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Verfahren zur Erzielung einer Öllöslichkeit bei mit Difluormonochlormethan
betriebenen Kältemaschinen Zum Betrieb von Kälteaggregaten ist eine Reihe von Kältemitteln
bekanntgeworden. Diese lassen sich grundsätzlich in zwei verschiedene Klassen unterteilen,
solche die mit Kälteöl gut und solche die schlecht oder überhaupt nicht mischbar
sind. Beide Klassen zeigen bestimmte Merkmale, denen beim Bau der Aggregate Rechnung
getragen werden muß. Bei mit Öl mischbaren Kältemitteln erreicht das Öl alle beweglichen
Teile, auch die schwer zugänglichen. und scheidet sich aus dem Kältemittel kein
Öl ab, erübrigt sich also ein bei Kältemitteln, welche mit Öl nicht mischbar sind,
erforderlicher Sammler und eine entsprechende Ölrückführung zum Kompressor. Die
Wärmeübertragung im Kondensator und Verdampfer ist gut, da sich kein oder nur ein
minimaler Ölfilm an den Übertragungsflächen bildet. Bei Kältemitteln, die mit Öl
nicht mischbar sind, kann dagegen im Kompressorgehäuse kein Ölschaum auftreten,
der zu Ölschlägen im Kompressor führen kann. Beide Klassen zeigen also in verschiedenen
Richtungen Vor- und Nachteile, die von Fall zu Fall gegeneinander abgewogen werden
müssen.
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Jedoch ist bei der Auswahl eines bestimmten Kältemittels aus der großen
Zahl der bekannten weniger die Ölmischbarkeit, sondern die Giftigkeit und Brennbarkeit
entscheidend. So haben sich in den letzten Jahren Kältemittel auf der Basis von
Fluor-Chlor-Derivaren der ersten Glieder der Paraffinreihe für Haushaltskältemaschinen
insbesondere das Difluordichlormethan immer mehr durchgesetzt. Dieses ist mit Öl
gut mischbar, und bei Anlagen dieser Art ist ein Olabscheider und eine Ölrückführleitung
nicht erforderlich. Die volumetrische Kälteleistung des CF.,C12 ist zwar für Haushaltskühlschränke
zufriedenstellend, jedoch zu gering für Klimaanlagen oder Tiefkühltruhen. Für letztere
ist das Difluormonochlormethan (CHF,C1) besser geeignet. Dieses hat jedoch die Eigenschaft,
Kälteöle nur in einem begrenzten Temperaturbereich vollständig zu lösen. Es besitzt
gegenüber mineralischen Kälteölen eine Mischungslücke ähnlich der des
SO,. Bei Verdampfertemperaturen von z. B. -20 bis -30° C beträgt selbst bei
einem gut löslichen, naphthenbasischen Öl der gelöste Anteil einer Lösung von C
H F2 Cl und Kälteöl nur 2 bis 3 °/o. Man müßte also bei der Umstellung eines Aggregates
von C F2 Cl, auf C H F2 Cl einen Ölabscheider mit samt der Ölrückführleitung einbauen
bzw. in einem Betrieb, welcher Aggregate für Haushaltskühlschränke und Kühltruhen
baut, zwei verschiedene Aggregate herstellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gute Lösungsvermögen
von CF1C12 gegenüber Kälteöl auch bei mit CHF,C1 betriebenen Kältemaschinen auszunutzen.
Sie wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzielung einer vollständigen Löslichkeit
des Kälteöles im Bereich von Verdampfertemperaturen zwischen -#A0 und -40° C dem
Difluormonochlormethan je nach der in dem genannten Bereich liegenden gewünschten
tiefsten Verdampfertemperatur 10 bis 500/, Difluordichlormethan beigemengt
wird, wobei der Anteil des Difluordichiormethans um so größer ist, je tiefer die
Verdampfertemperatur liegt.
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Als Kälteöle werden Mineralöle, und zwar vorwiegend naphthenbasische
Öle verwendet, da diese in CHF,CI ein besseres Lösungsvermögen aufweisen als paraffinbasische
Öle. Man wird bei Klimageräten einen geringere., bei Tiefkühltruhen einen größeren
Zusatz von CF@CI2 verwenden. In allen Fällen ist dieser Zusatz jedoch so klein zu
halten, wie zur Erzielung des gewünschten Effektes gerade notwendig ist, da er stets
eine Verschlechterung der volumetrischen Kälteleistung zur Folge hat.
