WO2008101688A1 - Klimaanlage mit ölrückführung - Google Patents

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WO2008101688A1
WO2008101688A1 PCT/EP2008/001322 EP2008001322W WO2008101688A1 WO 2008101688 A1 WO2008101688 A1 WO 2008101688A1 EP 2008001322 W EP2008001322 W EP 2008001322W WO 2008101688 A1 WO2008101688 A1 WO 2008101688A1
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WO
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oil
valve
air conditioner
conditioner according
sensor
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PCT/EP2008/001322
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Michael Sonnekalb
Carl-Heinrich Schmitt
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Konvekta Ag
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    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/06—Several compression cycles arranged in parallel

Definitions

  • the invention relates to an air conditioner with a compressor device, a capacitor device, a throttle body and an evaporator device, which are interconnected in a refrigeration cycle.
  • the air conditioning system according to the invention is provided for example for vehicles such as buses, it can also be used as a stationary air conditioning application.
  • Typical compressors for bus air conditioning systems are reciprocating engines with V-shaped cylinders and an oil sump lubrication.
  • Typical compressors for car air conditioning systems are reciprocating engines with axially arranged cylinders without oil sump. The lubrication of these latter reciprocating engines is carried out by the mittransport faced with the refrigerant oil content in a circulation lubrication.
  • the construction with an oil sump is usually more robust than the construction with a circulation lubrication. In the case of circulation lubrication, care must be taken to ensure that the oil returns to the compressor through the entire cycle of the air conditioning system.
  • the invention has for its object to provide an air conditioning system which is suitable for vehicles, especially for buses, as well as for stationary operation, the cost portion of the compressor device is reduced.
  • the compressor device has at least two compressors arranged in parallel, wherein a common oil separator is provided between the compressors, that a check valve is provided in the respective pressure pipe, and that an oil metering return device is provided between the oil separator and the suction pipes of the compressor ,
  • the compressors used according to the invention are expediently in comparison to compressors, such as those used in buses, small, inexpensive compressors, such as those used in cars, but usually have no own oil supply and therefore not as robust as omnibus compressors are. This has an effect on the service life.
  • This deficiency helps the present invention by the common oil separator.
  • the entire refrigeration circuit is not flushed with oil, but the oil is deposited directly downstream of the compressors and returned to the compressors.
  • the oil metering return device can be one of the respective ones
  • Compressor associated return pipe which is provided with an oil return valve means.
  • the respective oil return valve means may be mechanically coupled to the associated non-return valve to effect an oil injection into the suction line of the respective active compressor.
  • Such a mechanical coupling is, for example, possible because the respective oil return valve device is integrated in the non-return valve.
  • the check valve in a cylinder having a spring-loaded valve piston which sealingly abuts a valve seat provided in the cylinder in the pressureless state, and having a compressed gas channel and the outside a recess, wherein the cylinder with two
  • Connection holes is formed, wherein the first connection hole by means of a first pipe section with the oil separator and the second connection hole by means of a second pipe section with the associated suction pipe fluidically connected, wherein the first and the second pipe section form the corresponding return pipeline.
  • the respective oil return valve device is provided with a sensor-controlled valve.
  • the respective sensor-controlled valve is preferably a solenoid valve.
  • the sensor connected to the sensor-controlled valve may be a pressure sensor, a float sensor or a temperature sensor.
  • the solenoid valve opens only when e.g. a liquid sensor which may be e.g. is an electrical resistance sensor or a float, liquid, i. oil, at the inlet has detected (- hot compressed gas could damage the compressor), or if, for. the relevant compressor is active, which, for example, via the switch-on signal of the magnetic coupling, a speed sensor, a pressure or pressure difference sensor or a temperature sensor for the
  • Compressor outlet temperature is detected.
  • the solenoid valve is only on demand, i. at an increased compressor temperature, opens to additionally inject oil.
  • the oil metering return device may have a single pipeline with a sensor-controlled metering valve and a liquid separator.
  • the metering valve may be a solenoid valve.
  • the liquid separator is combined with the suction lines of the compressor, wherein oil is sucked only in the suction line, the compressor is active.
  • the metering valve between the oil separator and the liquid separator only opens when there is liquid in the inlet. This is sensed by means of the sensor control of the metering valve.
  • Such a design has the advantage that the Suction gas in the liquid separator the warm oil from the associated pressure line cools and unvaporized refrigerant is retained.
  • the oil separator with the non-return valves and the liquid separator can be combined with one another in a housing.
  • the housing may have a baffle, which is provided above the liquid separator.
  • the liquid separator can in this case a siphon tube with a at its lowest point, i. in an oil sump, provided have oil hole, or the liquid separator can
  • the air conditioning system according to the invention for vehicles or for stationary operation thus has the advantages that, as a result of the relatively high quantities, inexpensive passenger car compressors can be used.
  • the oil separator largely prevents oil from getting into the entire circuit of the (branched) air conditioning system, oil in the pipes and in the heat exchangers increases the pressure loss and reduces the pressure
  • Figure 1 shows a first embodiment of the air conditioner or their
  • Figure 2 shows a second embodiment of the compressor device of
  • FIG. 3 shows an embodiment of the compressor device - similar to in
  • FIG. 1 shows a compressor device
  • FIG. 4 shows an enlarged view of the detail IV in FIG. 3,
  • FIG. 5 shows yet another embodiment of the compressor device of FIG.
