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Technisches Gebiet:
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Die
Erfindung betrifft eine Ölfilterstation mit Ölfilter
für den Einsatz in Kältemaschinen oder -anlagen,
wie Kompressionskältemaschine mit Kolbenverdichter oder
Rotationsverdichter oder Schraubenverdichter, Turboverdichter oder
Trennhaubenverdichter, wobei die Ölfilterstation Teil eines Öl-Kältekreislaufs
des Verdichters der Kältemaschine oder -anlage ist. Ebenso
betrifft die Erfindung eine Kältemaschine oder -anlage
mit einer Ölfilterstation mit Ölfilter wobei die Ölfilterstation
Teil eines Öl-Kältekreislaufs des Verdichters
der Kältemaschine oder -anlage ist.
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Stand der Technik:
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In
der Kältetechnik wird durch ausgewählte klima-
und kältetechnische Kühl- und Klimasysteme durch
Kältemaschinen Kühlung und Kälte zur
Verfügung gestellt, um dadurch eine Vielzahl von Waren, wie
Lebensmittel oder Impfstoffe, wie auch Gebäude oder Räume
oder technische Prozesse entsprechend zu klimatisieren und zu kühlen.
Die wohl wichtigsten und verbreitesten Arten von Kältemaschinen sind
die Kompressionskältemaschinen, die Absorptions- und die
Adsorptionskältemaschinen. Jeder Kältemaschine
liegt ein thermodynamischer Kreisprozess zugrunde, bei dem Wärme
unterhalb der Umgebungstemperatur aufgenommen und bei höherer Temperatur
abgegeben wird. Eine Kompressionskältemaschine besteht
im Wesentlichen aus den vier Teilen Kondensator, Drossel, Verdampfer
und Kompressor, wobei im Prinzip der Verdampfer im zu kühlenden
Bereich und die übrigen Teile in Bereichen der Umgebungstemperatur
angeordnet sind. Je nach dem Prinzip des Verdichters einer Kompressionskältemaschine
unterscheidet man Kolbenverdichter, Rotationsverdichter, Schraubenverdichter
oder Turboverdichter.
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Die
Kompressoren derartiger Kompressionskältemaschine werden
durch ein Schmiermittel, in der Regel Öl, versorgt und
gekühlt. Hierzu ist durch die
DE 2004100060596 U1 ein
Schraubenverdichter zum Verdichten von Kältemittel in einem
Kältemittelkreislauf bekannt geworden, umfassend ein Verdichtergehäuse,
in welchem eine Schraubenläuferaufnahme und ein Einlasskanal
sowie ein Auslasskanal für das zu verdichtende Kältemittel
vorgesehen sind, mindestens einen in der Schraubenläuferaufnahme angeordneten
Schraubenläufer, einen Antrieb für den mindestens
einen Schraubenläufer und eine Schmiermittelversorgung,
welche aus einem druckbeaufschlagten Schmiermittelreservoir über
ein Leitungssystem dem Schraubenläufer im Betrieb Schmiermittel
zuführt. In dem Leitungssystem der Schmiermittelversorgung
ist ein Ventil vorgesehen, welches durch eine Druckdifferenz zwischen
dem Druck im Auslasskanal und einem durch einen Druck im Kältemittelkreislauf
beeinflussten Referenzdruck steuerbar ist und bei Kältemittel
verdichtendem Schraubenläufer öffnet sowie bei
Kältemittel nicht verdichtendem Schraubenläufer
schließt.
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Des
Weiteren ist durch die
DE
3122361 A1 ein Ventilblock für das Steuern der Ölzufuhr
eines Schraubenverdichters bekannt geworden. Der Ventilblock ist
an das Gehäuse des Schraubenverdichters angeflanscht, wobei
je eine Bohrung für den Öleintritt, für
den Ölaustritt und für das Führen von
Steuerdruck im Flansch des Ventilblocks mit entsprechenden Öffnungen
im Gehäuse des Schraubenverdichters kommunizieren. Der
Ventilblock vereint die folgenden Funktionen: Vorreinigen des Öls
mittels Schmutzfänger, Absperren der Ölzufuhr
bei fehlendem Steuerdruck, Umleiten des Ölkreislaufs über
einen Ölkühler bei Erreichen einer bestimmten
Temperatur, Filterung des Öls mittels eines am Ventilblock angeflanschten Ölfilters
und Überwachen des Differenzdruckes am Ölfilter.
