NL9201258A - Inrichting voor het terugwinnen van koelmiddel uit een gesloten koelsysteem. - Google Patents

Description

Inrichting voor het terugwinnen van koelmiddel uit een gesloten Koelsysteem

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het terugwinnen van koelmiddel, met name van chloorfluorkoolwaterstoffen, uit een gesloten koelsysteem, zoals een ijskast, of een airconditioninginstallatie. Het zijn gesloten, onder hoger dan atmosferische druk staande koelsystemen, waaruit het koelmiddel moet worden verwijderd alvorens de afgedankte koelinstallaties worden verschroot.

Het koelmiddel van het koelsysteem bestaat in het algemeen uit chloorfluorkoolwaterstoffen die een schadelijke invloed op het milieu hebben. Het vrijkomen van deze koelmiddelen bij het verschroten van de koelinstallatie dient zoveel mogelijk beperkt te worden.

De Nederlandse octrooiaanvrage 8902218 beschrijft een werkwijze en een inrichting voor het ledigen van chloorfluorkoolwaterstoffen houdende koelinstallaties. Hierbij wordt het koelsysteem afgetapt en in eerste instantie een scheiding aangebracht tussen in het koelsysteem aanwezige olie en gassen. Het koelmiddel wordt uiteindelijk opgevangen in een drukvat. Uit de praktijk is echter gebleken dat bij het aftappen van het koelsysteem lucht wordt meegezogen, en deze lucht niet selectief kan worden afgevoerd via een semi-permeabel werkende moleculaire zeef die doordringbaar zou zijn voor lucht en ondoordringbaar voor chloorfluorkoolwaterstoffen.

De onderhavige uitvinding beoogt een inrichting te verschaffen voor het terugwinnen van koelmiddel, waarbij op adequate wijze lucht kan worden afgelaten, zonder dat daarbij een noemenswaardige emissie van koelmiddel, met name van chloorfluorkoolwaterstoffen optreedt.

Dit wordt bereikt met de inrichting volgens de uitvinding voor het terugwinnen van koelmiddel, met name chloorfluorkoolwaterstoffen, uit een gesloten koelsysteem, welke inrichting omvat een eenheid voor het vloeibaar maken van het koelmiddel en het daarvan afscheiden van gasvormige componenten, met name lucht.

Doordat op zodanige wijze koelmiddel wordt vloeibaar gemaakt in aanwezigheid van andere gasvormige componenten, met name lucht, kan vervolgens op effektieve wijze een scheiding aangebracht worden tussen vloeibaar koelmiddel en afscheidbare, gasvormige componenten. De emissie van koelmiddel is in hoofdzaak vermeden, doordat de partiële damp-spanning van het vloeibare koelmiddel bij de heersende omstandigheden relatief laag is.

Voor het aanleggen van de condities voor een optimaal vloeibaar maken van het koelmiddel bij een zo gering mogelijke partiaalspanning, heeft het verder de voorkeur dat de inrichting omvat een op de gasafscheidingsmiddelen aansluitende gasleiding die is voorzien van een compressor, die aansluit op een tank voor vloeibaar koelmiddel, waarvan een gasafvoer via een koeleenheid is aangesloten op een gas-uitlaat van de inrichting. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de koeleenheid een van koelmiddelen voorziene warmtewisselaar, een in de gasuitlaat aangebrachte afsluiter, en een besturingseenheid die is voorzien van een op de gasafvoer aangesloten druksensor, en die de afsluiter en de koelmiddelen bestuurt. Aldus is het mogelijk om met de besturingseenheid de optimale condities voor het vloeibaar maken van koelmiddel in te stellen en te handhaven, met name bij sterk wisselende belastingen bij het terugwinnen van koelmiddel.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de besturingseenheid aangesloten op een in de warmtewisselaar opgenomen temperatuursensor. Aldus is het mogelijk om een optimale condensatie van gasvormig koelmiddel in de uittredende gassen te realiseren. Een zeer gevoelige en snel werkende regeling ontstaat, indien verder bij voorkeur de temperatuursensor gaszijdig in de warmtewisselaar is opgenomen.

