EP0498317A1 - Operation of a refrigeration system - Google Patents

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Publication number
EP0498317A1
EP0498317A1 EP92101651A EP92101651A EP0498317A1 EP 0498317 A1 EP0498317 A1 EP 0498317A1 EP 92101651 A EP92101651 A EP 92101651A EP 92101651 A EP92101651 A EP 92101651A EP 0498317 A1 EP0498317 A1 EP 0498317A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oil
refrigerant
compressor
auxiliary
returned
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP92101651A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus Mall
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP0498317A1 publication Critical patent/EP0498317A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F25B31/004—Lubrication oil recirculating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a refrigeration system, in which a refrigerant is conveyed through an refrigerant circuit by means of an oil-lubricated compressor, oil coming from the compressor into the refrigerant circuit, and in which an additive which is insoluble in it but is soluble in the oil is added to the refrigerant .
  • Synthetic oils such as polyol esters and polyalkylene glycols have therefore been developed that dissolve to a limited extent in the chlorine-free refrigerants.
  • these new oils have considerable disadvantages. They work e.g. aggressive to certain materials within the refrigerant circuit, for example electrical insulation and sealing materials, and have strong hygroscopic properties. In addition, they tend to copper plating and have insufficient thermal stability.
  • the addition of oil-dissolving additives is intended to prevent the lubricating oil from stagnating or the removal of paraffin in parts of the refrigeration system.
  • solvents are introduced into the refrigeration cycle at various points in the refrigeration system.
  • the diluted oil then settles at various oil collection points and can be removed from the extraction points.
  • the solvent is added abundantly so that a certain part gets into the evaporator to dissolve the sticked paraffin hanging on the walls.
  • the aim is to dilute the lubricating oil by adding a solvent and to guide the diluted lubricating oil in the refrigerant circuit via the compressor or to discharge it from the circuit.
  • lubricating oil and solvent are passed through the evaporator, which affects the economic efficiency and operational safety of the refrigeration system.
  • the present invention has for its object to design a method of the type mentioned so that even when using oil-insoluble refrigerant, a large return of the oil to the compressor is achieved in an economical manner, without adversely affecting the economy and reliability of the refrigeration system.
  • the invention is particularly intended for use with chlorine-free refrigerants or other refrigerants that are not soluble with conventional oils.
  • these refrigerants are soluble in the auxiliary, extensive de-oiling of the refrigerant is possible.
  • a short chain hydrocarbon e.g. Butane, propane or pentane.
  • Conventional refrigeration oils of mineral origin and synthetic oils based on hydrocarbons are soluble in these hydrocarbons in all proportions.
  • the addition of small amounts of auxiliary substance is sufficient to achieve a constant washing out of the oil within the refrigerant circuit.
  • the oil can be easily recovered with an oil ejector, as described in DE-PS 22 52 583, and can be returned to any point in the refrigerant circuit, in particular to the engine of the compressor.
  • the two phases namely the essentially oil-free refrigerant on the one hand and the oil-auxiliary solution on the other hand, are separated by means of a floating process (similar to gasoline separator DIN 1999).
  • a collection bottle is used, which in the Refrigerant circuit is switched on.
  • the oil-auxiliary solution usually has a lower specific weight than the refrigerant, so that an oil-auxiliary phase floating on top and a pure refrigerant phase underneath arise in the collecting bottle.
  • the oil auxiliary phase is drawn off at the top and supplied to an oil ejector as described in DE-PS 22 52 583. In the oil ejector, the oil is expelled from the oil-auxiliary solution and then returned to the compressor.
  • the phases are separated on the high pressure side of the refrigeration system. In this way, a migration of oil to the evaporator side of the refrigeration system is largely avoided, so that the evaporator can be operated with practically pure refrigerant.
  • the method according to the application is not simply a dilution of the lubricating oil, but rather a washing-out process in which the oil on the high-pressure side of the refrigeration system is constantly washed out of the refrigerant and returned to the compressor.
  • the auxiliary agent acting as a detergent remains on the high-pressure side of the refrigeration system.
  • the two phases of refrigerant and oil auxiliary solution are separated from each other in the collecting bottle by floating, i.e. the specifically lighter phase floats on top of the specifically heavier phase.
  • the oil auxiliary solution is expediently fed to the oil expeller via a connecting line and a check valve.
  • the oil ejector it is used as a detergent serving auxiliary evaporates and is returned as gas via the connecting line to the collecting bottle.
  • the auxiliary substance constantly moves back and forth on the high-pressure side between the condenser and the oil expeller, washing the oil out of the refrigerant. The washed-out oil is separated from the auxiliary in the oil expeller and returned to the compressor.
  • the invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown schematically in the drawing:
  • the figure shows a flow diagram of a refrigeration system with an oil washing device.
  • the diagram shows a conventional refrigerant circuit, consisting of a refrigerant compressor 1 with a downstream oil separator 2, a condenser 4 with a collecting bottle 5, an expansion device 6 for the refrigerant and a refrigerant evaporator 7.
  • a conventional refrigerant circuit an oil expeller is attached to the collecting bottle 5 3 connected, as described in DE-PS 22 52 583.
  • the butane-oil mixture has a lower specific weight than the refrigerant and therefore floats on top of the collecting bottle 5 (12). From there, the butane-oil mixture is removed by means of a sampling tube 10 and fed to the oil ejector 3 by means of the connecting line 9 via the sight glass 8 and a check valve 30. In the oil ejector 3, which is heated with hot refrigerant compressed gas, the auxiliary substance serving as a detergent is evaporated.
  • the check valve 30 has a check valve with at least one bore opening against a bias in the gas flow direction. When the non-return valve is opened, the auxiliary substance evaporated in the oil expeller flows back unhindered at a constant speed through the connecting line 9 to the collecting bottle 5.
  • the hole in the check valve remains liquid butane-oil mixture, adapted to the heating output, metered again to the oil ejector 3.
  • the auxiliary substance therefore constantly moves back and forth on the high-pressure side between the condenser 4 and the oil ejector 3, washing the oil out of the refrigerant in the process.
  • the washed-out oil is separated from the auxiliary material in the oil ejector 3 and returned directly to the engine of the compressor 1 via line 11.
  • the pure refrigerant phase 13 located at the bottom of the collecting bottle 5 is drawn off via line 14 and returned to the compressor 1 via the expansion device 6 and the evaporator 7.

