DE19540532A1 - Kälteanlagen-Schauglas-Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlagen-Schauglas-An­ ordnung mit einem Kontrollraum, der von einem Gehäuse mit mindestens einer Zugangsöffnung und einem Schauglas umschlossen ist und in dem mindestens ein Schwimmkörper angeordnet ist.

Derartige Schaugläser werden in Kälteanlagen verwendet, um den zuständigen Techniker darüber zu informieren, ob der Flüssigkeitsstand des Kältemittels noch ausreicht, um die Funktion der Kälteanlage sicherzustellen. Dar­ über hinaus wird gelegentlich in der Schauglas-Anord­ nung ein Indikator eingebaut, der anzeigt, ob das Feuchtigkeitsniveau in der Kälteanlage zu hoch ist oder zu hoch wird.

Zum Feststellen des Flüssigkeitsstandes oder -pegels dienen die Schwimmkörper. Bei einem horizontal liegen­ den Schauglas geht man davon aus, daß der Flüssigkeits­ pegel des Kältemittels hoch genug ist, wenn die Schwimmkörper von unten am Schauglas anliegen. Dies bedingt natürlich, daß die Schwimmkörper auf dem Kälte­ mittel schwimmen, ihre durchschnittliche Dichte oder spezifisches Gewicht also kleiner ist als die des Käl­ temittels. Ihr Gewicht pro Volumen muß also kleiner sein als das Gewicht eines entsprechenden Volumen des Kältemittels. Wäre dies nicht der Fall, würden die Schwimmkörper absinken bis zur Bodenwand und dann die falsche Information anzeigen, nämlich die, daß der Flüssigkeitsstand des Kältemittels abgesunken sei.

Üblicherweise werden bei heutigen Schauglas-Anordnungen Polyethylen-Schwimmkörper verwendet, die eine geringere Dichte haben als die bislang verwendeten Kältemittel, wie z. B. R22 oder R134a. Zwar ändert sich bei diesen Kältemitteln die Dichte mit der Temperatur (Größenord­ nungsmäßig im Bereich von 1.300 bis 1.500 kg/m³ bei -50°C bis etwa 1.000 kg/m³ bei +70°C).

Neuere Kältemittel, beispielsweise R404A haben jedoch eine niedrigere Dichte, wobei erschwerend hinzukommt, daß diese Dichte bei höheren Temperaturen stärker ab­ nimmt als bei den bisher verwendeten Kältemitteln. Dies hat zur Folge, daß die bislang verwendeten Schwimmkör­ per aus Polyethylen bei bestimmten Temperaturen des Kältemittels anfangen abzusinken, was dem Techniker die falsche Information vermittelt, der Flüssigkeitsstand des Kältemittels würde abnehmen.

Die Verwendung von leichteren Kunststoffen führt nur in begrenztem Maße zum Erfolg. Einige Kältemittel haben, insbesondere bei höheren Temperaturen, eine geringere Dichte, d. h. ein geringeres spezifisches Gewicht, als die in diesen Kältemitteln verwendbaren Kunststoffe mit dem niedrigsten spezifischen Gewicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kälte­ anlagen-Schauglas-Anordnung auch bei anderen Kältemit­ teln zuverlässig betreiben zu können.

Diese Aufgabe wird bei einer Kälteanlagen-Schauglas-Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Schwimmkörper aus Kunststoff mit Gaseinschlüs­ sen gebildet ist.

Hierdurch wird auf relativ einfache Art und Weise das spezifische Gewicht der Schwimmkörper weiter herabge­ setzt. Derartige Schwimmkörper sind leichter als Schwimmkörper gleicher Größe, die nur aus Kunststoff bestehen. Man kann daher auch Kältemittel verwenden, die eine geringere Dichte haben oder deren Dichte bei höheren Temperaturen weiter absinkt. Mit Hilfe der Gas­ einschlüsse wird das Volumen der Schwimmkörper vergrö­ ßert, ohne daß das Gewicht nennenswert zunimmt. Bei gleicher Größe wird Kunststoff durch Gas ersetzt, was zu der gewollten Gewichtsersparnis führt.

Vorzugsweise ist der Kunststoff aus der Gruppe der Me­ thylpenten-Copolymere gewählt. Dieser Kunststoff, der auch als Polymethylpenten bezeichnet werden kann, ist in vielen Kältemitteln einsetzbar und trotzdem leicht, d. h. er hat ein geringes spezifisches Gewicht, das im Bereich um 830 kg/m³ liegt. Dieser Kunststoff wird bei­ spielsweise unter dem Namen "TPX" von der Mitsui Petro­ chemical Industries, Ltd., Tokio, Japan vertrieben.

