DE4138344C2 - Mehrstufiger Rotationskolbenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Rotationskolbenverdichter, beste­ hend aus mehreren in Serie miteinander verbundenen Verdichterelementen, die jeweils einen Schieber aufweisen, der den inneren Bereich eines Zylinders in eine Ansaugkammer und in eine Verdichterkammer unterteilt, und der unter der Kraft einer sich an seiner Rückseite abstützenden Feder an der Umfangsfläche eines exzentrisch rotierenden Kolbens anliegt, einem Elektromotor zum Antreiben der Verdichterelemente und einem Schmierölvorrat, die in einem geschlossenen Behäl­ ter angeordnet sind.

Bei einem in der JP-50-72205 A beschriebenen zweistufigen Rotationskol­ benverdichter dieser Bauart werden die Schieber der Hoch- und der Niederdruck­ stufe an ihrer Rückseite durch eine Feder und durch den Druck des Schmierölvor­ rats beaufschlagt, der dem Ausstoßdruck der Niederdruckstufe entspricht. Die Vor­ spannkraft der sich an dem Schieber des Hoch- bzw. des Niederdruckelementes abstützenden Feder muß so groß sein, daß das vordere Ende des Schiebers selbst dann nicht von der Umfangsfläche des rotierenden Kolbens getrennt wird, wenn der Druck in der betreffenden Verdichterkammer ansteigt. Für den Schieber des Hoch­ druckelementes ist daher eine große Vorspannkraft erforderlich. Diese Vorspann­ kraft wirkt aber ständig auf den Schieber des Hochdruckelementes, auch wenn der Druck in der Verdichterkammer nicht so stark erhöht ist. In diesem Fall wird der Schieber mit einer unnötig großen Kraft an den rotierenden Kolben angedrückt. Bei diesem bekannten zweistufigen Rotationskolbenverdichter besteht daher die Gefahr einer übermäßigen Abnutzung des an dem rotierenden Kolben anliegenden vorde­ ren Endes der Schieber der Verdichterelemente.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die auf die Schieber einwirkende Kraft an den Betriebsdruck jeder Verdichterstufe anzupassen, so daß die Reibung und der Verschleiß der an dem rotierenden Kolben anliegenden vorderen Enden der Schieber verringert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem mehrstufigen Rotationskol­ benverdichter der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß eine rückseitige Kammer des Schiebers eines Hochdruckverdichterelementes über einen Ölzufuhr­ kanal mit dem unter dem Ausstoßdruck des Hochdruckverdichterelementes stehen­ den Schmierölvorrat verbunden ist und daß jeweils ein den Schmierölvorrat mit einer rückseitigen Kammer des Schiebers eines Niederdruckverdichterelementes verbin­ dender Ölzufuhrkanal mit einem Drosselbereich versehen ist und mit einer Öffnung in der betreffenden rückseitigen Kammer mündet, die von dem hin- und hergehen­ den Schieber intermittierend verschlossen und freigegeben wird.

Die Schieber der Nieder- bzw. Hochdruckelemente werden daher mit einer Kraft an den rotierenden Kolben angedrückt, die den Ausstoßdrücken in den betref­ fenden Verdichterkammern entspricht, so daß die Schieber nicht mit übermäßig großen Andrückkräften belastet sind. Demzufolge werden eine Abnutzung der Schieber und des rotierenden Kolbens und eine übermäßige Reibung und der damit verbundene Verlust an Antriebsenergie verhindert.

Zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Leitungssystem eines zweistufigen Verdichterzyklus, der einen zweistufigen Rotationskolbenverdichter gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt,

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den zweistufigen Verdichter;

Fig. 3 einen Schnitt, der einen wesentlichen Bereich eines Verdichtungsbereichs des zweistufigen Verdichters veran­ schaulicht;

Fig. 4 eine Darstellung einer Umgehungseinrichtung zur Verwendung in dem zweistufigen Verdichter;

Fig. 5 eine Unteransicht nach der Linie V-V in Fig. 3;

Fig. 6 einen vertikalen Schnitt, der die Umgehungsventil­ einrichtung und ein Rückschlagventil des zweistufigen Verdich­ ters veranschaulicht, nachdem deren Ventilkörper bewegt wurden; und

Fig. 7 einen Schnitt, der einen wesentlichen Bereich ei­ nes Verdichterbereichs des zweistufigen Verdichters nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschau­ licht.

