DE3709737A1 - Vorrichtung zum rueckgewinnen von kaeltemittel, insbesondere aus einer kaelteanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Eine Kälteanlage enthält ganz allgemein in Strömungsrich­ tung hintereinander einen Kompressor, einen Kondensator, eine Entspannungseinrichtung (üblicherweise in Form eines Einspritzventils) und einen Verdampfer, der an die Saug­ seite des Kompressors angeschlossen ist, so daß der Kälte­ kreislauf geschlossen ist. Zwischen dem Kondensator und dem Einspritzventil ist üblicherweise noch eine Sammelflasche angeschlossen, die zusätzliches Kältemittel zum Ausgleichen von Leckage und zum Ausgleichen von Druckschwankungen, die durch das Arbeiten des Einspritzventils verursacht werden, enthält. In dem Kondensator kondensiert das Kältemittel, die Sammelflasche enthält flüssiges Kältemittel, und in dem Verdampfer, wo das Kältemittel expandiert, nimmt es Wärme auf. Die Kälteanlage enthält stets sowohl flüssiges als auch gasförmiges Kältemittel. Wenn in einer solchen Anlage ein Defekt auftritt und deshalb gelötet oder geschweißt werden muß, muß das Kältemittel vorher entfernt werden, weil die fluorierten Kohlenwasserstoffe, die üblicherweise als Kältemittel benutzt werden, nur bis zu einer bestimm­ ten Temperatur erwärmt werden dürfen, da sie sonst hoch­ giftig werden. Je nachdem, wo der Defekt in der Kältean­ lage aufgetreten ist, kann deren eigener Kompressor be­ nutzt werden, um das Kältemittel in die Sammelflasche zu bringen, oder aber es muß eine zweite Kälteanlage an die defekte Kälteanlage angeschlossen werden, damit mit Hilfe des Kompressors der zweiten Kälteanlage das Kältemittel aus der defekten Kälteanlage rückgewonnen werden kann. Eine solche zweite Kälteanlage zum Rückgewinnen des Kältemittels muß auf jeden Fall verwendet werden, wenn in der Kältean­ lage zwischen der Druckseite des Kompressors und dem Ein­ laß der Sammelflasche, also z. B. im Bereich des Kondensa­ tors, ein Defekt aufgetreten ist. Aber selbst bei Verwen­ dung einer zweiten Kälteanlage läßt sich nicht sämtliches Kältemittel aus einer defekten Kälteanlage rückgewinnen. Bei kleineren Anlagen wird üblicherweise überhaupt keine zweite Kälteanlage verwendet, sondern das Kältemittel wird aus der defekten Kälteanlage einfach in die Atmosphä­ re abgelassen. Es ist in letzter Zeit erkannt worden, daß das äußerst umweltschädlich ist, weil fluorierte Kohlen­ wasserstoffe die Ozonschicht der Erde schädigen. Es sind daher bereits Kältemittelrückgewinnungsvorrichtungen ent­ wickelt worden, die nach Kenntnis der Anmelderin auch alle nach Art einer zweiten Kälteanlage aufgebaut sind, zusätz­ lich aber so ausgebildet sind, daß das rückgewonnene Käl­ temittel gleichzeitig gereinigt werden kann, wozu üblicher­ weise Filter und Trockner vorgesehen sind. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 32 32 070 be­ kannt. Diese bekannte Vorrichtung ist offenbar nur mit der Einschränkung verwendbar, daß aus der defekten Kälteanlage gasförmiges Kältemittel abgesaugt wird. Im übrigen ist der Vorgang des Absaugens von Kältemittel aus einer defekten Kälteanlage mit Hilfe einer zweiten Kälteanage ein sehr langwieriger Vorgang, weil die Saugleistung der üblichen Kolbenkompressoren zu gering ist. Außerdem ist dieser Vor­ gang stark von der Umgebungstemperatur abhängig. Wenn es kalt ist, verdampft das Kältemittel schlechter. Große Kälteanlagen, beispielsweise von großen Klimaanlagen, sind üblicherweise auf den Dächern von Gebäuden angeordnet. Es ist nicht möglich, bei Arbeiten an einer solchen Kältean­ lage eine Rückgewinnungsvorrichtung einzusetzen, die die Größe eines PKW hat, da es zu schwierig wäre, eine solche Vorrichtung jeweils auf das Gebäudedach zu transportieren. Auch die vorgenannte bekannte Vorrichtung ist für diesen Zweck daher weder klein noch handlich genug und auch nicht schnell genug.

