Флуоресцентный индикатор

Изобретение относится к водорастворимой жидкой смеси хладагента для замкнутых контуров охлаждения и к ее применению для обнаружения утечек в контуре и/или в качестве антифриза для контуров на водной основе. Жидкая смесь хладагента включает по меньшей мере один флуоресцирующий под действием ультрафиолетового излучения краситель и по меньшей мере одну жидкость, выбранную из воды, этиленгликоля, пропиленгликоля, гексиленгликоля, глицерина или их смесей. Описывается также способ обнаружения утечек в замкнутых контурах систем охлаждения. Изобретение обеспечивает быстрое и точное обнаружение всех возможных утечек в контуре без необходимости введения в него каких-либо добавок, а также возможность добавления предложенной смеси хладагента к уже используемому в контуре жидкому хладагенту без образования при этом осадков или примесей, повреждающих систему. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 пр.

 

Уровень техники

Известные контуры охлаждения, как промышленного типа, так и других типов, предназначены для циркуляции флюида, который может являться газом или жидкостью, в зависимости от типа используемого охлаждения и в зависимости от охлаждаемых продуктов и/или пространств.

Процесс охлаждения предназначен для снижения температуры окружающей среды (комнаты, камеры, внутренней части контейнера) или для снижения температуры определенного объекта относительно температуры окружающей среды.

В современной промышленности выработка холода чрезвычайно важна и находит применение во многих отраслях, например в пищевой отрасли для сохранения продуктов питания, в медицине и биологии - для сохранения проб/образцов, а также для определенных методов лечения, в астрономии - для охлаждения CCD-сенсоров телескопов, для кондиционирования воздуха, к примеру, в легковых автомобилях и/или жилищах, офисах и т.п.

Среди имеющихся технологий выработки холода наиболее широко применяемой является технология, в основе которой лежит цикл сжатия/расширения. В этой технологии газ сжимается под действием компрессора, в процессе чего температура газа повышается в результате трения, вызванного движением поршня в цилиндре компрессора, и сжатый газ направляется в камеру конденсации, в которой происходит удаление скрытой теплоты (излишнего тепла). Сконденсированный флюид направляется в испарительную камеру, установленную в пространстве, которое требуется охладить, на входе в камеру установлен клапан, называемый термостатическим клапаном; внутри этого клапана расположена форсунка (сопло), которая способствует распылению жидкости, заставляя ее расширяться. Жидкость превращается в газ, который затем направляется обратно к компрессору, на этом цикл завершается и начинается новый цикл. Этот процесс широко применяется в бытовых холодильниках и кондиционерах благодаря простоте конструкции и использования (необязательности обслуживания). Однако необходимо предотвратить всевозможные утечки газа, выводящие систему из строя; в связи с этим в обычных холодильниках используется герметизированный электрический компрессор. При использовании указанной технологии можно достичь минимальной температуры, составляющей -109°C, для достижения более низкой температуры должны применяться другие технологии.

Таким образом, основой обычно используемых хладагентов являются гидрофторуглероды (HFC), которые были внедрены вместо аналогичных хлорированных соединений (CFC, HCFC), приводящих к разрушению озонового слоя атмосферы.

Системы охлаждения в большинстве случаев представляют собой замкнутый контур, при этом очень важно, чтобы уровень хладагента оставался постоянным.

Один из основных недостатков систем охлаждения/кондиционирования воздуха с замкнутым контуром, подобных указанным выше, заключается в невозможности быстро и точно обнаружить возникновение любой утечки, чтобы незамедлительно принять эффективные меры по их устранению и таким образом избежать дорогостоящей перезарядки и вредной утечки жидких хладагентов в окружающую среду. На практике на протяжении каждого контура охлаждения/кондиционирования воздуха имеется большое количество мест возможной утечки, в связи с чем необходимо найти способ, позволяющий тщательно и точно обнаруживать возникновение таких утечек.

Согласно известному уровню техники утечки, возникшие в системе, подобной вышеописанной, можно обнаруживать с помощью введения в контур, изучаемый на предмет утечек, соответствующей добавки и, при необходимости, опрессовки контура с целью визуального обнаружения любых утечек и, соответственно, определения локализации дефекта.

Очевидно, что указанный способ обнаружения утечек, основанный на визуальном осмотре контура, в силу не очень большой чувствительности не подходит для обнаружения малых трещин и, соответственно, небольших утечек, а также может применяться не во всех случаях.

Таким образом, для преодоления вышеописанных недостатков были изучены и описаны композиции хладагентов, содержащие флуоресцентные красители. Эти композиции можно использовать в герметизированных/замкнутых контурах систем охлаждения, чтобы при осуществлении контроля контура посредством простого освещения УФ-лампой мгновенно выявить утечку и ее местонахождение.

Например, в документе WO 2005/049761 описывается композиция хладагента, содержащая флуоресцентный краситель и растворитель, который позволяет вводить краситель, обнаруживаемый с помощью ультрафиолетового излучения, в жидкий хладагент в растворенном виде. Также в состав указанной композиции в качестве добавки может входить необязательное смазочное средство.