Bij voorkeur is de warmtewisselaar een koelbuizen-warmtewisselaar, die op een hoger niveau is gelegen dan de tank voor vloeibaar koelmiddel. Aldus is het mogelijk dat gecondenseerd, terugstromend koelmiddel, in contact staat met langstromend gas dat nog koelmiddel kan bevatten, zodat de condensatie van Koelmiddel verder verbeterd. Om voor een adequate afvoer van vloeibaar koelmiddel, waarbij zoveel mogelijk onder heersende condensatiecondities wordt gewerkt, heeft het verder de voorkeur dat de tank voor vloeibaar koelmiddel is voorzien van niveauregelmiddelen, waarmee een in de koelmiddeluitlaat van de koelmiddeltank aangebrachte afsluiter bedienbaar is.

De genoemde en andere kenmerken van de inrichting volgens de uitvinding, zullen hierna verder verduidelijkt worden aan de hand van een aantal uitvoeringsvoorbeelden die slechts bij wijze van voorbeeld worden gegeven, waarbij wordt verwezen naar de bijgevoegde tekening.

in de tekening is fig. 1, een gekantelde ijskast voorzien van een koelsysteem; fig. 2 op grotere schaal detail II uit fig. 1 tijdens het perforeren van de compressorpot; fig. 3 en 4 elk een schematisch overzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding; en fig. 5 op grotere schaal een doorsnede door de koelbuizen-warmtewisselaar van de koeleenheid.

Om het koelsysteem 3 daar te kunnen openen waar zich de olie 2 bevindt, wordt de koelmachine 48 zo boven een perforator 4, bijv. een boormachine gepositioneerd, dat de compressorpot 6 het laagst gelegen deel van het koelsysteem 3 vormt (fig. 1 en 2).

Vervolgens wordt door een om de kop van de boormachine 4 aangebrachte mof 49 een gasdichte verbinding met de zijwand van de compressorpot 6 tot stand gebracht, en wordt deze wand doorboord. Hierbij wordt de booraanzetkracht gecompenseerd door bijv. een deel van het koelmachinegewicht. Op het moment dat de wand van de compressorpot 6 geperforeerd wordt, zal ten gevolge van de overdruk in het systeem 3 en een in de mof 49 aangebrachte onderdruk de olie 2 uit de compressorpot 6 stromen. Doordat de pot 6 op het laagste punt geperforeerd wordt, moet eerst alle olie 2 uit het systeem 3 stromen voordat de chloorfluorkoolwaterstoffen 1 kunnen wegstromen.

De uit het systeem 3 stromende olie 2 en chloorfluorkoolwaterstoffen 1, aangevuld met boorspanen, worden door een leiding 54 naar een opvang- en scheidingsinstallatie 7 geleid (fig. 3), en stromen naar een eerste scheidingsvat 12, dat gedeeltelijk transparant is en waarin zich een filter 20 bevindt voor de boorspanen. Doordat het vat 12 transparant is, kan de kwaliteit van de uit het koelsysteem 3 stromende olie 2 visueel gecontroleerd worden. Indien de kwaliteit van de olie 2 goed is, wordt een eerste afsluiter 16 geopend en stromen de olie 2 en de chloorfluorkoolwaterstoffen 1 naar een tweede scheidingsvat 21. In het voorkomende geval dat de olie 2 verbrand blijkt en daardoor zuren bevat, wordt deze door het openen van een tweede afsluiter 19 naar een opslag-vat geleid, en verder als chemisch afval behandeld. Hierdoor wordt aantasting van de scheidingsinstallatie 7 door dë zuurhoudende olie voorkomen en wordt tevens voorkomen dat de verbrande olie de voor hergebruik geschikte olie vervuilt.

Bij het instromen in het tweede scheidingsvat 21 worden de laatste overgebleven kleine spanen door magneten 50 verwijderd, waarna zich de olie 2 onder in het vat 21 verzamelt, en de gasvormige chloorfluorkoolwaterstoffen 1 in de ruimte daarboven. Wanneer een eerste stuurschuif 51 in een positie is waarin het tweede scheidingsvat 21 in verbinding staat met een compressorsysteem 25, bijvoorbeeld bestaande uit een één- of tweetraps compressor, zoals op zich bekend uit huishoudelijke koelkasten, zal in het tweede scheidingsvat 21 een lagere dan de atmosferische druk onstaan, waardoor de chloorfluorkoolwaterstoffen 1 en andere gasvormige componenten, zoals lucht, uit het scheidingsvat 21 gezogen worden door de compressor 25.

