DE1915059C3 - Rotationskolbenverdichter für mit Öl vermischte gasförmige Medien, insbesondere Kältemittelverdichter - Google Patents

Description

scheider-Filter dahingehend zu verbessern, daß dem aus dem Verdichtergehäuse austretenden Fördergas ein Strömungsweg aufgezwungen wird, durch den eine bessere ölabscheidung aus dem Fördergas erreicht werden soll.

Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einem Verdichter der eingangs genannten Art das Ölabscheiderfilter als scheibenförmiger, eine einteilige Metallwolle-Filterschicht aufweisender, aber mit Stützteilen dafür versehener Körper senkrecht zur v^erdichterachie und mit beidseitigem Abstand zu der entsprechenden Stirnseite des Verdichtergehäuses und der benachbarter Stirnwand des Manteigehäuses angeordnet ist, damit den Mantelgchäusehohlraum bzw. -Zwischenraum in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt, wobei vom Auslaß am Verdichtergehäuse ein das Filter durchsetzendes Rohrstück als Leitung für das Fördermedium in die vor der Stirnwand des Manteigehäuses gelegene erste Kammer führt, während der Auslaßstutzen mit einem inneren Auslaßrchr unmittelbar an die andere, verdichterseitige, zweite Kammer angeschlossen ist, wobei die Stirnwand des Manteigehäuses als Prallwand zum Abscheiden von öl aus dem Fördermedium dient.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Verdichter trifft das in die erste Kammer eintretende Fördergas mit hoher Geschwind^ · . .-it auf die Stirnwand des Manteigehäuses, erfährt aber gleichzeitig eine Rieht .ngsumkehr um 180° und durch Expansion eine starke Geschwindigkeitsverzögerung, so daß sich gröbere ölteilchen an der Stirnwand des Mantelgehäuses niederschlagen und in den ölsumpf abfließen können. Das mit stark verminderter Geschwindigkeit das Filter passierende Fördergas wird nun im Filter inn wesentlichen auch von den kleineren ölpartikeln befreit und strömt in die zweite Kammer des Mantelgehäuses, in der es nochmals umgelenkt wird, bevor es aus dem Auslaß abgeführt wird. Durch den so erzwungenen Strömungsweg wird eine besonders gute ölabscheidung aus dem Fördergasstrom erreicht. Dadurch wird nicht nur die Betriebssicherheit des Verdichters erheblich erhöht, sondern auch ein besserer Wärmeaustausch in einem nachgeschalteten Wärmetauscher z. B. einem Kondensator einer Kälteanlage erreicht.

Um innerhalb der zweiten Kammer des Manteigehäuses eine starke Turbulenz des Fördergases; und damit eine eventuelle ölschaumbildung im Sumpf zu verhindern, besteht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darin, daß das Auslaßrohr am Auslaßsiutzen des Manteigehäuses sich im wesentlichen parallel zum Filter bis etwa in die Mitte der zweiten Kammer erstreckt.

Im folgenden soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen, z.T. verdeckten Längsschnitt durch einen Rotationskolbenverdichter mit der erfindungsgemäßen ölabscheideranordnung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Verdichter nach der Linie 2-2 in Fi g. 1

Der dargestellte Verdichter besteht aus einem inneren Verdichtergehäuse A, in dem ein Rotor angeordnet ist, einem äußeren Mantelgehäuse C, welches den Verdichter zum größeren Teil umgibt und einem Ölabscheider-Filter D, welcher iin Mantelgehäuse Cangeordnet ist.

Das Verdichtergehäuise A besteht aus einer! Jmfangswand 10 mit einem zylindrischen Hohlraum 12, einem vorderen großen Lagerdeckel 14 und einem hinteren kleineren Lagerdeckel 16, die alle durch Kupfschrauben 17 miteinander verbunden sind. Der Rotor B ist im Hohlraum bzw. in der Bohrung 12 aufgenommen und besteht aus einem geschlitzten Rotorkörper 20, welcher

ί vier sich im wesentlichen radial erstreckende, hin- und herbewegbare Arbeitsschieber 22 trägt. Die Achse des Rotors B ist exzentrisch mit Bezug auf die Achse der Bohrung 12 angeordnet, so daß die Bohrung 12, der vordere Lagerdeckel 14, der hintere Lagerdeckel 16 und

IU der Rotor Bzusammen eine im Querschnitt sichelförmige Verdichtungskammer 24 begrenzen. Der Rotor B wird durch eine Welle 28 angetrieben, die in einem im hinteren Lagerdeckel 16 in einer Sackbohrung 32 angeordneten Gleitlager 30 und einem im vorderen

ι s Lagerdeckel 14 angeordneten Gleitlager 34 gelagert ist.