Согласно документу WO 2005/049761 основой наиболее предпочтительных композиций хладагентов могут служить гидрофторуглероды, простые фторэфиры, углеводороды, DME (диметиловые эфиры), диоксид углерода, аммиак и их смеси, а растворителями могут являться, к примеру, углеводороды, амиды, кетоны, нитрилы, сложные эфиры, лактоны, простые фторэфиры и т.п. Описанные композиции хладагентов подходят для использования, например, в системах кондиционирования воздуха, в бытовых холодильных/морозильных установках, в бытовых кондиционерах, в автомобильных системах кондиционирования воздуха, в системах охлаждения для транспортных средств, в промышленных холодильниках и т.п.

Композиции хладагентов согласно документу WO 2005/049761 на основе, к примеру, гидрофторуглеродов, простых фторэфиров, летучих углеводородов, DME, двуокиси углерода, аммиака и их смесей, находятся в газообразном состоянии и, чтобы диспергировать флуоресцентный краситель в газообразном хладагенте, необходим по меньшей мере один растворитель, подобранный для растворения/диспергирования красителя в газе.

Кроме того, известные способы обнаружения утечек, применяемые в системах охлаждения, в которых в качестве охлаждающей смеси используется газ, не могут быть использованы для контуров, в которых циркулирует жидкий хладагент, поскольку вещества, растворимые в газообразной смеси, нерастворимы в жидкой смеси и наоборот.

Следовательно, известная из уровня техники технология обнаружения утечек в газовых системах охлаждения не может быть использована для аналогичных систем охлаждения, в которых циркулирует жидкость.

Цели изобретения

В связи с вышеизложенным цель настоящего изобретения состоит в получении жидкого хладагента, с помощью которого можно в любой момент обнаружить все возможные утечки, и даже микроутечки, без необходимости вводить в контур какие-либо добавки.

Другая цель настоящего изобретения состоит в получении жидкого хладагента, который может быть добавлен к уже используемому в системах замкнутого контура жидкому хладагенту, без каких-либо добавок, растворителей и т.п. и без образования в полученной смеси осадков, суспензий или других нерастворимых примесей, которые могут повредить систему.

Дополнительная цель изобретения состоит в получении способа обнаружения утечек в замкнутых контурах охлаждения, в которых применяется хладагент, представляющий собой жидкую смесь.

Раскрытие изобретения

Указанные и иные цели, а также некоторые относительные преимущества, которые станут более очевидны из приведенного ниже описания, были достигнуты с помощью жидкой предназначенной для закрытых контуров охлаждения смеси хладагента на водной основе, содержащей по меньшей мере один флуоресцирующий под действием ультрафиолетового излучения краситель и по меньшей мере одну жидкость, выбранную из группы, содержащей: воду, этиленгликоль, пропиленгликоль, гексиленгликоль, глицерин или их смеси.

В частности, согласно настоящему изобретению указанный флуоресцирующий под действием ультрафиолетового излучения краситель выбирается из группы, содержащей: флюоресцеин, пиранин либо их смеси.

Композиция по настоящему изобретению предпочтительно применяется в качестве, например, жидкого хладагента в герметичных контурах легковых автомобилей или в герметичных контурах промышленных предприятий, например, для систем подогрева/охлаждения пола, которые отличаются тем, что в них применяются охлаждающие смеси на водной основе либо охлаждающие смеси, содержащие гликоль и/или глицерин.

Композиция по изобретению как таковая подходит для применения в качестве жидкого хладагента в контуре охлаждения либо может служить добавкой к любым уже существующим и циркулирующим растворам на водной основе, предназначенной для обнаружения микроутечки(чек) в контуре.

На практике композиция по изобретению может иметь двойное назначение: она может применяться сама по себе в качестве жидкого хладагента в замкнутых контурах систем охлаждения, например, легковых автомобилей, промышленных предприятий или жилых помещений, или же она может использоваться в качестве добавки в замкнутых контурах систем жидкостного охлаждения для обнаружения утечек. В первом случае композиция будет действовать как жидкий хладагент и, одновременно, как индикатор утечки для системы, в которой композиция работает, а во втором случае композиция может добавляться непосредственно к жидкому хладагенту, циркулирующему в системе, без необходимости добавления других добавок, таких как растворители.

В обоих случаях, так как рефрижераторная смесь по настоящему изобретению является жидкостью на водной основе или жидкостью, смешивающейся с водой в любых соотношениях, добавление указанной композиции в охлаждающий контур не увеличивает риск образования нерастворимых веществ, осадков или суспензий, причиняющих вред указанной системе.

Кроме того, согласно настоящему изобретению флуоресцеин является предпочтительным красителем, флуоресцирующим под действием ультрафиолетового излучения, как, например, продаваемый в настоящее время под торговой маркой Fluoresceina 310 фирмы C.E.S.A Fragrances (Милан).

