DE1426938B1 - Einrichtung zur Trennung und Rueckgewinnung von Schmiermittel aus einem Kaeltemittel-Schmiermittel-Gemisch - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Tren- und der den Verdichterläufer umgreifenden Wand nung und Rückgewinnung von Schmiermittel aus gebildeten Ringspalt mit dem Einlaß des Verdichters einem Kältemittel-Schmiermittel-Gemisch in einer verbunden ist und einen mit dem Schmiermittelsumpf Kältemaschine mit einem durch einen Motor ange- über eine Schmiermittelrückführleitung verbundenen triebenen Kreiselverdichter, dessen einen Saugstutzen 5 Schmiermittelsammelraum aufweist, der am Boden und eine den Verdichterläufer umgebende Wand auf- der Kammer angeordnet ist.

weisender Einlaß über eine Saugleitung mit dem Aus- Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung

laß eines Verdampfers und dessen Auslaß über einen wird das in dem angesaugten Gemisch enthaltene Kondensator und ein Expansionsventil mit dem Ein- Schmiermittel automatisch durch die in der Münlaß des Verdampfers verbunden ist, wobei das den io dung der Saugleitung und im Saugstutzen des Krei-Motor und den Verdichter aufnehmende Gehäuse selverdichters auftretende Zentrifugalwirkung ausgeeinen Schmiermittelsumpf aufweist. schieden und an der umgebenden Wandung nieder-

Es ist bei Kältemaschinen mit Kolbenverdichtern geschlagen, von wo es einer Kammer zugeführt wird, bekannt, aus einem Kältemittel-Schmiermittel-Ge- die eine von den verdichteten Kältemittelgasen bemisch, das durch Sickerung von Schmiermittel durch 15 heizte Wand aufweist, um durch diese eine Wärmedie Lagerstellen in den Kältemittelkreislauf entsteht, zufuhr zu bewirken, die noch im ausgeschiedenen mittels Wärmezufuhr das Schmiermittel vom Kälte- Schmiermittel vorhandene geringe flüssige Kältemitmittel zu trennen und beide Medien wieder ihren ge- telanteile aus dem Schmiermittel auszutreiben. Es trennten Kreisläufen zuzuführen. Gewöhnlich wird dürfte einleuchten, daß mit der Erfindung eine sehr hierbei die bei der Kompression des Kältemittel- 20 wirksame Trennung der beiden im Schmiermitteldampfes erzeugte Wärme zum Austreiben des im Kältemittel-Gemisch enthaltenen Medien auf verhält-Schmiermittel enthaltenen Kältemittels benutzt. Es nismäßig einfache Weise erzielt wird,
ist ferner bei Kältemaschinen mit Kolbenverdichtern Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsbekannt, Strahlpumpen zur Rückführung des aus gegenstandes, bei der auch das sich an der Mündung dem Gemisch ausgeschiedenen Schmiermittels in den 25 der Saugleitung an deren Wandung niederschlagende Schmiermittelsumpf der Maschine zu benutzen, die Schmiermittel erfaßt und abgeführt wird, zeichnet bei Anordnung auf der Saugseite des Kolbenverdich- sich dadurch aus, daß der Saugstutzen unter Belasters mit unter Druck stehendem Schmiermittel oder sung eines einen Durchgang zur Kammer bildenden bei Anordnung auf der Druckseite des Kolbenver- zweiten Ringspaltes in die Saugleitung des Verdichdichters mit komprimiertem Kältemitteldampf betrie- 30 ters eingreift und daß die Kammer durch eine mit ben sein kann. Die Benutzung einer Strahlpumpe zur einer Öffnung versehene Trennwand in eine erste Rückführung des Schmiermittels ist nicht von erfin- und eine zweite Kammer unterteilt ist, wobei die dungswesentlicher Bedeutung, da hierdurch lediglich erste Kammer über den zweiten Ringspalt mit der die Rückführung unterstützt, nicht aber die Tren- Saugleitung und die zweite, teilweise von der den nung des Schmiermittels aus dem Gemisch bewirkt 35 Verdichterläufer umgebenden Wand begrenzte und wird. den Schmiermittelsammelraum enthaltende Kammer

