CH334057A - Kolbenkompressor - Google Patents

Description

      Kolbenkompressor       Die Erfindung bezieht sich auf einen  Kolbenkompressor mit berührungsfrei im  Zylinder laufendem Kolben, bei welchem  mindestens zwei das Fördermittel enthal  tende, nach aussen gasdicht abgeschlossene  Räume zwecks Druckausgleich durch einen  besonderen Kanal miteinander in Verbin  dung stehen.  



  Die Erfindung besteht darin, dass der  Verbindungskanal eine     Schmiermittel-Ab-          scheidevorrichtung    enthält. Dadurch kann  Schmiermittel, welches sich sonst in der  Maschine - etwa infolge von Druckunter  schieden im Zylinder und angrenzenden Räu  men - z. B. beim Anfahren durch     die    Kreuz  kopf- und     Kolbenstangenführung        hindurch     in Dampfform mit Fördermittel, z. B. mit       Kältemitteldämpfen,    vermischt, dem Zy  linder nähern könnte, durch den Verbin  dungskanal geführt, dort abgeschieden und,  je nach Bauart, in einem vom Zylinder ent  fernten Raum, vorzugsweise den Kurbel  raum, zurückgeleitet werden.

   Das     Förder-          mittel    in der Druckleitung bleibt dann       schmiermittelfrei.     



  Bei einer Ausführungsform ist die Ab  scheidevorrichtung in das Kompressor  gehäuse selbst eingebaut. Dichtung und Ver  bindungskanal gestalten sich dann besonders  einfach, und     zusätzliche    Teile wie Rohre,  Flansche usw. sind     entbehrlich.    Vorteilhaft  ist die     Abscheidevorrichtung    ein Filter, z. B.  ein     Adsorptionsfilter.    Ein solches Filter eignet    sich besonders auch dann, wenn die     Förder-          mittel/Schmiermittel-Dämpfe    das Schmier  mittel in Nebelform, also in Form feinster  Tröpfchen enthalten.  



  Bei einer weiteren Bauart ist als Ab  scheidevorrichtung ein Kühler verwendet.  Die Kühlertemperatur lässt sich ohne weiteres  auf einen zweckmässigen Wert einstellen,  nämlich auf einen Wert, der bei der vor  liegenden     Fördermittel/Schmiermittel-Kon-          zentration    der Dämpfe zwischen der Linie       beginnender    und der     Linie    beendigter Kon  densation des Zustandsdiagramms des     För-          dermittel/Schmiermittel-Gemisches    liegt, so  dass die Dampfphase an Fördermittel und     die     flüssige Phase an Schmiermittel angereichert,  die flüssige Phase also ausgeschieden und  nach unten, vorzugsweise in den     Kurbelraum,

       zurückgeleitet wird. Gegebenenfalls ist der  Kühler mit einem Filter vereinigt, also das  Filter selbst gekühlt, oder das Filter ist dem  Kühler - in Strömungsrichtung - vor  geschaltet.  



  Ist der Kompressor als     Kältemittelkom-          pressor    einer Kühlanlage ausgebildet, so ist  zweckmässig der Kühler mit aus dem Kreis  lauf der zugehörigen Kühlanlage stammen  dem Kältemittel gespeist.  



  Im Falle eines Kühlers ist zweckmässig  in     Strömungsrichtung    des Fördermittel/       Schmiermittel-Gemisches    vor dem     Kühler     eine     Heizeinrichtung    eingebaut. Hierdurch  lässt sich erzielen, dass im Dampfgemisch nach           obere    steigender     Schmiermittelnebel    völlig  verdampft     wird;    bevor er den Kühler erreicht,  so dass der     Kühler    also nebelfreien Gemisch  dampf von unten erhält und das Schmier  mittel dann an den     Kühlflächen    des Kühlers  kondensiert und zurückläuft.

