RU2574452C2

RU2574452C2 - Fluorescent indicator

Info

Publication number: RU2574452C2
Application number: RU2012149734/05A
Authority: RU
Inventors: Габриеле БЕРТОН
Original assignee: Габриеле БЕРТОН
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to water-soluble liquid refrigerant mixture for closed cooling circuits and to its application for detecting leaks in circuit and/or as antifreeze for water-based circuits. Liquid refrigerant mixture includes at least one colorant, fluorescent under impact of ultraviolet radiation, and at least one liquid, selected from water, ethyleneglycol, propyleneglycol, hexileneglycol, glycerol or their mixtures. Also described is method for detecting leaks in closed circuits of cooling systems.

EFFECT: fast and accurate detection of all possible leaks in circuit is provided without necessity to introduce any additives into it, as well as possibility to add claimed refrigerant mixture to refrigerant which is already used in circuit without simultaneous formation of sediments or admixtures, causing damage to system.

9 cl, 2 ex

Description

Уровень техникиState of the art

Известные контуры охлаждения, как промышленного типа, так и других типов, предназначены для циркуляции флюида, который может являться газом или жидкостью, в зависимости от типа используемого охлаждения и в зависимости от охлаждаемых продуктов и/или пространств.Known cooling circuits, both industrial type and other types, are designed to circulate a fluid, which may be a gas or a liquid, depending on the type of cooling used and depending on the cooled products and / or spaces.

Процесс охлаждения предназначен для снижения температуры окружающей среды (комнаты, камеры, внутренней части контейнера) или для снижения температуры определенного объекта относительно температуры окружающей среды.The cooling process is designed to reduce the temperature of the environment (room, chamber, inner part of the container) or to lower the temperature of a specific object relative to the ambient temperature.

В современной промышленности выработка холода чрезвычайно важна и находит применение во многих отраслях, например в пищевой отрасли для сохранения продуктов питания, в медицине и биологии - для сохранения проб/образцов, а также для определенных методов лечения, в астрономии - для охлаждения CCD-сенсоров телескопов, для кондиционирования воздуха, к примеру, в легковых автомобилях и/или жилищах, офисах и т.п.In modern industry, the production of cold is extremely important and is used in many industries, for example, in the food industry for the preservation of food products, in medicine and biology - for the preservation of samples / samples, as well as for certain methods of treatment, in astronomy - for cooling CCD sensors of telescopes , for air conditioning, for example, in cars and / or homes, offices, etc.

Среди имеющихся технологий выработки холода наиболее широко применяемой является технология, в основе которой лежит цикл сжатия/расширения. В этой технологии газ сжимается под действием компрессора, в процессе чего температура газа повышается в результате трения, вызванного движением поршня в цилиндре компрессора, и сжатый газ направляется в камеру конденсации, в которой происходит удаление скрытой теплоты (излишнего тепла). Сконденсированный флюид направляется в испарительную камеру, установленную в пространстве, которое требуется охладить, на входе в камеру установлен клапан, называемый термостатическим клапаном; внутри этого клапана расположена форсунка (сопло), которая способствует распылению жидкости, заставляя ее расширяться. Жидкость превращается в газ, который затем направляется обратно к компрессору, на этом цикл завершается и начинается новый цикл. Этот процесс широко применяется в бытовых холодильниках и кондиционерах благодаря простоте конструкции и использования (необязательности обслуживания). Однако необходимо предотвратить всевозможные утечки газа, выводящие систему из строя; в связи с этим в обычных холодильниках используется герметизированный электрический компрессор. При использовании указанной технологии можно достичь минимальной температуры, составляющей -109°C, для достижения более низкой температуры должны применяться другие технологии.Among the available technologies for producing cold, the most widely used technology is based on the compression / expansion cycle. In this technology, the gas is compressed by the compressor, during which the gas temperature rises as a result of friction caused by the movement of the piston in the compressor cylinder, and the compressed gas is sent to the condensation chamber, in which the latent heat (excess heat) is removed. The condensed fluid is sent to an evaporation chamber installed in the space to be cooled; a valve called a thermostatic valve is installed at the inlet of the chamber; inside this valve is a nozzle (nozzle), which helps to disperse the liquid, causing it to expand. The liquid turns into gas, which is then sent back to the compressor, this completes the cycle and begins a new cycle. This process is widely used in household refrigerators and air conditioners due to the simplicity of design and use (optional maintenance). However, it is necessary to prevent all kinds of gas leaks that disable the system; in this regard, conventional refrigerators use a sealed electric compressor. Using this technology, a minimum temperature of -109 ° C can be achieved; other technologies must be used to achieve a lower temperature.