Vorzugsweise sind die Gaseinschlüsse eingekapselt. Dies stabilisiert die Gaseinschlüsse, d. h. die Gefahr, daß diese Gaseinschlüsse oder Gasblasen beschädigt werden, was zu der Gefahr eines Austauschs des Gases mit dem Kältemittel führen könnte, wird gering gehalten.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Gaseinschlüsse im Innern von Hilfskörpern angeordnet sind. Die Hilfs­ körper umschließen also die Gaseinschlüsse. Die Hilfs­ körper selbst sind in den Kunststoff der Schwimmkörper eingebettet. Zwar wird durch die Hilfskörper zusätzli­ ches Material mit einer gewissen Masse in die Schwimm­ körper eingebracht. Dieser Zusatz wird jedoch durch das praktisch gewichtslose Volumen der Gaseinschlüsse zu­ mindest teilweise wieder kompensiert, so daß man durch die Verwendung der Hilfskörper das spezifische Gewicht der Schwimmkörper herabsetzen kann.

Mit Vorteil sind die Hilfskörper aus Glas gebildet. Glas ist resistent gegen die meisten Kältemittel. Es ist darüber hinaus für die Temperaturen geeignet, die im Kältemittel beim Betrieb der Kälteanlage auftreten können. Derartige Temperaturen reichen teilweise von -50°C bis +70°C. Darüber hinaus erleichtert die Ver­ wendung von Glas für den Aufbau der Hohlkörper die Fer­ tigung der Schauglas-Anordnung. In einigen Fällen ist es erwünscht, die Schauglas-Anordnung direkt auf einem Verdichter zu montieren, der danach lackiert und im Ofen getrocknet wird. Hierbei entstehen durchaus höhere Temperaturen von mindestens 150°C. Es können Tempera­ turen im Bereich von 150°C bis 190°C auftreten. Die Schwimmkörper müssen deshalb auch dieser relativ hohen Temperatur widerstehen können, was beim Einsatz von Glas für die Hilfskörper problemlos möglich ist.

Bevorzugterweise sind die Hilfskörper als Hohlkugeln ausgebildet. Bei Kugeln wird ein bestimmter Raum mit der kleinstmöglichen Menge von Material umschlossen, so daß durch diese Ausgestaltung das spezifische Gewicht der Hilfskörper und damit das spezifische Gewicht der Schwimmkörper kleingehalten werden kann.

Vorzugsweise liegt das Volumenverhältnis zwischen Hilfskörpern und Kunststoff im Bereich von 25 : 75 bis 55 : 45. Je höher der Volumenanteil der Hilfskörper ist, desto leichter werden die Schwimmkörper, d. h. desto geringer wird ihr spezifisches Gewicht. Allerdings läßt sich das Volumenverhältnis der Hilfskörper nicht unbe­ grenzt steigern, weil ein gewisser Zusammenhalt durch den Kunststoff gewährleistet sein muß. Die Schwimmkör­ per müssen schließlich auch eine gewisse Druck- und Temperaturfestigkeit aufweisen. Dies wird durch den Einsatz des Kunststoffs gewährleistet, dessen Anteil aus diesem Grunde nicht unter eine bestimmte Grenze absinken darf.

Vorzugsweise sind die Schwimmkörper eingefärbt. Dies erleichtert die visuelle Erfassung der Schwimmkörper. Zwar wird durch den Zusatz von Farbe möglicherweise eine Änderung der Dichte oder des spezifischen Gewichts des Schwimmkörpers bewirkt. Da die Farbanteile aber relativ klein sind, spielt diese Änderung keine größere Rolle.

Vorzugsweise sind die Schwimmkörper als Kugeln ausge­ bildet. Hierbei steht im Verhältnis zum Volumen der Schwimmkörper die kleinste Fläche mit dem Kältemittel in Verbindung, so daß ein Übertritt des Kältemittels in die Gasblasen erschwert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt auf eine Schauglas-Anordnung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Schauglasanordnung und

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil eines Schwimmkörpers.

Eine Schauglas-Anordnung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das mit Hilfe eines Gewindes 3 in einen Stutzen einer Käl­ teanlage (nicht dargestellt) eingeschraubt werden kann. Das Gehäuse 2 umschließt einen Kontrollraum 4, der an seiner Unterseite von einer Bodenwand 5 mit Bohrungen 8, die als Zugangsöffnungen dienen, und an seiner Ober­ seite von einem Schauglas 6 abgeschlossen ist.

Im Kontrollraum 4 sind drei Schwimmkörper 7 in Form von Kugeln angeordnet. Wenn nun Kältemittel beim Befüllen der Anlage durch die Bohrungen 8 der Bodenplatte hin­ durchtritt und den Kontrollraum 4 füllt, kommen die Schwimmkörper 7 aus der dargestellten Position zur An­ lage an die Unterseite des Schauglases, wie dies ge­ strichelt in Fig. 1 eingezeichnet ist. In dieser Stel­ lung können sie von einem Techniker oder Kontrolleur erkannt werden. Der Techniker weiß dann, daß die Kälte­ anlage ausreichend mit Kältemittel gefüllt ist. Die Bohrungen 8 müssen nicht in der Bodenwand 5 angeordnet sein. Sie können auch im Gehäuse angeordnet sein, wenn das Gehäuse beispielsweise durchströmt werden soll.

