EP3578817B1 - 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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EP3578817B1
EP3578817B1 EP19178725.8A EP19178725A EP3578817B1 EP 3578817 B1 EP3578817 B1 EP 3578817B1 EP 19178725 A EP19178725 A EP 19178725A EP 3578817 B1 EP3578817 B1 EP 3578817B1
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EP
European Patent Office
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side collector
oil
outlet
valve
inlet
Prior art date
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Active
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EP19178725.8A
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English (en)
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EP3578817A1 (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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    • 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 with a compression device with an inlet and an outlet and with an inlet-side collector and an outlet-side collector, the compression device being set up to convey a fluid from the inlet-side collector into the outlet-side collector.
  • the invention also relates to a heat pump, air conditioning or refrigeration machine equipped with such a compressor, and a method for compressing a fluid. Devices and methods of this type can be used in particular for compressing a refrigerant which transports useful heat between an evaporator and a condenser in heat pumps, air conditioning systems or refrigerating machines.
  • 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 refrigeration machine.
  • the cleaned refrigerant is immediately contaminated again during the subsequent compression, contamination of subsequent components with oil is not reliably prevented.
  • Pipes, condenser and evaporator can be contaminated with a permanent oil layer, which is established as a mass balance between the entry from the contaminated refrigerant and the discharge from the returning refrigerant. This oil film can lead to thermal resistance, so that the performance of the device equipped with the known compressor can decrease.
  • a compressor unit is known in which the compressed, oil-laden gas is passed over a sieve wire body in order to separate the entrained oil particles.
  • the oil separated on the mesh of the sieve wire body collects at the bottom of the pressure chamber.
  • a valve should be used which is controlled depending on the oil level in the pressure chamber.
  • the WO 02/42645 A1 discloses a compressor.
  • the gas stream conveyed by this is fed to a lubricant separator.
  • a branch duct connects to the lubricant separator, which leads back to the compressor and in which a control valve is arranged.
  • the EP 3 136 020 A1 shows a compressor and an oil separator.
  • This oil separator has a return line which returns the oil to the compressor.
  • a capillary tube is arranged in the return line as a flow limiter, which represents a flow resistance.
  • the flow through the return line is not regulated depending on the oil level, so that the oil return worsens the efficiency.
  • a compressor which has an oil separator.
  • the oil separator is provided with a return line which returns the oil to the compressor after the compressor has been switched off.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a compressor and a heat pump, air conditioning or refrigeration machine equipped therewith with improved performance.
  • a compressor with at least one compression device having at least one inlet and at least one outlet.
  • the compression device can be, for example, a known screw compressor, a rotary piston compressor, a reciprocating piston compressor, a scroll compressor, a rotary vane compressor, a swash plate compressor or another known compression device.
  • a fluid, in particular a refrigerant is made available to this at the inlet at a comparatively low pressure and a low temperature. This is conveyed in the compression device and compressed in the process, so that it is released via the outlet of the compression device with a higher pressure and, in some cases, a higher temperature.
  • the compression device usually has an oil supply.
  • this oil is used for lubrication, ie to reduce friction and to protect the moving parts of the compression device against wear.
  • the oil can also be used to seal the gap, so that the fluid to be compressed is undesirably transferred 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 also has an inlet-side collector and an outlet-side collector.
  • the collector in the sense of the present description is a delimited volume, for example part of the housing of the compressor or a separate reservoir.
  • the fluid or refrigerant to be compressed is fed to the collector on the inlet side.
  • the compression device sucks in the gas from the inlet-side collector, compresses it and feeds it via its outlet to the outlet-side collector.
  • the collector on the outlet side is also a delimited, pressure-resistant volume, for example a housing part or a separate pressure accumulator in the line system of the device provided with the compressor.
  • Pipelines can be connected to the outlet-side collector, 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 can be arranged in the outlet-side collector. This leads to the compression device and its drive means being washed around by the fluid or refrigerant flowing past and thereby cooled. In some embodiments of the invention, separate cooling by air or liquid can thereby be dispensed with.
