Verfahren zur Sicherung der Schmierung von selbsttätig arbeitenden Kleinkälteinaschinen und Kleinkälternaschine zur Ausführung dieses Verfahrens. Bei Kompressions-Kältemaschinen ist es unvermeidlich, dass Schmiermittel von dem einen Kreislauf beschreibenden Kältemittel in kleiner Menge mitgenommen wird. Das hängt mit dem Umstand zusammen, dass das Schmier mittel durch den Verdichter teilweise zer stäubt und in Nebelform mit den verdichteten K1 ltemitteldämpfen nach dem Verflüssiger geschafft wird, von wo es in den Verdampfer gelangt.
Falls das Schmiermittel im Kältemittel unlöslich ist, muss nach Möglichkeit verhin dert werden, dass dasselbe in den Verdampfer gelangt, weil es in diesem beim Niederschla gen an den Wandungen den Wärmeübergang verschlechtert. Lösliche Schmiermittel be dingen dagegen keine wesentliche Verschlech terung des Wärmeüberganges im Verdampfer.. Der Übertritt solcher Schmiermittel in den Verdampfer kann somit ohne Bedenken ge stattet werden.
Bei selbsttätig arbeitenden, vollständig geschlossenen (d. h. stopfbüchsen- losen) Kältemaschinen muss aber das Schmier mittel (im folgenden soll dasselbe der Ein- fachheit halber nur noch Ü1 genannt werden) unbedingt wieder in den Verdichter zurück geführt werden, ansonst die Schmierung nach und nach ganz versagt. Eine, Rückförderung des im Kältemittel gelösten Öls aus dem Verdampfer in das Verdichtergehäuse ist je doch schwierig, und auf alle Fälle nur mög lich, wenn der Verdichter nass arbeitet, d. h. wenn mit den Dämpfen auch noch Flüssig keitsteilchen in den Verdichter gesogen wer den.
Ist aber der Ölprozentsatz in der im Verdampfer enthaltenen Mischung gering, so muss neben Dampf noch eine erhebliche Menge flüssiges Kältemittel vom Verdichter ange sogen werden, selbst um eine kleine Menge Öl nach dem Verdichter zu schaffen. Dadurch wird jedoch bekanntlich die Kälteleistung der Kühlmaschine erheblich verschlechtert.
Wenn eine Kältemaschine überfüllt ist, d. h. wenn so viel Kältemittel im Verdampfer vorhanden ist, dass beim Betrieb ständig eine grössere Menge flüssiges Kältemittel mit Kälte mitteldämpfen nach dem Verdichter gesogen wird, so arbeitet die Maschine bekanntlich ebenfalls schlecht. Bei sachkundiger War tung kann eine Überfüllung wohl vermieden werden. Mit einer solchen Wartung kann aber bei kleinen Haushaltungs-Kältemaschinen nicht gerechnet werden, weshalb hier mei stens eine Überfüllung mit Kältemittel vor kommt.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Sicherung der Schmierung von selbsttätig arbeitenden Kleinkältemaschinen und eine Kleinkälteniaschine zur Ausführung dieses Verfahrens, die ein wirtschaftliches Arbeiten auch noch in dem Falle ermöglicht, wo die Maschine überfüllt ist.
Gemäss der Erfindung werden Kältemittel und darin lösliches Schmier mittel in solcher gegenseitiger Menge in die Kältemaschine eingeführt, dass sich sofort oder wenigstens nach einer gewissen Betriebs dauer im Verdampfer eine Mischung von flüssigem Kältemittel und Schmiermittel bildet, die mindesten 30 % im flüssigen Kältetnittel gelöstes Schmiermittel enthält:
Bei der zur Ausführung dieses Verfahrens dienenden Kleinkältemaschine, bei der zwischen Ver dampfer und Verdichter ein Saugrohr vorge sehen ist, ist erfindungsgemäss das Saugrohr als Wärmeaustauscher durch den Flüssigkeits- ratun des V erflüssigers geführt, und ist ferner zwischen derDruckminderungsvorrichtung und einem Verdampfungsraum ein mit diesem kommunizierender Verdrängerraum einge schaltet.
