Menu

Oleje do sprężarek

Oleje stosowane do smarowania sprężarek w urządzeniach chłodniczych pompach ciepła i klimatyzatorach powinny się charakteryzować następującymi cechami:

• czystość chemiczna i mechaniczna
• dobra smarność, lepkość i płynność w wysokich i niskich temperaturach,
• wysoka stabilność termiczna i chemiczna w całym zakresie parametrów pracy urządzenia (niskie temperatury krzepnięcia i mętnienia, wysokie temperatury zapłonu i rozkładu)
• brak negatywnego oddziaływania na materiały konstrukcyjne urządzenia i czynniki chłodnicze,
• dobra mieszalność z czynnikami chłodniczymi,
• niska higroskopijność

O czystości środka smarnego tuż po wyprodukowaniu świadczą przede wszystkim jego barwa i przezroczystość. Mętnienie i ciemnienie oleju świadczy o obecności zanieczyszczeń mechanicznych (kurz, produkty reakcji chemicznych, itd.). Olej do sprężarek ziębniczych powinien zawierać jak najmniej żywic, asfaltów, popiołu, parafin i koksu. O stopniu rafinacji oleju świadczy jego liczba kwasowa (wskaźnik kwasowości, liczba neutralizacji). Liczba ta ma szczególne znaczenie dla sprężarek hermetycznych i półhermetycznych. Przeprowadzone w ostatnich latach badania wykazały jakie wartości koncentracji kwasów mogą doprowadzić do uszkodzenia uzwojenia silnika sprężarki.

Smarność, lepkość i płynność to parametry gwarantujące zapewnienie trwałego filmu olejowego na powierzchniach trących oraz zachowanie warunków powrotu oleju do sprężarki. W instalacjach chłodniczych stosuje się oleje o wartości współczynnika lepkości kinematycznej od 22 do 100 mm2/s. Zbyt duża lepkość powoduje znaczne zwiększenie tarcia, zbyt mała zaś może spowodować zacieranie się ruchowych części sprężarki. Dlatego należy pamiętać o tym, że wraz z obniżaniem się temperatury odparowania powinien być stosowany olej o coraz niższej wartości współczynnika lepkości kinematycznej. Niska temperatura krzepnięcia i mętnienia to kolejne cechy charakterystyczne, które powinien spełniać olej do instalacji chłodniczych. W niskich temperaturach wytrącają się cząsteczki parafiny utrudniając powrót oleju do sprężarki, zatykają się przewody olejowe i elementy rozprężne (szczególnie narażone są rurki kapilarne). Spełnienie warunku zapewnienia odpowiednio niskiej temperatury krzepnięcia oleju jest niezbędne ze względu na to, że w niskotemperaturowej części urządzenia ziębniczego, szczególnie w parowaczu, następowałoby osadzanie się oleju na ściankach aparatów. Utrudniałoby to w znacznym stopniu wymianę ciepła między czynnikiem chłodniczym a otoczeniem i praktycznie uniemożliwiało odprowadzanie oleju z tych aparatów. W instalacjach chłodniczych nie występuje bezpośrednie niebezpieczeństwo zapłonu oleju, jednak po przekroczeniu temperatury rozkładu termicznego następuje rozkład oleju i uwolnienie z niego substancji lotnych, co negatywnie odbija się na smarności. Przy długotrwałym przekroczeniu temperatury rozkładu oleju oraz jednoczesnej obecności powietrza, w instalacji następuje zgubna dla instalacji karbonizacja oleju. Niska higroskopijność oleju to kolejna z cech jaką powinien charakteryzować się olej chłodniczy. Obecność wody w instalacji chłodniczej – poza wszystkimi zgubnymi konsekwencjami dla instalacji – pogarsza właściwości smarne oleju, przyczynia się do tworzenia kwasów powodujących korozję urządzenia i platerowanie miedzią gorących części sprężarki. Biorąc pod uwagę tylko własności smarne oleju, jego nierozpuszczalność w czynniku chłodniczym byłaby niezwykle pożądana, gdyż nie występowałoby wówczas zjawisko spieniania środka smarnego w skrzyni korbowej przy obniżaniu ciśnienia oraz problemy ze zmianą jego lepkości. Z kolei w celu umożliwienia powrotu oleju do sprężarki, zdolność oleju do wytworzenia roztworów z ziębnikiem w pełnym zakresie temperatur roboczych instalacji jest niewątpliwą zaletą. Należy jednak pamiętać o fakcie występowania obszarów ograniczonej mieszalności (obszary rozwarstwienia) [1,4]. Są to przedziały temperatur, w których mieszanina rozwarstwia się na ziębnik i olej. Znajomość obszarów ograniczonej mieszalności (tzw. luk mieszalności) jest niezwykle istotna również z punktu widzenia odprowadzania oleju z parowacza. Dlatego odpowiedni dobór oleju do ziębnika ma znaczenie kluczowe. Ilość rozpuszczonego w oleju czynnika chłodniczego wpływa m.in. na:
• przepływ roztworu ziębnik-olej w przewodzie ssawnym (skuteczność odprowadzania oleju do sprężarki),
• własności smarne mieszaniny oleju i ziębnika w skrzyni korbowej (lepkość),
• spienianie się oleju w skrzyni korbowej przy obniżaniu panującego w niej ciśnienia (faza rozruchu sprężarki).
 