   Demgegenüber  durchsetzen kleine, einen     Schmiermittelnebel     bildende Tropfen ohne vorherige Verdamp  fung leicht den Kühler, weil sie nicht ohne  weiteres auf die Kühlflächen gelangen, an  denen sie zurückgeleitet werden könnten.  



  Die     Erfindung    lässt sich weiter dahin aus  gestalten, dass der Verbindungskanal auch  eine Drossel enthält, deren Drosselöffnung  vorzugsweise einstellbar ist. Der Druckaus  gleich über den Kanal     lässt    sich dann ver  zögern, so dass die     in    dem Kanal enthaltene       Abscheidevorrichtung    gegebenenfalls besser  wirksam     wird.     



  Bei einer     Ausführungsform    der Erfindung  mit einer     Labyrinth-Kolbenstangendichtung,     von welcher an einer Teilstelle ein Druck  minderungskanal weggeführt ist, ist der       Druckminderungskanal    an den . Saugraum  des Kompressors     angeschlossen.    Der Kanal  hat zwar auch die Bedeutung     eines    Ent  lastungskanals, unter dessen Wirkung die  beiderseits der Kanalabzweigung oder auch       die    einerseits davon liegenden     Labyrinthringe     lediglich Bruchteilen des Gesamtdrucks an  der Dichtung ausgesetzt sind; in erster Linie  dient er aber dazu, den Druck in dem da  runter liegenden     Kurbelraum    zu senken, so  dass z.

   B. bei Verwendung des Kompressors in       Verbindung    mit     einer        Kühlanlage,    bei der  Kältemittel auch in den     Kurbelraum    gelangt,  das     Kältemittel/Schmiermittel-Gemisch    im       Kurbelraum    grössere     Zähigkeit    behält, wie  weiter unten näher auseinandergesetzt     wird.     Dabei wirken     die        Labyrinth.ringe    der Kolben  stangendichtung, die auf der dem     Zylinder          abgekehrten    Seite der Kanalabzweigung he  gen, als Drossel.

   Ferner wird über den     Druck-          minderungskanal    ein     erheblicher    Teil der       Kolbenstangenleckgase    sofort wieder in die  Saugleitung zurückgeleitet.  



       Vorteilhaft    enthält dieser     Druckminde-          rungskanal    eine Schmiermittel-Abscheide-    Vorrichtung, durch die -sich etwa vorhandene       Schmiermitteldämpfe    vom Kreislauf des  Fördermittels fernhalten lassen, also z. B. ein       Filter,    dessen     adsorbierender    Stoff etwa       Aktivkohle    sein kann, oder einen Kühler  gegebenenfalls mit vorgeschalteter Heizung  oder ein gekühltes und gegebenenfalls im  vordersten Bereich auch geheiztes Filter.

    Dabei kann der     Druckminderungskanal    auch  eine Drossel enthalten, durch die sich ins  besondere der Druck im Kurbelraum, beim  Anfahren oder     Stillsetzen    aber auch der  Druckausgleich einstellen lässt.  



  Die Zeichnung veranschaulicht Aus  führungsbeispiele der Erfindung.  



       Fig.    1     ist        ein    schematischer Querschnitt  eines Kältekompressors.  



       Fig.    2 bis 5 zeigen Einzelheiten von ab  gewandelten     Ausführungsformen    der Ab  scheidevorrichtung in schematischer Dar  stellung, und       Fig.    6 ist ein     Zähigkeitsdiägramm    für ein       Freon-Ölgemisch.       Ein mit Labyrinthen versehener Kolben  13 läuft berührungsfrei in einem Zylinder 2,  der im obern Teil eines     Maschinengehäusesl     gebildet ist. Der Kolben ist zweifach wirkend.

    Das als Kältemittel verwendete     Freon        wird     dem     Zylinder    über eine Saugleitung 41,     einen     Saugraum 42 und zwei     wechselweise    betätigte  Saugventile 8 zugeführt und gelangt nach  Kompression über zwei wiederum     wechsel-          weise    betätigte     Druckventile    9 in einen  Druckraum 44 und von hier über eine Druck  leitung 43 zu den weiteren Teilen einer Kühl  anlage. Die Kolbenstange 14 ist durch eine       Labyrinthdichtung    15 aus dem Zylinder 2  geführt.

