert und/oder in Abhängigkeit des gemessenen Ölstandes in der Sammelstelle 325 angesteuert werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Ventil 6 ein Schwimmerventil sein. Ein solches Schwimmerventil wird nachfolgend anhand der Figur 5 näher erläutert.
  • Anhand der Figuren 3 und 4 werden zwei Ausführungsformen eines Koaleszenzabscheiders im Schnitt dargestellt. Figur 3 zeigt einen Schnitt durch einen Koaleszenzabscheider 4, welcher beispielsweise wie in Figur 1 gezeigt über der Öffnung 352 im auslassseitigen Sammler 32 angeordnet sein kann. Der Koaleszenzabscheider enthält eine erste Lage 41 und zumindest eine zweite Lage 42. Daneben zeigt Figur 3 auch eine optionale dritte Lage 43, welche in anderen Ausführungsformen auch entfallen kann.
  • Die erste Lage 41 stellt die eigentliche Filterlage dar, welche der Ölabscheidung dient. Diese kann beispielsweise aus einer Mehrzahl von Fasern bestehen, welche beispielsweise als Vlies, als Gewirk, Gestrick oder Geflecht zusammengefügt sind, sodass sich zwischen benachbarten Fasern Poren ausbilden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die erste Lage 41 einen porösen Formkörper enthalten, beispielsweise einen offenporigen Schaum. In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die zweite Lage 42 ein Metall oder eine Legierung enthalten, beispielsweise in Form eines Streckmetallgitters bzw. eines Stapels von Streckmetallgittern oder Lochblechen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die erste Lage 41 auch eine Mehrzahl unterschiedlicher Lagen enthalten, beispielsweise eine Vlieslage, welche ein- oder beidseitig von einem Gestrick oder Gewirk umgeben ist oder einem porösen Formkörper, welcher in ein Vlies eingebettet ist. Der Fachmann wird hier eine Vielzahl möglicher Ausführungsformen erkennen. Fasern oder Formkörper können aus einem Metall oder einer Legierung, Glas oder Kunststoff bestehen. Fasern, Lochbleche oder Streckmetallgitter können mit einer oleophoben oder oleophilen Beschichtung versehen sein.
  • Die erste Lage 41 stellt das eigentliche Filterelement dar. Dies bedeutet, dass beim Durchtritt des Fluides durch die erste Lage 41 das Fluid die Lage 41 nahezu unverändert durchdringt, darin enthaltener Ölnebel jedoch zumindest teilweise an den inneren Oberflächen des porösen Körpers der ersten Lage 41 gebunden wird. Der solchermaßen gebundene Ölfilm kann in den Poren der ersten Lage 41 zu größeren Tropfen anwachsen, welche sodann schwerkraftgetrieben entweder in der ersten Lage oder über die benachbarten zweiten und/oder dritten Lagen 42 und 43 aus dem Koaleszenzabscheider 4 ablaufen.
  • Die zweite Lage 42 und die optionale dritte Lage 43 können wie vorstehend beschrieben dem Transport des Öles in die Sammelstelle 325 dienen. Hierzu kann die zweite Lage 42 und/oder die dritte Lage 43 einen ähnlichen Aufbau aufweisen wie die erste Lage 41, wobei die Porengröße bzw. die Porengrößenverteilung größer gewählt sein kann als die mittlere Porengröße bzw. Porengrößenverteilung der ersten Lage 41. Auf diese Weise können die Funktionen Abscheiden und Transport räumlich voneinander getrennt sein.
  • In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die zweite Lage 42 sowie die optionale dritte Lage 43 auch lediglich der mechanischen Stabilisierung der ersten Lage 41 dienen. Hierzu kann die zweite und/oder dritte Lage eine perforierte Materiallage enthalten, beispielsweise ein Metall oder eine Legierung in Form eines Bleches oder eines Kunststoffs, welche jeweils mit Bohrungen 425 und 435 versehen sind. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Poren 425 in der zweiten Lage 42 und die Poren 435 in der dritten Lage 43 so versetzt zueinander angeordnet sein, dass diese in Strömungsrichtung des Fluides nicht übereinander angeordnet sind. Dies verlängert den vom Fluid in der ersten Lage 41 zurückgelegten mittleren Weg, sodass die Abscheidung verbessert sein kann. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Bohrungen auch übereinander angeordnet sein, um den Strömungswiderstand zu senken.
