98

Vzdelávanie Slovenského zväzu pre chladiacu a klimatizačnú techniku

SPÄŤ K ZÁKLADOM Kniha druhá

Strojové kompresorové chladenie

Ing. Marián Blaha, CSc. a kolektív

kyslosť - opotrebenie

Oleje syntetické - minerálne

Zväz je poverenou organizáciou MŽP SR na školenie na prácu s látkami podľa zákona 76/98.

časť tretia zameraná na oleje, november 2007

Späť k základom a von z bludiska sú učebné texty, ktoré vydávaSlovenský zväz pre chladiacu a klimatizačnú techniku v rámci svojhoprogramu pre celoživotné vzdelávanie. Zväz na základe dohody s výrobcami adovozcami chladiacej a klimatizačnej techniky, zabezpečuje systém školení a skúšky na registráciu odborníkov Zväzu.

Zodpovedný redaktor: Marián BlahaAdresa: SZ CHKT 900 41 Rovinka,

Tel./fax:02/45646971, E-mail: zvazchkt@isternet.sk

A VON Z BLUDISKA

99

Vzdelávanie Slovenského zväzu pre chladiacu a klimatizačnú techniku

SPÄŤ K ZÁKLADOM OBSAH Strana

2 OLEJE PRE CHLADIVOVÉ KOMPRESORY 982.2 Druhy olejov pre chladivové kompresory 1052.2.1 Minerálne oleje /MO/ 1052.2.2 Syntetické oleje 1062.2.3 Polosyntetické oleje 1082.2.4 Aditívované oleje 1092.2.5 Rozdelenie olejov podľa DIN 51 503 1092.3 Základné fyzikálne vlastnosti olejov pre chladivové kompresory 1092.3.1 Vzhľad /farba/ oleja 1092.3.2 Hustota 1092.3.3 Mazavosť oleja 1102.3.4 Viskozita 1112.3.5 Neutralizačné číslo Nz, číslo kyslosti 1142.3.6 Číslo zmydelnenia Vz 1142.3.7 Množstvo vody 1142.3.8 Množstvo popola 1162.3.10 Bod tuhnutia /Pour Point/ 1162.3.11 Horľavosť oleja 1162.4 Ďalšie vlastnosti olejov 1172.4.1 Kompatibilita s ostatnými materiálmi chladiaceho okruhu 1172.4.2 Pomeďovanie 1182.4.3 Obeh chladiva a oleja v chladiacom okruhu. 1182.4.4 Správanie sa zmesi chladiva a oleja za chladu 1312.4.5 Chemicko-tepelná odoplnosť materiálov za tepla za pôsobenia chladiva a oleja 1352.4.6 Výmena, resp. doplnenie oleja 1362.4.7 Istiace, tesniace a regulačné zariadenia oleja 1402.4.8 Štandardný a alternatívny olej 1422.4.9 Záver a literatúra 147 O autorovi Ing. Marián Blaha, CSc., je rodákom z Važca. Narodil sa 6.5. 1939. Vysokú školu začal navštevovať v Košiciach, odkiaľ prešiel na ČVÚT Praha. V roku 1962 ukončil štúdium a nastúpil do práce v n.p. Calex. V roku 1968 ukončil postgraduálne štúdium na ČVÚT na tému vysokotlaká klimatizácia a v roku 1986 úspešne obhájil vedeckú ašpirantúru Stretávame sa s ním pravidelne na stránkach nášho časopisu, v zborníkoch, je autorom učebných textov, garantoval odbornú úroveň mnohých odborných podujatí a založil úspešnú medzinárodnú konferenciu "Kompresory" teraz už sponzorovanú Medzinárodným ústavom pre chladenie v Paríži ap.

100

2. OLEJE PRE CHLADIVOVÉ KOMPRESORY Ing. Marián Blaha, CSc., Dr. Tibor Blaha, Ing. Peter Blaha 2.1. Úvod Na mazanie trecích dvojíc kompresorov pre chladiace zariadenia nie sú vhodné konvenčné mazacie oleje na báze minerálneho oleja, ani syntetické mazacie oleje, ktoré sa nachádzajú na trhu pre iné stroje ako chladiace zariadenia, hlavne v dôsledku nedostatočnej miešateľnosti s chladivom.

Preto pre chladiace zariadenia sa musia použiť špeciálne mazacie oleje pre chladiacu techniku. Sú to mazacie oleje, ktoré sa používajú v kompresoroch chladiacich okruhov

a pritom sú vystavené pôsobeniu a účinkom kvapalného a plynného chladiva.

Špecifikácia týchto olejov je nižšie. Kompresorový olej pre chladiace zariadenia je potrebný predovšetkým na mazanie trecích dvojíc kompresora /napr. pri piestovom ojnicovom kompresore sú to: piest - valec, oká piestu - čap piestu, piestny čap - malé oko ojnice, hriadeľ-ložisko/á/ hriadeľa, veľké ojničné oko-kľukový čap hriadeľa/. Olej medzi piestom a valcom vytvára tesniaci film a zabraňuje chladivu vytláčanému z valca uniknúť okolo piestu a znižuje tak straty chladiaceho výkonu. Taktiež zmenšuje trenie klzných častí a obmedzuje ich opotrebenie. Okrem toho olej sa dostáva k pracovným ventilom kompresora, kde je najvyššia teplota chladiaceho okruhu, utesňuje ich a spôsobuje tlmenie hluku pri otváraní a zatváraní ventilov. V dôsledku toho dosahuje sa zníženie opotrebenia sediel ventilov a obmedzuje ich vytĺkanie - toto je pozitívna vlastnosť prítomnosti oleja v chladiacom okruhu. Nízkym teplotám je vystavený olej v škrtiacom orgáne. Podieľa sa na odvode tepla z kompresoru. Pri otvorených kompresoroch sa olej dostáva k upchávke a spôsobuje zníženie opotrebenia, čo je dôležité pre dosiahnutie vysokej tesnosti a čo najmenších únikov chladiva. Mazaním valca a piestu, ako aj spolu s chladivom nasávaným do kompresora sa dostáva určité malé množstvo oleja do chladiaceho okruhu, olej cirkuluje s chladivom, ktoré olej riedi a aj za takýchto podmienok musí zabezpečiť olej dostačujúce mazanie trecích dvojíc. Moderné oleje pre chladiace zariadenia sú zvlášť spracované a rafinované, aby sa odstránili mnohé nečistoty. Pri dodŕžaní zásad montáže chladiaceho zariadenia je vylúčené pomeďovanie a zníži sa tvorenie jemných usadenín vo výtlačných pracovných ventiloch.

Konštruktér kompresoru a chladiaceho okruhu musí urobiť konštrukčné opatrenia na zabezpečenie bezchybného mazania. Robí sa to:

o použitím oleja pre chladivové kompresory podľa DIN 51503–min. požiadavky, o dodŕžaním prevádzkovej viskozity v mieste mazania, o dosiahnutím dostatočného mazacieho tlaku oleja, o kombináciou obvodovej rýchlosti čapu a viskozity mazacieho oleja, ktoré určujú

minimálnu vôľu v ložiskách.

Pre rôzne kompresory /piestové, skrutkové, turbokompresory/ sú tieto kritéria veľmi rozdielne. Ukázalo sa, že účinný tlak oleja vo vyššie uvedených kompresoroch , čo je rozdiel medzi tlakovou stranou olejového čerpadla a výstupom oleja z ložiska, sa môže pohybovať od 2 do 3 bar /L2/. Z hľadiska zabezpečenia mazania trecích dvojíc pri piestových kompresoroch poznáme mazanie:

o rozstrekom, pozrite obrázok 38 /sa uskutočňuje lopatkou – na obrázku vľavo, upevnenou na hriadeli polohermetického kompresora a brodiacou v oleji kľukovej skrine/,

101

o mazanie na základe odstredivých síl, pozrite obrázok 39, o tlakové obehové mazanie olejovým zubovým čerpadlom, pozrite obrázok 40.

V odbornej literatúre, napríklad v /L9/ sa uvádza, že najviac oleja pri piestových kompresoroch sa dostáva do chladiaceho okruhu s kompresorom, ktorého trecie dvojice sú mazané rozstrekom oleja.

Obrázok 38 Mazanie rozstrekom Obrázok 39 Mazanie odstredivými silami Kompresor Bitzer rad Octagon Kompresor DKK Scharenstein, radu KH

Obrázok 40 Mazanie trecích dvojíc polohermetického kompresora olejovým čerpadlom. Čerpadlo nasáva olej cez olejové sito a dopravuje ho pod tlakom cez mazacie otvory kľukového hriadeľa. Odtiaľ sa dostáva späť do kľukovej skrine cez spätné prietokové vŕtania. Takto sú mazané napr. 4- 6- a 8- valcové kompresory Bitzer

102

Olej, ktorý sa naplní vo výrobnom závode do kompresora, je uvedený na štítku kompresoru. Na obrázku 41 je znázornený olejový decentralizovaný okruh polohermetického skrutkového kompresora Bitzer, pri ktorom do rozsahu dodávky patrí príslušenstvo pre vstrekovanie oleja /olejový filter, spínač prietoku oleja, olejový magnetický ventil a priezorník oleja/. Výrobca polohermetického kompresora môže dodať aj odlučovač oleja, olejový chladič /vzduchom alebo vodou chladený/.

Obrázok 41 Schéma olejového okruhu polohermetického skrutkového kompresora Bitzer. Legenda: 1-kompresor, 2-olejový filter, 3-prietokový snímač, 4-olejový magnetický ventil, 5-priezorník oleja, 6-odlučovač oleja, 7-spínač hladiny oleja, 8-olejový termostat, 9-vyhrievanie oleja, 10-olejový chladič Skrutkový kompresor nemá pracovné ventily, ale má rotory, ktoré nemajú kovový kontakt a utesnenie stláčaného chladiva medzi rotormi a taktiež oproti stenám skrine skrutkového kompresora sa dosahuje olejom. Vstrekovanie oleja sa uskutočňuje po skončení nasávacieho procesu, počas kompresie, vstrekovacou dýzou. Priamym vstrekovaním ochladeného oleja /v chladiči oleja, obrázok 41/ sa dá dosť presne regulovať teplota stlačovaného plynu, pozrite obr. 42. Olej má okrem toho za úlohu mazanie ložísk.

Obrázok 42 Teplota oleja bez nástreku a s nástrekom oleja do kompresného priestoru skrutkového kompresora. Je vidieť, že po nástreku oleja /bod 1/ sa teplota na výtlaku zníži Legenda: 1-teplota konca stlačenia s chladením oleja, 2-teplota konca stlačenia bez chladenia oleja

103

Prednosťou decentralizovaného usporiadania okruhu oleja je taktiež jednoduché a prevádzkovo bezpečné konštrukčné zhotovenie paralelných zariadení – viaceré skrutkové kompresory sa tak môžu pripojiť na jeden odlučovač oleja, ku ktorým je nadimenzované jedno vstrekovacie potrubie, pričom sací tlak jednotlivých skrutkových kompresorov môže byť rozdielny. Pri cirkulácii oleja s chladivom, olej omýva vnútorné plochy výmenníkov tepla a zhoršuje prestup tepla. Preto sa olej považuje za nutné zlo. Môžeme zhrnúť, že z hľadiska funkcií oleja, jeho hlavnými úlohami teda sú:

mazať trecie plochy, tesniť medzery medzi trecími dvojicami a zabrániť ich zadretiu, tesniť vytlačované chladivo v prípade skrutkového kompresora, odvádzať teplo z kompresoru, vzniknuté pohybom trecích dvojíc a stratové teplo

z elektromotoru pri hermetických kompresoroch, na plášť kompresora. Ešte intenzívnejšie je to dosiahnuté pri hermetických kompresoroch Danfoss radu SC, kde sa olej rozstrekuje zhora na súčasti kompresora, obrázok 43,

s rastúcimi otáčkami a tlakovým pomerom sa olej viac zaťažuje a musí sa použiť chladič oleja,

vytvárať tesniaci tlmiaci účinok na pracovných ventiloch /utesnením sa znižuje hluk a vibrácie kompresora/,

tesniť upchávku otvoreného kompresora. Olej je teda jedným z najdôležitejších komponentov chladiaceho okruhu. Podobnú úlohu má olej nielen pri piestových, ale aj pri rotačných a skrutkových kompresoroch, ako aj pri turbokompresoroch, kde sú však, v porovnaní s piestovými, o niečo odlišné trecie dvojice, čo vyplýva z konštrukcie uvedených kompresorov. Olej pre chladivový kompresor je v neustálom styku s chladivom a s rôznymi konštrukčnými materiálmi, z ktorých niektoré pôsobia katalyticky /urýchľujú chemické reakcie/. Ďalej sú to cudzie látky, ktoré sú prítomné v určitej malej dovolenej miere. Chladiarenské oleje znášajú v chladiacich okruhoch vyššie namáhanie ako oleje, ktoré sú určené pre iné stroje. Kompresorové oleje pre chladiace a klimatizačné zariadenia patria medzi komponenty, ktoré sú najviac tepelne a tlakovo zaťažované. Striedavo pri obehu sú cyklicky namáhané na tzv. studenej a horúcej strane rôznymi tlakmi a teplotami. Tak napr. tlaky v chladiacom nadkritickom obehu s CO2 dosahujú až 130 bar. Okrem tlakov sú to hlavne vysoké teploty, ktoré dosahujú vo valci kompresoru aj pri iných chladivách vyššiu ako 100°C, na výtlaku kompresora teplota môže dosiahnuť 130°C a v miestach výtlačného pracovného ventilu je najvyššia teplota 180 až 200°C. Oleje sú v miestach medzi piestom a valcom a v ložiskách pre hriadeľ a ojnicu namáhané mechanickými šmykovými silami. Kombináciou tlakov, teplôt, vzájomného pôsobenia chladiva a oleja, ako aj cudzích látok /napr. vody/ v chladiacom okruhu, vznikajú nežiaduce chemické reakcie.

Pri hermetických kompresoroch nie je možné robiť výmenu olejovej náplne ako je bežnou praxou pri automobilových motoroch. V chladiacich zariadeniach s hermetickými kompresormi olej plní svoju funkciu po celú dobu životnosti, to znamená minimálne 10 rokov. Oleje chladivových kompresorov, používané v chladiacej technike a v klimatizácii, sú spolu s chladivami integrovanou súčasťou chladiacich jednotiek a umožňujú mazaním pohyblivých častí dosiahnuť nielen požadované parametre /výkonu, príkonu a teplôt/, ale aj čo najdlhšiu životnosť kompresora, resp. chladiaceho zariadenia. Optimálny chladiaci

104

výkon, príkon, teploty na výtlaku a životnosť chladiaceho zariadenia sa môže dosiahnuť, okrem iného, aj vhodnou voľbou oleja ku danému chladivu, danému kompresoru a daným pracovným podmienkam. Z toho dôvodu venujú konštruktéri kompresorov voľbe oleja veľkú pozornosť.

Obrázok 43 Kompresor firmy Danfoss typu SC, kde olej je vynesený excentrickým otvorom v hriadeli do svojej hornej časti a miskou na hriadeli je vrhaný na súčasti motorkompresora a plášť, v dôsledku čoho sa súčasti intenzívne ochladzujú Nezanedbateľnou nutnosťou je vzájomná kompatibilita chladiva a oleja ako aj kompatibilita s materiálmi chladiaceho okruhu. Požiadavky na chladivo, olej a materiál súčastí chladiaceho okruhu sú také, aby olej s chladivom nevytváral polymerizáciu oleja a iné chemické reakcie v nežiaducej miere. Množstvo vody, kyslík zo vzduchu a rôzne iné nečistoty sú obmedzené pri chladive, oleji a súčastiach okruhu, aby sa nevytvárali kyseliny, soli, kaly, mydlové produkty, atď., ktoré sú vo svojich dôsledkoch pre chladiace zariadenie veľmi škodlivé /korózia, erózia, opotrebenie dýzy TEV, a v dôsledku nečistôt je možné zmenšovanie prietočného prierezu škrtiacej kapiláry, resp. jej upchatie, atď./.

Pri malých kompresoroch tieto častice bývajú zachytené filtrom vo filterdehydrátore, pri väčších kompresoroch olejovým filtrom v olejovom čerpadle. Veľkosť ôk sita je v závislosti od konštrukcie kompresoru: Piestové kompresory: olejové čerpadlá -sacia strana 100μm -výtlačná strana 40-10μm skrutkové kompresory: olejové čerpadlá -výtlačná strana 40-25μm turbokompresory: olejové čerpadlá -výtlačná strana 25-10μm.

105

Obrázok 44 Súčasti pohybového mechanizmu, trecie dvojice a mazacie kanály hermetických chladivových kompresorov. Aby dopravovaný olej nebol brzdený chladivom v oleji, hriadele kompresora majú rôzne patentované riešenia odplynenia chladiva Jemnou filtráciou sa zmenšuje opotrebenie pohyblivých častí kompresora, obzvlášť pri zábehu – zabraňuje sa tvoreniu rýh na čapoch hriadeľa. Zvlášť zaťažený nečistotou počas tejto fáze je mazací olej skrutkového kompresoru. Rotory a všetky trieskovo obrábané časti musia byť bez ostrín, v opačnom prípade sa až za prevádzky uvoľňujú a hromadia na výtlačnej strane v odlučovači oleja. Sú dva typy odlučovačov oleja:

cyklónové /používa sa tiež výraz špirálové/ - para chladiva s olejom vstupuje v ich hornej časti tangenciálne,

gravitačné - rýchlosť pár chladiva sa v odlučovači zníži tak, že impulz voči kvapôčkám oleja je menší ako ich hmotnosť.

