DE2503613C3 - lubricant - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Schmierung eines Kühl- oder Kälteerzeugungssystems und betrifft Schmiermittelzusammensetzungen für eine derartige Schmierung.The invention relates to the lubrication of a cooling or refrigeration system and relates to Lubricant compositions for such lubrication.
Es ist allgemein bekannt Drehkolbenverdichter mit einer zwangsläufigen Förderung, wie beispielsweise Schraubenverdichter zu schmieren. Derartige Verdichter, die bei Kühl- oder Kälteerzeugungssystemen und anderen Vorrichtungen verwendet werden, sind im allgemeinen gekennzeichnet durch die Erzeugung von Verdichtungskammern, die durch den Kämmeingriff der Flanken zweier miteinander kämmender Drehkolben mit einem Schraubenprofil gebildet werden. Die beiden Drehkolben arbeiten mit einem geeigneten Gehäuse zusammen, das mit Ein- und Auslaßöffnungen versehen ist. Das Volumen der Verdichtungskammern nimmt ab, wenn sich die Drehkolben in einem Drehbereich befinden, der zwischen dem Zeitpunkt der Trennung der Kammern von der Einlaßöffnung und dem Zeitpunkt der Verbindung der Kammern mit der Auslaßöffnung liegt, so daß ein feststehendes Druckverhältnis im Verdichter erzeugt wird.It is well known rotary compressor with an inevitable delivery, such as Lubricate the screw compressor. Such compressors that are used in cooling or refrigeration systems and Other devices used are generally characterized by the generation of Compression chambers created by the meshing engagement of the flanks of two intermeshing rotary pistons be formed with a screw profile. The two rotary pistons work with a suitable housing together, which is provided with inlet and outlet openings. The volume of the compression chambers decreases, when the rotary pistons are in a range of rotation between the time of separation of the Chambers from the inlet port and the time of connection of the chambers to the outlet port is so that a fixed pressure ratio is generated in the compressor.
Verdichter der vorstehenden Art können in zwei Klassen eingeteilt werden. Zur ursprünglich entwickelten Klasse gehören die sogenannten Trockenverdichter. Bei diesen Verdichtern sind die Verdichtungskammern durch eine Dichtungspackung, d. h. durch eine Packung abgedichtet, die ein überaus geringes Spiel zwischen dem kämmenden Drehkolben über die Zwischenschaltung von Synchronisier- und Steuervorrichtungen sowie ein ebenso geringes Spiel zwischen dem Umfang und den Endflächen der Drehkolben einerseits und dem umgebenden Gehäuse andererseits bedingen. Bei diesen Verdichtern ist ständig ein Leckverlust aus den Verdichtungskammern über diese kleinen Spielspalte vorhanden. Diese Verdichter werden kennzeichnenderweise stets mit hohen Spitzengeschwindigkeiten am Umfang der Drehkolben betrieben, um den Leckverlust durch diese Spielspalte so klein wie möglich zu machen und den größtmöglichen volumetrischeii WirkungsgradCompressors of the above type can be divided into two classes. To the originally developed Class include the so-called dry compressors. These compressors have compression chambers through a packing, d. H. sealed by a packing that has an extremely small clearance between the meshing rotary piston via the interposition of synchronizing and control devices as well an equally small play between the circumference and the end faces of the rotary piston on the one hand and the surrounding housing on the other hand. With these compressors there is constant leakage from the Compression chambers are present over these small clearance gaps. These compressors are characteristically always operated at high top speeds on the circumference of the rotary lobes to prevent leakage to make this clearance gap as small as possible and the greatest possible volumetric efficiency
ίο für den Verdichter zu erreichen.ίο for the compressor to reach.
Zur zweiten Klasse der vorstehend erwähnten Verdichter gehören die sogenannten Naß- oder ölüberfluteten Verdichter, denen aus zwei Gründen ein flüssiges Schmiermittel zugeführt wird. Der erste Grund ist die Schaffung einer Flüssigkeitsdichtung zum Verschließen der Spielspalte und der zweite Grund ist das Kühlen des gasförmigen Strömungsmediums, das während der Verdichtungsphase des Kreisprozesses direkt verdichtet wird. Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit der Schmierung von Verdichtern der zuletzt genannten Art Derartige Verdichter sind in einer beträchtlichen Anzahl von Patentschriften beschrieben, wie beispielsweise in den US-PS 30 73 514, 30 84 851, 3088 658, 3138 320, 32 83 99Ö, 33 07 777, 3314 597, 34 23 017, 34 32 089, 34 67 300 und 37 56 753.The second class of the above-mentioned compressors include the so-called wet or Oil-flooded compressors that are supplied with a liquid lubricant for two reasons. The first reason is to create a liquid seal to close the clearance gaps and the second reason is the cooling of the gaseous flow medium that occurs during the compression phase of the cycle is compressed directly. The present invention is particularly concerned with the lubrication of Compressors of the last-mentioned type Such compressors are in a considerable number of Patents described, for example in US-PS 30 73 514, 30 84 851, 3088 658, 3138 320, 32 83 99Ö, 33 07 777, 3314 597, 34 23 017, 34 32 089, 34 67 300 and 37 56 753.