Zjm Beispiel bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen

ist der Rotor von einer Keilriemenscheibe 35 über eine elektromagnetische Kupplung 36 in bekannter Weise angetrieben. Am vorderen Lagerdeckel ist eine

ίο Wellendichtung 40 aufgenommen, die an einem Abschnitt 42 der Antriebswelle 28 angreift, um ein Austreten von Kälte- und Schmiermittel aus dem Verdichter durch das Gleitlager 34 zu verhindern.

Von einem nicht gezeigten Verdampfer kommendes

2s gasförmiges Kältemittel gelangt durch den Einlaßkanal 43 im vorderen Lagerdeckel 14 in die Verdichiungskammer 24. Sowohl der vordere als auch der hintere Lagerdeckel sind mit nierenförmgen Ausnehmungen 44 versehen (nur eine davon ist in F i g. 2 gezeigt), durch die das Gas in die Einlaßseite des Verdichterraumes 24 gelangt. Diese Ausnehmungen 44 beiderseirs des Rotors R sind durch einen Kanal 46 in der Umfangswand 10 miteinander verbunden.

Wenn der Rotor in Richtung des Pfeiles in Fig. 2

ts angetrieben wird, wird das Gas zwischen den Arbeitsschiebern bzw. Flügeln eingeschlossen und weiter zur Auslaßseite gefördert. Hierbei nimmt der Raum zwischen den jeweils benachbarten Flügeln ab, was zu einer Verdichtung des Gases führt. Ein Auslaßventil 50 ist in der Auslaßzone vorgesehen. Das Gas strömt durch eine Reihe von Durchlässen 52 in der Umfangswand 10. die von einem blattartigen Auslaßventil 53 abgedeckt sind, das von einem Anschlag 54 in Stellung gehalten ist. Eine das Auslaßventil 53 abdeckende, sich axial entlang dem Verdichtergehäuse A erstreckende Rinne 56, die mit einem Rohr 58 verbunden ist, bildet einen Auslaßkanal für das Gas. Das Rohr 58 erstreckt sich durch ein Ölabscheider-Filter D (das weiter unten im einzelnen noch beschrieben wird) in den Raum, der vom

v> Mantelgehäuse C eingeschlossen ist. Das verdichtete Gas tritt durch ein Auslaßrohr 70 aus, das in einem Anschlußstutzen 72 des Mantelgehäuses Cbeftstigt ist.

Das öl, das sich in einem Sumpf 60 im unteren Teil des Mantelgehäuses C sammelt, wird durch ein Schmiersy-

.ss stern in Umlauf gesetzt und strömt durch ein mit einem ölfilter 64 versehenes Rohr 62, sowie dann durch eine Reihe von Durchlässen im vorderen und hinteren Lagerdeckel 14 bzw. 16 des Verdichtergehäuses A. Die Einzelheiten der Schmiereinrichtung, durch die zur

<·" Schmierung der beweglichen Teile und zur Kühlung im Förderraum dienendes öl in diesen gelangt, sollen nicht weiter erläutert werden.

Wichtig ist jedoch, daß das öl nach Verlassen des Verc''chtergehäuses wieder aus dem Fördergas abge-

<·■> schieden werden muß. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht das Ölabscheider-Filter D aus einem Filterkörper 80, z. B. aus grober Metallwolle, die zwischen zwei Sieben 82 aus starken Drähten Behalten ist. Der I Jmfane

des Ölabscheider-Filters ist an die Innenfläche der Zylinderwand 91 des Mantelgehäuses C angepaßt, das eine Stirnwand 93 aufweist. Das Mantelgehäuse C ist mit der Außenseite des vorderen Lagerdeckels 14 durch mehrere Kopfschrauben 74 verbunden, um den vorderen Lagerdeckel 14 strömungsdicht mit dem Mantelgehäuse zu verbinden. Das Filter D ist mit Abstand zum Verdichtergehäuse A angeordnet und durch Kopfschrauben 84 damit verbunden, die in Augen 86, welche axial vom hinteren Lagerdeckel 16 vorstehen, eingeschraubt sind.