Fig. 1 veranschaulicht das Leitungssystem eines zweistufi­ gen Verdichterzyklus, der gebildet ist durch Hintereinander­ schaltung eines zweistufigen Rotationskolbenverdichters 1 mit einem Sammelbehälter 2, eines Kondensators 13, eines ersten Expansionsventils 15, eines Flüssigkeitsabscheiders 17, eines zweiten Expansionsventils 19 und eines Verdampfers 21.

In einem Motorraum 8, der im oberen Bereich eines ge­ schlossenen Behälters 3 gebildet ist, ist ein Elektromotor 5 angeordnet, und unter dem Elektromotor 5 ist ein zweistufiger Verdichter 4 angeordnet. Der äußere Umfang des Bodenbereichs des geschlossenen Behälters 3 ist als Ölvorrat 35 ausgebildet.

Ein Stator 5a des Elektromotors 5 ist mit Schrumpfsitz in die Innenwand des geschlossenen Behälters 3 eingesetzt.

Der zweistufige Verdichter 4 umfaßt ein im oberen Bereich angeordnetes Hochdruckverdichterelement 9 und ein im unteren Bereich angeordnetes Niederdruckverdichterelement 7 und eine ebene Zwischenplatte 36, die zwischen den beiden erwähnten Ver­ dichterelementen 7 und 9 angeordnet ist. Der zweistufige Ver­ dichter 4 ist durch einen Auslaßdeckel 37 des Niederdruckver­ dichterelements 7 und mehrere (nicht gezeigte) äußere Bereiche der Zwischenplatte 36 mit der Innenwand des geschlossenen Be­ hälters 3 verschweißt.

Der Zylinderinhalt des Hochdruckverdichterelements 9 beträgt ungefähr 45 bis 65% des Zylinderinhalts des Nieder­ druckverdichterelements 7.

Eine mit einem Rotor 5b des Elektromotors 5 drehfest ver­ bundene Antriebswelle 6 ist in einem oberen Lagerteil 11, das an der Oberseite eines zweiten Zylinderblocks 9a des Hochdruck­ verdichterelements 9 befestigt ist, und in einem unteren Lager­ teil 12 abgestützt, das an der Unterseite eines ersten Zylin­ derblocks 7a des Niederdruckverdichterelements 7 befestigt ist.

Eine erste Kurbelwelle 6a und eine zweite Kurbelwelle 6b der Antriebswelle 6 sind so angeordnet, daß ihre Kurbeln um 180° phasenversetzt sind.

Mit den Bezugszeichen 7b und 9b sind ein erster Kolben und ein zweiter Kolben bezeichnet, die an der ersten Kurbelwelle 6a bzw. an der zweiten Kurbelwelle 6b befestigt sind. Mit den Bezugszeichen 38 und 39 sind Schieber bezeichnet, die mit der Außenfläche des ersten Kolbens 7b bzw. des zweiten Kolbens 9b in Berührung stehen, um den Innenbereich des Zylinders des Nie­ derdruckverdichterelements 7 und des Hochdruckverdichterelement 9 in eine Ansaug- und eine Verdichterkammer zu unterteilen. Mit den Bezugszeichen 40 und 41 sind Schraubenfedern bezeichnet, die sich an der Rückseite des Schiebers 38 bzw. 39 abstützen.

Der hintere Endbereich der Schraubenfeder 41 des Hoch­ druckverdichterelements 9 stützt sich an der Innenwand des geschlossenen Behälters 3 ab, wogegen sich der hintere Endbe­ reich der Schraubenfeder 40 des Niederdruckverdichterelements 7 an einer Kappe 42 abstützt, die an dem ersten Zylinderblock 7a dicht befestigt ist.

Eine rückseitige Kammer 43 des Schiebers 39 des Hochdruck­ verdichterelements 9 ist mit dem Ölvorrat 35 verbunden, wogegen der Endbereich einer rückseitigen Kammer 44 des Schiebers 38 des Niederdruckverdichterelements 7 durch die Kappe 42 abge­ dichtet ist, so daß er von dem Ölvorrat 35 getrennt ist.