  • FIG. 6 shows a representation of a combination of oil and liquid separator
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the compressor device of FIG.
  • Air conditioning system which is in principle similar to the training of Figure 5, and
  • Figure 8 shows the detail VIII in Figure 7 on a larger scale.
  • FIG. 1 illustrates schematically in a circuit diagram representation of an embodiment of the air conditioning system 10, which is intended for vehicles or stationary plant, with a compressor device 12, a condenser device 14, a throttle body 16 and an evaporator 18, which interconnected in a conventional manner in a refrigeration cycle are.
  • a typical omnibus air conditioning system consists of a plurality of condenser devices 14, throttle bodies 16 and evaporator devices 18, wherein two condenser devices 14 in a roof unit, two throttle bodies 16 and two evaporator devices 18 in the roof unit and
  • a throttle body 16 and an evaporator device 18 may be provided in the driver's air conditioning unit.
  • the compressor device 12 of the air conditioning system 10 has at least two compressors 20, which are preferably formed by passenger car compressors. Such car compressors are produced in large quantities, so that they are reasonably priced.
  • a common oil separator 22 is provided between the two compressors 20 arranged parallel to each other.
  • a check valve 26 is provided between the oil separator 22 and the suction pipe 28 of the respective compressor 20.
  • an oil metering return device 30 is provided between the oil separator 22 and the suction pipe 28 of the respective compressor 20.
  • the oil metering return device 30 has a return pipe 32 assigned to the respective compressor 20 with an oil return valve device 34, the oil return valve device 34 being mechanically coupled to the associated check valve 26.
  • This mechanical coupling is indicated in Figure 1 by the line 36.
  • An embodiment of this mechanical coupling is illustrated in Figures 3 and 4, which will be described in more detail below in connection with the said figures.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the compressor device 12 of the air conditioning system 10 according to FIG. 1, wherein the oil return valve device 34 provided in the respective return pipeline 32 is a sensor-controlled valve 38.
  • the respective sensor-controlled valve 38 is a solenoid valve.
  • the sensor-controlled valve 38 may be interconnected with a pressure sensor, a float sensor and / or a temperature sensor.
  • the respective solenoid valve opens only when a liquid sensor, such as an electrical resistance sensor or a float, fluid, ie oil, has detected at the entrance, because hot compressed gas could harm the compressor, or if the compressor in question is active, what about the turn-on the magnetic coupling, a speed sensor, a pressure or
  • Pressure difference sensor or a temperature sensor for the compressor outlet temperature is detected.
  • the solenoid valve is only on demand, i. at an increased compressor temperature, opens, so that additional oil can be injected.
  • FIG. 2 The same details are indicated in FIG. 2 with the same reference numerals as in FIG. 1, so that it is not necessary to describe all details in detail again in connection with FIG.
  • FIG 3 shows an embodiment of the compressor device 12 with a mechanical coupling 36 of the respective check valve 26 with the oil return valve means 34, which is only schematically illustrated on the right side of Figure 3 - similar to Figure 1 - by a line, while on the left side of a concrete embodiment of this coupling is shown, which is drawn in Figure 4 in a further enlarged scale.
  • the check valve 26 has a cylinder 40 in which a spring-loaded valve piston 42 is movably provided. In the depressurized state, the valve piston 42 is sealingly attached to a sealing surface 44 on a valve seat 46 provided in the cylinder 40.
  • the sealing surface 44 of the valve piston 42 may be rounded convex, conical, frusto-conical or designed differently.
  • a spring element 48 is urged, which is arranged mechanically biased between the valve piston 42 and an annular abutment element 50 provided in the cylinder 40.
  • the valve piston 42 is formed with a compressed gas channel 52 and on the outside with a recess 54.
  • This recess 54 may be formed by a circumferential groove around the valve piston 42.
  • the cylinder 40 is connected to a first connection hole 56 and one of them e.g. axially spaced second connection hole 58 is formed.
  • the first connection hole 56 is fluidly connected to the oil separator 22 by means of a first pipe section 60.
  • the second connection hole 58 is fluidly connected by means of a second pipe section 62 with the associated intake pipe 28.
  • the first and second pipe sections 60 and 62 - which may also be connected in reverse - form the corresponding return pipe 32.
  • FIG. 5 illustrates a design of the compressor device 12, wherein the oil metering return device 30 between the oil separator 22 and the suction pipe lines 28 of the compressor 20 has a single pipe 64 with a sensor-controlled metering valve 66 and a liquid separator 68.
  • FIG. 6 illustrates a combination of oil separator 22 and liquid separator 68.
  • a housing 70 has an impact dome 72, which has baffles 74 in its interior.
  • baffles 74 in its interior.
  • In the impact dome 72 are two
  • Check valves 76 in which are integrated in the said combination of oil separator 22 and liquid 68.
  • the impact dome 72 is bounded on the underside by a funnel 78.