Abstract

Operation of a refrigeration system is described, in which a refrigerant is forwarded through a refrigerant circuit by means of an oil-lubricated compressor 1, oil from the compressor reaching the refrigerant circuit. To achieve a thorough return of the oil to the compressor 1, even when refrigerants are used which are oil-insoluble, it is proposed to add to the refrigerant an auxiliary material, e.g. butane, which is insoluble in the refrigerant but soluble in the oil. Consequently a constant process of washing out of the oil takes place within the refrigerant circuit. Two phases thus arise, namely oil-free refrigerant 13 and an oil-auxiliary material solution 12. The two phases 12 and 13 are separated from each other, and the oil is freed from the auxiliary material and fed back to the compressor 1. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage, bei dem ein Kältemittel mittels eines ölgeschmierten Verdichters durch einen Kältemittelkreislauf gefördert wird, wobei Öl aus dem Verdichter in den Kältemittelkreislauf gelangt, und bei dem dem Kältemittel ein darin unlöslicher, jedoch im Öl löslicher Hilfsstoff zugesetzt wird.The invention relates to a method for operating a refrigeration system, in which a refrigerant is conveyed through an refrigerant circuit by means of an oil-lubricated compressor, oil coming from the compressor into the refrigerant circuit, and in which an additive which is insoluble in it but is soluble in the oil is added to the refrigerant .

Bei Kälteanlagen, die mit einem ölgeschmierten Verdichter arbeiten, befindet sich im Kältemittelkreislauf auch Öl, das den Verdichter als feiner Nebel verlassen hat und vom austretenden Kältemittelgas mitgeführt wird. In den früher verwendeten chlorhaltigen Kältemitteln konnte sich das Öl in der Regel gut lösen, so daß es mit dem Kältemittel zum Verdichter zurückgeführt werden konnte.In refrigeration systems that work with an oil-lubricated compressor, there is also oil in the refrigerant circuit that has left the compressor as a fine mist and is carried along by the escaping refrigerant gas. In the previously used chlorine-containing refrigerants, the oil was usually able to dissolve well, so that it could be returned to the compressor with the refrigerant.

