Der Kompressor ist eine komplexe Maschine mit hoher Drehzahl. Die ausreichende Schmierung von Kurbelwelle, Lagern, Pleuelstangen, Kolben und anderen beweglichen Teilen ist Grundvoraussetzung für den ordnungsgemäßen Betrieb. Daher schreiben Kompressorhersteller die Verwendung von Schmierölen bestimmter Viskositätsklassen sowie die regelmäßige Kontrolle von Ölstand und -farbe vor. Häufige Probleme sind jedoch Ölmangel im Kompressor, Verkokung und Alterung des Öls, Verdünnung des Rücklaufkühlmittels, Kältemittelspülung und die Verwendung minderwertiger Schmieröle.
1. Unzureichende Schmierung
Die direkte Ursache für Verschleiß: unzureichende Schmierung. Ölmangel führt zwar zwangsläufig zu unzureichender Schmierung, aber unzureichende Schmierung wird nicht zwangsläufig durch Ölmangel verursacht.
Folgende drei Gründe können ebenfalls zu unzureichender Schmierung führen:
Schmierstoff kann die Lagerflächen nicht erreichen.
Obwohl das Schmieröl die Lageroberfläche erreicht hat, ist seine Viskosität zu gering, um einen ausreichend dicken Ölfilm zu bilden.
Obwohl das Schmieröl die Oberfläche des Lagers erreicht hat, ist es aufgrund von Überhitzung zersetzt und kann nicht mehr schmieren.
Verursachte negative Auswirkungen: Verstopfungen im Ölsaugnetz oder in der Ölzuleitung, Ausfall der Ölpumpe usw. beeinträchtigen die Schmierölzufuhr, sodass das Schmieröl die von der Ölpumpe entfernten Reibungsflächen nicht erreicht. Sind Ölsaugnetz und Ölpumpe intakt, verursachen Lagerverschleiß, zu großes Lagerspiel usw. Ölleckagen und niedrigen Öldruck. Dadurch werden die von der Ölpumpe entfernten Reibungsflächen nicht ausreichend mit Schmieröl versorgt, was zu Verschleiß und Kratzern führt.
Aus verschiedenen Gründen (unter anderem während der Anlaufphase des Kompressors) steigt die Temperatur der Reibfläche ohne Schmieröl rapide an, und das Schmieröl beginnt sich ab 175 °C zu zersetzen. „Unzureichende Schmierung – hohe Reibflächentemperatur – Ölzersetzung“ ist ein typischer Teufelskreis, der zu vielen schwerwiegenden Unfällen, wie z. B. dem Blockieren der Pleuelstange und dem Festklemmen des Kolbens, führt. Beim Austausch der Ventilplatte sollte der Verschleiß des Kolbenbolzens überprüft werden.
2. Ölmangel
Ölmangel ist einer der am leichtesten erkennbaren Kompressorfehler. Bei Ölmangel befindet sich wenig oder gar kein Schmieröl im Kurbelgehäuse.
Das aus dem Kompressor austretende Schmieröl kehrt nicht zurück: Wenn das Schmieröl nicht zurückfließt, wird dem Kompressor Öl fehlen.
Es gibt zwei Möglichkeiten, das Öl aus dem Kompressor zurückzuführen:
Eines davon ist das Rücklauföl des Ölabscheiders.
Das andere ist die Ölrücklaufleitung.
Der Ölabscheider ist in der Abgasleitung des Kompressors installiert und scheidet in der Regel 50–95 % des Öls ab. Dank seiner guten Ölrückführung und hohen Geschwindigkeit wird die Menge an Öl, die in die Systemleitungen gelangt, deutlich reduziert und somit die ölfreie Betriebszeit effektiv verlängert. Bei Kühlanlagen mit besonders langen Rohrleitungen, Eismaschinen mit Wasserkühlung und Gefriertrocknungsanlagen mit sehr niedrigen Temperaturen kann der Einsatz hocheffizienter Ölabscheider die ölfreie Betriebszeit des Kompressors erheblich verlängern, sodass der Kompressor die Anlaufphase ohne Ölrückführung sicher übersteht.
Das nicht abgetrennte Schmieröl gelangt in das System: Es fließt zusammen mit dem Kältemittel in der Leitung und bildet einen Ölkreislauf.
Nachdem das Schmieröl in den Verdampfer gelangt ist:
Zum einen trennt sich aufgrund der niedrigen Temperatur und der geringen Löslichkeit ein Teil des Schmieröls vom Kältemittel.
Andererseits ist die Temperatur niedrig und die Viskosität hoch, und das sich abscheidende Schmieröl haftet leicht an der Innenwand des Rohrs, was den Durchfluss erschwert.
Je niedriger die Verdampfungstemperatur, desto schwieriger ist die Ölrückführung. Daher müssen die Verdampfungs- und Rücklaufleitungen so konstruiert sein, dass die Ölrückführung optimal funktioniert. Üblicherweise wird eine absteigende Rohrleitungsführung gewählt und eine hohe Luftgeschwindigkeit sichergestellt. Bei Kälteanlagen mit extrem niedrigen Temperaturen, wie z. B. medizinischen Kryoboxen mit -85 °C und -150 °C, werden neben hocheffizienten Ölabscheidern in der Regel spezielle Lösungsmittel zugesetzt. Diese verhindern, dass Schmieröl Kapillarrohre und Expansionsventile verstopft und erleichtern die Ölrückführung.
