<Desc/Clms Page number 1>
Kältemittel für Kältemaschinen.
Die Erfindung besteht darin, dass als Kältemittel für Kältemaschinen Fluorderivate aliphatischer Kohlenwasserstoffe mit wenigstens zwei Fluoratomen je Molekül oder aus Fluorchlor-bzw. Fluorbrombzw. Fluorjodderivaten solcher Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Fluorchlorderivate von Methan sind aber vom Schutzbereieh der Erfindung ausgenommen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sind Kältemittel, die aus Brom-und/oder Jod und/oder Fluorderivaten von Methylfluorid bestehen. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist ein Kältemittel, das aus einem Halogenderivat von Äthanmonofluorid besteht, z. B.
EMI1.1
Man hat bereits vorgeschlagen, Methylmonofluorid als Kältemittel zu verwenden. Hiemit können aber die erfindungsgemässen Vorteile nicht erreicht werden, insbesondere nicht die Verringerung der toxischen Wirkung. Ausserdem ist der Siedepunkt von Methylmonofluorid für verschiedene Zwecke, wie insbesondere für Haushaltkältemaschinen, wenig geeignet.
Es wurde gefunden, dass durch weitere Substitution mindestens eines Wasserstoffatoms von Monofluoriden aliphatischer Kohlenwasserstoffe durch Halogene die Giftigkeit dieser Substanzen verringert wird. Überdies ist man nach der Erfindung in der Lage, eine grosse Anzahl von Kältemitteln von in weiten Grenzen veränderlichen Siedepunkten herzustellen, und man kann dadurch eine Auswahl des Kältemittels je nach dem Verwendungszweck, d. h. mit einem Siedepunkt und sonstigen Eigenschaften (Grad der Giftigkeit, Entflammbarkeit usw. ) je nach der jeweils in Betracht kommenden Kältemaschine und ihren besonderen Arbeitsbedingungen treffen.
Die erfindungsgemässen Halogenderivat aliphatischer Monofluoride können allgemein durch die Formel wiedergegeben werden CnAjnFpXj, wobei n und p gleich oder grösser als 1 und m gleich oder grösser als 0 ist.
X bedeutet Chlor, Brom oder Jod oder Kombinationen dieser Stoffe und r die Gesamtzahl dieser Atome ; r kann 0 sein, wenn p grösser ist als 1.
Zu den erfindungsgemässen Verbindungen gehören demnach die Fluorderivate aliphatischer Kohlenwasserstoffe mit wenigstens zwei Fluoratomen je Molekül und die Fluorchlor-bzw. Fluorbrom-bzw. Fluorjodderivate aliphatischer Kohlenwasserstoffe. Die Fluorchlorderivate des Methans werden jedoch vom Schutzbereich dieses Patentes ausdrücklich ausgeschlossen.
Es ist offenbar, dass die Anzahl der möglichen Halogenderivate mit der Anzahl der Kohlenstoffatome des Kohlenwasserstoffes ständig zunimmt. Man wird jedoch in der Praxis mit Derivaten von Verbindungen, die ein oder zwei Kohlenstoffatome enthalten, zumeist das Auslangen finden. Die Fig. 1 und 2 geben eine Übersicht der charakteristischen Eigenschaften von gemäss der Erfindung in Betracht kommenden Verbindungen, die ein oder zwei Kohlenstoffatome enthalten, und es ist an Hand dieser Zeichnungen leicht möglich, die für eine bestimmte Kältemaschine und bestimmte Arbeitsbedingungen jeweils zweckmässige Auswahl unter den erfindungsgemässen Kältemitteln zu treffen.
Im allgemeinen sinkt der Siedepunkt einer Verbindung, wenn der Fluorgehalt, d. h. die Anzahl der eingeführten Fluoratome, vergrössert wird. Ebenso nehmen Entflammbarkeit und Giftigkeit ab, die Stabilität der Verbindung dagegen zu. Wenn der Fluorgehalt konstant bleibt, hingegen ein anderes Halogen als weiterer Substituent in das Molekül eingeführt wird, so steigt der Siedepunkt, die Giftigkeit nimmt zu, die Stabilität hingegen ab ; ebenso die Entflammbarkeit. Das Ausmass der Veränderungen
<Desc/Clms Page number 2>
hängt auch von der Natur des eingeführten Halogens ab (Chlor, Brom oder Jod).
Da demnach mehrere Veränderliche vorhanden sind und deren Wirkung nicht ohneweiteres zu überblicken ist, werden zwecks besserer Nachbenutzbarkeit der Erfindung diese Verhältnisse in der Zeichnung graphisch veranschaulicht.
Die gestrichelten Linien in der Zeichnung beziehen sich auf Fluorsubstitutionsprodukte. die ausgezogenen Linien stellen die Chlorsubstitutionsprodukte dar. Bei Anwendung von Brom an Stelle von Chlor verlaufen die Kurven ähnlich, sie erfahren nur eine Verschiebung in Richtung höherer Temperaturen, da die Siedepunkte der Bromderivate höher liegen. Bei Anwendung von Jod ist eine noch weitergehende Verschiebung in Richtung der durch die Siedepunkte gegebenen höheren Temperaturen vorhanden. Die Schnittpunkt geben die verschiedenen Derivate an, und die Linienzüge, die diese Punkte verbinden, zeigen die allgemeine Richtung der sich ändernden Eigenschaften der Verbindungen, wenn Fluor oder andere Halogensubstitutionen vorgenommen werden. Wenn man sich z.