Das durch das Auslaßventil 50 strömende Gas gelangt in die Rinne 56, die an der Umfangswand 10 des Verdichtergehäuses A befestigt ist, und dann in das Rohr 58, das sich durch den Ölabscheider-Filter D erstreckt und in eine ersie Kammer 90 zwischen dem Ölabscheider-Filter D und der Stirnwand 93 des Mantelgehäuses Cmündet. Das Auslaßrohr 70 erstreckt sich im wesentlichen radial in das Mantelgehäuse Cund endet etwa in der Mitte des Mantelgehäuses in einer auf der Gegenseite des Ölabscheider-Filters D liegenden zweiten Kammer 92. Es wurde festgestellt, daß das Fördergas dazu neigt, sehr schnell eine Drallbewegung anzunehmen, was zu einer Turbulenz und einem Aufschäumen des im Sumpf befindlichen Öls führen würde, wenn die Mündung des Auslaßrohres 70 an einer anderen Stelle als etwa dem Mittelpunkt des Mantelgehäuses Cangeordnet wäre.

Das heiße Fördergas mit dem mitgeführten Schmieröl kommt mit hoher Geschwindigkeit durch das Rohr 58 in die Kammer 90, in der dann die Geschwindigkeit durch die Ausdehnung des Gases wesentlich herabgesetzt wird. Das Gas prallt auf die Stirnwand Ή des Mantelgehäuses Cund kehrt seine Richtung um, so daß die größeren öltropfen an der Gehäusestirnwand anhaften und nach unten in den Sumpf fließen. Das Gas strömt dann in umgekehrter Richtung und passiert dabei das Ölabscheider-Filter D, wobei die kleineren öltropfen an der Metallwolle des Filters haftenbleiben. Nachdem das Gas das Filter D passiert hat, wird seine Richtung wieder geändert, um zum Auslaßrohr 70 zu gelangen, durch welches es zum Kondensator (nicht gezeigt) gelangt. Bei der Richtungsumkehr werden weitere ölmengen abgeschieden, bevor das Gas in das Auslaßrohr 70 strömt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Rotationskolben-Verdichter für mit öl vermischte gasförmige Medien, insbesondere Kältemittelverdichter, mit in einem zylindrischen Hohlraum eines Gehäuses exzentrisch angeordneten, radial bewegliche Arbeitsschieber führenden Rotor und mit einem das Verdichtergehäuse umfangsmäßig und mindestens an einer Stirnseite unter Bildung eines Zwischenraumes umschließenden, als druckseitiger Sammelraum und zugleich im unteren Teil als ölsumpf für aus dem Fördermedium abgeschiedenes öl dienenden, in der Umfangswand mit einem Auslaßstutzen versehenen Manteigehäuse, in welches das Fördermedium vom Verdichterarbeitsraum unmittelbar ausströmt, und mit einem aus Metallwolle od. dgl. bestehenden, im Mantelgehäuse angeordneten Olabseheiderfilter, durch das das von einem Auslaß am Verdichtergehäuse kommende Fördermedium auf dem Weg zum Auslaßstutzen hindurchströmen muß. dadurch gekennzeichnet, daß das olabseheiderfilter (D) ate scheibenförmiger, eine einteilige Metallwolle-Filterschicht (80) aufweisender, aber mit Stiitzteilen (82) dafür versehener Körper senkrecht zur Verdichterachse und mit beidseitigem Abstand zu der entsprechenden Stirnseite des Verdichtergehäuses und der benachbarten Stirnwand (93) des Mantelgehäuses angeordnet ist, damit den Mantelgehäusehohlraum bzw. -Zwischenraum in eine erste und eine zweite Kammer (90 bzw. 92) unterteilt, wobei vom Auslaß (52, 53) am Verdichtergehäuse ein das Filter durchsetzendes Rohrstück (58) als Leitung für das Fördermedium in die vor der Stirnwand (93) dos Mantelgehäuses (C) gelegene erste Kammer (90) führt, während der Auslaßstutzen (72) mit einem inneren Auslaßrohr (70) unmittelbar an die andere, verdichterseitigc, zweite Kammer (92) angeschlossen ist, wobei die Stirnwand des Mantelgehäuses als Prallwand zum Abscheiden von öl aus dem Fördermedium dient.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr (70) am Auslaßstutzen (72) des Mantelgehäuses (C) sich im wesentlichen parallel zum Filter (D) bis etwa in die Mitte der zweiten Kammer (92) erstreckt.