Eine bekannte Vorrichtung der eingangs genannten Art (US-PS 36 99 781) entfernt Feuchtigkeit, Chloride, Öl und schlammförmige Rück­ stände aus dem rückgewonnenen Kältemittel, so daß dieses in seinen ursprünglichen Reinheitszustand zurück versetzt wird. Zu diesem Zweck weist die bekannte Vorrichtung einen Ölabschei­ der, einen Trockner und einen Filter auf. Damit das rückge­ wonnene Kältemittel verflüssigt werden kann, muß es auf ei­ nen höheren Druck gebracht werden, und die Wärme des Kälte­ mittels muß abgeführt werden. Dem Kompressor ist daher ein Kühler als Kondensator nachgeschaltet, und am Eingang der Vorrichtung ist ein Heizelement vorgesehen, welches flüssi­ ges Kältemittel zum Verdampfen bringt, weil nur gasförmiges Kältemittel durch den Kompressor angesaugt und auf höheren Druck gebracht werden kann. Die bekannte Vorrichtung ist offensichtlich sehr aufwendig, beansprucht viel Platz, und ist in der Unterhaltung teuer. Die Verwendung von Filtern ist nachteilig, weil Filter gereinigt werden müssen. Ein Filter setzt sich mit der Zeit zu, d. h. seine Filterlei­ stung sinkt, weshalb es unerläßlich ist, den Filter von Zeit zu Zeit auszuwechseln. Die bekannte Vorrichtung benötigt ei­ ne ständige Zufuhr an elektrischer Energie für das Heizele­ ment, was ebenfalls zu den Kosten beiträgt. Es gibt zwar be­ reits eine Weiterentwicklung dieser bekannten Vorrichtung (DE-PS 30 01 224), die weiterentwickelte Vorrichtung unter­ scheidet sich jedoch von ihr lediglich dadurch, daß die Kühlschlange des Kondensators und die Verdampferschlange hintereinander angeordnet und durch gemeinsame Wärmetausch­ rippen miteinander verbunden sind und ein durch ein Geblä­ se erzeugter Umgebungsluftstrom zuerst über die Kühlschlan­ ge und anschließend über die Verdampferschlange geführt wird. Dadurch wird eine gewisse Verringerung des Raumbe­ darfs erzielt und die Zufuhr von elektrischer Energie zum Verdampfen des Kältemittels wird überflüssig gemacht. An­ sonsten weist die weiterentwickelte Vorrichtung jedoch die gleichen Nachteile wie ihre Vorgängerin auf. Auch in ihr muß in der Trockeneinrichtung ein Sikkativ benutzt werden, das die Feuchtigkeit bindet und ebenso wie die Filter von Zeit zu Zeit erneuert werden muß. Weiter ist der verwende­ te Ölabscheider wie üblich nicht in der Lage, Öl vollstän­ dig abzuscheiden. Beide bekannten Vorrichtungen sind im Grunde genommen einfach die oben erwähnten zweiten Käl­ teanlagen, mit denen sich das rückgewonnene Kältemittel nicht richtig aufbereiten läßt. Ein Grund dafür ist, daß von mechanischen Mitteln wie Molekularsieben, Molekular­ filtern und dgl. Gebrauch gemacht wird, die notwendiger­ weise Beschränkungen in der Wirksamkeit unterliegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so auszubil­ den, daß sie nicht nur kleiner und handlicher ist, sondern daß sich mit ihr auch Kältemittel vollständiger rückgewin­ nen und wiederaufbereiten läßt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst.