B. entlang einer solchen Kurve in einer Richtung bewegt, nimmt die Unentflammbarkeit ab, wogegen sie beim Fortschreiten entlang dieser Kurven in der andern Richtung zunimmt. An Hand der in der Zeichnung gegebenen Beispiele lässt sich gegebenenfalls ein Graphikon für Brom-oder Jodderivate nach Bestimmung der Siedepunkte einiger Verbindungen dieser Art leicht herstellen.
Fig. 1 lässt die Daten von Verbindungen ersehen, die sich von der Formel CH3F durch Ersatz von Wasserstoff gegen Chlor oder/und Fluor ableiten. Die Zahlen 0 bis 4 auf der Abszissenachse bedeuten die Anzahl der im Molekül vorhandenen Halogenatome, auf der Ordinate sind die Siedepunkte in Celsiusgraden eingezeichnet. Für jede Verbindung ist die Anzahl der Chlor-und Fluoratome angegeben, die durch Wasserstoffsubstitution in CH eingeführt wurden. Ferner ist bei zirka -250 eine gestrichelte Horizonta11inie eingezeichnet, die annähernd die besten Dampfdruekbedingungen anzeigt, die beim Betrieb einer luftgekühlten Kältemaschine wünschenswert sind.
Es ist jedoch klar, dass man von dieser Linie abweichen kann, um die geeignetsten Bedingungen unter Berücksichtigung auch anderer Faktoren zu erhalten. Es kommen also auch Kältemittel in Betracht, deren Zuordnung nahe dieser Linie, wenn auch nicht unmittelbar auf dieser selbst erfolgen müsste, und es ist dadurch ein Spielraum für die Auswahl gegeben. Dasselbe gilt für andere Optimumlinien, die für andere Arbeitsbedingungen als richtig angesehen werden müssen.
Fig. 2 erleichtert in analoger Weise die jeweils zweckmässigste Auswahl aus den erfindungsgemässen Verbindungen, die zwei Kohlenstoffatome im Molekül aufweisen. Erklärungen zu dieser Figur sind in der Tabelle links unten auf der Zeichnung angegeben. Zur besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung sind einzelne Radikale durch Ziffern bezeichnet. Demnach bedeutet beispielsweise 0, 1 die Verbindung
EMI2.1
Der Siedepunkt der erfindungsgemässen Verbindungen ist abhängig von der Stellung des Halogensubstituenten, sofern es sich um Verbindungen handelt, die zwei oder mehr Kohlenstoffatome im Molekül enthalten. Beispielsweise ist der Siedepunkt von CH3. CRF (Äthanmonofluorid)-32 C. Wird nun ein weiteres Wasserstoffatom durch ein Halogen, z. B. durch Fluor ersetzt, so kann dieses weitere Halogen
EMI2.2
punkt bei zirka -450 liegt. Wenn die Substitution jedoch in dem andern Radikal erfolgt, so gelangt man zu einer Verbindung CHEF. CHAT, die einen Siedepunkt von -220 aufweist.
Aus Vorstehendem geht hervor, dass ganz allgemein durch Eintritt von Fluor an Stelle von Wasserstoff in ein Radikal, das bereits ein Halogen enthält, der Siedepunkt der Verbindung erniedrigt wird, wogegen bei Eintritt von Fluor an Stelle von Wassesrtoff in ein Radikal, das noch kein Halogen enthält, der Siedepunkt der Verbindung sich erhöht. Wenn als weiterer Halogensubstituent nicht Fluor, sondern Chlor, Brom oder Jod eingeführt wird, so wird dadurch in allen Fällen der Siedepunkt erhöht, u. zw. in grösserem Ausmasse, wenn die Substitution bei einem Radikal stattfindet, das noch kein Halogen enthält. Dies ist bei der Auswahl des jeweils geeigneten Kältemittels aus den zahlreichen erfindungsgemässen in Betracht kommenden Substanzen zu beachten.
Ein Graphikon der oben beschriebenen Art kann danach unter Zugrundelegung anderer aliphatischer Monofluorid, als bisher beschrieben, ausgeführt werden. Bei steigender Anzahl der Kohlenstoffatome nehmen die Kombinationsmöglichkeiten rasch zu.
Es wurde gefunden, dass für luftgekühlte Haushaltkältemaschinen mit Vorteil Verbindungen der Olefinreihe, wie 2-Fluor-l-chloräthen, "als Kältemittel benutzt werden können.
Die Erfindung ist jedoch nicht als auf die erwähnten Ausführungsformen eingeschränkt zu verstehen. Ein besonderer Fortschritt der Erfindung liegt vielmehr eben darin, dass eine grosse Anzahl neuer Kältemittel mit stufenweise abgetönten Eigenschaften ermittelt wurden und dass man demnach in der
EMI2.3
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.