  • Anhand der Figur 4 wird eine zweite Ausführungsform eines Koaleszenzabscheiders näher erläutert. Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede der Erfindung beschränkt. Der wesentliche Unterschied ist die Ausführung der Bohrungen 435 in der dritten Lage 43. Diese sind dergestalt ausgeführt, dass ein Überstand 431 aus der dritten Lage 43 ausgestanzt wird, sodass sich einerseits ein Spalt als Öffnung 435 ergibt und andererseits ein Rest der ausgestanzten Materiallage als Überstand 431 über der Öffnung steht. Dies vermeidet, dass Bestandteile der ersten Lage 41 durch den Strom des Fluides aus der Öffnung 435 ausgetragen werden. Weiterhin wird vermieden, dass große, sich von der Wandung des zweiten Sammlers ablösende Öltropfen in die erste Lage 41 eindringen. Diese können vielmehr über den Überstand 431 an der Außenseite der dritten Lage 43 ablaufen.
  • Anhand der Figur 5 wird eine erste Ausführungsform eines Ventils 6 näher erläutert. Das Ventil 6 sitzt in einem Gehäuse 62, welches in etwa eine zylindrische Grundform aufweist und ausgehend vom Boden der Sammelstelle 325 durch die Trennwand 35 in den ersten Sammler 31 hineinragt. Am Ende des Gehäuses 62 findet sich ein Konus 625, welcher mit einem ebenfalls konusförmigen, komplementär geformten Dichtelement 615 abgedichtet werden kann.
  • Das Dichtelement 615 ist an einem Schwimmer 61 befestigt. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Dichtelement 615 und der Schwimmer 61 einstückig gefertigt sein, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial.
  • An der oberen Wandung des Gehäuses 3 befindet sich ein Führungsstab 63, welcher ebenfalls etwa senkrecht auf der Trennwand 35 steht und parallel zur Symmetrieachse des Gehäuses 62 in dieses hineinragt. Hierzu ist der Führungsstab 63 mit seinem ersten Ende 631 an der Wandung des Gehäuses 3 befestigt, beispielsweise durch Löten oder Schweißen. Das zweite, gegenüberliegende Ende 632 kragt frei in das Gehäuse 62 hinein. Der Schwimmer 61 ist mit einer zentralen Bohrung versehen, in welche der Führungsstab 63 eingreift, sodass der Schwimmer entlang des Führungsstabs 63 auf- und abbewegt werden kann.
  • Sammelt sich nun Öl in der Sammelstelle 325, so läuft dieses an der tiefsten Stelle der Sammelstelle 325 in das Innere des Gehäuses 62. Dort ist der Ausgang zunächst durch das Dichtelement 615, welches im Konus 625 anliegt, verschlossen. Mit steigendem Ölstand bekommt der Schwimmer 61 zunehmend mehr Auftrieb, bis dieser entlang des Führungsstabs 63 nach oben gleitet und das Dichtelement 615 freigibt. In diesem Fall kann das Öl durch die untere Öffnung 64 des Gehäuses 62 ablaufen. Nachdem der Ölstand hinreichend tief gesunken ist, senkt sich der Schwimmer 61 ab, sodass das Dichtelement 615 die Öffnung 64 wieder verschließen kann.
  • Auf den Schwimmer 61 wirkt einerseits dessen Gewichtskraft, welche den Schwimmer 61 nach unten und damit das Dichtelement 615 in die geschlossene Stellung bewegt. Dem entgegen wirkt die Auftriebskraft des sich im Gehäuse 62 und der Sammelstelle 325 sammelnden Öls. Auf den Schwimmer wirkt jedoch bei Betrieb der Vorrichtung zusätzlich noch eine weitere, sich aus der Druckdifferenz ergebende Kraft, welche das Dichtelement 615 ebenfalls in der geschlossenen Stellung hält. Diese Kraft ergibt sich aus der Druckdifferenz zwischen dem eingangsseitigen Sammler 31 und dem auslassseitigen Sammler 32. Da im auslassseitigen Sammler 32 der von der Kompressionseinrichtung hervorgerufene Druck herrscht, wird der Schwimmer 61 zusätzlich mit diesem Druck beaufschlagt bzw. über die Öffnung 64 in den Konus 625 hineingesaugt. In Abhängigkeit der von der Kompressionseinrichtung 2 bereitgestellten Druckdifferenz muss der Schwimmer 61 somit erhebliche Auftriebskräfte aufweisen, um gegen die Druckdifferenz noch zu öffnen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann daher eine optionale Feder 65 unterhalb des Schwimmers 61 angeordnet sein, welche das Dichtelement 615 aus dem Konus 625 hinausdrückt und die durch die Druckdifferenz hervorgerufene Kraft zumindest teilweise kompensiert.
