DE2650935A1

DE2650935A1 - Gekapselte kaeltemaschine

Info

Publication number: DE2650935A1
Application number: DE19762650935
Authority: DE
Inventors: Jan Dyhr; Ole Joeker Nissen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1976-11-08
Publication date: 1978-05-18
Also published as: DK147133C; SE460984B; SE7712544L; DE2650935B2; ES463917A1; JPS5716301B2; DK493077A; US4142380A; IT1091950B; GB1591240A; CA1067302A; FR2370245A1; JPS5359955A; DK147133B; FR2370245B1; DE2650935C3

Description

& NOV. 1976

' ^K/c

DAKFOSS A/S, Kordborg (Dänemark)

Gekapselte Kältemaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte Kältemaschine, bei der der Kapselinnenraum einen Ölsumpf aufweist und die. Saugleitung von einer Durchführung in der Kapselwand direkt zur Ansaugseite des Kältemittelverdichters geführt ist.

Bei einer bekannten Kältemaschine dieser Art ist die Saugleitung direkt mit der Ansaugseite des Kälteiaittelverdichters verbunden, damit möglichst kaltes Sauggas den Verdichter erreicht. Hiermit kann die Verdichtertemperatur herabgesetzt und die Kälteleistung erhöht werden· Durch einen zwischen Kolben und Zylinder befindlichen Spalt tritt bei jedem Verdichtungshub ein Teil des verdichteten Kältemittels in den Kapselinnenraum. Dort herrscht demnach ein Druck, der größer als der Saugdruck und kleiner als der Verflüssigungsdruck ist.

Bei einer anderen bekannten Kältemaschine der eingangs beschriebenen Art wird das verdichtete Kältemittel über einen Vorkühler in den Kapselinnenraum zurückgeleitet und von dort abgegeben. Der Kapselinnenraum steht daher unter Verflüssigungsdruck,

809820/0067

In beiden Fällen ist es nachteilig, daS die vom Sauggas sitgeführten Verunreinigungen in Kreislauf verbleiben. Schmutzteilchen können Ventile und Kapillarrohre verstopfen. Wenn. das mitgeführte öl sich akkumuliert, steht es nicht mehr zu Schmier- und Kühlzwecken zur Verfügung. Flüssige Kältemittel-Tröpfchen dürfen unter keinen umständen in den Zylinder gelangen, da sonst das Saugventil wegen großer Drucksteigerungen zerstört werden kanru

Es ist auch schon bekannt, einer nicht-gekapselten Kältemaschine einen Flüssigkeitsabscheider vorzuschalten, der die Form eines Topfes mit oben angeordnetem Eintrittsstutzen und Austrittsstutzen hat, wobei mit geringem Abstand vor dem Eintrittsstutzen eine Prallwand angeordnet ist. Am Boden befindet sich ein Sammelraum für die abgeschiedene Flüssigkeit, der über eine Falleitung mit einem einen ölsumpf aufweisenden Kurbelgehäuse verbunden ist. In diese Leitung ist ein Schieberventil geschaltet, das Sammelraum und Kurbelgehäuse druckmäßig voneinander trennt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gekapselte Kältemaschine der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die es erlaubt, das Sauggas so kalt vie möglich, jedoch zumindest ohne flüssige Verunreinigungen dem Verdichter zuzuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß außerhalb der Kapsel ein Flüssigkeitsabscheider in die Saugleitung geschaltet ist und daß für die Flüssigkeitsabführ eine Flüssigkeitsleitung vom Sammelraum für die Flüssigkeit in di© Kapsel führt u#d der Kapselinnenraum annähernd unter Saugdruck gehalten ist.

Bei dieser Konstruktion werden aus dem Sauggas alle Flüssigkeitsteilchen, wie öl und flüssiges Kältemittel, entfernt, bevor es in den Verdichter eintritt. Da in der Kapsel kein Gegendruck aufgebaut ist, kann die Flüssigkeit über die

809820/0067

Flüssigkeitsleitung in die Kapsel abgeführt werden. Dort gelangt das öl in den Ölsumpf und flüssiges Kältemittel kann im Bereich des warmen Motorverdichters verdampfen.

Besonders günstig ist es, wenn der Flüssigkeitsabscheider ein Fliehkraftabscheider mit vertikaler Achse, unten angeordneten Sammelraura sowie oben angeordnetem tangentialen Eintritts stutzen und zentrischem Austritts-Tauchrohr ist. Solche an sich bekannten Fliehkraftabscheider haben die Besonderheit, daß sich im Sanmelraum ein Druck aufbaut, der über dem Austrittsdruck liegt. Infolgedessen steht zwischen den Drücken im Sanmelraum und im Kapselinnenraum eine Druckdifferenz zur Verfugung, die zum Abführen der Flüssigkeit ausgenutzt werden kann. Insbesondere ist es sogar möglich, daß die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung gewisse Höhen überwindet.

