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Verfahren und .Anordnung zur Entölung von Kälteanlagen Bei Kälteanlagen,
die mit ölgeschmierten Verdichtern arbeiten, wird der Kältemitteldampf in den Verdichtern
durch geringe Mengen dampf- oder tropfenförmigen Öles verunreinigt. Diese Schmierölmengen
werden zu einem großen Teil in den Olabscheidern der Verdichter ausgeschieden. Ein
geringerer Teil jedoch gelangt in den Verflüssiger, wo es sich größtenteils oder
gar vollständig im flüssigen Kältemittel löst. Evtl. nicht gelöstes Öl wird aus
der Ölentnahmestelle des Verflüssigers oder der Sammelflasche entnommen und nach
Reinigung und Aufbereitung wieder als Schmiermittel verwendet.
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Das gelöste Öl gelangt mit dem Kältemittel über die Verbindungsleitungen
in den Verdampfer und bei. mehrstufigen Anlagen auch in die Mitteldruckflaschen.
Bei der Entspannung wird infolge des verminderten Lösungsvermögens des Kältemittels
ein Teil des gelösten Öles sofort ausgeschieden. Der nochverbleibende Rest sowie
der Teil des ausgeschiedenen Öles, der sich wegen der geringen Größe der Öltröpfchen
nicht abgesetzt hat, lagert sich bei der Verdampfung auf der inneren Wärmeaustauschfläche
ab. Liegt die Verdampfungstemperatur wesentlich über dem Stockpunkt des Öles, so
fließt das Öl von den Flächen ab und kann abgelassen und - wie oben beschrieben
- weiterverwendet werden. Schon bei Verdampfungstemperaturen, die wenig über dem
Stockpunkt liegen, wird das Öl so zäh. daß es sich im Betrieb nur sehr schlecht
vom Kältemittel durch Schwerkraft-trerxnen.Izahn. Wenn jedoch der Stockpunkt des
Öles unterschritten wird, scheiden sich außerdem feste Bestandteile, insbesondere
Paraffin, aus, das sich dann ebenfalls vorzugsweise an der Wärmeaustauschflächefestsetzt.
Der Wärmedurchgang wird gehemmt und die Kälteleistung des Wärrneaustauschers gemindert.
Ferner sinkt die Verdampfungstemperatur,. so daß die Anlage mit schlechterem Wirkungsgrad
arbeitet.
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Bekannt ist dieVerwendung tief stockender Schmieröle für Kälteanlagen,
jedoch sind für die Herstellung solcher Schmierstoffe Grenzen gesetzt; einmal sinkt
mit abnehmendem Stockpunkt auch die Zähigkeit des Öles. Letztere darf aber mit Rücksicht
auf die geforderten Schmiereigenschaften eine gewisse Grenze nicht unterschreiten.
Andererseits ist die chemische Zusammensetzung des Schmieröles selbst zu beachten,
besonders wenn es sich um ein Erdölprodukt handelt, wo es eine absolute untere Grenze
des Stockpunktes gibt. Vielfach wird auch aus Gründen der Preiswürdigkeit die Stockpunktsenkung
nicht weiter getrieben, als es wirtschaftlich verträglich ist. Zur Zeit sind Schmieröle
mit ausreichenden Schmiereigenschaften und Flammpunkt nur mit einer Kältefließfähigkeit
von höchstens -42° C erhältlich. Bei weiterer Senkung nimmt die Zähigkeit unzulässig
stark ab. Es ist auch bekannt, dem Schmieröl von vornherein Stockpunktverbesserer
zuzusetzen. Diese Zusatzstoffe sind aber nur im Bereich höherer Temperaturen wirksam-,
und andererseits gefährden sie die chemische Stabilität.
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Um die Schmierölreste aus dem Kältemittelkreislauf in den Verdampfern
einer Kälteanlage zu entfernen, kann man bekanntermaßen in Betriebspausen den Wärmeaustauscher
sich erwärmen lassen oder man wärmt ihn künstlich an. Das dickflüssige Öl wird dann
gut fließfähig und das an den Wänden haftende, gestockte Öl wird wieder flüssig.