Im Gegensatz zu diesen mit Kolbenverdichtern über den ersten Ringspalt mit dem Saugstutzen verarbeitenden Kältemaschinen kommt beim Erfindungs- bunden ist.

gegenstand ein Kreiselverdichter zur Anwendung, bei Um die Rückführung des aus dem Kältemittelgas-

dem im Saugstutzen ein Phänomen beobachtbar ist, 40 strom ausgeschiedenen Schmiermittels zu unterstütvon dem bisher zur Trennung des im Kältemittel- zen, besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung dardampf mitgeführten Schmiermittels noch kein Ge- in, daß im Schmiermittelsammelraum der zweiten brauch gemacht worden ist. Wenn das vom Kreisel- Kammer eine an sich bekannte, mit der Schmierverdichter angesaugte Schmiermittel-Kältemittel-Ge- mittelrückführleitung zusammenwirkende Strahlmisch in den Saugstutzen des Verdichters eintritt, 45 pumpe angeordnet ist, die über eine Leitung mit der wird es durch die Rotationsbewegung des Verdich- Spirale des Verdichters verbunden ist. Durch Beterläufers ebenfalls in- eine kreisende Bewegung ge- nutzung des heißen Kältemittelgases zum Betrieb der bracht, wobei sich durch die dabei entwickelnde Zen- Strahlpumpe wird dem ausgeschiedenen Schmiertrifugalkraft das schwerere Schmiermittel aus dem mittel noch zusätzlich Wärme zugeführt, so daß auch Kältemitteldampf absondert und an der Wandung 50 letzte Spuren flüssigen Kältemittels aus dem Schmierdes Saugstutzens und zum Teil auch schon an der mittel ausgetrieben werden.

Wandung der einmündenden Saugleitung nieder- Hierbei sieht die Erfindung vor, daß der Schmierschlägt, mittelsumpf über eine Entlüftungsleitung mit der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ersten Kammer verbunden ist. Bei dieser Anordnung Einrichtung zur Trennung und Rückgewinnung von 55 wird das durch die Strahlpumpe in den Schmiermit-Schmiermittel aus dem Kältemittel-Schmiermittel- telsumpf gelangende Kältemittelgas wieder der Saug-Gemisch zu schaffen, die das vorerwähnte bei Krei- seite des Verdichters zugeführt,
selverdichtera auf der Saugseite auftretende Phäno- Zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausfüh-

men nutzbar macht. Zur Trennung von Restanteilen rung der Erfindung ist in der Zeichnung eine Kältedes Kältemittels im ausgeschiedenen Schmiermittel 60 maschine schematisch dargestellt, welche einen Kreisoll ferner die beim Verdichten des Kältemittelgases selverdichter 10 aufweist. Wie ohne weiteres ersichtentwickelte Wärme nutzbar gemacht werden. lieh ist, wälzt die dargestellte Kältemaschine ein

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung zeichnet sich Kältemittel durch ein Kältemittel-Leitungsnetz um, die Erfindung in ihrer weitest gefaßten Form dadurch in welchem, um die Temperatur des Kältemittels heraus, daß das Verdichtergehäuse eine den Saugstutzen 65 abzusetzen, zunächst Wärme absorbiert und anschlie- und die sich daran anschließende, den Verdichter- ßend in einem kontinuierlichen Kreislauf wieder abläufer umgreifende Wand umgebende Kammer auf- geführt wird. In derartigen Vorrichtungen ist es erweist, die durch einen zwischen dem Saugstutzen forderlich, eine ausreichende Sicherung des Kreisel-

Verdichters 10 vorzusehen. Zu diesem Zweck wird dampfung des Kältemittels, das durch den Läufer der Kreiselverdichter 10 mit einer Schmiermittelfül- des Kreiselverdichters über die Saugleitung 22 wieder lung und einer (nicht gezeigten) Pumpe sowie einem angesaugt wird, um den Strömungskreislauf des Kälte-Leitungsnetz für die kontinuierliche Zuführung von mittels zu vervollständigen.