Der Auslaßdeckel 37 des Niederdruckverdichterelements 7 ist zusammen mit dem unteren Lagerteil 12 an dem ersten Zylin­ derblock 7a befestigt, um eine Niederdruckauslaßkammer 45 zu bilden, deren unterer Bereich einen Auslaßkammerölvorrat 46 bildet.

Der Auslaßkammerölvorrat 46 ist vom oberen Raum der Nie­ derdruckauslaßkammer 45 durch eine Trennplatte 48 getrennt, die an dem Auslaßdeckel 37 befestigt ist und zahlreiche Öffnungen 47 aufweist. Der untere Bereich des Auslaßkammerölvorrats 46 ist ferner mit der rückseitigen Kammer 44 des Schiebers 38 über einen Ölrückführkanal 49 verbunden, der durch Ölrückführbohrun­ gen 49a und 49b im Auslaßdeckel 37 bzw. im unteren Lagerteil 12 gebildet ist.

Der aus einem schwingungsdämpfenden Stahlblech herge­ stellte Auslaßdeckel 50 umgibt das obere Lagerteil 11 und bil­ det dadurch eine Hochdruckauslaßkammer 51.

Eine im Endbereich des Rotors 5b des Elektromotors 5 aus­ gebildete konkave Schalldämpferkammer 52 ist mit der Hochdruck­ auslaßkammer 51 über einen Ringkanal 53 verbunden, der inner­ halb des vorspringenden Bereichs 50a des Auslaßdeckels 50 ge­ bildet ist, der einen vorspringenden Bereich 11a des oberen Lagerteils 11 umgibt. Sie ist ferner mit dem Innenraum des ge­ schlossenen Behälters 3 über einen Ringkanal 54 verbunden, der zwischen der Innenfläche eines Endrings 5c des Rotors 5b und dem vorspringenden Bereich 50a des Auslaßdeckels 50 gebildet ist.

Die Niederdruckauslaßkammer 45 und die Ansaugkammer 56 des Hochdruckverdichterelements 9 sind über einen Verbindungskanal 55 miteinander verbunden, der gebildet ist durch einen im unte­ ren Lagerteil 12 ausgebildeten Gaskanal 55a, einen in dem ersten Zylinderblock 7a ausgebildeten Gaskanal 55b und einen in der Zwischenplatte 36 ausgebildeten Gaskanal 55c.

Ein Umgehungskanal 57, der von einem Zwischenbereich des Verbindungskanals 55 abzweigt, wird von Umgehungskanälen 57a und 57b gebildet, die in dem zweiten Zylinderblock 9a des Hoch­ druckverdichterelements 9 und im oberen Lagerteil 11 ausgebil­ det sind, wobei der untere Strömungsbereich des Umgehungskanals 57 mit der Hochdruckauslaßkammer 51 verbunden ist.

An dem Umgehungskanal 57a ist ein Umgehungsventil 58 befe­ stigt, umfassend einen Ventilkörper 58a (siehe Fig. 4), der an seinem Außenumfang einen ausgeschnittenen Bereich hat und aus einem dünnen Stahlblech hergestellt ist, und eine Schraubenfe­ der 58b. Das Umgehungsventil 58 erlaubt es einem Fluid nur in einer Richtung von dem Verbindungskanal 55 zu der Hochdruckaus­ laßkammer 51 zu strömen.

Die Schraubenfeder 58b hat ein Formerinnerungsvermögen, das es ermöglicht, daß ihre Federkonstante mit steigender Tem­ peratur zunimmt. Demzufolge nimmt die von der Schraubenfeder 58b auf den Ventilkörper 58a ausgeübte Vorspannkraft proportio­ nal zur Temperatur zu.

Der Gaskanal 55b, der einen Bereich des Verbindungskanals 55 bildet, ist mit dem unteren Strom des Flüssigkeitsabschei­ ders 17 über ein Verbindungsrohr 59 verbunden, um einen Kälte­ mitteleinspritzkanal 72 zu bilden.