Stopercentné odlúčenie oleja zo zmesi chladivo-olej nie je možné. Taktiež nie je možné dosiahnuť nulové vyhadzovanie oleja z kompresorov. Pri nedbalej montáži ako aj servise chladiaceho zariadenia sa množstvo nečistôt nahromadených z chladiaceho okruhu môže dostať aj do mazacích miest v hriadeli. Sú to

106

dlhé vŕtané otvory malého priemeru, pozri obrázok 44, ktoré sa môžu nečistotami čiastočne alebo úplne upchať, čím sa obmedzí, resp. zamedzí prietok oleja, čo môže spôsobiť zvýšenie príkonu a teplôt kompresoru, resp. jeho zadretie. Výmena kompresoru je jednou z najdrahších a najzložitejších servisných operácií chladiaceho okruhu. Skracovanie životnosti chladiaceho zariadenia je teda úmerné aj od množstva nečistôt v chladiacom okruhu. Chladivo, olej a celé vnútorné plochy chladiaceho okruhu musia byť preto čisté a technologický postup plnenia týchto médií musí byť správny. Chladivo má vstupovať medzi trecie dvojice odplynené, lebo výkon olejového čerpadla s obsahom plynného chladiva v závislosti od vyparovacej teploty nežiaduco kolíše – nie je stabilný, pozrite obrázok 45. Vyrobené a distibuované oleje musia mať zvlášť malé množstvo vody. V celom chladiacom okruhu, teda v rozsahu teplôt a tlakov, musí byť olej stabilný, hoci prichádza do styku s rôznymi materiálmi. Z uvedených príčin musí olej spĺňať základné fyzikálne vlastnosti, ktoré sú popísané nižšie. Ďalej je požiadavka, aby olej bol miešateľný s chladivom v pracovnej oblasti. Z uvedeného vyplývajú náročné požiadavky na ich výskum, vývoj, výrobu a používanie olejov pre chladivové kompresory. Požiadavky na kompresorový olej:

musí dobre mazať, musí byť v rozsahu teplôt a tlakov, ktoré sa vyskytujú v chladiacom okruhu, stabilný, musí mať malú hygroskopickosť, musí byť elektricky nevodivý, vzhľadom na použitie v hermetických kompresoroch, musí byť ekologicky prijateľný, musí byť kompatibilný s materiálmi chladiaceho okruhu, musí byť dobre rozpustný s chladivom, musí poskytovať prijateľnú energetickú účinnosť, nesmie zanášať teplovýmennú plochu výmenníkov tepla a tým zhoršovať účinnosť

prenosu tepla. Tieto všetky požiadavky sa v plnej miere nedajú splniť, sú akceptovateľné s určitými dovolenými kompromismi. V poslednej dobe chlór-fluór-uhľovodíkové chladivá boli nahradené inými bezchlórovými chladivami, ktoré nenarušujú ozónovú vrstvu Zeme a prispievajú k zníženiu skleníkového efektu. Zámena chladív prebieha stále a to z ekologických dôvodov o ktorých sme pojednali v 1. kapitole tejto knihy. Zmena chladív mala a má vplyv na celý chladiaci systém. Spolu so zmenou chladiva sa zmenil aj pôvodný olej. Táto zmena bola nevyhnutná. Napr. minerálny olej pre chladivo R12 bol pri zmene chladiva na R134a, alebo chladiva R600a nahradený pri obidvoch chladivách polyolesterovým olejom. O tejto dôležitej zmene chladív a olejov pojednáme v tejto kapitole. Vývoj v tomto smere nie je skončený. Do praktického používania - ku chladiarom - prichádzajú nové chladivá a s tým súvisí aj potreba a výroba vhodných olejov. Výrobcovia kompresorov nechcú a nemôžu túto dôležitú požiadavku zanedbať a musia robiť rôzne, časove zdĺhavé a predovšetkým drahé skúšky. Aby sa zabezpečila dlhodobá vhodnosť nových olejov pre rozličné konštrukcie kompresorov a podmienky použitia, je rozhodujúcim predpokladom úzka spolupráca medzi výrobcami olejov a výrobcami kompresorov, ktorí majú skúšky zabudované vo svojich výskumno – vývojových programoch. Skúšky olejov – tzv. skúšky trvanlivosti sa robia v chladiacich okruhoch pri automatickej stacionárnej prevádzke po dobu 120 000 hodín na

107

chladiacich zariadeniach, aby sa vyvinuli oleje, ktoré majú účinnosť prvej triedy /L24/. Príkladom je spolupráca firmy ICI s poprednými výrobcami rôznych konštrukcií kompresorov - pozrite taktiež tabuľku 38, z ktorej je vidieť, ktorí výrobcovia robili skúšky s olejmi Emkarate RL na svojich kompresoroch. Tabuľka 38 Užívatelia polyolesterových olejov výrobcu ICI

Výrobbca Typ kompresora Typ oleja EMJARATE RL

AOV Baker Skrutkový kompresor RL100S Bitzer Piestové kompresory RL32S, RL68S Bock Piestové a scroll kompresory RL323S,RL46S,RL68S,RL100S BRISTOL Piestové kompresory RL32S Carrier/Caes Turbokompresory RL32H, RL68H Carrier/Carlyle Skrutkové kompresory 05T, 0,6T RL100S Carrier/Carlyle Piestové kompresory 06/D/E RL68H Copeland Piestové a scroll kompresory RL32CF Dorin Piestové kompresory série K RL22H Frascold Piestové kompresory RL32S Frigopol Piestové kompresory RL32S, RL32H Gelpha Piestové kompresory RL32S Grasso Piesové kompresory RL68S Mc Quay Turbokompres. CE 050,063,079,087,100,126 RL22N,RL32H,RL46H Prestcold Piestové kompresory RL32CF Rotocold Krídlový rotačný kompresor RL68S Sabroe Piestové a skrutkové kompresory RL32S,46S,68S, 100S,150S

Uviedli sme, že olej predpisuje výrobca kompresora a to na základe skúšok najskôr vo svojich laboratóriách a neskôr v prevádzke. Olej, stanovený výrobcom kompresora, rešpektuje odberateľ kompresora, montér chladiaceho zariadenia a taktiež pracovník, ktorý vykonáva servis a opravu kompresora a chladiaceho zariadenia. Obvykle v kompresore býva už potrebné množstvo oleja. Niekedy však, na želanie odberateľa, neplní výrobca kompresorov olej do kompresora – olej sa plní až pri zabudovaní kompresoru do finálneho výrobku. Takto napr. dodával podnik Calex chladničkové dvojpólové hermetické kompresory celé desaťročie sovietskemu zákazníkovi do Orska. Ak sa v prevádzke chladiaceho zariadenia nepoužije správny olej, obvykle výrobca kompresoru neuzná záruku. 2.2 Druhy olejov pre chladivové kompresory Podľa východzích surovín a podľa chemickej štruktúry maziva sa oleje rozdeľujú na: 2.2.1 Minerálne oleje /MO/ Sú výtvorené z olejových frakcií pri primárnej destilácii ropy. Tieto sa rozdeľujú na:

a. parafinické Parafinické oleje majú menej ako 33 % uhlíka v nafténickej báze. Pri nich prevládajú parafíny. Majú nízky bod tuhnutia, nízky viskozitný index a zlú rozpustnosť s halogénovanými uhľovodíkmi. Odporúčajú sa pre turbokompresory.

b. naftenické Nafténické oleje majú viac ako 38 % uhlíka v nafténickej báze. Väčšina minerálnych olejov sú naftenické oleje, sú viac používané ako parafinické oleje. Používajú sa v amoniakových piestových kompresoroch.

108

c. aromatické Používajú sa zriedka. Ich použitie nie je bližšie špecifikované.

2.2.2 Syntetické oleje a/ alkylbenzénové oleje /AB/ Sú vytvorené na báze alkylov. Majú dobrú miešateľnosť s halogénovanými chladivami a s minerálnymi olejmi. Majú dobrú stabilitu. Nespôsobujú penenie oleja. Majú však horšiu mazaciu schopnosť, ktorá sa môže zlepšiť aditívami /prísadami/ na báze fosforu. b/ polyalkylénglykolové oleje /PAG/ Sú vytvorené na báze glykolov. PAG oleje sú výhodné, v porovnaní s esterovými olejmi z hľadiska nákladov. Majú uspokojivú chemicko – tepelnú stabilitu, veľkú hygroskopickosť /väčšiu ako polyolestery/, ako aj inkompatibilitu /neznášanlivosť/ s minerálnymi olejmi. Problémy opotrebenia /oceľových a hliníkových súčastí/ sa riešia použitím aditív. Používajú sa pre chladivo R134a v automobilovej klimatizácii, pre uhľovodíkové chladivá, amoniak a oxid uhličitý. c/ polyolesterové oleje /POE/ Sú vytvorené na báze esterov reakciou s organickými kyselinami, pri ktorých vzniká voda, ktorá, ako odpadný produkt, sa odstraňuje. Za určitých podmienok v chladiacom okruhu môže prebehnúť spätná reakcia s vytvorením pôvodných zložiek /pozrite obr. 47/ - estery majú sklon ku hydrolýze. Nádobky a nádoby, v ktorých sa prepravuje olej, pri montáži chladiaceho zariadenia a pri jeho servisných opravách nesmú byť dlho otvorené, lebo oleje POE a PAG rýchlo nasávajú vlhkosť zo vzduchu a to tým viac, čím je teplota a relatívna vlhkosť vzduchu vyššia a čím dlhšie je pôsobenie vzduchu na ne, pozrite obr. 45.

Obrázok 45 Hygroskopickosť POE olejov v závislosti od času a stavu pôsobiaceho okolitého vzduchu

109

Za tých istých podmienok pôsobenia vzduchu na olej najvyššiu hygroskopickosť majú oleje PAG, vysokú, ale nižšiu majú POE a prijateľnú MO.

Obrázok 46 Hygroskopickosť olejov PAG, POE a MO v závislosti na čase pôsobenia vlhkosti vzduchu Tabuľka 39 Dôležité vlastnosti esterových olejov Fuchs RENISO pre bezchlórové chladivá Vlastnosti Jednotka E 15 E 22 E 32 E 46 E 68 E 100 Skúška podľa Hustota pri 15°C kg/m3 1017 1026 1032 974 1053 1056 DIN 51 757 Farebné odstupňovanie 0 0,5 1 0 2,5 1,5 DIN ISO 2049 Viskozita pri 20°C mm2/s 36 50 84 164 186 287 DIN 51562 Viskozita pri 40°C mm2/s 16 22 34 55 68 100 DIN 51 562 Viskozita pri 100°C mm2/s 3,7 4,7 6,3 7,6 10,2 13,6 DIN 51 562 Viskozitný index 115 135 137 100 136 137 DIN ISO 2909 Pourpoint °C < -60 -60 -57 -48 -48 -36 DIN ISO 3016 Bod vzplanutia °C 234 236 342 258 246 260 DIN ISO 2592 Neutralizačné číslo mgKOH/g 0,05 0,06 <0,07 < 0,1 0,09 < 0,1 DIN 51 558 Teplota odmiešania* °C Nenastáva odmiešanie pri rozhodujúcich teplotách POE oleje sú nevhodné pre amoniak, naopak, sú vhodné pre halogénované fluoruhľovodíkové chladivá, ktoré vo svojom chemickom vzorci nemajú chlór /napr. R134a, R23, R404A, R407C, R410A, R507, atď./. Odporúčajú sa pre stacionárne chladiace zariadenia s fluoruhľovodíkovým chladivom. Na rozdiel od minerálnych olejov za prevádzky chladiaceho zariadenia nenastáva vylučovanie voskov. Majú dobrú chemickú a tepelnú stabilitu.

110

Obrázok 47 Vznik polyolesterov syntézou z alkoholov a kyselín za vzniku vody /v hornej časti obrázku/. Rozklad esterov pri výskyte vody za pôsobenia dostačujúco vysokej teploty, tlaku a taktiež oderu, za určitý časový úsek v chladiacom okruhu /dolná časť obrázku/

d/ polyalfaolefínové oleje /PAO/ Sú vytvorené na báze olefínov. Majú vysoký viskozitný index, nízky bod tuhnutia, vysokú tepelnú a oxidačnú stabilitu a malú odparivosť. Naproti tomu sú veľmi horľavé a majú vplyv na niektoré tesnivá, čo sa eliminuje aditívami. Sú ešte hygroskopickejšie ako POE. Používajú sa v skrutkových a v piestových kompresoroch. Spolu s chladivom R134a sa používajú v automobilovej klimatizácii. e/ silikónové oleje /SO/ Sú vytvorené na báze kremíku. Tu patria oleje pre veľmi nízke teploty a pre halogénované uhľovodíkové chladivá. f/ glycerín Používal sa v počiatkoch chladiacej techniky pre kysličník uhličitý. Dnes je glycerín nahradený olejmi s lepšími vlastnosťami. 2.2.3 Polosyntetické oleje Polosyntetické oleje sú zmesi rôznych olejov. Napr. oleje. AB + MO /naftenické/, resp. oleje AB + PAO sa používajú za účelom odstránenia spenenia oleja pri rozbehu kompresora, resp. pre zvýšenie miešateľnosti olejovej zmesi s halogénovaným uhľovodíkovým chladivom.

111

2.2.4 Aditívované oleje Sú to oleje s viac ako 1000 ppm aditív, t,j. prímesí, ktoré tlmia niektorú nežiaducu vlastnosť oleja, alebo ktoré zlepšujú vlastnosť, ktorú chceme dosiahnuť /mazaciu schopnosť, tepelnú alebo chemickú stálosť, zníženie bodu tuhnutia, atď./. 2.2.5 Rozdelenie olejov podľa DIN 51 503 Nemecká norma DIN 51 503 rozlišuje kompresorové oleje pre chladiace zariadenia pre použitie k danému chladivu:

KAA – s amoniakom nemiešateľné oleje, KAB – s amoniakom miešateľné oleje, KC - oleje pre plne a čiastočne halogénované chladivá /FCKW, HFCKW/ KD - oleje pre plne a čiastočne fluorované chladivá /FKW, HFKW/, KE - oleje pre uhľovodíkové chladivá /napr. propán, izobután/.

2.3 Základné fyzikálne vlastnosti olejov pre chladivové kompresory

vzhľad /farba/, hustota, mazavosť, viskozita, neutralizačné číslo, číslo zmydelnenia, množstvo vody, množstvo popola, bod vločkovania /Floc point/, bod tuhnutia /Pour point/, bod vzplanutia.

Jednotlivé charakteristické vlastnosti olejov preberieme v ďalšom texte. 2.3.1 Vzhľad /farba/ oleja Táto skúška sa robí napr. podľa DIN ISO 2049. Pred plnením oleja do kompresoru sa robí vzhľadová kontrola oleja. Olej musí byť vysušený, čistý a jasný. Nesmie byť zakalený, nesmie mať vznášajúce sa častice, alebo dokonca nesmie byť už použitý. Pri vysokej vlhkosti oleja má olej mliečnu koexistenciu, stráca čírosť. Farba nepatrí medzi najdôležitejšie vlastnosti, ale sa uvádza v materiáloch výrobcov. Kontroluje sa porovnaním sa vzorkovnicou podľa ASTM D 1209, DIN ISO 2049. Tu môžeme zaradiť aj stav oleja označený ako starnutie, čo je vlastne chemická zmena, ktorou prešiel kompresorový chladivový olej vplyvom vzdušného kyslíka, tepla, tlaku, vlhkosti, ako aj oteru trecích kovových povrchov a nečistôt chladiaceho okruhu. Tieto vplyvy teda spôsobujú starnutie a taktiež pozorovateľné zakalenie. 2.3.2 Hustota Podobne aj hustota nepatrí k najdôležitejším vlastnostiam olejov, až na výnimočné prípady /napr. oleje pre hydrodynamické prevody, transformátorové oleje/ a má skôr význam pre charakteristiku oleja z hľadiska jeho zloženia, pre vzájomný prepočet objemových a hmotnostných jednotiek oleja. Pre meranie hustoty daného oleja platí STN 65 6199, resp. ASTM D 1298, DIN 51757, ISO 3675.

112

Minerálne, polosyntetické oleje a syntetické oleje na báze alkylbenzénov /AB/ majú hustotu 850 až 950 kg/m3 pri teplote 20°C, ostatné syntetické oleje majú hustotu 950 až 1050 kg/m3 pri teplote +15°C. Hustota oleja ρ /ró/ pri teplote t je lineárne závislá od teploty podľa vzťahu: ρ = ρr [ 1 – β ( t – tr )] /3/ kde: ρr - referenčná viskozita tr - referenčná teplota β = 0,524 až 0,896 podľa druhu minerálneho oleja. 2.3.3 Mazavosť oleja Aj keď mazavosť je jednou z najdôležitejších vlastností mazacieho oleja, táto vlastnosť nie je zatiaľ jednoznačne definovaná, keďže mazavosť oleja závisí nielen od druhu a zloženia oleja, ale závisí aj od druhu a povrchu mazanej látky, predovšetkým od danej trecej dvojice kovových /alebo z iného materiálu/ povrchov vzájomne pohybujúcich sa súčastí kompresoru, resp. keď len jedna zo súčastí kompresora sa pohybuje ako aj od ich špeciálnych vlastností. Svoju úlohu zohráva obklopujúce chladivo a taktiež konštrukcia mazacieho miesta. Chladivo rozpustené v oleji spôsobuje, že nejde o čisté kvapalinové trenie, ktoré sa vyskytuje len pri hydrodynamickom mazaní. Viskozita mazacieho oleja je vlastne nositeľkou mazavosti trecích povrchov a olej zamedzuje ich bezprostredný dotyk. Pritom ide o zmiešané trenie, pričom kĺzne, resp. trecie plochy majú, vzhľadom na olej, veľkú adhéziu a ich koeficient trenia je malý. Mazavosť sa posudzuje:

1. Falex-testom, podľa ASTM D- 2670, obrázok 48. Tento tribotechnický systém má rotujúci hriadeľ, na ktorý tlačia silou F /ktorá sa stále meria/ kamene s výrezmi vo tvare V. Styk kameňov a hriadeľa je priamkový. Touto metódou sa skúša pri rôznej sile, teplôt a stupni nasýtenia chladivom a s rôznymi dvojicami materiálov:

konštantná záťaž – na overenie opotrebenia a teda aj mazavosti, zvyšujúca sa záťaž – až k deštrukcii /pridieranie, zadretie, zlomenie čapu, a pod./.

Obrázok 48 Falex-test

2. Testom na štvorguličkovom stroji (four ball), podľa ASTM D 4172. Na tomto stroji sa oceľové guličky priemeru ½“ (12,7 mm) k sebe pritláčajú a štvrtá, rovnako veľká gulička, je k nim zhora pritláčaná silou 40 kg x 9,81 m.s-2 a otáča sa s 1200 ot/min. po

113

dobu 60 min. za teploty 75°C. Oter sa berie ako priemerná hodnota zo spodných 3 guličiek. Je to najčastejšie používaný skúšobný stroj olejov.