Neben den Schraubenverdichtern wurden andere Arten von N aß Verdichtern verwendet die für Kühloder Kälteerzeugungssysteme als zweckmäßig angese-In addition to the screw compressors, other types of wet compressors were used, those for refrigeration or Refrigeration systems considered appropriate
jo hen wurden. So wurden beispielsweise Drehflügel- oder Wankelverdichter als Naßverdichter verwendet Die zuletzt genannten Verdichter sind für den vorliegenden Verwendungszweck als Verdichter ausgebildet die durch direkte öleinspritzung geschmiert werden.jo hen were. For example, rotary vane or Wankel compressor used as a wet compressor The last-mentioned compressors are for the present Purpose designed as a compressor that is lubricated by direct oil injection.
Bei der handelsüblichen Kälteerzeugung wird ein flüssiges Kühlmittel aus einem Behälter verdampft der entstehende Dampf auf Kondensationsdruck verdichtet, der Dampf durch Kühlen des Gases kondensiert und die Flüssigkeit zum Behälter zurückgeführt In Wirklichkeit ist der Flüssigkeitsbehälter ein Verdampfer. Der Dampf wird in einem mechanischen Verdichter verdichtet und das heiße, unter hohem Druck stehende Kühlmittel wird in einem Kondensator in eine Flüssigkeit umgewandelt. Das flüssige Kühlmittel wird gesammelt und in einem Sammelbehälter gespeichert Der Fluß des flüssigen Kühlmittels aus dem Sammelbehälter zum Verdampfer wird durch ein Expansionsventil gesteuert. Die Temperatur, bei welcher die Kälteerzeugung stattfindet wird durch den Druck gesteuert, auf welchem das verdamp-In commercial refrigeration, a liquid coolant is evaporated from a container resulting vapor is compressed to condensation pressure, the vapor is condensed by cooling the gas and the Liquid returned to the container In reality, the liquid container is an evaporator. The steam is compressed in a mechanical compressor and the hot, high-pressure refrigerant becomes converted into a liquid in a condenser. The liquid coolant is collected and in one Reservoir Stored The flow of liquid refrigerant from the reservoir to the evaporator is controlled by an expansion valve. The temperature at which the refrigeration will take place controlled by the pressure at which the evaporated
5(i fende Kühlmittel gehalten wird. Der Druck, auf welchen der Dampf verdichtet werden muß, wird durch die Kondensattemperatur gesteuert, die durch das verfügbare Kühlmedium bestimmt wird.5 (i fende coolant is held. The pressure on which the steam to be compressed is controlled by the condensate temperature, which is determined by the available Cooling medium is determined.
Die Schmierung des Verdichters kann nicht getrennt vom gesamten System betrachtet werden, das das flüssige Schmiermittel, wie ein normalerweise verwendetes Mineralöl, das mit dem Kühlmittel zum Kondensator und Verdampfer gebracht wird, den Wärmeübergang und den Betrieb des Expansionsventils stören und damit den Gesamtwirkungsgrad des Kälteerzeugungssystems beeinflussen kann. The lubrication of the compressor cannot be viewed separately from the entire system that the liquid lubricant, such as a commonly used mineral oil, that goes with the refrigerant to the condenser and evaporator is brought, disrupt the heat transfer and the operation of the expansion valve and so that it can influence the overall efficiency of the refrigeration system.
Obgleich Mineralöle bisher ganz allgemein zur Schmierung von Verdichtern für die Kälteerzeugung verwendet worden sind, weisen diese SchmiermittelAlthough mineral oils have so far been used in general for the lubrication of compressors for refrigeration these lubricants have been used
t>5 Eigenschaften auf, die zur Erzielung der besten Gesamtleistung ausgeglichen werden müssen. Schmiermittel aus Mineralölen können nur dann in flüssigem Zustand bei niedrigen Temperaturen gehalten werden,t> 5 properties that help to achieve the best Total performance must be balanced. Mineral oil lubricants can only be used in liquid form Condition to be kept at low temperatures,
wenn öle mit einer verhältnismäßig niedrigen Viskosität verwendet werden, die aus ausgewählten Naphthenrohdestillaten mit besonderen Raffinerie-Behandlungsstufen hergestellt werden. Zur Schmierung von Lagern und Zylindern wird der Konstrukteur im allgemeinen ein öl bevorzugen, dessen Viskosität etwas höher ist, als die Viskosität, welche durch die Erfordernisse für niedrige Temperaturen bestimmt wird. Eine wichtige Erscheinung bei der Schmierung von Verdichtern für die Kälteerzeugung ist die Abnahme der Viskosität des Schmiermittels, da das Kühlmittel die Neigung hat, sich im Schmiermittel aufzulösen.when using oils of relatively low viscosity made from selected crude naphthene distillates with special refinery treatment stages. For the lubrication of bearings and cylinders, the designer will generally prefer an oil whose viscosity is slightly higher than the viscosity, which is determined by the requirements for low temperatures. An important The phenomenon of the lubrication of compressors for refrigeration is the decrease in the viscosity of the Lubricant, as the coolant has a tendency to become dissolve in the lubricant.