Nadat de chloorfluorkoolwaterstoffen 1 uit het tweede scheidingsvat 21 verwijderd zijn, wordt de olie 2 hieruit door een pomp 29 over een tweede stuurschuif 53 naar een derde scheidingsvat 30 gepompt, waarin een lagere dan de atmosferische druk heerst, doordat de eerste stuurschuif 51 nu zo gepositioneerd is dat het derde scheidingsvat 30 in verbinding staat met de compressor 25. Om de in de olie 2 opgelost chloorfluorkoolwaterstoffen 1 en andere gasvormige componenten snel te laten desorberen wordt de dampspanning in het derde scheidingsvat 30 verlaagd, door de olie 2 over een groot oppervlak te verspreiden. Hiertoe loopt de olie 2 uit over een onder de toevoeropening 31 geplaatste vlakke plaat 36. De gediffundeerde chloorfluorkoolwaterstoffen 1 en gasvormige componenten worden door de compressor 25 afgezogen. Wanneer de tweede stuurschuif 53 zo gepositioneerd wordt dat een op de onderzijde van het derde scheidingsvat 30 aangesloten recirculatieleiding 35 verbonden wordt met de pomp 29, kan de olie 2 gerecirculeerd worden tot een voldoende deel van de chloorfluorkoolwaterstoffen 1 uit de olie 2 gediffundeerd is, waarna de olie 2 door het openen van een derde afsluiter 37 afgevoerd kan worden naar een tweede opslagtank.

In een alternatieve uitvoering van de opvang- en scheidingsinstallatie 7 wordt de olie 2 uit het tweede scheidingsvat 21 naar een vierde scheidingsvat 38 gepompt (fig. 4), waarin een installatie 44 aangebracht is voor het in beweging houden van de olie 2. Door de beweging wordt de desorptie van de chloorfluorkoolwaterstoffen en gasvormige componenten uit de olie 2 versneld, waarna de gediffundeerde chloorkoolwaterstoffen 1 door de compressor 25 worden afgezogen. Wanneer het grootste deel van de chloorfluorkoolwaterstoffen 1 uit de olie 2 gedesorbeerd is, wordt de olie 2 door het openen van vierde afsluiter 43 uit het vierde scheidingsvat 38 verwijderd en afgevoerd. Hierbij wordt niet alle olie 2 uit het vat 38 verwijderd, om te voorkomen dat onverhoopt ook chloorfluorkoolwaterstoffen door de olie-afvoeropening 42 ontsnappen.

Zoals in detail is getoond in fig. 3, omvat de scheidingsinstallatie 7 een eenheid 60 voor het vloeibaar maken van het koelmiddel 1, en het daarvan afscheiden van gasvormige componenten 61, met name lucht. De eenheid 60 omvat een gasleiding 62 die is voorzien van de compressor 25, die aansluit op een tank 63 voor vloeibaar koelmiddel 64, waarvan een gasafvoer 65 via een koeleenheid 66 is aangesloten op een gasuitlaat 67. De koeleenheid 66 omvat een indirekte koelbuizen-warmtewisselaar 68 die wordt gekoeld met behulp van koelmiddelen 69. De koelmiddelen 69 omvatten een compressor 70, en een condensor 71. De warmtewisselaar 68 funktioneert als verdamper. Met een door een sensor 72 bediende smoor 73, wordt de mate van oververhitting geregeld.

In de gasuitlaat 67 zijn verder opgenomen een regelbare smoor 74 en een afsluiter 75.

Tenslotte omvat de koeleenheid verder een druksensor 77 die is aangesloten op de gasuitlaat 67, en een temperatuur-sensor 78 die gaszijdig is opgenomen in de warmtewisselaar 68. De beide sensoren 77 en 78, alsook de afsluiter 75 en de compressor 70 zijn aangesloten op een besturingseenheid 76.

