DE102022124089A1

DE102022124089A1 - Adsorberentladung

Info

Publication number: DE102022124089A1
Application number: DE102022124089.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Badenhop; Frank Salg; Hans-Josef Spahn; Pascal Forner
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Transportvorbereitung eines Adsorbers für gasförmige Stoffe, der ein kontaminiertes Adsorptionsmittel enthält, der Adsorber aufweisend eine durchströmbares Adsorptionsmittel, mindestens einen absperrbaren Gaseinlass, mindestens einen absperrbaren Gasauslass, sowohl am Gaseinlass als auch am Gasauslass gasdurchlässige Rückhalteeinrichtungen für Adsorptionsmittel, wobei am Gasauslass ein absperrbarer Anschluss für eine Vakuumpumpe vorgesehen ist, am Gaseinlass ein absperrbarer Anschluss für Inertgas oder Dampf vorgesehen ist, und der Adsorber für Vakuum ausgelegt ist. Es werden zunächst alle Gaseinlässe und alle Gasauslässe geschlossen, dann eine Vakuumpumpe am Gasauslass für eine Vakuumpumpe angeschlossen, am Auslass der Vakuumpumpe ein Auffanggefäß vorgesehen, am Adsorber ein Vakuum angelegt und dabei das Gas, welches einen Teil des Kontaminats enthält, nach Öffnung des Gasauslasses für die Vakuumpumpe abgesaugt und in dem Auffanggefäß aufgefangen, das Vakuum solange aufrechterhalten, bis kein Gas mehr abgesaugt werden kann, der Gasauslass für die Vakuumpumpe geschlossen. Der Adsorber kann dann gefahrlos abtransportiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft die Behandlung eines Adsorbers mit einem beladenden Adsorbensmittel, wobei die Beladung des Adsorptionsmittels überwiegend aus einem Kontaminat aus Arbeitsfluid besteht, welches zuvor leckagebedingt aus einer Kältemaschine ausgetreten und vom Adsorptionsmittel des Adsorbers adsorbiert worden ist.
Der Adsorber kann dabei dem Stand der Technik entsprechend entweder innerhalb eines Gehäuses einer Kältemaschine oder Wärmepumpe oder außerhalb angeordnet sein. Die zum Einsatz kommenden thermodynamischen Kreisprozesse sind seit langem bekannt, ebenso die Sicherheitsprobleme, die bei der Verwendung geeigneter Arbeitsfluide entstehen können. Abgesehen von Wasser sind die bekanntesten damaligen Arbeitsfluide brennbar und giftig. Sie führten im vergangenen Jahrhundert zur Entwicklung der Sicherheitskältemittel, die aus fluorierten Kohlenwasserstoffen FKW bestanden. Es zeigte sich jedoch, dass diese Sicherheitskältemittel zur Klimaerwärmung führen und dass ihre sicherheitstechnische Unbedenklichkeit zu konstruktiven Unachtsamkeiten führte. Bis zu 70 % des Umsatzes an FKW entfiel auf den Nachfüllbedarf undichter Anlagen und deren Leckageverluste, der hingenommen wurde, solange dies im Einzelfall als wirtschaftlich vertretbar empfunden wurde und Bedarf an Ersatzbeschaffung förderte.
Der Einsatz dieser Kältemittel wurde aus diesem Grund Restriktionen unterworfen, in der Europäischen Union beispielsweise durch die F-Gas-Verordnung (EU) 517/2014. Derartige Emissionen dürfen nicht mehr in die Umwelt gelangen, sie müssen sicher aufgefangen werden und entweder entsorgt oder recycliert werden, jeweils ohne Verluste.
Aber auch die klimafreundlicheren Kältemittel sind problematisch. Die Klimafreundlichkeit leitet sich zum einen aus den besonders hohen Wirkungsgraden, zum anderen aus dem geringen GWP (Global Warming Potential) her, beispielsweise hat R290 nur einen GWP-Wert von 3, es sind aber COP-Werte (Coefficient of Performance) von 3,5 bis 4 erreichbar, ähnliche Werte sind mit R600a und R1270 erreichbar. Nachteilig ist aber die hohe Entzündlichkeit. Auch Kompromisse werden versucht, etwa mit R32, R443a oder R441a, bei denen ein GWP von einigen Hundert und eine etwas verminderte Brennbarkeit angegeben wird, vor allem aber ein direkter Ersatz vorhandener Anlagen erreicht werden soll.