Mt besonderem Vorteil beginnt die Flüssigkeitsleitung mit einem ansteigenden Abschnitt. Dieser kann beispielsweise durch einen vertikalen Kanal gebildet sein, der mit Abstand vom Boden des Sammelraums beginnt. Auf diese Weise wird eine Art Flüssigkeitsverschluß gebildet, der es erlaubt, die Drücke im Sammelraum und im Kapselinnenraum weitgehend unabhängig voneinander auszubilden. Sobald der Flüssigkeitsspiegel die Oberkante des Eintritts querschnitts unterschreitet, wird die Flüssigkeitsabfuhr auf diejenige Menge reduziert, die jeweils neu abgeschieden wird.

Mit besonderem Vorteil bilden die Flüssigkeitsleitung und die Saugleitung zwei Kanäle in einer gemeinsamen Durchführung. In der Kapselwand braucht daher nur eine Durchführung angebracht 2u werden. Die Trennung zwischen den beiden Kanälen kann sehr einfach ausgeführt sein, da keine großen Druckunterschiede vorhanden sind. Insbesondere kann in einem Durchführungsrohr ein das Sauggas führendes Innenrohr angeordnet sein und der zwischen den Rohren verbleibende Querschnitt als Flüssigkeite-

Ö09820/0067

Günstig ist es ferner, wenn sich die Durchführung in Höhe des Oberteils des Fliehkraftabscheiders befindet und die Flüssigkeitsleitung einen über die Höhe des Fliehlcraftabscheiders ansteigenden Abschnitt hat. Damit erhält die Saugleitung die kürzestmögliche Länge zwischen Flüssigkeitsabscheider und Kapsel und demnach praktisch auch keine Temperaturabsenkung. Auch ist der Druckabfall eines Fliehkraftabscheiders an sich und erst recht mit einem so kurzen Austrittskanal, sehr klein· Der sich im Sammelraum des Fliehkraftabscheiders ausbildende Druck vermag die Flüssigkeit ohne weiteres über die Höhe des Abscheiders zu treiben.

Des weiteren kann der Fliehkraftabscheider mittels des Durchführungsrohres freitragend an der Kapsel gehalten sein. Da er insgesamt recht klein ausgebildet werden kann, benötigt er keine andere Befestigung.

Der Saugdruck im Inneren der Kapsel wird vorzugsweise in der Weise aufrechterhalten, daß er über einen Drosselkanal mit der Saugseite des Verdichters verbunden, ist. Der Drosselkanal stellt sicher, daß über diesen ¥eg immer nur ein Teil des gasförmigen Kältemittels angesaugt werden kann, der im Vergleich zu dem direkt zugeführten Saüggas klein ist. Wegen der Drosselung steigt beim Abschalten des Verdichters der Druck im Flüssigkeitsabscheider rascher an als im Kapselinnenraum, so daß Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsleitung in die Kapsel gedrückt und anschließend ein Druckausgleich herbeigeführt wird. Ferner wird ein Aufschäumen des Öls beim Anfahren weitgehend herabgesetzt.

Eine sehr kurze Saugleitung im Inneren der Kapsel und eine entsprechend geringe Abkühlung des Sauggases erhält man, wenn bei einem Motorverdichter mit vertikaler Achse die Durchführung unterhalb des Verdichterkopfes angeordnet ist, wenn sowohl die Durchführung als auch der saugseitige VerdichteranschluB mit Rohrstutzen versehen sind, die etwa in Richtung der Motorachse gegeneinander versetzt sind, und wenn ein Im wesentlichen steifes Verbiüdungsrohr über ie •in Gelenk mit den beiden Rohrstutzen verbunden ist.

80982070067

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schema tische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kältemaschine und

Fig. 2 eine konstruktive Ausgestaltung eines an der Kapsel angebrachton Fliehkraftabschöiders.

In Fig. 1 ist eine Kapsel 1 veranschaulicht, in welcher ein Motorverdichter 2 an Federn 3 aufgehängt ist. Der Motorverdichter besteht aus einem Elektromotor 4 und einem Kolbenverdichter 5. Der Motor treibt über seine Welle 6 und eine Kurbelschleife 7 einen Verdichterkolben S in einem Zylinder · 9 hin und her. Eine - ölf Ördervorrichtung 10 taucht in einen Ölsumpf 11, der sich unten im Innenraum 12 der Kapsel 1 sammelt.