Bei einer Anlage für Kälteerzeugung mit einem durch direkte öleinspritzung geschmierten Verdichter gelangt das Schmiermittel mit dem Kühlmittel in innigen is Kontakt Das Schmiermittel dient neben der Schmierung des Verdichters auch als Dichtmittel zwischen der Nieder- und Hochdruckseite des Systems. Wenn das Kühlmittel vom Verdichter durch den Kondensator und Verdampfer und zurück zur Einlaßseite des Verdichters fließt, nimmt das Kühlmittel etwas Schmiermittel mit Das Schmiermittel läuft daher durch das gesamte System, obgleich das Schmiermittel nur im Verdichter erforderlich istIn a refrigeration system with a compressor lubricated by direct oil injection the lubricant is in intimate contact with the coolant. In addition to lubricating the compressor, the lubricant also acts as a sealant between the Low and high pressure sides of the system. When the refrigerant from the compressor through the condenser and Evaporator and flows back to the inlet side of the compressor, the refrigerant takes some lubricant with it The lubricant therefore runs through the entire system, although the lubricant only runs in the compressor is required
Schwierigkeiten sind bisher bei Verdichtern aufgetreten, die einen Teil eines Kreisprozesses für die Kälteerzeugung bilden, bei welchem ein Kühlmittel aus einem halogenierten Alkan, wie beispielsweise einem gewöhnlich mit »Freon« bezeichneten Alkan verwendet wird, das bis zu einem gewissen Grad in Schmiermitteln i< > aus Mineralölen löslich ist Das Schmiermittel ajs Mineralöl, das den Kammern zur Lagerschmierung, Abdichtung, zum Belastungsausgleich und für ähnliche Zwecke zugeführt wird, hat normalerweise einen Druck, welcher den Druck auf der Hochdruckseite des Verdichters überschreitet Die Menge an Freon-Kühlmittel, die sich im Schmiermittel löst ist beträchtlich. Dieses gelöste Freon-Kühlmittel bewirkt eine Herabsetzung der Viskosität des Schmiermittels aus Mineralöl, wodurch der dem Schmiermittel anhaftende Nachteil verstärkt wird, welcher der verhältnismäßig niedrigen Viskosität des Schmiermittels zuzuschreiben ist die zur Erzielung eines niedrigen StoikpMiktes und Freon-Flockpunktes erforderlich ist Der Flockpunkt bezieht sich auf eine Temperatur, bei welcher ein schwerer Niederschlag aus Wachs in einem Gemisch aus Freon und 10 Gew.-% Öl auftritt. Die verminderte Viskosität des ölfilmes kann zu einer überaus dünnen Filmschmierung führen, die den Verschleiß erhöht Die Zähigkeit und Festigkeit dieses Ölfilms mit seiner geringeren so Viskosität wird ebenfalls herabgesetzt so daß das öl nicht mehr in der Lage ist der Sprengwirkung der Flüssigkeitströpfchen des Kühlmittels standzuhalten, die mit dem Gasstrom unter bestimmten Bedingungen mitgeführt werden und den Bruch des Ölfilms verursachen, was zu einem erhöhten Verschleiß führt. Die geringere Viskosität des Ölfilms führt ferner zu einer geringeren Dichtwirkung, wodurch ein großer Verlust des Wirkungsgrades des Verdichters entsteht.Difficulties have so far occurred with compressors that are part of a cycle for the Form refrigeration, in which a coolant from a halogenated alkane, such as a Commonly used alkane called "Freon", which to some extent in lubricants i < > The lubricant ajs is soluble in mineral oils Mineral oil that is used in the chambers for bearing lubrication, sealing, load compensation and the like Purposes, usually has a pressure which exceeds the pressure on the high pressure side of the compressor. The amount of Freon refrigerant that dissolves in the lubricant is considerable. This dissolved freon coolant causes the viscosity of the mineral oil lubricant to decrease, thereby causing the disadvantage inherent in the lubricant is reinforced, which is attributable to the relatively low viscosity of the lubricant to the Achieving a low StoikpMiktes and Freon flock point is required. The flock point relates to a temperature at which a heavy precipitate of wax in a mixture of freon and 10 wt% oil occurs. The reduced viscosity of the oil film can lead to an extremely thin film lubrication, which increases the wear and tear. The toughness and strength of this oil film with its lower viscosity is also lowered so that the oil is no longer able to withstand the disintegration effect of the liquid droplets of the coolant, which are carried along with the gas flow under certain conditions and the rupture of the oil film cause, which leads to increased wear. The lower viscosity of the oil film also leads to a lower sealing effect, which results in a great loss of the efficiency of the compressor.
