DE60313841T2

DE60313841T2 - Schraubenverdichter mit in-line Öl-Abscheider

Info

Publication number: DE60313841T2
Application number: DE60313841T
Authority: DE
Inventors: James W. Skaneateles Bush
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2023-11-27
Also published as: BR0305395A; US20040112021A1; HK1067404A1; JP2004198101A; JP4056969B2; KR20040053789A; US6953490B2; AU2003270965B2; EP1431580B1; DE60313841D1; KR100550490B1; EP1431580A1; CN1508498A; TW200424470A; CN100436973C; TWI235219B; AU2003270965A1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft die Separation von Öl von Kühlmittel an dem Auslassende eines Schraubenkompressors.
Hintergrund der Erfindung
Schrauben- oder Spiralkompressoren werden üblicherweise in Klimaanlagenanwendungen verwendet, um Kühlmittel als Teil des Kühlkreises zu komprimieren. Schraubenkompressoren sind aus ineinander greifenden Schrauben- oder Spiralrotoren zusammengesetzt. Obwohl Zwei-Rotor-Konfigurationen das üblichstes Design sind, sind im Stand der Technik auch Schraubenkompressoren mit drei oder mehr Rotoren, die in jeweiligen überlappenden Bohrungen aufgenommen sind, so dass sie in Paaren zusammenwirken, bekannt. Die Rotoren eines typischen Schraubenkompressors sind in Lagern an jedem Ende in Gehäuseendplatten an der Einlass- und der Auslassseite montiert. Das Kühlmittel wird durch die Schraubenrotoren hin zu der Auslassseite komprimiert und durch Öffnungen in eine Auslassleitung hinein ausgestoßen.
Bei normalen Anwendungen wird Öl in dem Kühlmittel als Ergebnis des Bedürfnisses, die Schraubenkompressorlager und -rotoren zu schmieren, mitgerissen, während das Kühlmittel durch strömt und komprimiert wird, und dementsprechend muss es nach dem Ausstoßen entfernt werden, bevor es sich durch den Rest des Kühl- oder Klimaanlagenkreises fortbewegt. Dementsprechend wird das kombinierte Öl- und -Kühlmittel-Gemisch durch den Kompressionskreis getragen und dann in einen Ölseparator ausgestoßen, wo das Öl aus dem Kühlmittel entfernt wird. Von dem Ölseparator strömt das Kühlmittel in den Kondensor.
Ölseparatoren können im Allgemeinen einer von zwei Typen sein, vertikal oder horizontal. Horizontale Ölseparatoren sind üblicherweise zylindrisch mit einem Einlass an einem Ende. In einem horizontalen Separator tritt das kombiniert Öl- und Kühlmittel-Gemisch durch den Einlass ein. Das Gemisch wird gegen die inneren Oberflächen des Separators geleitet, so dass die Öltröpfchen auf die Oberflächen auftreffen und sich dort sammeln. Unter dem Einfluss der Strömung und der Schwerkraft sammelt sich das Öl tendenziell an einem speziellen Bereich nahe dem Boden des Separators, wo es durch einen Ablauf entfernt wird. Optional können Maschenseparatoren oder Ablenkelemente verwendet werden, um die Auftreffoberfläche, an der sich das Öl sammelt, zu vergrößern. Das Kühlmittel tritt dann aus dem oberen Bereich des Separators oberhalb des Ölsammelgebiets aus.
US-Patent Nr. 6 080 228 an Okada et al. offenbart eine Tröpfchenseparationseinheit zur Verwendung in einer Gastransferrohranordnung.
JP-11132145 A offenbart eine Vorrichtung zum Separieren von Öl von den Abgasen, die aus Kompressionsluftvorrichtungen ausgestoßen werden.
FR-1524351 A offenbart einen Ölseparator, der ein vertikales zylindrisches Volumen aufweist, das Material zum Separieren von Öl von Gas enthält.
DE-1172798 B offenbart einen Ölseparator mit einem vertikalen Gehäuse, das einen kurvigen Strömungspfad aufweist, um Öl von Gas zu separieren.
EP-0867618 A offenbart eine Ausblasvorrichtung einer Kompressoreinheit zusammen mit einem Dampfseparator, der eine Turbulenzenkammer aufweist.
FR-1573527 A offenbart eine Vorrichtung zum Separieren von Öl von Luft in einem Schalldämpfer zur Verwendung mit einer Vakuumpumpe.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine verbesserte Ölseparationsvorrichtung zur Verwendung mit einem Schraubenkompressor bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine einfache, aber effektive Ölseparationsvorrichtung zur Verwendung in der Auslassleitung eines Schraubenkompressors bereitzustellen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Ölseparationsvorrichtung bereitzustellen, die die Auslassleitung und Schwerkraft als ein Mittel benutzt, um Separation zu erreichen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ölseparationsvorrichtung mit einem einfachen und kostengünstigen Design bereitzustellen.