Таким образом, основой обычно используемых хладагентов являются гидрофторуглероды (HFC), которые были внедрены вместо аналогичных хлорированных соединений (CFC, HCFC), приводящих к разрушению озонового слоя атмосферы.Thus, the basis of commonly used refrigerants are hydrofluorocarbons (HFC), which were introduced instead of similar chlorinated compounds (CFC, HCFC), which lead to the destruction of the ozone layer of the atmosphere.

Системы охлаждения в большинстве случаев представляют собой замкнутый контур, при этом очень важно, чтобы уровень хладагента оставался постоянным.Cooling systems in most cases are a closed loop, and it is very important that the level of refrigerant remains constant.

Один из основных недостатков систем охлаждения/кондиционирования воздуха с замкнутым контуром, подобных указанным выше, заключается в невозможности быстро и точно обнаружить возникновение любой утечки, чтобы незамедлительно принять эффективные меры по их устранению и таким образом избежать дорогостоящей перезарядки и вредной утечки жидких хладагентов в окружающую среду. На практике на протяжении каждого контура охлаждения/кондиционирования воздуха имеется большое количество мест возможной утечки, в связи с чем необходимо найти способ, позволяющий тщательно и точно обнаруживать возникновение таких утечек.One of the main drawbacks of closed-circuit cooling / air conditioning systems like the ones mentioned above is the inability to quickly and accurately detect the occurrence of any leak in order to immediately take effective measures to eliminate them and thus avoid costly recharging and harmful leakage of liquid refrigerants into the environment . In practice, there are a large number of places of possible leakage over each refrigeration / air conditioning circuit, and therefore it is necessary to find a method that can accurately and accurately detect the occurrence of such leaks.

Согласно известному уровню техники утечки, возникшие в системе, подобной вышеописанной, можно обнаруживать с помощью введения в контур, изучаемый на предмет утечек, соответствующей добавки и, при необходимости, опрессовки контура с целью визуального обнаружения любых утечек и, соответственно, определения локализации дефекта.According to the prior art, leaks that occur in a system similar to the one described above can be detected by introducing into the circuit being studied for leaks, an appropriate additive and, if necessary, crimping the circuit to visually detect any leaks and, accordingly, determine the location of the defect.

Очевидно, что указанный способ обнаружения утечек, основанный на визуальном осмотре контура, в силу не очень большой чувствительности не подходит для обнаружения малых трещин и, соответственно, небольших утечек, а также может применяться не во всех случаях.Obviously, this leak detection method, based on a visual inspection of the circuit, due to its not very high sensitivity, is not suitable for detecting small cracks and, accordingly, small leaks, and may not be used in all cases.

Таким образом, для преодоления вышеописанных недостатков были изучены и описаны композиции хладагентов, содержащие флуоресцентные красители. Эти композиции можно использовать в герметизированных/замкнутых контурах систем охлаждения, чтобы при осуществлении контроля контура посредством простого освещения УФ-лампой мгновенно выявить утечку и ее местонахождение.Thus, in order to overcome the above drawbacks, refrigerant compositions containing fluorescent dyes were studied and described. These compositions can be used in pressurized / closed circuits of cooling systems, so that when monitoring the circuit by simply lighting with a UV lamp, leakage and its location can be detected instantly.

Например, в документе WO 2005/049761 описывается композиция хладагента, содержащая флуоресцентный краситель и растворитель, который позволяет вводить краситель, обнаруживаемый с помощью ультрафиолетового излучения, в жидкий хладагент в растворенном виде. Также в состав указанной композиции в качестве добавки может входить необязательное смазочное средство.For example, document WO 2005/049761 describes a refrigerant composition comprising a fluorescent dye and a solvent that allows the dye detected by ultraviolet radiation to be introduced into the liquid refrigerant in dissolved form. Also, an optional lubricant may be included in the composition as an additive.