Kompressoren in Kälteanlagen dürfen wie erwähnt nur mit gas­ förmigem Kältemittel beschickt werden, da sonst Beschädigun­ gen auftreten können. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist der Verdichter ein Verdrängerkolbenverdichter, dem flüs­ siges und/oder gasförmiges Kältemittel nach Belieben zuge­ führt werden kann, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung besteht. Dadurch, daß bei der Vorrichtung nach der Erfin­ dung die Verdampfungseinrichtung gleichzeitig als Zentri­ fugalabscheider ausgebildet ist, sind Filter, Trockner und Ölabscheider überflüssig. Feststoffe, Feuchtigkeit, Öl und Säuren werden einfach durch Zentrifugalabscheidung aus dem die Verdampfungseinrichtung durchströmenden Kältemittel entfernt. Dadurch, daß das Kältemittel aus dem Verdichter durch die Verdampfungseinrichtung hindurchgeleitet wird (um dort seine Wärme abzugeben), wird nicht nur die Heiz­ einrichtung mit der dafür notwendigen elektrischen Energie­ versorgung eingespart, sondern bei entsprechender Wärme­ abfuhr in der Verdampfungseinrichtung auch der Kondensator. Die Verdampfungseinrichtung arbeitet wie ein Rekuperator, da in ihr die Wärme des von dem Verdichter abgegebenen heißen Kältemitteldampfes ausgenutzt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Ge­ genstand der Unteransprüche.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 2 und 3 ist die Verdampfungseinrichtung als rotierender Ver­ dampfer ausgebildet. Das Kältemittel, das die Turbine flüs­ sig erreicht, wird zerstäubt, sobald es auf das Turbinen­ rad prallt. Die Turbine wirkt somit als eine Art Vergaser, die flüssiges Kältemittel in feinste Tröpfchen zerlegt, oh­ ne daß Wärme zugeführt zu werden braucht. Die "Vergasung" des Kältemittels erfolgt also - zumindest am Anfang - rein mechanisch. Sobald der Vorgang angelaufen ist und der Ver­ dichter heißes Kältemittelgas liefert, welches das Turbi­ nengehäuse durchströmt, wird der Verdampfungseinrichtung zu­ sätzliche Wärme zugeführt, die zum thermischen Verdampfen des zerstäubten flüssigen Kältemittels führt. In der Ver­ dampfungseinrichtung der Vorrichtung nach der Erfindung wird somit zwar ebenfalls Wärme zugeführt, nur stammt diese Wärme nicht aus einem Heizelement sondern aus dem vom Verdichter abgegebenen heißen Kältemitteldampf, also praktisch wie in dem Fall der aus der DE-PS 30 01 224 bekannten Vorrichtung.

Es ist zwar bereits bekannt (DE-PS 10 44 841), Flüssig­ keitströpfchen aus dem Saugggastrom eines Kältemittelver­ dichters auszuscheiden, um den Eintritt von Flüssigkeits­ tröpfchen in den Verdichter zu verhindern, dies geschieht jedoch durch Vorverdichten des angesaugten Gases vor seinem Eintritt in den Verdichterzylinder mit Hilfe eines Schleu­ derrades, durch das gleichzeitig die Flüssigkeitströpfchen ausgeschleudert werden, um dann in das Verdichtergehäuse rückgeführt zu werden. Das Schleuderrad macht also genau das Gegenteil von dem, was das Turbinenrad bei der Vorrich­ tung nach der Erfindung macht, welches den Druck des ange­ saugten Kältemittels abbaut und in kinetische Energie um­ wandelt.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 4 bis 6 erfolgt die Abscheidung der unerwünschten Bestandteile aus dem Kältemittel (Feststoffe, Öl, Wasser, Flußsäure) durch Gradientenabscheidung oder Wichtetrennung, wie es an sich aus der Medizin bei der Abscheidung von Blutplasma bekannt ist. In den in Strömungsrichtung aufeinander folgenden weiteren Rillen werden die unerwünschten Bestandteile ent­ sprechend ihrem spezifischen Gewicht abgeschieden (zuerst Öl und Feststoffe, dann Wasser und Säure). Die Feststoffe, z. B. metallische Teilchen, werden in den Anfangsrillen abge­ schieden und dann mit dem Öl abgesaugt.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 erfolgt das Absaugen einfach durch Membranpumpen, die durch die Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite des Verdich­ ters betätigt werden, also ähnlich wie eine Benzinpumpe bei einem Kraftfahrzeug.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 9 ist in der zu der Sammelflasche führenden Leitung zusätzlich ein Kondensator für den Fall angeordnet, daß durch Konvektion die Temperatur des Kältemittels vor dem Erreichen der Sammelflasche nicht ausreichend gesenkt werden sollte. Je nach Umgebungstemperatur kann dabei der Ventilator in der Ausge­ staltung der Erfindung nach Anspruch 10 zum Anblasen des Kondensators erforderlich sein oder nicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in einer Teillängs­ schnittansicht eine bevorzugte Ausführungsform der Vor­ richtung nach der Erfindung zum Rückgewinnen von Kälte­ mittel aus einer Kälteanlage.