В общем, для получения охлаждающей смеси по изобретению содержание в ней обнаруживаемого под действием ультрафиолетового излучения красителя составляет от 1% до 5% на литр жидкого хладагента.

Особенно эффективным является содержание флуоресцеина 1,2% на литр жидкого хладагента.

Для обнаружения любых утечек хладагента или образования микротрещин используются общеизвестные ультрафиолетовые датчики (лампы).

В том случае, если основой композиции служит гликоль, композиция будет автоматически действовать и как антифризная жидкость в системе охлаждения, в которой она применяется, например, в герметичных контурах общественного и промышленного транспорта, и одновременно при этом выполнять функцию индикатора утечки, связанной с образованием микротрещин в системе, которые трудно обнаружить способами из уровня техники.

Преимущества настоящего изобретения по сравнению с известным уровнем техники состоят, например, в том, что охлаждающая смесь по изобретению может применяться в сочетании с водными хладагентами или хладагентами на водной основе, в то время как композиции из уровня техники могли использоваться только с газообразными хладагентами, поскольку они несовместимы со средами на водной основе. Фактически, поскольку средства из уровня техники нерастворимы в водосодержащих средах, то при введении даже всего лишь в качестве добавок указанные средства не могут диспергироваться и раствориться в водном растворе и, следовательно, не могут служить индикатором утечки. Кроме того, поскольку указанные средства растворяются только в газообразных средах, они не могут служить в качестве многофункциональных охлаждающих/антифризных/индикаторных жидкостей в отличие от вышеописанных жидкостей, являющихся предметом настоящего изобретения.

Далее со ссылкой на вышеприведенное описание описывается неограничительный пример охлаждающей/антифризной смеси по изобретению, а также неограничительный пример ее использования в герметичном контуре легкового автомобиля.

Термин «ингибирующий комплекс», используемый в следующем примере, обозначает смесь соединений/веществ, обладающую способностью предотвращать коррозию и одновременно представляющую собой щелочной буфер, моющий и противовспенивающий агент.

Пример 1

Антифризная смесь

Этиленгликоль 95%;

Ингибирующий комплекс 5%;

Флуоресцеин 1,2 г/л.

В этом случае ингибирующий комплекс содержит ингибитор коррозии, в настоящее время поставляемый на рынок фирмой Bayer под торговой маркой "Preventol", и гидроокись натрия в качестве щелочного буфера.

Другие добавки, представляющие собой щелочной буфер, могут быть выбраны из группы, включающей: силикаты, буру и т.п.

Кроме того, ингибирующий комплекс согласно примеру 1 содержит общеизвестные моющие средства и противовспенивающие вещества.

Пример 2

Применение смеси по примеру 1 в качестве антифризной/индикаторной жидкости для обнаружения утечек в легковых автомобилях

Стандартная антифризная жидкость в легковом автомобиле PORSCHE CAYENNE TURBO S была полностью заменена на смесь по примеру 1. Проверка смеси согласно изобретению проводилась в жестких условиях: мощность двигателя автомобиля составляла 521 л.с., локальная температура составляла 106°. Эффективность смеси была оценена на различных этапах эксплуатации автомобиля, пробег которого в течение двух лет составил более 60000 км. Испытания показали отсутствие каких-либо микротрещин или микроутечек в контуре (использовался ультрафиолетовый детектор/лампа) при сохранении первоначальных свойств жидкости.

1. Жидкая смесь хладагента, предназначенная для замкнутых контуров охлаждения, состоящая из по меньшей мере одного флуоресцирующего под действием ультрафиолетового излучения красителя и по меньшей мере одной жидкости, выбранной из воды, этиленгликоля, пропиленгликоля, гексиленгликоля, глицерина или их смесей.

2. Жидкая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что указанный флуоресцирующий под действием ультрафиолетового излучения краситель выбран из флуоресцеина, пиранина или их смесей.

3. Жидкая смесь по п. 2, отличающаяся тем, что содержание указанного флуоресцирующего под действием ультрафиолетового излучения красителя в смеси составляет от 1% до 5% на литр жидкого хладагента.

4. Жидкая смесь по п. 3, отличающаяся тем, что содержание указанного флуоресцирующего под действием ультрафиолетового излучения красителя в смеси составляет 1,2% на литр жидкого хладагента.

5. Применение смеси по п. 1 в качестве жидкого хладагента в замкнутых контурах систем охлаждения.

6. Применение смеси по п. 1 в качестве антифризной жидкости в замкнутых контурах систем охлаждения.

7. Применение смеси по п. 1 в качестве добавки в замкнутых контурах систем жидкостного охлаждения для обнаружения возможных утечек.

8. Применение смеси по любому из пп. 5-7, отличающееся тем, что указанные системы охлаждения являются системами охлаждения легковых автомобилей, промышленных предприятий, жилых помещений.

9. Способ обнаружения утечек в замкнутых контурах систем охлаждения, включающий этап изучения контура, содержащего смесь по любому из предшествующих пунктов, в условиях ультрафиолетового излучения.