Согласно документу WO 2005/049761 основой наиболее предпочтительных композиций хладагентов могут служить гидрофторуглероды, простые фторэфиры, углеводороды, DME (диметиловые эфиры), диоксид углерода, аммиак и их смеси, а растворителями могут являться, к примеру, углеводороды, амиды, кетоны, нитрилы, сложные эфиры, лактоны, простые фторэфиры и т.п. Описанные композиции хладагентов подходят для использования, например, в системах кондиционирования воздуха, в бытовых холодильных/морозильных установках, в бытовых кондиционерах, в автомобильных системах кондиционирования воздуха, в системах охлаждения для транспортных средств, в промышленных холодильниках и т.п.According to document WO 2005/049761, the most preferred refrigerant compositions can be hydrofluorocarbons, fluoroethers, hydrocarbons, DME (dimethyl ethers), carbon dioxide, ammonia and mixtures thereof, and solvents can be, for example, hydrocarbons, amides, ketones, nitriles, esters, lactones, fluoroethers, and the like. The described refrigerant compositions are suitable for use, for example, in air conditioning systems, in domestic refrigeration / freezers, in domestic air conditioners, in automobile air conditioning systems, in cooling systems for vehicles, in industrial refrigerators, and the like.

Композиции хладагентов согласно документу WO 2005/049761 на основе, к примеру, гидрофторуглеродов, простых фторэфиров, летучих углеводородов, DME, двуокиси углерода, аммиака и их смесей, находятся в газообразном состоянии и, чтобы диспергировать флуоресцентный краситель в газообразном хладагенте, необходим по меньшей мере один растворитель, подобранный для растворения/диспергирования красителя в газе.The refrigerant compositions according to WO 2005/049761 based on, for example, hydrofluorocarbons, fluoroethers, volatile hydrocarbons, DME, carbon dioxide, ammonia and mixtures thereof, are in a gaseous state and at least at least one fluorescent dye must be dispersed in the gaseous refrigerant. one solvent selected to dissolve / disperse the dye in the gas.

Кроме того, известные способы обнаружения утечек, применяемые в системах охлаждения, в которых в качестве охлаждающей смеси используется газ, не могут быть использованы для контуров, в которых циркулирует жидкий хладагент, поскольку вещества, растворимые в газообразной смеси, нерастворимы в жидкой смеси и наоборот.In addition, the known leak detection methods used in cooling systems in which gas is used as the cooling mixture cannot be used for circuits in which liquid refrigerant circulates, since substances soluble in the gaseous mixture are insoluble in the liquid mixture and vice versa.

Следовательно, известная из уровня техники технология обнаружения утечек в газовых системах охлаждения не может быть использована для аналогичных систем охлаждения, в которых циркулирует жидкость.Therefore, the prior art technology for detecting leaks in gas cooling systems cannot be used for similar cooling systems in which liquid circulates.

Цели изобретенияOBJECTS OF THE INVENTION

В связи с вышеизложенным цель настоящего изобретения состоит в получении жидкого хладагента, с помощью которого можно в любой момент обнаружить все возможные утечки, и даже микроутечки, без необходимости вводить в контур какие-либо добавки.In connection with the foregoing, the purpose of the present invention is to obtain a liquid refrigerant, with which you can at any time to detect all possible leaks, and even micro-leaks, without the need to introduce any additives into the circuit.

Другая цель настоящего изобретения состоит в получении жидкого хладагента, который может быть добавлен к уже используемому в системах замкнутого контура жидкому хладагенту, без каких-либо добавок, растворителей и т.п. и без образования в полученной смеси осадков, суспензий или других нерастворимых примесей, которые могут повредить систему.Another objective of the present invention is to provide a liquid refrigerant that can be added to the liquid refrigerant already used in closed loop systems, without any additives, solvents or the like. and without the formation of precipitates, suspensions or other insoluble impurities in the resulting mixture that could damage the system.