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenverdichter für mit öl vermischte gasförmige Medien, insbesondere Kältemittelverdichter, mit in einem zylindrischen Hohlraum eines Gehäuses exzentrisch angeordneten, radial bewegliche Arbeitsschieber führenden Rotor und mit einem das Verdichtergehäuse umfangsmäßig und mindestens an einer Stirnseite unter Bildung eines Zwischenraumes umschließenden, als druckseitiger Sammelraum und zugleich im unteren Teil als ölsumpf für aus dem Fördermedium abgeschiedenes öl dienenden, in der Umfangswand mit einem Auslaßstutzen versehenen Mantelgehäuse, in welches das Fördermedium vom Verdichterarbeitsraum unmittelbar ausströmt, und mit einem aus Metallwolle od. dgl. bestehenden, im Mantelgehäuse angeordneten ölabscheiderfilier, durch das das von einem Auslaß am Verdichtergehäuse kommende Fördermedium auf dem Weg zum Auslaßstutzen hindurchströmen muß.

Vor allem bei Kältemittelverdichtern muß für eine

gute ölabscheidung aus dem Fördermedium nach Verlassen des Verdichterarbeitsraumes gesorgt werden, denn größere Mengen im Kältemittel eingeschlossenen Öls können zur Herabsetzung der Wärmeübertragung im Kondensator und Verdampfer eines zum Verdichter gehörenden Kälteaggregates führen. Bei einem bekannten Verdichter der eingangs genannten Art (siehe die US-PS 22 89 441) ist ein das Verdichtergehäuse umgebendes Ölabscheider-Filter vorgesehen, das aus Metallwolle besteht, die in einer Metallhülse gehalten ist. In der Wandung des Verdichtergehäuses sind im Auslaßbereich des Fördergases mehrere Auslaßöffnungen vorgesehen, die in das Filter münden und durch ein Schutzschild abgedeckt sind. Das unter hohem Druck stehende und mit großer Geschwindigkeit strömende Fördergas verläßt das Filter auf der diametral den Auslaßöffnungen des Verdichtergehäuses gegenüberliegenden Seite und tritt in einen Raum zwischen dem Verdichtergehäuse und dem Mantelgehäuse ein, aus dem es durch einen Auslaß abgeführt wird. Der aus den Auslaßöffnungen des Verdichtergehäuses austretende Gasstrom wird im Filter in entgegengesetzten Umfangsrichtungen abgelenkt und strömt so durch das Filter, um etwa den halben Filterumfang bis zum Auslaß desselben geführt, durch den es den Filter mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit verläßt, wie es in denselben eingetreten ist. Eine wesentliche Geschwindigkoitsverzögerung des den Filter durchströmenden Fördergases oder eine Richtungsumlenkung des Gases um etwa 180° findet nicht statt, so daß die ölabscheidung aus dem Fördergas noch wesentlich verbessert werden könnte.

Bei einem anderen bekannten Verdichter, dessen Gehäuse nicht in einem Mantelgehäuse umschlossen ist (siehe die GB-PS 6 58 947), ist der ölabscheider koaxial ausgerichtet neben dem Verdichiergehäuse angeordnet und besteht aus mehreren, in einer Kammer mit Abstand zueinander stehenden gelochten Platten, deren Öffnungen wiederum mit Sieben versehen sein können. Das Fördergas vom Verdichter tritt radial gerichtet in die Abscheiderkammer ein und durchströmt die Abscheiderplatten in axialer Richtung. Die Löcher in den einzelnen Platten sind mit Bezug von einer zur nächsten Platte versetzt angeordnet, so daß der die Löcher der einen Platte passierende Fördergasstrom auf die zwischen den Löchern liegende Fläche der nächsten Platte auftrifft, wobei sich das mitgeführte öl an den Platten niederschlagen soll. Eine Richtungsumkehr erfolgt auch hier nicht, wohl aber eine starke Turbulenz, die dazu führen kann, daß ölpartikeln von einem Kammerabschnitt zum nächsten durch die Platten mitgerissen werden oder daß Schaumbildung des im ölsumpf befindlichen Öls auftritt.

Bei einem anderen aus der US-PS 32 41747 bekannten Verdichter ist ein in einem eigenen, vom Verdichter getrennten zylindrischen Gehäuse angeordnetes Ölabscheider-Filter vorgesehen, das über eine Rohrleitung mit dem Auslaß des Verdichters verbunden ist. Das vom Verdichter kommende Fördergas durchströmt in axialer Richtung einen ersten aus Metallwolle bestehenden Filtersatz, umströmt dann eine Trennwand und passiert in axialer Richtung einen zweiten Filtersatz und tritt aus dem Filtergehäuse aus. Eine nennenswerte Geschwindigkeitsverzögerung des Fördergases oder eine Richtungsumkehr desselben findet auch bei diesem bekannten Verdichter nicht stau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs beschriebenen Verdichter mit seinem ölab-