   Unterhalb des     Zylinders    sind zwei  Räume 16, 17 angeordnet, die durch eine  Wand 18 getrennt sind, an der die erste       Geradführung    19 für die Kolbenstange 14  angebracht ist. Unterhalb des Raumes 17  liegt der Kurbelraum 45; er ist vom Raum 17  durch eine die zweite     Geradführung    für die  Kolbenstange bildende Führung 3 für den  Kreuzkopf 61 getrennt. Die drei Räume 16,      17 und 45     sind    nach aussen und, soweit es  Führungen gestatten, auch gegeneinander  gasdicht abgeschlossen.  



  Der Raum 16 ist mit dem Kurbelraum 45  über eine Leitung 47 verbunden, die einen  Kühler 48 enthält, der über eine nicht ge  zeichnete Leitung mittels     Freon    aus dem  Kreislauf der Kühlanlage selbst gespeist ist.  Kühler 48     wirkt    als     Abscheidevorrichtung     für aus dem Kurbelraum stammendes Öl.  Nach Kondensation in dem Kühler     wird    das  Öl in der Leitung 47 abwärts geleitet. Unten  ist die Leitung 47 an ein höher als der     Öl-          sumpf    52 liegendes Gefäss 51 angeschlossen,  in dem das abwärts strömende Öl aufgefangen  wird.

   Aus ihm verdampft     evtl.    gelöstes     Freon     und geht in Gasform nach oben, während das  flüssige Öl in den Sumpf 52 des Kurbelraums  hinein überläuft. Das aus der Leitung 47  kommende     Freon/Ölgemisch    vermischt sich  also nicht mit dem Ölsumpf. Mittels einer an  dem Maschinengehäuse 1 gebildeten     Abdeck-          platte    53 wird vermieden, dass Öl aus dem  Kurbelraum in das Gefäss 51     hineinspritzt.     



  Bei einem andern Ausführungsbeispiel ist  statt des Kühlers 48 ein der     Fig.    2 ent  sprechender, mit einem Filter 68 kombinier  ter Kühler 48' benutzt. Das     Filter    68 ist dem  Kühler 48' - in der nach oben gerichteten  Strömungsrichtung der     Freon/Öldämpfe    oder       Freon/Ölnebel    - vorgeschaltet. Das Filter  kann z. B. aus     Raschigringen    bestehen.

   Bei  weiteren Bauarten sind ein Filter 68' mit  einem Kühler 48" vereinigt, wie     Fig.    3 ver  anschaulicht, oder es ist dem Kühler 48' eine  Heizung 70 vorgeschaltet     (Fig.    4), oder es ist  schliesslich das Filter 68' mit einem Kühler  48' und einer     davorgeschalteten    Heizung 70  vereinigt     (Fig.    5).  



  Bei einem weiteren Beispiel ist statt der  Verbindungsleitung 47 eine in     Fig.    1 ge  strichelt eingezeichnete Leitung 47' vom       Kurbelraum    45 unmittelbar zum Saugraum  42     geführt;    sie enthält ausser dem Kühler 48  bzw. den statt ihm in     Fig.    2 bis 5 wieder  gegebenen     Teilen    eine Drossel<B>67,</B> deren  Drosselöffnung gegebenenfalls     einstellbar    ist.

      Bei einer     weiterenAbwandlüng    ist     schliess-          lich    die     Labyrinthdichtung    15 in zwei     Hälften     unterteilt,     zwischen    denen ein Ringraum 65  liegt, an den     eine    in     Fig.    1 gestrichelt ein  gezeichnete Leitung 66 angeschlossen ist.