De warmtewisselaar 78 die een groot aantal tussen pijpplaten 79 en 80 zich uitstrekkende koelhuizen 81 omvat, is op een hoger niveau gelegen dan de tank 63. Aldus stroomt in de koelhuizen 81 gecondenseerd vloeibaar koelmiddel langs het inwendig oppervlak naar beneden toe en geraakt via de gasafvoer 65 in tegenstroom met het gas in de tank 63.

De tank 63 is voorzien van niveauregelmiddelen 83 die zijn aangesloten op een in een koelmiddeluitlaat 84 aangebrachte afsluiter 85. De koelmiddeluitlaat 84 is aansluit-baar op een verzamelvat 86 voor in hoofdzaak uitsluitend koelmiddel 64.

De werking van de eenheid 60 is als volgt.

Met behulp van de compressor 52 wordt een druk opgewekt van circa 18 bar, waardoor het koelmiddel, bijv. chloorfluorkoolwaterstof condenseert (verzadigde dampspanning ca. 7 bar). De afsluiter 75 in de gasuitlaat 61 is gesloten, totdat in de warmtewisselaar 68 met behulp van de koelmiddelen 69 een temperatuur is bereikt van bijv. -50°C. De afsluiter 75 wordt geopend en het gas stroomt vanuit de tank 63 door de warmtewisselaar, waarin condenseerbare gassen, in hoofdzaak koelmiddel 82 condenseert en terugstroomt tot in het vat 63. Niet-condenseerbare gassen, met name lucht passeren de afsluiter 65 en worden via een luchtfilter 87 in de atmosfeer afgelaten. Wanneer de druk in de eenheid 60, die wordt gemeten met de druksensor 77 daalt beneden de 18 bar, of wanneer de temperatuur in de warmtewisselaar gemeten met de temperatuursensor 78 stijgt boven de -90“C, wordt de afsluiter 75 gesloten. De eenheid 60 pendelt daardoor rond temperaturen van ca. -90°C en/of een druk van ca. 18 bar.

Gebleken is dat met behulp van de besturingseenheid 76 die de diverse sensoren en afsluiters bedient, een ongewenste emissie van koelmiddel via de gasuitlaat 67 met meer dan 25% kan worden verminderd.

De concentratie aan koelmiddel in de afgeblazen gascomponenten 61 is maximaal gelijk aan de verzadigde damp-spanning en is in het algemeen kleiner dan 100 dpm. Deze concentratie is onder meer afhankelijk van de in de eenheid 60 ingestelde en heersende temperatuur en druk.

Claims (7)

1. Inrichting voor het terugwinnen van koelmiddel, met name chloorfluorkoolwaterstoffen, uit een gesloten koelsysteem, omvattende een perforator, waarmee een gasdichte aansluiting met het gesloten koelsysteem kan worden gevormd, middelen voor het afscheiden van gasvormige componenten uit uit het koelsysteem afkomstige stoffen, gekenmerkt door een eenheid voor het vloeibaar maken van het koelmiddel en het daarvan afscheiden van gasvormige componenten, met name lucht.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de eenheid omvat een op de gasafscheidingsmiddelen aansluitende gasleiding die is voorzien van een compressor, die aansluit op een tank voor vloeibaar koelmiddel, waarvan een gasafvoer via een koeleenheid is aangesloten op een gasuitlaat van de inrichting.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarin de koeleenheid omvat een van koelmiddelen voorziene warmtewisselaar, een in de gasuitlaat aangebrachte afsluiter, en een besturingseenheid die is voorzien van een op de gasafvoer aangesloten druksensor, en die de afsluiter en de koelmiddelen bestuurt.

4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, waarin de besturingseenheid is aangesloten op een in de warmtewisselaar opgenomen temperatuursensor.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarin de temperatuursensor gaszijdig in de warmtewisselaar is opgenomen.

6. Inrichting volgens conclusie 3-5, waarin de warmtewisselaar een koelbuizen-warmtewisselaar is, die op een hoger niveau is gelegen dan de tank voor vloeibaar koelmiddel.

7. Inrichting volgens conclusie 2-6, waarin de tank voor vloeibaar koelmiddel is voorzien van niveauregel-middelen, waarmee een in de koelmiddeluitlaat van de koelmiddeltank aangebrachte afsluiter bedienbaar is.