Ein Zylinderdeckel oder -kopf 13 weist eine Saugventilkammor und eine Druckventilkammer 15 auf, die über nicht veranschaulichte Saug- und Druckventile mit dem Hubraum des Verdichters 5 in Verbindung stehen. Die Druckyentilkammer 15 ist über eine mäanderförmig gebogene (gestrichelt dargestellte) Druckleitung 16 mit einer Durchführung 17 verbunden, an welcher ein Kondensator angeschlossen werden kann. Die Saugventilkaamer 14 ist einerseits mit einem Ansaugstutzen 13 versehen und steht andererseits über einen Drosselkanal 19 nit mindestens einer Schalldämpferkammer 20 in Verbindung, die einen Eintrittsstutzen 21 aufweit, der in den Innenraum 12 der Kapsel mündet.

An der Außenseite der Kapsel 1 ist ein Fliehkraftabscheider 22 angebracht, · der einen oben zylindrisch und unten konischen Abscheideraum 23 mit vertikaler Achse aufweist. Unten schließt sich ein Sammelraum 24 für Flüssigkeit an« Oben ist tangential ein Eintrittsstutzen 25 und ein zentrisches Tauchrohr 26 angeordnet, das sich etwa über die Höhe des Eintrittsquerschnitts erstreckt. Vom Tauchrohr führt ein Sauggaskanal 27» vom Sammel-

809820/0067

raum 24 eine Flüssigkeitsleitung 28 zu einer Lurchfülirung in der Kapselwand.

Der Gaskanal 27 weist einen Stutzen 30 auf, der unterhalb des Ansaugstutzen 1S des Verdichterkopfes 13 angeordnet ist. Beide Stutzen sind aufeinander zu gerichtet und verlaufen etwa. parallel zur Achse des Motorverdichters 2. Beide Stutzen werden teleskopartig von einem im wesentlichen steifen Verbindungsrohr 31 übergriffen, das mit federn Stutzen vermittels eines als Dämpfungseleiaent dienenden O-Dichtringes 32 bzw. 33 ein Gelenk bildet. Aufgrund dieser Gelenke kann sich der Motorverdichter an seiner federnden Aufhängung-frei bewegen»

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Fliehkraftabscheiders Er hat ein dreiteiliges Gehäuse, bestehend aus einem Deckel 34, einem Mittelstück 35» das im wesentlichen den Äbscheideraum begrenzt, und einen topfföraiigen Boden 36, der im wesentlichen den Sammelraum 24 begrenzt. Zur Durchführung gehört ein Durchführungsrohr 37, das in den Deckel 34 eingesteckt ist und den gesamten Fliehkraftabscheider trägt. Der Sauggaskanal 27 wird durch eine Bohrung 38 und ein sich daran anschließendes Innenrohr 39 gebildet, das so innerhalb des Durchführungsrohres 37 verläuft, daß an der Unterseite zwischen beiden Rohren ein Spalt 40 verbleibt, der einen Teil der Flüssigkeitsleitung 28 bildet· Dieser Spalt steht über einen Durchbruch 41 im Durchführungsrohr 37, eine Bohrung 42 im Hittelteil 35 und einen Kanal 43 im Innern eines Rohres 44 mit der Flüssigkeitskammer 24 in Verbindung. Das Rohr 44 hat einen Eintrittsquerschnitt 45, der mit Abstand oberhalb des Bodens 46 des Samaelraums 24 endet»

Im Betrieb wird während des Saughubes Sauggas über den tangontialen Eintrittsstutzen 25 Ίη den Abscheider 22 gesaugt. Dieses Sauggas erfährt dabei eine Wirbelbewegung

80982070067

entlang dor Linie 49, wo"bei schwerer© Partikel, wie Flüssiskeitstropfchen tmd Schmutzte ilchen, infolge dor Zentrifugalwirkung nach außen wandern und dann längs der Konusflüche 50 nach unten in den Saismelrauia 24 abfließen. Das gereinigte Sauggas geht dann längs der Linie 51 etwa vertikal nach oben und tritt durch das Tauchrohr 26 und die Sauggacloitung 27» durch die Durchführung 29, über das Gelenkrohr 31 und den Ansaugstutzen 18 in die Saugvontilkammer 14. Entsprechend der Strömung des Gases nimmt der Druck im Fliehkraftabscheider von einem Druck p^ am Eintrittsstutsea 25 über einen Druck p« im Bereich des Sammelraums 24 zu einem Druck p, im Sauggaskanal 27 ab.