Ein Kanal für die Ölführung verläuft über
einen im Ventilblock angeordneten Schmutzfänger, im Zuge
des Kanals ist in einer weiteren Ventilbohrung ein thermostatisch
betätigbarer Dreiwegschieber angeordnet, der je nach Temperatur
den Kanal entweder über den einen oder den anderen Weg
weiterführt. Der eine Weg führt unmittelbar zum
Absperrschieber und – bei Offenstellung desselben – zur
Bohrung für den Ölaustritt; der andere Weg führt
zu einem äußeren Anschluss, dem ein weiterer äußerer
Anschluss für den Wiedereintritt zugeordnet ist, wobei
zwischen diesen beiden Anschlüssen ein Ölkühler
angeschlossen ist.
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Durch
die
DE 2006100034721
U1 ist des Weiteren ein ölüberfluteter
Schraubenverdichter mit integrierter Ölpumpe, mit zwei
Rotoren mit Wellenansätzen an den Rotoren bekannt geworden,
die von Radiallagern umschlossen sind, und mit an den druckseitigen
Wellenenden angeordneten Axiallagern. Im Schraubenverdichter ist
zur Schmierung der Funktionsstellen des Verdichters, zum Beispiel
der Lagerung, Wellenabdichtung, Axialkraftentlastungseinrichtung
und zur Verstellung der Leistungsregelung des Verdichters, eine
integrierte Ölpumpe vollständig im Verdichtergehäuse
an die Lagergasse eines Rotors angeordnet. Die Ölpumpe
ist als axial verschiebbarer Ventilkörper ausgebildet,
der an einer Stirnseite auf einer Ventilsitzfläche im Lagergehäuse dichtend
aufsitzt und in axialer Richtung mit einer definierten Federkraft
einer Federbaugruppe belastet wird.
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Die
bekannten Ausgestaltungen der Ölführungen für
den Verdichter haben den Nachteil, dass zur Reinigung oder zum Austausch
des Ölfilters, beispielsweise bei der
DE 3122361 A1 , die Kältemaschine
angehalten werden muss, was eine, wenn auch nur kurzzeitige, Unterbrechung
des Kältekreislaufs zur Folge hat. Außerdem sind
häufig die Ölkreisläufe sowie die Ölfilter
in die Gehäuse integriert, um kleine Abmessungen zu erreichen,
was aber den Ölkreislauf sowie das Ölfilter für
Wartungsarbeiten nur schwer zugänglich macht. Eine Säuberung
des Kältemaschinenöls ist aber notwendig, weil
im Maschinen- und Lagerbereich der Kältemaschine Verschmutzungen
durch Abnutzung von bewegten Teilen entstehen und insbesondere durch
hohe Temperaturen im Verdichtungsprozess des Verdichters Ölkohle
entsteht, welche bei entsprechender Konzentration im Öl
zu elektrischen Kurzschlüssen in der Kältemaschine
führen kann.
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Technische Aufgabe:
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ölfilterstation
mit Ölfilter für den Einsatz in Kältemaschinen
innerhalb des Ölkreislaufs des Verdichters zu schaffen,
wobei praktisch kein Ölwechsel an den Kältemaschinen
bzw. Kälteanlagen mehr durchzuführen ist und bei
Wartungsarbeiten die Kältemaschine bzw. Kälteanlage
nicht angehalten zu werden braucht und die Ölfilterstation
für Wartungsarbeiten leicht zugänglich ist.
