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.