.Auf der beiliegenden Zeichnung ist in einem senkrechten Längsschnitt eine beispiels weise Ausführungsform einer selbsttätigen, geschlossenen Kältemaschine bekannter Bau art veranschaulicht, anhand welcher die Vorteile erläutert werden sollen, die mit dein Erfindungsgegenstand erzielt werden.
Auf einer senkrechten Welle 1 ist am obern Ende der Läufer 2 eines Elektromo- tors befestigt, dessen Ständer 3 auf einer Büchse 4 sitzt. Die Welle 1 treibt einen als Kolbenpumpe 6 ausgebildeten Verdichter an, welcher in einem zylindrischen Gehäuse 7 um Zapfen 8 eine pendelnde Bewegung aus führen kann. 9 bezeichnet eine Druckkammer, in welche der Verdichter 6 auspufft. 10 ist ein Steigrohr, welches die Kammer 9 mit einem im obern Teil des Gehäuses 7 vorge sehenen Ölraum 11 verbindet.
Dieser Raum 11 ist durch ein Rohr 12 mit einem ringför migen Raum 13 verbunden, der durch das Verdichtergeliä use 7 und ein dasselbe unige bendes Gehäuse 5 begrenzt wird. Das Ge häuse 5 ist von einem Mantel 14 umgeben, dessen innere Wand mit schraubenförmigen Rippen ausgestattet ist, die zur Wasserfüh rung in dem zwischen den Teilen 5 und 14 vorgesehenen Ringraum dienen. Dadurch wird die Kühlung des im Raum 13 enthal tenen Kältemittels erzielt, so dass dieser Raum 13 den Verflüssiger bildet. 15 ist der Verdampfer der Kältemaschine, der finit Rip pen 16 versehen ist.
Der Verflüssiger 13 endigt in einen Flüssigkeitsraum 20. Dieser nimmt eine als Schwimmerventil ausgebildete Druckminderungsvorrichtung auf, die einen Schwimmer 17 und eine Drosselöffnung 17" aufweist. Durch den Raum 20 ist ein Saug rohr 18 geführt, das von dem Verdanipfungs- raum 23 zu der im Verdichtergehäuse über der 1iolberiptinipe 6 angeordneten Saugkam- mer <B>19</B> führt.
Der im Raum 20 befindliche Teil 21 des Saugrohres 18 ist schlangenför- mig ausgebildet. Dieser Teil 21 wirkt als Wärmeaustauscher. Der Flüssigkeitsraum 20 mündet bei<B>171</B> in eitlen Verdrängerraum \?2, welcher mit dem Verdampfungsraum 23 kom muniziert.
Der den Verdrängerraum 22 be grenzende Mantel besitzt itn untern Teil Löcher 24, deren Altzahl nach unten zu nimmt und durch welche dieser Verdränger- raum 22 auch mit dem Verdampfungsraum 23 verbunden ist.
Anstatt die Anzahl der Löcher 24 von oben nach unten zunehmen zu lassen, kann auch bei nicht zunehmender Anzahl der Löcher deren Durchmesser, oder sowohl dieser als auch die Lochzahl von oben nach unten zunehmen. In allen Fällen nimmt der Querschnitt der Verbindung zwischen Verdrängerraum 22 und V erdampfungsraum nach unten zu.
Beim Betriebe wirr, aus dem Verdampfer 15 Kälteinitteldanipf durch das Rohr 18 nach dein Saugraum 19 des Verdichters gesaugt. Dieser Dampf wird durch den Verdichter 6 verdichtet und durch das Rohr 10 nach dem Raume 11 gefördert, um von da durch das Rohr 12 in den Verflüssigerraum 13 zu ge langen, wo die Dämpfe an dem wasserge kühlten Gehäuse 5 verflüssigt werden. Das flüssige Kältemittel flieht nach dem Flüssig keitsraum 20, von wo es vermittelst der Druckminderungsvorrichtung 17 und 17-1 nach dem Verdrängerraum 22 abgelassen wird.
