-
Die
Erfindung betrifft einen Ölabscheider
für einen
Kältekreislauf
mit einem Gehäuse
in dessen Gehäuseinnenraum
ein Zentrifugalabscheider gebildet oder angeordnet ist.
-
In
einem Kältekreislauf
wird Kältemittel
gefördert.
Zu diesem Zweck wird ein Verdichter verwendet, der das gasförmige Kältemittel
komprimiert. Nach dem Verdichter ist das Kältemittel mit Öldampf angereichert.
Um eine einwandfreie Funktion des Kältekreislaufs zu garantieren,
muss das Öl
aus dem Gasstrom entfernt werden. Zu diesem Zweck werden im Stand
der Technik unterschiedliche Typen von Ölabscheidern verwendet. Es
sind beispielsweise Zentrifugalabscheider bekannt. Bei diesen wird
das mit Öldampf
angereicherte gasförmige
Kältemittel
in ein Gehäuse
so eingeblasen, dass es sich in der Form eines Wirbels darin bewegt.
Die dabei entstehenden Zentrifugalkräfte wirken auf die Ölteilchen
im Öldampf
ein und bewegen sie radial nach außen aus dem Gasgemisch. Die Öltröpfchen werden
an einer Innenwandung des Zentrifugalabscheiders gefangen und dann
abtransportiert.
-
Der
so gereinigte Gasstrom verlässt
den Zentrifugalabscheider und wird dann einer nachgelagerten Filtereinheit
zugeleitet. Dort werden letzte Ölreste
in Filterelementen abgeschieden. Die Filterelemente müssen regelmäßig gewechselt
werden. Hierzu ist ein Ausbau der Filtereinheit erforderlich, wodurch
eine große
Wartungsdauer entsteht.
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen Ölabschneider der eingangs erwähnt Art
zu schaffen, der bei kompakter Bauweise einfach zu installieren
und zu warten ist.
-
Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass im Gehäuseinnenraum
in Strömungsrichtung
hinter dem Zentrifugalabscheider eine Filtereinheit angeordnet ist.
Der Zentrifugalabscheider bildet dabei zusammen mit der Filtereinheit
eine Baugruppe die einheitlich gehandhabt und in den Kältekreislauf
integriert werden kann. Auf diese Weise reduziert sich der Installationsaufwand
erheblich. Weiterhin reduziert sich durch diese Maßnahme die
Gefahr von Leckagebildung deutlich, denn es wird die Zahl der Anschlüsse zum
Kältekreislauf
verringert. Die aus Zentrifugalabscheider und Filtereinheit bestehende
Baugruppe kann einheitlich gewartet werden, wodurch auch ein geringerer
Wartungsaufwand entsteht.
-
Gemäß einer
bevorzugten Erfindungsausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass
der Zentrifugalabscheider einen ringförmigen Strömungskanal aufweist, dem ein
Gaseinlass und ein Gasauslass zugeordnet sind, und dass der Gaseinlass
in Schwerkraftrichtung oberhalb des Gasauslasses angeordnet ist.
Das dem Zentrifugalabscheider zugeführte Gasgemisch wird in dem
Strömungskanal
umlaufend zirkuliert und gleichzeitig in Schwerkraftrichtung geführt. Dadurch
ergibt sich eine verbesserte Ölabscheidung
und es wird die Gefahr, dass bereits abgeschiedene Öltröpfchen wieder
von der Strömung
mitgerissen werden, verringert.
-
Wenn
vorgesehen ist, dass die innerhalb des Gehäuses angeordnete Filtereinheit
durch einen Wartungsverschluss des Behälters zugänglich ist, dann ergibt sich
ein deutlicher Vorteil für
die Wartung.
-
Die
Filtereinheit kann durch den Wartungsverschluss hindurch gewartet,
beispielsweise Filterelemente ausgetauscht werden. Dabei kann der Ölabscheider
am Kältekreislauf
angebaut bleiben. Somit müssen
die Dichtstellen zwischen Ölabscheider
und Kältekreislauf
auch nicht erneuert werden. Darüber hinaus
besteht dann auch nicht die Gefahr, dass der Ölabscheider infolge der Wartungsarbeiten
nicht lagerichtig eingebaut wird.
-
Eine
einfache Bauweise ergibt sich für
den Ölabscheider
dadurch, dass die Filtereinheit ein umlaufendes Wandelement aufweist,
dass im Abstand von dem Wandelement eine Innenwandungsfläche des
Gehäuses
umläuft,
und dass zwischen der Innenwandungsfläche und dem Wandelement der
Zirkulationsraum des Zentrifugalabscheiders gebildet ist.
-
Um
das im Zentrifugalabscheider vorgereinigte Gasgemisch den Filterpatronen
der Filtereinheit auf einfache Weise geordnet zuführen zu
können, kann
es vorgesehen sein, dass die Filtereinheit eine Verteilerplatte
aufweist, auf der mehrere Filterpatronen aufgesetzt sind.