Zur sicheren Abscheidung bei einer leckagebedingten Freisetzung werden inzwischen oftmals Adsorber verwendet. Beispiele hierfür sind in der EP 3 486 582 A1 , der EP 3 772 369 A1 , der EP 3 693 683 A1 , der EP3771905A1 , sowie vielen weiteren Druckschriften beschrieben. Für die Zwecke der Abscheidung spielt es meist keine Rolle, ob der Adsorber in das ansonsten dichte Gehäuse einer Kältemaschine integriert ist oder ob er separat außerhalb steht. Ebenfalls variabel ist die Option, die Durchströmung des Adsorbers erst nach einer erkannten Leckage zu starten oder für eine permanente Durchströmung zu sorgen.
Auch ist es möglich einen Adsorber lediglich bedarfsweise mit dem Gehäuse einer Kältemaschine oder Wärmepumpe zu verbinden. Wesentlich in diesem Zusammenhang ist, dass der Adsorber an seinem Einlass zum Innenraum des Gehäuses offen ist oder auf ein Signal hin geöffnet werden kann, ferner, dass er zum Außenbereich des Gehäuses hin offen oder auf ein Signal hin zu öffnen ist. Tritt im Innenraum des Gehäuses eine Leckage auf, bewirkt der sich einstellende Überdruck, dass mit Arbeitsfluid kontaminierte Luft in den Adsorber eintritt, die Kontamination in der Adsorbensschüttung adsorbiert wird und gereinigte Luft in die Umgebung geleitet wird. Diese Umgebung ist in der Regel der Innenraum eines Gebäudes.
Solche Leckagefälle sind zwar ausgesprochen selten, könnten aber verheerende Folgen haben, wenn das Arbeitsfluid entzündlich ist und wenn nicht ausreichend Vorsorge getroffen wird. Aus diesem Grund werden solche Adsorber üblicherweise so ausgelegt, dass sie das gesamte Inventar an Arbeitsfluid aufnehmen könnten. Aber auch wenn das Arbeitsfluid nicht entzündlich ist, dafür aber bei seiner Freisetzung klimaschädliche oder ozonabbauende Wirkung hat, ist das Auffangen der Kontamination erforderlich. Auch dies kann mit geeigneten Adsorptionsmitteln sicher durchgeführt werden.
Eine Aktivkohleschüttung als Adsorptionsmittel wird beispielsweise eingesetzt als Sicherheit vor einer Kontamination von R290 in Gehäusen, in denen ein als Kältemittel wirkendes Arbeitsfluid in einem thermodynamischen Kreisprozess, wie zum Beispiel dem Clausius-Rankine-Kreisprozess, geführt wird. Vorwiegend sind dies Wärmepumpen, Klimaanlagen und Kühlgeräte, wie sie in Wohngebäuden und anderen Einrichtungen, wie Fahrzeugen, Kühlhäusern, medizinischen Apparaten und Industrieanlagen gebräuchlich sind. Die auftretenden Probleme bei der Sicherheitsauslegung solcher Anlagen werden in der WO 2015/032905 A1 anschaulich beschrieben. So liegt die untere Zündgrenze von Propan, welches den Hauptbestandteil des Arbeitsfluids R290 bildet, als Arbeitsfluid etwa bei 1,7 Volumenprozent in Luft, was 38 g/m³ in Luft entspricht.