Bei der plötzlichen Druckverminderung bei 17-1 verdampft ein Teil des Kältemittels sofort, und zwar soviel als bis durch die Verdamp fung dein flüssig bleibenden Kältemittel so viel Wärme entzogen ist, dass dasselbe von der Temperatur, die im Flüssigkeitsraum 20 herrscht, auf die Verdampfertemperatur ab gekühlt ist. Das gasförmige Kältemittel sammelt sich im Verdrängerraum 22 und drückt auf den Spiegel der sich hier in üb licher Weise ansammelnden Flüssigkeit, wo durch diese in den eigentlichen Verdampfungs- raum 23 gedrückt wird, wo sie wieder ver dampft und den Kreislauf von neuem beginnt.
Wenn nun bei Dauerbetrieb infolge Zer- stäubens beständig eine kleine Menge Öl in den Verdampfer 15 gelangt, so steigt in die sem nach und nach der Flüssigkeitsspiegel, bis das Saugrohr 18 dem Spiegel so nahe kommt, dass nicht nur Dampf, sondern auch Flüssigkeitsteilchen angesaugt werden. Da der Ölgehalt der im Verdampfer 15 enthal tenen flüssigen Mischung sehr hoch ist, so ist die Menge des angesaugten Flüssigkeits gemisches, welche nötig ist, um im Verdich- tergehäuse 7 das verlorene 01 zu ersetzen, nur gering, so dass dadurch die Kühlleistung nur unwesentlich verschlechtert wird.
Diese Verschlechterung wird jedoch aufgehoben durch die Wirkung des Teils 21 des Saug rohres 18. In diesem Teile 21 wird das in der angesaugten Kältemittelölflüssigkeit ent haltene flüssige Kältemittel noch verdampft, so dass nur noch reines 01 und Gras vom Verdichter 6 angesaugt wird. Dem vom Verdichter 6 kommenden Kältemittel wird dadurch im Raume 20 je nach der Alenge der durch den Teil 21 angesaugten Flüssig- keit mehr oder weniger Wärme entzogen.
Dieser Vorgang wird dazu benutzt, um bei überfüllter Maschine den Flüssigkeitsspiegel im V erdrängerraum 22, sowie im Verdamp- fungsraum 23 zu regeln und dadurch auch die aus dem Verdampfer nach dem Verdich ter zurückbeförderte Ölmenge.
Der Vorgang ist dabei folgender Wie erwähnt, verdampft ein Teil des aus dem Flüssigkeitsraum 20 kommenden Kälte mittels schon beim Durchgang durch die Drosselöffnung 1711, und zwar um so mehr, je höher die Temperatur des aus dem Verflüs- siger 13 kommenden Kältemittels gegenüber der Verdampfungstemperatur ist. Die in den Verdrängerraum 22 strömende Gasmenge ist somit abhängig von der Temperatur im Raum 20.
Im Verdrängerraum 22 herrscht ein um die Flüssigkeitssäule des Verdampfungsrau- mes 23 höherer Druck; es stellt sich daher auch ein kleines Temperaturgefälle zwischen Verdrängerraum 22 und Verdampfungsraum 23 ein.
Wenn die in der Drosselöffnung 1711 sich bildende Gasmenge klein ist, so genügt die Druckdifferenz und die damit zusammen hängende Temperaturdifferenz zwischen den Räumen 22 und 23, um diese Gasmenge zu verflüssigen; im Verdrängerraum 22 stellt sich dann ein gewisser Flüssigkeitsspiegel ein.