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Offenbarung der Erfindung sowie deren
Vorteile:
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Die
Lösung der Aufgabe ist bei einer Ölfilterstation
gemäß der eingangs genannten Gattung durch die
folgenden Merkmale gekennzeichnet:
- • die Ölfilterstation
ist außerhalb der Kältemaschine oder -anlage angeordnet,
- • die Ölfilterstation weist hierzu zum Anschluss derselben.
an die Kältemaschine oder -anlage zwei Leitungsanschlüsse
auf, nämlich einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss
- • zwischen den Anschlüssen befinden sich zwei parallel
geschaltete Leitungen, welche getrennt absperrbar sind und somit
als getrennte Bypässe getrennt zu arbeiten imstande sind
- • in jedem der beiden Bypässe ist je ein Hochdruckfilter
mit einer Feinheit von 2 μm bis 10 μm, vorzugsweise
3 μm, angeordnet.
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Die
Erfindung besitzt den Vorteil, dass praktisch kein Ölwechsel
an den Kältemaschinen bzw. Kälteanlagen mehr durchgeführt
zu werden braucht und deshalb die Kältemaschine bzw. Kälteanlage
für Wartungsarbeiten nicht angehalten zu werden braucht.
Weil die Ölfilterstation außerhalb des Gehäuses
der Kältemaschine bzw. Kälteanlage angeordnet
ist, ist die Ölfilterstation für Wartungsarbeiten auch
leicht zugänglich. Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht
darin, dass praktisch kein Ölwechsel an den Kältemaschinen
bzw. -anlagen mehr durchzuführen ist, was dem Anwender
hohe Ölwechselkosten erspart. Gleichzeitig wird dadurch
die Umwelt durch eingesparte Entsorgung des Öls und des
Kältemittels. Eventuell angefallene Verkokungsprozesse des Öls
durch hohe Verdichtungsendtemperaturen an den Ventilen werden systematisch
durch die Hochdruckfilter mit hoher Feinheit, nämlich einer Feinheit
von 2 μm bis 10 μm, vorzugsweise 3 μm,
abgefiltert.
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Im
Kältekreislauf von herkömmlichen Kältemaschinen
wird durch den Verdichtungs- und Schmierprozess eine hohe Temperatur
an den Ventilen erzeugt. Diese hohe Verdichtungstemperatur liegt in
der Nähe der Verkokungstemperatur des Öls, wodurch
Verkokungen an den Ventilplatten der Ventile entstehen können.
Diese Kohlereste werden im Ölkreislauf abgelagert und verschmutzen
das Öl; die Kohlereste setzen sich ab und lagern sich auch
im Elektromotor ab. Da Kohle elektrisch leitfähig ist, kann
es bei entsprechender Anreicherung von Kohleresten zu einem Kurzschluss
kommen. Dieser Kurzschluss führt durch die hohe Kurzschlusstemperatur zu
einer chemischen Reaktion des Kältemittels mit dem Öl,
wodurch Flusssäure, Salzsäure und Dioxinverbindungen
entstehen. Diese Reaktionsprodukte sind hochgiftig und hoch umweltschädigend.
Es müssen umweltbelastende Entsorgungsaufwendungen getroffen
werden, wie Spülen der Kältemaschine und der Rohrleitungen.
Das gesamte Kältemittel mitsamt dem Öl muss in
diesem Fall entsorgt werden, da es verseucht ist.
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Hingegen
muss beim Gegenstand der Erfindung der geschlossene Kältekreislauf
patentgemäß für einen Filterwechsel,
oder für einen Ölwechsel, sollte er einmal notwendig
werden, nicht mehr geöffnet werden, wodurch das Entweichen
von Kältemittel in die Atmosphäre ebenfalls entfällt,
weil das Kältemittel im Öl gebunden ist. Es braucht
nur noch der Ölkreislauf in einem der beiden Bypässe
innerhalb der Ölfilterstation unterbrochen und der Bypass
geöffnet werden. Der andere Bypass arbeitet dabei weiter.
All die vorstehend genannten Nachteile beim Stand der Technik entfallen.
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In
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung der Ölfilterstation
ist innerhalb der beiden Bypässe vor und gegebenenfalls
hinter dem Hochdruckfilter je ein Magnetventil zum Stilllegen des
entsprechenden Hochdruckfilters angeordnet. Ebenso kann parallel
zu jedem Hochdruckfilter ein Differenzdrucksensor angeordnet sein,
welcher den Differenzdruck zwischen dem jeweiligen Hochdruckfilter überwacht.