  • the oil lubrication and oil seal of the compression device have the effect that a small amount of oil is discharged from the compression device. This oil is then together with the pumped fluid in the outlet Collectors promoted.
  • the filter element is designed to at least partially absorb the oil from the fluid.
  • a plurality of filter elements can also be cascaded so that the fluid flows through them sequentially.
  • a plurality of filter elements can be arranged in parallel so that only a partial flow of the fluid flows through each filter element.
  • the arrangement of the filter element according to the invention in the outlet-side collector saves the installation space required for a separate oil separator.
  • operational reliability increases, since the installation of the oil separator or the filter element can no longer be forgotten during the final assembly of a heat pump or an air conditioning system.
  • the oil absorbed by the filter element is aggregated into larger drops in the filter element, which are then transported, driven by gravity, to a collection point in the outlet-side collector.
  • the collection point can be the lowest point of the outlet-side collector, so that the oil deposited on the walls of the outlet-side collector also collects there.
  • a separate conveying device within the collector can be dispensed with in this way.
  • At least one return line which is set up to feed the oil from the collection point to an oil sump and / or the compression device, starts at the collection point.
  • at least one valve is located on or in the return line which the return line can be closed.
  • the permeability of the return line can be controlled so that it is only opened when there is actually oil to return. This can increase the efficiency of the compressor according to the invention.
  • the valve is a float valve.
  • a float valve has the advantage that it can work automatically without complex electronic controls. The float opens the valve when a predeterminable first oil level is reached and closes the valve when it falls below a predeterminable second oil level, so that the oil is reliably returned and pressure losses in the fluid to be conveyed are avoided.
  • a solenoid valve and / or a motor-driven valve can optionally be present which determines the amount of oil in the collection point and, when a predefinable amount is reached, opens the valve either for a predefinable time or until the oil level in the collection point falls below the level.
  • the valve can be opened as a function of time or volume flow by an electronic control or regulation system, for example after a certain operating time or after a certain amount of fluid conveyed.
  • the filter element can contain or consist of a coalescence separator. In other embodiments of the invention, the filter element can contain or consist of a mass force separator. In yet other embodiments of the invention, the filter element can contain both a coalescence separator and a mass force separator.
  • a mass force separator is based on a mechanical structure that leads to flow deflection.
  • the flow can be deflected in such a way that the oil mist is at least partially deposited on the structures used for deflection, aggregated there to form larger drops and then fed to the collection point driven by gravity.
  • the inertial force separator can thus contain or consist of at least one baffle plate and / or a cyclone and / or a pipe bend.
  • a coalescence separator can contain at least one first layer and at least one second layer, the first layer being selected from a fleece and / or a porous shaped body with a first pore size and the second layer being selected from a fleece or a shaped body with a second pore size or a perforated material layer.
  • the second pore size can be larger than the first 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 separate layers of the coalescence separator.
  • a perforated material layer can contain a metal or plastic and be provided with regular or irregular holes. In some embodiments of the invention, such a material layer can furthermore have fluid channels which reliably discharge the oil discharged from the first layer into the collection point.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a compressor according to the invention in section.
  • the compressor 1 contains a housing 3, which can be made of metal or plastic, for example.
  • the housing 3 can be manufactured, for example, as a cast or deep-drawn part from a steel or aluminum sheet.
  • the housing 3 has an approximately round base area and thus an approximately cylindrical appearance overall.
  • the housing has a mounting flange 37 in the bottom area, with which the housing can be fastened in a vehicle, aircraft or a building.
  • the invention is not restricted to this form of housing.
  • the compression device 2 conveys the fluid into the outlet-side collector 32. There, the compressed fluid can be fed to a subsequent use via a second connection piece 322 and can be used, for example, to drive a machine tool, a heat pump, an air conditioning system or a refrigeration machine.
  • the compression device can also be operated with a plurality of drive means 25.
  • several compression devices 2 can also be present in the housing 3, which either convey the fluid in series in order to achieve a higher final pressure, or which convey the fluid in parallel in order to increase the flow rate.
  • a plurality of compression devices 2 can be operated with a single electric drive device 25 or, in turn, a plurality of drive devices 25 are available to drive the plurality of compression devices 2.