Die DE 10 2011 116 863 A1 beschreibt ein Verfahren zur Sicherung einer Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess, welche mit einem Prozessfluid betrieben wird, das mindesten eine umweltgefährliche, giftige und/oder entzündliche Substanz enthält oder daraus besteht. Im Falle einer Leckage in der Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess wird ein Adsorptionsmittel mit dem Prozessfluid, insbesondere Ammoniak, Propan oder Propen, in Kontakt gebracht und die Substanz durch das Adsorptionsmittel selektiv gebunden. Das Adsorptionsmittel wird nach Gebrauch regeneriert. Als Adsorptionsmittel werden unter anderen Aktivkohle oder Zeolith vorgeschlagen, das Adsorptionsmittel kann in Form einer Schüttung, eines Formkörpers, eines Anstrichs, eines Sprühfilms oder einer Beschichtung ausgestattet sein. Die Trägerstruktur des Formkörpers kann aus Mikrostruktur, Lamellenstruktur, Rohrbündel, Rohrregister und Blech bestehen und muss mechanisch stabil sowie stark oberflächenvergrößernd sein. Eine Umwälzung der potenziell kontaminierten Luft erfolgt üblicherweise kontinuierlich, kann aber auch durch einen Sensor initiiert werden, der die Lüftung nach Erreichen eines Schwellenwerts oder bei einem erkannten Havariefall einschaltet. Die Adsorption kann innerhalb oder außerhalb eines geschlossenen Raumes durchgeführt werden.
Die DE 195 25 064 C1 beschreibt eine Kältemaschine mit einem gasdicht ausgebildeten Gehäuse, welches alle kältemittelführenden Komponenten der Maschine aufnimmt, ein das Innere des gasdichten Gehäuses mit einem Auslass verbindender Raum vorgesehen ist, und der Raum mit einem das Kältemittel sorbierenden Stoff gefüllt ist. Die Menge des sorbierenden Stoffes wird dabei so dimensioniert, dass die gesamte Menge an eventuell austretendem Kältemittel aufgenommen und von der Umwelt ferngehalten werden kann. Der mit dem sorbierenden Stoff gefüllte Raum ist zur Umgebung hin offen. Bei Kältemitteln, die schwerer als Luft sind, ist der Raum nach unten hin offen, bei solchen, die leichter sind, ist er nach oben hin offen, so dass ein Fördergebläse nicht erforderlich ist. Das Sorptionsmittel wird in das Gehäuse eingebracht und umschließt die Kältemaschine bzw. die kältemittelführenden Einrichtungen vollständig. Auf seinem Weg nach außen sind Schikanen vorgesehen, die Kurzschlussströmungen verhindern und entweichendes Gas durch das Sorptionsmittel zwingen. Auch eine doppelwandige Ausführungsform, bei der das Sorptionsmittel im Doppelmantel angeordnet ist, ist möglich. Am Ausgang des mit dem sorbierenden Stoffes gefüllten Raumes zur Umgebung hin kann eine Messeinrichtung für Kältemittel vorgesehen werden.
Sofern der Kälteprozess in einem ihn umgebenden, hermetisch abgeschlossenen, ansonsten aber luftgefüllten Raum mit dem Arbeitsfluid R290 durchgeführt wird, stellt sich das Problem der Erkennung einer kritischen, explosiven Situation nach einer Störung, bei der das Arbeitsfluid in diesen hermetisch abgeschlossenen Raum austritt. Elektrische Sensoren zur Erkennung kritischer Konzentrationen sind nur schwierig explosionsgeschützt auszuführen, weswegen gerade die R290-Erkennung durch die Sensoren selbst das Explosionsrisiko erheblich verschärft, ausgenommen hiervon sind Infrarotsensoren. R290 ist auch giftig, bei Inhalation oberhalb einer Konzentration von ca. 2 g/m³ stellen sich narkotische Effekte, Kopfschmerzen und Übelkeit ein. Dies betrifft Personen, die ein erkanntes Problem vor Ort lösen sollen, noch bevor Explosionsgefahr entsteht. Es betrifft aber auch das Personal, welches die Leckage reparieren und mit dem Kontaminat umgehen sollen.
Apparativ üblich sind durchströmte Kartuschen sowie Festbetten mit Rückhaltevorrichtungen, die Aktivkohle in diversen Formen enthalten. Die Auslegung solcher Apparate erfolgt, indem man die Beladungskapazität der Aktivkohle für jeden der abzuscheidenden Stoffe bestimmt, wobei die Beladungskapazität in der Regel stark temperaturabhängig ist, und die Durchströmungsmenge bestimmt. Hierbei ergibt sich im Idealfall ein Adsorptionsgleichgewicht und eine Durchbruchsfront zwischen beladenem und noch unbeladenem Adsorptionsmittel. Das gilt vor allem für Abscheidungsvorgänge aus der Gasphase, wie bei leckagebedingt ausgetretenem Kältemittel. Meistens ist nach einem solchen Vorgang aber nicht genau bekannt, wie hoch die Beladung tatsächlich ist. Für den schlimmsten Fall kann man annehmen, dass sich das gesamte Kältemittel aus der ursprünglichen Füllung des Kältekreises auf dem Adsorptionsmittel befindet.