Diese Aufgaben und weitere, wie sie hierin im Anschluss ersichtlich werden, werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, die eine Vorrichtung vorsieht, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist. Die Vorrichtung weist eine Auslassleitung mit einer Innenoberfläche auf, wobei eine Struktur in der Auslassleitung einen Einlass und einen Auslass in der Auslassleitung bildet, wobei der Auslass einen größeren Durchmesser hat als der Einlass; und ein Design zum Vermeiden, dass Öl aus dem Auslass austritt und eine Einrichtung zum Leiten des Öls aus der Auslassleitung heraus. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Struktur eine im Wesentlichen kreisförmige Wand, wobei das Design zum Vermeiden die Form der Wand und die relative Orientierung der Wand zu der Auslassleitung umfasst. Bei der vorliegenden Erfindung ist die relative Orientierung derart, dass die Auslassleitung eine Strömungsrichtung mit einer horizontalen Orientierungskomponente hat und die Wand eine vertikale Orientierungskomponente relativ zu der horizontalen Orientierungskomponente hat.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung sollte nun Bezug auf deren nachfolgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen genommen werden, wobei:
1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Schraubenkompressors ist, die das Auslassende und Verbindungen zu der Auslassleitung zeigt;
2 eine Schnittansicht des Ölseparators ist, die eine bevorzugte Ausführungsform des Ölseparationsdesigns der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine Schnittansicht aufgenommen entlang der Linie 3-3 aus 2 ist, die die Ölströmung abwärts über den Separator zeigt; und
4 eine alternative Ausführungsform des in 2 gezeigten Ölseparators ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bezugnehmend nun auf die Zeichnungen im Detail ist in 1 eine schematische Schnittansicht eines Schraubenkompressors gezeigt. Der Schraubenkompressor weist ein Gehäuse 12, ineinander greifende Rotoren 14, einen Kühlmitteleinlass 18 und einen Kühlmittelauslass 20, der eine Auslassplatte und ein Auslassgehäuse 24, das mit einer Auslassleitung 26 verbunden ist, aufweist, auf. Vorausgesetzt, einer der Rotoren 14 ist der Antriebsrotor, rotiert der Rotor 14 in Betrieb eingreifend mit dem anderen Rotor und bewirkt dessen Rotation. Das Zusammenwirken der rotierenden Rotoren 14 zieht Kühlmittelgas über einen Saugeinlass 18 in die Aussparungen des Rotors 14, die zusammenwirken, um Gasvolumina einzuschließen und zu komprimieren und heißes komprimiertes Kühlmittelgas zu der Auslassöffnung 20 zu liefern.
Der Ölseparator 28 der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgelegt, in dem Auslassrohr 26 angeordnet zu werden, wie in 2 gezeigt. Der Ölseparator 28 weist einen Öldamm 40, ein Rückschlagventil 49 und einen Ölrücklauf 48 auf. Wenn komprimiertes gasförmiges Kühlmittel aus dem Auslass 20 zu dem Auslassrohr 26 ausgestoßen wird, funktioniert der Ölseparator 28 in einer Weise, dass Öl aus dem Kühlmittel entfernt wird.
Demgemäß ist der Ölseparator 28 vorzugsweise in der Form kreisförmig mit einer zentralen Öffnung mit einem Einlass 31, mit Wänden 32, die die Öffnung bilden und die sich in einer krummlinigen Basis axial und radial weg von dem Einlass 31 zu dem Auslass 34 erstrecken. Wie gezeigt erstreckt sich die horizontale Achse X des Separators 28 in dieselbe Richtung wie der Kühlmittelfluss R, gezeigt durch die Pfeile. Die Wand 32 erstreckt sich von der Fläche 36 des Separators 28 zu den Innenwänden der Auslassleitung 26, und der Ölseparator 28 ist an der Wand über ein bekanntes Verfahren wie z.B. Schweißen befestigt. Wenn Kühlmitteldampf durch die Auslassleitung 26 strömt, haftet Öl O an deren Wänden und strömt in die Richtung der Dampfströmung. Dementsprechend strömt das Öl O entlang der Wand 38, bis es den Dammbereich 40 erreicht, der zwischen den Wänden 32 und 38 gebildet ist und wird somit daran gehindert, weiter über den Damm 40 zu wandern, während der Kühlmitteldampf, aus dem viel Öl entfernt ist, sich weiter durch den Kühl- oder Klimatisierungskreis bewegt. Am oberen Ende 42 des Separators 28 sammelt sich Öl in dem Dammbereich 40 und fließt, wie in 3 durch die Pfeile gezeigt, über die äußere Oberfläche der Wand 32 und die innere Oberfläche der Wand 38 unter der Schwerkraft G hinab zu dem unteren Ende 44. Entlang dem unteren Ende 46 der Wand 38 strömt Öl O zu dem unteren Dammbereich 41, der zwischen den Wänden 32 und 38 gebildet ist, und sammelt sich an dem unteren Dammbereich 41 in der Nähe eines Ölrücklaufs 48 (in 4 durch gestrichelte Linien gezeigt). Der Ölrücklauf 48 erstreckt sich nach unten und nutzt vertikal die Schwerkraft G, um das überschüssige Öl zu transportieren, das von dem Damm 40 des Separators 28 strömt. Öl wird über den Rücklauf 48 zum Zurückgewinnen zu einem Sumpf zur Verwendung zum Schmieren der Schraubenlager und Rotoren transportiert. Optional kann ein Druckunterschied zwischen dem Separator und dem Sumpf zusätzlich zur Schwerkraft G oder separat von der Schwerkraft G verwendet werden, um das Öl über den Rücklauf 48 zu transportieren. Der Ölseparator 28 weist optional ein Rückschlagventil 49, wie in 2 gezeigt, auf, das am oberen Bereich des Auslasses 34 gelenkig angebracht ist, um eine Umkehrströmung des Kühlmittels zurück durch den Kompressor zu vermeiden, wenn das System nicht in Betrieb ist.