  • the compression device 2 is usually provided with an oil supply.
  • the oil serves to lubricate the moving parts of the compression device and thus to reduce wear and friction.
  • the compression device 2 can also be oil-sealed, ie 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 compression device 2 Due to the functioning of the compression device 2 as an oil-lubricated and optionally also oil-sealed machine, some of the oil is undesirably expelled with the fluid to be pumped and reaches the outlet-side collector 32 there.
  • a filter element 4 in the outlet-side collector 32.
  • the filter element 4 can contain or consist of a coalescence separator and / or a mass force separator. Embodiments of a coalescence separator are described below with reference to FIG Figures 3 and 4 explained in more detail.
  • the filter element 4 is set up and intended to feed the oil to the collecting point 325 driven by gravity and / or by capillary forces when the compressor 1 is in operation. As soon as a predeterminable amount of oil has collected there, it is fed via a valve 6 to a return line 5, which returns the oil from the collection point 325 to the oil sump 36. In this way, the fluid emerging from the second connecting piece 322 contains no or a smaller amount of the oil, as a result of which the contamination of the following components is reduced or avoided. In the case of a heat pump, an air conditioning system or a refrigeration machine, this can increase the output and / or the efficiency.
  • Figure 2 Based on Figure 2 a second embodiment of the invention is explained. Also Figure 2 represents a section through a compressor according to the invention. Identical components of the invention are provided with the same reference symbols, 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 collector, but the filter element 4 is arranged in front of the second connection piece 322. Oil conveyed with the fluid can thus be deposited on the surfaces of the collector and drain from there into the collecting point 325 driven by gravity. Any oil still remaining is then removed by the filter element 4 immediately before the fluid flow leaves the second connection piece 322 and from there likewise fed to the collection point 325.
  • the filter element 4 can be a coalescence separator and / or a mass force separator.
  • the simplest form of a mass force separator can be a baffle plate, which deflects the flow in such a way that the oil mist adheres to the baffle plate due to its inertia and runs off into the collecting point 25 driven by gravity.
  • a coalescer can be used as described above in connection with Figure 1 be constructed as described.
  • the collecting point 25 can represent the lowest point of the outlet-side collector 32, so that the oil is collected there without further measures, such as pumps, and is supplied to the sump 36 via the valve 6 and the return line 5.
  • Both embodiments have in common that the valve 6 remains closed until a sufficient amount of the oil has accumulated in the collection point 325. This avoids that the fluid is in an undesirable manner from the outlet-side collector 32, which under comparatively high pressure, flows back into the inlet-side collector 31, which is under comparatively low pressure. Such a backflow would return part of the fluid compressed and conveyed by the compression device 2, so that this would have to be conveyed again. This reduces the efficiency of the compressor.
  • the invention avoids this disadvantage through the valve 6, which closes the return line 5 until a sufficient amount of oil has been collected in the collection point 325.
  • the valve 6 then opens briefly in order to transfer the oil via the return line 5 into the sump 36. This is done on the one hand by gravity.
  • the pressure difference between the outlet-side and inlet-side collectors also helps to pump the oil through the return line.
  • the valve 6 closes.
  • the valve 6 can be, for example, a shape memory valve. The valve can thus be activated as a function of the measured oil level in the collection point 325.
  • the valve 6 is a float valve. Such a float valve is described below with reference to Figure 5 explained in more detail.
  • FIG. 3 shows a section through a coalescence separator 4, which, for example, as in FIG Figure 1 shown above the opening 352 in the outlet-side collector 32 can be arranged.
  • the coalescence separator contains a first layer 41 and at least one second layer 42 Figure 3 also an optional third layer 43, which can also be omitted in other embodiments.
  • the first layer 41 represents the actual filter layer, which is used for oil separation. This can for example consist of a plurality of fibers, which for example as a fleece, knitted fabric, knitted fabric or braid are joined together so that pores form between adjacent fibers.
  • the first layer 41 can contain a porous shaped body, for example an open-cell foam.