Sobald dann beispielsweise die im Ver- drängerraum 22 vorhandene Gasmenge grösser wird, weil die Druck- und Temperaturdiffe renz zwischen den Räumen 22 und 23 nicht genügt, um die beim Durchgang durch die Drosselöffnung sich bildende Gasmenge zu verflüssigen, so wird im Verdrängerraum 22 der Flüssigkeitsspiegel mehr und mehr her untergedrückt, und es kann dann durch die immer mehr freiwerdenden Löcher 24 das Gas aus dem Verdrängerraum 22 in den Ver- dampfungsraum 23 entweichen. Der Flüssig keitsspiegel im Verdrängerraum 22 ist also abhängig von der Temperatur des Kältemittels im Raum 20.
Die Temperatur ist ihrerseits wieder abhängig von der Menge flüssigen Kältemittels, die durch den als Wärineaus- tauscher wirkenden Teil 21 des Saugrohres 18 angesaugt wird. Jene hängt aber wieder vom Stande der Flüssigkeitsspiegel im Ver- dampfungsraum 23 und Verdrängerraum 22 ab.
Mit andern Worten, wird in einer i#la- schine infolge Überfüllung viel Flüssigkeit durch das Saugrohr 18 angesaugt, so wird im Flüssigkeitsraum 20 das Kältemittel so stark abgekühlt, dass weniger Gas in den Verdrängerraum gelangt und daher der Flüs sigkeitsspiegel in diesem Raum 22 steigt und der im Verdampfungsraum 23 sinkt, so dass wieder weniger oder gar keine Flüssigkeit durch das Saugrohr 18 angesaugt wird.
Auf diese Weise findet eine selbsttätige Regelung des Flüssigkeitsspiegels im Verdampfungs- raum 23 auf eine bestimmte Höhe statt, so dass immer nur so viel Flüssigkeit durch das Rohr 18 angesaugt wird, als erforderlich ist, tun dem Verdichter 6 das von demselben herkommende 01 wieder zuzuführen, wobei aber durch den ganzen Vorgang die Kühl- leistung der Maschine in keiner Weise be einträchtigt wird.
Das neue Verfahren bietet, falls das Kälte mittel teuer ist, den weiteren Vorteil, da?) der teure Stoff zum Teil durch das billigere Schmiermittel ersetzt werden kann.
Die Mischung braucht vor dein ersten In- betriebsetzen der Kältemaschine nicht als solche in die Maschine eingeführt zu werden. Fs kann vielmehr beispielsweise die benötigte Ölmenge für sich in den Raum 11 und die benötigte Kältemittelmenge ebenfalls für sich in den Verdampfer 15 eingefüllt werden, wobei die passend gewählten Flüssigkeits mengen nach einer gewissen Betriebsdauer sich so mischen,
dass im Verdampfer ein 01- gehalt von mindestens 30% sich selbsttätig einstellt.
Procedure for ensuring the lubrication of automatically working small refrigeration machines and small refrigeration machines for the execution of this process. In the case of compression refrigeration machines, it is inevitable that lubricant is carried along in small quantities by the refrigerant describing a cycle. This is due to the fact that the lubricant is partially atomized by the compressor and carried in the form of a mist with the compressed K1 fluid vapors to the condenser, from where it reaches the evaporator.
If the lubricant is insoluble in the refrigerant, it must be prevented if possible that it gets into the evaporator, because in this it worsens the heat transfer when it is deposited on the walls. Soluble lubricants, on the other hand, do not cause any significant deterioration in the heat transfer in the evaporator. The transfer of such lubricants into the evaporator can therefore be done without hesitation.
In the case of automatically operating, completely closed (ie gland-free) refrigeration machines, however, the lubricant (in the following for the sake of simplicity it will only be called Ü1) must be returned to the compressor, otherwise the lubrication gradually has to be completely fails. A, return of the oil dissolved in the refrigerant from the evaporator in the compressor housing is ever difficult, and in any case only possible, please include when the compressor is working wet, d. H. if liquid particles are also sucked into the compressor with the vapors.
