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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um einem
unter Druck stehenden System niedrigsiedende Medien in einen
Speicherbehälter hinein zu entziehen, sowie auf eine
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
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Unter der Bezeichnung "unter Druck stehendes System" kann
beispielsweise ein Kühlkreis einer Kühlvorrichtung, eine
Auffangeinrichtung für ein flüssiges Kühlmedium eines
Kühlkreises sowie jeder Behälter für ein tief- bzw.
niedrigsiedendes Medium verstanden werden, beispielsweise ein
Transportbehälter für ein flüssiges Kühlmedium, ein
Speicherbehälter für ein niedrigsiedendes Medium zum Füllen von
Feuerlöschern und dergleichen. Unter dem Ausruck
"niedrigsiedendes Medium" können fluorierte und chlorierte
Kohlenwasserstoffe verstanden werden, die als Kühlmittel
Verwendung finden und unter der Bezeichnung Freon vertrieben
werden, ferner halogenierte Kohlenwasserstoffe zur
Verwendung in Feuerlöschern, verflüssigte Gase sowie alle
anderen Flüssigkeiten mit einem niedrigen Siedepunkt von
unter 80 ºC bei normalem Barometerdruck.
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In verschiedenen Industriezweigen, Unternehmen und
Dienstleistungsbetrieben, im Gesundheitsdienst, in der
Landwirtschaft und in Haushalten sind Anordnungen im Einsatz, die
sich als Arbeitsmittel eines niedrigsiedenden Mediums
bedienen, das in einem unter Druck stehenden System enthalten
ist. In vielen Fällen sind diese Mittel aus hygienischen
Gründen, und gelegentlich auch aus ökologischen Gründen, zu
verwerfen. Solche Medien müssen häufig aus dem Drucksystem
abgezogen werden. Sie werden vielfach in die Atmosphäre
abgegeben oder es werden speziell hierfür konzipierte
Pumpeinrichtungen verwendet, wobei sich das Problem stellt,
daß Restdämpfe des Kühlmittels, die nach dem Abpumpen der
Flüssigkeit zurückbleiben, sich nicht ohne weiteres
entfernen lassen. Zum Beispiel wird in Fällen, in denen aus
irgendeinem Grund das Kühlmittel aus
Kondensationskühleinheiten und Kühlkreisen entfernt beziehungsweise abgepumpt
werden muß, dieses Kühlmittel in die umgebende Atmosphäre
abgegeben. Es ist eine bekannte Tatsache, daß fluorierte und
chlorierte Kohlenwasserstoffe, die als Kühlmittel verwendet
werden, die Ozonschicht der Atmosphäre angreifen, was zu
einer erheblichen Beeinträchtigung der Umweltbedingungen
insgesamt führt. Daher ist man nach Wegen auf der Suche, um
ein Abströmen dieser Kühlmittel in die Atmosphäre zu
verhindern. Bei bekannten Anordnungen zum Abziehen von
Kühlmitteln, wie beispielsweise in der DE-OS 30 01 224
beschrieben, ist dieses Problem des Abziehens von Kühlmitteldämpfen
aus Kühlkreisen und Kondensationseinheiten bereits in
Angriff genommen worden, jedoch bei geringer Pumpleistung und
einer sich ungünstig auswirkenden Unterkühlung der
Kühleinheit; darüber hinaus ist aufgrund der erfolgten Destillation
des Kühlmittels ein erheblicher Anteil von in dem flüssigen
Kühlmittel enthaltenen Verunreinigungen in dem Kühlkreis
verblieben. Dies betrifft insbesondere Produkte eingebauter
Elektromotoren, die aufgrund eines Kurzschlusses beschädigt
worden sind, halbhermetische sowie hermetische Kompressoren,
verunreinigtes Öl und andere Verunreinigungen, die bei den
vorhandenen Bedingungen eine höhere Siedetemperatur
aufweisen als das verwendete Kühlmittel. Da praktisch das gesamte
Kühlmittel mittels eines Saugfilters und eines Kompressors
abgepumpt wird, der in den meisten Fällen ein hermetischer
Kompressor ist, reduziert sich die Lebensdauer des
Kompressors, der elektrische Stromverbrauch nimmt zu, und es
ist ein häufiger Austausch des Saugfilters erforderlich.
