Viele Klimaanlagen und Kälteanlagen haben ihre Verdichtungsanlagen im Freien aus zwei Hauptgründen. Zum einen nutzt dies die kühleren Außenumgebungstemperaturen, um die im Verdampferteil absorbierte Wärme abzustoßen, und zweitens, um die Lärmbelastung zu reduzieren.
Die Brenneinheit besteht in der Regel aus einem Kompressor, einer Kondensatorspule, einem Außenkondensatorlüfter, einem Schütz, einem Startrelais, Kondensatoren und einer Festkörperplatine mit Schaltung. Empfänger werden häufig in Kälteanlagen-Verdichtungsanlagen eingebaut. Innerhalb der Verdichtungseinheit verfügt der Kompressor oft über eine Heizung, die in irgendeiner Weise mit seinem unteren Teil oder Kurbelgehäuse verbunden ist. Diese Heizung wird oft als Kurbelgehäuseheizung bezeichnet (siehe Abbildungen 1 und 2).
Die Kurbelgehäuseheizung ist eine elektrische Widerstandsheizung, die normalerweise angeschnallt, an den Kurbelgehäuseboden geklemmt oder in einen Brunnen innerhalb des Kurbelgehäuses des Kompressors eingesetzt wird. Die Kurbelgehäuseheizung ist häufig auf Kompressoren zu sehen, die bei Umgebungstemperaturen arbeiten, die unter der Betriebsverdampfertemperatur des Systems liegen.
Das Kurbelgehäuse-Schmiermittel oder Öl des Kompressors hat viele wichtige Funktionen. Obwohl das Kältemittel die Arbeitsflüssigkeit ist, die für die Kühlung benötigt wird, wird Öl benötigt, um die beweglichen mechanischen Teile des Kompressors zu schmieren. Unter normalen Bedingungen wird es immer eine kleine Menge Öl geben, die dem Kurbelgehäuse eines Kompressors entweicht und mit dem Kältemittel im gesamten System zirkuliert. Die richtige Kältemittelgeschwindigkeit, die durch die Schläuche des Systems wandert, wird dieses entwichene Öl im Laufe der Zeit in den Kurbelgehäuse zurückbringen, und aus diesem Grund müssen Öl und Kältemittel ineinander löslich sein. Gleichzeitig kann jedoch die Löslichkeit des Öls und des Kältemittels ein weiteres Systemproblem verursachen. Dieses Problem ist die Kältemittelmigration.
FRIFRIGERANT MIGRATION
Migration ist ein Phänomen außerhalb des Zyklus. Es ist ein Prozess, bei dem entweder Flüssigkeits- und/oder Dampfkältemittel migriert oder während des Ausschaltzyklus des Kompressors zum Kurbelgehäuse und zur Saugleitung des Kompressors zurückkehrt. Während des Ausschaltzyklus eines Kompressors und insbesondere während einer langen Abschaltzeit möchte das Kältemittel an einen Ort reisen oder migrieren, an dem der Druck am niedrigsten ist. In der Natur wandern Flüssigkeiten von einem Ort mit höherem Druck zu einem Ort mit geringerem Druck. Das Kurbelgehäuse hat in der Regel einen niedrigeren Druck als der Verdampfer wegen des Öls, das es enthält. Eine kalte Umgebungstemperatur verstärkt das Phänomen des niedrigeren Dampfdrucks und hilft, den Kältemitteldampf zu einer Flüssigkeit im Kurbelgehäuse zu kondensieren.
Kältemittelöl selbst hat einen niedrigen Dampfdruck und fließt zu ihm, unabhängig davon, ob sich das Kältemittel im Dampf- oder Flüssigkeitszustand befindet. Tatsächlich hat Kältemittelöl einen so niedrigen Dampfdruck, es verdampft nicht, selbst wenn ein 100-Mikron-Vakuum auf dem Kältesystem gezogen wird. Einige Kühlöle haben einen Dampfdruck von bis zu 5-10 Mikrometern. Wenn das Öl nicht einen so niedrigen Dampfdruck hätte, würde es jedes Mal verdampfen, wenn ein niedriger Druck im Kurbelgehäuse vorhanden ist oder wenn ein Vakuum darauf gezogen wurde.