However, if the percentage of oil in the mixture contained in the evaporator is low, a considerable amount of liquid refrigerant must be sucked from the compressor in addition to steam, even to create a small amount of oil after the compressor. As is known, however, the cooling capacity of the cooling machine is considerably impaired as a result.
When a chiller is overfilled, i. H. If there is so much refrigerant in the evaporator that a larger amount of liquid refrigerant with refrigerant vapors is constantly drawn in after the compressor during operation, the machine is also known to work poorly. Overfilling can be avoided with competent maintenance. Such maintenance cannot be expected with small household refrigeration machines, which is why there is usually overfilling with refrigerant.
The invention now relates to a method for securing the lubrication of automatically operating small refrigeration machines and a small refrigeration machine for carrying out this method, which enables economical operation even in the event that the machine is overfilled.
According to the invention, refrigerant and lubricant soluble in it are introduced into the refrigeration machine in such a mutual amount that a mixture of liquid refrigerant and lubricant is formed in the evaporator immediately or at least after a certain operating time, which contains at least 30% lubricant dissolved in the liquid refrigerant :
In the small refrigeration machine used to carry out this process, in which a suction pipe is provided between the evaporator and the compressor, according to the invention the suction pipe is routed as a heat exchanger through the liquid flow of the liquefier, and there is also a communicating space between the pressure reducing device and an evaporation chamber Displacement chamber switched on.
On the accompanying drawing, an example embodiment of an automatic, closed refrigeration machine of known construction is illustrated in a vertical longitudinal section, based on which the advantages are to be explained that are achieved with your subject invention.
The rotor 2 of an electric motor is attached to the upper end of a vertical shaft 1, the stator 3 of which sits on a sleeve 4. The shaft 1 drives a compressor designed as a piston pump 6, which can perform an oscillating movement in a cylindrical housing 7 around pin 8. 9 denotes a pressure chamber into which the compressor 6 exhausts. 10 is a riser pipe which connects the chamber 9 with an oil chamber 11 provided in the upper part of the housing 7.
This space 11 is connected by a pipe 12 with a ringför shaped space 13 which is limited by the Verdichtergeliä use 7 and a same unige bendes housing 5. The Ge housing 5 is surrounded by a jacket 14, the inner wall of which is equipped with helical ribs which are used for Wasserfüh tion in the provided between the parts 5 and 14 annular space. As a result, the cooling of the refrigerant contained in space 13 is achieved, so that this space 13 forms the condenser. 15 is the evaporator of the refrigeration machine, the finite Rip pen 16 is provided.
The condenser 13 ends in a liquid space 20. This takes up a pressure reducing device designed as a float valve, which has a float 17 and a throttle opening 17 ″. A suction pipe 18 is passed through the space 20, which extends from the evaporation space 23 to the im The compressor housing leads over the suction chamber <B> 19 </B> arranged in 1iolberiptinipe 6.
The part 21 of the suction pipe 18 located in the space 20 has a serpentine design. This part 21 acts as a heat exchanger. The liquid space 20 opens at <B> 171 </B> into a vain displacement space 2, which communicates with the evaporation space 23.
The jacket bordering the displacement space 22 has, in its lower part, holes 24, the old number of which increases downwards and through which this displacement space 22 is also connected to the evaporation space 23.
Instead of letting the number of holes 24 increase from top to bottom, even if the number of holes does not increase, their diameter, or both this and the number of holes, can increase from top to bottom. In all cases, the cross section of the connection between the displacement chamber 22 and the evaporation chamber increases downwards.
When operating confused, refrigerant is sucked from the evaporator 15 through the pipe 18 to your suction chamber 19 of the compressor. This vapor is compressed by the compressor 6 and conveyed through the pipe 10 to the space 11 to ge long from there through the pipe 12 in the liquefier space 13, where the vapors are liquefied on the water-cooled housing 5. The liquid refrigerant flees to the liquid keitsraum 20, from where it is drained by means of the pressure reducing device 17 and 17-1 to the displacement chamber 22.