Neben Schmiermitteln aus Mineralölen wurden e>o synthetische Schmiermittel aus Kohlenwasserstoffen, wie alkylierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, für Kälteerzeugungssysteme vorgeschlagen, bei welchen ein Kühlmittel in der Art des Freon verwendet wird. Diese synthetischen Schmiermittel sind jedoch mit den bevorzugten Kühlmitteln aus halogenierten Alkanen, wie Chloridfluormethan, vollständig mischbar, wie dies in den US-Patentschriften 30 92 981 und 3169 928In addition to lubricants made from mineral oils, e> o synthetic hydrocarbon lubricants such as alkylated aromatic hydrocarbons for Refrigeration systems have been proposed in which a refrigerant such as the freon is used. However, these synthetic lubricants are compatible with the preferred halogenated alkane coolants, such as chlorofluoromethane, fully miscible as described in U.S. Patents 3,092,981 and 3,169,928 beschrieben ist Diese synthetischen Schmiermittel weisen daher einige der gleichen Schwierigkeiten auf, die im vorstehenden in Verbindung mit den Schmiermitteln aus Mineralölen erwähnt wurden. Ein anderer Stand der Technik ist in den US-Patentschriften 3642 634 und 37 33 850 beschrieben, wonach in Verbindung mit Kühlmitteln aus halogenierten Alkanen Kälteerzeugungs-Schmiernüttel aus einem Alkylbenzol verwendet werden, das eine oder mehrere Seitenketten mit einem bis 25 Kohlenstoffatomen aufweist und insgesamt zwischen 10 und 25 Kohlenstoff atome in den Alkylgruppen und etwa zwischen 2 und 50 Gew.-% Polyisobutylen enthält Diese Mischungen haben den zusätzlichen Nachteil, daß eine sorgfältige Steuerung der Anteile in der Mischung des Schmiermittels erfoaJerlich istThese synthetic lubricants therefore have some of the same difficulties mentioned above in connection with the lubricants made from mineral oils. Another Prior art is described in US Patents 3,642,634 and 3,733,850, according to which in Combination with coolants made from halogenated alkanes. Cold generating lubricators made from an alkylbenzene can be used which has one or more side chains with one to 25 carbon atoms and a total of between 10 and 25 carbon atoms in the alkyl groups and approximately between 2 and 50% by weight Polyisobutylene contains These blends have the additional disadvantage of careful control the proportions in the mixture of the lubricant is necessary
Gemäß der Erfindung ist in Kombination mit einem Kühlmittel auf der Basis eines halogenierten Alkans ein Schmiermittel vorgesehen, das ein hydriertes Poiyalkylen darstellt dessen monomere Alkyleneinheiten zwischen etwa 6 und etwa 12 Kohlenstoff atome enthalten.According to the invention is in combination with a coolant based on a halogenated alkane Lubricant is provided which is a hydrogenated polyalkylene whose monomeric alkylene units contain between about 6 and about 12 carbon atoms.
Im Vergleich mit einer Kältemaschine-Schmiermittel-Zusammensetzung auf Mineralölbasis besitzt die Verwendung eines Schmiermittels auf der Basis eines hydrierten Polyalkylene die Vorteile eines höheren Viskositätsindex, einer niedrigeren Flüchtigkeit und einer größeren thermischen und chemischen Stabilität Da Schmiermittel auf der Basis von hydriertem Polyalkylen keine wachsartigen Materialien enthalten, sind ihre Fließ- oder Stockpunkte natürlich niedrig. Ferner kann die Viskosität der hydrierten Polyalkylen-Schmiermittel höher als für Mineralöle sein, da keine »natürliche« Verbindung mit dem Fließ- vder Stockpunkt vorhanden ist Außerdem lösen sich die »Freon«-Kühlmittel nicht in dem gleichen Ausmaß wie dies bei dem Mineralöl der Fall ist so daß der Verdünnungseffekt merklich niedriger ist Diese Eigenschaften machen, wie gefunden wurde, die Schmiermittel auf der Basis von hydriertem Polyalkylen äußerst geeignet für Kompressoren, die Kühlmittel des »Freon«-Typs handhaben. In Systemen, in denen die Viskosität einen ausgesprochenen Effekt auf die Wirksamkeit hat wie bei Schraubenkompressoren, bei denen das Schmiermittel eine Hauptfunktion hinsichtlich der Abdichtung hat, liefern die Schmiermittel auf der Basis von hydriertem Polyalkylen eine sehr wesentliche Verbesserung der Kompressorwirksamkeit oder -leistung.In comparison with a mineral oil-based refrigerator lubricant composition, the use of a lubricant based on a hydrogenated polyalkylenes have the advantages of higher viscosity index, lower volatility and greater thermal and chemical stability Because lubricants are based on hydrogenated Polyalkylenes do not contain waxy materials, their pour or pour points are naturally low. Furthermore, the viscosity of the hydrogenated polyalkylene lubricants can be higher than for mineral oils because none There is a »natural« connection with the flow point. In addition, the "Freon" coolant is not to the same extent as is the case with mineral oil, so the The dilution effect is noticeably lower. It has been found that these properties make hydrogenated polyalkylene-based lubricants extremely good suitable for compressors that handle refrigerants of the "Freon" type. In systems where the As with screw compressors, viscosity has a pronounced effect on efficiency where the lubricant has a primary function in terms of sealing, the lubricants supply the basis of hydrogenated polyalkylene a very substantial improvement in compressor efficiency or performance.