Das Verbindungsrohr 59 ist in den Zylinderblock 7a einge­ setzt, und mit einem O- Ring 66 abgedichtet. Ein Ventilkörper 60, der ähnlich ausgebil­ det ist wie in Fig. 4 gezeigt, ist zwischen dem Endbereich des Verbindungsrohres 59 und dem Gaskanal 55b angeordnet, so daß ein Rückschlagventil 71 gebildet wird.

Das Rückschlagventil 71 ist so ausgebildet, daß ein Fluid nur in Richtung von dem Flüssigkeitsabscheider 17 in den Gas­ kanal 55b einströmen kann.

In einem mittleren Bereich der Zwischenplatte 36 ist ein Ölzufuhrkanal 61 angeordnet, in dessen mittlerem Bereich ein Drosselbereich ausgebildet ist. Der obere Bereich 61b des Ölzufuhrkanals 61 ist mit dem Ölvorrat 35 unmittelbar ver­ bunden, während der untere Bereich desselben mit der rück­ seitigen Kammer des Schiebers 38 und der Verdichterkammer des Hochdruckverdichterelements 9 intermittierend verbunden ist.

Der untere Abschnitt 61a des Ölzufuhrkanals 61 und die rückseitige Kammer 44 sind an der Endfläche der Gleitseite des Schiebers ausgebildet, so daß sie miteinander verbunden sind, wenn der Schieber 38 im wesentlichen den halben Weg zum Kolben 7b hin überwunden hat, und sie sind in allen anderen Fällen voneinander getrennt.

Der untere Abschnitt 61a des Ölzufuhrkanals 61 und die Verdichterkammer des Hochdruckverdichterelements 9 werden in Positionen geöffnet, so daß sie miteinander in Verbindung ste­ hen, wenn der Schieber 38 im wesentlichen 1/3 des Gesamthubes zum Kolben 7b hin zurückgelegt hat, und sie werden durch die End­ fläche der Gleitseite des Kolbens 9b getrennt, wenn sich der Schieber 39 zu der Position des 1/3 Hubes des Gesamthubes zu­ rückbewegt hat (siehe Fig. 5).

Im Schaftkernbereich der Antriebswelle 6 ist eine Durch­ gangsbohrung 62 ausgebildet, und in einem Bereich unterhalb der Bohrung 62 ist eine Pumpeneinheit 63 angeordnet.

Spiralförmige Ölnuten 64 und 64a sind an der Außenfläche der vom oberen Lagerteil 11 und vom unteren Lagerteil 12 abge­ stützten Antriebswelle 6 ausgebildet. Der obere Bereich der Spiralnut 64 ist mit dem unteren Bereich der Pumpeneinheit 63 über eine von der Wellenbohrung 62 abzweigende radiale Ölboh­ rung verbunden, während der untere Bereich der Spiralnut 64 mit der Schalldämpferkammer 52 nicht verbunden ist.

Der untere Bereich des Sammelbehälters 2 ist mit einer (nicht gezeigten) Ansaugkammer des Niederdruckverdichterele­ ments 7 verbunden, und eine Auslaßleitung 7e ist im oberen Bereich des geschlossenen Behälters 3 angeordnet.

Eine Flüssigkeitsleitung 65 ist mit dem zweiten Expansi­ onsventil 19 und mit dem unteren Bereich des Flüssigkeitsab­ scheiders 17 verbunden. Die Außenfläche des Flüssigkeits­ abscheiders 17 ist mit einem Polyethylenschaum 67 als Wärmeiso­ lierung versehen, der durch Aufbringen von Wärme auf ungefähr 5 mm aufgeschäumt wurde, nachdem die Außenfläche des Flüssig­ keitsabscheiders 17 mit einer Polyethylenfolie überzogen wurde.

Fig. 6 zeigt einen Zustand, in dem der Umgehungskanal 57 geöffnet ist, nachdem der Kühlbetrieb des Verdichters gestartet wurde, einen Zustand, in dem der Endbereich des Verbindungsroh­ res 59 durch den Ventilkörper 60 geschlossen ist, und einen Zu­ stand, in dem ein Bereich zwischen dem unteren Abschnitt 61a des Ölzufuhrkanals 61 und der rückseitigen Kammer durch den Schieber 38 geschlossen ist.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die so ausgebildet ist, daß der einen Drosselbereich aufweisende Ölzufuhrkanal 61c, der eine Verbindung zwischen dem Ölvorrat 35 und der rückseitigen Kammer 44 bildet, derart ausgebildet ist, daß er von einer sehr schmalen Nut gebildet wird, die in der Grenzfläche zwischen der Zwischenplatte 36 und dem ersten Zylinderblock 7a ausgebildet ist. Die Öffnung einer Ölrückführbohrung 49c zur Rückführung von Öl von der Nieder­ druckauslaßkammer 45 zu der rückseitigen Kammer 44 ist im obe­ ren Bereich der rückseitigen Kammer 44 angeordnet.