  • the funnel 78 is provided at its lowest point with a valve 80, which fulfills the function of the metering valve 66 according to FIG.
  • the valve 80 has a float 82.
  • Below the baffle 72 of the oil separator 22, the liquid separator 68 is arranged with a siphon tube 84 in the housing 70.
  • the siphon tube 84 is formed at its lowest point with an oil hole 86.
  • a conduit 92 is provided between the evaporator 18 and the liquid separator 68 (see Figures 5 and 6).
  • the respective active compressor 20 opens the associated check valve 76.
  • the gas flow flowing through the respective check valve 76 is directed downwards in the impact dome 72. Gas exits upwards again at a lower speed into the pipeline 64 (see also FIG. 5).
  • the oil contained in the gas stream can not follow this caused by the baffles 74 deflection due to its greater weight and is directed through the baffles 74 in the hopper 78, so that at a certain amount of oil, the float 82, the valve 80 opens to the liquid 68.
  • the oil located at the lowest point of the liquid separator 68 is removed from the oil sump of the
  • Liquid separator 68 entrained by the oil hole 86 of the siphon tube 84 from the suction gas flow of the corresponding intake pipe 28 and returned to the active compressor 20.
  • liquid refrigerant is thus deposited in the compressor before it is aspirated.
  • the warm oil from the pressure side evaporates residual dissolved refrigerant from the oil sump of the suction side.
  • the embodiment according to FIG. 6 is also advantageous in air conditioning systems which have only one compressor 20.
  • FIGS. 7 and 8 illustrate, in a representation similar to FIGS. 5 and 6, an embodiment of the compressor device 12 and a housing 70, wherein the siphon tube 84 according to FIGS. 5 and 6 is replaced by two oil return capillaries 88 which extend into the oil sump 90 , In such an embodiment, oil is drawn via the respective oil return capillary 88 into the corresponding intake pipe 28, the compressor 20 is active.
  • the same advantages are achieved as with the embodiment according to FIGS. 5 and 6.
  • baffles in 72
  • check valves at 72
  • siphon tube in 70
  • oil hole in 84

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Abstract

Es wird eine Klimaanlage (10), die für Fahrzeuge oder als stationäre Klimaanlage vorgesehen ist, beschreiben, bei welcher die Verdichtereinrichtung (12) mindestens einen oder mindestens zwei parallel angeordnete Verdichter (20) aufweist, die vorzugsweise von preisgünstigen Pkw-Verdichtern gebildet sind. Dem mindestens einen Verdichter (20) ist ein ölabscheider (22) zugeordnet, bzw. zwischen den Verdichtern (20) ist ein gemeinsamer Ölabscheider (22) vorgesehen. In der Druckrohrleitung (24) des entsprechenden Verdichters (20) ist ein Rückschlagventil (26) vorgesehen. Zwischen dem Ölabscheider (22) und der Saugrohrleitung (28) des jeweiligen Verdichters (20) ist eine öldosier- Rückführeinrichtung (30) vorgesehen.

Description

KLIMAANLAGE MIT OLRUCKFUHRUWG
Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage mit einer Verdichtereinrichtung, einer Kondensatoreinrichtung, einem Drosselorgan und einer Verdampfereinrichtung, die in einem Kältekreislauf zusammengeschaltet sind.
Die erfindungsgemäße Klimaanlage ist beispielsweise für Fahrzeuge wie Omnibusse vorgesehen, sie kann auch als stationäre Klimaanlage zur Anwendung gelangen.
Bei Klimaanlagen bspw. für Omnibusse ist der Kältemittelkreislauf sehr weit verzweigt. Die Verdichter sind bei derartigen Klimaanlagen infolge der relativ kleinen Stückzahlen teuer, was sich auf den Gesamtpreis solcher bekannter Klimaanlagen für Omnibusse entsprechend auswirkt. Ähnlich können die Verhältnisse jedoch auch bei stationären Klimaanlagen liegen. Typische Verdichter für Omnibus-Klimaanlagen sind Hubkolbenmaschinen mit V- förmig angeordneten Zylindern und einer Ölsumpfschmierung. Typische Verdichter für Pkw-Klimaanlagen sind Hubkolbenmaschinen mit axial angeordneten Zylindern ohne Ölsumpf. Die Schmierung dieser zuletzt genannten Hubkolbenmaschinen erfolgt durch den mit dem Kältemittel mittransportierten ölanteil in einer Umlaufschmierung. Die Konstruktion mit einem ölsumpf ist in der Regel robuster als die Konstruktion mit einer Umlaufschmierung. Bei der Umlaufschmierung muss nämlich darauf geachtet werden, dass das Öl durch den gesamten Kreislauf der Klimaanlage wieder zum Verdichter zurückkommt.
