DE4120272C2 - Verfahren zum Entfernen von nicht kondensierbaren Gasen aus einer Kälteanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von nicht kondensierbaren Gasen aus einer Kälteanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine ent­ sprechende Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Beim Entfernen von Wasser und nicht kondensierbaren Gasen wie Luft aus Kälteanlagen verbessern Entlüftungssysteme die Kälteleistung dadurch, daß der Verflüssigerdruck nicht über­ mäßig ansteigt aufgrund der Gegenwart von nicht kondensier­ baren Gasen.

Solch ein Entlüftungssystem konzentriert im allgemeinen Luft aus dem Kühlsystem, wobei die Temperaturdifferenz zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger ausgenutzt wird. Das gasförmige Kältemittel, das einen geringen Luftanteil auf­ weist, strömt von dem Verflüssiger über eine Öffnung in eine kleine Entgasungskammer, die eine Kühlschlange enthält, die durch die Entspannung von flüssigem Kältemittel aus dem Verflüssiger auf der Temperatur des Verdampfers gehalten wird. Während das Kältemittel in der Entgasungskammer kondensiert und über ein Schwimmerventil zu dem Verdampfer zurückfließt, verbleibt die Luft in der Entgasungskammer und wird konzentriert. Dadurch steigt der Druck an, und die Luft kann mittels einer kleinen Vakuumpumpe in die Atmosphäre evakuiert werden. Mit solch einem Kondensationsprozeß ist es schwierig, das Kältemittel vollständig von den nicht­ kondensierbaren Gasen abzutrennen, so daß ein gewisser Kältemittelanteil mit den nichtkondensierbaren Gasen in die Atmosphäre abgegeben wird. Dies bedeutet nicht nur einen Kältemittelverlust, der eventuell ersetzt werden muß, sondern stellt auch eine nicht erwünschte Belastung der Erdatmosphäre dar.

Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren (US-PS 4 304 102) aus, das die Entfernung von nicht-kondensierbaren Gasen aus einer Kälteanlage bezweckt. Die bekannte Kälte­ anlage verwendet zur Verbesserung des Kondensationsprozesses einen Kompressor, um den Druck in der Entgasungskammer zu erhöhen. Dies hat den Effekt, daß mehr Kältemittel konden­ siert und somit eine geringere Kältemittelkonzentration in den nicht-kondensierbaren Gasen vorliegt, die in die Atmosphäre abgegeben werden. Jedoch ist diese Verbesserung praktisch limitiert, da relativ hohe Drücke notwendig sind, um eine Kondensation des gesamten Kältemittels in der Entgasungskammer zu erzielen.

Ferner ist es bekannt (US-PS 4 316 364), im Entgasungskreis­ lauf einen Adsorber anzuordnen, mit dem die nicht-konden­ sierbaren Gase gebunden werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die nicht kondensierbaren Gase mit einem möglichst geringen Kälte­ mittelanteil an die Atmosphäre abzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bis 6.

Erfindungsgemäß werden die aus der Entgasungskammer abgegebenen Gase in den Kohlenstoffadsorber geleitet, wo Kältemittel adsorbiert wird. Die nicht-kondensierbaren Gase aus dem Adsorberbehälter werden an die Atmosphäre abgegeben. Zum Regenerieren des Adsorbers wird der Behälter dann abge­ pumpt, um das Kältemittel dann zu desorbieren und es der Kälteanlage zuzuführen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung erhöht ein Kompressor den Druck in der Entgasungskammer, wodurch der Anteil des kondensierenden Kältemittels steigt. Die Restgase in der Entgasungskammer werden dann mittels eines Überdruckventils in den Adsorberbehälter geführt. Dieser Behälter wird seinerseits bei Erreichen eines vorbestimmten Druckwertes mit Hilfe eines Magnetventils zur Atmosphäre entspannt. Der Adsorberbehälter wird periodisch mit dem Verdampfer verbunden, um den Adsorber zu regenerieren. Der Grad der Regenerierung kann durch die Verwendung einer Vakuumpumpe gesteigert werden. Ferner kann ein elektrisches Heizgerät zur weiteren Steigerung des Regenerierungsprozesses benutzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer typischen Kälteanlage, in der ein Kältemittel- Rückgewinnungssystem nach der Erfindung eingebaut ist.

Gemäß Fig. 1 ist mit 10 ein Kältemittel-Rückgewinnungssystem bezeichnet, das in ein Entgasungssystem 11 eines Kältekreis­ laufes eingesetzt ist, der einen Verdampfer 12, einen Verflüssiger 13 und eine Entgasungskammer 14 aufweist. Der Verdampfer 12 und der Verflüssiger 13 sind konventionell installiert, um einen Teil eines Kältekreislaufes (nicht gezeigt) zu bilden, wobei der Kreislauf eine Expansions­ vorrichtung für die Einführung des Kältemitteldampfes in den Verdampfer 12 und einen Kompressor aufweist, der dann den von dem Verdampfer 12 kommenden, erhitzten Dampf komprimiert, bevor er in den Verflüssiger 13 eintritt.

Die Entgasungskammer 14 enthält eine Kühlschlange 16, welche die Mischung aus nicht-kondensierbaren Gasen und kondensierbarem Kältemittel so abkühlt, daß das Kältemittel partiell kondensiert und dadurch von den nicht-kondensier­ baren Gasen abgetrennt wird. Die Kühlschlange 16 wird durch das Kältemittel gekühlt, das von dem Verflüssiger 13 in flüssiger Form durch einen Filter 17 und eine Leitung 18 zu einer Drossel 19 strömt, wo es zu Dampf entspannt wird, der anschließend durch die Kühlschlange 16 strömt, wo er ver­ dampft und anschließend entlang der Leitung 21 zu dem Verdampfer 12 strömt.