Aufgrund der inzwischen festgestellten umweltschädigenden Wirkungen der chlorhaltigen Kältemittel - man denke beispielsweise an die Ozonproblematik und den Treibhauseffekt - wurden in den letzten Jahren alternative Kältemittel gesucht, die die bisherigen Kältemittel zunehmend ersetzen sollen. Es handelt sich dabei beispielsweise um chlorfreie Kältemittel wie NH₃, R 134a, R 125 und R 152a.Due to the environmentally damaging effects of chlorine-containing refrigerants - think of the ozone problem and the greenhouse effect - alternative refrigerants have been sought in recent years, which are increasingly to replace the previous refrigerants. These are, for example, chlorine-free refrigerants such as NH₃, R 134a, R 125 and R 152a.

Da sich diese neuen chlorfreien Kältemittel nicht in den bekannten Ölen lösen, treten Probleme bei der Rückführung des Öls zum Verdichter auf. Aufgrund der hohen Viskosität des Öls bei tiefen Verdampfungstemperaturen des Kältemittels kann das Öl nicht mehr durch das Kältemittelgas im Kältemittelkreislauf vorwärtsgetrieben und so zum Verdichter zurückgeführt werden.Since these new chlorine-free refrigerants do not dissolve in the known oils, problems arise when the oil is returned to the compressor. Due to the high viscosity of the oil at low evaporation temperatures of the refrigerant, the oil can no longer be propelled by the refrigerant gas in the refrigerant circuit and thus returned to the compressor.

Es wurden daher synthetische Öle wie Polyolester und Polyalkylenglykole entwickelt, die sich in den chlorfreien Kältemitteln begrenzt lösen. Diesen neuen Ölen haften aber erhebliche Nachteile an. Sie wirken z.B. auf gewisse Werkstoffe innerhalb des Kältemittelkreislaufs, beispielsweise auf elektrische Isolierungen und Dichtungsmaterialien aggressiv und besitzen stark hygroskopische Eigenschaften. Außerdem neigen sie zur Kupferplattierung und weisen eine ungenügende thermische Stabilität auf.Synthetic oils such as polyol esters and polyalkylene glycols have therefore been developed that dissolve to a limited extent in the chlorine-free refrigerants. However, these new oils have considerable disadvantages. They work e.g. aggressive to certain materials within the refrigerant circuit, for example electrical insulation and sealing materials, and have strong hygroscopic properties. In addition, they tend to copper plating and have insufficient thermal stability.

Bei dem aus der DE-OS 32 45 475 bekannten Verfahren wird durch den Zusatz von Butan erreicht, daß das im Kältemittel Ammoniak unlösliche Öl zum Verdichter zurückgefördert werden kann. Hierfür sind ein Flüssigkeitsabscheider auf der Niederdruckseite der Kälteanlage und ein Ölrezirkulator vorgesehen. Im unteren Teil des Flüssigkeitsabscheiders sammelt sich eine Öl-Butan-Lösung an, die mit Hilfe des Ölrezirkulators in die Ansaugleitung des Verdichters gefördert wird.In the process known from DE-OS 32 45 475, the addition of butane ensures that the oil which is insoluble in the refrigerant ammonia can be returned to the compressor. For this purpose, a liquid separator on the low pressure side of the refrigeration system and an oil recirculator are provided. An oil-butane solution collects in the lower part of the liquid separator, which is conveyed into the intake line of the compressor using the oil recirculator.

Gemäß der DE-AS 10 73 509 soll durch Zugabe Öllösender Zusätze ein Stocken des Schmieröls oder Ausscheiden von Paraffin in Teilen der Kälteanlage verhindert werden. Zu diesem Zweck werden an verschiedenen Stellen der Kälteanlage Lösungsmittel in den Kältekreislauf eingeführt. Das verdünnte Öl setzt sich dann an verschiedenen Ölsammelstellen ab und kann über Entnahmestellen entnommen werden. Das Lösungsmittel wird reichlich zugegeben, so daß ein gewisser Teil in den Verdampfer gelangt, um hier das gestockte und an den Wänden hängende Paraffin aufzulösen.According to DE-AS 10 73 509, the addition of oil-dissolving additives is intended to prevent the lubricating oil from stagnating or the removal of paraffin in parts of the refrigeration system. To For this purpose, solvents are introduced into the refrigeration cycle at various points in the refrigeration system. The diluted oil then settles at various oil collection points and can be removed from the extraction points. The solvent is added abundantly so that a certain part gets into the evaporator to dissolve the sticked paraffin hanging on the walls.