Opotrebenie a trenie sú protiklady mazavosti. Ukazuje sa, že základnou fyzikálnou vlastnosťou mazacích olejov, z ktorej vyplýva nosnosť olejového filmu trecích povrchov /napr. ložísk/, je viskozita oleja. Nie je technicky možné merať skutočnú mazavosť v kompresore pri prevádzke v chladiacom zariadení. Na určenie mazavosti slúžia teda merania a pozorovania v skúšobných strojoch oleja /Falex test, štvorguličkový stroj a iné/, ktoré však nezodpovedajú prevádzkovým pomerom v chladivových kompresoroch, aké sa vyskytujú v technickej praxi. 2.3.4 Viskozita Viskozita je schopnosť oleja tiecť a vo fyzikálnom zmysle predstavuje odpor, ktorý kladú susedné vrstvy kvapaliny vzájomnému posunutiu. Je to odpor pri toku kvapaliny. Pri mazaní je to najdôležitejšia vlastnosť oleja. Viskozita je v podstate hustota oleja, ale s jeho schopnosťou /väčšou, alebo menšou/ tiecť. Viskozita sa posudzuje podľa DIN 51562, alebo STN 65 6216, STN 65 6218. Olej nízkej viskozity je riedky, vysokú viskozitu má olej hustý. S rastúcou teplotou viskozita oleja klesá, olej je teda redší a naopak viskozita stúpa s klesajúcou teplotou /obr. 49/. Z obrázku je vidieť, že viskozita oleja na výstupe z výparníka, napriek stúpajúcej teplote, narastá skokovo. Preto pri každej hodnote viskozity musí byť udaná aj teplota, pri ktorej bola viskozita meraná.

Obrázok 49 Viskozita oleja bez chladiva a vplyv chladiva v oleji na viskozitu v závislosti od zmeny teploty: viskozita čistého oleja s teplotou priamoúmerne klesá. Krivky sú pri rovnakom tlaku. Pri inom tlaku by sme dostali inú krivku. Z obrázku je vidieť nárast viskozity pri nízkych teplotách a rovnakom tlaku Dôležité je poznať rozdiel medzi:

dynamickou viskozitou a kinematickou viskozitou.

114

Dynamická viskozita Označuje sa písmenom gréckej abecedy μ /mý/. Charakterizuje vnútorné trenie kvapalín. Hlavnou jednotkou je pascalsekunda Pa.s = N.s/m2. Vyjadruje sa pri laminárnom prúdení tekutiny. Pri gradientu rýchlosti 1/s a kolmo na smer prúdenia je napätie 1N/m2. Vedľajšou jednotkou je poise /P/ = 0,1 Pa.s. Kinematická viskozita Kinematická viskozita sa označuje písmenom gréckej abecedy ν /ný/. Je to viskozita tekutiny s dynamickou viskozitou 1 Pa.s a s hustotou 1 kg/m3, čiže ν = μ/ρ /4/ Jednotkou kinematickej viskozity je štvorcový meter za sekundu (m2.s-1). Je to viskozita tekutiny s hustotou 1 kg.m-3, ktorej dynamická viskozita je 1 pascal sekunda. V praxi je zaužívaná veličina na meranie kinematickej viskozity 1 stok = 1 St = 1 cm2.s-1 = 10-4 m2.s-1 a dielčia centistok /cSt/ = 0,01 St = 10-6 m2/s = mm2/s a základné hodnoty sa spravidla udávajú pri štandardných teplotách 40 °C a 100 °C v Európe a pri teplotách 100 °F a 210 °F v USA. Výrobcovia oleja ponúkajú rad olejov. Rozsah viskozity predávaných olejov je 15 až 220 cSt. V USA sa viskozita udáva pri teplote 100 °F /37,8 °C/ a udáva sa v Seyboltových sekundách /SUS = Saybolt universal seconds/ a napr. hodnote viskozity oleja 32 cSt približne zodpovedá 150 SUS, hodnote 68 cSt zodpovedá približne 315 SUS.

Ako sme uviedli vyššie, viskozitu oleja ovplyvňuje: -teplota – pri nízkej teplote sa rozpúšťa viac chladiva v oleji. V najchladnejšom

mieste chladiaceho okruhu, vo výparníku, dosahuje olej najväčšiu hustotu. Pri zvyšujúcom sa tlaku začína vrieť a chladivo je vypudzované z oleja. Preto pri nižších vyparovacích teplotách sa volí olej nižšej viskozity. Aby však olej dobre mazal trecie dvojice, musí sa chladivo z oleja odplyniť, t.j. v najväčšej miere zbaviť chladiva, pozrite obrázok 44, kde sú, okrem iného, znázornené aj rôzne spôsoby odplynenia, t.j. odvedenia plynného chladiva z oleja. Druhý spôsob odstránenia chladiva z oleja je vyhrievanie oleja – robí sa pri nízkych teplotách okolia kompresora – uvedieme v ďalších kapitolách. Z praktických skúseností je známe, že najvyššiu viskozitu v chladiacom okruhu dosahuje olej v prehrievacej zóne za výparníkom, kde olej má ešte nízku teplotu a relatívne prehriatie /20 až 25°C/ oproti vyparovacej teplote spôsobuje vyparenie chladiva z oleja, v dôsledku čoho veľmi rastie viskozita oleja.

tlak – pri zvyšujúcom sa tlaku chladivo zostáva rozpustené v oleji. Druh /typ/ mazacieho oleja – druh /typ/ oleja určitého výrobcu, môže sa čiastočne

líšiť od rovnakého druhu oleja, ale iného výrobcu. typ chladiva – chladivo znižuje viskozitu oleja a zlepšuje návrat oleja do

kompresoru. Dôležité je, či je olej miešateľný s chladivom alebo nie. Olej nemiešateľný s chladivom tvorí v chladiacom okruhu oddelenú fázu od chladiva a môže sa hromadiť vo výparníku /platí to najmä o zaplavených výparníkoch/ a taktiež v nízko položených častiach chladiaceho zariadenia. Preto sa niekedy môže použiť olej nižšej viskozity /pokiaľ nie je chladiaci okruh chybne navrhnutý/.

Na dosiahnutie nosného mazacieho filmu, ktorý je nevyhnutný a to v rozsahu teplôt

a tlakov aké môžu nastať v chladivových kompresoroch a chladiacich zariadeniach, je

115

potrebná dostačujúco vysoká viskozita mazacieho oleja. V závislosti od konštrukcie kompresora a jeho pracovných podmienok a použitého chladiva sa preto používajú mazacie oleje rôznej viskozity. Voľba oleja bola uľahčená zavedením viskozitných tried podľa DIN 51519. Výrobcovia prijali toto označovanie. Viskozitné triedy sú v tabuľke 40. Avšak toto odstupňovanie do viskozitných tried nedáva žiadnu výpoveď o zriedení oleja v rozpustenom chladive. K tomu sú potrebné diagramy jednotlivých druhov olejov, pozrite obrázok 62. Tabuľka 40 Viskozitné triedy, minimálna, stredná a maximálna kinematická viskozita, vyjadrené v cSt podľa ASTM D 2422

Viskozitná trieda νmin νmax νstr SUSmin SUSmax SUSstr

ISO VG 15 13,5 16,5 15 71,7 83,3 75 ISO VG 22 19,8 24,2 22 96,9 116 105 ISO VG 32 28,8 35,2 32 135 165 150 ISO VG 46 41,4 50,6 46 193 235 215 ISO VG 68 61,2 74,8 68 284 347 315 ISO VG 100 90 100 100 417 510 465 ISO VG 150 135 165 150 626 765 700 ISO VG 220 198 242 220 918 1162 1000

Viskozitný index Pre charakteristiku kinematickej viskozity olejov na teplote sa v technickej praxi používa viskozitný index /VI/. Je to k viskozite pomocný pojem a postupom času sa stal dôležitým kritériom. Vypočíta sa pomocou DIN ISO 1909 z kinematickej viskozity meraného oleja k viskozitám štandardných porovnávacích olejov: parafinického s VI = 100 /z pensylvánskej ropy/, ktorého viskozita sa málo mení s teplotou a naftenického oleja s VI=0 /z ropy z Mexického zálivu/, s veľkou zmenou viskozity s teplotou. Tu sa vzťahom /5/ porovnáva teplotne–viskózna závislosť daného meraného oleja s uvedenými porovnávacími olejmi. Platí: VI = 100 ( L – U ) / D /5/

kde:

L – viskozita /mm2.s-1/ oleja s VI = 0 pri 40°C, ktorého viskozita pri 100°C je rovnaká ako viskozita skúšobného oleja pri tej istej teplote,

U – viskozita /mm2.s-1/ skúšaného oleja, pričom D vo vzťahu /5/ je:

D = L – H /6/

kde: H – viskozita /mm2.s-1/ oleja s VI=100 pri 40°C, ktorého viskozita pri 100°C je rovnaká

ako viskozita skúšaného oleja pri tej istej teplote. Tabuľka 41 Závislosť viskozity od teploty pre rôzne viskozitné indexy /VI/

ISO VG 32 46 68

Viskozitný index VI 30 120 30 120 30 120 -20°C 4424 1667 10917 3156 27315 5973 0°C 450 288 880 484 1728 828

+120°C 3,1 3,9 3,7 4,9 4,4 6,3

116

V tabuľke 41 triedy olejov 32, 46 a 68 s viskozitným indexom, 30 a 120 je uvedená závislosť kinematickej viskozity od teploty. Vidieť, že olej nižšej triedy s vyšším viskozitným indexom VI dobre nahradí olej vyššej triedy, ale s nízkym viskozitným indexom VI. 2.3.5 Neutralizačné číslo Nz Číslo kyslosti Olej prichádza v miestach do styku s materiálom a kyselina, ktorá je v oleji napáda tento materiál. Osobitne je dôležité merať neutralizačné číslo pri hermetických a polohermetických kompresoroch, kde môže kyselina rozrušiť izoláciu elektromotora, spôsobiť skrat a tak vyradiť kompresor z prevádzky. Z meraní vyplynulo, že počet zhorení elektromotorov kompresorov bol pri Nz = 0,5 mg KOH/g bez citeľného vplyvu a pri vyšších hodnotách až do 100% pri 2mg KOH/g /L7/. Kyslosť oleja TAN sa stanoví postupom podľa ASTM D 974, ISO 6618, DIN 51 558, STN 65 6070 a existujú aj také chemikálie na trhu, ktorých pridaním do skúšaného oleja na kyslosť zmení farbu.

Neutralizačné číslo udáva počet mg hydroxydu draselného /KOH/, ktorý je potrebný, aby neutralizoval voľnú kyselinu nachádzajúcu sa v 1 g oleja. Neutralizačné číslo slúži k tomu, aby sa stanovilo množstvo kyselín v oleji. Postup skúšky je popísaný v DIN 51 559, časť 1,

alebo STN 656215. Neutralizačné číslo Nz sa niekedy označuje ako číslo kyslosti TAN /total acid number/. Neutralizačné číslo nového oleja Nz ≤ 0,02,

oleja na výmenu je Nz≤ 0,05-0,06 mg KOH/g oleja.

Oleje, obsahujúce katalyzátory, majú často vyššie Nz, ako nelegované rafináty. Aditívy obsahujú funkčné skupiny, ktoré sa pri tejto skúške neutralizujú s KOH. Zmena neutralizačného čísla Nz používaného oleja v porovnaní s novým olejom, môže potvrdiť to, či nastalo oxidačné starnutie, či olej je kyslý a či v dôsledku toho je potrebná výmena oleja. 2.3.6 Číslo zmydelnenia Vz Číslo zmydelnenia oleja umožňuje posúdiť dokonalosť rafinácie čistých olejov. Pri použitých olejoch je možné na základe čísla zmydelnenia a čísla kyslosti, prípadne ďalších skúšok, sledovať priebeh ich starnutia. Číslo zmydelnenia udáva, koľko mg hydroxidu draselného /KOH/ je potrebné, aby sa neutralizovali voľné kyseliny v 1 grame oleja a tiež rozštiepili prítomné estery a laktóny a zmydelnili ich kyseliny. Pri stanovení čísla zmydelnenia platí, že zmena Vz aditívmi a oxidáciou spôsobí to isté, ako pri stanovení Nz. 2.3.7 Množstvo vody Voda sa považuje za najškodlivejšiu nečistotu v chladiacom okruhu. Prítomnosť vody v oleji sa prejavuje praskaním, spenením oleja a/alebo rozkladnými účinkami oleja a chladiva. Rozlišuje sa vo vzťahu na limitované množstvo vody medzi olejmi pre amoniakové kompresory KA a olejmi pre chladivové kompresory KC, KD a KE /pozrite kapitolu 2.2.5/. Pre amoniakové kompresory typu KA sa stanovuje podľa DIN ISO 3733. Pri olejoch pre kompresory typu KC, KD a KE je skúška kvalitatívne presnejšia – množstvo vody sa určuje podľa DIN 51 777 T1 – metódou Karla Fischera. Táto metóda sa používa spravidla pri výrobkoch, ktoré sa podrobujú špeciálnemu sušeniu, napr. kompresory, hlavne hermetické a polohermetické. Množstvo vody podľa tejto metódy sa sa udáva v ppm /part per milión/, pričom ppm = mg H2O/ kg oleja. Preto nádoby s olejom by mali byť vzduchotesne uzavreté, aby nanasávali vlhkosť zo vzduchu.

117

Pre oleje pre chladivové kompresory KC, dodávané v malých parotesných nádobách je max. vlhkosť, meraná metódou Karla Fischera, 30 ppm. Platí DIN 51 503. Vo väčších nádobách by sa mala vlhkosť oleja čo najviac približovať uvedenej hodnote. Oleje pre chladivové kompresory majú byť, pokiaľ je to technicky možné, bez vody. Voda, ktorej prítomnosť chladiari nazývajú rakovinou chladiacich zariadení, ako sme uviedli vyššie, má jednoznačne negatívne vlastnosti nielen na chladivo a olej, ale hlavne aj na elektromotor hermetického a polohermetického kompresoru a na celý okruh /rozklad chladiva, vznik kyselín pomeďovanie súčastí, koróziu, starnutie oleja, zamŕzanie expanzných zariadení, atď/. Z týchto dôvodov sa oleje sušia a nie príliš dlho skladujú. V skladoch s nádobami oleja a chladiva nesmie nastať veľké kolísanie teploty, aby nenastalo v dôsledku toho nasatie vzduchu do nádoby s olejom. Skúška množstva vody v malom hermetickom kompresore Skúška sa robí podľa STN 14 0618. Pri skúške sa množstvo vody v kompresore určí tak, že sa vytláča vysušeným dusíkom z ohriateho kompresora a absorbuje sa pentoxidom fosforu /P2O5/. Pri kompresoroch, naplnených olejom pred začiatkom skúšky, treba olej vyliať z plášťa kompresora. Dusík z fľaše /1/, prúdiaci cez regulačný ventil /2/, sa vysúša v sušiacej veži /3/ a vstupuje do kompresora umiestneného vo vyhrievacej komore /4/. Tam dusík pohlcuje vodu vytlačenú ohriatím kompresora, preteká cez U rúrku /5/, pôsobiacu ako olejový filter a ďalej preteká cez U rúrky /6a/ a /6b/, naplnené P2O5 a odovzdá vodu sušiacemu prostriedku. Po pretečení indikátormi bubliniek /7 a 8/ a prietokomerom /9/ dusík uniká do vzduchu. Prietok dusíka sa nastaví na hodnotu 0,8 ml.s-1 a nechá sa pretekať cez skúšobné zariadenie. U rúrky /6a/ a /6b/ sa vyberú zo skúšobného zariadenia a vážia sa. Tento postup sa opakuje, kým sa nedosiahne konštantná hmotnosť. Presná špecifikácia jednotlivých členov skúšobného zariadenia 1 až 9 je uvedená vo vyššie uvedenej uvedenej norme. Skúšajú sa len tie kompresory, ktoré ešte neboli skúšané. Komora je predbežne vyhriata na teplotu 140°C. Skúšobný čas pre hermetické kompresory so syntetickou izoláciou je 5 hodín. Schéma skúšobného zariadenia je znázornená na obrázku 50 Množstvo vody kompresora naplneného olejom sa určí zo súčtu množstva vody kompresora nenaplneného olejom a množstva vody v oleji. Množstvo vody v oleji sa vypočíta z určeného množstva vody podľa metódy Karla Fischera /pozri kapitolu 2.4.5/ násobením množstva oleja vyliateho z plášťa kompresora. Tiež je povolená iná ekvivalentná metóda na určenie množstva vody v kompresore.

Obrázok 50 Legenda: 1-fľaša na dusík, 2-regulačný ventil, 3-sušiaca veža, 4-vyhrievacia komora s kompresorom, 5-U-rúrka so zabrúsenou zátkou naplnená sklenou vatou, 6a, 6b-U rúrky so zabrúsenými zátkami naplnené sklenou vatou, P2O5 a pemzou, 7-indikátor bubliniek bez náplne, 8-indikátor bubliniek naplnený H2SO4, 9-prietokomer

118

Výmenníky tepla /kondenzátor, výparník, dochladzovač, atď./ musia byť, po zhotovení vo výrobe, vysušené a parotesne uzavreté zátkami. Podobne to isté platí pre komponenty chladiaceho okruhu /TEV, zásobníky chladiva, amortizátory vibrácii a hluku, atď./. 2.3.8. Množstvo popola Množstvo popola je zvyšok po úplnom zhorení oleja. Keďže minerálny olej ako čistá organická substancia zhorí bez zbytku a po zhorení nie je už žiadny olej, je množstvo popola mierou pre znečistenie kompresora, resp. celého chladiaceho systému kompresoru v chladiacom okruhu. Množstvo popola v oleji sa stanoví podľa DIN 51575. 2.3.9 Bod vločkovania /Flockpoint/ Určuje počiatok tvorby voskových vločiek – vylučovanie parafínových voskov vo výparníku za prítomnosti chladiva pri nízkych teplotách. Vločky tvoria povlaky, pôsobia ako tepelné izolátory vo výparníku. Sú nebezpečné v škrtiacich orgánoch, zvlášť v kapilárach, lebo v nich sa usadzujú a zmenšujú prierez a tým aj prietok chladiva, v dôsledku čoho sa znižuje vyparovacia teplota a chladiaci výkon chladiaceho zariadenia. Bod vločkovania je dôležitý pre výber miešateľných olejov. Olej má mať nižší bod vločkovania ako je vyparovacia teplota chladiva chladiaceho zariadenia. Sklon k vločkovaniu nemajú nové esterové a polyalkylénglykolové oleje. Bod vločkovania oleja sa stanoví podľa DIN 51 531. 2.3.10 Bod tuhnutia /Pour Point/ Pretože tuhnutie oleja nastáva na najchladnejšom mieste /výparník/ a olej cirkuluje spolu s chladivom, bod tuhnutia je ovplyvnený chladivom. Špeciálna hrubostenná skúmavka so vzorkou oleja sa ohreje do úplnej tekutosti a potom sa ochladzuje v Dawarovej nádobe s denaturovaným liehom pomocou tuhého CO2, alebo v špeciálnom chladiacom zariadení, pričom pri každom poklese teploty vzorky o 3K naklonením sa skúša tekutosť, resp. stuhnutie oleja. Bod tuhnutia - je to najnižšia teplota vzorky, pri ktorej olej prestáva tiecť. Začiatok tuhnutia je závislý od zbytkového množstva voľných parafínov, ktoré ako prvé kryštalizujú. Z uvedených dôvodov pri minerálnych olejoch majú nižší bod tuhnutia naftenické oleje. Syntetické oleje majú bod tuhnutia nižší ako minerálne oleje. Bod tuhnutia sa stanoví podľa ASTM D 97, DIN ISO 23015, resp. STN 65 6072. Podľa DIN a STN má asi o 3K nižšiu teplotu ako Pour Point vo Veľkej Británii a USA, skúšaný podľa noriem, podľa ktorých olej pozorovateľne musí ešte tiecť. Skúška je rozhodujúca pre výber vhodného oleja. Inou skúškou bodu tuhnutia oleja je skúška v U-trubici podľa DIN 51 568. 2.3.11 Horľavosť oleja Horľavosť oleja sa stanovuje podľa týchto ukazovateľov:

Bodu vzplanutia (Flash Point), Teploty horenia (Fire Point), Teplota samovznietenia (Autoignition Temperature).