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Der
Leitungseinlassanschluss an der Ölfilterstation mündet
vorteilhaft in den Ölsumpf des Verdichters der Kältemaschine
oder -anlage; der Leitungsauslassanschluss an der Ölfilterstation
mündet auf der Saugseite des Verdichters der Kältemaschine oder
-anlage in dieselbe.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Ölfilterstation
ist innerhalb derselben eine Ölpumpe für den Öltransport
angeordnet, welche zum Beispiel eine Zahnradpumpe ist.
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Ebenso
kann in vorteilhafter Ausgestaltung die Ölfilterstation
als Set für die äußere Nachrüstung an
Kältemaschinen oder -anlagen ausgestaltet sein, wobei vorteilhaft
dieses Set für alle Kältemaschinentypen geeignet
ist.
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Des
Weiteren muss bei einem Eingriff in eine herkömmliche Kältemaschine
diese abgeschiebert werden. Dann muss für den Ölwechsel
das Kältemittel abgesaugt und auf eine Entsorgungsflasche
gezogen und anschließend in einen Ölbehälter
abgefüllt werden. Dieser Ölbehälter ist
kein Druckbehälter, so dass bei Temperaturschwankungen
immer noch Kältemittel austritt und in die Atmosphäre
entweicht. Anschließend muss das Altöl entsorgt
werden. Vor dem Auffüllen des neuen Öls muss die
Kältemaschine in ein Vakuum von wenigstens 3 mbar absolut
gezogen werden, um auch geringe Wasserreste zu verdampfen und abzusaugen
zu können. Beim Vakuumziehen entweichen nochmals Kältemittelreste
in die Atmosphäre. Die Aufwendungen betreffend das Ölmanagement
sind hohe Transportaufwendungen mit Unfallrisiken sowie das Lagermanagement
mit ebenfalls hohen Risiken von Leckagen und Handlingsunfällen.
All diese Schritte und Nachteile sind durch die Erfindung in vorteilhafter
Weise überflüssig bzw. fallen weg.
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Eine
Kältemaschine oder -anlage, wie Kompressionskältemaschine
mit Kolbenverdichter oder Rotationsverdichter oder Schraubenverdichter
oder Turboverdichter oder Trennhaubenverdichter, mit einer Ölfilterstation
mit Ölfilter wobei die Ölfilterstation Teil eines Öl-Kältekreislaufs
der Kältemaschine oder -anlage ist, ist durch die folgenden
Merkmale gekennzeichnet:
- • die Ölfilterstation
ist außerhalb der Kältemaschine oder -anlage angeordnet,
- • die Ölfilterstation weist hierzu zum Anschluss derselben
an die Kältemaschine oder -anlage zwei Leitungsanschlüsse
auf, nämlich einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss
- • zwischen den Anschlüssen befinden sich zwei parallel
geschaltete Leitungen, welche getrennt absperrbar sind und somit
als Bypässe arbeiten
- • in jedem der beiden Bypässe ist je ein Hochdruckfilter
mit einer Feinheit von 2 μm bis 10 μm, vorzugsweise
3 μm, angeordnet.
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Eine
derartige erfindungsgemäße Kältemaschine
oder -anlage besitzt die gleichen Vorteile, wie sie für
die Ölfilterstation vorstehend beschrieben sind. Die erfindungsgemäße Ölfilterstation
mit Ölfilter findet somit Verwendung in Kältemaschinen
oder -anlagen, wie Kompressionskältemaschine mit Kolbenverdichter
oder Rotationsverdichter oder Schraubenverdichter oder Turboverdichter
oder Trennhaubenverdichter, wobei die Ölfilterstation Teil
eines Ölkreislaufs des Verdichters der Kältemaschine
oder -anlage ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Ölfilterstation gemäß der
Erfindung und
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2 eine
Darstellung einer Kältemaschine mit der Anordnung einer
erfindungsgemäßen Ölfilterstation.