  • Dieses Merkmal hat mehrere Vorteile. Zum einen kann der Schwimmer 61 kleiner dimensioniert werden, da das Öl nunmehr nur noch die Kraft zur Überwindung der Reibung der Führungsstange 63 und des Eigengewichtes aufbringen muss. Die durch die Druckdifferenz hervorgerufene Kraft auf den Schwimmer 61 wird durch die Feder zumindest teilweise oder überwiegend kompensiert. Zum anderen kann die Feder 65 so ausgelegt sein, dass diese den Schwimmer 61 bei Ausschalten der Kompressionseinrichtung 2 und nach Abbau der Druckdifferenz anhebt, sodass unabhängig vom jeweiligen Füllstand in der Sammelstelle 325 das Öl in jedem Fall in den Sumpf 36 abläuft, wenn der erfindungsgemäße Verdichter außer Betrieb genommen wird.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Feder 65 unterhalb des Dichtelement 615 eingezeichnet. Dies ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich kann die Feder auch an anderen Stellen des Schwimmers 61 angreifen, beispielsweise als Zugfeder entlang des Führungsstabs 63 oder als Druckfeder im Gehäuse 62, wobei die Feder am Übergang des Gehäuses 62 zum Konus 625 angreifen kann.
  • Anhand der Figuren 6 und 7 wird eine zweite Ausführungsform eines Ventils 6 näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 6 das Ventil in geschlossener Stellung und Fig. 7 zeigt das Ventil in geöffneter Stellung. Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede beschränkt.
  • Auch die zweite Ausführungsform der Erfindung verwendet eine Feder 65, welche dazu eingerichtet ist, den Schwimmer 61 mit dem daran angeordneten Dichtelement 615 in die geöffnete Stellung zu bewegen. Im Unterschied zu der in Fig. 5 gezeigten ersten Ausführungsform enthält die Feder 65 eine Formgedächtnislegierung bzw. besteht aus einer solchen Legierung. Eine solche Formgedächtnislegierung ist ein spezielles Metall, welches in zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen vorliegen kann. Die Formwandlung der Feder basiert damit auf der temperaturabhängigen Änderung der Kristallstruktur. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Feder 65 bei hoher Temperatur die in Fig. 6 gezeigte, vergleichsweise geringe Längsausdehnung auf. Bei niedrigerer Temperatur nimmt die Feder die in Fig. 7 gezeigte Form mit größerer Längsausdehnung an.
  • Wird der erfindungsgemäße Verdichter außer Betrieb gesetzt, so kühlt das Gehäuse 3 mit sämtlichen darin enthaltenen Komponenten ab. Dies führt dazu, dass die Feder 65 die in Fig. 7 gezeigte Stellung einnimmt. Hierdurch wird das Dichtelement 615 aus dem Konus 625 herausgedrückt und die Öffnung 64 freigegeben. Damit läuft in der Sammelstelle 325 befindliches Öl bei Außerbetriebsetzen des Verdichters 1 zuverlässig in den Sumpf 36 ab.