Rodzaje olejów

. Rodzaj zastosowanego oleju związany jest  ściśle zarówno z konstrukcją sprężarki, jak również z zakresem temperatur i ciśnień jej pracy, ale przede wszystkim zależy od rodzaju zastosowanego czynnika chłodniczego. Oleje chłodnicze podzielić można ze względu na: klasę lepkości, przeznaczenie i skład chemiczny.
Norma ISO 3448 wyróżnia następujące klasy lepkości olejów: 2, 3, 5, 7,10, 15, 22, 32, 46, 68, 100, 150, 220,320, 460, 680, 1000, 1500, gdzie liczby te odpowiadają nominalnej lepkości kinematycznej środka smarnego (wyrażonej w mm2/s) w temperaturze 40°C. Podział olejów chłodniczych ze względu na przeznaczenie (zgodnie z normą DIN 51 503-1):

KAA – oleje nierozpuszczalne w amoniaku,
KAB – oleje rozpuszczalne w amoniaku,
KC –oleje dla czynników z grup CFC i HCFC,
KD – oleje dla czynników z grup FC i HFC,
KE – oleje do współpracy z węglowodorami.
Litera W oznacza zawartość dodatków. Z uwagi na skład chemiczny wyróżnia się oleje roślinne, zwierzęce, mineralne i syntetyczne, przy czym dwie pierwsze grupy nie mają praktycznego zastosowania w urządzeniach chłodniczych. Oleje stosowane w technice chłodniczej i klimatyzacyjnej podzielić można na:
• oleje mineralne,
• oleje syntetyczne,
• oleje półsyntetyczne (mieszanina olejów mineralnych i syntetycznych).
Oleje mineralne powstają z przerobu ropy naftowej na drodze jej destylacji i rafinacji. Rozróżnia się oleje parafinowe i naftenowe. Oleje parafinowe – ze względu na dużą lepkość w wyższych temperaturach – używane są przede wszystkim do turbosprężarek. Do współpracy z tradycyjnymi czynnikami chłodniczymi stosuje się oleje naftenowe. Najczęściej stosowane z ziębnikami R 12, R 22, R 502, R 717, przy czym R 12 ma nieograniczoną zdolność rozpuszczania się w oleju mineralnym. Ziębniki R 22 i R 502 mają tę zdolność ograniczoną, toteż korzystnie jest dobrać olej o niskiej temperaturze krytycznej. Stosowane mogą być również do instalacji z R 290 i R 600a.
Oleje syntetyczne – konieczność wprowadzania ziębników bezchlorkowych wymusiła na producentach opracowanie odpowiednich do nich olejów syntetycznych wytwarzanych na bazie węglowodorów. W grupie tej wyróżnić można: alkilobenzeny, polialfaoleiny, poliglikole, poliestry kwasu krzemowego, oleje estrowe i inne.
Polialfaoleiny (PAO) są olejami o własnościach zbliżonych do własności olejów mineralnych. Z uwagi na korzystną lepkość w wyższych temperaturach najczęściej stosowane są do smarowania sprężarek w układach kaskadowych i w sprężarkach śrubowych pomp ciepła mocno obciążonych termicznie i mechanicznie. Ich wadą jest powodowanie kruchości niektórych uszczelnień oraz fakt, iż są silnie higroskopijne. Zastosowanie np. dla R 600a. Niektóre oleje polialfaoleinowe posiadają zdolność do tworzenia roztworów z R 717.
Oleje silikonowe – często stosowane w układach kaskadowych w zakresie temperatur od –140oC do –70oC. Posiadają wystarczającą rozpuszczalność w czynnikach chlorowcopochodnych i nie są agresywne w stosunku do materiałów stosowanych w technice chłodniczej i klimatyzacyjnej.