Die insgesamt mit der Bezugszahl 10 bezeichnete Vorrich­ tung weist ein dreiteiliges Gehäuse auf, das aus einem einstückigen Turbinengehäuse 12 und einem daran angeschlos­ senen, in Längsrichtung zweigeteilten Verdichter- und Mo­ torgehäuse 14 besteht. Das Verdichter- und Motorgehäuse 14 ist unten mit zwei Füßen 16 und oben mit einem Handgriff 18 versehen. Die beiden Hälften des Verdichter- und Motor­ gehäuses 14 werden durch nicht dargestellte Schrauben mit­ einander verbunden und dann an einem kreisringförmigen Flansch 20 mit einem ebenfalls kreisringförmigen Flansch 22 des Turbinengehäuses durch ebenfalls nicht dargestellte Schrauben verbunden.

Das Turbinengehäuse 12 ist Teil eines Zentrifugalabscheiders 24, der weiter unten ausführlich beschrieben ist. Das Verdichter- und Motorgehäuse 14 enthält einen Lagerträger 26 mit einem Radiallager 28 zum Lagern einer Welle 30, die einerseits ein Turbinenrad 32 und andererseits den Rotor 34 einens Ver­ drängerkolbenverdichters 36 grägt, der mit seinem Gehäuse 38 in dem Verdichter- und Motorgehäuse 14 befestigt ist. Auf der entgegengesetzten Seite des Rotors 34 ist auf der Welle 30 eine Kupplung 40 angeordnet, über die die Welle 30 mit der Abtriebswelle (nicht dargestellt) eines Elektromotors 42 verbunden ist, der den Antriebsmotor der Vorrichtung bil­ det. Auf der zu der Kupplung 40 entgegengesetzten Seite des Motors 42 ist ein Kondensator 44 angeordnet, welcher auf nicht dargestellte Weise an dem Verdichter- und Motorgehäu­ se 14 befestigt ist und durch einen Ventilator 46 mit Luft angeblasen wird, bei dem es sich wie dargestellt um den Ventilator des Elektromotors 42 handelt oder um einen durch den Elektromotor 42 angetriebenen gesonderten Ventilator handeln kann. Das Verdichter- und Motorgehäuse 14 kann wei­ tere Lager ähnlich dem Radiallager 28 enthalten, die nicht dargestellt worden sind, weil sie nicht erfindungswesentlich sind. Die Welle 30 ist abgedichtet in das Gehäuse 38 eingeführt, was durch eine O-Ringdichtung 48 dargestellt ist.