  • the second layer 42 can contain 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 can also contain a plurality of different layers, for example a nonwoven layer which is surrounded on one or both sides by a knitted fabric or a porous shaped body which is embedded in a nonwoven.
  • Fibers or molded bodies can consist of a metal or an alloy, glass or plastic. Fibers, perforated sheets or expanded metal grids can be provided with an oleophobic or oleophilic coating.
  • the first layer 41 represents the actual filter element. This means that when the fluid passes through the first layer 41, the fluid penetrates the layer 41 almost unchanged, but the oil mist contained therein is at least partially bound to the inner surfaces of the porous body of the first layer 41 becomes.
  • the oil film bound in this way can grow into larger droplets in the pores of the first layer 41, which then drain out of the coalescence separator 4 either in the first layer or via the adjacent second and / or third layers 42 and 43, driven by gravity.
  • the second layer 42 and the optional third layer 43 can be used to transport the oil into the collection point 325 as described above.
  • the second layer 42 and / or the third layer 43 can have a similar structure to the first layer 41, the pore size or the The pore size distribution can be selected to be larger than the mean pore size or pore size distribution of the first layer 41. In this way, the functions of separation and transport can be spatially separated from one another.
  • the second layer 42 and the optional third layer 43 can also only serve to mechanically stabilize the first layer 41.
  • the second and / or third layer can contain a perforated material layer, for example a metal or an alloy in the form of a sheet metal or a plastic, which are each provided with bores 425 and 435.
  • the pores 425 in the second layer 42 and the pores 435 in the third layer 43 can be arranged offset from one another in such a way that they are not arranged one above the other in the flow direction of the fluid. This extends the mean path covered by the fluid in the first layer 41, so that the separation can be improved.
  • the bores can also be arranged one above the other in order to reduce the flow resistance.
  • valve 6 is seated in a housing 62, which has an approximately cylindrical basic shape and, starting from the bottom of the collecting point 325, projects 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 element 615 is attached to a float 61.
  • the sealing element 615 and the float 61 can be manufactured in one piece, for example from a plastic material.
  • a guide rod 63 On the upper wall of the housing 3 there is a guide rod 63, which is also approximately perpendicular to the partition 35 and protrudes into the housing 62 parallel to the axis of symmetry of the latter.
  • the guide rod 63 is attached with its first end 631 to the wall of 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 into which the guide rod 63 engages so that the float can be moved up and down along the guide rod 63.
  • oil now collects in the collecting point 325, it runs into the interior of the housing 62 at the lowest point of the collecting point 325. There the outlet is initially closed by the sealing element 615, which rests in the cone 625. As the oil level rises, the float 61 receives increasingly more buoyancy until it slides upwards along the guide rod 63 and releases the sealing element 615. In this case the oil can pass through the lower one Opening 64 of the housing 62 run off. After the oil level has fallen sufficiently low, the float 61 lowers so that the sealing element 615 can close the opening 64 again.
  • the weight of the float acts on the float 61, which moves the float 61 downward and thus the sealing element 615 into the closed position. This is counteracted by the buoyancy force of the oil collecting in the housing 62 and the collecting point 325.
  • another force which results from the pressure difference and which also holds the sealing element 615 in the closed position, acts on the float. This force results from the pressure difference between the inlet-side collector 31 and the outlet-side collector 32. Since the pressure generated by the compression device prevails in the outlet-side collector 32, the float 61 is additionally subjected to this pressure or through the opening 64 into the cone 625 sucked in.
  • a spring 65 is therefore arranged below the float 61, which presses 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 its own weight.
  • the force on the float 61 caused by the pressure difference is at least partially or predominantly compensated for by the spring.
  • the spring 65 can be designed in such a way that it lifts the float 61 when the compression device 2 is switched off and after the Pressure difference increases, so that regardless of the respective filling level in the collection point 325, the oil in any case drains into the sump 36 when the compressor according to the invention is taken out of operation.
  • the spring 65 is shown below the sealing element 615. This is only to be understood as an example. Of course, the spring can also act at other points on the float 61, for example as a tension spring along the guide rod 63 or as a compression spring in the housing 62, the spring being able to act at the transition from the housing 62 to the cone 625.