Schmiermitteln zu denjenigen Verdichterteilen ver- 5 Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß eine den sehen, die der Schmierung bedürfen. Während des Verdichterläufer 12 umgebende Gehäusewand 41 Betriebes der Vorrichtung kommt es des öfteren vor, einen Teil eines Diffusors bildet, der die Bewegungsdaß kleinere Mengen des Schmiermittels aus dem energie des Gasstromes in Druck umwandelt. Das hierfür bestimmten Netz entweichen und in den Teil Gehäuse 20 ist so ausgebildet, daß es eine Kammer der Maschine gelangen, durch den das Kältemittel io 42 bildet, die durch eine Trennwand 47 in Kammerströmt. Dieses kann sowohl durch die in derartigen abschnitte 44 und 46 unterteilt ist. Ein Spalt 48 ist Vorrichtungen üblicherweise verwendeten Labyrinth- zwischen dem Saugstutzen 23 und der Wand 41 vordichtungen geschehen als auch — in Form von Gas gesehen. Ferner weist die Zwischenwand 47 eine Öff- oder kleinster Tröpfchen — über Entlüftungsleitun- nung 49 auf.

gen; es können auch kleine Schmiermittelmengen 15 Um das vom Kältemittel getrennte Schmiermittel, entweichen, falls eine fehlerhafte Dichtung oder eine das sich in der Kammer 42 sammelt, abzuführen, ist andere Art mangelhafter Dichtungspackung in der diese Kammer über eine Rückführleitung 50 mit dem Maschine vorhanden ist. Es liegt auf der Hand, daß Schmiermittelsumpf 52 des Gehäuses 20 verbunden, dies auf lange Sicht zu einer Verminderung der Die Rückführung des Schmiermittels aus der Kam-Schmiermittelmenge der Maschine führen kann, die so mer42 wird durch eine Strahlpumpe 54 unterstützt, ausreichend groß ist, um sie infolge zu niedrigen Öl- die mit dem Spiralgehäuse 28 über eine Leitung 56 druckes betriebsunfähig zu machen. Die entweichen- verbunden ist. Darüber hinaus ist eine Entlüftungsden Schmiermittelmengen, die in das Kältemittelnetz leitung 58 vorgesehen, die das Innere des Gehäuses eindringen, sind verhältnismäßig gering. Sie werden 20 mit der Saugleitung verbindet, wobei die Strödurch das Netz hindurchgeführt und können sich 25 mung durch die Pfeile angezeigt ist.
dabei in einem solchen Teil der Maschine ansam- In bezug auf die Betriebsweise der Einrichtung sei

mein — beispielsweise den Wärmeübertragungs- von der Beobachtung ausgegangen, daß das durch schlangen —, wo sie eine wesentliche Leistungsmin- die Saugleitung strömende Medium ein Gemisch aus derung der Maschine verursachen. Es ist ferner mög- geringen Anteilen des Schmiermittels in Form eines lieh, daß entweichende Schmiermittehnengen ihren 30 Nebels oder eines Schleiers feinster Tröpfchen und Weg über den Auslaß ins Freie finden. des Kältemittelgases ist. Sobald das Gemisch in der

Das in Form feinverteilter Tröpfchen vorliegende Saugleitung 22 sich dem Verdichterläufer nähert, Schmiermitel wird von dem gasförmigen Kältemittel wird ihm eine kreisende Bewegung erteilt, die eine zu den Absaug- und Ablaßleitungen der Maschine Zentrifugalwirkung hervorruft und die Ablagerung und von dem flüssigen Kältemittel zu den Teilen des 35 des flüssigen Bestandteiles des Gemisches an den Kältemittelnetzes mitgeführt, in denen das Kälte- Wänden der Saugleitung und dem Saugstutzen 23 bemittel sich im flüssigen Zustand befindet. wirkt. Die Leitschaufeln 24, die mit Bezug auf die

Die Erfindung richtet sich auf eine Einrichtung, Strömungsrichtung des Gemisches einen Anstellwinum Schmiermittel, das in den Kältemittelumlauf ge- kel aufweisen, fördern die kreisende Bewegung, belangt ist, vom Kältemittel zu trennen und es wieder 40 vor das Gemisch in den Läufer eintritt. Das sich an in den Schmiermittelkreislauf zurückzuführen. der Wandung des Ansaugstutzens 23 ablagernde