Bei beiden bekannten Verfahren geht es also darum, das Schmieröl durch Zusatz eines Lösungsmittels zu verdünnen und das verdünnte Schmieröl im Kältemittelkreislauf über den Verdichter zu führen oder aus dem Kreislauf auszuschleusen. Bei beiden Verfahren werden Schmieröl und Lösungsmittel über den Verdampfer geführt, wodurch die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit der Kälteanlage beeinträchtigt werden.In both known methods, the aim is to dilute the lubricating oil by adding a solvent and to guide the diluted lubricating oil in the refrigerant circuit via the compressor or to discharge it from the circuit. In both processes, lubricating oil and solvent are passed through the evaporator, which affects the economic efficiency and operational safety of the refrigeration system.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auch bei der Verwendung ölunlöslicher Kältemittel eine weitgehende Rückführung des Öls zum Verdichter auf wirtschaftliche Weise erreicht wird, ohne die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit der Kälteanlage negativ zu beeinflussen.The present invention has for its object to design a method of the type mentioned so that even when using oil-insoluble refrigerant, a large return of the oil to the compressor is achieved in an economical manner, without adversely affecting the economy and reliability of the refrigeration system.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

  • a) das Kältemittel und die Öl-Hilfsstoff-Lösung auf der Hochdruckseite der Kälteanlage durch Aufschwimmenlassen der leichteren Phase auf der schwereren Phase in einer Sammelflasche voneinander getrennt werden,
  • b) anschließend das Kältemittel über ein Expansionsventil und einen Kältemittelverdampfer zum Verdichter zurückgeführt wird, während die Öl-Hilfsstoff-Lösung einem Ölaustreiber zugeführt wird, in dem das Öl vom gasförmigen Hilfsstoff getrennt wird, und
  • c) daraufhin das abgetrennte Öl zum Verdichter zurückgeführt wird, während der gasförmige Hilfsstoff zur Sammelflasche zurückgeleitet wird.
This object is achieved in that
  • a) the refrigerant and the oil auxiliary solution on the high-pressure side of the refrigeration system are separated from one another by letting the lighter phase float on the heavier phase in a collecting bottle,
  • b) then the refrigerant is returned to the compressor via an expansion valve and a refrigerant evaporator, while the oil-auxiliary solution is fed to an oil expeller in which the oil is separated from the gaseous auxiliary, and
  • c) the separated oil is then returned to the compressor, while the gaseous auxiliary is returned to the collecting bottle.

Die Erfindung ist insbesondere für die Anwendung bei chlorfreien Kältemitteln oder anderen mit üblichen Ölen nicht löslichen Kältemitteln vorgesehen. Da diese Kältemittel aber im Hilfsstoff löslich sind, ist eine weitreichende Entölung des Kältemittels damit möglich. Es findet innerhalb des Kältemittelkreislaufs ein stetiger Auswaschprozeß des Öles statt. Als Hilfsstoff wird vorzugsweise ein kurzkettiger Kohlenwasserstoff, z.B. Butan, Propan oder Pentan, verwendet. Herkömmliche Kältemaschinenöle mineralischer Herkunft sowie synthetische Öle auf Kohlenwasserstoffbasis sind in diesen Kohlenwasserstoffen in jedem Verhältnis löslich. Die Zugabe geringer Mengen an Hilfsstoff reicht aus, um einen stetigen Auswaschprozeß des Öles innerhalb des Kältemittelkreislaufs zu erreichen.The invention is particularly intended for use with chlorine-free refrigerants or other refrigerants that are not soluble with conventional oils. However, since these refrigerants are soluble in the auxiliary, extensive de-oiling of the refrigerant is possible. There is a constant washing out of the oil within the refrigerant circuit. A short chain hydrocarbon, e.g. Butane, propane or pentane. Conventional refrigeration oils of mineral origin and synthetic oils based on hydrocarbons are soluble in these hydrocarbons in all proportions. The addition of small amounts of auxiliary substance is sufficient to achieve a constant washing out of the oil within the refrigerant circuit.