    Die Leitung 66 führt zum Saugraum 42 und       wirkt    als     Druckminderungskanal.    Durch sie  wird     nämlich    der Druck in Raum 16 sowie im       Kurbelraum    45     gesenkt.    Die Leitung 66 ent  hält ein Filter 68", vorzugsweise aus Aktiv  kohle, einen Kühler oder die     iii    den     Fig.    2 bis  5 dargestellten Teile. Auch kann die Leitung  66 ausserdem eine Drossel enthalten. Durch  die. Drucksenkung in den Räumen 16, 17 und  45     wird    die Zähigkeit des     Öl-Freon-Gemisches     im Sumpf 52 erhöht, die Schmierfähigkeit des  Öls also gesteigert.  



  Die Erhöhung der Zähigkeit ergibt sich  aus dem Diagramm nach     Fig.    6. Dort ist auf  der Abszisse die Temperatur T und auf der  Ordinate der dekadische Logarithmus der  dynamischen Zähigkeit Z aufgetragen, und  es ist der Verlauf der Zähigkeit in Abhängig  keit von der Temperatur bei verschiedenen  Drücken als Parameter dargestellt. Die       Zähigkeits/Temperaturkurve    I erhält man  bei einem Druck von 1     ata,        KurveII    bei einem  Druck von 2     ata    usw., Kurve V bei 5     ata.     Z. B. sinkt die Zähigkeit bei einer konstanten  Temperatur a mit von 1 bis 5     ata    steigendem  Druck von dem Wert b bis e.

   Wenn also  - wie bei der dargestellten Maschine -     dafür     gesorgt     wird,    dass der Druck in den     Freon     und Öl enthaltenden Räumen niedrig wird,  so wird die Zähigkeit und damit die Schmier  fähigkeit des Öles bei gleicher Temperatur  grösser.  



  Vorteilhaft wird als Schmieröl eines mit  besonders tiefem     Dammpfdruck,    z. B. 10-6 bis  10-' mm     Hg    verwendet, z. B. eines der be  kannten     Silikon-Öle.    Im vorliegenden Fall  kann der hohe Preis eines solchen     Spezial-Öls     in Kauf genommen werden,     weil    auch nach  längerem Betrieb kein Öl in den Kreislauf  gelangt, in den Kurbelraum 45 also nicht  immer wieder neues Öl nachgefüllt zu werden  braucht. Vielmehr reicht eine     einmalige    Fül  lung für lange Zeit aus.

Claims (1)

1. PATEXTANSPRTJCII Kolbenkompressor mit berührungsfrei im Zylinder laufendem Kolben, bei welchem mindestens zwei das Fördermittel enthal tende, nach aussen gasdicht abgeschlossene Räume zwecks. Druckausgleich durch einen besonderen Kanal miteinander in Verbin dung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal eine Schmiermittel- Abscheidevorrichtung enthält. UNTERANSPRÜCHE 1. Kompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Abscheide vorrichtung in das Kompressorgehäuse selbst eingebaut ist. 2.

   Kompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als Abschei'de- vorrichtung ein Kühler verwendet ist und dass - in Strömungsrichtung des Förder- mittel/Schmiermittel-Gemisches - vor dem Kühler eine Heizeinrichtung eingebaut ist. 3. Kompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Verbindungs kanal auch eine Drossel, gegebenenfalls eine solche mit einstellbarer Öffnung, enthält. 4. Kompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass an der Einmün dung des Verbindungskanals in den Kurbel raum ein Auffanggefäss für das Fördermittel/ Schmiermittel-Gemisch angebracht ist. 5.

   Kompressor nach Patentanspruch, mit einer Labyrinth-Kolbenstangendichtung, von welcher an einer Teilstelle ein Druckminde- rungskanal weggeführt ist, dadurch gekenn zeichnet, dass der Druckminderungskanal an den Saugraum des Kompressors angeschlos sen ist und eine Schmiermittel-Abscheide- vorrichtung sowie eine Drossel, gegebenen falls eine solche mit einstellbarer Öffnung, enthält.