致冷壓縮機的潤滑的製作方法
2023-10-06 15:17:19 2
專利名稱：致冷壓縮機的潤滑的製作方法
技術領域：
本發明涉及致冷壓縮機的潤滑。
近些年來，由於環境保護的壓力，已使用損害性不大的碳氟化合物如1，1，1，2-四氟乙烷來代替使用如含氯氟烴的傳統致冷氣體。這一變化還要求所用潤滑劑隨工作液體而變化，因為原來使用的潤滑劑如烷基苯和礦物油與工作液體如1，1，1，2-四氟乙烷不是充分溶混的。因此一直在研製新的潤滑劑。尤其是，合成多元醇酯潤滑劑用於新的工作液體已顯示出令人滿意的結果。
然而，潤滑劑這種變化的本身也產生了一些問題。尤其是，發現碳氟化合物工作液體/合成酯潤滑劑體系在某些壓縮機操作的情況下是成問題的，因為牽涉到從潤滑油中釋放過量的而且不可控制的致冷劑蒸汽，引起蒸汽溢流，從而妨礙了潤滑劑有效地循環。體系中因缺乏適當的潤滑可導致很高的磨損率和/或壓縮機故障。
這樣一種情況例如在啟動壓縮機時可能發生，而且在例如多臺壓縮機系統操作過程中也會出現，因為此時壓力差會對一臺或多臺壓縮機內的潤滑劑/致冷劑的平衡造成影響。
當然，這樣一些問題能通過壓縮機系統的設計得到克服，致使所述的溢流不出現，但是，當現存的壓縮機仍具有很長的可能使用期時，採取這樣方式是不經濟而費錢的。
本發明尋求通過能持續使用現存壓縮機來克服這些問題，沒有必要對系統進行結構改進。
根據本發明，提供一種供致冷體系使用的潤滑劑組合物，它包括合成多元醇酯潤滑劑和泡沫密度增長添加劑，所述致冷體系至少具有一臺壓縮機並使用滷化碳工作液體，要使所述添加劑存在量足以增加泡沫密度和控制蒸汽從壓縮機或者從一臺或多臺壓縮機中放出。
優選泡沫密度增長添加劑是矽氧烷，其平均分子量在200-13000範圍內。
已知在致冷流體系統中含有某種矽氧烷這一事實本身並不是新的。美國專利3,792,755描述了在壓縮機操作過程中使用泡沫劑，該泡沫劑被認為是能使噪聲減弱的溶於甲苯中的有機矽氧烷。然而，該文獻還是涉及使用傳統的工作液體和潤滑劑。此外，在該文獻範圍內，還存在著有關控制發泡量以防泡沫進入壓縮室損壞壓縮機的公認利害關係。現已提出矽氧烷聚合物在致冷系統中作抗泡沫劑使用，例如見美國專利5,021,179。這一點是不足為奇的，因為矽氧烷聚合物以前已在各種用途中被作為抗泡沫劑使用過。
由此令人驚奇的是發現了，按照本發明，使用矽氧烷能克服以前報導過的問題，藉助於增加泡沫密度並控制致冷氣體在壓縮機操作變化過程中例如啟動或壓縮機內潤滑劑/致冷劑平衡受到影響的其它情況下放出，由此獲得克服可能的故障或磨損問題而使現存壓縮機能繼續在新的工作液體/潤滑劑體系下得到使用的方法。
可以理解能增加泡沫密度致使能控制蒸汽放出的其它添加劑也能使用，例如滷代脂族聚酯如Fluorad FC 430，一種由3M，Bracknell買到的氟代脂族聚酯和某些有機聚合物，如從Monsanto買到的PC 1244。
合成多元醇酯潤滑劑，儘管不是必須但適合地包括分子量大於250的酯，優選為脂族單羧酸與至少有三個羥基的醇形成的酯，這種醇，如季戊四醇和/或二季戊四醇。這類酯已被描述於歐洲專利說明書468729中。
多元醇酯潤滑劑可以是單獨使用的潤滑劑，或以與其它合成的和/或礦物基潤滑劑的混合物形式存在，這取決於所用的致冷工作液體和體系中優先使用的潤滑劑。
滷化碳工作液體優選是環境可接受的碳氟化合物如1，1，1，2-四氟乙烷(稱為HFC 134a或R 134a)，儘管本發明也可使用早期的且現在不大接受的含氯工作液體如R12(二氯二氟甲烷)。本發明也適用於「Retrofill」情況即以前所用潤滑劑是例如烷基苯或礦物油，所用工作液體選自R12、R22、R502或R511的情況。這樣的使用描述在上述參考過的歐洲專利說明書468729中。另外新的可接受的致冷劑如R404a也可以使用。
作為泡沫密度增長添加劑使用的矽氧烷適合具有平均分子量為200-1300，儘管實際選擇的矽氧烷取決於在所用潤滑劑時需要的溶解度。優選分子量平均值為236-5000。矽氧烷也可用其粘度來限定而且矽氧烷在25℃下粘度範圍為0.65-1000釐泊，優選使用的1-100釐泊取決於使用的潤滑劑和工作液體。
現已發現按本發明使用的合適矽氧烷是稱作200/5CS的矽氧烷，平均分子量為680，可從Dow Corning(Reading，Berkshire)得到。
存在的泡沫密度增長添加劑的量必須足夠提高泡沫密度和控制蒸汽在致冷系統內從壓縮機，或從一臺或多臺壓縮機中放出。儘管可以理解對特定用途來說優選濃度可由所屬技術領域的技術人員來測定，但是優選添加劑的濃度按潤滑劑重量超過150ppm，最好大於200ppm。為了保證添加劑仍與致冷劑溶混，最好添加劑使用量不超過1200ppm。優選潤滑劑含有按添加劑體積計低於0.1％。
可將具有能克服啟動溢流問題的具體優點的本發明潤滑劑組合物用於例如用油泵加潤滑劑的單-壓縮機。此外，當操作多-壓縮機系統時，最好使用潤滑劑以排除不想要的致冷劑溢流作用，該溢流作用是由於例如向壓縮機供應與溶解致冷劑一起的潤滑劑的過程中產生的，該致冷劑含量很高。這種情況是作為供應潤滑劑過程中高的壓差的結果產生的，或作為必須供應附加液體致冷劑以冷卻壓縮機的結果產生的。
就半-密封壓縮機而言，發現本發明是特別有效的，通常這種壓縮機被用於多-壓縮機裝置中並且與涉及設備輸送的操作有關，此時操作條件的極限值會加重溢流問題。
下列非限制性實施例就A〕壓縮機的啟動和B〕多臺壓縮機的操作而論，用來說明本發明。
A)壓縮機的啟動試驗程序按下列程序試驗具有和沒有添加劑矽氧烷的潤滑劑組合物一種常規的Carrier Thinline「用夾子夾上去的(clip-on)」容易冷卻單元被安置在露天中並按插入冰水混合物中(在0℃下)的供應空氣溫度傳感器的「調製模式」操作。調節溫度給定值至大約0℃以保證壓縮機連續操作。採用調製模式限制空吸以保證供應空氣溫度保持恆定並避免壓縮機過分加熱相當數量的可進入壓縮機的液體致冷劑。這一點導致壓縮機的「結冰」，原因在於液體致冷劑蒸發的冷卻效果。該程序被用於人工產生「溢流開始」的情況，此時壓縮機油槽盛有大約等比例的潤滑劑和液體致冷劑。
在試驗程序中，一旦有充足的冰珠形成，壓縮機即停止而旁路閥打開使液體致冷劑由冷凝器流入油槽。在適當的「保溫時間」後壓縮機重新起動並按調製模式再次運轉。監測首次數分鐘操作過程中的實際油壓(油槽和油泵出口間的壓差)。
實施例AI(對比)完成上述試驗程序是使用R12作工作液體並使用標準礦物油潤滑劑(由Sun Oil司作為Napthenic ISO VG32買到的)。完成兩次運轉且結果列於
圖1中，該圖表示油壓在整個啟動期都在可接受的水平上。
實施例AII(對比)採用作工作液體的R134a和多元醇酯潤滑劑一起並從Castrol作為Castrol ICEMATIC SW20買到重複試驗程序。
往潤滑劑中加入120ppm的Dow Corning矽氧烷「200/5CS」運轉1和2的結果列於圖2中。由圖可見對於運轉1油壓在整個啟動期維持不能接受的低水平上，而對於運轉2，壓力在達到適當水平之前就下降了。
實施例AIII重複實施例2的試驗程序但使用240ppm的矽氧烷「200/5CS」。運轉1和2的結果列於圖3中。可以看到在兩種情況下起始低油壓迅速達到可接受的水平因此在啟動期間維持了適當的潤滑作用。
B)多臺壓縮機操作在圖示於附圖4中的超級市場致冷系統條件下使用本發明的潤滑劑組合物。
示於圖4中的系統包括6臺Prestcold PL300/10040壓縮機1、2、3、4、5和6，與單一排放管線7連接形成構造系統的單冷凝器。6臺壓縮機中，1、2和3與高吸引壓力管線8連接，壓縮機4、5和6與低吸引壓力管線9連接。
6臺壓縮機的共用潤滑系統包括排放管線7中冷凝器上遊的油分離器10，油從這裡經浮動式液面閥流入油收集儲存器11，其標稱壓力保持在高於3巴的高吸收壓力1巴的壓力下。儲存器11中的潤滑劑由此在4巴的壓力和環境溫度下為致冷劑(例如R22)所飽和，過量的致冷劑蒸發經壓力安全閥12進入高吸引壓力管線8。每臺壓縮機1、2、3、4、5和6都裝有浮動式液面閥14、15、16、17、18、19，當需要向壓縮機供油時可從儲存器11供給。對於壓縮機1、2、和3來說，油是由4巴下的儲存器11加至3巴下的壓縮機油槽中，而對於壓縮機4、5和6來說，油是從4巴下的儲存器11加至與1巴的低吸引壓力管線連接的壓縮機油槽中。
在低溫下(低於負20℃)採用常規合成多元醇酯潤滑劑(從Castrol作為Castrol ICEMATIC SW 32買到的)操作時，壓縮機4、5和6有潤滑作用不夠的缺點。
常規的環烷油潤滑劑可用本發明的一種潤滑劑，多元醇酯，含240ppm的矽氧烷200/5CS來代替。
通常系統是在低至-25℃的低溫下操作，不顯示壓縮機潤滑作用不足的跡象。
權利要求
1.一種用於至少有一臺壓縮機並使用滷化碳工作液體的致冷系統的潤滑劑組合物，該組合物包含合成多元醇酯潤滑劑和泡沫密度增長添加劑，添加劑存在量足夠提高泡沫密度和控制蒸汽從該壓縮機或數臺壓縮機之一中放出。
2.按權利要求1的潤滑劑組合物，其中泡沫密度增長添加劑是矽氧烷。
3.按權利要求2的潤滑劑組合物，其中矽氧烷的平均分子量在200-13000範圍內。
4.按權利要求1的潤滑劑組合物，其中泡沫密度增長添加劑是滷代脂族聚酯。
5.按權利要求1-4中任一項的潤滑劑組合物，其中泡沫密度增長添加劑存在量基於潤滑劑的重量超過150ppm。
6.按權利要求5的潤滑劑，其中泡沫密度增長添加劑存在量基於潤滑劑的重量超過200ppm。
7.按權利要求1-6中的任一項潤滑劑組合物，其中矽氧烷存在量基於潤滑劑重量計不大於1200ppm。
8.按前述任一項權利要求的潤滑劑組合物，其中泡沫密度增長添加劑存在量基於潤滑劑體積計低於0.1％。
9.按前述任一項權利要求的潤滑劑組合物，其中多元醇酯的分子量大於250，且該多元醇酯為脂族單羧酸與至少具有三個羥基的醇所形成的酯。
10.按前述任一項權利要求的潤滑劑組合物，可用於有至少一臺的半-密封壓縮機的致冷系統中。
11.按前述任一項權利要求的潤滑劑組合物，可用於採用1，1，1，2-四氟乙烷作工作液體的致冷系統中。
12.按前述任一項權利要求的潤滑劑組合物，可用於用油泵潤滑壓縮機的致冷系統中。
全文摘要
一種用於至少有一臺壓縮機並使用滷化碳工作液體如R134a的致冷系統中的潤滑劑組合物，它包含合成多元醇酯潤滑劑和其量足夠提高泡沫密度和控制蒸汽放出的矽氧烷。
文檔編號F04B39/02GK1139450SQ9419465
公開日1997年1月1日 申請日期1994年11月4日 優先權日1993年11月6日
發明者B.D.格雷格, A.M.史密夫, A.施沃勞, M.M.奧布賴恩 申請人:卡斯楚爾有限公司