Die hier verwendeten Kühlmittel sind die halogenierten Alkane, die insbesondere Fluor enthalten, vorzugsweise 1 oder 2 Kohlenstoffatome haben und gewöhnlich »Freons« genannt werden. Typische Kühlmittel umfassenThe coolants used here are the halogenated alkanes, particularly containing fluorine, preferably having 1 or 2 carbon atoms, and usually Are called "freons". Typical coolants include
Trifluorchlormethan (R 13), Trifluorbrommethan (R 13 Bl), Trichlorfluormethan(R 11), Dichlordifluormethan(R 12), Dichlorfluormethan (R 21), Chlordifluormethan (R 22), Trichloitrifluoräthan (R 113), Hexafluoräthan(R 116), Dichlortetrafluoräthan (R 114), eine azeotrope Mischung von Dichlordifluormethan und Difluoräthan(R500), eine azeotrope Mischung von Monochlordifluormethan undTrifluorochloromethane (R 13), Trifluorobromomethane (R 13 Bl), Trichlorofluoromethane (R 11), Dichlorodifluoromethane (R 12), Dichlorofluoromethane (R 21), Chlorodifluoromethane (R 22), Trichloitrifluoroethane (R 113), Hexafluoroethane (R 116), Dichlorotetrafluoroethane (R 114), an azeotropic mixture of Dichlorodifluoromethane and Difluoroethane (R500), an azeotropic mixture of Monochlorodifluoromethane and
Monochlorpentafluoräthan (R 502) und Chlorfluormethan (R 31).Monochloropentafluoroethane (R 502) and Chlorofluoromethane (R 31).
Von diesen werden die niedriger siedenden Freons bevorzugt Diese schließenOf these, the lower boiling freons are preferred. These include
Chiordifluormethan (R 22), Dichlorfluormethan (R 21), Trichlorfluormethan (R 11) und Dichlordifluormethan(R 12)Chiordifluoromethane (R 22), Dichlorofluoromethane (R 21), Trichlorofluoromethane (R 11) and Dichlorodifluoromethane (R 12)
Das zur Anwendung gelangende hydrierte Polyalkylcii-Sehniiennittci kann durch in der Technik bekannte Verfahren (vgl. z.B. US-PS 3199178) hergestellt werden. Kurz gesagt umfassen diese eine Polymerisation von normalen alpha-Monoolefinen (Ce bis C12) entweder thermisch oder katalytisch, in Gegenwart eines Ditert-AlkyJperoxyds oder eines Friedel-Crafts-Katalysators wie Aluminiumchlorid oder Bortrifluorid. Es können normale alpha-Monoolefine mit zwischen 6 und 12 Kohlenstoffatomen angewendet werden. Es wird im allgemeinen bevorzugt, daß der mittlere Wert der Olefinkettenlänge etwa 10 Kohlenstoff atome beträgt Repräsentative Beispiele der Olefine sind 1-Hexen, 1-Octen, 1-Nonen, 1-Decen und 1-Dodecen. Von diesen werden 1-Octen und 1-Decen oder Olefinmischungen, die reich an einem oder beiden dieser Olefine sind, bevorzugtThe hydrogenated polyalkyl chloride used can be obtained by means known in the art Process (see e.g. US-PS 3199178) will. In short, these include a polymerization of normal alpha monoolefins (Ce to C12) either thermally or catalytically, in the presence of a di-tert-alkyl peroxide or a Friedel-Crafts catalyst such as aluminum chloride or boron trifluoride. Normal alpha-monoolefins with between 6 and 12 carbon atoms are applied. It is generally preferred that the mean value be the Olefin chain length is about 10 carbon atoms Representative examples of olefins are 1-hexene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene and 1-dodecene. Of these 1-octene and 1-decene or olefin mixtures rich in one or both of these olefins, preferred
Im allgemeinen sind die relativen Mengen des halogenieren Alkan-Kühlmittels und des hydrierten Polyalkylen-Schmiermittels so, daß die sich ergebende Mischung, die mit dem Kompressor des Kälteerzeugungssystems in Berührung kommt, einen Hauptanteil und insbesondere von 60 bis 90 Gew.-% von hydriertem Polyalkylen und einen geringeren Anteil und insbesondere von etwa 10 bis 40 Gew.-% von halogeniertem Alkan-Kühlmittel enthalten.In general, the relative amounts of the halogenated alkane refrigerant and the hydrogenated one are Polyalkylene lubricant such that the resulting mixture in contact with the compressor of the refrigeration system is a major portion and especially from 60 to 90% by weight of hydrogenated polyalkylene and a minor proportion, and especially from about 10 to 40% by weight, of halogenated Contains alkane coolants.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutertThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing
F i g. 1 veranschaulicht das Mischbarkeitsverhalten von Mischungen von hydriertem Polydecen und Chiordifluormethan bei Änderung der Temperatur;F i g. 1 illustrates the miscibility behavior of blends of hydrogenated polydecene and Chlorodifluoromethane when the temperature changes;
F i g. 2 zeigt das Mischbarkeitsverhalten von Mischungen von verschiedenen Mineralölschmiermitteln und synthetischen Schmiermitteln und Chiordifluormethan bei Änderung der Temperatur.F i g. 2 shows the miscibility behavior of mixtures of different mineral oil lubricants and synthetic lubricants and chlorodifluoromethane as the temperature changes.
