DE3707972A1 - Verfahren zum abdichten von leckagen in einem von einem fluessigen medium druchstroemten system - Google Patents

Description

Bei Systemen, in denen ein flüssiges Medium unter Druck strömt, wie z. B. in einem Wärmetauscher, einem hydraulischen Regler, einer hydraulischen Steuereinrichtung oder einem Kühlgerät, besteht ein Problem darin, daß in den von dem flüssigen Medium durchströmten Leitungen kapillare Porositäten auftreten können, die im Laufe der Zeit zu einem derartigen Flüssigkeitsverlust führen, daß das System nicht mehr funktionsfähig ist. Besonders störend sind derartige Leckagen bei Kühlgeräten und treten dort vorwiegend an Lötstellen auf. Eine nachträgliche Abdichtung der Leckstellen macht eine unerwünschte Serviceleistung für den Benutzer des Kühlgerätes erforderlich. Besonders schwerwiegend ist, daß im Falle von Kühlaggregaten, die in Kunststoff eingeschäumt sind, eine Reparaturleistung nach Installation des Gerätes in der Regel nicht mehr möglich ist. Ähnliche Probleme treten z. B. auch bei hydraulischen Regel- und Steuergeräten auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren verfügbar zu machen, das eine Abdichtung von in einem System mit strömendem Medium auftretenden Leckagen ohne äußere Einwirkung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das flüssige Medium ein Additiv enthält, das bei einer chemischen Umwandlung mit Wasser eine Verbindung bildet, die in dem Medium unlöslich ist und sich an der Leckage ablagert, wodurch diese abgedichtet wird.

Bei diesem Verfahren findet eine Selbstabdichtung der Leckage derart statt, daß das an der Leckage austreten­ de flüssige Medium, bei einem Kühlgerät das Kühlmittel, das mitgeführte Additiv mit der Feuchtigkeit der umgeben­ den Luft in Verbindung bringt, wodurch das Additiv hydrolysiert wird und sich das entstehende Hydrolyse­ produkt, das in dem flüssigen Medium unlöslich ist, an der Leckage ablagert und diese damit abdichtet. Diese Selbstabdichtung ist für lange Zeiträume funktionsfähig, da sie auf einer Depotwirkung beruht.

Da z. B. bei einem Kühlgerät das Additiv mit dem Kühlmittel ständig umläuft, steht es jederzeit an einer beliebigen Stelle zur Abdichtung einer Porosität zur Verfügung. Bei diesem Verfahren sind keine zusätzlichen Serviceleistungen zur Abdichtung des Kühlsystems mehr erforderlich. Dies ist besonders deshalb vorteilhaft, weil das bisher notwendige Austauschen des mit einem Schaummittel eingeschäumten Aggregats entfällt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die in Kühlgeräten üblicherweise vorhandene Trockenpatrone, die für einen Feuchtigkeitsentzug des Kältemittels sorgt, durch die wasserfindende Wirkung des Additivs entfallen kann.

Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Wesen der Erfindung soll nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

Als Additiv sind insbesondere Silane geeignet. Sie setzen sich relativ schnell mit der Feuchtigkeit um, wobei die Hydrolyse gegebenenfalls noch durch einen Katalysator beschleunigt werden kann. Nach den vorliegenden Erkennt­ nissen bilden sich bei der Hydrolyse in einer ersten Stufe zunächst flüssige Silanole, die anschließend mehr oder weniger schnell - je nach Katalyse - zu festem Siloxan weiter kondensieren. Nach der Hydrolyse-Start­ reaktion findet durch Kondensation eine Molekülvergröße­ rung statt. Sie führt schließlich zu einem dreidimensio­ nalen Netzwerk und einer festen Substanz. Die Ausbildung von Di-, Tri- oder Polymeren aus dem Additiv infolge Hydrolyse und Kondensation kann als Gewichtsverlust der Ausgangssubstanz überprüft werden.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Tetra- (2-methoxiäthoxi)-silan, das als farblose Flüssigkeit vorliegt. Dieses Silan ist in Frigen löslich, während bei Verwendung von Kältemaschinenöl die Löslichkeit von dem Konzentrationsverhältnis der beiden Komponenten abhängig ist. Zur Durchführung des Verfahrens ist es jedoch praktisch ohne Bedeutung, ob das Additiv in dem flüssigen Kühlmittel löslich oder unlöslich ist. Entscheidend allein ist die Tatsache, daß das Hydrolyseprodukt in dem Kühlmittel unlöslich ist, um zu einer Abdichtung der Leckage zu führen.

Bei dem vorgenannten Silan läuft die Hydrolysereaktion wie folgt ab:

Durch Temperaturerhöhung läßt sich der Reaktionsablauf beschleunigen. Da die Temperatur des Kühlmittels eines Kühlaggregats kälteseitig bei niedrigen Temperaturen festliegt, kann eine gegebenenfalls erforderliche Beschleunigung der Hydrolyse durch einen Katalysator herbeigeführt werden. Bei Verwendung von Tetra-(2-methoxi­ äthoxi)-silan hat sich als Katalysator Dibutylzinnlaurat in einer Konzentration von etwa 3%, bezogen auf Silan, bewährt. Günstig ist auch die Verwendung von Dibutylamin bei einer Konzentration von etwa 0,4%. Bei Verwendung von autokatalytischen Aminosilanen ist ein zusätzlicher Katalysator entbehrlich.