Nachfolgend wird der Betrieb des in dieser Weise ausgebil­ deten zweistufigen Verdichters und seines Kältemittelkreislaufs anhand der Fig. 1 bis 6 erläutert.

Wenn die Antriebswelle 6 vom Motor 5 verdreht wird, dann beginnen das Niederdruckverdichterelement 7 und das Hochdruck­ verdichterelement 9 die Ansaug/Verdichtervorgänge. Infolgedes­ sen wird ein vom Sammelbehälter 2 in die Ansaugkammer des Niederdruckverdichterelements 7 angesaugtes Kältemittelgas verdichtet, so daß sein Druck ansteigt. Sodann wird das Kälte­ mittelgas durch eine in dem unteren Lagerteil 12 ausgebildete (nicht gezeigte) Auslaßöffnung in die Niederdruckauslaßkammer 45 ausgestoßen. Das in die Niederdruckauslaßkammer 45 ausge­ stoßene Kältemittelgas wird über den von den Ölrückführbohrun­ gen 49a und 49b gebildeten Ölrückführkanal 49 zusammen mit dem im Bodenbereich des Auslaßkammerölvorrats 46 gesammelten Schmieröl in die rückseitige Kammer 44 rückgeführt. Infolgedes­ sen wird der Schieber 38 unter dem auf seine Rückseite ausgeüb­ ten Druck an den ersten Kolben 7b angepreßt.

Das ausgestoßene Kältemittelgas, dessen Druck höher ist als der Druck im Innenraum des geschlossenen Behälters 3, als der Druck in dem mit dem zweistufigen Wälzkolbenverdichter 1 ver­ bundenen Kondensator 13 und als der Druck in dem Flüssigkeits­ abscheider 17, wird der Ansaugkammer 56 des Hochdruckverdich­ terelements 9 über den aus den Gaskanälen 55a, 55b und 55c ge­ bildeten Verbindungskanal 55 zugeführt.

Der Druck im Verbindungskanal 55 ist höher als der Druck in der mit dem Innenraum des geschlossenen Behälters 3 verbun­ denen Hochdruckauslaßkammer 51. Wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, bewegt sich daher der Ventilkörper 58a des Rückschlagventils 58 entgegen der Vorspannkraft der Schraubenfeder 58b, so daß der Umgehungskanal 57 geöffnet wird. Demzufolge wird ein Teil des den Verbindungskanal 55 durchströmenden Kältemittelgases in die Hochdruckauslaßkammer 51 ausgestoßen, so daß der Druck des Kältemittelgases in der Ansaugkammer 56 abgesenkt wird. Infol­ gedessen wird der Schieber 39 des Hochdruckverdichterelements 9, der lediglich der Vorspannkraft der Schraubenfeder 41 unter­ liegt, zurückbewegt, während er der Bewegung der Außenfläche des zweiten Kolbens 9b folgt, wobei Springerscheinungen unter­ bunden sind, die stattfinden könnten während seiner raschen Rückwärtsbewegung infolge einer raschen Zufuhr des Kältemittel­ gases, dessen Druck gesteigert wurde, in die Ansaugkammer 56. Infolgedessen kann ein Verdichtungsvorgang geringer Leistung sanft begonnen werden, während unerwünschte Aufschlaggeräusche zwischen dem Schieber 39 und dem zweiten Kolben 9b und das Ent­ weichen des verdichteten Gases verhindert werden.

Das in die Hochdruckauslaßkammer 51 ausgestoßene Kältemit­ telgas wird über den Ringkanal 53 in die Schalldämpferkammer 52 eingeleitet. Sodann wird es über den Ringkanal 54 dem Innenraum des geschlossenen Behälters 3 zugeführt.