Bod vzplanutia oleja je definovaný ako najnižšia teplota, vzťahovaná na tlak 1013 mbar, pri ktorom sa zo vzorky 60 ml skúšaného oleja za stanovených podmienok /zohrievanie v otvorenom tégliku/ vytvára para v takom množstve, že para spolu so vzduchom, nachádzajúcim sa nad hladinou oleja, vytvárajú zápalnú zmes, ktorá po priblížení skúšobného plamienka vzplanie a opäť zhasne. Vyjadruje sa teplotou v °C.

119

Bod horenia oleja je teplota, pri ktorej vzorka oleja, zohrievaná v predpísanom prístroji za stanovených podmienok skúšky, vyvinie toľko pár, že ich zmes so vzduchom, utvárajúca sa nad hladinou oleja, po priblížení skúšobného plameňa vzplanie a horí bez prerušenia najmenej 5 s. Vyjadruje teplotu v °C, vzťahujúcu sa na tlak 1013 mbar, pri ktorej sa dosiahol uvedený stav. Bod vzplanutia a bod horenia oleja sa overuje skúškami podľa ASTM D 92, ISO DIN 2592 a STN 65 6212. Teplota samovznietenia oleja je teplota, pri ktorej sa olej vznieti už pri styku so vzduchom, t.j. bez prítomnosti plameňa, alebo iskry. Preto by sa nemal olej používať pri teplotách vyšších ako je teplota samovznietenia. Meria sa podľa ASTM E 659. Bod vzplanutia, bod horenia a teplota samovznietenia oleja

Sú dôležité vlastnosti charakterizujúce vysokoteplotné správanie daného oleja. Olej s nízkymi uvedenými hodnotami spôsobí v miestach sediel výtlačných pracovných ventilov kompresora vytváranie tvrdých častíc skoksovaním oleja, s následným netesným uzatváraním ventilov, čo má za následok zníženie chladiaceho výkonu, chladiaceho faktoru, zhoršenie chladenia motora hermetického kompresora a môže spôsobiť až vyradenie kompresora z prevádzky.

2.4 Ďalšie vlastnosti olejov kompatibilita /znášanlivosť/ s ostatnými materiálmi chladiaceho okruhu, pomeďovanie, obeh chladiva a oleja v chladiacom okruhu, miešateľnosť a vzájomná rozpustnosť

s chladivom, správanie sa za chladu, chemicko-tepelná odolnosť olejov za prítomnosti chladiva.

Tieto vlastnosti olejov, vzhľadom na platné prevádzkové podmienky a vždy k danému použitému chladivu, majú vždy väčšiu alebo menšiu dôležitosť.

2.4.1 Kompatibilita s ostatnými materiálmi chladiaceho okruhu Výrobcovia chladiva a oleja, výrobcovia chladivových kompresorov, ako aj výrobcovia chladiacich zariadení, venujú tomuto dôležitému problému veľa času a nákladov rôznymi skúškami a vzájomnou spoluprácou, ktoré sú potrebné na overenie vhodných konštrukčných materiálov kompresoru a všetkých členov chladiaceho okruhu. Skúškami sa potvrdilo, že základné konštrukčné materiály oceľ, sivá liatina, meď, kujný vysokohúževnatý /nie tvrdý, liaty/ hliník s hladkým povrchom, laky - ako izolačná ochrana vinutia elektromotorov hermetických a polohermetických kompresorov, tesnenia /hlavy a valca kompresora/, s bezchlórovými chladivami sa spolu s POE bez prísad dobre znášajú. V chladiacich zariadeniach sa používajú pri POE olejoch chlóroprénove tesnenia, ktoré vyhoveli dlhodobým skúškam chladiacich zariadení v prevádzke. Podobne vyhoveli elektromotory hermetických kompresorov s tenkou vrstvičkou PET /polyetyléntereftalát/, čo umožnilo konštruovať elektrické motory s izoláciou na tejto báze. Striebro sa zlučuje s POE olejmi, podobne aj zinok môže s týmito olejmi reagovať. Obidva kovy sa vyskytujú v spájkach, ktoré môžu prísť do styku s olejom a za určitých podmienok, olej priamo reaguje s týmito kovmi a tvorí s nimi organické soli. V dôsledku toho môže byť porušená tesnosť spoja. Reakčná teplota rozkladu aj veľmi stabilných esterov zinkom sa pohybuje okolo 100°C a za vyššieho tlaku. Avšak nie je známy ani jeden prípad ťažkostí s mosadznými alebo bronzovými /s obsahom zinku/ súčiastkami, ako napr. ventily, upchávky, amortizátory chvenia a pod /L21/.

120

Korozívnosť Korózivnosť medi sa zisťuje ponorením lešteného medeného prúžku do 30 ml oleja, ktorý sa zohreje na 100°C alebo 121°C po dobu 3 hodín. Potom sa prúžok omyje a vyhodnocuje sa porovnaním so vzorkovnicou. Po vybratí z oleja sú štyri stupne hodnotenia: ľahko matný, mierne matný, veľmi matný a skorodovaný. Môže sa postupovať podľa ASTM D 130, resp. DIN 51759, alebo ISO 2160. Korózivnosť oceli sa overuje ponorením oceľového valčeka do 60°C teplej zmesi 300 ml oleja a 30 ml destilovanej vody /test A/ alebo morskej vody /test B/ po dobu 24 hodín. Sú tri stupne korózie: bez korózie, resp. ľahká korózia (na max. 6 miestach s priemermi do 1 mm), stredná korózia (viac, ako predchádzajúca, ale menej ako 5% povrchu), vážna korózia ( na viac, ako 5% povrchu). 2.4.2 Pomeďovanie Pomeďovanie /v literatúre často označované ako plátovanie medi/ je zložitý proces, ktorý je možné pozorovať za určitých podmienok, po určitej dobe prevádzky alebo skúšky a ktorého výsledkom je rozpúšťanie medi z niektorých konštrukčných častí a naopak jej usadzovanie na iných opracovaných a hlavne vysoko namáhaných trecích plochách oceľových a liatinových súčastí. Výskumné práce v podniku Calex potvrdili, že pomeďovanie podporuje hlavne vlhkosť v chladiacom zariadení /vlhkosť v chladive, v oleji, v kompresore, vo výmenníkoch tepla a v ďalších častiach chladiaceho systému/, ako aj množstvo živíc a síry v oleji. Pomeďovanie vzniká spolupôsobením uvedených faktorov predovšetkým na brúsených, honovaných, lapovaných, leštených a superfinišovaných plochách ako sú ventilová doska, piest, valec, kameň, kulisa, piest, piestny čap, malé a veľké ojničné oko /pokiaľ nie je z kovanej oceli, alebo z liatiny/, excenter a čapy hriadeľa, ložiska hriadeľa. Vzniká aj na upchávkach hriadeľov otvorených kompresorov. Pri CFC chladivách a minerálnom oleji a pri nekvalitne vysušenom chladiacom okruhu dochádzalo ku tvrdému nánosu rozpustenej a potom usadenej medi na uvedených trecích dvojiciach s následným zadretím a vyradením kompresora a tým celého chladiaceho zariadenia z prevádzky. Pri použití POE olejov s HCF chladivami sa zistilo, že pomeďovanie nie je tak intenzívne ako to bolo pri minerálnych olejoch a chladív s obsahom chlóru, navyše pri POE olejoch a bezchlórových chladív nie je povlak medi na oceľových opracovaných a liatinových súčastiach silný a tvrdý, ale je mäkký – je stierateľný, nespôsobuje poruchy. Taktiež skúšky potvrdili, že aj aditíva boli príčinou rôznych, negatívnych procesov /nadmerné pomeďovanie, nadmerné tvorenie kalov a pod./. Ukázalo sa, podľa výskumov DEA, že aditíva pre POE oleje nie sú potrebné /21/. 2.4.3 Obeh chladiva a oleja v chladiacom okruhu

Miešateľnosť a vzájomná rozpustnosť oleja s chladivom Obeh chladiva a oleja v chladiacom okruhu

V kompresore olej nepracuje oddelene od chladiva. Hlavnou úlohou oleja je mazanie trecích dvojíc kompresora /piestu, resp. piestov a valca /valcov/, hriadeľa a ložísk bloku, kľuky a ojnice /ojníc/ kompresora, resp. chladenie motora a iných súčastí kompresora. Po mazaní, hlavne piestu a valca sa časť oleja /v literatúre sa uvádza 2 až 5%, na inom mieste sa uvádza max. 3%/ dostáva - je vynesená do okruhu. Spolu s chladivom táto zmes preteká cez výtlačné pracovné ventily a výtlačné potrubie do kondenzátoru, ďalej dostáva sa do zberača chladiva, škrtiaceho orgánu, výparníku a späť sacím potrubím do kompresoru. Na tejto ceste sú premenlivé pracovné podmienky: na výtlaku je najvyššia teplota a tlak, ktoré sa už ďalej len znižujú. Kondenzačná a vyparovacia teplota sú dané projektantom daného

121

chladiaceho zariadenia a tie sa v určitých hraniciach udržujú reguláciou a servisnými pracovníkmi, ktorí zabezpečujú pravidelnú údržbu. V hermetických a polohermetických kompresoroch je olej a chladivo v kontakte s vinutím motora. Schéma jednoduchého chladiaceho okruhu je na obrázku 51. Aby olej sa udržal medzi značkou max. a min. hladiny oleja v olejoznaku, chladiaci okruh musí byť správne nadimenzovaný, navrhnutý a zmontovaný. Potrubia majú mať spád, aby sa zabezpečil návrat oleja do kompresora. To platí pre suché výparníky. Problémy s návratom môžu vzniknúť preto, že výparník je od kompresoru veľmi vzdialený, alebo sa nachádza pod ním, je použitý nevhodný olej /vysoká viskozita, olej sa nemieša s chladivom,/ alebo v rúrkach je nízka rýchlosť. Pri zaplavených výparníkoch sa olej do kompresora zabezpečuje iným spôsobom, pozrite kapitolu 2.4.3. Malé hermetické kompresory nemajú priezorník oleja, preto chladiaci okruh z hľadiska návratu oleja do kompresoru musí byť bezchybne navrhnutý. Pri priemyselných chladiacich zariadeniach sa musí olej doplniť – hlavne pre chladiace okruhy s veľkou dĺžkou potrubí. Pri rozvetvených chladiacich okruhoch, napr. pri združených chladiacich zariadeniach, sa vyžaduje, podľa stavu okruhu doplniť, respektíve odpustiť olej z kompresoru /ov/.

Obrázok 51 Členy jednoduchého chladiaceho okruhu. Legenda:1-kompresor, 2-vysokotlaký a nízkotlaký istič, 3-manometer výtlačnej strany kompresora, 4-manometer sacej strany, 5-kondenzátor, 6-ventilátor kondenzátora, 7-zberač, 8-uzatvárací ventil, 9-filterdehydrátor, 10-priezorník chladiva, 11-elektromagnetický ventil, 12-termostatický expanzný ventil, 13-výparník, 14-ventilátor výparníka, 15-elektrické odmrazovanie výparníka, 16-odmrazovanie odtoku vody z výparníku, 17- termostat ventilátoru výparníku, 18-termostat medzného vyhrievania, 19-priestorový termostat

122

Množstvo oleja v kompresore Kompresory, určené pre distribučné a priemyselné chladenie, majú priezorník oleja, ktorým sa kontroluje správna náplň oleja /pozrite obrázok 52 vľavo/, zvlášť bezprostredne pred spustením zariadenia. Hladina oleja krátko po zastavení musí byť medzi značkou maxima a minima. Aby chladivo neskresľovalo stav hladiny oleja v kľukovej skrini, používame ohrev oleja, alebo iné metódy uvedené v kapitole 2.4.5. V kompresore má byť také množstvo oleja, aké udáva výrobca kompresoru. Táto náplň sa rozumie ako maximálna náplň. Hermetické kompresory malého výkonu nemajú priezorník oleja a pozorovanie hladiny a stavu oleja nie je možné. V prípade, že je nedostatok oleja v kľukovej skrini, trecie dvojice sa opotrebúvajú. Z tohto hľadiska sú potrebné informácie o stave oleja, hlavne o teplote oleja. V tejto súvislosti postačí zistiť teplotu kľukovej skrine. Ak je táto príliš vysoká, poukazuje to pravdepodobne na nedostatok oleja. Hladina oleja kompresoru sa taktiež ihneď kontroluje po spustení chladiaceho zariadenia a potom následne niekoľko hodín, prípadne dní. Po poklese pod minimum sa musí olej doplniť. Zohľadniť pokyny výrobcu kompresora!

Obrázok 52 Priezorník chladiva s vyznačením maximálnej a minimálej hladiny oleja v kompresore. V hermetickom kompresore Danfoss Maneurop je priezorník vyznačený pozíciou 2. Legenda: 1-prípoj prepojovacieho potrubia pre vyrovnávanie hladiny oleja združených kompresorov zapojených paralelne, 2-priezorník hladiny oleja, 3-výtlačný nástavec kompresora. Medzi prípojom pre vyrovnávanie hladiny oleja a hladinoznakom je závislosť b> a Unášanie oleja z kompresoru Všetky konštrukcie kompresorov a výkonov „vyhadzujú“ za prevádzky z kompresora rôzne množstvo oleja. Olej, vynášaný chladivom z kompresora sa nachádza vo vytlačovanej pare chladiva v kvapôčkovej forme a veľmi malý podiel tiež ako olejová para v závislosti od tlaku a teploty chladiva, ako aj druhu použitého oleja. Je dokázané, že množstvo vyhadzovaného oleja z kompresoru, ktorý pracuje s olejom nižšej viskozity, je väčšie, ako s olejom vyššej viskozity. Taktiež bolo dokázané, že pri chladiacich okruhoch bez spätného vedenia oleja, ako je to pri amoniakových chladiacich zariadeniach so zaplaveným výparníkom, olej v olejovej skrini sa postupne stráca. Preto sa návrat oleja do kompresoru musí zabezpečovať opatreniami, ktoré sú uvedené v kapitole 2.4.5., v časti olej a zaplavené výparníky. Na obrázkoch 38, 39, 40 sme uviedli spôsoby mazania trecích dvojíc kompresoru, ako aj to, že z kompresorov, ktoré sú mazané rozstrekom oleja, sa dostáva najviac oleja do chladiaceho okruhu.

123

124

125

Ako je známe z prvej knihy Späť k základom, časť 5, obiehajúce množstvo chladiva sa zvyšuje s rastúcou vyparovacou teplotou. Mang /L9/ zistil, že pri piestových kompresoroch s rastúcou vyparovacou teplotou rastie aj množstvo oleja vytlačovaného z kompresora spolu s chladivom, podľa obrázku 53a. To znamená, že pri klimatizačných teplotách cirkuluje viac oleja ako pri nižších vyparovacích teplotách. Pomerné množstvo oleja v obiehajúcom chladive v závislosti od vyparovacej teploty je na obrázku 53b. Teda pri to=-30°C, pri ktorej je obiehajúce množstvo chladiva síce menšie ako napr. pri to=-15°C, avšak pomer oleja v chladive je /pri nižšej vyparovacej teplote/ väčší.