  • Wird der Verdichter nunmehr in Betrieb genommen, so wird das Fluid durch die Kompressionseinrichtung 2 verdichtet und dabei erwärmt. Das erwärmte Fluid strömt anfangs teilweise durch die Sammelstelle 325, den Konus 625 und die Öffnung 64 in den Einlassseitigen Sammler 31 zurück. Die Strömung des erwärmten Fluides an der Feder 65 führt zur Erwärmung der Feder 65. Diese zieht sich dadurch zusammen und nimmt die in Fig. 6 gezeigte, verkürzte Form ein. Hierdurch wird der Schwimmer 61 abgesenkt und das Dichtelement 615 in den Konus 625 geführt. Dies führt zum Verschließen der Öffnung 64, so dass der Strom des erwärmten Fluides an der Feder 65 zum Erliegen kommt. Der Verdichter 1 befindet sich nun im Normalbetrieb, bei welchem Das Fluid vom einlassseitigen Sammler 31 in den auslassseitigen Sammler 32 gefördert wird und diesen durch den zweiten Anschlussstutzen 322 verlässt.
  • Während des Regelbetriebes vom Fluid mitgerissenes Öl wird wie vorstehend beschrieben im Filterelement 4 zumindest teilweise abgeschieden und der Sammelstelle 325 zugeführt. Das die Feder 65 steht in thermischen Kontakt mit dem einlassseitigen Sammler 31 und kann daher Wärmeenergie an das unverdichtete, vergleichsweise kalte Fluid abgeben. Gleichzeitig wird der Schwimmer 61 durch die vom Öl in der Sammelstelle 325 erzeugten Auftriebskräfte nach oben bewegt. Dies führt nach hinreichend langer Betriebszeit schließlich dazu, dass der Schwimmer 61 wieder die in Fig. 7 gezeigte, geöffnete Stellung einnimmt, in dem dieser an der Führungsstange 63 emporgleitet und die Öffnung 64 frei gibt.
  • Nun kann das in der Sammelstelle 325 befindliche Öl über die Öffnung 64 und eine optionale Rücklaufleitung in den Sumpf 36 abfließen. Im Anschluss daran schließt sich das Ventil 6 wieder, wie vorstehend bei der Erstinbetriebnahme beschrieben.
  • Anhand der Fig. 8 wird eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils 6 beschrieben. Das Ventil 6 gemäß der dritten Ausführungsform weist wiederum eine Öffnung 64 auf, welche von einem Dichtelement 615 verschlossen werden kann. Das Dichtelement 615 befindet sich am Ende einer Schubstange 73. Die Schubstange 73 wird von elektrischen Antriebsmitteln 7 auf und ab bewegt, so dass das Dichtelement 615 von der geöffneten in die geschlossene Stellung und von der geschlossenen in die geöffnete Stellung bewegt werden kann.
  • Die elektrischen Antriebsmittel 7 können beispielsweise eine Magnetspule enthalten, welche bei Stromfluss ein Magnetfeld erzeugt, welches eine ferromagnetische Schubstange 73 anzieht und damit das Ventil 6 öffnet. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die elektrischen Antriebsmittel 7 einen Motor enthalten, beispielsweise einen Schrittmotor oder einen Linearmotor. Ein solcher Motor kann beispielsweise über einen Spindelantrieb die Schubstange 73 bewegen und somit das Dichtelement 615 öffnen.
  • Zum Öffnen und Schließen des Dichtelementes 615 ist eine nicht dargestellte elektronische Steuerung bzw. Regelung vorhanden. Dieser wird ein Ist-Wert des Ölstandes in der Sammelstelle 625 zugeführt, welcher durch eine Sensorik erfasst wird. Wird erkannt, dass der Ist-Wert einen vorgebbaren Soll-Wert übersteigt, kann an entsprechendes Steuersignal an die Antriebsmittel 7 ausgegeben werden.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Sensorik einen unteren Endlagenschalter 731 und einen oberen Endlagenschalter 732. Die Endlagenschalter 731 und 732 werden von einem Schwimmer 61 betätigt, welcher eine Durchgangsbohrung aufweist, durch welche die Schubstange 73 geführt ist, so dass der Schwimmer 61 entlang der Schubstange 73 auf- und abgleitet.
  • Befindet sich der Schwimmer 61 in der unteren Stellung, so liegt dieser mit seinem Eigengewicht auf dem unteren Endlagenschalter 731 auf. Somit kann der Steuer- oder Regeleinrichtung gemeldet werden, dass sich kein bzw. nur eine geringe Ölmenge in der Sammelstelle 325 befindet. Bei steigendem Ölstand in der Sammelstelle 325 schwimmt der Schwimmer 61 auf dem Öl auf, bis dieser den oberen Endlagenschalter 732 erreicht. Wird dieser Endlagenschalter betätigt, so gibt die Steuer- oder Regeleinrichtung den elektrischen Antriebsmitteln 7 das Signal zum Öffnen des Dichtelementes 615 im Konus 625.