Optional kann die Wand 32 einen Lippenbereich 50 aufweisen, wie in 4 gezeigt, zur Unterstützung beim weiteren Zurückhalten der Ölströmung über das Äußere der Wand 32. Es ist auch kein Erfordernis, dass der Damm eine vollständig vertikale Orientierung aufweist; es sollte eine vertikale Komponente der Separatororientierung geben, um durch den Einfluss der Schwerkraft eine Strömung abwärts und zu einer Rücklaufleitung zu erreichen, aber eine Orientierung unter einem Winkel kann die nötigen Ergebnisse, wie sie von dem System und dem Auslassrohrdesign benötigt werden, erreichen.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurden, sind den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten andere Änderungen ersichtlich. Es wird daher beabsichtigt, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Vorrichtung, aufweisend: einen Schraubenkompressor mit einem Gehäuse (12), ineinander greifenden Rotoren (14), einem Kühlmitteleinlass (18), einem Kühlmittelauslass (20) und einem Auslassgehäuse (24), das mit einer Auslassleitung (26), die eine Innenoberfläche aufweist, verbunden ist; und einen Ölseparator zum Separieren von Öl aus dem Kühlmittel in der Auslassleitung (26), aufweisend: eine im Wesentlichen kreisförmige Wandstruktur (32) in der Auslassleitung (26), die einen Einlass (31) und einen Auslass (34) bildet, wobei der Auslass (34) einen weiteren Durchmesser hat als der Einlass (31); eine Einrichtung (48) zum Leiten von Öl aus der Auslassleitung (26) heraus; und eine Einrichtung zum Vermeiden, dass Öl aus dem Auslass (34) austritt, wobei die Einrichtung die relative Orientierung der Wand (32) zu der Auslassleitung (26) beinhaltet, wobei die relative Orientierung beinhaltet, dass die Auslassleitung (26) eine Strömungsrichtung mit einer horizontalen Orientierungskomponente hat und die Wand (32) eine vertikale Orientierungskomponente relativ zu der horizontalen Komponente hat; wobei die Einrichtung zum Vermeiden ferner die Form der Wand (32) beinhaltet, wobei die Form beinhaltet, dass die Wand (32) einen kreisförmigen Rand bildet und eine krummlinige Oberfläche hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Auslass (34) einen ersten durch die Wand (32) gebildeten Rand hat, wobei der erste Rand gleich groß ist wie die Innenoberfläche der Auslassleitung (26) und an dieser dichtend angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Einlass (31) einen durch die Wand (32) gebildeten zweiten Rand hat, wobei die Einrichtung zum Vermeiden einen mittleren Bereich der Wand (32), der den ersten und den zweiten Rand verbindet, beinhaltet, wobei der mittlere Bereich eine Barriere für die Ölströmung bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Wand (32) ferner eine Einrichtung (50) zum Stoppen des Öls, über den zweiten Rand zu strömen, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zum Stoppen eine Lippe (50) aufweist, die sich von der Wand (32) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei der mittlere Bereich in seiner Form krummlinig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Wand (32) eine vertikale Orientierungskomponente derart, dass Öl über die Wand (32) abwärts weg von dem Einlass (31) strömt, hat.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Einrichtung (48) zum Entfernen von Öl von innerhalb der Auslassleitung (26).
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung zum Entfernen einen Ölrücklauf (48) mit einer vertikalen Orientierungskomponente relativ zu einer Strömung durch die Auslassleitung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Ölrücklauf (48) im Wesentlichen so mit der Wand (32) ausgerichtet ist, dass unter dem Einfluss der vertikalen Komponente und der Schwerkraft Öl über die Wand (32) und in den Ölrücklauf (48) strömt.