Verdichter und Verfahren zum Schmieren und/oder Kühlen eines Verdichters

Die Erfindung betrifft einen Verdichter, der mittels eines Schmiermediums geschmiert und/oder gekühlt wird.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schmieren und/oder Kühlen eines Verdichters.

Unter dem Begriff "Verdichter" seien nachfolgend beliebige Verdichterkonstruktionen, insbesondere Schrauben-, Drehschieber-, Rootsverdichter, etc., zu verstehen, bei denen mittels eines Schmiermediums eine Schmierung und/oder Kühlung wenigstens einer Stelle des Verdichters erfolgt.

Als Schmiermedium kommen im Regelfall marktübliche Schmieröle - wie beispielsweise Esteröle, Polyolesteröle, etc. - zur Anwendung. Diese Schmieröle dienen beispielsweise bei einem Schraubenverdichter im Wesentlichen der dynamischen Abdichtung der Schrauben des Verdichters und darüber hinaus der Kühlung des Schraubenverdichters.

Es lässt sich im Regelfall nicht vermeiden, dass Schmieröl in das mittels des Verdichters zu verdichtende bzw. verdichtete Medium gelangt. Es ist daher üblicherweise erforderlich, dem Verdichter einen Ölabscheider nachzuschalten. In diesem Ölabscheider erfolgt dann eine weitestgehende Abtrennung des Schmieröles aus dem verdichteten Medium. Das abgetrennte Schmieröl wird nach seiner Abtrennung - falls erforderlich - gekühlt und erneut dem Verdichter zugeführt. Da - wie vorstehend beschrieben - permanent Schmierölverluste auftreten, muss das im Kreislauf geführte Schmieröl regelmäßig um die verloren gegangene Schmierölmenge ergänzt werden.

Grundsätzlich ist jedoch eine vollständige Abtrennung des Schmieröles aus dem verdichteten Medium nicht möglich; die Ursache hierfür ist darin zu sehen, dass Schmieröle immer einen gewissen Dampfdruck aufweisen und daher nicht vollständig aus dem zu verdichtenden Medium abgetrennt werden können.

Bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen, insbesondere bei der Verdichtung hochreiner Medien - wie bspw. hochreiner Wasserstoff, hochreiner Stickstoff, etc. -, ist jedoch eine druckseitige Verschleppung auch geringer Ölmengen nicht akzeptabel, da dadurch das verdichtete Medium in nicht akzeptabler Weise verunreinigt würde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Schraubenverdichter sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zum Schmieren und/oder Kühlen eines Verdichters anzugeben, der bzw. das die vorgenannten Nachteile vermeidet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßer Verdichter vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Schmiermedium eine ionische Flüssigkeit ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmieren und/oder Kühlen eines Verdichters zeichnet sich dadurch aus, dass der Verdichter mittels einer ionischen Flüssigkeit geschmiert und/oder gekühlt wird.

Ionische Flüssigkeiten sind niederschmelzende, organische Salze mit Schmelzpunkten zwischen 100 und -90 ⁰ C, wobei die meisten der bekannten ionischen Flüssigkeiten bereits bei Raumtemperatur in flüssiger Form vorliegen. Im Gegensatz zu herkömmlichen, molekularen Flüssigkeiten sind ionische Flüssigkeiten zur Gänze ionisch und zeigen deshalb neue und ungewöhnliche Eigenschaften. Ionische Flüssigkeiten sind durch die Variation der Struktur von Anion und/oder Kation sowie durch die Variation von deren Kombinationen in ihren Eigenschaften an gegebene technische Problemstellungen vergleichsweise gut anpassbar. Aus diesem Grund werden sie oftmals auch als so genannte "Designer Solvents" bezeichnet. Bei herkömmlichen, molekularen Flüssigkeiten ist hingegen lediglich eine Variation der Struktur möglich.