In der Praxis treten Ölrücklaufprobleme aufgrund fehlerhafter Auslegung von Verdampfern und Rückluftleitungen häufig auf. Bei R22- und R404A-Systemen ist der Ölrücklauf des überfluteten Verdampfers besonders schwierig, weshalb die Auslegung der Ölrücklaufleitung äußerst sorgfältig erfolgen muss. Der Einsatz hocheffizienter Ölabscheider kann die in die Systemleitung gelangende Ölmenge deutlich reduzieren und die Zeit ohne Ölrücklauf in der Rückluftleitung nach dem Anfahren effektiv verlängern.
Befindet sich der Kompressor oberhalb des Verdampfers, ist ein Rücklaufölabscheider in der vertikalen Rücklaufleitung erforderlich. Um den Ölrücklauf auch bei geringer Last zu gewährleisten, kann die vertikale Saugleitung mit einem Doppelsteigrohr ausgeführt werden.
Häufiges Anlaufen des Kompressors beeinträchtigt den Ölrücklauf. Da die kontinuierliche Betriebszeit kurz ist, stoppt der Kompressor und es bleibt keine Zeit, einen stabilen Hochgeschwindigkeitsluftstrom in der Rückluftleitung aufzubauen. Dadurch verbleibt das Schmieröl in der Leitung. Ist die Rücklaufmenge geringer als die Anlaufmenge, kommt es zu Ölmangel im Kompressor.
Beim Abtauen steigt die Temperatur des Verdampfers, und die Viskosität des Schmieröls sinkt, wodurch es leichter fließt. Nach dem Abtauvorgang ist der Kältemitteldurchfluss hoch, und das zurückgehaltene Schmieröl strömt zurück zum Kompressor. Bei starkem Kältemittelverlust verringert sich die Rückflussgeschwindigkeit. Ist diese zu gering, verbleibt das Schmieröl in der Rückflussleitung und kann nicht schnell genug zum Kompressor zurückfließen.
Die Öldruck-Sicherheitsvorrichtung schaltet sich automatisch ab, wenn kein Öl mehr vorhanden ist, um den Kompressor vor Schäden zu schützen. (Kein Schauglas)
Vollständig gekapselte Kompressoren (einschließlich Rotor- und Scrollkompressoren) und luftgekühlte Kompressoren mit Öldrucksicherheitseinrichtungen zeigen keine offensichtlichen Symptome bei Ölmangel; sie laufen ununterbrochen weiter und verschleißen unmerklich.
Kompressorgeräusche, Vibrationen oder übermäßiger Stromverbrauch können auf Ölmangel hindeuten. Daher ist es sehr wichtig, den Betriebszustand des Kompressors und des Systems genau zu beurteilen.
3. Schlussfolgerung
Die Hauptursache für Ölmangel liegt nicht in der Menge und Geschwindigkeit des Ölverbrauchs im Kompressor, sondern im unzureichenden Ölrücklauf des Systems. Der Einbau eines Ölabscheiders kann das Öl schnell zurückführen und die Laufzeit des Kompressors ohne Ölrücklauf verlängern. Verdampfer und Rücklaufleitungen müssen so konstruiert sein, dass der Ölrücklauf gewährleistet ist. Wartungsmaßnahmen wie das Vermeiden häufiger Starts, das rechtzeitige Abtauen, das Nachfüllen von Kältemittel und der rechtzeitige Austausch verschlissener Kolbenteile tragen ebenfalls zu einem besseren Ölrücklauf bei.
Flüssigkeitsrückfluss und Kältemittelmigration verdünnen das Schmieröl, was der Bildung eines Ölfilms nicht förderlich ist;
Ein Ausfall der Ölpumpe und eine Verstopfung des Ölkreislaufs beeinträchtigen die Ölversorgung und den Öldruck, was zu einem Ölmangel an der Reibungsfläche führt;
Die hohe Temperatur der Reibungsfläche begünstigt die Zersetzung des Schmieröls und führt dazu, dass das Schmieröl seine Schmierfähigkeit verliert;
Unzureichende Schmierung, verursacht durch diese drei Probleme, führt häufig zu Kompressorschäden. Die Ursache des Ölmangels liegt im System selbst. Der bloße Austausch des Kompressors oder einzelner Anbauteile kann das Problem des Ölmangels nicht grundlegend beheben.
Daher muss bei der Systemplanung und dem Rohrleitungsbau die Ölrückführung berücksichtigt werden, um erhebliche Probleme zu vermeiden! Beispielsweise wird bei der Planung und dem Bau die Luftrückführungsleitung des Verdampfers mit einem Ölrückführungsbogen und die Abgasleitung mit einem Rückschlagbogen versehen. Alle Rohrleitungen sollten in Fließrichtung mit einem Gefälle von 0,3–0,5 % verlaufen.
Veröffentlichungsdatum: 26. Dezember 2022