Andererseits wird der Ventilkörper 60 des Rückschlagven­ tils 71 zu dem Verbindungsrohr 59 hin bewegt infolge des Druck­ unterschiedes zwischen dem den Verbindungskanal 55 durchströ­ menden ausgestoßenen Kältemittelgas und dem Flüssigkeitsab­ scheider 17. Infolgedessen wird der Endbereich des Verbindungs­ rohrs 59 geschlossen, so daß die unerwünschte Gegenströmung des in dem Verbindungskanal 55 enthaltenen Kältemittelgases in den Flüssigkeitsabscheider 17 verhindert wird.

Einige Zeit, nachdem der Verdichter seinen Betrieb aufge­ nommen hat, steigt der Druck im Motorraum 8, in dem mit dem Motorraum 8 verbunden Kondensator 13 und in dem Flüssigkeitsab­ scheider 17. Infolgedessen wird der Ventilkörper 58a des in der Umgehungsleitung 57 angeordneten Umgehungsventils 58 unter dem in der Hochdruckauslaßkammer 51 herrschenden Gasdruck und unter der Kraft der Schraubenfeder 58b bewegt, so daß der Umgehungs­ kanal 57 geschlossen wird. Ferner wird der Ventilkörper 60, der den Endbereich des Verbindungsrohres verschlossen hat, zum Verbindungskanal 55 hin bewegt, so daß der Flüssigkeitsabschei­ der 17 und der Verbindungskanal 55 miteinander in Verbindung gelangen.

Das im Ölvorrat 35 enthaltene Schmieröl, auf das der Aus­ stoßdruck einwirkt, beaufschlagt gemeinsam mit der Schraubenfe­ der 41 die Rückseite des Schiebers 39 des Hochdruckverdichter­ elements 9. Ferner wird eine kleine Menge Schmieröl in die Ansaugkammer 56 und in die Verdichterkammer über den in der Gleitfläche vorhandenen Spalt zugeführt, während es die Gleit­ fläche des Schiebers 39 schmiert. Das Schmieröl wird der Ver­ dichterkammer intermittierend zugeführt, nachdem sein Druck beim Durchströmen des eine Drossel aufweisenden unteren Ab­ schnitts 61a des Ölzufuhrkanals 61 reduziert wurde, um den Spalt in der Verdichterkammer mit einem Ölfilm abzudichten, und um die Gleitfläche des zweiten Schiebers 39 zu schmieren.

Der Druck des in dem Ölvorrat enthaltenen Schmieröls wird über den unteren Abschnitt 61a des Ölzufuhrkanals auf einen Wert reduziert, der dem Auslaßdruck des Niederdruckverdichter­ elements 7 entspricht. Sodann wird dieses Schmieröl in die rückseitige Kammer 44 eingeleitet, wenn die Mündung des unteren Abschnitts 61a mit der rückseitigen Kammer 44 während einer Zeitdauer verbunden ist, von dem Augenblick an, wo sich der Schieber 38 des Niederdruckverdichterelements 7 ungefähr bis zu der 1/3-Position zum ersten Kolben hin bewegt hat, bis zu dem Augenblick wo er sich bis zu der 1/3-Position zurückbewegt hat.

Das in die rückseitige Kammer 44 eingeleitete Schmieröl schmiert die Gleitfläche des Schiebers 38, und es wird über die Ölrückführbohrungen 49b und 49a in die Niederdruckauslaßkammer 45 eingeleitet, bevor es sich mit dem ausgestoßenen Kälte­ mittelgas vermischt. Das Gasgemisch wird sodann in die Ansaug­ kammer 56 des Hochdruckverdichterelements 9 eingeleitet. Das in die Ansaugkammer 56 des Hochdruckverdichterelements 9 eingelei­ tete Schmieröl vereinigt sich mit dem über die rückseitige Kammer 43 und den unteren Abschnitt 61a zugeführten Schmieröl, um den Spalt in der Verdichterkammer abzudichten und die Gleit­ fläche zu schmieren und zu kühlen.