  • Mit dem Ablaufen des Öls aus der Sammelstelle 325 sinkt der Schwimmer 61 wieder ab, bis dieser den unteren Endlagenschalter 731 betätigt. Hieraus erzeugt die Steuer- oder Regeleinrichtung ein Signal zum Schließen der elektrischen Antriebsmittel 7, so dass die Öffnung 64 wieder verschlossen und ein unerwünschtes Überströmen des komprimierten Fluides vom auslassseitigen Sammler 32 in den einlassseitigen Sammler 31 vermieden wird.
  • Neben dieser Basisfunktionalität kann die Steuer- oder Regeleinrichtung weitere Funktionen übernehmen, beispielsweise kann eine Sicherheitsabschaltung des Verdichters 1 erfolgen, wenn nach einer vorbestimmten Öffnungszeit des Ventils 6 der Schwimmer 61 den Endlagenschalter 731 nicht erreicht.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die Kombination der Endlagenschalter 731 und 732 mit einem Schwimmer 61 lediglich beispielhaft zu verstehen ist. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können andere Arten der Sensorik zur Füllstandsmessung der Sammelstelle 325 verwendet werden, beispielsweise induktive, kapazitive oder optische Sensoren. In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung können Sensoren Verwendung finden, welche auf einer elektrischen Widerstandsmessung basieren. In diesen Fällen kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung auch auf einen Schwimmer 61 verzichtet werden.
  • Figur 9 erläutert die Funktionsweise einer vierten Ausführungsform eines Ventils. Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede beschränkt. Die vierte Ausführungsform ist der zweiten Ausführungsform ähnliich, welche anhand der Figuren 6 und 7 erläutert wurde.
  • Die vierte Ausführungsform verwendet eine im Vergleich zur zweiten Ausführungsform längere Rücklaufleitung 5, welche das Öl tief in den einlasseitigen Sammler 31 zurückleitet.
  • Die Feder 65, welche eine Formgedächtnislegierung enthalten kann bzw. daraus bestehen kann, ist am Ende der Rücklaufleitung 5 und damit ebenfalls im einlasseitigen Sammler 31 angeordnet. Die Feder kann eine höhere Federkraft erzeugen, wenn diese relativ kalt ist und eine niedrigere Federkraft erzeugen, wenn diese relativ warm ist. Da die Feder 65 in der vierten Ausführungsform im Mittel niedrigeren Temperaturen ausgesetzt ist, ist die Federkraft im Mittel höher. Die Feder 65 wirkt über eine Schubstange 66 auf das Dichtelement 615, wobei die Schubstange 66 innerhalb der Rücklaufleitung 5 geführt ist.
  • Da das Öl auf seinem Weg durch die Rücklaufleitung 5 abkühlt, vermeidet die vierte Ausführungsform das Problem, dass das Ventil 64 durch das Dichtelement 615 unmittelbar verschlossen wird, wenn die Feder 65 mit dem heißen, ablaufenden Öl in Kontakt kommt und dadurch die Federkraft abnimmt. Hierdurch kann eine vollständige Entleerung der Sammelstelle sichergestellt werden.
  • Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung "erste" und "zweite" Ausführungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Claims (15)

  1. Verdichter (1) mit einer Kompressionseinrichtung (2) mit einem Einlass (21) und einem Auslass (22) und mit einem einlassseitigen Sammler (31) und einem auslassseitigen Sammler (32), wobei die Kompressionseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, ein Fluid aus dem einlassseitigen Sammler (31) in den auslassseitigen Sammler (32) zu fördern, dadurch gekennzeichnet, dass
    im auslassseitigen Sammler (32) weiterhin ein Filterelement (4) vorhanden ist, welches dazu eingerichtet ist, Öl aus dem Fluid zumindest teilweise aufzunehmen und an eine Sammelstelle (325) im auslassseitigen Sammler (32) zu transportieren, wobei
    der einlassseitige Sammler (31) und der auslassseitige Sammler (32) weiterhin über eine Rücklaufleitung (5) miteinander verbunden sind, welche an der Sammelstelle (325) ansetzt und mit einem Ventil (6) verschließbar ist, wobei das Ventil dazu eingerichtet ist, dann zu öffnen, wenn im auslassseitigen Sammler (32) Öl zur Rückführung in den einlassseitigen Sammler (31) ansteht.
