WO2002010656A1 - Vorrichtung zum sammeln und rückführen von schmierstoff und kältemittel in den kältemittelkreislauf einer kälteanlage - Google Patents

Vorrichtung zum sammeln und rückführen von schmierstoff und kältemittel in den kältemittelkreislauf einer kälteanlage Download PDF

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collecting container
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Jan Hinrichs
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LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
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LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F25B31/004—Lubrication oil recirculating arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a device for collecting and returning lubricant, in particular oil, and refrigerant into the refrigerant circuit of a refrigeration system, with a collecting container, an inlet for refrigerant and lubricant and a suction line extending through the collecting container, which is above the usual one Liquid level lying open end for inflowing gaseous refrigerant, a suction area for refrigerant and lubricant and an outlet leading from the collecting container for a mixture of refrigerant and lubricant.
  • Such a device is often also referred to as a collector or accumulator and is used in particular for returning oil to the refrigerant circuit, the oil in turn serving as a lubricant.
  • oils and refrigerants used for lubrication have been used in the known refrigerant systems, in which the oil always has a higher density than the liquefied refrigerant. Due to the higher density of the oil, it has settled in the collecting container and could be sucked out from there - regardless of the amount of oil present - from the lowest area of the collecting container. Even when the oil level is very low, it can be extracted sufficiently, so that reliable oil extraction is largely guaranteed regardless of the operating state of the refrigeration system. The oil can always be fed to the compressor.
  • the present invention is based on the object of designing and developing a device of the generic type in such a way that one for Lubrication required oil return in the refrigerant circuit to the compressor is guaranteed, regardless of the operating condition of the system.
  • a generic device is characterized in that the oil has a lower density than the liquid refrigerant and that the collecting container, in particular the inlet and / or the suction area of the suction line is designed and arranged such that the in the Oil and possibly refrigerant can be drawn in from the collecting container and fed to the refrigerant circuit.
  • An oil return is achieved in the manner according to the invention even if the oil has a lower density than the liquid refrigerant, namely in that the inlet and / or the suction area of the suction line is or are particularly designed and arranged, namely in such a way that either Adequate suction of oil and possibly refrigerant takes place, or a mixture of oil and refrigerant takes place before the actual suction, so that the sucked-in fluid always carries sufficient oil with it for the purpose of lubrication.
  • the suction power could extend vertically through the collecting container, at least in some areas, with suction openings at least over part of its length.
  • the suction openings could also be formed in regions - individually and / or in groups. It is also conceivable that suction openings are provided essentially over the entire length of the suction line.
  • oil and / or liquid refrigerant can be or are removed at different levels in the collecting container, regardless of the specific location of the oil. Because of the suction openings, which are preferably arranged one below the other, sufficient oil is always sucked in, specifically precisely where oil is present, regardless of the specific density of the oil in relation to the density of the refrigerant.
  • suction openings extend over the entire height of the collecting container, oil is always sucked in if there is any oil in the collecting container.
  • the specific fill level in the collection container is irrelevant. Gaseous refrigerant is sucked off via the suction openings arranged above the liquid level, as via the open end of the suction line, this being unproblematic with regard to the other suctioning off of the fluid.
  • the inlet could be above the liquid level, ie in the upper region of the collecting container, so that the fluid can flow freely into the collecting container. From there, gaseous refrigerant enters the suction line directly via the open end above the liquid level and can be discharged from there - to a small extent.
  • the inlet for oil and refrigerant could be formed in the lower region of the collecting container, the suction line having at least one suction opening near the inlet. In the lower area of the suction line - near the inlet - several suction openings can also be formed in order to be able to extract sufficient amounts of oil.
  • the inlet is formed in the bottom region of the collecting container, it having to be ensured that sufficient swirling and thus mixing of oil and refrigerant takes place due to the inflowing fluid. Only then is it possible to extract or suck in a sufficient amount of oil for lubrication purposes.
  • the fluidization or mixing of the fluid required here can be achieved in that the inlet opens essentially tangentially into the collecting container, whereby a mixing of the fluid is promoted.
  • the introduction of oil and refrigerant below the liquid level leads to the fact that the fluid in the collection container and the inflowing fluid mix and thus there is a thorough mixing of oil and refrigerant.