Alkilobenzeny (AB) – charakteryzują się bardzo dobrą rozpuszczalnością w czynnikach chlorowcopochodnych oraz w amoniaku R 717. Wykazują niewielką zdolność do spieniania przy rozruchu sprężarki. Najczęściej stosowane są z ziębnikami R 402A i B, R 401A, B i C, R 409A, R 408A.
Polialkiloglikole (PAG) – przede wszystkim stosowane do instalacji z czynnikiem R134a, jak również mogą być używane w instalacjach amoniakalnych R717. Dość powszechnie stosowane w sprężarkach klimatyzatorów samochodowych z R 134a. Odznaczają się niewielką utratą lepkości przy nasyceniu czynnikiem chłodniczym, dobrymi własnościami w niskich temperaturach oraz wysoką stabilnością termiczną. Najistotniejszą wadą jest ich higroskopijność, co stwarza szereg trudności przy montażu, wymaga bardzo dużej czystości instalacji i kultury technicznej.
Oleje estrowe (PŚ) – nowe bezchlorkowe czynniki chłodnicze praktycznienie mieszają się z tradycyjnymi olejami mineralnymi, dlatego opracowano środki smarne tworzone na bazie estrów, które wykazują dobrą rozpuszczalność z tymi płynami roboczymi. W niskich temperaturach oleje te posiadają obszary ograniczonej rozpuszczalności, których wpływ na prawidłowe funkcjonowanie urządzenia jest jednak niewielki. Oleje estrowe charakteryzują się również wysoką stabilnością termiczną oraz brakiem negatywnego oddziaływania na stosowane w instalacjach chłodniczych i klimatyzacyjnych materiały konstrukcyjne i uszczelniające. Stosowane są najczęściej z takimi ziębnikami jak R 134a, R 404A, R 507, R 23, R 401A, B i C. Poważną wadą tych środków smarnych jest wysoka zdolność pochłaniania wody, co utrudnia ich stosowanie. W związku z wycofywaniem z użycia freonów oraz problemów jakie przysparza czynnik R 134a, znaczna część producentów chłodniczych i klimatyzacyjnych urządzeń domowych oraz handlowych już obecnie opiera się na czynnikach naturalnych. Szczególnie przydatne okazały się w tych zastosowaniach takie czynniki jak propan i izobutan. Przewiduje się stosowanie tych czynników jako zamienniki dla freonu R 12 (propan) oraz R 22 (izobutan) głównie w domowych i handlowych chłodziarkach i zamrażarkach, w klimatyzatorach (w tym pojazdowych) oraz w pompach ciepła .W instalacjach pracujących z propanem jako czynnikiem chłodniczym zaleca się stosowanie olejów mineralnych o podwyższonej lepkości w stosunku do olejów współpracujących dotychczas z freonami. Z kolei izobutan, podobnie jak wycofywany z użycia czynnik R 12, posiada zdolność dotworzenia roztworów z olejami mineralnymi. Z uwagi na bardzo dobrą rozpuszczalność zaleca się wykorzystanie lejów o wysokiej klasie lepkości. Odpowiednie do sprężarek pracujących z izobutanem są też oleje alkilobenzenowe (AB) i półsyntetyczne środki smarne sporządzone na bazie olejów mineralnych i olejów AB, oleje polialfaoleinowe (POA) oraz poliestrowe (PŚ). Izobutan może współpracować również z niektórymi olejami poliglikolowymi (PAG), jest natomiast niekompatybilny z olejami silikonowymi