Das im Ölvorrat 35 enthaltene Schmieröl wird durch die Pumpwirkung der in der Oberfläche der Antriebswelle 6 angeord­ neten Spiralnut 64 und der unter der Antriebswelle 6 angeordne­ ten Pumpeneinheit 63 der Lagerfläche des unteren und des oberen Lagerteils 12 und 11 zum Abstützen der Antriebswelle 6 und zu der Innenfläche des ersten und zweiten Kolbens 7b und 9b über die Wellenbohrung und die Radialbohrung 69 zugeführt. Das der Spiralnut 64a zugeführte Schmieröl wird über den oberen Endbe­ reich des oberen Lagers 11 durch die Pumpwirkung in die Schall­ dämpferkammer 52 ausgestoßen. Sodann wird es mit dem zweifach verdichteten Gas vermischt, das aus der Hochdruckauslaßkammer 51 ausgestoßen wird, bevor es über den Ringkanal 54 in den Motorraum 8 ausgestoßen wird.

Ein ausgestoßenes Kältemittelgas, von dem das Schmieröl im Motorraum 8 getrennt wurde, wird über das Auslaßrohr 7e in den Kältemittelkreis außerhalb des Verdichters eingeleitet.

Ein unverdampftes Kältemittel, dessen Druck über den Kondensators 13 und das erste Expansionsventil 15 verringert wurde, wird auf einen Wert expandiert, der dem Auslaßdruck des Niederdruckverdichterelements 7 entspricht, bevor es in den Flüssigkeitsabscheider 17 eingeleitet wird, in dem es sodann in ein Gas und in eine Flüssigkeit derart getrennt wird, daß das flüssige Kältemittel im Bodenbereich des Flüssigkeitsabschei­ ders 17 gesammelt wird.

Ein in dem oberen Raum des Flüssigkeitsabscheiders 17 vor­ handenes unverdampftes Kältemittelgas wird in den Verbindungs­ kanal 55 des zweistufigen Rotationskolbenverdichters 1 über das mit dem oberen Raum des Flüssigkeitsabscheiders 17 verbundene Verbindungsrohr 59 eingeleitet. Es wird sodann mit dem aus dem Niederdruckverdichterelement 7 ausgestoßenen Kälte­ mittelgas vermischt, so daß die Temperatur des aus dem Nieder­ druckverdichterelement ausgestoßenen Gases verringert wird, bevor das Gasgemisch in die Ansaugkammer 56 des Hochdruckver­ dichterelements 9 eingeleitet wird.

Der anormale Temperaturanstieg des zweifach verdichteten und aus dem Hochdruckverdichterelement 9 ausgestoßenen Kälte­ mittelgases wird begrenzt durch Zuführen des unverdampften Kältemittelgases aus dem Flüssigkeitsabscheider 17. Infolgedes­ sen kann die unerwünschte Kontraktion des Spalts im Gleitbe­ reich ebenso verhindert werden wie der anormale Temperaturan­ stieg des Elektromotors 5. Demzufolge kann der Leistungsverlust des Verdichters reduziert werden.

Andererseits wird das im Bodenbereich des Flüssigkeitsab­ scheiders 17 gesammelte flüssige Kältemittel nacheinander durch das zweite Expansionsventil 19 und über die Flüssigkeitsleitung 65 durch den Verdampfer 21 geleitet, bevor es in den Sammelbe­ hälter 2 zurückgeleitet wird, so daß es einer zweiten Expansion und Wärmeaufnahme unterworfen wird.

Da das in dem Flüssigkeitsabscheider 17 enthaltene Kälte­ mittel durch den den Flüssigkeitsabscheider 17 umgebenden Poly­ ethylenschaum wärme- und schallisoliert ist, kann die Übertra­ gung von Geräuschen verhindert werden, die erzeugt werden durch das Aufprallen des Kältemittels auf die Innenwand des Flüssig­ keitsabscheiders 17 infolge der Einleitung des Kältemittels in den Abscheider 17. Außerdem absorbiert das Kältemittel keine Wärme.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der zweiten Ausführungs­ form der Erfindung anhand von Fig. 7 erläutert.