Der hier als Abscheiderturbine ausgebildete Zentrifugalabscheider 24 weist einen Kanal 50 auf, der in der Wand des Turbinenge­ häuses 12 schraubenlinienförmig angeordnet ist. Das Turbi­ nengehäuse 12 ist saugseitig mit einer Eintrittsöffnung 52 versehen, über die die Vorrichtung 10 mittels eines Schlauches, einer Rohrleitung od. dgl. an eine nicht dargestellte Kälte­ anlage anschließbar ist, deren Kältemittel rückgewonnen wer­ den soll. Druckseitig geht das Turbinengehäuse 12 in eine Spiralschnecke 54 über, von der wie dargestellt eine Hälfte am Turbinengehäuse 12 und die andere Hälfte am Verdichter- und Motorgehäuse 14 angeformt ist. Die Trennebene der Spi­ ralschnecke 54 bildet die Verbindungsebene der Flansche 20 un 22. Ein Eingang 56 des Kanals 50 ist durch eine Leitung 58 mit der Druckseite des Verdrängerkolbenverdichters 36 verbunden. Ein Ausgang 60 des Kanals 50 ist über eine Lei­ tung 62, in der der Kondensator 44 und zwei Absperrventile 64 und 66 angeordnet sind, mit einer Sammelflasche 68 ver­ bunden. Ein Ausgang 70 der Spiralschnecke 54 ist über eine Leitung 72 mit der Saugseite des Verdrängerkolbenverdich­ ters 36 verbunden. Das Absperrventil 64 verhindert das Ent­ weichen von Kältemittel aus der Leitung 62 während des Transports der Vorrichtung 10. Das Absperrventil 66 verhin­ dert das Entweichen von Kältemittel aus dem zwischen ihm und dem Absperrventil 64 gelegenen Teil der Leitung 62, wenn die Sammelflasche 68 von der Leitung 62 getrennt wird.

Das Turbinengehäuse 12 ist insgesamt konisch oder kuppel­ förmig ausgebildet, wie dargestellt, und seine Wand 13 trägt außen Rippen 15 zur Wärmeableitung. Das Turbinenge­ häuse 12 ist vorzugsweise ein Gußgehäuse, das z. B. in Präzisionsgießtechnik herstellbar ist, wobei der Kanal 50 mit Hilfe des Wachsausschmelzverfahrens hergestellt werden kann. Aufgrund der schraubenlinienförmigen Ausbildung des Kanals 50 müßte dessen Ausgang 60 eigentlich in der Nähe der Eintrittsöffnung 52 liegen, im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ist jedoch der Einfachheit halber angenommen worden, daß die Windungen des Kanals 50 unten durch einen nicht dargestellten Verbindungskanal kurzgeschlossen sind. Da die Verdampfungseinrichtung hier gleichzeitig als Zentrifugalabscheider 24 ausgebildet ist, der von heißem Kältemit­ tel aus dem Verdrängerkolbenverdichter 36 durchströmt wird, das seine Wärme an über die Eintrittsöffnung 52 angesaugtes Kältemittel abgibt, bildet die Verdampfungseinrichtung auch eine Art Rekuperator.

Zum Abscheiden von Bestandteilen wie Feststoffen, Öl, Wasser, Säure usw. aus dem angesaugten Kältemittel weisen das Turbinen­ rad 32 und die Innenseite der Turbinengehäusewand 13 eine besondere Oberflächengestaltung auf und sind an das Turbinen­ gehäuse 12 Membranpumpen 74 über Leitungen 76, 78 angeschlos­ sen, was im folgenden näher erläutert wird. Die Leitungen 62, 76, 78 sind zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel als teilweise außerhalb des Turbinengehäuses 12 und des Verdich­ ter- und Motorgehäuses 14 verlegte Leitungen dargestellt, es ist jedoch klar, daß diese im praktischen Fall weitge­ hend in die Gehäuse integrierte Leitungen nach Art der Lei­ tungen 58, 72 sein werden (d. h. Bohrungen, eingegossene Ka­ näle od. dgl.).

Die Turbinengehäusewand 13 ist an der Innenseite mit mehre­ ren in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten, schraubenlinienförmig ansteigenden Rillen 11 a′ 11b usw. versehen, anderen Endwindungen die Leitungen 76 bzw. 78 als Absaugleitungen angeschlossen sind, welche am anderen Ende mit den Membranpumpen 74 a bzw. 74 b verbunden sind. Die Membranpumpen 74 sind jeweils über eine Leitung 75 mit der Leitung 72 auf der Saugseite des Verdrängerkolbenver­ dichters 36 und über eine Leitung 77 mit der Leitung 58 auf der Druckseite des Verdrängerkolbenverdichters ver­ bunden, was lediglich für die Membranpumpe 74 a gestri­ chelt angedeutet ist. Die Membranpumpen werden daher wie üblich durch eine Druckdifferenz betätigt, bei der es sich in vorliegendem Fall um die Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Druckseite des Verdrängerkolbenverdich­ ters 36 handelt.