Durch die großen Stückzahlen sind Verdichter für Pkw-Klimaanlagen deutlich kostengünstiger als die Verdichter für Omnibus-Klimaanlagen - auch wenn mindestens zwei derartige Verdichter benötigt werden, um die Leistung für eine Omnibus-Klimaanlage zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage zu schaffen, die für Fahrzeuge, insbesondere für Omnibusse, sowie für den stationären Betrieb geeignet ist, wobei der Kostenanteil der Verdichtereinrichtung reduziert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Verdichtereinrichtung mindestens zwei parallel angeordnete Verdichter aufweist, wobei zwischen den Verdichtern ein gemeinsamer Ölabscheider vorgesehen ist, dass in der jeweiligen Druckrohrleitung ein Rückschlagventil vorgesehen ist, und dass zwischen dem ölabscheider und den Saugrohrleitungen der Verdichter eine öldosier- Rückführeinrichtung vorgesehen ist. Bei den erfindungsgemäß zum Einsatz gelangenden Verdichtern handelt es sich zweckmäßigerweise um im Vergleich zu Verdichtern, wie sie z.B. bei Omnibussen zur Anwendung gelangen, kleine, preisgünstige Verdichter, wie sie bei Pkws verwendet werden, die jedoch in der Regel keinen eigenen ölvorrat besitzen und demzufolge nicht so robust wie Omnibus-Verdichter sind. Das wirkt sich auf die Lebensdauer entsprechend aus. Diesem Mangel hilft die vorliegende Erfindung durch den gemeinsamen Ölabscheider ab. Erfindungsgemäß wird nicht der komplette Kältekreislauf mit Öl durchspült, sondern das Öl wird direkt stromabwärts hinter den Verdichtern abgeschieden und zu den Verdichtern zurückgeführt.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn das jeweilige Rückschlagventil dem gemeinsamen Ölabscheider zugeordnet ist.
Erfindungsgemäß kann die Öldosier-Rückführeinrichtung eine dem jeweiligen
Verdichter zugeordnete Rückführ-Rohrleitung aufweisen, die mit einer Ölrückführ- Ventileinrichtung versehen ist. Dabei kann die jeweilige Ölrückführ- Ventileinrichtung mit dem zugehörigen Rückschlagventil mechanisch gekoppelt sein, um eine Öleinspritzung in die Saugleitung des jeweils aktiven Verdichters zu bewirken. Eine solche mechanische Kopplung ist bspw. dadurch möglich, dass die jeweilige Ölrückführ-Ventileinrichtung in das Rückschlagventil integriert ist. Zu diesem Zwecke kann das Rückschlagventil in einem Zylinder einen federbelasteten Ventilkolben aufweisen, der im drucklosen Zustand an einem im Zylinder vorgesehenen Ventilsitz abdichtend anliegt, und der einen Druckgaskanal und außenseitig eine Aussparung aufweist, wobei der Zylinder mit zwei
Anschlusslöchern ausgebildet ist, wobei das erste Anschlussloch mittels eines ersten Rohrabschnittes mit dem ölabscheider und das zweite Anschlussloch mittels eines zweiten Rohrabschnittes mit der zugehörigen Saugrohrleitung strömungstechnisch verbunden ist, wobei der erste und der zweite Rohrabschnitt die entsprechende Rückführ-Rohrleitung bilden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die jeweilige Ölrückführ- Ventileinrichtung mit einem sensorgesteuerten Ventil versehen ist. Das jeweilige sensorgesteuerte Ventil ist vorzugsweise ein Magnetventil. Der mit dem sensorgesteuerten Ventil zusammengeschaltete Sensor kann ein Drucksensor, ein Schwimmersensor oder ein Temperatursensor sein.
Das Magnetventil öffnet nur, wenn z.B. ein Flüssigkeitssensor, bei dem es sich z.B. um einen elektrischen Widerstandssensor oder um einen Schwimmer handelt, Flüssigkeit, d.h. öl, am Eintritt detektiert hat (- heißes Druckgas könnte dem Verdichter schaden), bzw. wenn z.B. der betreffende Verdichter aktiv ist, was bspw. über das Einschaltsignal der Magnetkupplung, einen Drehzahlsensor, einen Druck- bzw. Druckdifferenzsensor oder einen Temperatursensor für die
Verdichter-Austrittstemperatur feststellbar ist. Desgleichen ist es möglich, dass das Magnetventil nur bei Bedarf, d.h. bei einer erhöhten Verdichtertemperatur, öffnet, um zusätzlich Öl einzuspritzen.