Das Öl läßt sich mit einem Ölaustreiber, wie er in der DE-PS 22 52 583 beschrieben ist, in einfacher Weise zurückgewinnen und an jede beliebige Stelle des Kältemittelkreislaufs, insbesondere in das Triebwerk des Verdichters, zurückführen. Die Trennung der beiden Phasen, nämlich des im wesentlichen ölfreien Kältemittels auf der einen Seite und der Öl-Hilfsstoff-Lösung auf der anderen Seite, erfolgt mittels Aufschwimm-Verfahren (ähnlich Benzinabscheider DIN 1999). Hierzu wird eine Sammelflasche verwendet, die in den Kältemittelkreislauf eingeschaltet ist. Die Öl-Hilfsstoff-Lösung weist üblicherweise ein geringeres spezifisches Gewicht als das Kältemittel auf, so daß in der Sammelflasche eine obenaufschwimmende Öl-Hilfsstoff-Phase und eine darunterliegende reine Kältemittel-Phase entstehen. Die Öl-HilfsstoffPhase wird oben abgezogen und einem Ölaustreiber, wie er in der DE-PS 22 52 583 beschrieben ist, zugeführt. Im Ölaustreiber wird das Öl aus der Öl-Hilfsstoff-Lösung ausgetrieben und anschließend zum Verdichter zurückgeführt.The oil can be easily recovered with an oil ejector, as described in DE-PS 22 52 583, and can be returned to any point in the refrigerant circuit, in particular to the engine of the compressor. The two phases, namely the essentially oil-free refrigerant on the one hand and the oil-auxiliary solution on the other hand, are separated by means of a floating process (similar to gasoline separator DIN 1999). For this purpose, a collection bottle is used, which in the Refrigerant circuit is switched on. The oil-auxiliary solution usually has a lower specific weight than the refrigerant, so that an oil-auxiliary phase floating on top and a pure refrigerant phase underneath arise in the collecting bottle. The oil auxiliary phase is drawn off at the top and supplied to an oil ejector as described in DE-PS 22 52 583. In the oil ejector, the oil is expelled from the oil-auxiliary solution and then returned to the compressor.

Die Phasentrennung erfolgt auf der Hochdruckseite der Kälteanlage. Auf diese Weise wird eine Abwanderung von Öl auf die Verdampferseite der Kälteanlage weitgehend vermieden, so daß der Verdampfer mit praktisch reinem Kältemittel betrieben werden kann.The phases are separated on the high pressure side of the refrigeration system. In this way, a migration of oil to the evaporator side of the refrigeration system is largely avoided, so that the evaporator can be operated with practically pure refrigerant.

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren handelt es sich bei dem anmeldungsgemäßen Verfahren nicht einfach um eine Verdünnung des Schmieröls, sondern um einen Auswaschprozeß, bei dem das Öl auf der Hochdruckseite der Kälteanlage ständig aus dem Kältemittel ausgewaschen und zum Verdichter zurückgeführt wird. Dabei bleibt der als Waschmittel wirkende Hilfsstoff ständig auf der Hochdruckseite der Kälteanlage. Die beiden Phasen Kältemittel und Öl-Hilfsstoff-Lösung werden in der Sammelflasche durch Aufschwimmen voneinander getrennt, d.h. die spezifisch leichtere Phase schwimmt auf der spezifisch schwereren Phase oben auf. Bei Verwendung anderer Kältemittel-Hilfsstoff-Kombinationen kann es natürlich umgekehrt sein, wodurch sich das Prinzip des anmeldungsgemäßen Verfahrens jedoch nicht ändert.In contrast to the known methods, the method according to the application is not simply a dilution of the lubricating oil, but rather a washing-out process in which the oil on the high-pressure side of the refrigeration system is constantly washed out of the refrigerant and returned to the compressor. The auxiliary agent acting as a detergent remains on the high-pressure side of the refrigeration system. The two phases of refrigerant and oil auxiliary solution are separated from each other in the collecting bottle by floating, i.e. the specifically lighter phase floats on top of the specifically heavier phase. When using other refrigerant / auxiliary combinations, it can of course be the other way round, but this does not change the principle of the method according to the application.