Gleichzeitig wird aus dem Innonrauia 12 der Kapsel 1 Sauggas über den Schalldämpfer 21 und den Drosselkanal 19 in die Saugventilkammer 14 gesaugt. Im Kapselinnenraum 12 herrscht daher ein Druck p^, der etwa die Größe von p- hat, auf ^eden Fall aber niedriger ist als der Samraolraua-Druck P₂· Infolgedessen steht die Flüssigkeit 43 unter der Druckdifferenz ?2 ~ P4» ^^{Θ in der 1}^S^{0 is}*fc» Flüssigkeit Über die Flüssigkeitsleitung 28 und die Durchführung 29 in die Kapsel zu drücken. Dies geschieht solange, bis der Flüssigkeitsspiegel die Höhe des Eintrittsquerschnitts 45 erreicht hat. Dann bleibt der Spiegel etwa auf dieser Höhe erhalten, ä« h. es wird während des Betriebs des Motorverdichter3 gerade soviel Flüssigkeit, vermischt mit etwas Gas, über die Rohrleitung 28 abgeführt, wie abgeschieden wird. Das so zurückgeführt© Öl steht wieder zu Schmier- und Kühlzwocken zur Verfügung. Flüssiges Kältemittel kann im Innern der Kapsel verdampfen und dann über den Drosselkanal 19 wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden.

Im Stillstand kann es geschehen, daß sich im Fliehkraftabscheider 22 .durch Kondensation Flüssigkeit bis zu einem

809820/0067

höheren Pegel sammelt. Dies© Flüssigkeit wird unter den Einfluß des Druckunterschiedes zu Beginn der Inbetriebnahme in die Kapsel 1 zurückgeführt, bis der veranschaulichte Spiegel wieder erreicht ist.

Der Fliehkraftabscheider kann sehr klein ausgebildet werden. Für eine Kältemaschine, die für einen Haushalts-Kühlschrank bestirnt ist, genügt eine Gesamthöhe von etwa 6 ca und ein Außendurchraesser von etwa 4 ca« Er ruft einen Druckabfall von etwa 0,03 bar herur. Für die Flüssigkeitsleitung 28 wurden Bohrungen von 3 mm Durchmesser, für die Saugleitung 27 Rohrclirchmesser von 5 ian verwandet.

809820/0067

Claims

Patentansprüche

/1. Gekapselte Kältemaschine, bei der der Kapsolirmonraua einen ^K~~y ölsumpf aufweist und die Saugleitung von einer Durchführung in der Kapselwand direkt zur Ansaugseite des Kältemittelverdichters geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Kapsel (1) ein Flüscigkeitsabscheider (22) in die Saugleitung geschaltet ist und daß für die Flüssigkoitsabfuhr eine Flüssigkeitsleitung (23) vom Sarnmelrauta (24) für die Flüssigkeit in die Kapsel führt und der Kapselinnenraua (12) annähernd unter Saugdruck (p^) gehalten ist·
2. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plüssigkeitsabscheider ein Fliehkraftabscheider (22) mit vertikaler Achse, unten angeordnetem Sammelraum (24) sowie oben angeordnetem tangentialen Eintrittsstutzen (25) und zentrischem Austritts-Tauchrohr (26) ist·
3. Kältemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsleitung (23) mit einem ansteigenden Abschnitt (43) beginnt,
4. Kältemaschine nach Anspruch 3_t dadurch gekennzeichnet, daß der ansteigende Abschnitt durch einen vertikalen Kanal (43) gebildet ist, der mit Abstand vom Boden (46) des Sammelraums (24) beginnt,
5. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsleitung (28) und die Saugleitung (27) zwei Kanäle in einer gemeinsamen Durchführung (29) der Kapselwand (1) bilden.
6. Kältemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Durchführungsrohr (37) ein das Sauggas führendos Innonrohr (39) angeordnet ist und der zwischen den Rohren verbleibende Querschnitt (40) als

809820/0067

ORIGINAL INSPECTED

Flüssigkeitsleitung dient.
7· Kältemaschine nach Anspruch 5 ader 6j dadurch gekennzeichnet, daß sich die Durolifüliruns (23) in Höhe des Oberteils des Fliehkraftabscheidors (22) co findet und die Flüssigkeitsleitung (23) einsn übor die Höhe des Fliehkraftabscheiders ansteigenden Abschnitt (42, 43) hat.
8. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 5 "bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftabscheider (22) mittels des Durchführungsrohres (2S) freitragend an der Kapsel (1) gehalten ist.
9. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraura (12) der Kapsel (1) über einen Drosselkanal (19) mit der Saugseite des Verdichters (5) verbunden ist«
10. Kältemaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (19) in die Saugventilkamaor (14) mündet, an die auch die Saugleitung (27) angeschlossen ist.

11· Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einen Motorverdichter mit vertikaler Ach3e die Durchführung (29) unterhalb des Verdichter- kopfes (13) angeordnet ist, daß sowohl die Durchführung als auch der saugseitige Verdichteranschlui3 mit Rohrstutzen (18, 30) versehen sind, die etwa in Richtung der Motorachse gegeneinander versetzt sind, und daß ein im wesentlichen. steifes Verbindungsrohr (31) über je ©in ' Gelenk mit den beiden Rohrstutzen verbunden 1st,

809820/0067