Bei der erfindungsgemäßen Klimaanlage ist es auch möglich, dass die Öldosier- Rückführeinrichtung eine einzige Rohrleitung mit einem sensorgesteuerten Dosierventil und einen Flüssigkeitsabscheider aufweist. Das Dosierventil kann hierbei ein Magnetventil sein. Bei einer solchen Ausbildung ist der Flüssigkeitsabscheider mit den Saugleitungen der Verdichter kombiniert, wobei öl nur in die Saugleitung angesaugt wird, deren Verdichter aktiv ist. Das Dosierventil zwischen dem ölabscheider und dem Flüssigkeitsabscheider öffnet nur, wenn sich Flüssigkeit im Eintritt befindet. Das wird mittels der Sensorsteuerung des Dosierventils sensiert. Eine derartige Ausbildung weist den Vorteil auf, dass das Sauggas im Flüssigkeitsabscheider das warme öl von der zugehörigen Druckleitung kühlt und unverdampftes Kältemittel zurückgehalten wird.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klimaanlage der zuletzt genannten Art können der Ölabscheider mit den Rückschlagventilen und der Flüssigkeitsabscheider in einem Gehäuse miteinander kombiniert sein. Dabei kann das Gehäuse einen Pralldom aufweisen, der über dem Flüssigkeitsabscheider vorgesehen ist. Der Flüssigkeitsabscheider kann hierbei ein Siphonrohr mit einem an seiner tiefsten Stelle, d.h. in einem Ölsumpf, vorgesehen Ölloch aufweisen, oder der Flüssigkeitsabscheider kann
Saugleitungen mit jeweils einer Ölrückführkapillare aufweisen, die in den Ölsumpf hineinragen. Bei einer solchen Ausbildung der zuletzt genannten Art wird öl über die Ölrückführkapillare in die Saugleitung angesogen, deren Verdichter aktiv ist. Auch bei einer solchen Ausbildung ergibt sich der Vorteil, dass das Sauggas im Flüssigkeitsabscheider das warme Öl von der Druckleitung kühlt und unverdampftes Kältemittel zurückgehalten und durch das warme Öl nachverdampft wird.
Die erfindungsgemäße Klimaanlage für Fahrzeuge oder für den stationären Betrieb weist somit die Vorteile auf, dass infolge der relativ hohen Stückzahlen preisgünstige Pkw- Verdichter zum Einsatz gelangen können.
Durch den Ölabscheider wird weitestgehend verhindert, dass Öl in den gesamten Kreislauf der (verzweigten) Klimaanlage gelangt, öl in den Rohrleitungen und in den Wärmetauschern erhöht den Druckverlust und verringert den
Wärmeübergang. Durch den gemeinsamen ölabscheider wird somit der Gesamtwirkungsgrad der Klimaanlage verbessert. Durch die örtlich nahe Anordnung des Ölabscheiders bei den Verdichtern und durch die ölvorlage im Ölabscheider - und ggf. Flüssigkeitsabscheider - steht den zweckmäßigerweise verwendeten Pkw-Verdichtern ein ausreichender Ölvorrat zur Verfügung. Das erhöht die Robustheit des Systems in vorteilhafter Weise.
Auch der ggf. vorhandene Flüssigkeitsabscheider in der Saugleitung vor den Verdichtern erhöht die Robustheit des Systems, da Flüssigkeitsschläge beim Ansaugen von noch nicht verdampftem, flüssigem Kältemittel in den Verdichter wirksam verhindert werden.
Trotz dieser Ölvorräte, die ortsnah am Verdichter angebracht sind, sinkt die benötigte gesamte Ölfüllmenge, da in der verzweigten Klimaanlage relativ wenig Öl enthalten ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klimaanlage bzw. wesentlicher Einzelheiten derselben.
Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform der Klimaanlage bzw. ihrer
Verdichtereinrichtung,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform der Verdichtereinrichtung der
Klimaanlage, Figur 3 eine Ausführungsform der Verdichtereinrichtung - ähnlich der in
Figur 1 dargestellten Verdichtereinrichtung,
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung des Details IV in Figur 3,
Figur 5 noch eine andere Ausführungsform der Verdichtereinrichtung der
Klimaanlage,
Figur 6 eine Darstellung einer Kombination aus öl- und Flüssigkeitsabscheider,
Figur 7 eine weitere Ausführungsform der Verdichtereinrichtung der
Klimaanlage, die der Ausbildung gemäß Figur 5 prinzipiell ähnlich ist, und
Figur 8 das Detail VIII in Figur 7 in einem größeren Maßstab.
Figur 1 verdeutlicht schematisch in einer Schaltdiagrammdarstellung eine Ausbildung der Klimaanlage 10, die für Fahrzeuge oder als stationäre Anlage vorgesehen ist, mit einer Verdichtereinrichtung 12, einer Kondensatoreinrichtung 14, einem Drosselorgan 16 und einer Verdampfereinrichtung 18, die in an sich bekannter Weise in einem Kältekreislauf zusammengeschaltet sind.
Beispielsweise besteht eine typische Omnibus-Klimaanlage aus einer Vielzahl Kondensatoreinrichtungen 14, Drosselorganen 16 und Verdampfereinrichtungen 18, wobei zwei Kondensatoreinrichtungen 14 in einer Dacheinheit, jeweils zwei Drosselorgane 16 und zwei Verdampfereinrichtungen 18 in der Dacheinheit und zusätzlich ein Drosselorgan 16 und eine Verdampfereinrichtung 18 in der Fahrerklimaeinheit vorgesehen sein können.
Die Verdichtereinrichtung 12 der erfindungsgemäßen Klimaanlage 10 weist mindestens zwei Verdichter 20 auf, die vorzugsweise von Pkw-Verdichtern gebildet sind. Derartige Pkw-Verdichter werden in hohen Stückzahlen produziert, so dass sie entsprechend preisgünstig sind.