Obrázok 53 a/ Množstvo oleja v obiehajúcom chladive v chladiacom okruhu v závislosti od vyparovacej teploty b/ Pomer oleja v chladive v závislosti od vyparovacej teploty Problémy s návratom oleja môžu byť spôsobené aj tým, že sa v danom prípade použil olej vyššej viskozity. Preto pri nižších vyparovacích teplotách musí byť olej dostatočne tekutý. Na zlepšenie návratu oleja v chladiacom okruhu, sa používa výmenník tepla medzi sacím a kvapalinovým potrubím /pozri Späť k základom - knihu prvú, časť piatu, obr. 81/. Olej nepredstavuje len problémy, ale maže trecie dvojice kompresoru, tlmí hluk pracovných ventilov, maže čerpadlá na chladivo, ba dokonca môže zvýšiť nepatrne výkon výparníka zlepšením výmeny tepla. Problémy, okrem iného, vznikajú až potom, keď olej ostáva vo výparníku a nevracia sa späť do kompresora. Miešateľnosť Pod pojmom miešateľnosť sa rozumie také chovanie dvoch alebo viac látok, keď pri ich zmiešavaní vznikne jediná, celkom homogenná fáza – to znamená jedna vrstva, ktorá nie je zakalená a státím sa nerozdeľuje na dve alebo viac pohľadom rozlíšiteľných vrstiev. Dve miešateľné látky /alebo viac miešateľných látok/ sa spolu miešajú v ľubovoľnom pomere a pritom vždy vznikne roztok, ktorý je jediná dokonale homogénna látka čo do chemických a fyzikálnych vlastnosti (t,p,v,ξ – teplota, tlak, objem, koncentrácia) – vzniká jediná rovnorodá látka, ktorá má v každej svojej časti rovnaké vlastnosti. Tieto dve látky /alebo viac látok/ sú navzájom neobmedzene miešateľné, to znamená v ľubovoľnom pomere

126

za všetkých tlakov a teplôt. Zloženie je možné spojito meniť, alebo aspoň v určitom rozsahu a nie je možné homogénnu látku mechanicky rozdeliť na jednotlivé zložky. Tento roztok sa považuje za jednu fázu. Látka, ktorá má za daného tlaku nižšiu teplotu varu sa nazýva tekutejšia, druhá flegmatickejšia. Vzájomné miešanie oboch je spojené so zmenami objemovými. V súvislosti s teóriou obehov je hlavná pozornosť venovaná roztokom s neobmedzenou miešateľnosťou látok. V našom prípade sa jedná o látky v chladiacom okruhu: chladivo a olej. Hľadisko miešateľnosti chladiva a oleja je podstatné pre riešenie celého chladiaceho okruhu. Je známe, že chladivá CFC, ktoré sa už u nás niekoľko rokov nepoužívajú, sa dokonale miešali s minerálnymi olejmi a v chladiacich zariadeniach s nimi bol zabezpečený dobrý návrat oleja do kompresoru. To plne platilo o chladive R12 a minerálnom oleji. Taktiež čiastočne to platilo aj o HCFC chladive R22 a minerálnom oleji, hlavne pri vyšších vyparovacích teplotách. Polarita a miešateľnosť Látky nie sú vo svojich molekulách neutrálne. Čím je väčšie napätie medzi pólmi, tým je väčšia polarita. Táto vlastnosť ovplyvňuje miešateľnosť dvoch látok. Čím menší je rozdiel medzi polaritami oboch kvapalín, tým lepšia je miešateľnosť týchto látok. Platí to aj opačne čím väčšia je polarita, tým menšia je miešateľnosť týchto látok. Takmer nepolárne uhľovodíky ako chladivá (izobután, propán,..) sa ťažko miešajú s polárnymi olejmi ako polyglykoly.

Obrázok 56 Chovanie sa zmesi R22-minerálny olej Reniso KM 32 pri rôznych teplotách. Oblasť pod tzv. krivkou miešateľnosti je pásmo nemiešateľnosti oleja s chladivom /2 fáze/. Oblasť nad krivkou je pásmom miešateľnosti chladiva s olejom /1 fáza/

Nové polárne chladivá sa nemiešajú s nepolárnymi minerálnymi olejmi. Pokiaľ sa nachádza olej a chladivo v pohybe, vytvára sa disperzia, ktorá statickú krivku miešateľnosti posúva do nižších teplôt. Takže zbytky minerálneho oleja 20-30% v esterovom oleji po retrofite, nespôsobia problémy s jeho usadzovaním v okruhu.

127

HFC chladivá, ktoré nahradili CFC a HCFC chladivá, nie je možné použiť s minerálnymi olejmi pri hermetických a polohermetických chladiacich okruhoch menších a stredných chladiacich výkonov, pre – tak, ako potvrdili skúšky – nedokonalú miešateľnosť HFC chladiva a minerálneho oleja do takej miery, že nebol zabezpečený návrat oleja do kompresoru. Miešateľnosť HFC chladív sa zabezpečila použitím polyalkylénglykolových /PAG/ alebo polyolesterových /POE/ olejov. V týchto prípadoch nie sú potrebné odlučovače oleja, až na niektoré špeciálne prípady. Znášanlivosť esterových olejov s polymérmi je všeobecne dobrá, práve tak aj odolnosť voči opotrebeniu. Príklad na chladivo a olej, ktoré sa nemiešajú je dvojica amoniak – minerálny olej pri stredných a veľkých chladiacich zariadeniach so zaplaveným výparníkom. Roztok chladiva s olejom sa zo zaplavených výparníkov trvale odoberá a chladivo sa vyparí vo vypudzovači, pozri obr.61. V poslednom čase sa amoniak používa aj v chladiacich okruhoch malých výkonov so suchými výparníkmi, čím sa výrazne znižuje náplň chladiva v chladiacich zariadeniach. To významne prispieva k riešeniu ekologických požiadaviek, ceny a bezpečnosti. V suchých výparníkoch olejová vrstva na vnútornej stene teplovýmennej plochy však výrazne znižuje prestup tepla. Vzájomná rozpustnosť

Obrázok 57 Oblasti nemiešateľnosti chladív: závislosť teploty t na hmotnostnom podiele oleja v chladive x. Vyšrafovanie na krivkách smeruje do oblasti nemiešateľnosti. Legenda: a/ uzavretá oblasť-napr. olej PFPE a oxid dusný, b/ oblasť s maximom, napr. PAG a amoniak, POE a R407C c/oblasť s minimom, napr. POE a R404A, d/ dve oblasti, napr. POE a CO2 , alebo R134a, e/ nemiešateľnosť v oblasti nízkych koncentrácií, napr. PAG a CO2, f/ nemiešateľnosť vo vymedzenej oblasti koncentrácií, napr. ester kyseliny dikarbónovej /DE/ a CO2 Pod pojmom vzájomná rozpustnosť sa rozumie také chovanie dvoch alebo viac látok, keď po ich zmiešaní a po ich potrasení dôjde k vzniku spravidla zakalenej alebo mliečnej

128

kvapaliny. Ak je táto kvapalina ponechaná v kľude, po určitej dobe státia sa rozdelí na dve a viac rozlíšiteľných vrstiev. Rozdeľovací proces môže niekedy trvať veľmi dlho, hlavne ak sú prítomné povrchovo aktívne látky. Každá z týchto fáz /vrstiev/ pritom obsahuje všetky zložky v rôznom pomere. V tomto prípade látky sú miešateľné obmedzene, alebo sa miešajú len v tak nepatrnom rozsahu, že ich považujeme prakticky za nemiešateľné. Oblasti nemiešateľnosti sú definované potom v súradniciach p, t, ξ. Dve rozpustné, ale v žiadnom prípade nie neobmedzene rozpustné látky, majú len určitú kapacitu rozpustiť v sebe určité množstvo druhej látky. Ak pridávame k jednej takejto látke druhú, bude až do stavu nasýtenia tvoriť len jediná homogénna fáza. V prípade, že sa prekročí miera nasýtenia, dôjde pri ďalšom pridávaní druhej látky ku vzniku druhej fázy. Množstvo obidvoch týchto fáz bude také, že obidve budú v stave nasýtenia. Prvá fáza bude tvorená hlavne zložkou 1 a bude nasýtená za daných podmienok zložkou 2 a zároveň druhá fáza je tvorená hlavne zložkou 2 a bude nasýtená zložkou 1. Môžeme konštatovať, že hoci sa vytvoria dve kvapalinové vrstvy, z nich nie je ani jedna čistá. Miešateľnosť a rozpustnosť Správanie sa chladiva a oleja znázorňujeme pomocou diagramov teplota - koncentrácia. Pre HFCKW chladivo R22 a chladiarenský kompresorový minerálny olej Fuchs Reniso KM je tento diagram znázornený na obr.56. Vrchol diagramu je bod 1, ktorý udáva teplotu, ktorá je medzou k úplnej, tzv. dokonalej miešateľnosti. V diagrame bod 2 znázorňuje zmes chladiva a oleja vo výparníku. Zmes sa skladá z 85% hmotnosti R22 a 15% hmotnosti oleja. S vyparovacou teplotou t0=-15°C a s priamkou koncentrácie oleja 15% v chladive dostaneme priesečník v bode 3 v nemiešateľnom pásme. V týchto diagramoch platí tzv. pákové pravidlo, podľa ktorého vyplýva, že vo výparníku sú dva roztoky, predstavené bodmi 4 a 5. Bod 4 je roztok chudobný na olej s koncentráciou v bode 6 a bod 5 je bohatý roztok na olej s koncentráciou v bode 7. Percentuálne zloženie sa môže odčítať.

Obrázok 58 Pri to=-30°C je ešte R12 úplne rozpustné, zatiaľ čo R22 sa oddeľuje z roztoku, pričom obsahuje malé množstvo oleja Príklad: Daná je zmes chladiva a oleja vo výparníku 50 kg , z toho hmotnostný podiel chladiva mR22=45 kg a hmotnostný podiel oleja mol=5 kg. Ďalej je udaný pri vyparovacej teplote t0=-15°C podiel zmesi chudobnej na olej so 45 kg chladiva a zmesi bohatej na olej s 5 kg oleja. Ak sa pozrieme do diagramu /obrázok 56/ v bode 6 je 5 % koncentrácia oleja a 95 % koncentrácia R22, čo je 2,25 kg oleja a 42,75 kg R22.

129

Z uvedeného príkladu vyplýva, že ak pri chladiacich zariadeniach s R22 použijeme odlučovač oleja /a odlúči asi 99 % chladiva/, môžeme pri vyparovacích teplotách okolo t0=-30°C dosiahnuť koncentráciu, ktorá leží v oblasti dokonalej rozpustnosti, čo je naším cieľom. Olej, spolu s chladivom, sa dostáva z odlučovača do kondenzátoru, kde pri vyššom tlaku a teplote sa rozpustí v kvapalnom chladive. To sa deje aj pri amoniaku a minerálnom oleji. Na objasnenie miešateľnosti a rozpustnosti chladív s olejmi urobme pokus podľa obrázku 59. Vo fľašiach A,B,C máme tri zmesi: zmes minerálneho oleja a chladiva R134a /A/, zmes esterového oleja Emkarate RL a R134a /B/ a zmes minerálneho oleja a chladiva R12. Ak fľašami potrasieme a necháme ich stáť asi 30 sekúnd, zistíme toto:

Vo fľaši A sa minerálny olej a chladivo R134a rozdelí na dve zložky a minerálny olej pokryje sklo v hornej časti fľaše. Takéto správanie môže spôsobiť znečistenie výmenníkov tepla v chladiacom okruhu. Uvedená kombinácia chladiva a oleja neprichádza do úvahy, lebo minerálny olej je s R134a /a s bezchlórovými chladivami/ nemiešateľný.

Vo fľaši B je olej čiastočne miešateľný, ale veľmi rozpustný v celom objeme a nedochádza k pokrytiu skla olejom. Pri dlhom státí chladiaceho zariadenia sa bude zmes rozkladať na dve zložky, ktoré však majú vysokú rozpustnosť a preto majú dobrý návrat do kompresoru.

Vo fľaši C je zmes je v jednej fáze. Táto zmes nie je pre nás zaujímavá, lebo R12 obsahuje chlór a z toho dôvodu sa už nepoužíva.

Obrázok 59 Fľaše A,B,C obsahujú: A-minerálny olej a chladivo R134a, B-chladiarenský olej Emkarate RL a chladivo R134a, C-minerálny olej a chladivo R12. Zmes A je nemiešateľná, B je čiastočne miešateľná a C je navzájom úplne miešateľná Z dosiaľ uvedeného je zrejmé, že sa vyskytujú dva druhy zmesí v chladiacom zariadení:

olej rozpustený v kvapalnom chladive – závisí len od teploty chladivo rozpustené v oleji – táto zmes závisí od tlaku a teploty. So stúpajúcim

tlakom sa môže rozpustiť viac, so stúpajúcou teplotou menej chladiva v oleji. Závislosť medzi viskozitou, tlakom a teplotou je možno vidieť na obrázku 62. Na ceste chladiacim okruhom olej sa dostáva aj do výparníku. Z hľadiska návratu oleja je rozdiel medzi suchým výparníkom a zaplaveným výparníkom.

130

Olej a suché výparníky Do výparníka vstupuje kvapalné chladivo s určitým podielom oleja. Chladivo sa vstrekuje expanzným ventilom a prehrieva na konci výparníka. Na vstupe do výparníka sa olej nachádza v kvapalnom chladive a môže dobre prúdiť ďalej – dopravu oleja zabezpečuje kvapalné chladivo. Presnejšie povedané doprava oleja cez suchý výparník nezávisí od rozpustnosti oleja v kvapalnom chladive, ale od viskozity zmesi oleja s chladivom a rýchlosti prúdenia v rúrkach výparníka. Podiel oleja sa v kvapalnom chladive stále zväčšuje, lebo chladivo sa stále viac a viac vyparuje. Či nastáva tečenie oleja v pare chladiva, závisí od dostačujúcej rýchlosti pár chladiva a viskozity oleja. Prúdenie oleja zaručí v horizontálnom potrubí rýchlosť chladiva asi 3,5 m/s a vo vertikálnom potrubí 7,5 m/s. Dôležitú úlohu teda zohráva aj viskozita oleja – vysokoviskózny olej sa ťažšie dopravuje ako olej tekutejší. V klimatizačných zariadeniach viskozita v rozsahu vyšších klimatizačných teplôt je oleja nižšia, lebo chladivo sa dobre rozpúšťa v oleji. Pri nízkych vyparovacích teplotách je viskozita oleja vyššia a rozpustnosť chladiva je menšia, olej prúdi pomalšie cez sacie potrubie, oproti stavu, na vstupe do výparníka. Olej a zaplavené výparníky V zaplavených výparníkoch nerozpustný olej v chladive môže byť ľahší /obrázok 60a/, alebo ťažší /obrázok 60b/ ako chladivo. Rozpustený olej v chladive je na obrázku 60c.

Obrázok 60a/ Olej je ľahší ako chladivo. Odvod oleja je z hornej časti v blízkosti rozhrania kvapalín.

Obrázok 60b/ Olej je ťažší ako chladivo /napr. amoniak/. Odvod oleja je z dolnej časti.

Obrázok 60c/ Olej je dokonale rozpustný. Odvod oleja nie je možný. Odvádza sa len časť zmesi olej-chladivo.

Zaplavené výparníky sú tak konštruované, že pri riadnej prevádzke sa nemôže dostať olej do sacieho potrubia. V tomto prípade sa vyžaduje odlučovač oleja. Pri zaplavených výparníkoch sa používajú zvláštne opatrenia nato, aby sme olej dostali do olejovej skrine kompresora. Väčšia časť oleja /99 %/ sa zachytí v odlučovači, lebo v odlučovači sa podstatne zníži rýchlosť pár chladiva. Chladivo /za odlučovačom oleja/ teda unáša podstatne menej oleja, ako oleja, ktorý bol vynesený z kompresora. Menšia časť oleja s chladivom sa dostáva do chladiaceho okruhu a dostáva sa aj do zaplaveného výparníku. Vezmime napr. minerálny olej a R22 pri vyparovacej teplote t0=-10°C z obrázku 56. Podiel homogénnej zmesi oleja v chladive je 8 obj.% /pozrite ľavú medznú krivku 1-4 jedna fáza/. Ak príde do výparníka ďalší olej vznikne druhá fáza, ktorá má zloženie oleja 44 obj.% /pozrite pravú medznú krivku 1-5/. Toto množstvo oleja sa musí dostať do kompresoru iným spôsobom.

131

Zo zaplaveného výparníka prúdi zmes chladiva a oleja cez bypass spätného ventilu do vypudzovača, pozrite obrázok 61, kde sa chladivo vypudzuje z oleja ohrievaním /elektrickým ohrievaním, alebo tlakovou parou/ zmesi. V dôsledku toho narastá tlak vo vypudzovači až tak, že para prekoná tlakový rozdiel ku výparníku a prúdi späť /pozri šípku 10/. Tento proces sa periodicky opakuje. Chladivo, zbavené oleja sa vedie späť, podľa potreby, do kompresoru. Vedenie oleja ku kompresoru sa riadi plavákovým spínačom. Vyhrievanie oleja sa riadi termostatom.

Obrázok 61 Spätné vedenie oleja s vypudzovačom oleja. Legenda: 1-zaplavený výparník, 2-vypudzovač oleja, 3-ohrievanie, 4-uzatváracé ventil zablombovaný v otvorenej polohe, 5-spätný ventil s bypassovým vŕtaním, 6-plavákový spínač, 7-termostat, 8-teplotmer, 9-od výparníka prúdi určité množstvo zmesi chladivo-olej cez bypass do vypudzovača, 10-zpätne prúdiaca para chladiva z vypudzovača do výparníku Pri zaplavenom výparníku rovnakej konštrukcie, ale s amoniakom, sú pomery iné. Pri teplotách pod 0°C sa nemôže v kvapalnom amoniaku rozpúšťať už takmer žiaden olej. Po prechode chladiva škrtiacim orgánom sa olej po expanzii vylúči. Pretože je olej ťažší /hustota = 0,9 kg/dm3/ ako kvapalný amoniak /hustota = 0,7 kg/dm3/ pri obvyklých vyparovacích teplotách, olej klesá až na dno zaplaveného výparníku a môže sa na vhodnom mieste vypustiť /obrázok 60b/. K tomu musí mať schopnosť ešte tiecť. Olej v kľukovej skrini kompresora Rozpustnosť oleja zohráva veľkú úlohu v kľukovej skrini kompresora. Percentuálne množstvo zmesi závisí na teplote oleja, tlaku chladiva, na druhu chladiva a jeho vlastnostiach. Za normálnych prevádzkových podmienok je tlak chladiva v kľukovej skrini nízky, je aj rozpustnosť chladiva v oleji malá. Ak máme chladiace zariadenie, ktoré pracuje s chladivom R134a a polyolesterovým olejom Fuchs Reniso E32, potom je za normálnych podmienok tlak v kľukovej skrini p = 3,5 bar, čo zodpovedá teplote sýtosti t = +5°C. Ak teplota zmesi oleja s chladivom je to = +75°C, potom v kľukovej skrini olej obsahuje asi 6 % chladiva R134a – pozrite obrázok 62 vpravo hore.

132

Zmes R134a-olej Reniso E32 Tlak pár zmesi R134a-olej Reniso E32

Obrázok 62 Chovanie sa zmesi chladiva R134a s olejom Fuchs Reniso E 32 pri práci v chladiacom okruhu. V pásme dokonalej rozpustnosti môžeme s touto zmesou pracovať až do vyparovacích teplôt -48 °C. Všetky percentuálne údaje v diagramoch tohto obrázku predstavujú hmotnostné podiely chladiva v oleji V prípade, že chladiace zariadenie vypne, potom sa vyrovnajú teplota oleja a tlak chladiva v zariadení s teplotou strojovne, napr. na +20°C, pričom stúpne aj tlak chladiva v zariadení na asi 5,5 bar. Pri tomto tlaku a teplote olej obsahuje asi 80 % chladiva. Tento presun chladiva sa neuskutočňuje skokovo, ale až po dlhšom státí kompresora. Pri zapnutí chladiaceho zariadenia, napr. termostatom, kompresor sa rozbehne, zníži sa tlak v kľukovej skrini a vznikne silné spenenie oleja. Opatrenia na zamedzenie tohto nežiaduceho stavu sú uvedené v kapitole 2.4.4.