Da Kältemittelmigration mit Kältemitteldampf auftreten kann, kann die Migration entweder bergauf oder bergab erfolgen. Wenn der Kältemitteldampf das Kurbelgehäuse erreicht, wird er aufgrund der Kältemittel-Öl-Miscibility im Öl absorbiert und kondensiert.
Bei langen Zyklen befindet sich das flüssige Kältemittel auf dem Boden des Öls und bildet eine gestreifte Schicht im Kurbelgehäuse. Dies geschieht, weil flüssiges Kältemittel schwerer als Öl ist. Bei kurzen Kompressor-Off-Zyklen hat das migrierte Kältemittel keine Chance, sich unter dem Öl niederzulassen, sondern mischt sich trotzdem mit dem Öl im Kurbelgehäuse. Hausbesitzer schalten die elektrische Trennung an der Außenverdichtungseinheit ihrer Klimaanlage oft während der Heizperiode und/oder kühlerer Monate aus, wenn keine Klimaanlage benötigt wird. Dies führt dazu, dass der Kompressor aufgrund einer enterenden Kurbelgehäuseheizung ohne Kurbelgehäusewärme ist. Die Migration des Kältemittels in den Kurbelkoffer wird sicher während dieses langen Zyklus stattfinden.
Sobald die Abkühlsaison beginnt, wenn der Hausbesitzer den Brecher nicht mindestens 24-48 Stunden vor dem Start der Klimaanlage wieder einschaltet, kommt es bei der langen Kältemittelmigration zu einer ernsthaften Kurbelgehäuseschäumung und Druck.
Dies kann dem Kurbelgehäuse einen ordentlichen Ölstand sowie Punktelager rauben und andere mechanische Ausfälle innerhalb des Kompressors verursachen.
CRANKCASE HEATERS
Die Kurbelgehäuseheizung soll helfen, die Kältemittelmigration zu bekämpfen. Die Funktion der Kurbelgehäuseheizung besteht darin, das Öl im Kurbelgehäuse des Kompressors bei einer Temperatur zu halten, die höher ist als der kälteste Teil des Systems. Dies führt dazu, dass der Kurbelkoffer einen etwas höheren Druck als der Rest des Systems hat. Das in das Kurbelgehäuse gelangende Kältemittel wird dann verdampft und wieder in die Saugleitung zurückgetrieben.
Die Migration des Kältemittels in das Kurbelgehäuse des Kompressors während eines Ausschaltzyklus ist ein ernstes Problem. Schwere Kompressorschäden können entstehen, wenn das Problem nicht behoben wird. Wenn Kältemittelmigration auftritt, wenn der Kompressor für seinen nächsten On-Zyklus beginnt, wird es einen sofortigen Rückgang des Kurbelgehäusedrucks vom Start geben. Dies führt zu heftigem Schaum im Kurbelgehäuse. Das gestreifte Kältemittel- und Ölgemisch explodiert, wodurch sich im Kurbelgehäuse reichhaltiger Kältemittel-Ölschaum bildet. Dieses unter Druck stehende Kältemittel und Ölschaum sickert durch die Hohlräume des Kompressors und verursacht defekte Auslassventile und Schilfrohre. Der Ölstand im Kurbelgehäuse sinkt dann, und mechanische Teile werden durch unzureichende Schmierung bewertet. Mit dem hohen Kurbelgehäusedruck kann das Gemisch aus Kältemittel und Ölschaum nun um Kolbenringe herum gedrückt und vom Kompressor in die Kälteanlage gepumpt werden. Diese Situation verursacht nicht nur ölverluste aus dem Kurbelgehäuse, sondern kann auch zu einer leichten Form von Öl und/oder Kältemittelschlupf in den Zylindern des Kompressors führen.
Schlupfen ist, wenn flüssiges Kältemittel oder flüssiges Kältemittel und Öl während des Zyklus des Kompressors in den Zylinder des Kompressors gelangen. Es folgt eine hohe Verdichterstromaufnahme, die zu einer Motorüberhitzung führt. Auch defekte oder verzogene Ventile können durch Überhitzung und/oder Trämunden auftreten.