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Die bekannten Einrichtungen dieser Art weisen im allgemeinen
ein Gesamtgewicht von etwa 50 kg auf, sind kostspielig,
und der Umgang mit ihnen erweist sich als schwierig und
erfordert einen Kraftaufwand.
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Die internationale Anmeldung WO 89/02567 betrifft ein
Verfahren zur beschleunigten Leerung von Kühlmitteln aus
groß dimensionierten Kühlmittel- und Heizpumpeinheiten
aufgrund einer durch einen Kompressor erzeugten
Druckdifferenz, bei dem jedoch die Druckdifferenz solange
konstant gehalten wird, bis das Drucksystem geleert ist.
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Bekannter Stand der Technik ist auch die DE 36 16 591, in
welcher die Förderung eines Kühlmittels aus einem Kühlkreis,
beispielsweise aus einem unter Druck stehenden System, in
einen Kühlmittel-Speicherbehälter offenbart ist. Um ein
unkontrolliertes Ausströmen des Kühlmittels während dieses
Arbeitsganges in die Atmosphäre zu vermeiden, ist die
Anordnung so ausgelegt, daß das als Dampf vorliegende
Kühlmittel aus dem Drucksystem abgezogen und verflüssigtes
Kühlmittel in den Speicherbehälter geleitet wird. Die
Abzugsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfaßt
einen Kompressor and einen in Reihe geschalteten
luftgekühlten Kondensator.
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Aufgabe dieser offenbarten Vorrichtung ist es lediglich, die
Kühlmitteldämpfe abzuziehen und sie anschließend zu
verflüssigen. Bei den Kühlkreisen mit Kondensation jedoch, d.h.
mit Kondensator, ist ein erheblicher Kühlmittelanteil in
Flüssigform verhanden. Die entzogene Menge ist durch die
Verdampfungsmenge in dem Drucksystem eingeschränkt.
Gegenwärtig ist es unmöglich, und auch verboten, die
Verdampfungsmenge durch Erwärmen dieses unter Druck stehenden
Systems heraufzusetzen, so daß die gesamte entzogene Menge
auf die natürliche Verdampfung des Kühlmittels beschränkt
ist. Darüber hinaus ist bei der vorstehend beschriebenen
Vorrichtung die Förderung von flüssigem Kühlmittel von einem
Speicherbehälter in den anderen nicht möglich.
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Im Gegensatz zu dem zuletzt genannten Stand der Technik ist
es nach einem Verfahren und einer Anordnung der vorliegenden
Erfindung möglich, das flüssige Kühlmittel und die
Kühlmitteldämpfe unabhängig von dem Verdampfungsprozess in dem
unter Druck stehenden System zu fördern.
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfügung, um einem
unter Druck stehenden System niedrigsiedende Medien in einen
Speicherbehälter hinein zu entziehen, folgende Schritte
umfassend:
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a) Periodisches Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen dem
unter Druck stehenden System und dem Speicherbehälter durch
Absaugen von Dämpfen aus dem Speicherbehälter, Komprimieren
der Dämpfe und Zuführen derselben in das unter Druck
stehende System, wodurch der Druck im Speicherbehälter verringert
und der Druck im unter Druck stehenden System über den
Verflüssigungspegel erhöht wird, und
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b) Entziehen des niedrigsiedenden Mediums, jeweils nach der
Erzeugung der Druckdifferenz, aus dem unter Druck stehenden
System und Entleeren desselben in den Speicherbehälter durch
eine Einrichtung, die die Druckdifferenz reduziert.
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Die vorliegende Erfindung macht ferner eine Anordnung zur
Durchführung des Verfahrens verfügbar, mit einer
Entzugsleitung und einer Rückführleitung, die beide ein mit einem
unter Druck stehenden System verbundenes erstes Ende und ein
zweites Ende, das mit einem Speicherbehälter verbunden ist,
haben, einem Kompressor in der Rückführleitung, dessen
Ansaugseite mit dem zweiten Ende und dessen Auslaßseite mit
dem ersten Ende verbunden ist, und einer ersten
Flußsteuerungseinrichtung in der Entzugsleitung, wobei die ersten
Enden beider Leitungen als eine erste einzelne Leitung für
den Anschluß an das Drucksystem und die zweiten Enden beider
Leitungen als eine zweite einzelne Leitung zum Anschluß an
den Speicherbehälter ausgebildet sind.