  • two or more inlets could be provided, which are aligned and arranged with respect to one another in such a way that the inflowing fluid mixes - again - preferably by swirling.
  • the inlets could be directed towards one another at a predetermined angle, so that an additional swirl effect occurs.
  • the inlet is followed by a guide device which influences the flow, in particular swirls or mixes the liquid.
  • Guide elements of the guide device are preferably assigned to the inner wall of the collecting container, but could also - alternatively or additionally - be assigned to the outer wall of the suction line.
  • the inlet is also provided in the lower region of the collecting container, a perforated plate, a sieve, a aerator or the like being arranged above the inlet and below the suction opening or the suction openings. This measure also mixes the oil and the refrigerant so that the resulting mixture reaches the suction line via the suction opening.
  • the suction line extends essentially over the entire height of the collecting container and could be curved, convoluted, bent, spiral-shaped or shaped in some other way. It must be ensured that the suction line extends through all those areas of the collecting container in which oil can be stored, taking into account the respective density relationships between oil and refrigerant.
  • the suction line could extend from its open end to its outlet with an essentially U-shaped course, the outlet preferably being designed in the upper region of the collecting container such that the suction line extends from there through the housing wall of the collecting container extends outwards.
  • the open end of the suction line within the collecting container and the outlet could be approximately at the same height.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention, the suction line having a plurality of suction openings over a vertical region,
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a device according to the invention, the inlet being arranged in the lower region of the collecting container and a aerator being provided above it
  • FIG. 1 A third embodiment of a device according to the invention, in which the inlet opens tangentially into the lower region of the collecting container and wherein a guide device is provided for swirling the fluid.
  • FIGS. 1, 2 and 3 show a total of three exemplary embodiments of a device according to the invention for collecting and returning oil 1 and refrigerant 2 into the refrigerant circuit 3 of a refrigeration system, not shown in the figures, the device comprising a collecting container 4.
  • the collecting container 4 is assigned an inlet 5 for refrigerant and oil 1.
  • a suction area 10 for refrigerant 2 and oil 1 is provided, which serves to suck in oil 1 and refrigerant 2 into the suction line 6.
  • An outlet 11 leads out of the collecting container 4 and directs the mixture of refrigerant 2 and oil 1 back into the refrigerant circuit 3.
  • constructive measures are provided which are based on the fact that the oil 1 has a lower density than the liquid refrigerant 2 or that there are only insignificant differences in density between the oil 1 and the refrigerant 2.
  • it is important that sufficient oil is always returned and that lubrication is ensured.
  • the suction line 6 extends substantially vertically through the collecting container 4 and is U-shaped. Numerous suction openings 12 are arranged one above the other along one leg of the suction line 6, so that regardless of the liquid level 7 inside the collecting container 4, suction is carried out wherever oil 1 - regardless of its specific density - can be located. Gaseous refrigerant 9 is sucked in via the suction openings 12, which are above the liquid level 7, which is not a problem in this respect.
  • the embodiment shown in Fig. 1 has the advantage that a sufficient amount of oil 1 is always sucked out through the suction openings 12, regardless of the ratio of oil 1 and refrigerant 2 and regardless of the specific arrangement of the oil 1 or regardless of the liquid level 7th
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a device according to the invention, wherein the inlet 5 is formed in the lower region of the collecting container 4, namely in the concrete in the bottom region.
  • a perlator 13 is arranged above the inlet 5, which is simply a perforated plate.
  • the aerator 13 swirls and thus mixes oil 1 and refrigerant 2, so that a mixture of oil 1 and refrigerant 2 can be sucked into the suction line 6 via the suction opening 12 provided there singularly.
  • the oil in the reservoir 4 is mixed with the refrigerant through the provision of the aerator 13 and is sucked off with refrigerant 2.
  • FIG. 3 shows a further variant of the device according to the invention, the inlet 5 also being arranged there in the lower region of the collecting container 4.
  • This arrangement causes swirling of oil 1 and refrigerant 2, so that mixing takes place.
  • the inlet 5 is oriented tangentially, so that the resulting flow mixes oil 1 and refrigerant 2 favored.
  • a guide device 14 is provided there, which is only shown symbolically.
  • the guide device 14 comprises individual guide elements 15, which again promote the swirling of oil 1 and refrigerant 2.