Zwischen den beiden zueinander parallel angeordneten Verdichtern 20 ist eine gemeinsamer Ölabscheider 22 vorgesehen. In der Druckrohrleitung zwischen dem jeweiligen Verdichter 20 und dem gemeinsamen ölabscheider 22 ist ein Rückschlagventil 26 vorgesehen. Zwischen dem Ölabscheider 22 und der Saugrohrleitung 28 des jeweiligen Verdichters 20 ist eine Öldosier- Rückführeinrichtung 30 vorgesehen. Bei der Ausbildung gemäß Figur 1 weist die Öldosier-Rückführeinrichtung 30 eine dem jeweiligen Verdichter 20 zugeordnete Rückführ-Rohrleitung 32 mit einer Ölrückführ-Ventileinrichtung 34 auf, wobei die Ölrückführ-Ventileinrichtung 34 mit dem zugehörigen Rückschlagventil 26 mechanisch gekoppelt ist. Diese mechanische Kopplung ist in Figur 1 durch die Linie 36 angedeutet. Eine Ausbildung dieser mechanischen Kopplung ist in den Figuren 3 und 4 verdeutlicht, die weiter unten in Verbindung mit den besagten Figuren noch detaillierter beschrieben wird.
Figur 2 zeigt eine Ausbildung der Verdichtereinrichtung 12 der Klimaanlage 10 gemäß Figur 1 , wobei die in der jeweiligen Rückführ-Rohrleitung 32 vorgesehene Ölrückführ-Ventileinrichtung 34 ein sensorgesteuertes Ventil 38 ist. Bei dem jeweiligen sensorgesteuerten Ventil 38 handelt es sich um ein Magnetventil. Das sensorgesteuerte Ventil 38 kann mit einem Drucksensor, einem Schwimmersensor und/oder einem Temperatursensor zusammengeschaltet sein. Das jeweilige Magnetventil öffnet nur dann, wenn ein Flüssigkeitssensor, wie z.B. ein elektrischer Widerstandssensor oder ein Schwimmer, Flüssigkeit, d.h. öl, am Eintritt detektiert hat, weil heißes Druckgas dem Verdichter schaden könnte, oder wenn der betreffende Verdichter aktiv ist, was über das Einschaltsignal der Magnetkupplung, über einen Drehzahlsensor, einen Druck- oder
Druckdifferenzsensor oder einen Temperatursensor für die Verdichter- Austrittstemperatur festgestellt wird. Desgleichen ist es möglich, dass das Magnetventil nur bei Bedarf, d.h. bei einer erhöhten Verdichtertemperatur, öffnet, so dass zusätzlich Öl eingespritzt werden kann.
Gleiche Einzelheiten sind in Figur 2 mit denselben Bezugsziffern wie in Figur 1 bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit Figur 2 alle Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben.
Figur 3 zeigt eine Ausbildung der Verdichtereinrichtung 12 mit einer mechanischen Kopplung 36 des jeweiligen Rückschlagventils 26 mit der Ölrückführ-Ventileinrichtung 34, die auf der rechten Seite der Figur 3 - ähnlich wie in Figur 1 - durch eine Linie nur schematisch verdeutlicht ist, während auf der linken Seite eine konkrete Ausbildung dieser Kopplung dargestellt ist, die in Figur 4 in einem weiter vergrößerten Maßstab gezeichnet ist. Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlicht ist, weist hierbei das Rückschlagventil 26 einen Zylinder 40 auf, in welchem ein federbelasteter Ventilkolben 42 beweglich vorgesehen ist. Im drucklosen Zustand liegt der Ventilkolben 42 mit einer Abdichtfläche 44 an einem im Zylinder 40 vorgesehen Ventilsitz 46 abdichtend an. Die Abdichtfläche 44 des Ventilkolbens 42 kann abgerundet konvex, kegelig, kegelstumpfförmig oder beliebig anders gestaltet sein. Gegen den Ventilkolben 42 ist ein Federelement 48 gezwängt, das zwischen dem Ventilkolben 42 und einem im Zylinder 40 vorgesehenen ringförmigen Widerlagerelement 50 mechanisch vorgespannt angeordnet ist.
Der Ventilkolben 42 ist mit einem Druckgaskanal 52 und außenseitig mit einer Aussparung 54 ausgebildet. Diese Aussparung 54 kann von einer um den Ventilkolben 42 umlaufenden Nut gebildet sein.
Der Zylinder 40 ist mit einem ersten Anschlussloch 56 und mit einem davon z.B. axial beabstandeten zweiten Anschlussloch 58 ausgebildet. Das erste Anschlussloch 56 ist mittels eines ersten Rohrabschnittes 60 mit dem Ölabscheider 22 strömungstechnisch verbunden. Das zweite Anschlussloch 58 ist mittels eines zweiten Rohrabschnittes 62 mit der zugehörigen Saugrohrleitung 28 strömungstechnisch verbunden. Der erste und der zweite Rohrabschnitt 60 und 62 - die auch umgekehrt angeschlossen sein können - bilden die entsprechende Rückführ-Rohrleitung 32.
Figur 5 verdeutlicht eine Ausbildung der Verdichtereinrichtung 12, wobei die Öldosier-Rückführeinrichtung 30 zwischen dem Ölabscheider 22 und den Saugrohrleitungen 28 der Verdichter 20 eine einzige Rohrleitung 64 mit einem sensorgesteuerten Dosierventil 66 und einem Flüssigkeitsabscheider 68 aufweist.