133

Výkon olejového čerpadla pri malých hermetických kompresoroch závisí od obsahu chladiva v oleji a od vyparovacej teploty podľa obrázku 63. Pri odplynení

Obrázok 63 Výkon čerpadla v malom hermetickom kompresore v závislosti od vyparovacej teploty a od odplynenia chladiva. Legenda: a - výkon čerpadla bez odplynenia chladiva, b - výkon čerpadla s odplynením chladiva z oleja 2.4.4 Správanie sa zmesi chladiva a oleja za chladu V prípade, že kompresor je umiestnený vonku, pri nízkych teplotách okolia sa môže stať najchladnejšou časťou chladiaceho okruhu. V dobe státia môže plynné chladivo skondenzovať v kľukovej skrini kompresora. Chladivo sa rozpustí v oleji, ktorý sa nachádza v kľukovej skrini kompresora, až do úplného nasýtenia chladivom. Proces sa urýchli, ak iné časti chladiaceho okruhu sú nad kompresorom, pretože chladivo môže stekať do kľukovej skrine. V dôsledku toho, pri pozorovaní za kľudu chladiaceho zariadenia, hladina oleja v kľukovej skrini kompresora stúpa, ako by išlo o veľké množstvo oleja – v skutočnosti ide o skreslený stav prítomným chladivom. Pri uvedení chladivového kompresoru do činnosti, t.j. pri rozbehu, nastáva rýchly pokles tlaku v kľukovej skrini následkom čoho sa časť chladiva rýchlo z oleja vyparí a olej sa začne peniť. Pena oleja sa dostáva spolu s chladivom cez ventilový systém ďalej do okruhu, v dôsledku čoho vznikne nedostatok oleja v kľukovej skrini. Takto chladivom zriedený olej sa môže dostať aj do mazacieho systému kompresora, vymýva vhodný, nezriedený olej z ložísk a taktiež z iných mazacích miest a zaplní mazacie miesta zriedeným olejom. Pri nasávaní chladiva sa strháva olej a táto zmes sa dostáva aj do systému pracovných ventilov, pričom môže nastať poškodenie ventilového systému a vyradenie kompresoru z prevádzky. Chladivový kompresor je však konštruovaný tak, že do pracovných ventilov by malo vstupovať len plynné chladivo. Počas stabilnej prevádzky chladiaceho zariadenia nasáva kompresor z výparníka prehriatu paru. Teplota prehriatia v saní kompresoru je 5 až 30 K /L26/. V parách chladiva sa môže vyskytovať menšie či väčšie množstvo kvapalného chladiva. Príčinou býva:

chybné dimenzovanie chladiaceho okruhu, chybná funkcia expanzného ventilu, porucha ventilátoru výparníku, upchaný vzduchový filter výparníku.

134

Hromadenie chladiva v kompresore môže nastať v týchto prípadoch: pri inštalácii kompresora vonku, po dlhej dobe státia, pri väčšej náplni chladiva, pri nebezpečí kondenzácie chladiva v kompresore.

Pri chladiacich okruhoch s veľkou náplňou chladiva môže nastať zahltenie kompresoru kvapalným chladivom. Vstup kvapalného chladiva do pracovných ventilov sa zabraňuje rôznymi konštrukčnými opatreniami. Uvádzame najznámejšie riešenia:

zaradenie magnetického ventilu pred expanzný ventil v chladiacom okruhu, použitím odsávacieho cyklu „pump-down“, použitím odlučovača kvapaliny na sacej strane pred vstupom do kompresoru, vyhrievanie oleja pomocou výmenníka tepla z výtlaku, vyhrievanie oleja pomocou vyhrievacieho pásu, vyhrievanie oleja pomocou vyhrievacej patróny, vyhrievanie oleja jednofázových kompresorov pomocným vinutím elektromotora.

Magnetický ventil pred termostatickým expanzným ventilom Na obrázku 51 je jednoduchý chladiaci okruh. Chladiaci okruh s dvomi združenými kompresormi je na obrázkoch 54 a 55 /L33/. Po vypnutí termostatu 19 na obrázku 51, sa chladiace zariadenie zastaví. Rozdiel tlaku v kondenzátore 5 a výparníku 14 pk-p0 je však stále aj po dlhšej dobe vypnutia tak veľký, že to postačuje, aby kvapalné chladivo sa dostalo cez TEV 12 do výparníku a odtiaľ do kompresoru. Preto pred expanzný ventil sa zaraďuje elektromagnetický ventil 11, ktorý zastaví prietok chladiva cez TEV do výparníku a kompresoru 1. Tento spôsob regulácie sa používa v menších chladiacich okruhoch. Ak v okruhu je elektronický expanzný ventil, potom tento nahradzuje súčasne funkciu magnetického ventilu pre uzatvorenie kvapalného chladiva pred expanzným ventilom. Pri chladiacich okruhoch s väčším množstvom chladiva vo výparníku magnetický ventil dostatočne neochráni kompresor pred vniknutím kvapalného chladiva do kompresoru. Vtedy je potrebné použiť okrem magnetického ventilu pump-down systém. Odsávací cyklus pump-down Pri tomto zapojení a vychladení chladiarne na nastavenú teplotu sa dosiahne, že najskôr pri bežiacom chladiacom zariadení vypne termostat magnetický ventil a tým sa prívod kvapalného chladiva do výparníku uzavrie. Kompresor je naďalej v činnosti a až po vyparení kvapaliny vo výparníku a následnom nasatí a vytlačení chladiva kompresorom do zberača kvapalného chladiva je kompresor vypnutý nízkotlakovým presostatom, nastaveným na potrebný nízky tlak. Tým sa dosahuje nízke množstvo chladiva v kľukovej skrini chladiaceho kompresora. Pri tejto metóde vyprázdňovanie výparníka môže mať za následok pokles teploty vo výparníku /s rizikom zamrznutia - pri doskových výparníkoch/. Je to jeden z najefektívnejších spôsobov zamedzenia vniknutia kvapalného chladiva do kompresoru. Tento spôsob sa vždy používa pri systémoch s výparníkmi, ktoré sú vybavené odmrazovaním vyhrievacími tyčami. Kombináciou odsávacieho cyklu pump-down s vyhrievaním oleja kompresora v dobe státia sa dosahuje to, že len malé množstvo plynného chladiva sa nachádza v olejovej skrini nad olejom a pri rozbehu chladiaceho zariadenia nehrozí nebezpečie kvapalinového rázu a úniku oleja z kompresoru.

135

Odlučovač kvapalného chladiva a sací filter Poškodeniu kompresora kvapalinovými rázmi chladiva a oleja alebo znečistením v zariadení sa do sacieho potrubia kompresorov stredných a veľkých výkonov odporúča zabudovať odlučovač kvapalného chladiva a sací filter. Je to dôležité ako zábrana pred kvapalným chladivom pri spustení, počas prevádzky a v priebehu odmrazovania. Vyhrievanie oleja pomocou ohrievacieho pásu Vyhrievanie oleja sa používa všade tam, kde kompresory sú umiestnené vonku, alebo kde teplota okolia kompresora je nižšia ako +12°C - niektorí výrobcovia udávajú aj teploty vyššie. Ohriaty olej v kľukovej skrini mal by mať teplotu stále minimálne o 10 K vyššiu, ako je teplota sýtosti pár chladiva v sacom nástavci. Ohrev kľukovej skrine zabraňuje kondenzácii chladiva v kompresore, parné chladivo po zastavení kompresora je vyhrievané vyhrievacím pásom a po zapnutí kompresora sú nad hladinou oleja pary chladiva. To znamená: keď kompresor je zapnutý, ohrev je vypnutý, alebo keď kompresor je vypnutý, ohrev je zapnutý. Ohrievanie oleja je nevyhnutne potrebné pri združených chladiacich jednotkách a pri všetkých samostatných kompresoroch a pri kompresoroch v delených, tzv. split-systémoch. Vyhrievací pás sa používa spravidla pri hermetických kompresoroch v dolnej časti plášťa kompresoru, v mieste, kde sa nachádza olej. Na obrázku 62 je znázornený vyhrievací pás na hermetických chladivových kompresoroch. Vyhrievanie oleja v kľukovej skrini kompresoru sa musí zapnúť minimálne 12 hodín pred uvedením zariadenia do prevádzky. Až potom môžeme s istotou zistiť hladinu v priezorníku oleja kompresora. Je treba kontrolovať, či je zabezpečená aspoň minimálna teplota oleja za všetkých teplôt okolia. Teplota oleja musí byť min. 15 až 20 K nad teplotou okolia. Je nutné ju premerať pred spustením chladiaceho zariadenia. Chybné pásy sa dajú jednoducho vymeniť.

Obrázok 64 Kompresory Danfoss-Maneurop. Zľava do prava: Jednovalcový, dvojvalcový, štvorvalcový s charakteristickým umiestnením vyhrievacieho pásu oleja na spodnej časti plášťa kompresoru Osemvalcové kompresory MT/MTY 160-200 Danfoss sa dodávajú s vyhrievaním 2x100 W. K jednovalcovým až štvorvalcovým kompresorom sa ako príslušenstvo dodáva buď vyhrievací pás alebo samoregulačné PTC vyhrievanie kľukovej skrine. Pre kompresory skrol Copeland typu ZF 09 až 13 sa používajú vyhrievacie pásy výkonu 34-60W resp. 60-70W, napätie 230V.

136

Vyhrievanie oleja pomocou vyhrievacej patróny

Obrázok 65 Vyhrievacie zariadenie oleja v trojfázovom hermetickom dvojvalcovom kompresore K3I firmy Calex. Pri trojfázovom elektromotore kompresoru, je vyhrievacie teleso zapojené na kľudové kontakty stýkača, takže vyhrievanie sa koná pri prevádzke chladiaceho zariadenia vtedy, keď kompresor je v kľude Legenda: 1- motorkopresor, 2-plášť hermetického kompresora, 3-vyhrievacie zariadenie, 4- olej s chladivom, 5- plynotesná rúrka, 6- vodivá fólia, 7-vyhrievacie teleso, 8- izolačné krúžky, 9- svorkovnica, 10- plášť vyhrievacieho zariadenia, 11- snímateľné veko, 12- svorník, 13- matica, 14- upchávka, 15- elektrické vodiče kábla, 16- kábel je chránený upchávkou 14 pred vlhkosťou

V praxi je známa konštrukcia vyhrievacieho zariadenia, ktoré sa skladá z vyhrievacieho telesa rúrkového tvaru, uloženého v medenom puzdre, pričom priestor medzi vyhrievacím telesom a puzdrom je vyplnený práškom kysličníka horečnatého. Taktiež je známe riešenie, pri ktorom vyhrievacie teleso je v oceľovom puzdre a medzi nimi je vodivá fólia /obrázok 65/. Vyhrievacie teleso, uložené v puzdre, zasahuje do spodnej časti plášťa kompresoru tak, že sa zachováva optimálny smer ohriatia zmesi chladiva a oleja tak, aby chladivo v spodnej časti plášťa kompresora prúdilo smerom nahor a v plynnom stave sa udržiavalo v stave kľudu kompresora nad hladinou oleja. Výkon ohrievacej patróny je 50-150 W, v závislosti od veľkosti kompresoru. Poruchové vyhrievacie zariadenia vo všetkých prípadoch sa musia dať vymeniť. Vyhrievacie zariadenie môže taktiež byť priamo do kompresora naskrutkované a utesnené teflónom. Pri tomto riešení sa však musí pri výmene chybného ohrievacieho zariadenia vypustiť olej.

137

Vyhrievanie jednofázových hermetických kompresorov pomocným vinutím motora Ohrev oleja v kľukovej skrini sa dosahuje pomocným vinutím elektromotoru hermetického kompresoru a trvale zapojeným kondenzátorom pre beh aj rozbeh v tzv. jednofázovom zapojení PSC /Permanent Split Capacitor/. Používa sa pre chladiace okruhy, ktorých prietok chladiva sa riadi kapilárnou rúrkou, alebo špeciálnymi expanznými ventilmi, ktoré umožňujú prietok chladiva uzavretým ventilom /tzv. bleeding/. Rozbeh v systémoch s motorom PSC predpokladá v dobe státia vyrovnanie tlakov. Je možný aj ohrev v zapojení CSR – pre expanzné ventily aj kapilárne rúrky. To sa dosahuje použitím rozbehového a behového kondenzátoru. 2.4.5 Chemicko-tepelná odolnosť materiálov za tepla za pôsobenia chladiva a oleja Philipp-test Uskutočňuje sa preto, lebo skúšky, uvedené v kapitole 2.3 vždy nedostačujú. Oleje, podľa kvality, pri vyšších teplotách môžu koksovať na pracovných ventiloch. Esterové oleje takéto tendencie k tvorbe karbónu nemajú. Olej za prítomnosti chladiva musí mať chemicko-tepelnú odolnosť, aby pri normálnej prevádzke a pôsobení chladiva, oleja, dovoleného množstva vody, nečistôt a prevádzkovej teploty, nevzniklo predčasné starnutie alebo nestabilita /rozklad/. Požadované špeciálne vlastnosti a predpokladané chovanie sa olejov, za prítomnosti daného chladiva, sa môžu určiť len skúškami, ktoré zohľadňujú prevádzkové podmienky, aké sú v reálnom chladiacom zariadení. Oleje za prítomnosti chladiva vystavené určitej teplote sú namáhané tak, že po dlhšej dobe sa tvoria rozkladné produkty, ktoré môžu zapríčiniť veľké problémy v chladiacom zariadení.

Obrázok 66 Philipp test oleja podľa DIN 51 593. Usporiadanie skúšky je vľavo hore, vľavo dolu je skúšobná U-trubica, obrázok vpravo je vyhrievací blok pre kovový kúpeľ. Legenda: 1-teplomer, 2- vodorovná poloha - časť skúšobnej trubice, 3- skúšobná trubica, 4-vodný kúpeľ, 5- kovový kúpeľ zo zliatiny kovov SNPb36Cd17, 6- miesto zatavenia trubice, 7- vákuum, 8-hliníkový blok, 9- podpera vyhrievacej dosky, 10- vyhrievacie doska

138

Vyhodnotenie sa robí skúškou podľa obr. 66. Norma DIN predpisuje pre trvanie tejto skúšky 96 hodín bez toho, aby sa dokázala reakcia oleja s chladivom. Táto skúška sa nazýva Philipp test. Ak sú špecifické stopy vody, alebo cudzích látok, skúška je nevyhovujúca. Citlivosť tejto skúšky voči cudzím substanciám dokazuje, že aj najmenšie znečistenie v chladiacom okruhu môže veľmi znížiť odolnosť oleja a chladiva a urýchliť tak koksovanie oleja. Teplota na výtlačných pracovných ventiloch pri vysoko zaťažených kompresoroch býva aj 200°C: Takéto extrémne teploty kladú vysoké požiadavky na odolnosť olejov pre chladivové kompresory. Tento proces môže spôsobiť koksovanie oleja. Pri skúške Philipp-test podľa obrázku 66 je vylúčený prístup vzduchu. Je to veľmi používaná a uznávaná skúška. Je zakotvená v medzinárodných normách ISO, SEV ako aj DIN 51 593. Podstatou je tlaková U-rúrka, v jej ramenách sú uzavreté chladivo a skúšaný olej. Chladivo sa zohrieva na 40 °C a olej na 250 °C. Olej je pritom stále pod vplyvom chladiva. 2.4.6 Výmena, respektíve doplnenie oleja

Chladiace zariadenia s hermetickými a polohermetickými kompresormi vyrobené vo výrobnom závode: Pri chladiacich jednotkách s hermetickými sa nepredpisuje a nerobí žiadna výmena oleja. Podobne ak chladiace zariadenie s polohermetickým kompresorom bolo vyrobené vo výrobnom závode, výmena oleja nie je nutná. Podobne to platí o hermetických skrol a rotačných kompresoroch s valivým pohybom piestu ak sa urobila montáž podľa predpisov resp. sa použil jemný filter na saní kompresoru. Výmena oleja sa robí vtedy, keď do chladiaceho zariadenia sa montuje kompresor na mieste trvalej prevádzky, alebo ak nastalo poškodenie vinutia, alebo vznikla netesnosť. Odporúča sa urobiť test kyslosti. Posudzovanie sa robí neutralizačným číslom – pozrite kap.2.3.5. Ak treba robiť čistenie, napr. pri poškodení vinutia elektromotoru, je treba použiť burn-out filter na saní kompresoru a vymeniť olej. Po niekoľkých prevádzkových hodinách a ešte nepriaznivom teste kyslosti znovu vymeniť olej a filter.

Chladiace zariadenia s polohermetickými a otvorenými kompresormi, ktoré sú montované na mieste prevádzky: Pri chladiacich okruhoch vzniká zo súčiastok, ktoré sú zhotovené trieskovým obrábaním /hriadele, piestne čapy, valce, ojnice, rotory skrutkových kompresorov/, pri zábehu chladiaceho zariadenia vzniká oter. Tokom chladiva a oleja sa omývajú vnútorné plochy rúrok a armatúr. Chladivo je taktiež rozpúšťadlo, doslova perie vnútorné plochy a odstraňuje jemné povlaky na nich. Tento oter /hlavne ostriny/ sa nedajú odstrániť preplachom, jedine zábehom, alebo behom a následnou výmenou oleja. Preto pri zhotovení chladiaceho zariadenia s otvorenými a polohermetickými kompresormi sa robí výmena oleja až po určitej dobe chodu chladiaceho zariadenia. Kompresor má výpustný otvor pre olej /pozrite obrázok 67/. Osvedčilo sa robiť po prvý krát výmenu oleja asi po 50 -100 prevádzkových hodinách. Pritom sa musí vymeniť olej olejový filter a vyčistiť magnetická výpustná zátka. Pri amoniakových chladiacich zariadeniach sa robí výmena oleja raz za rok resp. vždy po 5000 prevádzkových hodinách.