Zur Veranschaulichung der physikalischen Eigenschaften von Mischungen eines typischen hydrierten Polyalkylens und eines halogenieren Alkan-Kühlmittels wurde eine Bestimmung der Dichte-, Viskositäts-, Löslichkeits- und Mischbarkeitseigenschaften ausgeführt Dichtemessungen bei Mischungen von (1) einem synthetischen Öl aus hydriertem Polydecen, das ein Antioxydans und einen Zusatzstoff gegen Verschleiß enthalt und (2) Chiordifluormethan wurden ausgeführt Diese Messungen sind für die Umwandlung der dynamischen Viskosität in kinematische Viskosität brauchbar. Diese Messungen sind auch für die Berechnung der Fließgeschwindigkeit brauchbar, wenn solche Mischungen mechanisch gepumpt werden. Die Zusammensetzung mit dem synthetischen öl auf der Basis von hydriertem Polydecen hatte die folgenden Eigenschaften:To illustrate the physical properties of mixtures of a typical hydrogenated Polyalkylene and a halogenated alkane coolant, a determination of the density, viscosity, Solubility and miscibility properties performed density measurements on mixtures of (1) one synthetic oil made from hydrogenated polydecene, which is an antioxidant and an anti-wear additive Contains and (2) chlorodifluoromethane were carried out These measurements are for the conversion of the dynamic viscosity in kinematic viscosity useful. These measurements are also for the Flow rate calculation useful when such mixtures are mechanically pumped. the The composition with the synthetic oil based on hydrogenated polydecene was as follows Characteristics:
6 25 03 613
6th
in Das zur Bestimmung der Dichte verwendete Verfahren war ähnlich demjenigen, das von H. J. L ö f f! ε r in Kältetechnik, 11 (1959), 70/4 beschrieben worden ist. Dieses Verfahren umfaßte die Verwendung von kugeligen GlasgefäSen mit graduierten Kapillaren (0,02 ml/Teilung) und einem Gesamtvolumen von etwa 25 ml. Die Gefäße wurden volumetrisch mit Brombenzol bei i=20°C vor den Versuchen kalibriert. Die erforderliche Menge an synthetischem Öl aus hydriertem Polydecen wird in das Versuchsgefäß durch eine Metallkapillare eingefüllt Das Versuchsgefäß wird auf ±0,1 mg gewogen und das Versuchskühlmittel wird unter Vakuum überdestilliert Die Versuchsmischungen werden in flüssigem Stickstoff ausgefroren und nach Abpumpen auf P< 10~2 Torr werden die Gefäße mit einer Propan-Sauerstoff-Flamme verschlossen. Die genaue Menge an Kühlmittel in der Mischung wird dadurch bestimmt daß man das Versuchsgefäß zuzüglich der abgenommenen Kapillarstücke zurückwiegt Es werden Rohre oder Gefäße mit verschiedenen Mischungskonzentrationen hergestellt und in ein entsilbertes Dewargefäß eingesetzt Dies ist mit einem Umlaufthermostaten gekuppelt und auf ±0,01° C geregelt Die Volumenänderungen werden über einen Bereich von Temperaturen bestimmt, wodurch die in The method used to determine the density was similar to that used by HJ L ö ff! ε r in refrigeration technology, 11 (1959), 70/4 has been described. This procedure involved the use of spherical glass vials with graduated capillaries (0.02 ml / division) and a total volume of about 25 ml. The vials were volumetrically calibrated with bromobenzene at i = 20 ° C prior to the experiments. The required amount of synthetic oil composed of hydrogenated polydecene is in the test vessel through a metal capillary is filled, the test tube is weighed mg to ± 0.1 and the test coolant is under vacuum distilled over the test mixtures are frozen in liquid nitrogen and after pumping down to P <10 -2 Torr, the vessels are sealed with a propane-oxygen flame. The exact amount of coolant in the mixture is determined by reweighing the test vessel plus the removed capillary pieces. Pipes or vessels with different mixture concentrations are produced and placed in a desilvered Dewar vessel.This is coupled to a circulating thermostat and regulated to ± 0.01 ° C The volume changes are determined over a range of temperatures, thereby reducing the