Дополнительная цель изобретения состоит в получении способа обнаружения утечек в замкнутых контурах охлаждения, в которых применяется хладагент, представляющий собой жидкую смесь.An additional objective of the invention is to provide a method for detecting leaks in closed cooling circuits, which use refrigerant, which is a liquid mixture.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Указанные и иные цели, а также некоторые относительные преимущества, которые станут более очевидны из приведенного ниже описания, были достигнуты с помощью жидкой предназначенной для закрытых контуров охлаждения смеси хладагента на водной основе, содержащей по меньшей мере один флуоресцирующий под действием ультрафиолетового излучения краситель и по меньшей мере одну жидкость, выбранную из группы, содержащей: воду, этиленгликоль, пропиленгликоль, гексиленгликоль, глицерин или их смеси.These and other objectives, as well as some relative advantages that will become more apparent from the description below, were achieved using a liquid water-based refrigerant mixture designed for closed cooling circuits, containing at least one dye that fluoresces under ultraviolet radiation and at least at least one liquid selected from the group consisting of: water, ethylene glycol, propylene glycol, hexylene glycol, glycerin, or mixtures thereof.

В частности, согласно настоящему изобретению указанный флуоресцирующий под действием ультрафиолетового излучения краситель выбирается из группы, содержащей: флюоресцеин, пиранин либо их смеси.In particular, according to the present invention, said dye fluorescent under the influence of ultraviolet radiation is selected from the group consisting of: fluorescein, pyranin or mixtures thereof.

Композиция по настоящему изобретению предпочтительно применяется в качестве, например, жидкого хладагента в герметичных контурах легковых автомобилей или в герметичных контурах промышленных предприятий, например, для систем подогрева/охлаждения пола, которые отличаются тем, что в них применяются охлаждающие смеси на водной основе либо охлаждающие смеси, содержащие гликоль и/или глицерин.The composition of the present invention is preferably used as, for example, liquid refrigerant in pressurized circuits of cars or in pressurized circuits of industrial enterprises, for example, for floor heating / cooling systems, which are characterized in that they use water-based cooling mixtures or cooling mixtures containing glycol and / or glycerin.

Композиция по изобретению как таковая подходит для применения в качестве жидкого хладагента в контуре охлаждения либо может служить добавкой к любым уже существующим и циркулирующим растворам на водной основе, предназначенной для обнаружения микроутечки(чек) в контуре.The composition according to the invention as such is suitable for use as a liquid refrigerant in the cooling circuit or can serve as an additive to any existing and circulating water-based solutions designed to detect micro-leaks (check) in the circuit.

На практике композиция по изобретению может иметь двойное назначение: она может применяться сама по себе в качестве жидкого хладагента в замкнутых контурах систем охлаждения, например, легковых автомобилей, промышленных предприятий или жилых помещений, или же она может использоваться в качестве добавки в замкнутых контурах систем жидкостного охлаждения для обнаружения утечек. В первом случае композиция будет действовать как жидкий хладагент и, одновременно, как индикатор утечки для системы, в которой композиция работает, а во втором случае композиция может добавляться непосредственно к жидкому хладагенту, циркулирующему в системе, без необходимости добавления других добавок, таких как растворители.In practice, the composition according to the invention can have a dual purpose: it can be used by itself as a liquid refrigerant in closed circuits of cooling systems, for example, cars, industrial plants or residential premises, or it can be used as an additive in closed circuits of liquid systems cooling to detect leaks. In the first case, the composition will act as a liquid refrigerant and, at the same time, as a leak indicator for the system in which the composition is operating, and in the second case, the composition can be added directly to the liquid refrigerant circulating in the system, without the need to add other additives, such as solvents.

В обоих случаях, так как рефрижераторная смесь по настоящему изобретению является жидкостью на водной основе или жидкостью, смешивающейся с водой в любых соотношениях, добавление указанной композиции в охлаждающий контур не увеличивает риск образования нерастворимых веществ, осадков или суспензий, причиняющих вред указанной системе.In both cases, since the refrigerant mixture of the present invention is a water-based liquid or a liquid miscible with water in any proportions, the addition of the composition to the cooling circuit does not increase the risk of the formation of insoluble substances, precipitates or suspensions harmful to the specified system.