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Bevorzugte Ausführungsart der
Erfindung:
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Gemäß der 1 besteht
eine erfindungsgemäße Ölfilterstation 1 aus
einem Leitungseinlassanschluss 7 und einem Leitungsauslassanschluss 8, wobei
der erstere beispielsweise an einen Öldruckschalter einer
Kältemaschine (2) und der zweite beispielsweise
an einen ND-Premestat der Kältemaschine angeschlossen ist.
Nach dem Leitungseinlassanschluss 7 ist in der Zuleitung
ein Handabsperrventil HV1 angeordnet, auf welches eine Rückschlagklappe
RK folgt. Danach kann bei Notwendigkeit eine Ölpumpe 6 vorgesehen
sein. Die Leitung teilt sich in zwei parallel verlaufende Leitungsarme 9 und 10 auf,
Bypässe 9 und 10, welche in der Regel gleich
ausgestaltet und ausgestattet sind.
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Im
Bypass 9 bzw. 10 befindet sich ein, vorzugsweise
elektrisch ansteuerbares, Magnetventil MV1 bzw. MV3, auf welches
ein Hochdruckfilter 2 bzw. 3 folgt, welches eine
Durchlass-Feinheit von 2 μm bis 10 μm, vorzugsweise
3 μm, aufweist. Diese Filterklasse ist klein genug, um
alle Schwebeteilchen im Öl abzuscheiden. Vorzugsweise ist
die Filtertasse eines jeden Hochdruckfilters im Volumen so klein
gehalten, dass das Absaugvolumen unter 0,3 Liter liegt.
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Auf
dieses Hochdruckfilter 2 bzw. 3 folgt ein weiteres, ebenfalls
vorzugsweise elektrisch ansteuerbares, Magnetventil MV2 bzw. MV4,
so dass das Hochdruckfilter 2 bzw. 3 beim Absperren
der beiden Magnetventil MV1 und MV2 bzw. MV3 und MV4 das Hochdruckfilter 2 bzw. 3 aus
dem Ölkreislauf entnommen und ersetzt werden kann. Den
Hochdruckfiltern 2 und 3 ist ein Differenzdrucksensor 5, 4 parallel
geschaltet zum Überwachen des Differenzdruckes Δp des
Hochdruckfilters 2, 3. Danach vereinigen sich
die beiden Bypässe 9 und 10 zu einer
abführenden Ableitung 8, innerhalb der ein Handabsperrventil
HV2 angeordnet ist. Die Ableitung 8 ist beispielsweise
an den Anschluss des ND-Premestat der Kältemaschine angeschlossen.
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Im
Normalfall fließt das Fluid durch beide Bypässe.
Bei einer Filterumschaltung der beiden Bypässe auf nur
einen Bypass für Wartungszwecke wird durch eine Pump-Down-Schaltung
sichergestellt, dass in der Filtertasse des zu wartenden Filters keine
Kältemittelreste mehr vorhanden sind. In dem Filtermedium
befinden sich deshalb nur die durch den Filter abgeschiedenen Stoffe.
Wenn somit einer der beiden Hochdruckfilter in einem der beiden
Bypässe gewartet wird, so wird der Ölkreislauf
der Kältemaschine durch den anderen Bypass aufrecht erhalten.
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2 zeigt
in perspektivischer Darstellung eine Kältemaschine 11 mit
der Anordnung einer erfindungsgemäßen Ölfilterstation 1.
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Gewerbliche Anwendbarkeit:
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Der
Gegenstand der Erfindung ist in der Kältetechnik für
Kältemaschinen oder -anlagen gewerblich anwendbar.
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- 1
- Ölfilterstation
- 2,
3
- Hochdruckölfilter
- 4,
5
- Differenzdrucksensoren
- 6
- Ölpumpe
- 7
- Einlassanschluss
- 8
- Auslassanschluss
- 9,
10
- Bypässe
- 11
- Kältemaschine
- HV1,
HV2
- Handabsperrventile
- RK
- Rückschlagklappe
- MV1,
MV2
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- MV3,
MV4
- Magnetventile
- Δp
- Differenzdruck
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2004100060596
U1 [0003]
- - DE 3122361 A1 [0004, 0006]
- - DE 2006100034721 U1 [0005]