In der Kälteanlage soll ein Kältemittel mit einer etwas niedrigeren Dichte verwendet werden, als dies bisher der Fall ist. Ein derartiges Kältemittel ist beispiels­ weise das Kältemittel R404A. Seine Dichte verändert sich von etwa 1.300 kg/m³ bei -50°C bis etwa 650 kg/m³ bei etwa 70°C. Damit würden herkömmliche Schwimmkörper aus Polyethylen ab einer Temperatur von etwa 50°C nicht mehr auf dem Kältemittel aufschwimmen, sondern zur Bodenwand 5 absinken.

Um die Kälteanlage auch mit einem derartigen Kältemit­ tel betreiben zu können, wird das spezifische Gewicht der Schwimmkörper 7 vermindert.

Die Schwimmkörper 7 sind aus einem Kunststoff 9 gebil­ det, beispielsweise einem Polymethylpenten-Copolymer. Ein derartiger Kunststoff wird beispielsweise unter der Bezeichnung "TPX" von der Mitsui Petrochemical Industries, Ltd., Tokio, Japan vertrieben. Dieser Kunststoff hat eine Dichte bzw. ein spezifisches Ge­ wicht von etwa 830 bis 840 kg/m³, wobei sich diese Dichte mit der Temperatur nur ganz unwesentlich ändert. Auch diese Dichte ist aber noch etwas zu groß, so daß die Schwimmkörper nicht im gesamten Temperaturbereich des Kältemittels oben auf dem Kältemittel aufschwimmen.

Aus diesem Grunde ist der Kunststoff mit Gaseinschlüs­ sen 10 versehen. Diese Gaseinschlüsse werden dadurch gebildet, daß man in den Kunststoff Mikroglasballons, d. h. hohle Glaskugeln, einbringt. Derartige Glasballons haben eine Dichte von etwa 400 kg/m³. Je nach Volumen­ verhältnis zwischen dem Kunststoff und den Glasballons kann man dann eine Dichte oder ein spezifisches Gewicht in der Größenordnung von 600 bis 700 kg/m³ erzielen, so daß man auch ein Kältemittel R404A bis zu einem Tempe­ raturbereich von etwa 65 bis 75°C betreiben kann.

Die Mikroglaskugeln sind vorzugsweise aus wasserbestän­ digem und chemisch stabilem Glas mit einem einzigen Hohlraum ausgebildet. Das Glas kann ein Borosilikat- Glas sein. Typischerweise haben die Glaskugeln eine Größe im Bereich von 8 bis 180 Micron. Derartige Glas­ kugeln werden beispielsweise unter der Bezeichnung "Scotchlite" von der Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M), St. Paul, USA mit verschiedenen spezifi­ schen Gewichten angeboten.

Methylpenten-Copolymere oder Polymethylpenten sind ge­ gen das verwendete Kältemittel beständig. Das gleiche gilt für die Mikroglasballons. Die letzteren haben den Vorteil, daß sie das eingeschlossene Gas, im allgemei­ nen Luft, zuverlässig gegen das Kältemittel abschlie­ ßen, so daß die Gefahr eines Austauschs von Kältemittel und Gas klein bleibt. Das spezifische Gewicht der Schwimmkörper bleibt also im Betrieb erhalten.

Darüber hinaus sind sowohl der genannte Kunststoff als auch die Glasballons gegenüber höheren Temperaturen beständig, was insbesondere dann wichtig ist, wenn das Schauglas bzw. die Schauglasanordnung direkt auf einen Kompressor ein anderes Aggregat montiert werden sollen, das später lackiert und dann unter Anwendung von Wärme getrocknet werden muß.

Man kann den Schwimmkörpern 7 auch noch eine Farbe zu setzen, beispielsweise einen roten Farbstoff, so daß sie unter dem Schauglas 6 leichter erkennbar sind. Der Zusatz der Farbe ändert das Gewicht nicht nennenswert.

Bei einem Volumenverhältnis von 50 : 50 von Kunststoff zu Glasballons wird man eine Dichte oder ein spezifisches Gewicht von etwa 600 kg/m³ erreichen. Auch bei einer Mischung im Verhältnis von 30% Glaskugeln und 70% Kunststoff wird man noch eine Dichte von 700 kg/m³ er­ reichen können, so daß auch bei der Verwendung eines Kältemittels R404A ein Temperaturbereich bis etwa 60°C abgedeckt wird.

Claims (9)

1. Kälteanlagen-Schauglas-Anordnung mit einem Kontrollraum, der von einem Gehäuse mit mindestens einer Zugangsöffnung und einem Schauglas umschlos­ sen ist und in dem mindestens ein Schwimmkörper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper (7) aus Kunststoff (9) mit Gasein­ schlüssen (10) gebildet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (9) aus der Gruppe der Methyl­ penten-Copolymere gewählt ist.

3. Anordnung Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gaseinschlüsse (10) eingekapselt sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseinschlüsse (10) im In­ nern von Hilfskörpern angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskörper aus Glas gebildet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hilfskörper als Hohlkugeln ausge­ bildet sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis zwischen Hilfskörpern und Kunststoff im Bereich von 25 : 75 bis 55 : 45 liegt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (7) einge­ färbt sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (7) als Ku­ geln ausgebildet sind.