  • the second embodiment of the invention also uses a spring 65 which is set up to move the float 61 with the sealing element 615 arranged thereon into the open position.
  • the spring 65 contains a shape memory alloy or consists of such an alloy.
  • Such a shape memory alloy is a special metal that can exist in two different crystal structures.
  • the shape change of the spring is based on the temperature-dependent change in the crystal structure.
  • the spring 65 has the in Fig. 6 shown, comparatively small longitudinal extent. At a lower temperature, the spring takes the in Fig. 7 Shown shape with greater longitudinal extent.
  • the housing 3 cools down with all of the components contained therein. This leads to the fact that the spring 65 the in Fig. 7 position shown. As a result, the sealing element 615 is pressed out of the cone 625 and the opening 64 is released. In this way, oil located in the collecting point 325 reliably drains into the sump 36 when the compressor 1 is shut down.
  • the fluid is compressed by the compression device 2 and heated in the process.
  • the heated fluid initially flows partially back through the collection point 325, the cone 625 and the opening 64 into the inlet-side collector 31.
  • the flow of the heated fluid on the spring 65 leads to the 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 at the spring 65 comes to a standstill.
  • the compressor 1 is now in normal operation, in which the fluid is conveyed from the inlet-side collector 31 into the outlet-side collector 32 and leaves it through the second connection piece 322.
  • Oil carried along by the fluid during regular operation is at least partially separated in the filter element 4, as described above, and fed to the collection point 325.
  • the spring 65 is in thermal contact with the inlet-side collector 31 and can therefore give off thermal energy to the uncompressed, comparatively cold fluid.
  • the float 61 is moved upwards by the buoyancy forces generated by the oil in the collecting point 325. After a sufficiently long operating time, this ultimately leads to the float 61 returning to the in Fig. 7 assumes the open position shown, in which it slides up on the guide rod 63 and the opening 64 is free.
  • the oil in the collection point 325 can now flow off into the sump 36 via the opening 64 and an optional return line.
  • the valve 6 then closes again, as described above for the initial start-up.
  • the electric drive means 7 can contain, for example, a magnetic coil which, when current flows, generates a magnetic field which attracts a ferromagnetic push rod 73 and thus opens the valve 6.
  • the electric drive means 7 can contain a motor, for example a stepping motor or a linear motor. Such a motor can move the push rod 73, for example via a spindle drive, and thus open the sealing element 615.
  • the sensor system comprises 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 slides up and down along the push rod 73.
  • the control or regulating device can thus be reported that there is no or only a small amount of oil 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 electrical drive means 7 the signal to open the sealing element 615 in the cone 625.
  • the control or regulating device As the oil drains from the collection point 325, the float 61 sinks again until it actuates the lower limit switch 731. From this, the control or regulating device generates a signal to close the electrical drive means 7, so that the opening 64 is closed again and an undesired overflow of the compressed fluid from the outlet-side collector 32 into the inlet-side collector 31 is avoided.
  • control or regulating device can take on other functions, for example a safety shutdown of the compressor 1 can take place if the float 61 does not reach the limit switch 731 after a predetermined opening time of the valve 6.
  • FIG. 9 explains the functioning of a fourth embodiment of a valve.
  • the same components of the invention are provided with the same reference symbols, so that the following description is limited to the essential differences.
  • the fourth embodiment is similar to the second embodiment, which is based on FIG Figures 6 and 7 was explained.
  • the fourth embodiment uses a longer return line 5 than the second embodiment, which returns the oil deep into the inlet-side collector 31.
  • the spring 65 which can contain a shape memory alloy or can consist of it, is arranged at the end of the return line 5 and thus also in the inlet-side collector 31.
  • the spring can produce a higher spring force when it is relatively cold and produce a lower spring force when it is relatively warm. Since the spring 65 in the fourth embodiment is exposed to lower temperatures on average, the spring force is higher on average.
  • the spring 65 acts on the sealing element 615 via a push rod 66, the push rod 66 being guided within the return line 5.
  • the fourth embodiment avoids the problem that the valve 64 is immediately closed by the sealing element 615 when the spring 65 comes into contact with the hot, draining oil and thereby the spring force decreases. This ensures that the collection point is completely emptied.