Das Turbinenrad 32 ist in Richtung zur Eintrittsöffnung 52 im wesentlichen konisch zulaufend ausgebildet und weist zwei Bereiche 32 a, 32 b mit unterschiedlich ausgebildeter Oberfläche auf. Der erste Oberflächenbereich 32 a weist (strichpunktiert angedeutete) Rillen 80 auf. Der zweite Oberflächenbereich 32 b ist lediglich aufgerauht. Die Man­ tellinien des Turbinenrades 32 haben aber in dessen zwei­ tem Oberflächenbereich 32 b einen parabel- oder hyperbel­ förmigen Verlauf. Die Turbinenradoberfläche kann auch treppenförmig ausgebildet sein.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Mit der Kälteanlage, deren Kältemittel rückgewonnen wer­ den soll, wird über einen Schlauch od. dgl. eine Verbindung zur Eintrittsöffnung 52 hergestellt, hinter der sich das Abscheiderturbinenrad 32 befindet. Das Turbinenrad 32 dreht sich im Betrieb mit sehr hoher Drehzahl (z. B. 6000 bis 8000 U/min). Das über die Eintrittsöffnung 52 durch den Verdrängerkolbenverdichter 36 angesaugte Kältemittel, das flüssig und/oder gasförmig in die Eintrittsöffnung 52 eintreten kann, wird dabei an die Innenseite der Turbinen­ gehäusewand 13 gepreßt. In dem dem ersten Oberflächenbereich 32 a benachbarten Bereich des Zentrifugalabscheiders 24 wird in dem Kältemittel enthaltenes Öl abgeschieden, außerdem me­ tallische Bestandteile, d. h. alle Bestandteile, die die größte Dichte aufweisen. In dem zweiten Oberflächenbe­ reich 32 b dahinter, in welchem das Turbinenrad 32 kegel­ schnittförmig verlaufende Mantellinien und eine auf­ gerauhte Oberfläche hat, werden Wasser, Säure usw. aus­ geschieden. Damit die auszuschleudernden Bestandteile auf einen anderen Radius gebracht werden und wegspritzen kön­ nen, müssen auf der Turbinenradoberfläche Erhöhungen vor­ handen sein, wofür in dem zweiten Oberflächenbereich 32 b eine Oberflächenaufrauhung ausreichend ist. Durch die ki­ netische Energie, die auf das Kältemittel durch das ro­ tierende Turbinenrad übertragen wird, wird das Kältemittel vollständig vergast. Es tritt dann gasförmig in die Spi­ ralschnecke 54 ein, aus welcher es durch den Verdränger­ kolbenverdichter 36 abgesaugt wird. Der hier verwendete Begriff "Verdrängerkolbenverdichter" soll zum Ausdruck bringen, daß es sich in jedem Fall um einen Verdichter handelt, der keine Ventile aufweist und somit auch flüssi­ ges Kältemittel aufnehmen kann, ohne Schaden zu nehmen.

Der Verdrängerkolbenverdichter 36 drückt das aus der Spi­ ralschnecke 54 angesaugte Kältemittel druckseitig hinaus und über die Leitung 58 in den Kanal 50 in dem Abscheider 24. Das Kältemittel durchströmt den wie eine Rohrschlange ausgebildeten Kanal 50 und gibt dabei seine Wärme an das Kältemittel ab, das durch die Turbine über die Eintritts­ öffnung 52 angesaugt wird. Dieses über die Eintrittsöff­ nung ankommende Kältemittel nimmt die Wärme auf, so daß irgendwann die vollständige Vergasung erreicht wird. Beim Einschalten der Vorrichtung ist noch keine Wärme vorhan­ den, die in dem Abscheider an das ankommende Kältemittel abgegeben werden könnte. Es wird sich daher am Anfang um einen Kältemittelnebel handeln, der durch die Turbine er­ zeugt wird. Wenn dann das Kältemittel durch den Verdränger­ kolbenverdichter 36 verdichtet wird, schaukelt sich der Vorgang auf, so daß schließlich im Abscheider 24 dem an­ kommenden Kältemittel Wärme zugeführt wird. Durch diese Wärmezufuhr und durch die zugeführte kinetische Energie erfolgt dann die vollständige Vergasung desselben.