Кроме того, согласно настоящему изобретению флуоресцеин является предпочтительным красителем, флуоресцирующим под действием ультрафиолетового излучения, как, например, продаваемый в настоящее время под торговой маркой Fluoresceina 310 фирмы C.E.S.A Fragrances (Милан).In addition, according to the present invention, fluorescein is the preferred dye that fluoresces under the influence of ultraviolet radiation, such as, for example, currently sold under the trademark Fluoresceina 310 of C.E.S.A. Fragrances (Milan).

В общем, для получения охлаждающей смеси по изобретению содержание в ней обнаруживаемого под действием ультрафиолетового излучения красителя составляет от 1% до 5% на литр жидкого хладагента.In general, to obtain a cooling mixture according to the invention, the dye content therein is from 1% to 5% per liter of liquid refrigerant detected by the action of ultraviolet radiation.

Особенно эффективным является содержание флуоресцеина 1,2% на литр жидкого хладагента.Particularly effective is a fluorescein content of 1.2% per liter of liquid refrigerant.

Для обнаружения любых утечек хладагента или образования микротрещин используются общеизвестные ультрафиолетовые датчики (лампы).Well-known ultraviolet sensors (lamps) are used to detect any refrigerant leaks or microcracks.

В том случае, если основой композиции служит гликоль, композиция будет автоматически действовать и как антифризная жидкость в системе охлаждения, в которой она применяется, например, в герметичных контурах общественного и промышленного транспорта, и одновременно при этом выполнять функцию индикатора утечки, связанной с образованием микротрещин в системе, которые трудно обнаружить способами из уровня техники.If the composition is based on glycol, the composition will automatically act as an antifreeze liquid in the cooling system, in which it is used, for example, in pressurized circuits of public and industrial vehicles, and at the same time perform the function of a leak indicator associated with the formation of microcracks in a system that is difficult to detect by prior art methods.

Преимущества настоящего изобретения по сравнению с известным уровнем техники состоят, например, в том, что охлаждающая смесь по изобретению может применяться в сочетании с водными хладагентами или хладагентами на водной основе, в то время как композиции из уровня техники могли использоваться только с газообразными хладагентами, поскольку они несовместимы со средами на водной основе. Фактически, поскольку средства из уровня техники нерастворимы в водосодержащих средах, то при введении даже всего лишь в качестве добавок указанные средства не могут диспергироваться и раствориться в водном растворе и, следовательно, не могут служить индикатором утечки. Кроме того, поскольку указанные средства растворяются только в газообразных средах, они не могут служить в качестве многофункциональных охлаждающих/антифризных/индикаторных жидкостей в отличие от вышеописанных жидкостей, являющихся предметом настоящего изобретения.The advantages of the present invention compared with the prior art are, for example, that the cooling mixture according to the invention can be used in combination with aqueous refrigerants or water-based refrigerants, while the compositions of the prior art could only be used with gaseous refrigerants, since they are incompatible with water-based media. In fact, since the agents of the prior art are insoluble in aqueous media, even when administered as additives only, these agents cannot disperse and dissolve in an aqueous solution and, therefore, cannot serve as an indicator of leakage. In addition, since these agents are soluble only in gaseous media, they cannot serve as multifunctional cooling / antifreeze / indicator fluids, unlike the fluids described above, which are the subject of the present invention.

Далее со ссылкой на вышеприведенное описание описывается неограничительный пример охлаждающей/антифризной смеси по изобретению, а также неограничительный пример ее использования в герметичном контуре легкового автомобиля.Next, with reference to the above description, a non-restrictive example of a cooling / antifreeze mixture according to the invention is described, as well as a non-restrictive example of its use in a sealed circuit of a passenger car.

Термин «ингибирующий комплекс», используемый в следующем примере, обозначает смесь соединений/веществ, обладающую способностью предотвращать коррозию и одновременно представляющую собой щелочной буфер, моющий и противовспенивающий агент.The term "inhibitory complex" used in the following example means a mixture of compounds / substances that have the ability to prevent corrosion and at the same time is an alkaline buffer, detergent and antifoam agent.