Heilmittel
Das einzige sichere Mittel für die Kältemittelmigration zu einem Kompressor ist ein automatisches Abpumpsystem. Vor jedem Aus-Zyklus muss das gesamte Kältemittel von der Verdampfungs- und Saugleitung entfernt werden. Die automatische Abpumpenleistung erfolgt mit einem Thermostat, der einen Flüssigkeitsleitungsmagneten steuert, in Kombination mit einem Niederdruckregler, der den Ein-Zyklus beendet, sobald der Verdampfer und die Saugleitungen kein Kältemittel mehr haben. Dadurch wird sichergestellt, dass sich kein Kältemittel im Verdampfer oder in der Saugleitung befindet, um in Richtung Kompressor zu wandern.
Einige Steuerungssysteme pumpen den Verdampfer und die Saugleitung vor jedem Aus-Zyklus herunter und beleben gleichzeitig eine Kurbelgehäuseheizung während des Ausschaltzyklus. Andere verwenden sowohl einen Kurbelgehäuse-Heizung als auch einen ordnungsgemäß dimensionierten Saugleitungsakkumulator, um den Kompressor vor Flüssigkeitsrückführung enden zu lassen. In schweren Fällen kann jedoch auch ein Saugleitungsspeicher mit Kältemittel überflutet werden.
Kurbelgehäuseheizungen können kontinuierlich oder während des Einschaltzyklus energetisiert werden. Um jedoch eine Verkohlung des Öls durch übermäßige Hitze zu vermeiden, muss der Wattleistungseingang der Kurbelgehäuseheizung begrenzt sein. Bei Umgebungstemperaturen von 0°F oder bei kältem Wind kann die Kurbelgehäuseheizung übermotorisiert sein, und es kann immer noch zu Kältemittelmigration en to the compressor es Crankcase kommen.
Die Kurbelgehäuseheizung ist auch eine Sicherheitsvorkehrung für den Fall, dass der Flüssigkeitsleitungsmagnet an einem automatischen Abpumpsystem während des Off-Cycles Kältemittel austritt. Die Kurbelgehäuseheizung verhindert, dass Kältemittel in das Kurbelgehäuse gelangen und beim Anfahren Ölblitz verursachen. Es wird jedoch nicht verhindern, dass das Tränkt oder Überfluten von flüssigem Kältemittel aus der Saugleitung oder verdampft bei Start-ups. Dies liegt daran, dass der nächste Kompressor im Zyklus dieses Kältemittel aus der Saugleitung ziehen könnte, und Flüssigkeitstränk des Kompressors kann auftreten. Auch hier helfen Kurbelgehäuseheizungen bei der Bekämpfung der Kältemittelmigration zum Kurbelgehäuse des Kompressors, verhindern aber nicht, dass kompressortränkt bei Anlaufanfällen oder Flüssigkeitsfluten zu Kompressoren zurückbleibt, sobald der Kompressor läuft.
Es wird oft angenommen, dass eine Kurbelgehäuseheizung Migration verhindern wird. Kurbelgehäuseheizungen halten das Kurbelgehäuse des Kompressors warm und verhindern die Migration von Kältemittel auf das Öl des Kompressors im Kurbelgehäuse. Allerdings kann kondensiertes migriertes Kältemittel in der Saugleitung in der Nähe des Kompressors sitzen und auf den nächsten Zyklus warten. Wenn übermäßiges flüssiges Kältemittel an die Saugleitung getrieben wurde, kann es bei Anlauf zu starken Flüssigkeitsrückschläfungen kommen. Häufig treten Kompressorschäden wie defekte Ventile und beschädigte Kolben auf.
Kurbelgehäuseheizungen können wirksam bei der Bekämpfung der Kältemittelmigration zum Kompressoröl im Kurbelgehäuse sein, aber sie werden das Schleppen bei Start-ups aus flüssigem Flutzurück nicht beheben, es sei denn, sie werden in Verbindung mit einem ordnungsgemäß dimensionierten Saugleitungsakkumulator verwendet. Und der einzige sichere Weg, kältemittelmigration zu verhindern, ist ein automatisches Abpumpsystem.
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