Das Kältemittel, welches entgast werden muß, wird dem Verflüssiger 13 entnommen und enthält nicht-kondensierbare Gase und Wasserdampf. Diese Gasmischung wird über eine Leitung 22, ein Ventil 23 und einen Kompressor 24 geführt, wobei der Druck der Gasmischung in dem Kompressor auf etwa 2,8 bar angehoben wird. Das Kältemittel strömt anschließend durch ein Ventil 25, einen Ölabscheider 26, eine Leitung 27, ein Ventil 28 und schließlich zu der Entgasungskammer 14. Da der größte Teil der Gasmischung kondensierbar ist und in etwa die Temperatur des Verdampfers 12 besitzt (und einen höheren Druck als dieser), wird Wasserdampf und Kältemittel­ gas kondensieren und auf den Boden der Entgasungskammer 14 fallen. Da Wasser leichter als Kältemittel ist, wird es in einer oberen Kammer 29 abgetrennt, von wo es mittels eines Durchgangsventils 31 abgezogen werden kann. Das schwerere Kältemittel gelangt in eine untere Kammer 32, aus der es mit Hilfe eines Schwimmerventils 33 automatisch entfernt wird, wenn der Kältemittelstand in der Kammer ansteigt. Das flüssige Kältemittel strömt dann entlang der Leitung 21 in den Verdampfer 12 zurück.

Vom oberen Ende der Entgasungskammer 14 erstreckt sich eine Gasleitung 33 zu einem Überdruckventil 34, welches bei 2,8 bar öffnet, und darüber hinaus zu einem Adsorber­ behälter 36. Dieser enhält Aktivkohle als Adsorptions­ material 35, das die Funktion hat, jegliches Kältemittel in der Gasmischung, welche von der Gasleitung 33 kommt, zu adsorbieren. Ein geeignetes Material für die Verwendung in dem Filtertank 36 ist granulierte Aktivkohle. Der Adsorber­ behälter 36 ist mit einer Leitung 37 verbunden, die zu einem Magnetventil 38 führt. In der Leitung 37 ist betriebsmäßig ein Druckschalter 39 installiert, der das Magnetventil 38 öffnet, wenn der Druck in der Leitung 37 einen vorbestimmten Wert übersteigt, beispielsweise um 0,7 bar. Aus Sicherheits­ gründen ist ein Überdruckventil 41 an dem anderen Ende der Leitung 37 vorgesehen, das auf einen höheren Druck einge­ stellt ist, beispielsweise um 1 bar höher, so daß im Falle des Ausfalls des Druckschalters 39 und des Magnetventils 38 das Überdruckventil 41 öffnen kann.

Mit der Leitung 37 ist über eine Leitung 42 eine Vakuumpumpe 43 verbunden, die mit einem Magnetventil 44 und schließlich mit der Leitung 21 verbunden ist, die zu dem Verdampfer 12 führt. Der Zweck der Vakuumpumpe besteht darin, den Adsorber zu regenerieren in einer Weise, die weiter unten beschrieben wird. Ein Heizgerät 40 ist betriebsmäßig mit dem Adsorberbehälter 36 verbunden, um die Regenerierung zu fördern.

Es sei vermerkt, daß bei dem oben beschriebenen Prozess der Adsorber 35 in dem Behälter 36 durch das Vakuumpumpen­ verfahren nicht vollständig regeneriert wird, sondern vielmehr eine restliche Konzentration an Kältemittel enthält. Der Betrieb der Vakuumpumpe 43 reduziert die Konzentration des Kältemittels jedoch so weit, daß der Adsorber für den nächsten Zyklus bereitsteht.

Claims (6)

1. Verfahren zum Entfernen von nicht kondensierba­ ren Gasen aus einer Kälteanlage, die einen Kältekreislauf mit einem Kältemittel, einem Verflüssiger und einem Ver­ dampfer enthält, mit einer Entgasungskammer, welcher ein Gasgemisch aus dem Kondensator zugeführt wird, welches Kältemittel und nicht kondensierbare Gasbestandteile ent­ hält, wobei das Gasgemisch im Entgasungsbehälter gekühlt, weitgehend verflüssigt und das Kondensat wieder der Kälte­ anlage zugeführt wird, während die nicht kondensierbaren Gase ins Freie abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht kondensierbaren Gase über einen Adsorber ins Freie geleitet werden, in welchem restliche Kältmittelan­ teile zurückgehalten werden, daß der Adsorber periodisch regeneriert und das dabei desorbierte Kältemittelgas wieder in die Kälteanlage zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Regenerieren des Adsorbers dieser an eine Vakuumpumpe angeschlossen wird, welche den Druck im Adsorber erniedrigt und das desorbierte Kältemittel in die Kälte­ anlage zurückführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Kondensator entnommene Gasgemisch komprimiert wird, bevor es der Entgasungskammer zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht kondensierten Gase nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Drucks in der Entgasungskammer mit Hilfe eines Absperrventils, welches zwischen dem Entgasungsbehälter und dem Adsorber angeordnet ist, über den Adsorber ins Freie abgeleitet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht kondensierten Gase nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Drucks in den Adsorber über ein Absperrventil , welches nach dem Adsorber angeordnet ist, ins Freie geleitet werden.

6. Vorrichtung zum Entfernen von nicht kondensier­ baren Gasen aus einer Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennnzeichnet, daß der Adsorber (35, 36) granulierte Aktivkohle enthält.