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Erfindungsgemäß wird, nachdem ein Druckausgleich zwischen
dem Drucksystem und dem Speicherbehälter hergestellt worden
ist, wobei das Kühlmittel von dem Drucksystem in den
Speicherbehälter abzupumpen ist, der Druck in dem
Speicherbehälter reduziert und der Druck in dem Drucksystem
heraufgesetzt. Dämpfe aus dem Speicherbehälter werden in das unter
Druck stehende System abgesaugt, und das niedrigsiedende
Medium wird aufgrund einer nunmehr erzeugten Druckdifferenz
von dem unter Druck stehenden System in den Speicherbehälter
hinein entzogen.
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Das Ergebnis dieses Vorgehens ist, daß aufgrund der
erhaltenen hohen Druckdifferenz zwischen dem Drucksystem und dem
Speicherbehälter ein verhältnismäßig schnelles Ansteigen der
Menge an abgepumptem Medium erzielt wird. Diese Wirkung wird
durch Vorsehen einer Entzugsleitung erreicht, die das
Drucksystem mit dem Speicherbehälter verbindet, sowie einer
Rückführleitung, an die ein Kompressor angeschlossen ist. Der
größere Anteil des niedrigsiedenden Mediums wird im
Flüssigzustand durch die Entzugsleitung jenseits des Kompressors
abgepumpt, der dadurch nur in geringem Maße Dämpfen des
niedrigsiedenden Mediums ausgesetzt ist, was wiederum die
Lebensdauer des Kompressors verlängert. Darüber hinaus
stellt sich während dieses Entziehens der Flüssigkeit keine
unerwünschte Unterkühlung des abgepumpten Drucksystems ein;
die Temperatur desselben steigt vielmehr an, und der
Speicherbehälter wird unterkühlt. Ein weiterer Vorteil ist der,
daß die abgepumpte niedrigsiedende Flüssigkeit den größten
Anteil an unerwünschten in der Flüssigphase gelösten Stoffen
(Verunreinigungen) mit sich nimmt. Ein Entziehen von
Restbeständen des niedrigsiedenden Mediums in Form von Dämpfen
kann durch Vorsehen eines Kondensators in einer getrennten
Leitung erreicht werden.
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Die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Abzugsverfahrens ermöglicht ein fünfmal schnelleres Entziehen
des niedrigsiedenden Mediums als Anordnungen des Standes der
Technik. Das Gewicht der Anordnung der vorliegenden
Erfindung beträgt dabei weniger als die Hälfte der bekannten
Anordnungen, so daß sie sich leicht transportieren und direkt
an Ort und Stelle einsetzen läßt, beispielsweise an der
beschädigten Kühleinheit.
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Bei einem Prototyp einer erfindungsgemäß arbeitenden
Anordnung zum Abpumpen eines flüssigen Kühlmittels, bekannt unter
der Handelsbezeichnung "Freon R 12", in Form einer
Auffangeinrichtung mit 15 Kg Fassungsvermögen für das Kondensat der
Kühleinheit von einem unter Druck stehenden System in einen
Speicherbehälter mit einem nutzbaren Fassungsvermögen von
7 Kg wurde eine Abpumpleistung von 70 Kg Kühlmittel pro
Stunde erreicht. Das Gewicht der Anordnung betrug nur 21 Kg.
Anordnungen, die für denselben Zweck eingesetzt werden und
bei denen eine maximale Abpumpleistung von 10 Kg/h erzielt
wird, haben ein Gewicht von etwa 50 Kg.
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Nachstehend werden zwei Ausführungsformen einer
erfindungsgemäßen Anordnung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf
die schematischen Darstellungen im einzelnen beschrieben. In
diesen ist
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Fig. 1 eine Schaltanordung, aus dem die Verbindung zwischen
Drucksystem und Speicherbehälter mittels einer
Entzugsleitung und einer Rückführleitung hervorgeht,
und
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Fig. 2 eine Anordnung mit einer getrennten Leitung mit
einem Kondensator.