Das Kältemittel gelangt über den Kondensator 44 schließ­ lich in flüssiger Form in die Sammelflasche 68. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel versorgt der Ventilator 46 den Kondensator 44 mit Luft. Der Kondensator 44 kann zur Nachverflüssigung erforderlich sein, wenn es in dem Turbinengehäuse 12 nicht zur vollständigen Verflüssigung des Kältemittels kommen sollte. Der Ventilator 46 bläst in diesem Fall zwar erwärmte Luft über den Kondensator 44, das in dem Kondensator enthaltene Kältemittel ist aber immer viel wärmer als die Luft, die über den Kondensator geblasen wird (andernfalls wäre der Motor 42 falsch ausge­ legt).

Mit der Vorrichtung nach der Erfindung kann Kältemittel nicht nur aus einer Kälteanlage rückgewonnen werden, son­ dern eine Kälteanlage kann auch mit Kältemittel befüllt werden. Das Problem des Kältemitteleinfüllens in eine Kälteanlage besteht darin, daß der Einfüllvorgang sehr langwierig ist und daß auf keinen Fall flüssiges Kälte­ mittel in die übliche Kälteanlage gelangen darf, weil sonst wie eingangs erwähnt der Kältemittelkompressor Scha­ den nehmen könnte. Deshalb muß eine Kälteanlage stets mit gasförmigem Kältemittel gefüllt werden. Das sei an einem Beispiel des bislang üblichen Befüllens von Kälteanlagen etwas näher erläutert.

Wenn eine Kälteanlage das erste Mal in Betrieb genommen wird, ist zuerst das Evakuieren mittels einer Vakuumpumpe erforderlich. Die Vakuumkpumpe wird auf der Saugseite des Kompressors angeschlossen. Da sich auf diese Weise aber kein vollständiges Vakuum erzielen läßt, wird nach einer gewissen Zeit das Vakuum mit Kältemittel gebrochen, indem an die Saugseite des Kompressors eine mit Kältemittel ge­ füllte Sammelflasche angeschlossen und durch den Kompres­ sor gasförmiges Kältemittel in die Anlage gesaugt wird. Dann wird erneut evakuiert, um Restluft und Feuchtigkeit zu verdrängen. Der Vorgang des Brechens des Vakuums mit dem Kältemittel muß mehrmals wiederholt werden, um ein wirkliches Vakuum in der Kälteanlage zu erzeugen und de­ ren Inneres wirklich trocken zu machen. Wenn ein Meßgerät anzeigt, daß das gewünschte Vakuum erreicht ist, wird die­ ses Vakuum schließlich noch einmal mit Kältemittel aus der Sammelflasche gebrochen, bis Druckausgleich erreicht ist. Dann kann die Anlage in Betrieb genommen werden. Würde man bei dem geschilderten Vorgang die Sammelflasche umdrehen, würde flüssiges Kältemittel in die Anlage gelangen und der Kompressor zerstört werden.

Der geschilderte Vorgang läßt sich mit der hier beschrie­ benen Vorrichtung wesentlich schneller und ungefährlicher ausführen, denn statt des direkten Anschließens einer Sam­ melflasche an die zu befüllende Kälteanlage wird die Sam­ melflasche über die hier beschriebenen Vorrichtung an die Anlage angeschlossen und das Kältemittel mittels der Vor­ richtung in die Anlage gepumpt. Dazu ist es lediglich er­ forderlich, die Drehrichtung des Motors 42 umzukehren, da­ mit die Vorrichtung Kältemittel aus der Sammelflasche an­ saugen kann. Die Vorrichtung kann ohne weiteres flüssiges Kältemittel ansaugen, weil über die nun als Austritts­ öffnung fungiernde Eintrittsöffnung 52 auf jeden Fall vernebeltes und schließlich gasförmiges Kältemittel an die zu befüllende Kälteanlage abgegeben wird.