Figur 6 verdeutlicht eine Kombination aus Ölabscheider 22 und Flüssigkeitsabscheider 68. Dabei weist ein Gehäuse 70 einen Pralldom 72 auf, der in seinem Inneren Prallbleche 74 besitzt. In den Pralldom 72 stehen zwei
Rückschlagventile 76 hinein, die in die besagte Kombination aus ölabscheider 22 und Flüssigkeitsabscheider 68 integriert sind. Der Pralldom 72 ist unterseitig durch einen Trichter 78 begrenzt. Der Trichter 78 ist an seiner tiefsten Stelle mit einem Ventil 80 versehen, welches die Funktion des Dosierventiles 66 gemäß Figur 5 erfüllt. Das Ventil 80 weist einen Schwimmer 82 auf. Unterhalb des Pralldoms 72 des Ölabscheiders 22 ist im Gehäuse 70 der Flüssigkeitsabscheider 68 mit einem Siphonrohr 84 angeordnet. Das Siphonrohr 84 ist an seiner tiefsten Stelle mit einem ölloch 86 ausgebildet.
Eine Leitung 92 ist zwischen dem Verdampfer 18 und dem Flüssigkeitsabscheider 68 vorgesehen (siehe die Figuren 5 und 6).
Die Funktionsweise dieser Ausbildung ist wie folgt:
Der jeweils aktive Verdichter 20 öffnet das zugehörige Rückschlagventil 76. Der das jeweilige Rückschlagventil 76 durchströmende Gasstrom wird im Pralldom 72 nach unten gelenkt. Gas tritt nach oben wieder mit einer kleineren Geschwindigkeit in die Rohrleitung 64 (siehe auch Figur 5) aus. Das im Gasstrom enthaltene Öl kann dieser durch die Prallbleche 74 bewirkten Umlenkung infolge seines größeren Gewichtes nicht folgen und wird über die Prallbleche 74 in den Trichter 78 gelenkt, so dass bei einer bestimmten ölmenge der Schwimmer 82 das Ventil 80 zum Flüssigkeitsabscheider 68 öffnet. Das an der tiefsten Stelle des Flüssigkeitsabscheiders 68 befindliche Öl wird aus dem Ölsumpf des
Flüssigkeitsabscheiders 68 durch das ölloch 86 des Siphonrohres 84 vom Sauggasstrom der entsprechenden Saugrohrleitung 28 mitgerissen und zum aktiven Verdichter 20 zurückgeführt. In vorteilhafter weise wird also flüssiges Kältemittel vor dem Ansaugen im Verdichter abgeschieden. Das warme Öl von der Druckseite verdampft restliches gelöstes Kältemittel aus dem Ölsumpf der Saugseite. Die Ausbildung gemäß Figur 6 ist auch bei Klimaanlagen vorteilhaft, die nur einen Verdichter 20 aufweisen.
Die Figuren 7 und 8 verdeutlichten in einer den Figuren 5 und 6 ähnlichen Darstellung eine Ausbildung der Verdichtereinrichtung 12 bzw. ein Gehäuse 70, wobei das Siphonrohr 84 gemäß den Figuren 5 und 6 durch zwei Ölrückführkapillare 88 ersetzt ist, die bis in den Ölsumpf 90 reichen. Bei einer solchen Ausführungsform wird Öl über die jeweilige ölrückführkapillare 88 in die entsprechende Saugrohrleitung 28 angesogen, deren Verdichter 20 aktiv ist. Mit der Ausbildung gemäß den Figuren 7 und 8 werden dieselben Vorteile erreicht wie mit der Ausbildung gemäß den Figuren 5 und 6.
Gleiche Einzelheiten sind in allen Figuren jeweils mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit den Figuren 1 bis 8 alle Einzelheiten jeweils detailliert zu beschreiben.