Пример 1Example 1

Антифризная смесьAntifreeze mixture

Этиленгликоль 95%;Ethylene glycol 95%;

Ингибирующий комплекс 5%;5% inhibitory complex;

Флуоресцеин 1,2 г/л.Fluorescein 1.2 g / L.

В этом случае ингибирующий комплекс содержит ингибитор коррозии, в настоящее время поставляемый на рынок фирмой Bayer под торговой маркой "Preventol", и гидроокись натрия в качестве щелочного буфера.In this case, the inhibitory complex contains a corrosion inhibitor currently marketed by Bayer under the brand name "Preventol" and sodium hydroxide as an alkaline buffer.

Другие добавки, представляющие собой щелочной буфер, могут быть выбраны из группы, включающей: силикаты, буру и т.п.Other alkaline buffer additives may be selected from the group consisting of silicates, borax, and the like.

Кроме того, ингибирующий комплекс согласно примеру 1 содержит общеизвестные моющие средства и противовспенивающие вещества.In addition, the inhibitory complex according to example 1 contains well-known detergents and anti-foaming agents.

Пример 2Example 2

Применение смеси по примеру 1 в качестве антифризной/индикаторной жидкости для обнаружения утечек в легковых автомобиляхThe use of the mixture according to example 1 as an antifreeze / indicator fluid for detecting leaks in cars

Стандартная антифризная жидкость в легковом автомобиле PORSCHE CAYENNE TURBO S была полностью заменена на смесь по примеру 1. Проверка смеси согласно изобретению проводилась в жестких условиях: мощность двигателя автомобиля составляла 521 л.с., локальная температура составляла 106°. Эффективность смеси была оценена на различных этапах эксплуатации автомобиля, пробег которого в течение двух лет составил более 60000 км. Испытания показали отсутствие каких-либо микротрещин или микроутечек в контуре (использовался ультрафиолетовый детектор/лампа) при сохранении первоначальных свойств жидкости.The standard antifreeze fluid in a PORSCHE CAYENNE TURBO S passenger car was completely replaced by the mixture of Example 1. The mixture according to the invention was tested under harsh conditions: the engine power of the car was 521 hp, the local temperature was 106 °. The effectiveness of the mixture was evaluated at various stages of the operation of the car, the mileage of which over two years amounted to more than 60,000 km. Tests showed the absence of any microcracks or micro-leaks in the circuit (an ultraviolet detector / lamp was used) while maintaining the original properties of the liquid.

Claims

1. A liquid refrigerant mixture intended for closed cooling circuits, consisting of at least one dye that fluoresces under the influence of ultraviolet radiation and at least one liquid selected from water, ethylene glycol, propylene glycol, hexylene glycol, glycerol or mixtures thereof.

2. The liquid mixture according to p. 1, characterized in that the specified dye fluorescent under the influence of ultraviolet radiation is selected from fluorescein, pyranine or mixtures thereof.

3. The liquid mixture according to p. 2, characterized in that the content of the specified dye fluorescent under the action of ultraviolet radiation in the mixture is from 1% to 5% per liter of liquid refrigerant.

4. The liquid mixture according to p. 3, characterized in that the content of the specified dye fluorescent under the action of ultraviolet radiation in the mixture is 1.2% per liter of liquid refrigerant.

5. The use of the mixture according to claim 1 as a liquid refrigerant in closed circuits of cooling systems.

6. The use of the mixture according to claim 1 as an antifreeze liquid in closed circuits of cooling systems.

7. The use of the mixture according to claim 1 as an additive in closed circuits of liquid cooling systems to detect possible leaks.

8. The use of the mixture according to any one of paragraphs. 5-7, characterized in that these cooling systems are cooling systems for cars, industrial enterprises, residential premises.

9. A method for detecting leaks in closed circuits of cooling systems, comprising the step of studying a circuit containing a mixture according to any one of the preceding paragraphs, under ultraviolet radiation.