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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 Verunreinigung 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.
  • Aus der EP 0 066 221 A1 ist ein Verdichteraggregat bekannt, bei welchem das verdichtete, mit Öl beladene Gas über einen Siebdrahtkörper geleitet wird, um die mitgeschleppten Ölpartikel abzuscheiden. Das an den Maschen des Siebdrahtkörpers abgeschiedene Öl sammelt sich am Boden der Drucckammer. Zur Rückführung des Öls auf die Niederdruckseite soll ein Ventil verwendet werden, welches in Abhängigkeit vom Ölstand in der Druckkammer gesteuert wird.
  • Die WO 02/42645 A1 offenbart einen Verdichter. Der von diesem geförderte Gasstrom wird einem Schmiermittelabscheider zugeführt. Am Schmiermittelabscheider setzt ein Abzweigkanal an, welcher zum Verdichter zurückführt und in welchem ein Regelventil angeordnet ist.
  • Die EP 3 136 020 A1 zeigt einen Verdichter und einen Ölabscheider. Dieser Ölabscheider weist eine Rückführleitung auf, welche das Öl zum Verdichter zurückführt. In der Rückführleitung ist ein Kapillarrohr als Durchflussbegrenzung angeordnet, welches einen Strömungswiderstand darstellt. Eine Regelung des Durchflusses durch die Rückführleitung in Ab¬hängig¬keit des Ölstandes findet nicht statt, so dass die Ölrückführung den Wirkungs¬grad verschlechtert.
  • Aus der EP 1 043 501 A2 ist ein Verdichter bekannt, welcher einen Ölabscheider aufweist. Der Ölabscheider ist mit einer Rückführleitung versehen, welche das Öl nach dem Abschalten des Verdichters zum Verdichter zurückführt.
  • 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 10 und ein Verfahren nach Anspruch 11 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.
  • Erfindungsgemäß ist das Ventil ein Schwimmerventil. 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 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.
  • Erfindungsgemäß enthält das Schwimmerventil weiterhin eine Feder, 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 Formgedächtnisventil sein. Das Ventil kann somit in Abhängigkeit des gemessenen Ölstandes in der Sammelstelle 325 angesteuert werden. Erfindungsgemäß ist das Ventil 6 ein Schwimmerventil. 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. Erfindungsgemäß wird daher eine Feder 65 unterhalb des Schwimmers 61 angeordnet, 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 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 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, wobei
    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,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Ventil (6) ein Schwimmerventil ist und das Schwimmerventil eine Feder (65) enthält, welche das Ventil in Öffnungsrichtung mit einer Federkraft beaufschlagt.
  2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (65) über eine Schubstange (66) auf das Ventil einwirkt.
  3. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Formgedächtnislegierung enthält oder daraus besteht.
  4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnislegierung ausgewählt ist aus 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 mit 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.
  5. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelstelle (325) am tiefsten Punkt des auslassseitigen Sammlers (32) angeordnet ist.
  6. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (4) einen Koaleszenzabscheider und/oder einen Massenkraftabscheider enthält oder daraus besteht.
  7. Verdichter nach Anspruch 6, 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.
  8. Verdichter nach Anspruch 7, 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.
  9. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 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.
  10. Wärmepumpe oder Klimaanlage oder Kältemaschine mit zumindest einem Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
  11. 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, wobei
    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
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Ventil (6) ein Schwimmerventil ist und das Schwimmerventil in Öffnungsrichtung mit einer Federkraft beaufschlagt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) in einem ersten Betriebszustand geschlossen ist und in einem zweiten Betriebszustand geöffnet ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölmenge in der Sammelstelle (325) bestimmt wird und bei Erreichen einer vorgeb¬baren Menge das Ventil (6) bis zum Unterschreiten des Ölstandes in der Sammel¬stelle (325) öffnet.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (4) einen Koaleszenzabscheider und/oder einen Massenkraftabscheider enthält oder daraus besteht.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft über eine Schubstange (66) auf das Ventil (6) einwirkt.
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