  • the mixture of oil 1 and refrigerant 2 passes through the suction opening 12 into the suction line 6 and from there through the outlet 11 back into the refrigerant circuit 3.
  • the device according to the invention is particularly suitable for use in a refrigeration system with an internal heat exchanger downstream of the device or the collector.
  • the internal heat exchanger can evaporate the liquid refrigerant flowing out of the claimed device and thus prevent liquid refrigerant from being sucked in by the compressor.
  • a lower inlet temperature into the compressor can be achieved.
  • a low compression end temperature is also of advantage for the thermal stability of lubricant, elastomers and metals, such as aluminum.

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Abstract

Vorrichtung zum Sammeln und Rückführen von Schmierstoff bzw. ÖI (1), und Kältemittel (2) in den Kältemittelkreislauf (3) einer Kälteanlage, mit einem Sammelbehälter (4), einem Einlass (5) für Kältemittel (2) und Öl (1) und einer sich durch den Sammelbehälter (4) hindurch erstreckenden Saugleitung (6), die ein oberhalb des üblichen Flüssigkeitspegels (7) liegendes offenes Ende (8) zum Einströmen gasförmigen Kältemittels (9), einen Ansaugbereich (10) für Kältemittel (2) und ÖI (1) und einen aus dem Sammelbehälter (4) führenden Auslass (11) für eine Mischung aus Kältemittel (2) und ÖI (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das ÖI (1) eine geringere oder ähnliche Dichte als das flüssige Kältemittel (2) hat und dass der Sammelbehälter (4), insbesondere der Einlass (5), und/oder der Ansaugbereich (10) der Saugleitung (6) derart augebildet und angeordnet ist bzw. sind, dass über den Ansaugbereich (10) das im Sammelbehälter (4) befindliche ÖI (1) und ggf. Kältemittel (2) in jedem Betriebszustand der Kälteanlage ansaugbar und dem Kältemittelkreislauf (3) zuführbar ist.

Description

"Vorrichtung zum Sammeln und Rückführen von Schmierstoff und Kältemittel in den Kaltemittelkreislauf einer Kälteanlage"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sammeln und Rückführen von Schmierstoff, insbesondere von Öl, und Kältemittel in den Kaltemittelkreislauf einer Kälteanlage, mit einem Sammelbehälter, einem Einlaß für Kältemittel und Schmierstoff und einer sich durch den Sammelbehälter hindurch erstreckenden Saugleitung, die ein oberhalb des üblichen Flüssigkeitspegels liegendes offenes Ende zum Einströmen gasförmigen Kältemittels, einen Ansaugbereich für Kältemittel und Schmierstoff und einen aus dem Sammelbehälter führenden Auslaß für eine Mischung aus Kältemittel und Schmierstoff aufweist.
Vorrichtungen der gattungsbildenden Art finden seit langem im Kaltemittelkreislauf von Klimaanlagen bzw. Klimageräten Verwendung. Eine solche Vorrichtung wird oftmals auch als Sammler oder Akkumulator bezeichnet und dient insbesondere zur Rückführung von Öl in den Kaltemittelkreislauf, wobei das Öl wiederum als Schmierstoff dient.
Bislang wurden in den bekannten Kältemittelanlagen zur Schmierung dienende Öle und Kältemittel verwendet, bei denen das Öl stets eine höhere Dichte als das verflüssigte Kältemittel aufweist. Aufgrund der höheren Dichte des Öls hat sich dieses im Sammelbehälter abgesetzt und konnte von dort aus - ungeachtet der vorhandenen Menge an Öl - aus dem untersten Bereich des Sammelbehälters abgesaugt werden. Auch bei sehr geringem Pegelstand des Öls läßt sich dieses hinreichend absaugen, so dass eine sichere Ölabsaugung insoweit unabhängig vom Betriebszustand der Kälteanlage weitestgehend gewährleistet ist. Das Öl kann dabei stets dem Kompressor zugeführt werden.
