DE10018430A1

DE10018430A1 - Verfahren zur Absaugung von Kühlflüssigkeiten

Info

Publication number: DE10018430A1
Application number: DE2000118430
Authority: DE
Inventors: Karl H Sautner
Original assignee: Uvt Umwelt und Verfahrens Tech
Current assignee: Uvt Umwelt und Verfahrens Tech
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2001-03-15

Abstract

Es wird ein Verfahren beschrieben zur Absaugung von brennbaren Kältemitteln aus Kühlgeräten mittels vorevakuiertem Behälter und anschließender Unterkühlung des Kältemittels unter dessen Siedepunkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absaugung von Kühlflüssig keit aus Kältegeräten (insbesondere Haushaltskühlgeräten, Gefrier geräten, Kältemaschinen und Kühlanlagen) die mit Kompressions kältekreislauf betrieben werden und bei denen die Kühlflüssigkeit aus brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen (z. B. Flüssiggas Propan oder Butan oder Gemischen aus diesen) besteht.

Kältegeräte bestehen üblicherweise im wesentlichen aus einem Kälteraum (z. B. Kühlschrankinnenraum) und einem Kältekreislauf mit Kälteaggregat (Kompressor) und Verdampfer sowie den entsprechen den Elektro- und Elektronikkomponenten. Bei Reparaturen, insbe sondere jedoch im Rahmen der Wiederverwertung (Recycling) von Altgeräten, muss das im Kältekreislauf enthaltene Kühlmittel kon trolliert entnommen bzw. separiert werden. Üblicherweise geschieht dies durch Absaugung des Kühlmittelkreislaufs am Kompressor oder am Verdampfer. In Kühlgeräten mit Kompressionskältemaschinen (Kompressoren) bestand das Kältemittel bis ca. 1994 aus nicht brennbaren CKW und FCKW (z. B. R12, R22 u. a.).

Der Stand der Technik zur Absaugung von Kältemittel orientiert sich daher wesentlich an den durch diese Kältemittel bedingten Anforderungen und ist in der Literatur vielfach dargelegt (z. B. zu sammengefasst bei: Tabery, R: "Verfahren zur Trennung von Kälte mittel und Verdichteröl bei der Entsorgung von Kühlgeräten", Diplomarbeit Nr. 95119, Fachhochschule Karlsruhe, 1995) Wesentliche Grundlage dieser bekannten Verfahren ist die Kombination von Absaugung und anschließender Verdichtung (mittels Kompressions pumpe, häufig in ein und dem selben Aggregat) des abgesaugten Gases oberhalb des Verflüssigungsdrucks (i. d. R. höher als 30 bar) in einen Druckbehälter. Prozessbedingt ist dabei eine Vermischung mit Luft (Sekundärluft) unumgänglich. Dies war jedoch bisher nicht schädlich, da die verdichtete Luft als Gasblase über dem verflüssigten Kältemittel gehalten oder abgelassen werden konnte und eine Reaktionsgefahr zwischen Luft und Kältemittel nicht bestand. Je nach Verfahren wurde das Kältemittel zusammen mit dem ebenfalls im Kreislauf vorhandenen Öl verdichtet oder dieses Öl wurde in einem zusätzlichen Zwischenschritt abgetrennt.

Aus der EP 418 946 B1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem dem Kühlmittelkreislauf Öl mit verflüssigtem CFC-Gas und angelagerte Luft entnommen wird und einem Behälter mit Unterdruck zugeführt wird. Hier geht das verflüssigte Gas in den gasförmigen Zustand über; die Gase werden nun abgesaugt und danach wird der CFC-Anteil wieder zu Flüssigkeit verdichtet und kann nun von der Luft getrennt werden. Der durch die Kompression erfolgte Temperaturanstieg des verflüssigten Gases wird dabei durch einen Kühlvorgang ausgeglichen.

Im Rahmen des gesetzlichen Verbots des Einsatzes von FCKW wurde - vor allem bei Haushaltskühlgeräten (Kühl- und Gefrierschränke) - die FCKW-haltigen Kältemittel durch brennbare Kältemittel (vor allem R600a, d. i. Butan sowie Propan) ersetzt. Eine Nutzung bisheriger Absaugsysteme für diese Kältemittel scheidet aus, da bei der verfahrensbedingten Kompression - in Verbindung mit der einge saugten Sekundärluft - eine hohe Explosionsgefahr durch Selbstent zündung des Luft-Gas-Gemisches besteht.

Versuche, das Ansaugen der Sekundärluft durch Zugabe von Stickstoff (z. B. in Form von Druckgas auf den noch gefüllten Kreislauf) zu vermeiden sind bisher aus verschieden Ursachen (z. B. Abdichtungs probleme gegen Umgebungsluft und die damit verbundene Explosions gefahr) gescheitert. Weiterhin haben sich solche Verfahren durch den Verbrauch von hohen Stickstoffmengen erheblich energie- und kostenintensiv erwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, brennbare Kältemittel (z. B. Butan, Propan u. a.) aus Kühlgerätekreisläufen abzusaugen, ohne dabei eine Explosionsgefährdung, insbesondere durch Selbstentzündung, zu bewirken. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das abzusaugende Kältemittel grundsätzlich nicht verdichtet wird, sondern in einen oder mehrere vorab evakuierte Behälter überführt wird. Die nach trägliche Verflüssigung erfolgt dabei über Kühlung nach der Ab saugung.