Im Gegensatz zu konventionellen, molekularen Flüssigkeiten haben ionische Flüssigkeiten darüber hinaus den Vorteil, dass sie keinen messbaren Dampfdruck besitzen. Dies bedeutet, dass sie - solange ihre Zersetzungstemperatur nicht erreicht wird - selbst im Hochvakuum nicht in geringsten Spuren verdampfen. Daraus

resultieren die Eigenschaften Unbrennbarkeit und Umweltfreundlichkeit, da ionische Flüssigkeiten folglich nicht in die Atmosphäre gelangen können.

Wie bereits erwähnt, liegen die Schmelzpunkte bekannter ionischer Flüssigkeiten definitionsgemäß unterhalb von 100 ⁰ C. Der so genannte Liquidus-Bereich - dies ist der Bereich zwischen Schmelzpunkt und thermischer Zersetzung - beträgt im Regelfall 400 °C oder mehr.

Darüber hinaus weisen ionische Flüssigkeiten eine hohe thermische Stabilität auf. Oftmals liegen ihre Zersetzungspunkte oberhalb von 400 ⁰ C. Die Dichte und das Mischungsverhalten mit anderen Flüssigkeiten können bei ionischen Flüssigkeiten durch die Wahl der Ionen beeinflusst bzw. eingestellt werden. Ionische Flüssigkeiten haben des Weiteren den Vorteil, dass sie elektrisch leitend sind und dadurch elektrische Aufladungen - die ein Gefahrenpotential darstellen - verhindern können.

Es hat sich gezeigt, dass ionische Flüssigkeiten Schmier- und/oder Kühleigenschaften aufweisen, die denen herkömmlicher Schmiermittel in nichts nachstehen. Darüber hinaus besitzen ionische Flüssigkeiten den Vorteil, dass ihre vollständige Abtrennung aus dem verdichteten Medium mit einem vergleichsweise geringen apparativen Aufwand möglich ist.

Verdichter, bei denen als Schmiermedium eine ionische Flüssigkeit zur Anwendung kommt, bedürfen gegenüber herkömmlichen Verdichtern keinerlei konstruktiver Modifikationen. Ferner kommt es zu keiner Verschlechterung der Eigenschaften der gewählten Verdichterkonstruktion und auch die Verdichtung des zu verdichteten Mediums erfolgt in identischer Art und Weise. Somit sind keinerlei Änderungen der verwendeten Verdichterkonstruktion sowie des dem Verdichter zugeordneten Schmiermittelkreislaufes erforderlich.

Eine Verschleppung der ionischen Flüssigkeit durch das verdichtete Medium ist nunmehr nicht mehr möglich, da ionische Flüssigkeiten - wie vorstehend erwähnt - keinen Dampfdruck aufweisen und aufgrund dieser Eigenschaft eine vollständige und technisch einfache Abtrennung der ionischen Flüssigkeit aus dem verdichteten Medium in einem dem Verdichter nachgeschalteten Abscheider realisierbar ist.

Des Weiteren ist bei der Verwendung einer ionischen Flüssigkeit als Schmiermedium sichergestellt, dass sich das zu verdichtende bzw. verdichtete Medium in der ionischen Flüssigkeit nicht löst.

In Langzeitversuchen hat sich gezeigt, dass ionische Flüssigkeiten auch während des Langzeitbetriebes ihre Eigenschaften nicht verlieren bzw. ändern. Daher muss aus heutiger Sicht ein Wechsel der ionischen Flüssigkeit frühestens nach etwa 10.000 Betriebsstunden erfolgen, während bei herkömmlichen Schmierölen ein Ölwechsel nach etwa 3.000 Stunden erforderlich ist.

Gegenüber den meisten Schmierölen haben ionische Flüssigkeiten darüber hinaus den Vorteil, dass ihre Schmiereigenschaften über einen weitaus größeren Temperaturbereich konstant sind.

Der erfindungsgemäße Verdichter sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum

Schmieren und/oder Kühlen eines Verdichters ermöglichen erstmals die Verdichtung (hochreiner) Medien, bei der die Abtrennung des Schmiermittels bzw. -mediums in unproblematischer weise vonstatten geht und eine Verunreinigung des verdichteten Mediums wirkungsvoll verhindert werden kann.