Pre ďalšiu výmenu oleja sú určujúce tesnosť hlavne na sacej strane chladiaceho okruhu, druh oleja, použité chladivo /kyslík zo vzduchu, vlhkosť v chladive a v oleji/. Kritériami sú viditeľný stav oleja v olejovej skrini, alebo v zásobníku a odlučovači oleja, ako aj kvalita použitého olejového filtra. Pre piestové kompresory sa robí ďalšia výmena asi po asi 10000 až 12000 prevádzkových hodinách t.j. asi po 3 rokoch. Iní výrobcovia piestových kompresorov

139

udávajú výmenu oleja už po 4000 až 6000 prevádzkových hodinách, pri skrutkových kompresoroch po 10000 až 12000 prevádzkových hodinách. Presné údaje treba vziať z prevádzkových predpisov výrobcu kompresorov. Pri poruche prevádzky /veľké opotrebenie, koksovanie oleja a poškodení sediel pracovných ventilov/ sa robí pri otvorených kompresoroch výmena tesnení, ventilov a ventilovej dosky.

Obrázok 66 Rozmery a pripojenia polohermetických štvorvalcových kompresorov Bitzer typu 4J-13.2(Y) až 4G-30.2(Y). Legenda: 1-prípoj vysokého tlaku, 2-teplotný snímač vytlačovaného plynu, 3-prípoj nízkeho tlaku, 4-prípoj na tzv. CIC systém, 5-zátka pre plnenie oleja, 6-vypúšťanie oleja, 7-olejový filter /magnetická skrutka/, 8-spätné vedenie oleja z odlučovača oleja, 9a-tlakové vyrovnanie pre paralelnú prevádzku združených kompresorov, 9b- vyrovnanie oleja pri paralelnej prevádzke, 10-vyhrievanie oleja kľukovej skrine, 11-prípoj tlaku oleja „+“pre diferenciálny istič tlaku oleja, 12-prípoj tlaku oleja „-„

Pri združených chladiacich jednotkách by sa mala robiť výmena oleja najneskoršie po 15000 prevádzkových hodinách. Pri servisnom zásahu na netesnosť okruhu je potrebné vymeniť aj olej, potom nový, vymenený olej má byť taký typ, ako je štandardný olej - aký predpisuje výrobca kompresoru /tabuľky 41 a 42/. Po výmene oleja, alebo po odstránení olejovej škvrny, odstrániť aj netesnosť. Tento olej by sa mal prednostne používať /L28/. Primiešavať aditíva do oleja nie je dovolené. Ak nastalo koksovanie oleja, to sa v plnej miere nedá odstrániť z okruhu. Okrem výmeny oleja je potrebné nielen vyčistiť olejovú skriňu, alebo zásobník oleja, ale aj olejový filter, sací filter, olejový chladič odlučovač oleja. Na čistenie amoniakových kompresorov sa používa prací benzín. Trichlór, perchlór a iné uhľovodíky sa už nepoužívajú. Doplnenie oleja V malých chladiacich okruhoch asi do 20 m bez sifónov spravidla nie je potrebné doplňovať olej. Vo veľkých chladiacich okruhoch s dlhými potrubiami celková náplň oleja je podstatne väčšia v pomere k oleju, ktorý je potrebný na mazanie trecích dvojíc kompresora. Preto olej je treba doplniť. Olej cirkuluje s chladivom cez potrubia a armatúry a časť oleja lipne na vnútorných plochách. Celkové potrebné množstvo oleja môžeme vyjadriť vzťahom /L27/:

140

Vol = Volks + Volch + Volsi + Volob /7/

kde: Volks- množstvo oleja v olejovej skrini. V studenom stojacom kompresore je hladina oleja

viditeľná v olejoznaku. V združených kompresoroch je to vlastne olej v mazacom systéme /olejové čerpadlo, mazacie vŕtania, prepojovacie a vyrovnávacie potrubia, sacie zberné potrubie/, pozrite obrázok 54 a 55 /L33/.

Volch - množstvo oleja, ktoré sa mieša s chladivom, množstvo oleja, ktoré sa dopraví späť ku kompresorom Volsi - množstvo oleja v olejových sifónoch a v kapsách chladiaceho okruhu, pozrite

obrázok 68. Závisí od konštrukcie chladiaceho okruhu /tiež olej, ktorý sa nachádza v odlučovači kvapalného chladiva, odlučovači oleja/.

Volob - množstvo oleja, ktoré voľne cirkuluje v chladiacom okruhu za odlučovačom oleja. V podkladoch výrobcov odlučovačov oleja sa pre dobré odlučovače uvádza separácia oleja zo zmesi olej-hladivo až 99 %. Zbytkové množstvo je to, ktoré sa nezachytí odlučovačom. Toto množstvo prúdi potrubiami vo forme kvapiek, filmu, alebo hmly. Po určitej dobe sa tento olej dostane do kompresora. V prípade, že chýba odlučovač oleja v chladiacom okruhu, potom toto množstvo oleja môže predstavovať výrazný podiel z celkového množstva. Podľa druhu prevádzky chladiaceho zariadenia sa mení množstvo cirkulujúceho oleja mimo kompresora /pozrite kapitolu 2.4.3, obrázok 53a,b/.

Pri plnom zaťažení je hladina oleja v olejovej vani kompresoru najvyššia, pretože spätná doprava je najväčšia a opačne. Priestor olejovej vane medzi aktuálnym stavom oleja a maximálnou dovolenou hladinou oleja slúži spolu s odlučovačom oleja ako zásobník pre dynamické presúvanie oleja.

Obrázok 68 Množstvo oleja v olejovom sifóne

Podľa veľkosti a druhu chladiaceho zariadenia sa musí doplniť olej. Zo skúseností vyplýva množstvo dopĺňaného oleja asi 1,5 % celkovej náplne chladiva. Z dôvodov možného poškodenia kompresora olejovými rázmi výrobca kompresorov obmedzuje max. prídavné množstvo oleja /L27/:

pre jednovalcový kompresor Maneurop typu MT 0,5 litra pre dvojvalcový kompresor Maneurop typu MT 0,8 litra pre štvorvalcový kompresor Maneurop typu MT 4,0 litre

141

Zariadenie sa kontroluje okrem iného na stav oleja po spustení a jeho vyregulovanie sa robí až po dosiahnutie stacionárneho stavu. Pritom minimálna hladina v priezorníku oleja v kompresore musí byť dodržaná. Pri podkročení minimálnej hladiny musí byť olej doplnený. Všetky stavy oleja /doplnenie, odbery, straty/ sa zaznamenávajú.

Starý, už použitý olej uskladniť vo vhodných nádobách na likvidáciu podľa platných predpisov. Postup plnenia respektíve doplnenia oleja Pri doplňovaní rešpektovať pokyny výrobcu kompresora. Pri zmene chladiva, alebo netesnosti v chladiacom zariadení, sa mení aj olej. Vypustené množstvo starého oleja je obvykle menšie, ako bolo pri plnení originálneho starého oleja – časť oleja lipne na súčastiach kompresora a časť oleja je v okruhu s chladivom. Správna hladina oleja v kompresore pri normálnej prevádzke chladiaceho zariadenia, ako je možno vidieť v priezorníku, je iná v rôznych kompresoroch rôznych výrobcov rovnakého výkonu kompresoru. Treba si uvedomiť, že príliš veľa oleja môže práve tak poškodiť kompresor, ako nedostatok oleja. Plnenie oleja sa robí z originálnej nádoby oleja, prečerpávanie oleja do inej nádoby a následné plnenie z nej do kompresoru, je pre chladiara zlou vizitkou. Pri plnení oleja sa postupuje takto:

uzavrieme servisné ventily na kompresore, potom odsajeme chladivo prečerpávacím zariadením do pripravenej fľaše

pripojíme vákuovacie čerpadlo na sací servisný ventil a znížime tlak na 0,1 bar odstráni sa uzatváracia skrutka plniaceho otvoru a naskrutkuje sa plniace potrubie

s uzavretým kohútom otvárame pomaly servisný ventil na sacej strane kompresora. Po dosiahnutí veľmi

malého pretlaku ventil opäť zavrieme otvoríme ventil na olejovom potrubí, aby mohol unikať vzduch z olejovej skrine

kompresoru po odmontovaní olejového uzáveru na nádobe s olejom sa vloží do nádoby

s olejom voľný koniec olejového potrubia tak, že otvor sa dotýka dna, ale je voľný

spustí sa vákuovacie čerpadlo. Len čo klesne tlak pod atmosférický, otvoríme uzatvárací kohút v plniacom potrubí. Následkom podtlaku sa olej nasáva do kľukovej skrine

ak sa dosiahne predpísaná dávka, uzavrie sa uzatvárací kohút vypne sa vákuovacie čerpadlo pootvorí sa sací servisný ventil, aby sa dosiahol malý pretlak. Odskrutkuje sa

plniace potrubie a naskrutkuje sa uzatváracia zátka na otvor pre plnenie oleja.

Pri tomto postupe sa môže dostať do kompresora malé množstvo vlhkosti so vzduchom. Obmedzuje to chladivo, rozpustené v oleji, ale nezastavuje vniknutie malého množstva vzduchu. Pritom môže aj vzniknúť malá strata chladiva, ktoré sa môže neskôr doplniť. Nie je možné, aby sa nádoba s olejom úplne vyprázdnila – aby sa neprisal vzduch s vlhkosťou do kompresora. Ak sa to stane, je potrebné kompresor znovu vyvákuovať. Pred plnením čerstvého oleja preplachujeme krátko kompresor otvorením servisného sacieho ventilu.

142

Ak kompresor bol dlhšie otvorený, napríklad ak bolo použité rozpúšťadlo, aby sa odstránil polymerizovaný olej alebo kal, kompresor sa musí celý vákuovať skôr, ako ho naplníme olejom. Vypúšťanie a odpúšťanie oleja z polohermetického a otvoreného kompresoru Pri vypúšťaní oleja používať ochranné okuliare a gumené rukavice, pretože opotrebovaný olej obsahuje kyseliny. Olej sa vypúšťa: ak obsahuje kyseliny, ak nastalo veľké znečistenie oleja napr. zhorením motora, alebo ak chladiace zariadenie s chladivom FCKW a minerálnym olejom treba retrofitovať na FKW chladivo a esterový olej. Postup vypúšťania:

vypúšťacia olejová Cu rúrka /ktorá je vovedená až do olejovej skrine polohermetického alebo otvoreného kompresora/ a vákuovacie potrubie sa vzduchotesne napoja použitím tesniacej hmoty na záchytnú nádobu na olej

na kompresore sa uzavrú servisné ventily pripojí sa vákuovacie čerpadlo vakuovaním záchytnej nádoby sa olej vyťahuje z olejovej skrine kompresora.

Použitím skleného valca so stupnicou sa preskúša množstvo a farba oleja. I. Alternatívna metóda vypúšťania a odpúšťania oleja z polohermetického a otvoreného kompresoru

využíva sa tlak chladiva použije sa vyššie uvedené vypúšťacie Cu potrubie. Utesníme ho vzduchotesne

pomocou korku, alebo iným utesnením v otvore pre plnenie oleja servisným sacím ventilom necháme prúdiť chladivo tlak v kľukovej skrini vytláča olej cez Cu potrubie do nádobky na odpadový olej. Táto metóda je z ekologického hľadiska menej vhodná, ale používa sa na odobratie

vzorky oleja – na účely analýzy. II. Alternatívna metóda vypúšťania oleja z polohermetického a otvoreného kompresoru Vypúšťanie oleja vybratím olejovej výpustnej zátky, resp. otvorením výpustného ventilu na kompresore. Pritom sa musí kompresor zabezpečiť proti opätovnému naštartovaniu, uzavrú sa servisné ventily, ako aj kompresor sa musí zbaviť pretlaku podľa vyššie uvedeného vákuovacieho postupu. Pritom je nutné očistiť olejové sito ako aj magnetickú zátku. Pri veľkom znečistení oleja sa robí demontáž kompresora a dôkladné vyčistenie dna olejovej skrine kompresora. Pri odsávaní oleja je pri uvedených metódach nebezpečie vniknutia okolitého vzduchu do kompresoru, hoci je chránený pretlakom chladiva rozpusteného v oleji. Preto sa prepláchne kompresor chladivom krátko otvorením sacieho servisného ventilu. Potom sa uzavrie kompresor zátkou na plnenie oleja servisným ventilom. 2.4.7 Istiace, tesniace a regulačné zariadenia oleja Diferenciálny istič tlaku oleja Pri polohermetických a otvorených piestových kompresoroch väčšieho výkonu sa olej do mazacích miest dopravuje olejovým čerpadlom. Na kontrolu rozdielu tlaku oleja medzi čerpadlom a kľukovou /olejovou/ skriňou sa používa diferenciálny istič tlaku oleja, ktorý vypne kompresor, ak klesne rozdiel tlaku oleja pod nastavenú hodnotu.

143

Známy je diferenciálny tlakový istič oleja Danfoss /pozrite obrázok 52/, typ MP 55 pre chladiace zariadenia s fluorovanými chladivami, MP 55A pre zariadenia s amoniakom. Je treba dať pozor na správne pripojenie ističa tlaku oleja. Napojenie na stranu vyššieho tlaku oleja je označené „+“ na kryte ložiska /obrázok 69/, a spojí so stranou diferenciálneho ističa, označenou „OIL“. Strana s nízkym tlakom je označená na kryte ložiska „-„ a spojí sa so stranou diferenciálneho ističa označenou „LP“.

Obrázok 69 Montáž diferenciálneho ističa tlaku oleja MP 54 /na konzole, na ľavej strane/ kompresora Bitzer pre typy kompresorov 4VC-6.2/Y/..4NC-20.2/Y/ s potrubiami na kontrolu rozdielu tlakov medzi čerpadlom a kľukovou skriňou Olej a upchávka otvorených kompresorov Pri otvorených kompresoroch tesní upchávka hriadeľa priechod kľukového hriadeľa smerom k pohonu /k motoru/ a zabraňuje úniku chladiva a oleja. Rozhoduje kvalita konštrukcie, výrobného zhotovenia a montáže upchávky. Tesniaca upchávka je omývaná olejom. Olej je dopravovaný olejovým čerpadlom. Vytvára na otáčajúcich sa súčastiach veľmi tenký mazací a tesniaci film. Upchávka hriadeľa je najchúlostivejším miestom otvorených kompresorov, preto i pri splnení všetkých požiadaviek na kvalitu sa zaznamenáva malý únik chladiva a oleja cez upchávku kompresora. Táto skutočnosť je známa hlavne pri nových kompresoroch. Taktiež sa objavuje na kompresoroch po dlhšej dobe státia, kedy je únik oleja väčší. Ak je vyhadzovanie oleja a chladiva z kompresora rovnaké a nezoslabuje sa aj po dlhšej dobe prevádzky, upchávka sa musí vymeniť. Odlučovač oleja Odlučovač je potrebný vždy tam, kde je výparník s nízkymi teplotami a kde je použitý v kompresore olej s vysokou hustotou /viskozitou/. Ďalej je nutnou výbavou:

pri rozvetvených chladiacich okruhoch s malou rýchlosťou prúdenia pri združených chladiacich jednotkách skrutkových kompresoroch, kde je nutné väčšie množstvo oleja, je odlučovač oleja

bezpodmienečne potrebný pri chladiacich okruhoch so zaplaveným výparníkom.

Odlučovač oleja je tlakovou nádobou Odlučovač oleja sa zaraďuje na výtlak kompresoru/ov/ do výtlačného potrubia, hneď za kompresor. Oddeľuje kvapôčky oleja zo zmesi chladivo-olej. Nie je možné dosiahnuť 100% odlúčenie oleja. Odlučovač má napriek tomu vysokú účinnosť odlúčenia oleja

144

/výrobcovia odlučovačov oleja uvádzajú hodnotu až 99 %/. V dôsledku toho sa znižujú problémy s návratom oleja do kompresoru. Aby olej sa udržal medzi značkou max. a min. hladiny oleja v olejoznaku, chladiaci okruh musí byť správne navrhnutý a zmontovaný. To platí hlavne pri malých kompresoroch, ktoré nemajú priezorník oleja. Pri priemyselných chladiacich zariadeniach sa musí olej doplniť – pre okruhy s veľkou dĺžkou potrubí. Pri rozvetvených chladiacich okruhoch, napr. pri združených chladiacich zariadeniach, sa vyžaduje, podľa stavu okruhu doplniť, respektíve odpustiť olej z kompresoru/ov/. V združených jednotkách podľa obrázku 70 sa kontroluje stav oleja v hladinoznaku oleja v potrubí vyrovnávania oleja 1. Kontrola olejovej hladiny sa robí asi 30 sekúnd po vypnutí kompresorov.

Obrázok 70 Zdužená jednotka s vyrovnávaním hladiny oleja a plynu a s odlučovačom oleja. Legenda: 1-potrubie vyrovnávania oleja, 2-potrubie vyrovnávania plynu, 3-sacie zberné potrubie, 4-jednotlivé sacie potrubia, 5-výtlačné potrubie, 6-odlučovač oleja, 7-potrubie spätného návratu oleja, 8-spätný ventil, 9-uzatvárací ventil, spätný ventil/hneď za odlučovačom oleja/-zabraňuje toku kvapalného chladiva od kondenzátora. Odlučovač oleja má vyhrievanie oleja, ktoré je v činnosti v dobe státia chladiaceho zariadenia. Vyhrievanie oleja zabraňuje nadmernému hromadeniu chladiva v oleji odlučovača a tým zníženiu viskozity /zriedeniu oleja/. Odlučovač oleja sa preto pre prevádzku pri nízkych teplotách okolia izoluje. Pri spustení musí byť v priezorníku odlučovača viditeľná hladina oleja. Ak je pokles tlaku väčší ako 0,5 bar, je potrebné vymeniť filter odlučovača. Čerpadlá na chladivo sú mazané obehovým olejom Vo veľkých chladiacich zariadeniach s dlhými potrubiami sa často používajú čerpadlá chladiva. Tieto čerpadlá /chladiace okruhy s obehovým čerpadlom chladiva-pozrite „Späť k základom“, prvú kniha, časť ôsmu, str. 184-189/ sú mazané olejom z obiehajúcej zmesi chladivo-olej. 2.4.8 Štandardný a alternatívny olej V /L28/ sa uvádza, že kompresory Bock sa môžu plniť, pre chladiace okruhy s chladivani HFCKW, okrem štandardného syntetického kompresorového oleja, aj ďalšie alternatívne oleje, pokiaľ zodpovedajú vlastným alebo porovnateľným skúsenostiam. Štandardný a alternatívne oleje uvádza aj napr. firma Bitzer. Firma uvádza, že je možná taktiež zmes olejmi podľa tabuľky 42, pri použití rovnakých alebo takmer rovnakých viskozít. Tu uvedené oleje zodpovedajú podľa výrobcov obvyklým požiadavkám na kompresorové oleje. V /L28/ sa uvádzajú pre kompresory Bock v chladiacich okruhoch s chladivami FKW a so štandardným olejom DEA Triton 55 v tabuľke 42 alternatívne oleje rôznych firiem.