Die Dichte der Mischung wurde in dem Temperaturbereich — 20 bis 70° C für Mischungen mit Konzentration von 70, 80 und 90 Gew.-% für das synthetische Öl aus hydriertem Polydecen bestimmt Die ErgebnisseThe density of the mixture was in the temperature range - 20 to 70 ° C for mixtures with concentration of 70, 80 and 90% by weight for the synthetic oil The results are determined from hydrogenated polydecene
4(i sind in der nachstehenden Tabelle I gezeigt:4 (i are shown in Table I below:
4545
Tempe- Dichte g/mlTemperature density g / ml
peratur Mischung Konzentration Gew.-%, synthetisches
Öl aus hydriertem Polydecentemperature mixture concentration wt .-%, synthetic
Hydrogenated polydecene oil
l'L 70.0 l'L 70.0
80.080.0
90,090.0
100.0100.0
-20-20
Dichte(15°q,gml-' kinematische Viskosität bei 3730C(IOO0F)1CStDensity (15 ° q, gml- 'kinematic viscosity at 373 0 C (100 0 F) 1 CSt
Es wurden Viskositätsmessungen mit den obengenannten Mischungen von synthetischem öl aus hydrier- tem Polydecen und Chlordifluormethan ausgeführtThere were viscosity measurements with the above-mentioned mixtures of synthetic oil from hydrogen tem polydecene and chlorodifluoromethane
Es wurde ein Kugelfall-Viskometer ähnlich der Art, 61,0 wiesie von H. J. Löff ler.in »Kältetechnik«, 12(1960),A falling ball viscometer similar to the type 61.0 as pointed out by H. J. Löffler. In "Kältetechnik", 12 (1960),
71/5 beschrieben ist, verwendet. Die dynamische Viskosität der Mischung wird aus der Falizeit, Kalibrierungskonstante, der fallenden Kugel und der Dichten der Kugel und der Mischung berechnet. Die Viskositäten wurden in dem Temperaturbereich von -20 bis +70° C bei Mischungskonzentrationen von 70, 80 und 90 Gew.-% an synthetischem öl aus hydriertem Polydecen gemessen. Nach Kenntnis der Mischungsdichte wurde die gemessene dynamische Viskosität in die kinematische Viskosität umgewandelt. Die experimentellen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle U gezeigt:71/5 is used. The dynamic viscosity of the mixture is calculated from the time Calibration constant, the falling sphere and the densities of the sphere and the mixture are calculated. the Viscosities were measured in the temperature range from -20 to + 70 ° C at mixture concentrations of 70, 80 and 90% by weight of synthetic oil measured from hydrogenated polydecene. After knowing the mix density the measured dynamic viscosity was converted into the kinematic viscosity. The experimental Results are shown in Table U below:
Tempe- Kinematische Viskosität cSt ratur Gew.-%, synthetisches Öl aus hydriertem PolydecenTemperature Kinematic Viscosity cSt rature wt .-%, synthetic oil from hydrogenated Polydecene
t, "C 70,0 80,0 90,0 100,0 t, "C 70.0 80.0 90.0 100.0
51,5 31,3 20,2 13,8 9,90 7,41 5,77 4,60 3,60 2,8851.5 31.3 20.2 13.8 9.90 7.41 5.77 4.60 3.60 2.88
142,5 78,5 47,5 30,9 20,9 15,0 11,1 8,53 6,69 5,42142.5 78.5 47.5 30.9 20.9 15.0 11.1 8.53 6.69 5.42
510510
250250
138
82,0
51,8
34,4
24,2
17,5
13,3
10,4 138 82.0 51.8 34.4 24.2
17.5
13.3 10.4
2950
1010
482
253
143
86,0
55,0
37,6
26,5
19,42950
1010
482
253
143
86.0
55.0
37.6
26.5
19.4
Temperatur Absoluter Dampfdruck P, atTemperature Absolute vapor pressure P, at
Mischung KonzentrationMixture concentration
Gew.-°/o, synthetisches Öl aus hydriertem% By weight, synthetic oil from hydrogenated
Es wurden Dampfdruckmessungen bei den obengenannten Mischungen von synthetischem öl aus hydriertem Polydecen und Chlordifluormethan ausgeführt um die Löslichkeit des letztgenannten in dem synthetischen öl zu bestimmen.Vapor pressure measurements were made on the above mixtures of synthetic oil from hydrogenated Polydecene and chlorodifluoromethane run around the solubility of the latter in the synthetic determine oil.