11.8.2.3 Zasady montażu przewodów dla prawidłowego smarowania sprężarki.

 

Przy  pompach ciepła pośredniego odparowania wszystkie przewody pomiędzy parownikiem i skraplaczem, a sprężarką wykonane są fabrycznie. Zadaniem montera jest tylko podłączenie wyjść do dolnego i górnego źródła ciepła, które nie podlegają niniejszym przepisom. Przy pompach z bezpośrednim odparowaniem lub pompach typu split sprężarka i parownik są rozdzielone i muszą być prawidłowo połączone. Należy tutaj pamiętać o wymaganiach dotyczących smarowania sprężarki i problemie porywania oleju smarowego przez czynnik roboczy. Przy prawidłowym montażu przewodów olej powraca do sprężarki i nie ma problemu z jego brakiem czy nadmiarem.

Montaż przewodów miedzianych

Wszelkie łuki należy wykonywać z gotowych kształtek lub giąć rury przy użyciu specjalnych przyrządów (giętarek). Rurociągi należy prowadzić poziomo lub pionowo z wyjątkiem miejsc w których konieczne są pochylenia.

Rys Przykład prowadzenia przewodów między sprężarką a parownikiem i skraplaczem.

 

Przewody tłoczne poziome za sprężarką powinny mieć pochylenie rzędu 2-3%, aby wytrącający się na ich ściankach olej mógł spływać swobodnie spływać. Pochylenie należy wykonać od sprężarki w kierunku syfonu. Prędkość pary w przewodach powinna wynosić:

- 8-12m/s w przewodach poziomych

- 10-15 m/s w przewodach pionowych

Przewód pionowy  dla zapewnienia odpowiedniej prędkości przepływu przy sprężarkach o modulowanej mocy należy wykonać jako podwójny. Przy małym przepływie pary czynnika będą płynąć do skraplacza tylko obejściem (duży przewód będzie zamknięty przez syfon), przy dużym zostaną wykorzystane oba przewody. Rozwiązanie takie zapobiega zbyt małej prędkości przepływu jak i zbyt dużemu dławieniu przy pełnej mocy sprężarki, aby nie powodować wykraplania się czynnika już w samych przewodach.

Rurociągi ssawne - wykonuje sie o takich średnicach aby zapewnić prędkość przepływu czynnika rzędu 4m/s. Za miejscem zamontowania czujnika termostatycznego zaworu rozprężnego wykonuje się płytki syfon w którym gromadzą się olej i czynnik chłodniczy w postaci cieczy. Mieszanina ta porywana jest przesz sprężarkę okresowo po wypełnieniu się syfonu, co zapobiega brakowi powrotu oleju do sprężarki. Przy dużych różnicach wysokości między sprężarką a parownikiem (sprężarka umieszczona nad parownikiem), syfon taki wykonuje sie średnio co 3-4m. Poziome rurociągi ssawne prowadzi się ze spadkiem w kierunku sprężarki

Rys. Zasady prowadzenia rurociągów ssawnych.

 

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});