Der Druck des im Bodenbereich des Motorraums 8 vorhandenen Schmieröls, auf das der Auslaßdruck einwirkt, wird reduziert, wenn das Schmieröl den eine Drossel aufweisenden unteren Kanal­ abschnitt 61d durchströmt. Sodann wird das Schmieröl in die rückseitige Kammer 44 des Schiebers 38 des Niederdruckverdich­ terelements 7 eingeleitet, bevor es die Rückseite des Schiebers in einem Zustand beaufschlagt, in dem das Schmieröl aufschäumt. Sodann schmiert es die Gleitfläche des Schiebers 38. Das Schmieröl in der rückseitigen Kammer 44 wird über den Ölrück­ führkanal 49c und die Ölrückführöffnung 49a, die stets offen ist, in die Niederdruckauslaßkammer 45 ausgestoßen. In diesem Zustand hält der Ölpegel stets (sowohl während des Betriebs als auch im Stillstand des Verdichters) den Pegel am Endbereich der Öffnung im oberen Abschnitt des Ölrückführkanals 49c. Demzu­ folge ist der Druck des Schmieröls gleich dem Druck in der Niederdruckauslaßkammer 45.

Von dem Augenblick an, wo der Verdichter abgeschaltet wird, bis zu dem Augenblick, wo er wieder eingeschaltet wird und sich der Schmieröldruck im Ölvorrat 35 in die rückseitige Kammer 44 fortpflanzt, um die Druckdifferenz über den unteren Kanalabschnitt 61c auszugleichen, wirkt der Gasdruck auf das in der rückseitigen Kammer 44 zurückgebliebene Schmieröl während des Stillstands des Verdichters, so daß die Gleitfläche des Schiebers 38 geschmiert wird.

Da die übrigen Vorgänge die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform, kann ihre Beschreibung entfallen.

Claims (4)

1. Mehrstufiger Rotationskolbenverdichter, bestehend aus mehreren in Serie miteinander verbundenen Verdichterelementen, die jeweils einen Schieber aufwei­ sen, der den inneren Bereich eines Zylinders in eine Ansaugkammer und in eine Verdichterkammer unterteilt, und der unter der Kraft einer sich an seiner Rückseite abstützenden Feder an der Umfangsfläche eines exzentrisch rotierenden Kolbens anliegt, einem Elektromotor zum Antreiben der Verdichterelemente und einem Schmierölvorrat, die in einem geschlossenen Behälter angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine rückseitige Kammer (43) des Schiebers (39) eines Hochdruckverdichterelementes (9) über einen Ölzufuhrkanal mit dem unter dem Ausstoßdruck des Hochdruckverdichterelementes (9) stehenden Schmierölvorrat (35) verbunden ist und daß jeweils ein den Schmierölvorrat (35) mit einer rückseiti­ gen Kammer (44) des Schiebers (38) eines Niederdruckverdichterelementes (7) verbindender Ölzufuhrkanal (61) mit einem Drosselbereich (61a) versehen ist und mit einer Öffnung in der betreffenden rückseitigen Kammer (44) mündet, die von dem hin- und hergehenden Schieber (40) intermittierend verschlossen und freige­ geben wird.

2. Mehrstufiger Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der den Schmierölvorrat (35) mit der rückseitigen Kammer (44) des Schiebers (38) eines Niederdruckverdichterelementes (7) verbindende Öl­ zufuhrkanal (61) sich durch eine zwischen Zylinderteilen (7a, 9a) benachbarter Verdichterelemente (7, 9) angeordnete Zwischenplatte (36) erstreckt, wobei der Drosselbereich (61a) an einer Gleitfläche des Schiebers (38) eines Niederdruck­ verdichterelementes (7) mündet.

3. Mehrstufiger Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Drosselbereich (61c) des Ölzufuhrkanals in der Trennfläche zwischen einer zwischen Zylinderteilen benachbarter Verdichterelemente angeord­ neten Zwischenplatte (36) und dem Zylinderteil (7a) eines Niederdruckverdichter­ elementes (7) als schmale Nut ausgebildet ist.

4. Mehrstufiger Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1, wobei ein aus einem Niederdruckverdichterelement und einem Hochdruckverdichterelement gebil­ deter zweistufiger Verdichter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Öl­ zufuhrkanal (49) einen Ausstoßkammerölvorrat (46) einer Ausstoßkammer (45) des Niederdruckverdichterelementes (7) mit der rückseitigen Kammer (44) des Schiebers (38) des Niederdruckverdichterelementes (7) verbindet.