Die dargestellte Maschine weist ein Gehäuse 20 Schmiermittel gelangt durch den Ringspalt 48 in den auf, in dem ein Elektromotor (nicht gezeigt) sowie Kammerabschnitt 46 der Kammer 42, während das ein Verdichterläufer 12, der auf einer über ein Ge- sich an der Wandung der Saugleitung 22 ablagernde triebe 16 mit der Motorwelle 18 verbundenen Welle 45 Schmiermittel durch einen Ringspalt zwischen dem 14 angebracht ist, angeordnet sind. Saugstutzen 23 und der Saugleitung 22 in den Kam-

Die Kältemaschine weist eine Saugleitung 22 auf, merabschnitt 44 gelangt. Das in den Kammerabschnitt die mit dem Gehäuse 20 verbunden ist und in der 44 eintretende Schmiermittel kann durch die Öffnung Nähe eines Saugstutzens 23 endet, in dem Leitschau- 49 in der Zwischenwand 47 in den Kammerabschnitt fern 24 zur Regelung der Leistung der Maschine an- 50 46 fließen.

gebracht sind, deren Anstellwinkel durch eine Be- Wie bereits erwähnt, enthält die in der Kammer

tätigungsvorrichtung 26 einstellbar ist. Ein durch die 42 angesammelte Flüssigkeit nicht nur Schmiermittel, Saugleitung 22 strömendes Kältemittelgas tritt in den sondern auch kleine Mengen flüssigen Kältemittels, Verdichterläufer ein, aus dem es verdichtet in das die in feinstverteilter Form vom Verdampfer zum Spiralgehäuse 28 gelangt, das einen Teil des Gehäu- 55 Verdichter gelangen. Da ein Teil der Kammer 42 ses20 bildet und mit der Auslaßleitung 30 in Ver- von der Wand 41 begrenzt ist, ergibt sich eine Wärmebindung steht, die zu einem Kondensator 32 führt. quelle zur Verdampfung des mit dem Gemisch in

Das komprimierte gasförmige Kältemittel wird im den Kammerabschnitt 46 gelangenden flüssigen Kälte-Kondensator durch Wärmeentzug verflüssigt, wobei mittels, da die Gehäusewand 41 eine verhältnismäßig die Kondensationswärme über das durch die Rohr- 60 hohe Temperatur infolge des in dem Diffusor ströschlange 33 fließende Kühlmittel abgeführt wird. Das menden heißen, verdichteten Gases aufweist,
im Kondensator 32 gebildete flüssige Kältemittel Das in der Kammer 42 verdampfte Kältemittel

strömt durch eine Leitung 34 und über ein Expan- kann durch den Ringspalt 48 wieder in die Saugleisionsventil 35 in einen Verdampfer 36, in dem eine rung 22 eintreten. Die in dem Kammerabschnitt 46 Rohrschlange 37 vorgesehen ist, die von einem zu 65 verbleibende Flüssigkeit ist nunmehr im wesentlichen kühlenden Medium durchströmt wird. Der Wärme- reines Schmiermittel, das sich am Boden des Kamübergang zwischen dem zu kühlenden Medium und merabschnittes 46 in einem Sammelraum 59 samdem Kältemittel im Verdampfer verursacht die Ver- melt, aus dem es durch die Strahlpumpe 54 in die

mit dem Schmiermittelsumpf 52 in Verbindung stehende Rückführleitung 50 gefördert wird. Der Strahlpumpe wird ein Teil des in dem Spiralgehäuse 28 heißen Gases über die Leitung 56 zugeführt. Die Strahlpumpe weist eine Düse 60 und einen Venturiabschnitt 61 auf, durch den das Schmiermittel eingeführt wird, um unter der Hochdruckeinwirkung des die Düse verlassenden heißen Gases über die Rückführleitung 50 in den Schmiermittelsumpf 52 zurückzufließen.