Die Vorrichtung zum Rückgewinnen von Kältemittel ist vor­ stehend zwar im Zusammenhang mit einer Kälteanlage be­ schrieben worden, sie ist jedoch auch bei anderen thermo­ dynamischen Kreisprozessen, wie z. B. einer Wärmepumpe, ver­ wendbar.

Der in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendete Be­ griff "Kältemittel" soll alle für einen thermodynamischen Kreisprozeß erforderlichen Fluide, wie z. B. Ammoniak, Helium, Sauerstoff oder allgemein alle Gase, die verflüssigbar sind, umfassen.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Rückgewinnen von Kältemittel, insbeson­ dere aus einer Kälteanlage, mit einem durch einen Motor (42) angetrie­ benen Verdichter (36), mit einer Sammelflasche (68) für das rückgewonnene Kältemittel und mit einer dem Verdichter (36) vorgeschalteten Verdampfungseinrichtung (24), dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (36) ein Verdrängerkolbenverdichter ist und daß die Verdampfungsein­ richtung (24) als Zentrifugalabscheider ausgebildet ist und einen Kanal (50) zum Hindurchleiten von Kältemittel aus dem Verdichter (36) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugalabscheider (24) aus einer durch den Motor (42) angetriebenen Turbine mit einem Turbinengehäuse (12) besteht, das saugseitig eine mit der Kälteanlage verbindba­ re Eintrittsöffnung (52), druckseitig eine Spiralschnecke (54) und dazwischen in der Gehäusewand (13) den Kanal (50) hat, wobei der Verdichter (36) druckseitig mit dem Eingang (56) des Kanals (50) und saugseitig mit dem Ausgang (70) der Spiralschnecke (54) verbunden ist und wobei der Ausgang (60) des Kanals (50) an eine zu der Sammelflasche (68) führende Leitung (62) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Turbine ein Turbinenrad (32) aufweist, das in Richtung zur Eintrittsöffnung (52) im wesentlichen konisch zuläuft und zwei Bereiche (32 a, 32 b) mit unterschiedlich ausgebildeten Oberflächen aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Oberflächenbereich (32 a) Rillen (80) aufweist und daß der zweite Oberflächenbereich (32 b) aufgerauht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (80) eine Gewindesteigung haben und daß die Man­ tellinien des Turbinenrades (32) im zweiten Oberflächenbe­ reich (32 b) einen kegelschnittförmigen Verlauf haben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Turbinengehäusewand (13) an der Innenseite mit mehreren in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten, schraubenlinienförmig ansteigenden weiteren Rillen (11 a, 11 b) versehen ist, an deren Endwindung jeweils eine Absaug­ leitung (76, 78) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugleitungen (76, 78) jeweils an eine Membranpumpe (74 a, 74 b) angeschlossen sind, die durch die Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite des Verdichters (36) betätig­ bar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kanal (50) in der Turbinengehäusewand (13) schraubenlinienförmig angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der zu der Sammelflasche (68) führenden Leitung (62) ein Kondensator (44) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (44) ein Ventilator (46) zugeordnet ist, der durch den Motor (42) antreibbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (32) auf der Verdichter­ welle (30) angeordnet und diese mit dem Motor (42) gekuppelt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinengehäuse (12) ein gesonder­ tes, einstückiges Gehäuse ist, das an ein in Längsrichtung zweigeteiltes, vorzugsweise mit Traggriff (18) und Füßen (16) versehenes Verdichter- und Motorgehäuse (14) ange­ schlossen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinengehäuse (12) außen mit Rip­ pen (15) versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Turbinenrades (32) treppenförmig ausge­ bildet ist.