-
Eine
Erfindungsvariante ist dergestalt, dass in Schwerkraftrichtung unterhalb
des Zentrifugalabscheiders und der Filtereinheit ein Sammler im
Gehäuse
gehalten ist, und dass der Sammler einen Sammelraum räumlich von
dem Zentrifugalabscheider abtrennt.
-
Der
Sammler sammelt das abtropfende oder an Sammelflächen ablaufende Öl und leitet
es geordnet in den Sammelraum. Er verhindert auch, dass infolge
von Luftverwirbelungen Öl
aus dem Sammelraum unbeabsichtigt mitgerissen wird.
-
Der
Sammler erfüllt
die an ihn gestellten Aufgaben bei einfacher konstruktiver Bauweise
dadurch, dass der Sammler wenigsten eine im Winkel zur Schwenkkraftrichtung
stehende, geneigte Ablauffläche
aufweist, die in eine Ablauföffnung übergeht.
-
Wenn
vorgesehen ist, dass in die Filtereinheit bausatzartig eine oder
mehrere Patroneneinheiten einsetzbar sind, wobei die Patroneneinheiten
in Strömungsrichtung
des Kältemittelgases
hintereinander angeordnet sind, dann kann der Ölabscheider auf einfache Weise
auf unterschiedliche Durchfluss-Gasvolumenströme angepasst werden.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 einen Ölabscheider
in Frontansicht und in teilweise geschnittener Darstellung und
-
2 den Ölabscheider
gemäß 1 in Seitenansicht.
-
Die 1 zeigt
einen Ölabscheider,
der ein Gehäuse 10 aufweist.
Das Gehäuse 10 umfasst
einen zylinderförmigen
Gehäusekorpus 11,
der beispielsweise von einem Rohrabschnitt abgelängt sein kann. Die beiden längsseitigen Öffnungen
des Gehäusekorpus 11 sind
mit aufgeschweißten
Endkappen 12, 13 verschlossen. Mit dieser Konstruktion lässt sich
bausatzartig das gewünschte
Gehäusevolumen
variieren, wobei die einheitlichen Endkappen 12, 13 an
unterschiedlich langen Gehäusekorpussen 11 befestigt
werden können.
-
Die
obere Endkappe 12 weist einen Wartungsverschluss 20 und
einen Gasauslass 30 auf. Der Wartungsverschluss 20 wird
von einem Stutzen 21 und einem Deckel 22 gebildet.
Der Stutzen 21 ist in eine Öffnung der Endkappe 12 eingeschweißt. Er bildet
eine Wartungsöffnung,
die mit dem Deckel 22 abgedichtet verschließbar ist.
Der Gasauslass 30 weist ebenfalls einen in eine Öffnung der
Endkappe 12 eingeschweißten Stutzen 31 auf,
der einen Flansch 32 trägt.
Mit dem Flansch 32 kann der Stutzen 31 an ein
Rohr (nicht dargestellt) des Kältekreislaufes
angeschlossen werden. Weiterhin können an der Endkappe 12 Kranösen 18 angeschweißt sein. Die
untere Endkappe 13 trägt
einen oder mehrere Füße 14 zur
standsicheren Montage.
-
Der
Gehäusekorpus 11 trägt außenseitig
einen Gaseinlass 40. Dieser weist wieder einen Stutzen 41 auf,
der in eine Öffnung
des Gehäusekorpus 11 eingeschweißt ist.
Die Öffnung
und der Stutzen 41 sind so angeordnet, dass der vom Stutzen 41 umschlossene
Kanal tangential in das Gehäuse 10 eingeleitet
wird. Diese exzentrische Anordnung zur Mittellängsachse M des Gehäuses 10 lässt sich
insbesondere in der 2 deutlich erkennen.
-
In
dem vom dem Gehäuse 10 umschlossenen
Gehäuseinnenraum
wird mittels eines Sammlers 15 ein bodenseitiger Sammelraum
abgetrennt. Der Sammler 15 wird dabei von einer Platte
gebildet, die im Winkel < 90° (vorliegend
5°) zur
Mittellängsachse M
des Gehäuses
steht. Auf diese Weise bildet die Oberseite des Sammlers 15 eine
geneigt verlaufende Ableitfläche.
Der geneigte Sammler 15 liegt an seiner Außenkontur
längs einer
ellipsenförmigen
Anlagelinie an der Innenwandung des Gehäusekorpus 11 an und
ist dort angeschweißt.
Denkbar ist es auch, den Sammler 15 in geeigneter Weise
auswechselbar am Gehäusekorpus 11 zu
befestigen. Im in Schwerkraftrichtung unten liegenden Bereich des
Sammlers 15 weist dieser eine Durchtrittsöffnung 15.1 auf.
Diese schafft eine räumliche
Verbindung zwischen dem unteren Sammelraum und dem über dem
Sammler 15 angeordneten Abscheideraum.
-
Im
Bereich des Sammelraums ist ein Schauglas in die Wandung des Gehäusekorpus 11 eingebracht.
Mit diesem kann der Füllstand
im Sammelraum optisch überprüft werden.