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Fig. 1 zeigt ein unter Druck stehendes System 1, das mit
einem Speicherbehälter 2 über eine Entzugsleitung 3
verbunden ist, die eine Verschlußeinrichtung 10 aufweist. Eine
Rückführleitung 4 mit einem Kompressor 5 ist an ihren Enden
mit der Entzugsleitung 3 verbunden. Das Drucksystem 1 weist
eine eigene Verschlußeinrichtung 8 auf, und der
Speicherbehälter 2 ist mit einer Verschlußeinrichtung 9 versehen.
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Zur Eliminierung der Druckdifferenz zwischen dem
Drucksystem 1 und dem Speicherbehälter 2 werden die
Verschlußeinrichtung 8 des Drucksystems 1, die Verschlußeinrichtung 9
des Speicherbehälters 2 und die Verschlußeinrichtung 10
geöffnet. Nach Eliminierung der Druckdifferenz wird die
Verschlußeinrichtung 10 geschlossen und der Kompressor 5 in
Betrieb gesetzt, der über die Rückführleitung 4 die Dämpfe
des niedrigsiedenden Mediums aus dem Speicherbehälter 2
absaugt und sie einer Zwangsrückführung in das Drucksystem 1
unterwirft, wodurch gleichzeitig der Druck in dem
Speicherbehälter 2 reduziert und der Druck in dem Drucksystem 1
heraufgesetzt wird. Nachdem ein gewünschter Druckunterschied
erhalten worden ist, wird der Kompressor 5 angehalten, und
die Verschlußeinrichtung 10 wird erneut geöffnet. Aufgrund
der erzeugten Druckdifferenz strömt das niedrigsiedende
Medium im Flüssigzustand über die Entzugsleitung 3 solange
in den Speicherbehälter 2, bis die Druckdifferenz eliminiert
ist, woraufhin der Kompressor 5 erneut in Betrieb gesetzt,
die erste Verschlußeinrichtung 10 geschlossen und der
gesamte Zyklus solange wiederholt wird, bis das gesamte
niedrigsiedende Medium abgezogen ist. Die Restdämpfe des
niedrigsiedenden Mediums aus dem Drucksystem 1 werden dadurch
abgesaugt, daß man das Drucksystem 1 gegen den
Speicherbehälter 2 austauscht, die erste Verschlußeinrichtung 10
schließt und den Kompressor 5 in Betrieb setzt. Die
Verschlußeinrichtung 8 des Drucksystems 1 und die
Verschlußeinrichtung 9 des Speicherbehälters 2 bleiben während der
gesamten Abzugszeit geöffnet.
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Fig. 2 zeigt ein Drucksystem 1, das mit einem
Speicherbehälter 2 über eine Entzugsleitung 3 und eine
Rückführleitung 4, die einen Kompressor 5 aufweist und an ihren Enden
an die Entzugsleitung 3 angeschlossen ist, verbunden ist.
Das Drucksystem 1 ist mit einer eigenen
Verschlußeinrichtung 8 und der Speicherbehälter 2 mit seiner
Verschlußeinrichtung 9 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist die
Entzugsleitung 3 mit zwei Verschlußeinrichtungen versehen,
einer ersten Verschlußeinrichtung 10 und einer zweiten
Verschlußeinrichtung 11. Der Speicherbehälter 2 ist über
eine separate Leitung 6, die einen Kondensator 7 aufweist,
und eine dritte Verschlußeinrichtung 12 mit dem Druckauslaß
des Kompressors 5 verbunden. Die Rückführleitung 4 ist mit
einer vierten Verschlußeinrichtung 13 versehen.