Fig. 1 stellt den Verfahrensaufbau beispielhaft wie folgt dar:
Das Absaugsystem besteht am Beispiel aus einem Behälter (5), der mittels einer Vakuumpumpe (4) vorevakuiert wird. Vakuumpumpe und Behälter können mittels einem Ventil (10) dicht abgetrennt werden. Im Behälter ist zusätzlich ein Wärmetauscher (Kühlschlange, 6) eingebaut. Dem Behälter kann ein Trennaggregat (3) zur Trennung des Kältemittel-Öl-Gemisches vor- oder nachgeschaltet sein, der mittels Ventil (11) vom Behälter dicht abgetrennt werden kann, das Absaugsystem wird an den Kältekreislauf angeschlossen, bei spielsweise bei (2). Zur Belüftung des Behälters kann ein separates Ventil (8) angebracht werden. Zwischen Absaugsystem und Kälte kreislauf befindet sich zur Abdichtung ein Ventil (7). Zusätzlich kann zur besseren Entleerung des Kältekreislaufs eine Belüftung (9) mit einem Ventil (12) angebracht werden.

Verfahrensbeschreibung

Zur Absaugung des Kältemittel wird das Absaugsystem an den (häufig unter Druck stehenden) Kältekreislauf angeschlossen. Nach Öffnen des Ventils (7 und ggf. 11) wird durch den im evakuierten Behälter (5) vorab erzeugten Unterdruck das gesamte Kühlmittel in diesen Behälter gesaugt. Dieser Vorgang kann durch Öffnung eines zusätzlichen Belüftungsventils (9,12) unterstützt und beschleunigt werden. Bei grösseren Kältemittelmengen oder zur Leistungserhöhung können mehrere evakuierte Behälter parallel oder in Serie geschaltet werden. Versuche haben gezeigt, dass für einen günstigen Absaugvorgang im Behälter ein Druck p<0,2 bar eingestellt werden sollte und dass das Behältervolumen mindestens dem 3-5 fachen des Volumens des Kältekreislaufs betragen sollte.

Nach dem Abschluss des Absaugvorgangs wird das Ventil (7 und ggf. 11) geschlossen. Das nunmehr im Behälter befindliche Gemisch aus Kältemittel und Luft wird jetzt in einem zweiten Verfahrensschritt unterhalb des Siedepunkts des Kältemittels tiefgekühlt. Danach erfolgt über ein Ventil (8) ein Druckausgleich zur Umgebung. Bei besonderen zusätzlichen Anforderungen kann hier ein Druckausgleich mittels Inertgas erfolgen. Das nunmehr flüssige Kältemittel kann nun offen aus dem Behälter ausfließen und direkt oder über eine Kältemittel-Öl-Trennung in flüssigem Aggregatzustand abgegeben werden.

Vorteile dieses Verfahrens sind

- die Vermeidung von Explosionsgefahren, da das brennbare Gas nicht komprimiert wird.
- Vermeidung von Druckaufbau und somit keine Druckbehälter erforderlich
- keine aufwendigen Abdichtungen erforderlich, da Sekundärluft nicht stört und gefahrlos abgeführt werden kann
- kostengünstige Bauweise durch Verwendung von üblicherweise verfügbaren Baugruppen und Verfahrenskomponenten
- im Normalbetrieb keine verfahrensbedingte Inertisierung durch teuere Inertgase erforderlich

Claims

1. Verfahren zur Absaugung von brennbaren Kältemitteln aus Kältegeräten dadurch gekennzeichnet, dass an den Kältekreislauf mindestens ein geschlossener, unter Unterdruck stehender Behälter angeschlossen wird, in den das abzusaugende Kühlmittel überführt wird und dass das in den Behälter überführte Kühlmittel anschließend soweit abgekühlt wird, dass es sich verflüssigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere vorevakuierte Behälter gleichzeitig angeschlossen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass diese Behälter parallel angeschlossen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass diese Behälter in Serie angeschlossen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel soweit abgekühlt wird, dass es auch bei 1 bar Absolut druck (Umgebungsbedingungen) flüssig bleibt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass nach der Verflüssigung ein Druckausgleich des Behälters mit der Umgebung stattfinden kann.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel aus dem Behälter in flüssigem Aggregatzustand abge lassen werden kann.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorevakuierung der Behälter mittels mindestens 1 Vakuumpumpe erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorevakuierung des Behälters mittels Unterkühlung des im ge schlossenen Behälter befindlichen Restgases erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Absaugung während des Absaugvorgangs eine zusätzliche Belüftung am Kältekreislauf angebracht ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss des Absaugsystems am Kompressor des Kältekreislaufs erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss des Absaugsystems an einer beliebigen Stelle des Kältekreislaufs erfolgt.