  2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) ausgewählt ist aus einem Schwimmerventil und/oder einem Magnetventil und/oder einem Formgedächtnis-Ventil und/oder ein durch einen Motor angetriebenes Ventil.
  3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwimmerventil eine Feder (65) enthält, welche das Ventil in Öffnungsrichtung mit einer Federkraft beaufschlagt und/oder
    dass die Feder (65) über eine Schubstange (66) auf das Ventil einwirkt.
  4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Formgedächtnislegierung enthält oder daraus besteht.
  5. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin enthaltend eine Sensorik, welche dazu eingerichtet ist, die Ölmenge in der Sammelstelle zu bestimmen und bei Erreichen einer vorgebbaren Menge das Ventil (6) entweder für eine vorgebbare Zeit oder bis zum Unterschreiten des Ölstandes in der Sammel¬stelle (325) zu öffnen.
  6. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelstelle (325) am tiefsten Punkt des auslassseitigen Sammlers (32) angeordnet ist.
  7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (4) einen Koaleszenzabscheider und/oder einen Massenkraftabscheider enthält oder daraus besteht.
  8. Verdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Koaleszenzabscheider zumindest eine erste Lage (41) und zumindest eine zweite Lage (42) enthält, wobei die erste Lage ausgewählt ist aus einem Vlies und/oder einem porösen Formkörper mit einer ersten Porengröße und die zweite Lage ausgewählt ist aus einem Vlies oder einem Formkörper mit einer zweiten Porengröße oder einer perforierten Materiallage.
  9. Verdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Koaleszenzabscheider weiterhin eine dritte Lage (43) enthält, welche ausgewählt ist aus einem Vlies oder einem Formkörper mit der zweiten Porengröße oder einer perforierten Materiallage.
  10. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Gehäuse (3) aufweist, welches mit zumindest einer Trennwand (35) in zumindest zwei Teilvolumina geteilt ist, wobei ein Teilvolumen den einlassseitigen Sammler (31) bildet und das andere Teilvolumen und den auslassseitigen Sammler (32) bildet.
  11. Wärmepumpe oder Klimaanlage oder Kältemaschine mit zumindest einem Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Verfahren zum Verdichten eines Fluides, bei welchem das Fluid über einen einlassseitigen Sammler (31) dem Einlass (21) einer Kompressionseinrichtung (2) zugeführt und über den Auslass (22) der Kompressionseinrichtung (2) in einen auslassseitigen Sammler (32) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass
    Öl aus dem Fluid zumindest teilweise einem Filterelement (4) zugeführt wird, welches im auslassseitigen Sammler (32) angeordnet ist, wobei das Öl aus dem Filterelement (2) schwerkraftgetrieben einer Sammelstelle (325) im auslassseitigen Sammler (32) zugeführt wird und von dort über eine mit einem Ventil (6) verschließbare Rücklaufleitung (5) in den einlassseitigen Sammler (31) gelangt, wobei das Ventil, dann geöffnet wird, wenn im auslassseitigen Sammler (32) Öl zur Rückführung in den einlassseitigen Sammler (31) ansteht.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) in einem ersten Betriebszustand geschlossen ist und in einem zweiten Betriebszustand geöffnet ist und/oder
    dass die Ölmenge in der Sammelstelle (325) bestimmt wird und bei Erreichen einer vorgeb¬baren Menge das Ventil (6) entweder für eine vorgebbare Zeit oder bis zum Unterschreiten des Ölstandes in der Sammel¬stelle (325) öffnet.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) ausgewählt ist aus einem Schwimmerventil und/oder einem Magnetventil und/oder einem Formgedächtnis-Ventil und/oder ein durch einen Motor angetriebenes Ventil.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (4) einen Koaleszenzabscheider und/oder einen Massenkraftabscheider enthält oder daraus besteht.
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