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Die Anordnung gemäß Fig. 2 arbeitet so, daß zur Herstellung
des Druckausgleichs zwischen dem Drucksystem 1 und dem
Speicherbehälter 2 die erste Verschlußeinrichtung 10 und die
zweite Verschlußeinrichtung 11 geöffnet sind. Nach
Eliminierung der Druckdifferenz wird die erste
Verschlußeinrichtung geschlossen und die vierte Verschlußeinrichtung 13
geöffnet, während die zweite Verschlußeinrichtung 11 geöffnet
bleibt. Es wird der Kompressor 5 in Betrieb gesetzt, der
über die Rückführleitung 4 Dämpfe des niedrigsiedenden
Mediums aus dem Speicherbehälter 2 absaugt und sie einer
Zwangsrückführung in das Drucksystem 1 unterwirft, unter
gleichzeitiger Druckreduzierung in dem Speicherbehälter 2
und einer Heraufsetzung des Drucks in dem Drucksystem 1.
Nach Erhalt der gewünschten Druckdifferenz wird der
Kompressor 5 angehalten und die erste Verschlußeinrichtung 10
erneut geöffnet. Die vierte Verschlußeinrichtung 13 kann
entweder geschlossen werden oder geöffnet bleiben. Aufgrund
der erzeugten Druckdifferenz strömt das niedrigsiedende
Medium im Flüssigzustand solange durch die Entzugsleitung 3,
bis die Druckdifferenz wieder eliminiert ist, woraufhin der
Kompressor 5 erneut in Betrieb gesetzt wird, die erste
Verschlußeinrichtung 10 geschlossen, die vierte
Verschlußeinrichtung 13 (sofern sie nicht offen geblieben ist)
geöffnet und der gesamte Zyklus wiederholt wird, bis alles
niedrigsiedende Medium abgezogen ist. Die restlichen Dämpfe
des niedrigsiedenden Mediums werden dadurch abgesaugt, daß
die erste Verschlußeinrichtung 10 geöffnet, die
Verschlußeinrichtungen 11 und 13 geschlossen, der Kompressor 5 in
Betrieb gesetzt, die dritte Verschlußeinrichtung 12 geöffnet
und über den Kondensator 7 das verflüssigte niedrigsiedende
Medium in den Speicherbehälter 2 zwangseingespeist wird.
Verschlußeinrichtungen, deren Funktion in den einzelnen
Stufen nicht erwähnt ist, sollten geschlossen sein; die
Verschlußeinrichtung 8 des Drucksystems 1 und die
Verschlußeinrichtung 9 des Speicherbehälters 2 sind während des
Abzugs des niedrigsiedenden Mediums geöffnet. Der Abzug des
niedrigsiedenden Mediums kann auch dadurch bewirkt werden,
daß man die dritte Verschlußeinrichtung l3 mittels des
Kondensators 7 in der separaten Leitung 6 öffnet. Der
Kompressor steht dadurch still, und die erste
Verschlußeinrichtung 10 is geschlossen.
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Die Anordnung kann beispielsweise auch verwendet werden, um
niedrigsiedende Medien, insbesondere Kühlmittel, von
Transportbehältern zu Druckförderbehältern abzupumpen, um von
einem Behälter in einen anderen zu pumpen, beispielsweise um
Kühlmittel zu regenerieren, wo, sofern erforderlich, das
flüssige Kühlmittel mit Hilfe eines Regenerierungsfilters
entweder direkt hinübergepumpt wird, in welchem Falle der
Behälter mit dem verunreinigten Kühlmittel, der mit dem
Saugteil der erfindungsgemäßen Anordnung verbunden ist, mit
seiner Verschlußeinrichtung nach unten gekehrt wird, um auf
diese Weise ein direktes Hinüberpumpen des flüssigen Mediums
zu ermöglichen, während die Anordnung wie beschrieben
arbeitet, oder aber, für den Fall, daß eine Destillation des
Kühlmittels erforderlich ist, die Anordnung unter
Bedingungen betrieben wird, in denen Dampf abgesaugt wird und der
Behälter mit dem verunreinigten Kühlmittel in diesem Fall
als zweckentfremdeter Verdampfer wirkt, und zwar in seiner
Ursprungsposition, das heißt, mit nach oben gekehrtem
Ventil. The ganze Anordnung läßt sich ohne weiteres durch
Verwendung elektrisch geregelter Verschlußelemente,
Druckaufnahmen und Strömungsaufnahmen der Flüssigkeit
automatisieren.