Insbesondere bei neuen Kälteanlagen ist es durch Verwendung neu entwickelter Schmierstoffe bzw. Öle und Kältemittel nicht auszuschließen, dass eine Kombination von Öl und Kältemittel gewählt wird, bei der das Öl eine geringere Dichte als das flüssige Kältemittel hat und somit das Öl leichter als das Kältemittel ist. Folglich schwimmt das Öl nunmehr obenauf und kann nicht in konventioneller Weise - vom Bodenbereich des Sammelbehälters - abgesaugt werden. Bei sich stets ändernden Betriebszuständen ändert sich auch der Pegelstand des Kältemittels und des Öls im Sammelbehälter, so dass ein definiertes Absaugen von Öl nicht mehr möglich ist. Insoweit besteht die Gefahr, dass ein zu geringer Anteil an Schmierstoff rückgeführt wird, so dass eine hinreichende Schmierung des Systems in Frage gestellt ist.
Außerdem ergibt sich ein weiteres Risiko dahingehend, dass bei einem zu hohen Anteil an aus dem Sammelbehälter strömendem flüssigem Kältemittel es im Kompressor bzw. in der Kälteanlage insgesamt zu sogenannten Flüssigkeitsschlägen kommt, wodurch eine enorme Beeinträchtigung der Anlage und damit einhergehend ein erhöhter Verschleiß auftritt. Vor allem aber ist ein hinreichender Ölrückfluss an Öl - in allen Betriebszuständen der Anlage - nicht gewährleistet.
Ausgehend von einer Situation, wonach zwischem dem Öl und dem Kältemittel nur geringe Dichtunterschiede sind oder wonach das Öl eine geringere Dichte als das Kältemittel hat, liegt der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsbildenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine zur Schmierung erforderliche Olrückführung in den Kaltemittelkreislauf zum Kompressor hin gewährleistet ist, und zwar ungeachtet des Betriebszustandes der Anlage.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist eine gattungsbildende Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Öl eine geringere Dichte als das flüssige Kältemittel hat und dass der Sammelbehälter, insbesondere der Einlaß, und/oder der Ansaugbereich der Saugleitung derart ausgebildet und angeordnet ist bzw. sind, dass über den Ansaugbereich das im Sammelbehälter befindliche Öl und ggf. Kältemittel ansaugbar und dem Kaltemittelkreislauf zuführbar ist.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass vorhandene oder nicht vorhandene Dichteunterschiede zwischen dem Öl und dem Kältemittel dann jedenfalls keine Rolle mehr spielen, wenn sichergestellt ist, dass über den Ansaugbereich das im Sammelbehälter befindliche Öl und ggf. Kältemittel in jedem Betriebszustand der Kälteanlage ansaugbar und dem Kältemittelkreis zuführbar ist. Voraussetzung dafür ist selbstverständlich, dass im Sammelbehälter hinreichend viel Öl vorhanden ist. Eine Olrückführung wird in erfindungsgemäßer Weise auch dann erreicht, wenn das Öl eine geringere Dichte als das flüssige Kältemittel hat, nämlich dadurch, dass der Einlaß und/oder der Ansaugbereich der Saugleitung ganz besonders ausgebildet und angeordnet ist bzw. sind, nämlich derart, dass entweder ein hinreichendes Ansaugen von Öl und ggf. Kältemittel stattfindet oder eine Vermischung von Öl und Kältemittel vor dem eigentlichen Ansaugen stattfindet, so dass das angesaugte Fluidum stets hinreichend viel Öl zum Zwecke der Schmierung mit sich führt.
Im Konkreten könnte sich dazu die Saugleistung zumindest bereichsweise vertikal durch den Sammelbehälter hindurch erstrecken, wobei diese zumindest über einen Teil ihrer Länge Ansaugöffnungen aufweist. Die Ansaugöffnungen könnten auch bereichsweise - einzeln und/oder in Gruppen - ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass Ansaugöffnungen im wesentlichen über die gesamte Länge der Saugleitung hinweg vorgesehen sind. Die voranstehend genannten Ausgestaltungsvarianten haben zur Folge, dass Öl und/oder flüssiges Kältemittel bei unterschiedlichen Pegeln im Sammelbehälter entnehmbar ist bzw. sind, und zwar ungeachtet der konkreten Lokalisierung des Öls. Aufgrund der vorzugsweise untereinander angeordneten Ansaugöffnungen wird stets hinreichend viel Öl angesaugt, nämlich gerade dort, wo Öl vorhanden ist, und zwar ungeachtet der konkreten Dichte des Öls im Verhältnis zur Dichte des Kältemittels. Sofern sich die Ansaugöffnungen über die gesamte Höhe des Sammelbehälters hinweg erstrecken, wird stets dann Öl angesaugt, wenn überhaupt Öl im Sammelbehälter vorhanden ist. Der konkrete Füllstand im Sammelbehälter spielt dabei keine Rolle. Über die oberhalb des Flüssigkeitspegels angeordneten Ansaugöffnungen wird - wie über das offene Ende der Saugleitung - gasförmiges Kältemittel abgesaugt, wobei dies im Hinblick auf die sonstige Absaugung des Fluidums unproblematisch ist.