Weiterhin mündet bodenseitig
ein Ablauf 17 in den Sammelraum. Dieser ist durch den Gehäusekorpus 11 abgedichtet nach
außen
geführt.
Der Ablauf 17 ist dem Kompressor des Kältekreislaufs zugeführt.
-
Oberhalb
des Sammlers 15 ist in dem Abscheideraum eine Filtereinheit 50 angeordnet.
Die Filtereinheit 50 weist einen zylinderförmigen Wandabschnitt 57 auf.
Er ist mit seinem einen längsseitigen
Ende innenseitig an der Endkappe 12 abgedichtet befestigt,
beispielsweise umlaufend dort angeschweißt. Das gegenüberliegende
längsseitige Ende
umschließt
eine Einlassöffnung 51.
-
Im
axialen Abstand zu dieser Einlassöffnung 51 ist eine
Verteilerplatte 53 in die Filtereinheit 50, derart
eingesetzt, dass sie an der Innenseite des Wandungsabschnittes 57 umlaufend
abgedichtet ist. Die Verteilerplatte 53 ist mit Bohrungen
durchsetzt. Die Bohrungen münden
dabei in Filteranschlüsse.
An diesen können
einzelne Filterpatronen 55 (nämlich Feinabschneidfilter)
befestigt werden. Wenn einzelne Bohrungen aufgrund eines geringen
Volumendurchsatzes nicht mit Filterpatronen 55 belegt werden
sollen, können
diese beispielsweise mit Stopfen verschlossen werden. Alternativ
und im Sinne des Bausatzgedanken ist es denkbar abhängig von
der gewünschten
Anzahl der Filterpatronen 55, eine entsprechend angepasste
Verteilerplatte 53 einzusetzen. Die Filterpatronen 55 sind
Teil einer Patroneneinheit 54. Die Filtereinheit 50 stellt
ausreichend Bauraum zur Verfügung,
so dass zwei Patroneneinheiten 54 übereinander gestellt werden
können.
Damit lässt sich
die verfügbare
Filterfläche
vergrößern. Die
Filterpatronen 55 der ersten Patroneneinheit 54 münden in die
der darüber
gestellten Filterpatronen 55 der zweiten Patroneneinheit 54.
Auf diese Weise können
große
Volumenströme
gefiltert werden, ohne dass eine unzulässige Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
nötig ist.
Eine Erhöhung
der Strömungsgeschwindigkeit
würde die
Abscheidrate im Zentrifugalabscheider Z verschlechtern.
-
Die
Funktionsweise des Ölabscheiders
ist wie folgt:
Vom Verdichter des Kältekreislaufes kommend wird ein
Gasgemisch, bestehend aus Kältemittel
und Öldampf über den
Gaseinlass 40 in den Ölabscheider geführt. Das
Gasgemisch wird in dem zwischen dem Wandabschnitt 57 und
dem gegenüberliegenden
Innenwandbereich des Gehäusekorpus 11 gebildeten Ringraum
umlaufend geführt.
Dabei wirken Zentrifugalkräfte
auf die Öltröpfchen des Öldampfes
ein und führen
diese radial nach außen.
So gelangen die Öltröpfchen auf
die Innenwandung des Gehäusekorpus 11 und
sammeln sich dort. Unter Schwerkrafteinfluss und unterstützt durch
die abwärts
gerichtete Strömung
des Gasstroms werden die Öltröpfchen nach unten
getrieben. Sie werden auf dem Sammler 15 gesammelt. Das
gesammelte Öl
fließt
durch die Durchtrittsöffnung
in den Sammelraum und aus diesem durch den Ablauf 17 wieder
dem Verdichter zu.
-
Das
so im Zentrifugalabscheider Z gereinigte Gasgemisch strömt durch
die Einlassöffnung 51 in die
Filtereinheit 50. Es gelangt dann durch die Verteilerplatte 53 in
die Filterpatronen 55. Beim Durchtritt durch die Filterflächen werden
verbleibende Ölreste ausgeschieden.
Das Gasgemisch verlässt
den Ölabscheider
dann durch den Gasauslass 30.
-
Im
Wartungsfall können
die Filterpatronen 55 der Patroneneinheiten 54 einfach
gewechselt werden. Hierzu muss der Deckel 22 des Wartungsverschlusses
abgebaut werden. Durch die dann zugängliche Wartungsöffnung können die
Filterpatronen 55 herausgezogen werden. Die Wartungsöffnung ist
zu diesem Zweck ausreichend groß dimensioniert,
insbesondere kann sie eine Öffnungsweite
haben, die es erlaubt, die Hand in den Innenraum des Gehäuses 10 zu
führen.
Dann können
die Wartungsarbeiten schnell und exakt durchgeführt werden.
-
Oberhalb
der Verteilerplatte 53 mündet ein Ölablauf 52 in den
Bereich der Filtereinheit 50 um dort etwaig angesammeltes Öl aus dem Ölabscheider
in die Umgebung abführen
zu können.