Beides kann dann in bekannter Weise aus den Ölsammeltröpfchen, wo es sich abscheidet,
entnommen werden. Eine solche Betriebsweise ist aber nur möglich, wenn es etwa täglich
längere Betriebspausen gibt, so daß man jeweils vor Inbetriebnahme entölen kann.
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Vielfach müssen aber solche Anlagen mit tiefen Verdampfungstemperaturen
mehrere Wochen oder Monate ununterbrochen in Betrieb bleiben. Durch Verölung und
Stockung tritt dann eine erhebliche Leistungsminderung ein. Man kann sich zwar in
solchen Fällen damit helfen, daß man einen zweiten Wärmeaustauscher als Verdampfer
vorsieht, so daß dann jeweils von dem einen auf den anderen Apparat umgeschaltet
werden kann. Der außer Betrieb befindliche Apparat wird dann erwärmt und das Öl
kann - wie oben erwähnt - entferntwerden. SolcheWechselverdampferkönnenjedoch nicht
bei allen Anlagen .vorgesehen werden, da sie mitunter Teile sehr großer. Apparaturen
sind.
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Erfindungsgemäß wird nun ohne einen solchen zweiten kostspieligen
Apparat eine gute Entölung auch im Dauerbetrieb einer Tiefkühlanlage mit dickflüssigem
oder gestocktem Schmieröl an den kalten Wärmeaustauschflächen
dadurch.
erreicht, daß man dem mit Schmieröl verunreinigten Kältemittel ein dünnflüssiges
Lösungsmittel zugibt. Durch .die Lösung vermindert sich die Zähigkeit und die abgeschiedenen
Paraffinteile werden aufgelöst. Das durch Lösemittel verdünnte Schmieröl kann sich
durch Schwerkraftwirkung absetzen und aus der Anlage entfernt werden.
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Das Lösungsmittel wird nicht dem frischen Schmieröl, wie es bei .den
Stockpunktverbesserern der Fall ist, zugesetzt, auch wird es nicht dem Schmieröl
für den Verdichter zugegeben, sondern erst dort in die Anlage eingeführt, wo das
Öl keine Schmierwirkung mehr zu haben braucht, d. h. auf dem Weg des Kältemittels
vom Verdichteraustritt bis zum und einschließlich .des Verdampfers. Es ist auf diese
Weise auch möglich und vorteilhaft, für die Schmierung der Verdichter ein wesentlich
zäheres t31 mit einem höheren Stockpunkt zu verwenden.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens wird das Lösemittel
im Verdampfer selbst zugegeben, wo es durch Verdünnung die Schmierölreste besser
fließfähig macht und das bereits gestockte Öl auflöst.
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Zweckmäßig ist es auch, das Lösungsmittel erfindungsgemäß dem mit
Öl verunreinigten Kältemittel schon bei höheren Temperaturen zuzumischen, wo das
Öl noch nicht gestockt ist, wodurch die Lösung selbst einen wesentlich tieferen
Stockpunkt erhält. Das Verfahren soll erfindungsgemäß für solche Kältemittel Verwendung
finden, die wenig öllöslich sind, wie z. B. Ammoniak und Kohlensäure.
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Das Verfahren wird beispielsweise an Hand einer zweistufigen Tiefkälteanlage
beschrieben: 1 stellt einen Verdampfer für Tieftemperaturen dar. Zu ihm gehört der
Flüssigkeitsabscheider 2, die Fallleitung 3 und der Olsammeltopf 4. Durch die Saugleitung
5 gelangt der Kältemitteldampf in den Niederdruckzylinder 6 und durch dessen Druckleitung
7 in die Mitteldruckflasche B. Aus der Mitteldruckflasche 8 saugt durch die Leitung
9 .der Hochdruckverdichter 10 den gekühlten Kältemitteldampf an und drückt ihn durch
die Leitung 11 in den Verflüssiger 12. Das verflüssigte Kältemittel fließt durch
die Leitung 13 zum Regulierventil 14, wo es auf den in der Mitteldruckflasche 8
herrschenden Druck entspannt wird. Aus der Mitteldruckflasche gelangt dampffreies
Kältemittel durch die Leitung 15 zum Regulierventil 16, wo es auf den Verdampferdruck
entspannt wird und durch die Leitung 17 in den Flüssigkeitsabscheider 2 fließt.