Der Einlaß könnte bei den voranstehend erörterten Ausführungsformen oberhalb des Flüssigkeitspegels, d.h. im oberen Bereich des Sammelbehälters, liegen, so dass das Fluidum ungehindert in den Sammelbehälter einströmbar ist. Gasförmiges Kältemittel gelangt von dort aus unmittelbar über das oberhalb des Flüssigkeitspegels liegende offene Ende der Saugleitung in diese hinein und kann von dort - in geringem Maße - abgeführt werden. Alternativ zu den voranstehend genannten Ausführungsformen könnte der Einlaß für Öl und Kältemittel im unteren Bereich des Sammelbehälters ausgebildet sein, wobei die Saugleitung nahe dem Einlaß mindestens eine Ansaugöffnung aufweist. Im unteren Bereich der Saugleitung - nahe dem Einlaß - können durchaus auch mehrere Ansaugöffnungen ausgebildet sein, um hinreichende Mengen an Öl absaugen zu können. In ganz besonders vorteilhafter Weise ist der Einlaß im Bodenbereich des Sammelbehälters ausgebildet, wobei sichergestellt sein muss, dass durch das einströmende Fluidum eine hinreichende Verwirbelung und somit Vermischung von Öl und Kältemittel stattfindet. Nur dann ist das Absaugen bzw. Ansaugen einer hinreichenden Menge an Öl zu Schmierzwecken gewährleistet.
Die hier erforderliche Verwirbelung bzw. Vermischung des Fluidums kann dadurch erreicht werden, dass der Einlaß im wesentlichen tangential in den Sammelbehälter hinein mündet, wodurch eine Mischung des Fluidums begünstigt wird. Letztendlich führt bereits die Einleitung von Öl und Kältemittel unterhalb des Flüssigkeitspegels dazu, dass das sich im Sammelbehälter befindliche Fluidum sowie das einströmende Fluidum mischen und somit eine Durchmischung von Öl und Kältemittel stattfindet. Eine besondere Ausgestaltung des Einlasses, sowohl in Bezug auf die Form des Einlasses wie auch in Bezug auf dessen Orientierung - begünstigen die Vermischung abermals. Eine hinreichende Verwirbelung wird erreicht, so dass beim Absaugen über die Saugleitung stets hinreichend viel Öl rückgeführt wird.
Des weiteren könnten zwei oder mehrere Einlasse vorgesehen sein, die derart zueinander ausgerichtet und angeordnet sind, dass sich das einströmende Fluidum vorzugsweise durch Verwirbelung - abermals - mischt. So könnten die Einlasse bspw. unter einem vorgegebenen Winkel aufeinander zugerichtet sein, so dass insoweit ein zusätzlicher Verwirbelungseffekt auftritt.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn dem Einlaß eine die Strömung beeinflussende, insbesondere verwirbelnde bzw. die Flüssigkeit vermischende Leiteinrichtung nachgeordnet ist. Leitelemente der Leiteinrichtung sind vorzugsweise der Innenwandung des Sammelbehälters zugeordnet, könnten jedoch ebenso - alternativ oder zusätzlich - der Außenwandung der Saugleitung zugeordnet sein. Im Rahmen einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Einlaß ebenfalls im unteren Bereich des Sammelbehälters vorgesehen, wobei oberhalb des Einlasses und unterhalb der Ansaugöffnung bzw. der Ansaugöffnungen eine gelochte Platte, ein Sieb, ein Perlator oder dergleichen angeordnet ist. Auch durch diese Maßnahme findet eine Durchmischung von Öl und Kältemittel statt, so dass die so entstehende Mischung über die Ansaugöffnung in die Saugleitung gelangt.