145

Tabuľka 42 Voľba alternatívnych olejov k štandardnému oleju SP 46 pre kompresory Bock a pre chladivá HFCKW

Výrobca Názov výrobku Typ olejaViskozita pri

40°C cSt /mm2/s/

Rozsah použitia HFCKW

/R22 a iné chladivá/

FUCHS Štandardný

olej na kompresory

BOCK

Reniso SP 46 Olej s vynikajúcou odolnosťou proti opotrebeniu, špeciálne pri fáze zábehu. Mal by sa uprednostniť!

A Odporúča

sa pri medzných použitiachlen SP 46

46 K N T

FUCHS

Reniso KM 32 M 32 K N T Reniso KS 46 M 46 K N T Reniso KC 68 M 68 K N Reniso KES 100 ČS 100+1 K N T Reniso HP 32 ČS 32 K N T Reniso KMH 46 A 46 K N T Reniso SP 32 A 32 K N T Reniso SP 68 A 68 K N Reniso SP 100 A 100+1 K

DEA

Triton S32 A 32 K N T Triton S46 A 46 K N T Triton MS32 ČS 32 K N T Triton MS46 ČS 46 K N T Triton MS68 ČS 68 K N Triton WF32 M 32 K N T Triton WF46 M 46 K N T Triton WF68 M 68 K N

ARAL

Alur EE 32 M 32 K N T Alur EE 46 M 46 K N T Alur EE 68 M 68 K N Alur EE 100 M 100+1 K

BP

Energol LPT 46 M 32 K N T Energol LPT 68 M 46 K N Energol LPT-F-32 M 32 K N T Energol LPT-F-46 M 46 K N T Enersyn LPS 46 A 46 K N T Enersyn LPS 68 A 68 K N Enersyn LPS 100 A 100+1 K

CASTROL

Icematic 66 M 31 K N T Icematic 99 M 68 K N Icematic 266 M 30 K N T Icematic 299 M 55 K N Icematic 2284 A 63 K N Icematic 2285 A 100+1 K

CHEVRON Zerol 150 A 30 K N T

ELF

Elfrima FR 32 M 32 K N T Elfrima FR 46 M 46 K N T Elfrima FR 68 M 68 K N T Elfrima FR 100 M 100+1 K Barelf AL 55 A 55 K N T Barelf SL 100 A 100 K

146

ESSO

Zerice S 46 A 48 K N T Zerice S 68 A 64 K N T Zerice S 100 A 98+1 K

MOBIL

Gargoyle 424 A 32 K N T SHC 425 A 46 K N T Arctic 426 A 68 K N T Arctic 427 A 100+1 K Gargoyle Arctic Oil F M 46 K N T Gar. Arctic Oil 300 M 68 K N

PENRECO

Sontex 160 LT M 32 K N T Sontex 200 LT M 46 K N T Sontex 300 LT M 68 K N Sontex 372 LT M 80 K Sontex SA 32 A 32 K N T Sontex SA 68 A 68 K N

SHELL

12-22 ČS 40 K N T Clavus G 100 M 98+1 K Clavus G 32 M 30 K N T Clavus G 46 M 44 K N T Clavus G 68 M 65 K N

SUN OIL

Suniso 3 GS M 32 K N T Suniso 4 GS M 57 K N Suniso 5 GS M 100+1 K Suniso MA ČS 36 K N T

TEXACO

Capella WF 32 M 32 K N T

Capella WF 46 M 46 K N T

Capella WF 68 M 68 K N

Capella WF 100 M 100+1 K

V tabuľke 42 sa uvádzajú tri typy olejov:

M -minerálny olej A -alkylenbenzénový olej /plne syntetický/ ČS-čiastočne syntetický olej /zmes minerálneho a alkylénbenzénovho oleja/

Význam znakov v tabuľke 42:

+ - esterové mazacie oleje pre chladivá FKW 1 - olej špeciálne pre prepravné automobilové prostriedky a autobusy.

Rozsah použitia uvádzaný v tabuľkách 42 a 43: K - klimatizačný rozsah, N – normálny rozsah, T – nízkoteplotný rozsah, ale v rozsahu medzí použitia kompresora. Všetky nové bezchlórové chladivá vyžadujú esterové oleje ako mazacie látky, pozrite tabuľku 43, pretože len tieto zabezpečujú dostačujúcu miešateľnosť s chladivami. Vyžaduje sa, aby zbytková vlhkosť olejov bola nižšia ako 100 ppm. Môžu sa použiť esterové oleje ďalších firiem, napr. Agip, Castrol, Elf, Shell, ak sú vlastné alebo zodpovedajúce skúsenosti. Musia sa použiť tieto čisté oleje pri rovnakej alebo takmer rovnakej viskozite. Môžu sa vyskytnúť, v závislosti na viskozite, rôzne pásma nemiešateľnosti aj pri vyšších teplotách. Zatiaľ nie sú k dispozícii pre všetky zmesi: bezchlórové chladivá – oleje diagramy miešateľnosti.

147

Tabuľka 43 Voľba chladiarenských alternatívnych esterových olejov k štandardnému oleju pre kompresory Bock a pre chladivá FKW

Výrobca 2

Názov výrobku Viskozita pri

+40°C /cSt, mm2/s/

Rozsah použitia

Štandardný olej: DEA Triton SE 55 Olejové typy určené špeciálne pre kompresory BOCK s vynikajúcou ochranou proti opotrebeniu. Mali by sa prednostne používať!

55 K N T

DEA

Triton SEZ 22 22 T

Triton SEZ 32 32 N T

Triton SEZ 80 80 K

FUCHS

Reniso E 22 22 T

Reniso E 32 32 N T

Reniso E 46 46 K N T

Reniso E 68 68 K N

Reniso E 100 100 K

ICI

Emkarate RL 22 S 22 T Emkarate RL 32 S 32 K T Emkarate RL 46 S 46 K N T Emkarate RL 68 S 68 K N Emkarate RL 100 S 100 K

MOBIL

Arctic EAL 32 32 K T Arctc EAL 46 46 K N T Arctic EAL 68 68 K N

Miešateľnosť olejov bola testovaná nielen výrobcami kompresorov, ale aj výrobcami esterových olejov. Výsledok skúšok je, že esterové oleje DEA, MOBIL, FUCHS a čiastočne ICI sa môžu miešať pri rovnakej alebo takmer rovnakej viskozite. Je potrebné zohľadniť, že o pásmach nemiešateľnosti s rôznymi chladivami pri olejových zmesiach sa zatiaľ nemôže

urobiť jednoznačná výpoveď! Olej pre chladivo CO2, typ Bock C55 Na báze špeciálnych syntetických esterov bol vyvinutý firmou Bock chladiarenský olej Bock C55 pre chladivové kompresory s CO2 v nízkoteplotných a kaskádových chladiacich zariadeniach. Oblasť použitia je takmer vo všetkých rozsahoch použitia priemyselných a živnostenských chladiacich zariadení. Tieto oleje zabezpečujú ochranu voči opotrebeniu v atmosfére CO2. Majú dobrú miešateľnosť s CO2. Pri nízkych vyparovacích teplotách miešateľnosť zabezpečuje uspokojivý návrat oleja do kompresoru. Olej má:

vysokú chemickú a tepelnú stabilitu aj za vplyvu CO2, veľmi dobrú miešateľnosť s CO2 aj pri nízkych teplotách, priaznivý návrat do kompresoru, veľmi dobré mazacie vlastnosti pri vysokých tlakoch v atmosfére CO2, sú už skúsenosti s jeho použitím v pokusných zariadeniach a prototypových

systémoch.

Charakteristiky oleja Bock C55: Hustota pri teplote 15°C 1009 kg/m3 podľa DIN 51 757 Bod vzplanutia 286 °C podľa DIN ISO 2592 Kinematická viskozita pri 40°C 55 mm2/s podľa DIN 51 562-1

148

Kinematická viskozita pri 100°C 8,8 mm2/s podľa DIN 51 562-1 Viskozitný index 137 mm2/s podľa DIN ISO 2909 Bod tuhnutia -48 °C podľa DIN ISO 3016 Neutralizačné číslo 0,03 mgKOH/g podľa DIN 51 558-3 Množstvo vody < 30 mg/kg podľa DIN 51 777-2 Oleje na trhu sa musia voliť pre daný prípad použitia a sú uvedené v tabuľke 44. Poprední výrobcovia kompresorov /Bitzer, Bock, Copeland, atď./ vyvinuli svoje oleje, ktoré považujú za originálne oleje a tieto majú prednosť pred alternatívnymi olejmi. Tabuľka 44 Použitie olejov v chladiacej technike

Oleje

Teplotné medze

Výparník so suchou expanziou

Zaplavený výparník

FKW HFKW NH FKW HFKW NH Minerálne oleje

N -45°C -40°C N -30°C -40°C

Polosyntetické oleje minerálne oleje/alkylbenzény

N -50°C -40°C N -50°C -45°C

Syntetické oleje, Alkylbenzény

N -50°C - N -70°C -45°C

Synmtetické oleje, poly-α-olefíny (SHC)*

N -50°C -50°C N - -50°C

Syntetická zmes SHC/alkylbezén

N -60°C -44°C N -35°C -30°C

Syntetické oleje, Polyolestery

-70°C -50°C - -45°C - N

Syntetické oleje, polyalkylénglykoly /PAG/**

-60°C - -60°C - - -

Legenda: */syntetický hydrokarbón, N-pre uvedené chladiva sa nepoužíva **/ olej rozpustný v amoniaku

Bezpečnosť pri práci s olejmi Zabezpečiť dobré vetranie pracovného prostredia. Na ochranu pokožky a očí používať ochranné rukavice a okuliare. Ak sa olej dostane do oka, vymyť ho dostatočným množstvom vody. Ak sa olej dostane na kožu, odstrániť ho mydlom a vodou. 2.4.9 Záver Laboratórne skúšky výrobcov olejov pre nové HFC chladivá ako aj skúšky trvanlivosti výrobcov kompresorov ukázali, že mazanie všetkých opotrebovaných komponentov je rovnaké a opotrebenie je menšie, ako bolo s CFC alebo HCFC chladivami a minerálnym olejom. Pritom chladiace zariadenia nespotrebujú viac energie. Skúšky chemickej a tepelnej stability potvrdili, že chladiarenské polyolesterové oleje a HFC chladivá sú menej reaktívne ako minerálne oleje a CFC chladivá pri zvýšených teplotách a v prítomnosti Fe, Al, Cu a Zn. Táto stabilita dáva, pri správnej technológii montáže, len minimálnu šancu na koksovanie oleja na výtlačnom ventile /L24/. Okrem toho chladiarenské polyolesterové oleje majú omnoho nižší bod tuhnutia ako predtým minerálne oleje a nevyskytuje sa oddeľovanie voskových usadenín, čo bolo

149

sprevádzané u minerálnych olejov. Rôzni výrobcovia esterových olejov vykonali s HFC chladivami skúšky kompatibility, pričom výsledky s elastomermi sú na požiadanie u výrobcov olejov a chladív. Aj pomeďovanie opracovaných súčiastok nie je takým problémom, ako sa vyskytoval pri CFC chladivách a minerálnych olejoch. Dielektrická pevnosť esterových olejov je väčšia ako 25 kV a špecifický odpor chladiarenských esterových olejov je väčší ako 1,0 Ωcmx1013. Esterové oleje sa používajú s bezchlórovými chladivami v hermetických piestových, rotačných a scroll kompresoroch, ako aj v polohermetických a otvorených kompresoroch. Chladiace zariadenia s týmito olejmi sa používajú v domácnostiach, v obchodoch, v živnostenskom a priemyselnom chladení. Chladivá HFC sa nemôžu použiť s minerálnymi olejmi, pretože sú nemiešateľné. Naopak, esterové oleje, aj keď majú len čiastočnú miešateľnosť, majú však veľmi dobrú rozpustnosť s HFC chladivami. Voľbu alternatívneho oleja podstatne uľahčilo zavedenie klasifikácie podľa ISO VG 22,32,46,68, atď. v obchodnom označení. Klasifikácia však nič nehovorí o zriedení oleja rozpustených chladivom. K tomu sú potrebné diagramy jednotlivých druhov olejov, ktoré je potrebné vyžiadať od výrobcov olejov. Použitie vhodných olejov pri retrofite taktiež konzultovať s výrobcami kompresorov. Esterové chladiarenské oleje majú, podľa skúšok, pre životné prostredie vysokú schopnosť biologického rozkladu a nízku toxicitu. Nie sú klasifikované podľa pravidiel medzinárodnej prepravy UN, IMO, RID, ADR a ICAO/IATA /L24/. Literatúra: /L1/ Hirschberg H.: Kältemittel. Kältemittel und Öl, s. 49-57, Verlag C.F. Müller, Karlruhe 1966. /L2/ Der Kältemonteur. Handbuch für die Praxis. Das Öl im Kälemittelverdichter. Das Öl im Kältemittelkreislauf. S. 102-106, resp. 200-214. C.F.Müller Verlag, Heidelberg, 2004. /L3/ Havelský V., Tomlein P., Žiak Ľ., Blaha M.: Chladivá. Ekologické a technické požiadavky na zber a náhrady chladív. Tomlein: Oleje pre chladiace zariadenia. SZ CHKT, Rovinka 1998. /L4/ Blaha M.: Kurz chladiara, I. etapa. S. 185-190. CALEX 1972-1976. /L5/ Blaha M. a kolektív: Kurz chladiara, II. etapa. Chladenie kompresora olejom, s. 75-80. Skúšanie nízkotuhnúcich olejov, s.208-216. Pomeďovanie súčiastok -v hermetických chladivových okruhoch, 216-217. /L6/ Reimer H.: Eigenschaften und Anwendung von Kältemaschinenölen. Klima + Kälte-Ingenieur, 12/1975. /L7/ Dvořák Z.: Mazivá pro chladivové kompresory – co je to? Zpravodaj Svazu CHKT, 7/2004. /L8/ Fuchs Kältemaschinenöle, 2003. /L9/ Skřivan V.:Chování chladiva a olejů v chladicích zařízeních. Chlazení a klimatizace, 4/99. /L10/ Du Pont Fluorchemikalien: Suva Kältemittel. Service Handbuch. Öle und ihr Verhalten gegenüber SUVA Kältemitteln, s. 20. /L11/ Planck E., Schmidt D.: Kälteanlagentechnik in Fragen und Antworten. Grundlagen. Kältemaschinenöle, s. 116. /L12/ Breidenbach K.: Der Kälteanlagenbauer I. a II.,C.F. Müller, Heidelberg, 2003 /L13/ STN 01 1300 Zákonné merové jednotky /L14/ DIN Kältemaschinenöle. Mindestanforderungen. /L15/ Krageľskij V.I., Michin M.N.: Uzly trenija mašin. Spravočnik. Moskva, Mašinostrojenije, 1984. /L16/ Jaščericyn I. P., Skorynin V. J.: Rabotosposobnosť uzlov trenija mašin. Minsk, Nauka i technika 1984. /L17/ Lache W., Pocklington J., Laukotka E.: Neue Kältemaschinenöle für chlorfreie Kältemittel. Klima-Kälte-Heizung, 12/92, /L18/ DIN 51 593 Prüfung von Schmierstoffen. Prüfung auf Kältemittelbeständigkeit von Kältemaschinenölen (Philipp – Test). /L19/ Rochhausen D.: Anforderungen an Kältemaschinenöle für hermetische Kältemittelverdichter. Materiál DKK Scharfenstein. /L20/ Technische Mitteilung. Reniso Fuchs - Kältemaschinenöle. /L21/ Synek V., Fahl J.: Mazací oleje pro moderní fluorovaná chladiva. Materiál DEA. /L22/ Tejkal S.: Zkoušení olejů pro hermetické chladivové kompresory. DNT CALEX 1990, časopis CALEX, 19. 11. 1990. /L23/ Mang T.:Schmieröle für Kältemaschinen. /L24/ Chemical products. Refrigeration Lubnricents EMKARATE RL – firemný materiál ICI. /L25/ Blaha M.: Vyhrievacie zariadenie. Autorské osvedčenie č. 219187. /L26/ Danfoss: Pokyny pre výběr a použití Maneurop. Pístové kompresory MT/MTZ, 50 Hz, R22, R407C, R134a, R404A/R507 pre 1-,2-, 4- a 8-valcové kompresory. /L27/ Maneurop: Pokyny pre stavbu združených jednotiek pomocou piestových kompresorov Maneurop. /L28/ BOCK: Oleje pre kompresory BOCK Firemná litetratúra. /L29/ Mráz J., Choutka A.: Minerálne oleje pre mazanie chladiacich čpavkových kompresorov. /L30/ Danfoss: Kompressorkonstruktion mechanisch und elektrisch, 1970. /L31/ Stenhed C., Pasquier B.: Pájené deskové výměníky tepla v chladící technice. Olej v chladících zařízeních. Technická prípručka Alfa Laval, Zpravodaj SCHKT 4/99 /L32/ Copeland Compliant Scroll. Applications Guidelines, C6.2.4/0496 /L33/ U.S.Reco: Regulation froid et conditionnement d´air-firemný materiál. /L34/ Synek V.: Mazací oleje pro moderní fluoruhlovodíková chladiva. Materiál DEA, 1997.

150

Slovenský zväz pre

chladiacu a klimatizačnú techniku z

znamená Vaše

spojenie s evolúciou v odbore

Združuje slovenských i zahraničných podnikateľov, zamestnancov, projektantov, inštitúcie, firmy, a ostatných záujemcov z oblasti výroby,

dovozu, obchodu, servisu, vzdelávania a užitia chladiacej, klimatizačnej techniky a

tepelných čerpadiel Kontaktná adresa:

SZ CHKT Hlavná 325

900 41 Rovinka

tel.: 02/45646971 fax: 02/45646971

zvazchkt@isternet.sk http://www.szchkt.org