Die Arbeitsweise und die bei der Bestimmung bei solchen Messungen verwendete Vorrichtung war diejenige, wie sie von K-MaII in »Kältetechnik-Klimatisierung«, 22 (1970), 257/9 beschrieben wurde. Es wurden Dampfdruckmessungen in Zwischenräumen von 100C in dem Temperaturbereich von -20 bis + 70° C für Mischungen mit Konzentrationen von 70,80 und 90 Gew.-% an synthetischem öl aus hydriertem Polydecen ausgeführt Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle III gezeigt:The method of operation and the device used in the determination of such measurements was that described by K-MaII in "Kältetechnik-Klimatisierung", 22 (1970), 257/9. There were vapor pressure measurements at intervals of 10 0 C in the temperature range of -20 to + 70 ° C for mixtures with concentrations of 70,80 and 90 wt .-% executed on synthetic oil composed of hydrogenated polydecene The results are shown in Table III below :
4040
4545
50 Polydecen
0,0 50 polydecene
0.0
70,070.0
80,080.0
90,090.0
2,502.50
3,623.62
5,085.08
6,946.94
9,269.26
12,1112.11
15,5715.57
19,7119.71
24,t224, t2
30,4230.42
2,442.44
3,563.56
4,954.95
6,726.72
8,818.81
11,2511.25
13,9913.99
17,2517.25
21,0521.05
24,9624.96
2,182.18
3.073.07
4,214.21
5,565.56
7,107.10
8,948.94
11,0811.08
13,5013.50
16,2716.27
19,2519.25
1,60
2,11
2,88
3,62
4,53
5.61
6,80
8,12
9,57
11,051.60
2.11
2.88
3.62
4.53
5.61
6.80
8.12
9.57
11.05
Eine qualitative Darstellung des Mischbarkeitsverhaltens der obengenannten Mischungen aus hydriertem Polydecen und Chlordifluormethan ist in F i g. 1 gezeigt, in der die Beziehung zwischen Temperatur und Mischungskonzentration wiedergegeben ist. Es ist aus dieser Figur ersichtlich, daß unter dem gezeigten Temperaturbereich, d. h. den normalen Temperaturen, denen die Mischung von hydriertem Polyalkylen und halogeniertem Alkan-Kühlmittel unterworfen wird, die Komponenten, welche eine solche Mischung ausmachen, bei Konzentrationen von hydriertem Polydecen von annähernd 1 bis 50 Gew.-% partiell mischbar sind. Wenn die Temperatur herabgesetzt wird, wächst der Bereich der partiellen Unmischbarkeit bis zu einer Konzentration von annähernd 75 Gew.-%.A qualitative representation of the miscibility behavior of the above-mentioned mixtures of hydrogenated Polydecene and chlorodifluoromethane is shown in FIG. 1 showing the relationship between temperature and Mixture concentration is shown. It can be seen from this figure that below that shown Temperature range, d. H. the normal temperatures at which the mixture of hydrogenated polyalkylene and halogenated alkane refrigerant is subjected to the Components that make up such a blend at concentrations of hydrogenated polydecene from approximately 1 to 50% by weight are partially miscible. When the temperature is lowered, it grows Range of partial immiscibility up to a concentration of approximately 75% by weight.
Das komplizierte Mischbarkeitsverhalten des halogenierten Alkan-Kühlmittels mit verschiedenen ölen ist in F i g. 2 für Chlordifluormethan mit feinem naphthenischen Mineralöl, (B) einer Kombination von naphthenischem Mineralöl und alkylaromatischen Kohlenwasserstoff, (C) einem alkylaromatischen Kohlenwasserstoff, (D) hydriertem Polydecen und (E) Polyglykol gezeigt Aus Fig.2 ist ersichtlich, daß die Mischbarkeitscharakteristiken für das hydrierte Polydecen-Schmiermittel (D) völlig verschieden von vergleichbaren Charakteristiken der anderen dargestellten Stoffe (Mineralöl und synthetische Schmieröle) sind. So ist die Mischbarkeit des halogenierten Alkan-Kühlmittels niedriger in dem hydrierten Polydecen-Schmiermittel als in anderen zur Verfügung stehenden Schmiermitteln für Kälteerzeugungsmaschinensysteme. The complicated miscibility behavior of the halogenated alkane coolant with various oils is shown in FIG. 2 for chlorodifluoromethane with fine naphthenic mineral oil, (B) a combination of naphthenic mineral oil and alkyl aromatic hydrocarbon, (C) an alkyl aromatic hydrocarbon, (D) hydrogenated polydecene and (E) polyglycol shown. From Figure 2 it can be seen that the miscibility characteristics for the Hydrogenated polydecene lubricants (D) are completely different from comparable characteristics of the other substances shown (mineral oil and synthetic lubricating oils). Thus, the miscibility of the halogenated alkane coolant is lower in the hydrogenated polydecene lubricant than in other available lubricants for refrigeration machine systems.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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