Des weiteren ist es denkbar, dass innerhalb der Saugleitung Leiteinrichtungen zur Vermischung des Fluidums angeordnet sind, die ein nachhaltiges Vermischen innerhalb der Saugleitung erzwingen. Dabei ist jedoch sicherzustellen, dass ein hinreichend großer Anteil an Öl in die Saugleitung gelangt, nämlich durch eine der voranstehend genannten Maßnahmen.
Die Saugleitung erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des Sammelbehälters durch diesen hindurch und könnte dabei gekrümmt, gewunden, gebogen, spiralförmig ausgestaltet oder sonstwie geformt sein. Dabei ist sicherzustellen, dass sich die Saugleitung durch all diejenigen Bereiche des Sammelbehälters hindurch erstreckt, in denen Öl gelagert sein kann, und zwar unter Berücksichtigung der jeweiligen Dichteverhältnisse zwischen Öl und Kältemittel. Im Konkreten könnte sich die Saugleitung von deren offenem Ende bis hin zu deren Auslaß mit einem im wesentlichen U-förmigen Verlauf erstrecken, wobei der Auslaß vorzugsweise im oberen Bereich des Sammelbehälters derart ausgestaltet ist, dass sich die Saugleitung von dort aus durch die Gehäusewandung des Sammelbehälters hindurch nach außen erstreckt. Das innerhalb des Sammelbehälters offene Ende der Saugleitung sowie der Auslaß könnten in etwa auf gleicher Höhe liegen.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung dreier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen werden auch im allgemeinen be- vorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Ansaugleitung über einen vertikalen Bereich hinweg mehrere Ansaugöffnungen aufweist,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Einlaß im unteren Bereich des Sammelbehälters angeordnet und darüber ein Perlator vorgesehen ist und
Fig. ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der Einlaß tangential in den unteren Bereich des Sammelbehälters mündet und wobei eine Leiteinrichtung zur Verwirbelung des Fluidums vorgesehen ist.
Die Figuren 1 , 2 und 3 zeigen insgesamt drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Sammeln und Rückführen von Öl 1 und Kältemittel 2 in den Kaltemittelkreislauf 3 einer in den Figuren nicht gezeigten Kälteanlage, wobei die Vorrichtung einen Sammelbehälter 4 umfasst. Dem Sammelbehälter 4 ist ein Einlaß 5 für Kältemittel und Öl 1 zugeordnet. Innerhalb des Sammelbehälters 4 erstreckt sich - durch den Sammelbehälter 4 hindurch - eine Saugleitung 6, die zur Rückführung von Öl 1 und Kältemittel 2 in den Kaltemittelkreislauf 3 dient. Oberhalb des üblichen Flüssigkeitspegels 7 beginnt die Saugleitung 6 mit einem offenen Ende 8 zum Einströmen gasförmigen Kältemittels 9, wobei dieses lediglich symbolisch durch einen Pfeil dargestellt ist. Des Weiteren ist ein Ansaugbereich 10 für Kältemittel 2 und Öl 1 vorgesehen, der zum Ansaugen von Öl 1 und Kältemittel 2 in die Saugleitung 6 hinein dient. Ein Auslaß 11 führt aus dem Sammelbehälter 4 heraus und leitet die Mischung aus Kältemittel 2 und Öl 1 zurück in den Kaltemittelkreislauf 3.