Die Öl-Hilfsstoff-Lösung wird zweckmäßigerweise über eine Verbindungsleitung und ein Rückschlagventil dem Ölaustreiber zugeführt. Im Ölaustreiber wird der als Waschmittel dienende Hilfsstoff verdampft und als Gas über die Verbindungsleitung wieder zur Sammelflasche zurückgeführt. Der Hilfsstoff wandert also ständig auf der Hochdruckseite zwischen dem Verflüssiger und dem Ölaustreiber hin und her und wäscht dabei das Öl aus dem Kältemittel heraus. Das ausgewaschene Öl wird im Ölaustreiber vom Hilfsstoff abgetrennt und zum Verdichter zurückgeführt.The oil auxiliary solution is expediently fed to the oil expeller via a connecting line and a check valve. In the oil ejector, it is used as a detergent serving auxiliary evaporates and is returned as gas via the connecting line to the collecting bottle. The auxiliary substance constantly moves back and forth on the high-pressure side between the condenser and the oil expeller, washing the oil out of the refrigerant. The washed-out oil is separated from the auxiliary in the oil expeller and returned to the compressor.

Es wird also weder Öl noch Hilfsstoff auf die Niederdruckseite und über den Verdampfer geführt, so daß der Verdampfer mit reinem Kältemittel betrieben wird, was sich günstig auf die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit der Kälteanlage auswirkt. Dies stellt einen erheblichen Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren dar, bei denen immer Öl und Hilfsstoff über den Verdampfer geführt werden.So there is neither oil nor auxiliary material on the low pressure side and over the evaporator, so that the evaporator is operated with pure refrigerant, which has a favorable effect on the economy and operational safety of the refrigeration system. This represents a considerable advantage over the known methods in which oil and auxiliary material are always passed through the evaporator.

Obwohl mit einem etwas höheren Betriebsdruck der Kälteanlage gerechnet werden muß (es gilt das Dalton'sche Gesetz

Figure imgb0001

hat dies kaum einen nachteiligen Einfluß auf den Leistungsbedarf des Kältemittelverdichters, weil die Dampfdruckkurven des Kältemittels und des Hilfsstoffs bei einfach logarithmischer Darstellung nahezu parallel verlaufen und das für den Leistungsbedarf bestimmende Druckverhältnis zwischen dem Verflüssigungs- und Verdampfungsdruck Pc : Po gleich bleibt. Es darf davon ausgegangen werden, daß beim Abkühlen des mit dem Hilfsstoff gesättigten Kältemittels innerhalb des Verdampfers - nach der Expansion des Kältemittels - immer eine Übersättigung herrscht und das Dalton'sche Gesetz sowohl für die Verflüssigung als auch für die Verdampfung gültig ist.Although a slightly higher operating pressure of the refrigeration system must be expected (Dalton's law applies
Figure imgb0001
this hardly has an adverse effect on the power requirement of the refrigerant compressor, because the vapor pressure curves of the refrigerant and the auxiliary are almost parallel in a simple logarithmic representation and the pressure ratio determining the power requirement between the condensing and evaporation pressure P c : P o remains the same. It can be assumed that when the refrigerant saturated with the auxiliary agent cools down inside the evaporator - after the expansion of the refrigerant - there is always oversaturation and Dalton's law applies to both liquefaction and evaporation.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:
Die Figur zeigt ein Fließschema einer Kälteanlage mit einer Ölauswascheinrichtung.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown schematically in the drawing:
The figure shows a flow diagram of a refrigeration system with an oil washing device.