Bezuqsziffernliste:
10 Klimaanlage 12 Verdichtereinrichtung (von 10)
14 Kondensatoreinrichtung (von 10)
16 Drosselorgan (von 10)
18 Verdampfereinrichtung (von 10)
20 Verdichter (von 12) 22 Ölabscheider (von 12)
24 Druckrohrleitung (zwischen 20 und 22)
26 Rückschlagventil (in 24)
28 Saugrohrleitung (zwischen 18 und 20)
30 Öldosier-Rückführeinrichtung (zwischen 22 und 28) 32 Rückführ-Rohrleitung (von 30)
34 Ölrückführ-Ventileinrichtung (in 32)
36 Linie/mechanische Kopplung (zwischen 34 und 26)
38 sensorgesteuertes Ventil (in 34)
40 Zylinder (von 26 bzw. 34) 42 Ventilkolben (in 40)
44 Abdichtfläche (von 42 für 46)
46 Ventilsitz (in 40 für 42)
48 Federelement (zwischen 42 und 50)
50 Widerlagerelement (in 40 für 48) 52 Druckgaskanal (in 42)
54 Aussparung (in 42 für 56, 58)
56 erstes Anschlussloch (von 40) 58 zweites Anschlussloch (von 40)
60 erster Rohrabschnitt (zwischen 56 und 22)
62 zweiter Rohrabschnitt (zwischen 58 und 28)
64 Rohrleitung (von 30) 66 sensorgesteuertes Dosierventil (in 64)
68 Flüssigkeitsabscheider (in 64)
70 Gehäuse (von 68)
72 Pralldom (von 70)
74 Prallbleche (in 72) 76 Rückschlagventile (bei 72)
78 Trichter (von 72)
80 Ventil (in 78)
82 Schwimmer (von 80)
84 Siphonrohr (in 70) 86 Ölloch (in 84)
88 Ölrückführkapillare (in 70)
90 Ölsumpf (in 70)
92 Leitung (zwischen 18 und 68)

Claims

Ans prüche
1. Klimaanlage für Fahrzeuge oder zur Verwendung als stationäre Anlage, mit einer Verdichtereinrichtung (12), einer Kondensatoreinrichtung (14), einem Drosselorgan (16) und einer Verdampfereinrichtung (18), die in einem
Kältekreislauf zusammengeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtereinrichtung (12) mindestens einen Verdichter (20) aufweist, dem ein Ölabscheider (22) zugeordnet ist, dass in der Druckrohrleitung (24) des mindestens einen Verdichters (20) ein
Rückschlagventil (26) vorgesehen ist, und dass zwischen dem Ölabscheider (22) und der Saugrohrleitung (28) des mindestens einen Verdichters (20) eine Öldosier-Rückführeinrichtung (30) vorgesehen ist.
2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtereinrichtung (12) mindestens zwei parallel angeordnete
Verdichter (20) aufweist, wobei zwischen den Verdichtern (20) ein gemeinsamer Ölabscheider (22) vorgesehen ist, dass in der jeweiligen Druckrohrleitung (24) ein Rückschlagventil (26) vorgesehen ist, und dass zwischen dem ölabscheider (22) und den Saugrohrleitungen (28) eine Öldosier-Rückführeinrichtung (30) vorgesehen ist.
3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Rückschlagventil (26) dem gemeinsamen Ölabscheider (22) zugeordnet ist.
4. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öldosier-Rückführeinrichtung (30) eine dem jeweiligen Verdichter (20) zugeordnete Rückführ-Rohrleitung (32) aufweist, die mit einer Ölrückführ-Ventileinrichtung (34) versehen ist.
5. Klimaanlage nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Ölrückführ-Ventileinrichtung (34) mit dem zugehörigen Rückschlagventil (26) mechanisch gekoppelt ist.
6. Klimaanlage nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Ölrückführ-Ventileinrichtung (34) in das Rückschlagventil (26) integriert ist.
7. Klimaanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (26) in einem Zylinder (40) einen federbelasteten Ventilkolben (42) aufweist, der im drucklosen Zustand an einem im Zylinder (40) vorgesehenen Ventilsitz (46) abdichtend anliegt, und der einen Druckgaskanal (52) und außenseitig eine Aussparung (54) aufweist, und dass der Zylinder (40) mit zwei Anschlusslöchern (56, 58) ausgebildet ist, wobei das erste Anschlussloch (56) mittels eines ersten Rohrabschnittes (60) mit dem Ölabscheider (22) und das zweite Anschlussloch (58) mittels eines zweiten Rohrabschnittes (62) mit der zugehörigen Saugrohrleitung (28) strömungstechnisch verbunden ist, wobei der erste und der zweite Rohrabschnitt (60 und 62) die entsprechende Rückführ-Rohrleitung (32) bilden.
8. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Ölrückführ- Ventileinrichtung (34) mit einem sensorgesteuerten Ventil versehen ist.
9. Klimaanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige sensorgesteuerte Ventil ein Magnetventil ist.
10. Klimaanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem sensorgesteuerten Ventil zusammengeschaltete Sensor ein Drucksensor oder ein Druckdifferenzsensor ist.
11. Klimaanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem sensorgesteuerten Ventil zusammengeschaltete Sensor ein Flüssigkeitssensor ist.
12. Klimaanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem sensorgesteuerten Ventil zusammengeschaltete Sensor ein Temperatursensor ist.
13. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öldosier-Rückführeinrichtung (30) eine einzige Rohrleitung mit einem sensorgesteuerten Dosierventil (66) und einen Flüssigkeitsabscheider (68) aufweist.
14. Klimaanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierventil (66) ein Magnetventil ist.
15. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabscheider (22) und der Flüssigkeitsabscheider (68) in einem Gehäuse (70) miteinander kombiniert sind.
16. Klimaanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der ölabscheider (22) mit mindestens einem Rückschlagventil (76) integral ausgebildet ist.
17. Klimaanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (70) einen Pralldom (72) aufweist, der über dem Flüssigkeitsabscheider (68) angeordnet ist.
18. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (68) mindestens ein Siphonrohr (84) mit einem an seiner tiefsten Stelle vorgesehenen Ölloch (86) aufweist.
19. Klimaanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (68) eine der Anzahl Verdichter (20) entsprechende Anzahl Siphonrohre (84) aufweist.
20. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (68) Saugleitungen mit jeweils einer Ölrückführkapillare (88) aufweist, die in einen Ölsumpf (90) hineinragen.
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