Die Silane einschließlich der genannten Katalysatoren lassen sich problemlos bei Verwendung von üblichen Kältemaschinenölen oder Frigen einsetzen, da keine unerwünschten Reaktionen mit dem Kühlmittel oder den mit dem Kühlmittel in Berührung kommenden Bestandteilen des Kühlaggregats zu erwarten sind. Insbesondere tritt keine Korrosion bei Eisen, Kupfer oder Aluminium auf. Bei einer Temperaturabsenkung auf -30 bis -40°C findet kein Stocken aus Ausflocken des Additivs statt. Ferner werden keine Reaktionen mit dem üblichen Trockenmittel Zeolit festge­ stellt. Mittels des vorgesehenen Trockners soll Restfeuchte aus dem Kühlmittel entfernt werden. Da das Kühlmittel den Trockner in Kapillaren durchläuft, ist es wichtig, daß diese Kapillaren durch das Additiv oder durch dieses ausgelöste Reaktionen nicht verschließen. Derartige Beobachtungen wurden nicht gemacht.

Das Additiv ist äußerst kapillaraktiv, d. h. es kann in Poren mit kleinem Querschnitt eindringen und führt so zu der angestrebten Selbstabdichtung. Die Eigenschaft des Additivs, Wasser zu binden, führt auch zu einem Feuchtig­ keitsentzug des Kältemittels, so daß gegebenenfalls die sonst erforderlichen Trockenpatronen entfallen können.

Das Verfahren der Selbstabdichtung läßt sich auch dann mit gutem Erfolg einsetzen, wenn das Kühlaggregat nicht direkt mit der Umgebungsluft in Berührung steht, sondern eingeschäumt ist. Bei Verwendung von PU-Schaum wurde eine den technischen Anforderungen der Abdichtung genügende Reaktionszeit festgestellt. Das ist dadurch zu erklären, daß in dem Schaum enthaltene, geringe Wasser­ mengen für die Reaktion ausreichend sind. Derartige Untersuchungen ergaben einen Wassergehalt von ca. 2%.

Anstelle der Silane lassen sich für das Verfahren der Selbstabdichtung auch Borsäureester, wie z.B. Bor­ säuretriäthylester, oder Titanate, wie z. B. Tetrastearyl­ titanat, verwenden.

Die Menge des zugesetzten Additivs hängt von den vorgegebenen Verhältnissen ab und läßt sich in einfacher Weise leicht ermitteln. Im Falle eines Kühlgerätes mit einem Kältemittel hat sich herausgestellt, daß eine Additivkonzentration von 0,2 bis 5%, vorzugsweise 0,5 bis 2%, zu günstigen Ergebnissen führen.

Die Wirksamkeit des Verfahrens soll an folgendem Beispiel erläutert werden. Bei einem Kühlgerät wurde dem Kältemittel als Silan Tetra-(2-methoxiäthoxi)-silan in einer Konzentration von etwa 1% und Dibutylamin als Katalysator in einer Konzentration von ca. 3% - bezogen auf das Silan - zugesetzt. Es wurde eine künstliche Leckage erzeugt, die normalerweise nach einigen Wochen zu einem Ausfall des Kühlgerätes führen würde. Es konnte schon nach kurzer Zeit an der Leckage eine Verkrustung festgestellt werden die sich aus dem Hydrolyseprodukt gebildet hatte. Auch nach Entfernen der Verkrustung wurde nach sehr kurzer Zeit wiederum eine abdichtende Verbindung an der Leckage festgestellt.

Claims (21)

1. Verfahren zum Abdichten von Leckagen in einem von einem flüssigen Medium durchströmten System, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium ein Additiv enthält, das bei einer chemischen Umwandlung mit Wasser eine Verbindung bildet, die in dem Medium unlöslich ist und sich an der Leckage ablagert, wodurch diese abgedichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium das System unter Druck durchströmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Medium ein Kälte- bzw. Wärmemittel verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kältemittel ein Kohlen­ wasserstofföl mit einer leicht siedenden Flüssigkeit verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als leicht siedende Flüssig­ keit ein niedermolekularer Halogenkohlenwasserstoff verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Umwandlung an der Leckage mittels der Luftfeuchtigkeit erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv ein Silan verwen­ det wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Silan Tetra-(2-methoxi­ äthoxi)-silan verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein autokatalytisch hydrolysie­ rendes Silan verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als autokatalytisch hydrolisie­ rendes Silan ein Aminosilan verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Aminosilan N-β-Aminoäthyl- gl-aminopropyltrimethoxisilan verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv ein Titanat verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Titanat Tetrastearyltitanat verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv ein Borsäureester verwendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Borsäureester Borsäureäthyl­ ester verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch den Zusatz eines Katalysators.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Dibutylzinn­ dilaurat verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Dibutylamin verwendet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Katalysators 0,1 bis 1%, vorzugsweise 0,3 bis 0,5%, des Additivs beträgt.

20. System mit einem insbesondere unter Druck strömenden flüssigen Medium, gekennzeichnet durch den Zusatz eines Additivs nach einem der Ansprüche 1 oder 7 bis 9.

21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet daß das System ein Kühlgerät und das flüssige Medium ein Kältemittel ist.