In dem Schema ist ein üblicher Kältemittelkreislauf dargestellt, bestehend aus einem Kältemittelverdichter 1 mit nachgeschaltetem Ölabscheider 2, einem Verflüssiger 4 mit einer Sammelflasche 5, einer Expansionseinrichtung 6 für das Kältemittel sowie einem Kältemittelverdampfer 7. Abweichend gegenüber einem üblichen Kältemittelkreislauf ist an die Sammelflasche 5 ein Ölaustreiber 3 angeschlossen, wie er in der DE-PS 22 52 583 beschrieben ist.The diagram shows a conventional refrigerant circuit, consisting of a refrigerant compressor 1 with a downstream oil separator 2, a condenser 4 with a collecting bottle 5, an expansion device 6 for the refrigerant and a refrigerant evaporator 7. In contrast to a conventional refrigerant circuit, an oil expeller is attached to the collecting bottle 5 3 connected, as described in DE-PS 22 52 583.

Nach Inbetriebnahme der Kälteanlage, die mit ölunlöslichem NH₃ als Kältemittel betrieben wird, wird zunächst soviel Butan als Waschmittel für das Öl in den Verflüssiger 4 zugegeben bis an einem zum Beispiel in einer Verbindungsleitung 9 zwischen der Sammelflasche 5 und dem Ölaustreiber 3 installierten Schauglas 8 eindeutig das Zweiphasensystem Kältemittel/Butan-Öl-Gemisch sichtbar wird.After commissioning the refrigeration system, which is operated with oil-insoluble NH₃ as a refrigerant, as much butane is first added as a detergent for the oil in the condenser 4 until, for example, a sight glass 8 installed in a connecting line 9 between the collecting bottle 5 and the oil expeller 3 clearly shows that Two-phase refrigerant / butane-oil mixture becomes visible.

Das Butan-Öl-Gemisch weist ein geringeres spezifisches Gewicht als das Kältemittel auf und schwimmt deshalb in der Sammelflasche 5 obenauf (12). Von dort wird das Butan-Öl-Gemisch mittels eines Entnahmerohres 10 entnommen und mittels der Verbindungsleitung 9 über das Schauglas 8 und ein Rückschlagventil 30 dem Ölaustreiber 3 zugeführt. In dem mit heißem Kältemitteldruckgas beheizten Ölaustreiber 3 wird der als Waschmittel dienende Hilfsstoff verdampft. Das Rückschlagventil 30 weist eine in Gasströmungsrichtung gegen eine Vorspannung öffnende Rückschlagklappe mit mindestens einer Bohrung auf. Bei Öffnung der Rückschlagklappe strömt der im Ölaustreiber verdampfte Hilfsstoff ungehindert mit gleichbleibender Geschwindigkeit durch die Verbindungsleitung 9 zur Sammelflasche 5 zurück. Bei Schließen der Rückschlagklappe läßt die Bohrung in der Rückschlagklappe flüssiges Butan-Öl-Gemisch, der Heizleistung entsprechend angepaßt, dosiert wieder dem Ölaustreiber 3 zulaufen. Der Hilfsstoff wandert also ständig auf der Hochdruckseite zwischen dem Verflüssiger 4 und dem Ölaustreiber 3 hin und her und wäscht dabei das Öl aus dem Kältemittel heraus. Das ausgewaschene Öl wird im Ölaustreiber 3 vom Hilfsstoff abgetrennt und über Leitung 11 direkt in das Triebwerk des Verdichters 1 zurückgeführt.The butane-oil mixture has a lower specific weight than the refrigerant and therefore floats on top of the collecting bottle 5 (12). From there, the butane-oil mixture is removed by means of a sampling tube 10 and fed to the oil ejector 3 by means of the connecting line 9 via the sight glass 8 and a check valve 30. In the oil ejector 3, which is heated with hot refrigerant compressed gas, the auxiliary substance serving as a detergent is evaporated. The check valve 30 has a check valve with at least one bore opening against a bias in the gas flow direction. When the non-return valve is opened, the auxiliary substance evaporated in the oil expeller flows back unhindered at a constant speed through the connecting line 9 to the collecting bottle 5. When the check valve is closed, the hole in the check valve remains liquid butane-oil mixture, adapted to the heating output, metered again to the oil ejector 3. The auxiliary substance therefore constantly moves back and forth on the high-pressure side between the condenser 4 and the oil ejector 3, washing the oil out of the refrigerant in the process. The washed-out oil is separated from the auxiliary material in the oil ejector 3 and returned directly to the engine of the compressor 1 via line 11.