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Im folgenden sind einige Versuchsergebnisse zusammengestellt, aus
denen der Einfluß des CF@Ci,-Zusatzes zu C H F,C1 auf die Öllöslichkeit erkennbar
ist. Zunächst wurde das Verhalten einer Lösung eines handelsüblichen Kälteöles (mit
Öl #@A.. bezeichnet) und zweier weiterer Kälteöle (B, C), von denen das
01 »C.< ein vorwiegend naphthenbasisches Öl war, in jeweils gleichem Mischungsverhältnis
reit C H F,C1 auf ihr Lösungsverhalten in reinem CHF,Cl geprüft (vgl. Tabelle 1).
Sodann wurde, wie die Tabelle 2 zeigt; die Löslichkeit des Kälteöles »A« in verschiedenen
Mischungen C H F2 Cl : C FZ C12 bei verschiedenen Temperaturen untersucht. Die Prüfungen
erfolgen in Druckrohren aus Duranglas in Abmessungen, wie sie zum Flocktest nach
Walker und Rinelli üblich sind. In das vorgewogene Rohr wurde zunächst das Kälteöl
eingewogen und sodann unter Kühlung mit Trockeneis und Spiritus nacheinander C F2
C12 und C H F2 Cl eindestilliert. Anschließend wurde unter Kühlung mit flüssiger
Luft zugeschmolzen. Nach Erwärmung auf Raumtemperatur wurden die Gemische gut durchgeschüttelt
und
unter langsamer Abkühlung mit Spiritus und Trockeneis von 5 zu 5° C das Verhalten
des Gemisches beobachtet. Die Ergebnisse sind nachstehend aufgezeichnet Tabelle
I oC CHF=Cl: 01 »A« CHF"CI: Öl »B« CHF$Cl: Öl »Ca 10:191101,' Öl 10 : 19,10/'
öl 10:19,10/0 20 Öl nicht vollständig gelöst, unge- Öl nicht vollständig gelöst,
unge- klar, Öl vollständig gelöst löster Anteil schwimmt auf der löster Anteil schwimmt
auf der Oberfläche Oberfläche 0 milchig trübe, weitere Entmi- milchig trübe, weitere
Entmi- klar schung und Absetzen des unge- schung und Absetzen des ungelösten Anteils
an der Oberfläche lösten Anteils an der Oberfläche -10 desgl. desgl. fast klar,
Beginn der Entmischung -15 desgl. desgl. milchig trübe, weitere Entmischung und
Absetzen des Öles an der Oberfläche, dann klar -20 desgl. desgl. desgl. -25 desgl.
desgl. desgl. -30 desgl. desgI. desgl. Tabelle II oC 9 g CHF Cl : 1 g CFlCl$
6 g CHF2CI : 4 g CF$Clp 5 g CHF2Cl : 5 g CF$C1p 1 g @@ A (9,1 °%) 1 g Öl A (9,10/,)
- 1 g Öl A (9,10/,) 20 klar klar klar 0 milchig klar klar -5 milchig trübe, Entmischung
klar klar -10 desgl. klar klar -15 desgl. klar klar -20 desgl. klar klar -25 - klar
klar -30 - milchig trübe, Beginn der Ent- schwache Trübung, Beginn der mischung
Entmischung Während bei einem Gemisch von Öl "A« mit reinem C H FZ Cl bei
90/, Ölgehalt bereits bei +20°C keine völlige Löslichkeit mehr vorhanden
ist, steigt bei einem geringen Zusatz von CFZCIZ die Löslichkeit des Öles. Das gewichtsmäßige
Mischungsverhältnis betrug C H FZ Cl CF2C12: Öl »A« = 9 : 1 : 1. Die Entmischung
begann erst bei 0° C. Bei einem Mischungsverhältnis CHFZCl: C FZ CIZ : Öl :,A «
von 6:4: 1 war eine Entmischung erst unter -30o C zu beobachten. Bei einem Mischungsverhältnis
C H F2 Cl : C FZ C12 : Öl »A« = 5 : 5 : 1 trat erst unterhalb -30° C eine
schwache Trübung ein.
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Die Dampfdruckkurven verschiedener Gemische von CHFZCl: CFZC12 verlaufen
stetig und liegen zwischen denen des reinen C H FZ Cl und reinen C FZ C12. Im physikalischen
und thermodynamischen Verhalten ist das Gemisch daher wie ein Gas aufzufassen.
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Die Erfindung kann sinngemäß auch bei anderen Kältemitteln, die eine
ungenügende Öllöslichkeit aufweisen, angewendet werden, vorausgesetzt, daß das zuzusetzende
öllösliche Kältemittel sich mit dem anderen Kältemittel mischen läßt.