Von hier nimmt es seinen Umlauf durch die Falleitung 3 in den Verdampfer 1.
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Bekannterweise kann sich das Schmieröl, das von den Verdichtern durch
die Druckleitungen 7 und 11 in den Kreislauf gelangt ist, sowohl im Verflüssiger
wie in der Mitteldruckflasche als auch am Verdampfer absetzen und dort an den Entnahmestellen
18 bzw. 19 bzw. 20 entnommen werden.
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Erfindungsgemäß wird nun das Lösemittel in den Verdampfer selbst,
z. B. in die Falleitung 3, an der Stelle21 eingeführt. Da im Verdampfer bei Tiefkühlanlagen
sehr oft Unterdruck vorhanden ist, kann es hier eingesaugt werden. Es vermischt
sich unmittelbar mit dem vom Regulierventil 16 durch die Leitung 17 kommenden flüssigen
Kältemittel und kann hier das mitgeführte Schmieröl dünnflüssig machen. Diese Öllösung
hat dann Gelegenheit, sich im Öltopf 4 abzusetzen, um später durch die Leitung 20
entnommen zu werden. Das Lösungsmittel wird reichlich zugegeben, so daß ein gewisser
Teil in den Verdampfer 1 selbst gelangt, um hier das gestockte und an den Wänden
hängende Paraffin aufzulösen. Die lebhafte Verdampfung fördert den Lösungsvorgang
und das dünnflüssige Gemisch kann mit der Zeit durch Schwerkraft nach unten wandern
und sich im Öltopf 4 sammeln.
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Erfindungsgemäß kann weiterhin das Lösungsmittel mit Ölpumpendem Kältemittel
auch bei höheren Temperaturen zugeführt werden, z. B. in .die Leitung 15 durch die
Pumpe 22 oder in die Leitung 13 durch die Pumpe 23 oder in die Mitteldruckflasche
8 durch die Pumpe24 (wobei wahlweise die Pumpe auch in die vom Regulierventil 14
kommende Einspritzleitung des Kältemittels in die Mitteldruckflasche fördern kann),
schließlich in die Leitung 11 durch die Pumpe 25.
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Als Lösungsmittel kommen alle bekannten öllöslichen Stoffe in Frage,
z. B. Toluol, Trichloräthylen und andere chemische Verbindungen, aber auch Mehrstoffgemische,
wie Petroleum, Testbenzin, Terpentin, Hydrauliköl und ähnliche. Erfindungsgemäß
wendet man ein Lösungsmittel an, das an sich schon einen Stockpunkt weit unterhalb
der tiefsten Betriebstemperatur hat. Besondere Schmiereigenschaften werden von dem
Lösungsmittel nicht gefordert, da es keine Schmieraufgabe hat.
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Das aus der Kälteanlage an den Stellen 18,19 und 20 entnommeneÖl-Lösungsmittel-Gemisch
kann getrennt, aufbereitet und wieder zur Verdichterschmierung bzw. zur Lösung des
Öles im Verdampfer verwendet werden. Die Trenneinrichtung kann ein Teil der Kälteanlage
sein, sie kann aber auch außerhalb dieser angeordnet und betrieben werden.
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Zweckmäßigerweise wird ein Lösungsmittel mit niedrigem Dampfdruck
verwendet, so daß praktisch nichts im Verdampfer verdampft und mit dem Kältemitteldampf
in den Verflüssiger gelangt. Sollte dies trotzdem der Fall sein, so kann es gegebenenfalls
mitverflüssigt werden oder insbesondere bei geringen Mengen gasförmig aus dem Verflüssiger
entfernt werden.
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Dieses Verfahren läßt sich sowohl bei neuprojektierten Anlagen wie
auch bei bereits bestehenden erfolgreich anwenden, da die erforderlichen Zusatzteile
keine erhebliche Belastung darstellen.