Erfindungsgemäß sind konstruktive Massnahmen vorgesehen, denen zugrundeliegt, dass das Öl 1 eine geringere Dichte als das flüssige Kältemittel 2 hat oder dass nur unwesentliche Dichteunterschiede zwischen dem Öl 1 und dem Kältemittel 2 vorhanden sind. Dabei ist der Sammelbehälter 4, insbesondere der Einlaß 5 und/oder der Ansaugbereich 10 der Saugleitung 6, derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass über den Ansaugbereich 10 das im Sammelbehälter 4 befindliche Öl 1 und ggf. Kältemittel 2 in jedem Betriebszustand der Kälteanlage ansaugbar und dem Kaltemittelkreislauf 3 zuführbar ist. Letztendlich kommt es darauf an, dass stets hinreichend viel Öl rückgeführt wird und somit die Schmierung sichergestellt ist.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Saugleitung 6 im wesentlichen vertikal durch den Sammelbehälter 4 hindurch und ist dabei U-förmig ausgebildet. Entlang des einen Schenkels der Saugleitung 6 sind übereinander angeordnet zahlreiche Ansaugöffnungen 12 ausgebildet, so dass ungeachtet des Flüssigkeitspegels 7 innerhalb des Sammelbehälters 4 überall dort abgesaugt wird, wo sich Öl 1 - ungeachtet dessen konkreter Dichte - befinden kann. Über die Ansaugöffnungen 12, die oberhalb des Flüssigkeitspegels 7 liegen, wird gasförmiges Kältemittel 9 angesaugt, was insoweit unproblematisch ist. Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass stets eine hinreichende Menge an Öl 1 über die Ansaugöffnungen 12 abgesaugt wird, und zwar ungeachtet des Verhältnisses von Öl 1 und Kältemittel 2 und ungeachtet der konkreten Anordnung des Öls 1 bzw. ungeachtet des Flüssigkeitspegels 7.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei dort der Einlaß 5 im unteren Bereich des Sammelbehälters 4 ausgebildet ist, nämlich im Konkreten im Bodenbereich. Oberhalb des Einlasses 5 ist ein Perlator 13 angeordnet, wobei es sich dabei schlechthin um eine gelochte Platte handelt. Der Perlator 13 sorgt für eine Verwirbelung und somit Vermischung von Öl 1 und Kältemittel 2, so dass über die dort singulär vorgesehene Ansaugöffnung 12 eine Mischung aus Öl 1 und Kältemittel 2 in die Saugleitung 6 hinein saugbar ist. Das im Sammelbehälter 4 befindliche Öl ist durch die Vorkehrung des Perlators 13 mit dem Kältemittel vermischt und wird mit Kältemittel 2 abgesaugt.
Fig. 3 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei auch dort der Einlaß 5 im unteren Bereich des Sammelbehälters 4 angeordnet ist. Diese Anordnung sorgt für eine Verwirbelung von Öl 1 und Kältemittel 2, so dass eine Vermischung stattfindet. In ganz besonders vorteilhafter Weise ist der Einlaß 5 tangen- tial ausgerichtet, so dass die dabei entstehende Strömung die Vermischung von Öl 1 und Kältemittel 2 begünstigt. Des Weiteren ist dort eine Leiteinrichtung 14 vorgesehen, die lediglich symbolisch dargestellt ist. Die Leiteinrichtung 14 umfasst einzelne Leitelemente 15, die die Verwirbelung von Öl 1 und Kältemittel 2 abermals begünstigen. Durch die Ansaugöffnung 12 gelangt die Mischung aus Öl 1 und Kältemittel 2 in die Saugleitung 6 und von dort durch den Auslaß 11 zurück in den Kaltemittelkreislauf 3.
Schließlich sei angemerkt, dass sich die erfindungsgemäße Vorrichtung ganz besonders für den Einsatz in einer Kälteanlage mit einem der Vorrichtung bzw. dem Sammler nachgeschalteten inneren Wärmetauscher eignet. Der innere Wärmetauscher kann das aus der beanspruchten Vorrichtung strömende flüssige Kältemittel verdampfen und so die Ansaugung flüssigen Kältemittels durch den Kompressor verhindern. Des Weiteren kann durch Ausnutzung der Verdampfungswärme des flüssigen Kältemittels im inneren Wärmetauscher eine geringere Eintrittstemperatur in den Kompressor erreicht werden. Dies hat zur Folge, dass eine höhere Dichte des Kältemittels am Kompressoreingang einen besseren volumetrischen Wirkungsgrad ergibt. Eine niedrige Verdichtungsendtemperatur ist darüber hinaus für die thermische Stabilität von Schmierstoff, Elastomeren und Metallen, wie bspw. Aluminium, von vorteilhafter Bedeutung.