With the sudden pressure reduction at 17-1, part of the refrigerant evaporates immediately, until so much heat is removed from the refrigerant that remains liquid through the evaporation that the same from the temperature prevailing in the liquid space 20 to the evaporator temperature is cooled. The gaseous refrigerant collects in the displacement chamber 22 and presses on the level of the liquid that collects here in the usual way, where it is pressed into the actual evaporation chamber 23, where it evaporates again and the cycle begins again.
If, during continuous operation, a small amount of oil constantly gets into the evaporator 15 as a result of atomization, the liquid level gradually rises in this until the suction tube 18 comes so close to the level that not only steam but also liquid particles are sucked in . Since the oil content of the liquid mixture contained in the evaporator 15 is very high, the amount of the liquid mixture sucked in, which is necessary to replace the lost oil in the compressor housing 7, is only small, so that the cooling performance is negligible is worsened.
However, this deterioration is canceled out by the action of part 21 of suction pipe 18. In this part 21, the liquid refrigerant contained in the refrigerant oil liquid that is sucked in is still evaporated, so that only pure oil and grass are sucked in by the compressor 6. As a result, more or less heat is withdrawn from the refrigerant coming from the compressor 6 in space 20, depending on the amount of liquid sucked in through part 21.
This process is used to regulate the liquid level in the displacement chamber 22 as well as in the evaporation chamber 23 when the machine is overfilled, and thus also the amount of oil returned from the evaporator after the compressor.
The process is as follows: As mentioned, some of the cold coming from the liquid space 20 evaporates by means of as soon as it passes through the throttle opening 1711, and the more the higher the temperature of the refrigerant coming from the condenser 13 is compared to the evaporation temperature . The amount of gas flowing into the displacement space 22 is therefore dependent on the temperature in the space 20.
In the displacement space 22 there is a higher pressure around the liquid column of the evaporation space 23; there is therefore also a small temperature gradient between the displacement chamber 22 and the evaporation chamber 23.
If the amount of gas forming in the throttle opening 1711 is small, the pressure difference and the associated temperature difference between the spaces 22 and 23 are sufficient to liquefy this amount of gas; A certain liquid level is then established in the displacement space 22.
As soon as, for example, the amount of gas in the displacement space 22 increases because the pressure and temperature difference between the spaces 22 and 23 is not sufficient to liquefy the amount of gas that forms when passing through the throttle opening, the liquid level in the displacement space 22 is increased more and more pressed down, and the gas can then escape from the displacement space 22 into the evaporation space 23 through the more and more free holes 24. The liquid level in the displacement space 22 is therefore dependent on the temperature of the refrigerant in space 20.
The temperature is in turn dependent on the amount of liquid refrigerant that is sucked in by the part 21 of the suction pipe 18 that acts as a heat exchanger. That depends, however, on the level of the liquid in the evaporation space 23 and displacement space 22.
In other words, if a lot of liquid is sucked in through the suction pipe 18 in an i # machine due to overfilling, the refrigerant in the liquid space 20 is cooled down so much that less gas gets into the displacement space and therefore the liquid level in this space 22 rises and which sinks in the evaporation chamber 23, so that less or no liquid is sucked in through the suction pipe 18 again.
In this way, the liquid level in the evaporation chamber 23 is automatically regulated to a certain height, so that only as much liquid is sucked in through the pipe 18 as is necessary to re-feed the 01 coming from the same to the compressor 6, However, the entire process does not impair the cooling performance of the machine in any way.
If the refrigerant is expensive, the new process offers the further advantage that the expensive substance can be replaced in part by the cheaper lubricant.
The mixture does not need to be introduced as such into the machine before the refrigeration machine is started up for the first time. Rather, for example, the required amount of oil can be filled into the space 11 and the required amount of refrigerant also separately into the evaporator 15, with the appropriately selected amounts of liquid being mixed after a certain period of operation so that
that an oil content of at least 30% is automatically set in the evaporator.