Die in der Sammelflasche 5 unten liegende reine Kältemittelphase 13 wird über Leitung 14 abgezogen und über die Expansionseinrichtung 6 und den Verdampfer 7 zum Verdichter 1 zurückgeleitet.The pure refrigerant phase 13 located at the bottom of the collecting bottle 5 is drawn off via line 14 and returned to the compressor 1 via the expansion device 6 and the evaporator 7.

Es wird also weder Öl noch Hilfsstoff auf die Niederdruckseite und über den Verdampfer geführt, so daß der Verdampfer mit reinem Kältemittel betrieben wird, was sich günstig auf die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit der Kälteanlage auswirkt. Dies stellt einen erheblichen Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren dar, bei denen immer Öl und Hilfsstoff über den Verdampfer geführt werden. Außerdem wird der Hilfsstoff auch nicht über den Verdichter geführt, wodurch sich das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich vorteilhaft von den bekannten Verfahren unterscheidet.So there is neither oil nor auxiliary material on the low pressure side and over the evaporator, so that the evaporator is operated with pure refrigerant, which has a favorable effect on the economy and operational safety of the refrigeration system. This represents a considerable advantage over the known methods in which oil and auxiliary material are always passed through the evaporator. In addition, the auxiliary substance is also not passed over the compressor, as a result of which the method according to the invention additionally advantageously differs from the known methods.

Claims (4)

Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage, bei dem ein Kältemittel mittels eines ölgeschmierten Verdichters durch einen Kältemittelkreislauf gefördert wird, wobei Öl aus dem Verdichter in den Kältemittelkreislauf gelangt, und bei dem dem Kältemittel ein darin unlöslicher, jedoch im Öl löslicher Hilfsstoff zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß a) das Kältemittel und die Öl-Hilfsstoff-Lösung auf der Hochdruckseite der Kälteanlage durch Aufschwimmenlassen der leichteren Phase auf der schwereren Phase in einer Sammelflasche (5) voneinander getrennt werden, b) anschließend das Kältemittel über ein Expansionsventil (6) und einen Kältemittelverdampfer (7) zum Verdichter (1) zurückgeführt wird, während die Öl-Hilfsstoff-Lösung einem Ölaustreiber (3) zugeführt wird, in dem das Öl vom gasförmigen Hilfsstoff getrennt wird, und c) daraufhin das abgetrennte Öl zum Verdichter (1) zurückgeführt wird, während der gasförmige Hilfsstoff zur Sammelflasche (5) zurückgeleitet wird. Method for operating a refrigeration system, in which a refrigerant is conveyed through an refrigerant circuit by means of an oil-lubricated compressor, oil from the compressor entering the refrigerant circuit, and in which an auxiliary agent which is insoluble in it but is soluble in the oil is added to the refrigerant, characterized in that that a) the refrigerant and the oil auxiliary solution on the high-pressure side of the refrigeration system are separated from one another by letting the lighter phase float on the heavier phase in a collecting bottle (5), b) then the refrigerant is returned to the compressor (1) via an expansion valve (6) and a refrigerant evaporator (7), while the oil-auxiliary solution is fed to an oil expeller (3) in which the oil is separated from the gaseous auxiliary, and c) then the separated oil is returned to the compressor (1), while the gaseous auxiliary is returned to the collecting bottle (5). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öl-Hilfsstoff-Lösung über mindestens eine Bohrung einer in Gasströmungsrichtung gegen eine Vorspannung öffnende Rückschlagklappe eines Rückschlagventils (30) dem Ölaustreiber (3) zugeführt wird, während der gasförmige Hilfsstoff durch Öffnen der Rückschlagklappe zur Sammelflasche zurückgeleitet wird.A method according to claim 1, characterized in that the oil-auxiliary solution is fed to the oil ejector (3) via at least one bore of a non-return valve of a non-return valve (30) opening against a bias in the gas flow direction, while the gaseous auxiliary is supplied to the collecting bottle by opening the non-return valve is returned. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein chlorfreies Kältemittel verwendet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that a chlorine-free refrigerant is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsstoff ein kurzkettiger Kohlenwasserstoff verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a short-chain hydrocarbon is used as auxiliary.
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