Schließlich sei angemerkt, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Sie sind nicht als Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombination der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält sich die Anmelderin vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Merkmale, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierte Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Sammeln und Rückführen von Schmierstoff, insbesondere von Öl (1), und Kältemittel (2) in den Kaltemittelkreislauf (3) einer Kälteanlage, mit einem Sammelbehälter (4), einem Einlaß (5) für Kältemittel (2) und Schmierstoff (1) und einer sich durch den Sammelbehälter (4) hindurch erstreckenden Saugleitung (6), die ein oberhalb des üblichen Flüssigkeitspegels (7) liegendes offenes Ende (8) zum Einströmen gasförmigen Kältemittels (9), einen Ansaugbereich (10) für Kältemittel (2) und Schmierstoff (1) und einen aus dem Sammelbehälter (4) führenden Auslaß (11) für eine Mischung aus Kältemittel (2) und Schmierstoff (1) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schmierstoff (1 ) eine geringere oder ähnliche Dichte als das flüssige Kältemittel (2) hat und dass der Sammelbehälter (4), insbesondere der Einlaß (5), und/oder der Ansaugbereich (10) der Saugleitung (6), derart augebildet und angeordnet ist bzw. sind, dass über den Ansaugbereich (10) der im Sammelbehälter (4) befindliche Schmierstoff (1) und ggf. Kältemittel (2) in jedem Betriebszustand der Kälteanlage ansaugbar und dem Kaltemittelkreislauf (3) zuführbar ist.
2. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Saugleitung (6) zumindest bereichsweise vertikal durch den Sammelbehälter (4) hindurch erstreckt und über zumindest einen Teil ihrer Länge eine oder mehrere Ansaugöffnungen (12) aufweist.
3. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Saugleitung (6) zumindest bereichsweise vertikal durch den Sammelbehälter (4) hindurch erstreckt und bereichsweise Ansaugöffnungen (12) aufweist.
4. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Saugleitung (6) zumindest bereichsweise vertikal durch den Sammelbehälter (4) hindurch erstreckt und im wesentlichen über ihre gesamte Länge Ansaugöffnungen (12) aufweist.
5. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaß (5) im unteren Bereich des Sammelbehälters (4) ausgebildet ist und dass die Saugleitung (6) nahe dem Einlaß (5) mindestens eine Ansaugöffnung (12) aufweist.
6. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaß (5) im Bodenbereich des Sammelbehälters (4) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaß (5) im wesentlichen tangential in den Sammelbehälter (4) mündet.
8. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Einlasse (5) vorgesehen sind, die derart zueinander ausgerichtet sind, dass sich das einströmende Fluidum vorzugsweise durch Verwirbelungen mischt.
9. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einlaß (5) mindestens eine die Strömung beeinflussende, insbesondere verwirbelnde bzw. die Flüssigkeit vermischende Leiteinrichtung (14) nachgeordnet ist.
10. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Leitelemente (15) der Leiteinrichtung (14) der Innenwandung des Sammelbehälters (4) zugeordnet sind.
11. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Einlasses (5) und unterhalb der Ansaugöffnung (12) eine gelochte Platte, ein Sieb, ein Perlator (13) oder dgl. angeordnet ist.
12. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Saugleitung (6) im wesentlichen über die gesamte Höhe des Sammelbehälters (4) durch diesen hindurch erstreckt.
13. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Saugleitung (6) gekrümmt, gewunden bzw. gebogen durch den Sammelbehälter (4) hindurch erstreckt.
14. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugleitung (6) von deren offenem Ende bis hin zu deren Auslaß (11) einen im wesentlichen U-förmigen Verlauf hat.
15. Vorrichtung zum Sammeln und Rückführen von Schmierstoff, insbesondere von Öl (1), und Kältemittel (2) in den Kaltemittelkreislauf (3) einer Kälteanlage, mit einem Sammelbehälter (4), einem Einlaß (5) für Kältemittel (2) und Schmierstoff (1) und einer sich durch den Sammelbehälter (4) hindurch erstreckenden Saugleitung (6), die ein oberhalb des üblichen Flüssigkeitspegels (7) liegendes offenes Ende (8) zum Einströmen gasförmigen Kältemittels (9), einen Ansaugbereich (10) für Kältemittel (2) und Schmierstoff (1) und einen aus dem Sammelbehälter (4) führenden Auslaß (11) für eine Mischung aus Kältemittel (2) und Schmierstoff (1) aufweist, gekennzeichnet durch mindestens ein in den Anmeldungsunterlagen offenbartes Merkmal.
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