Während die Strahlpumpe 54 in der dargestellten Ausführung kontinuierlich arbeitet, kann es wünschenswert sein, die Betriebsweise intermittierend auszubilden. Zu diesem Zweck kann ein — nicht gezeigtes — elektrisch betriebenes Ventil in die Leitung 56 eingeschaltet werden, das auf ein Zeitschaltwerk oder einen den Schmiermittelspiegel in der Kammer messenden Schwimmer anspricht. Das Ventil würde alsdann die Tätigkeit der Strahlpumpe regeln, indem es von Zeit zu Zeit die Verbindung zwischen der Düse und dem Hochdruckgas im Spiralgehäuse über die Leitung 56 herstellt und wieder unterbricht.

Aus der Beschreibung ergibt sich, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um Flüssigkeit, die dem Verdichter durch das angesaugte Gas zugeführt worden ist, aufzunehmen. Darüber hinaus ist eine Einrichtung vorgesehen, um den Flüssigkeitsanteil, der aus unverdampftem Kühlmittel besteht, abzutrennen, und weiterhin ist eine Pumpe vorgesehen, um das vom Kältemittel getrennte Schmiermittel aus der Kammer zu entfernen, wobei die Pumpe von der Energie Gebrauch macht, die zu diesem Zweck innerhalb des Kreislaufes zur Verfügung steht.

Es dürfte auf der Hand liegen, daß das im Sammelraum59 befindliche Schmiermittel feste metallische Partikeln mit sich führen kann, die sich als schädlich erweisen würden, wenn sie dem Schmiermittelsumpf wieder zugeführt würden. Aus diesem Grunde kann es zweckmäßig sein, das Schmiermittel durch einen Filter hindurchgehen zu lassen, bevor es der Strahlpumpe 54 zugeführt wird. Es kann sich ebenfalls als zweckmäßig erweisen, den Filter außerhalb statt innerhalb der Maschine anzuordnen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Trennung und Rückgewinnung von Schmiermittel aus einem Kältemittel-

45 Schmiermittel-Gemisch in einer Kältemaschine mit einem durch einen Motor angetriebenen Kreiselverdichter, dessen einen Saugstutzen und eine den Verichterläufer umgebende Wand aufweisender Einlaß über eine Saugleitung mit dem Auslaß eines Verdampfers und dessen Auslaß über einen Kondensator und ein Expansionsventil mit dem Einlaß des Verdampfers verbunden ist, wobei das den Motor und den Verdichter aufnehmende Gehäuse einen Schmiermittelsumpf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtergehäuse (20) eine den Saugstutzen (23) und die sich daran anschließende, den Verdichterläufer (12) umgreifende Wand (41) umgebende Kammer (42) aufweist, die durch einen zwischen dem Saugstutzen und der den Läufer umgebenden Wand gebildeten Ringspalt (48) mit dem Einlaß des Verdichters (10) verbunden ist und einen mit dem Schmiermittelsumpf (52) über eine Schmiermittelrückführleitung (50) verbundenen Schmiermittelsammeiraum (59) aufweist, der am Boden der Kammer (42) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugstutzen (23) unter Belassung eines einen Durchgang zur Kammer (42) bildenden zweiten Ringspaltes in die Saugleitung (22) des Verdichters (10) eingreift und daß die Kammer (42) durch eine mit einer Öffnung (49) versehene Trennwand (47) in eine erste und eine zweite Kammer (44 bzw. 46) unterteilt ist, wobei die erste Kammer (44) über den zweiten Ringspait mit der Saugleitung (22) und die zweite, teilweise von der den Verdichterläufer (12) umgebenden Wand (41) begrenzte und den Schmiermittelsammeiraum (59) enthaltende Kammer (46) über den ersten Ringspalt (48) mit dem Saugstutzen (23) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schmiermittelsammeiraum (59) der zweiten Kammer (46) eine an sich bekannte, mit der Schmiermittelrückführleitung (50) zusammenwirkende Strahlpumpe (54) angeordnet ist, die über eine Leitung (56) mit der Spirale (28) des Verdichters verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelsumpf (52) über eine Entlüftungsleitung (58) mit der ersten Kammer (44) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen