專利名稱：致冷壓縮機(jī)的潤(rùn)滑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及致冷壓縮機(jī)的潤(rùn)滑。
近些年來(lái)，由于環(huán)境保護(hù)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(lái)代替使用如含氯氟烴的傳統(tǒng)致冷氣體。這一變化還要求所用潤(rùn)滑劑隨工作液體而變化，因?yàn)樵瓉?lái)使用的潤(rùn)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。因此一直在研制新的潤(rùn)滑劑。尤其是，合成多元醇酯潤(rùn)滑劑用于新的工作液體已顯示出令人滿意的結(jié)果。
然而，潤(rùn)滑劑這種變化的本身也產(chǎn)生了一些問(wèn)題。尤其是，發(fā)現(xiàn)碳氟化合物工作液體/合成酯潤(rùn)滑劑體系在某些壓縮機(jī)操作的情況下是成問(wèn)題的，因?yàn)闋可娴綇臐?rùn)滑油中釋放過(guò)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(rùn)滑劑有效地循環(huán)。體系中因缺乏適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑可導(dǎo)致很高的磨損率和/或壓縮機(jī)故障。
這樣一種情況例如在啟動(dòng)壓縮機(jī)時(shí)可能發(fā)生，而且在例如多臺(tái)壓縮機(jī)系統(tǒng)操作過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)榇藭r(shí)壓力差會(huì)對(duì)一臺(tái)或多臺(tái)壓縮機(jī)內(nèi)的潤(rùn)滑劑/致冷劑的平衡造成影響。
當(dāng)然，這樣一些問(wèn)題能通過(guò)壓縮機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)得到克服，致使所述的溢流不出現(xiàn)，但是，當(dāng)現(xiàn)存的壓縮機(jī)仍具有很長(zhǎng)的可能使用期時(shí)，采取這樣方式是不經(jīng)濟(jì)而費(fèi)錢的。
本發(fā)明尋求通過(guò)能持續(xù)使用現(xiàn)存壓縮機(jī)來(lái)克服這些問(wèn)題，沒(méi)有必要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種供致冷體系使用的潤(rùn)滑劑組合物，它包括合成多元醇酯潤(rùn)滑劑和泡沫密度增長(zhǎng)添加劑，所述致冷體系至少具有一臺(tái)壓縮機(jī)并使用鹵化碳工作液體，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(jī)或者從一臺(tái)或多臺(tái)壓縮機(jī)中放出。
優(yōu)選泡沫密度增長(zhǎng)添加劑是硅氧烷，其平均分子量在200-13000范圍內(nèi)。
已知在致冷流體系統(tǒng)中含有某種硅氧烷這一事實(shí)本身并不是新的。美國(guó)專利3,792,755描述了在壓縮機(jī)操作過(guò)程中使用泡沫劑，該泡沫劑被認(rèn)為是能使噪聲減弱的溶于甲苯中的有機(jī)硅氧烷。然而，該文獻(xiàn)還是涉及使用傳統(tǒng)的工作液體和潤(rùn)滑劑。此外，在該文獻(xiàn)范圍內(nèi)，還存在著有關(guān)控制發(fā)泡量以防泡沫進(jìn)入壓縮室損壞壓縮機(jī)的公認(rèn)利害關(guān)系?，F(xiàn)已提出硅氧烷聚合物在致冷系統(tǒng)中作抗泡沫劑使用，例如見(jiàn)美國(guó)專利5,021,179。這一點(diǎn)是不足為奇的，因?yàn)楣柩跬榫酆衔镆郧耙言诟鞣N用途中被作為抗泡沫劑使用過(guò)。
由此令人驚奇的是發(fā)現(xiàn)了，按照本發(fā)明，使用硅氧烷能克服以前報(bào)道過(guò)的問(wèn)題，借助于增加泡沫密度并控制致冷氣體在壓縮機(jī)操作變化過(guò)程中例如啟動(dòng)或壓縮機(jī)內(nèi)潤(rùn)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(wèn)題而使現(xiàn)存壓縮機(jī)能繼續(xù)在新的工作液體/潤(rùn)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，例如鹵代脂族聚酯如Fluorad FC 430，一種由3M，Bracknell買到的氟代脂族聚酯和某些有機(jī)聚合物，如從Monsanto買到的PC 1244。
合成多元醇酯潤(rùn)滑劑，盡管不是必須但適合地包括分子量大于250的酯，優(yōu)選為脂族單羧酸與至少有三個(gè)羥基的醇形成的酯，這種醇，如季戊四醇和/或二季戊四醇。這類酯已被描述于歐洲專利說(shuō)明書468729中。
多元醇酯潤(rùn)滑劑可以是單獨(dú)使用的潤(rùn)滑劑，或以與其它合成的和/或礦物基潤(rùn)滑劑的混合物形式存在，這取決于所用的致冷工作液體和體系中優(yōu)先使用的潤(rùn)滑劑。
鹵化碳工作液體優(yōu)選是環(huán)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)，盡管本發(fā)明也可使用早期的且現(xiàn)在不大接受的含氯工作液體如R12(二氯二氟甲烷)。本發(fā)明也適用于“Retrofill”情況即以前所用潤(rùn)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(guò)的歐洲專利說(shuō)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(zhǎng)添加劑使用的硅氧烷適合具有平均分子量為200-1300，盡管實(shí)際選擇的硅氧烷取決于在所用潤(rùn)滑劑時(shí)需要的溶解度。優(yōu)選分子量平均值為236-5000。硅氧烷也可用其粘度來(lái)限定而且硅氧烷在25℃下粘度范圍為0.65-1000厘泊，優(yōu)選使用的1-100厘泊取決于使用的潤(rùn)滑劑和工作液體。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)按本發(fā)明使用的合適硅氧烷是稱作200/5CS的硅氧烷，平均分子量為680，可從Dow Corning(Reading，Berkshire)得到。
存在的泡沫密度增長(zhǎng)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(tǒng)內(nèi)從壓縮機(jī)，或從一臺(tái)或多臺(tái)壓縮機(jī)中放出。盡管可以理解對(duì)特定用途來(lái)說(shuō)優(yōu)選濃度可由所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)測(cè)定，但是優(yōu)選添加劑的濃度按潤(rùn)滑劑重量超過(guò)150ppm，最好大于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(guò)1200ppm。優(yōu)選潤(rùn)滑劑含有按添加劑體積計(jì)低于0.1％。
可將具有能克服啟動(dòng)溢流問(wèn)題的具體優(yōu)點(diǎn)的本發(fā)明潤(rùn)滑劑組合物用于例如用油泵加潤(rùn)滑劑的單-壓縮機(jī)。此外，當(dāng)操作多-壓縮機(jī)系統(tǒng)時(shí)，最好使用潤(rùn)滑劑以排除不想要的致冷劑溢流作用，該溢流作用是由于例如向壓縮機(jī)供應(yīng)與溶解致冷劑一起的潤(rùn)滑劑的過(guò)程中產(chǎn)生的，該致冷劑含量很高。這種情況是作為供應(yīng)潤(rùn)滑劑過(guò)程中高的壓差的結(jié)果產(chǎn)生的，或作為必須供應(yīng)附加液體致冷劑以冷卻壓縮機(jī)的結(jié)果產(chǎn)生的。
就半-密封壓縮機(jī)而言，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明是特別有效的，通常這種壓縮機(jī)被用于多-壓縮機(jī)裝置中并且與涉及設(shè)備輸送的操作有關(guān)，此時(shí)操作條件的極限值會(huì)加重溢流問(wèn)題。
下列非限制性實(shí)施例就A〕壓縮機(jī)的啟動(dòng)和B〕多臺(tái)壓縮機(jī)的操作而論，用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。
A)壓縮機(jī)的啟動(dòng)試驗(yàn)程序按下列程序試驗(yàn)具有和沒(méi)有添加劑硅氧烷的潤(rùn)滑劑組合物一種常規(guī)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并按插入冰水混合物中(在0℃下)的供應(yīng)空氣溫度傳感器的“調(diào)制模式”操作。調(diào)節(jié)溫度給定值至大約0℃以保證壓縮機(jī)連續(xù)操作。采用調(diào)制模式限制空吸以保證供應(yīng)空氣溫度保持恒定并避免壓縮機(jī)過(guò)分加熱相當(dāng)數(shù)量的可進(jìn)入壓縮機(jī)的液體致冷劑。這一點(diǎn)導(dǎo)致壓縮機(jī)的“結(jié)冰”，原因在于液體致冷劑蒸發(fā)的冷卻效果。該程序被用于人工產(chǎn)生“溢流開(kāi)始”的情況，此時(shí)壓縮機(jī)油槽盛有大約等比例的潤(rùn)滑劑和液體致冷劑。
在試驗(yàn)程序中，一旦有充足的冰珠形成，壓縮機(jī)即停止而旁路閥打開(kāi)使液體致冷劑由冷凝器流入油槽。在適當(dāng)?shù)摹氨貢r(shí)間”后壓縮機(jī)重新起動(dòng)并按調(diào)制模式再次運(yùn)轉(zhuǎn)。監(jiān)測(cè)首次數(shù)分鐘操作過(guò)程中的實(shí)際油壓(油槽和油泵出口間的壓差)。
實(shí)施例AI(對(duì)比)完成上述試驗(yàn)程序是使用R12作工作液體并使用標(biāo)準(zhǔn)礦物油潤(rùn)滑劑(由Sun Oil司作為Napthenic ISO VG32買到的)。完成兩次運(yùn)轉(zhuǎn)且結(jié)果列于

圖1中，該圖表示油壓在整個(gè)啟動(dòng)期都在可接受的水平上。
實(shí)施例AII(對(duì)比)采用作工作液體的R134a和多元醇酯潤(rùn)滑劑一起并從Castrol作為Castrol ICEMATIC SW20買到重復(fù)試驗(yàn)程序。
往潤(rùn)滑劑中加入120ppm的Dow Corning硅氧烷“200/5CS”運(yùn)轉(zhuǎn)1和2的結(jié)果列于圖2中。由圖可見(jiàn)對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)1油壓在整個(gè)啟動(dòng)期維持不能接受的低水平上，而對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)2，壓力在達(dá)到適當(dāng)水平之前就下降了。
實(shí)施例AIII重復(fù)實(shí)施例2的試驗(yàn)程序但使用240ppm的硅氧烷“200/5CS”。運(yùn)轉(zhuǎn)1和2的結(jié)果列于圖3中。可以看到在兩種情況下起始低油壓迅速達(dá)到可接受的水平因此在啟動(dòng)期間維持了適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑作用。
B)多臺(tái)壓縮機(jī)操作在圖示于附圖4中的超級(jí)市場(chǎng)致冷系統(tǒng)條件下使用本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物。
示于圖4中的系統(tǒng)包括6臺(tái)Prestcold PL300/10040壓縮機(jī)1、2、3、4、5和6，與單一排放管線7連接形成構(gòu)造系統(tǒng)的單冷凝器。6臺(tái)壓縮機(jī)中，1、2和3與高吸引壓力管線8連接，壓縮機(jī)4、5和6與低吸引壓力管線9連接。
6臺(tái)壓縮機(jī)的共用潤(rùn)滑系統(tǒng)包括排放管線7中冷凝器上游的油分離器10，油從這里經(jīng)浮動(dòng)式液面閥流入油收集儲(chǔ)存器11，其標(biāo)稱壓力保持在高于3巴的高吸收壓力1巴的壓力下。儲(chǔ)存器11中的潤(rùn)滑劑由此在4巴的壓力和環(huán)境溫度下為致冷劑(例如R22)所飽和，過(guò)量的致冷劑蒸發(fā)經(jīng)壓力安全閥12進(jìn)入高吸引壓力管線8。每臺(tái)壓縮機(jī)1、2、3、4、5和6都裝有浮動(dòng)式液面閥14、15、16、17、18、19，當(dāng)需要向壓縮機(jī)供油時(shí)可從儲(chǔ)存器11供給。對(duì)于壓縮機(jī)1、2、和3來(lái)說(shuō)，油是由4巴下的儲(chǔ)存器11加至3巴下的壓縮機(jī)油槽中，而對(duì)于壓縮機(jī)4、5和6來(lái)說(shuō)，油是從4巴下的儲(chǔ)存器11加至與1巴的低吸引壓力管線連接的壓縮機(jī)油槽中。
在低溫下(低于負(fù)20℃)采用常規(guī)合成多元醇酯潤(rùn)滑劑(從Castrol作為Castrol ICEMATIC SW 32買到的)操作時(shí)，壓縮機(jī)4、5和6有潤(rùn)滑作用不夠的缺點(diǎn)。
常規(guī)的環(huán)烷油潤(rùn)滑劑可用本發(fā)明的一種潤(rùn)滑劑，多元醇酯，含240ppm的硅氧烷200/5CS來(lái)代替。
通常系統(tǒng)是在低至-25℃的低溫下操作，不顯示壓縮機(jī)潤(rùn)滑作用不足的跡象。
權(quán)利要求
1.一種用于至少有一臺(tái)壓縮機(jī)并使用鹵化碳工作液體的致冷系統(tǒng)的潤(rùn)滑劑組合物，該組合物包含合成多元醇酯潤(rùn)滑劑和泡沫密度增長(zhǎng)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(jī)或數(shù)臺(tái)壓縮機(jī)之一中放出。
2.按權(quán)利要求1的潤(rùn)滑劑組合物，其中泡沫密度增長(zhǎng)添加劑是硅氧烷。
3.按權(quán)利要求2的潤(rùn)滑劑組合物，其中硅氧烷的平均分子量在200-13000范圍內(nèi)。
4.按權(quán)利要求1的潤(rùn)滑劑組合物，其中泡沫密度增長(zhǎng)添加劑是鹵代脂族聚酯。
5.按權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑劑組合物，其中泡沫密度增長(zhǎng)添加劑存在量基于潤(rùn)滑劑的重量超過(guò)150ppm。
6.按權(quán)利要求5的潤(rùn)滑劑，其中泡沫密度增長(zhǎng)添加劑存在量基于潤(rùn)滑劑的重量超過(guò)200ppm。
7.按權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)潤(rùn)滑劑組合物，其中硅氧烷存在量基于潤(rùn)滑劑重量計(jì)不大于1200ppm。
8.按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的潤(rùn)滑劑組合物，其中泡沫密度增長(zhǎng)添加劑存在量基于潤(rùn)滑劑體積計(jì)低于0.1％。
9.按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的潤(rùn)滑劑組合物，其中多元醇酯的分子量大于250，且該多元醇酯為脂族單羧酸與至少具有三個(gè)羥基的醇所形成的酯。
10.按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的潤(rùn)滑劑組合物，可用于有至少一臺(tái)的半-密封壓縮機(jī)的致冷系統(tǒng)中。
11.按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的潤(rùn)滑劑組合物，可用于采用1，1，1，2-四氟乙烷作工作液體的致冷系統(tǒng)中。
12.按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的潤(rùn)滑劑組合物，可用于用油泵潤(rùn)滑壓縮機(jī)的致冷系統(tǒng)中。
全文摘要
一種用于至少有一臺(tái)壓縮機(jī)并使用鹵化碳工作液體如R134a的致冷系統(tǒng)中的潤(rùn)滑劑組合物，它包含合成多元醇酯潤(rùn)滑劑和其量足夠提高泡沫密度和控制蒸汽放出的硅氧烷。
文檔編號(hào)F04B39/02GK1139450SQ9419465
公開(kāi)日1997年1月1日 申請(qǐng)日期1994年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月6日
發(fā)明者B.D.格雷格, A.M.史密夫, A.施沃勞, M.M.奧布賴恩 申請(qǐng)人:卡斯特羅爾有限公司