Für die nachfolgend anstehenden Maßnahmen der Behandlung des Adsorberinhaltes ist man mit dieser Maximalannahme auf der sicheren Seite. Allerdings ergibt sich daraus ein Folgeproblem: Das beladene kontaminierte Adsorptionsmittel darf im Gegensatz zu unbeladenem Adsorptionsmittel nicht transportiert werden, weil es als Gefahrgut gilt. Beispielsweise schreiben die ADR-Vorschriften (ADR: Accord europeen relatif au Transport international des marchandises Dangereuses par Route) vor, dass zunächst die Gefährlichkeit des adsorbierten Kältemittels zu klassifizieren ist. Beim Kältemittel R290 gilt dann beispielsweise, dass der Transport in einem Druckbehälter zu erfolgen hat, der dauerhaft 5 bar Überdruck auszuhalten hat. Außerdem dürfen höchstens 0,42 kg Kältemittel je Liter Sorptionsmittel und nicht mehr als 5 kg absolut je Transporteinheit transportiert werden. Bei anderen Kältemitteln gilt entsprechendes.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welches in der Lage ist, einen mit Kontminat gefüllten Adsorber transportfähig zu machen und den Adsorber entsprechend zu gestalten und zu behandeln. Das Kontaminat soll ein adsorbiertes Kältemittel wie z.B. R290 und gegebenenfalls weitere Kontaminanten enthalten können und für alle bekannten Arten von Adsorptionsmitteln geeignet sein.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Transportvorbereitung eines Adsorbers für gasförmige Stoffe, der ein kontaminiertes Adsorptionsmittel enthält, der Adsorber aufweisend

- eine durchströmbares Adsorptionsmittel,
- mindestens einen absperrbaren Gaseinlass,
- mindestens einen absperrbaren Gasauslass,
- sowohl am Gaseinlass als auch am Gasauslass gasdurchlässige Rückhalteeinrichtungen für Adsorptionsmittelmaterial, wobei
- am Gasauslass ein absperrbarer Anschluss für eine Vakuumpumpe vorgesehen ist,
- am Gaseinlass ein absperrbarer Anschluss für Inertgas oder Dampf vorgesehen ist,
- der Adsorber für Vakuum ausgelegt ist.

Die Auslegung des Adsorbers erfolgt vorzugsweise für Feinvakuum, wobei unter Feinvakuum ein Druck von 5 mbar oder weniger verstanden wird. Ein derartiges Vakuum wird mit üblichen Vakuumpumpen gut erreicht und die sich einstellende Strömung ist eine Knudsen-Strömung. Dabei ist zu bemerken, dass die Auslegung des Adsorbers aus Sicherheitsgründen der Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe entsprechen muss, auch wenn ein Feinvakuum oft in praktischen Fällen nicht angelegt werden muss, um den erfindungsgemä-ßen Effekt zu erreichen.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mindestens ein absperrbarer Gaseinlass mit dem Innenraum des Gehäuses einer Wärmepumpe oder einer Kältemaschine, in der ein linksdrehender Kreisprozess durchführbar ist, verbunden ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mindestens ein Gasauslass des Adsorbers mit der Umgebungsluft im Austausch steht.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass am absperrbaren Anschluss des Adsorbers für eine Vakuumpumpe ein Staubabscheider und eine Vakuumpumpe angeschlossen sind.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass am absperrbaren Anschluss des Adsorbers für eine Vakuumpumpe eine Kühleinrichtung, ein Kondensatabscheider und ein Staubabscheider angeschlossen sind.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass von der Vakuumpumpe ein Anschluss zu einer Auffangvorrichtung für Kontaminat geführt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass am absperrbaren Anschluss für Inertgas oder Dampf beim Gaseinlass des Adsorbers eine Vorrichtung zur Aufheizung des Adsorbers mittels direkter Wärmeübertragung durch Gaseinleitung angeschlossen ist. Das Gas oder der Dampf zur Aufheizung des Adsorbers kann ein Dampferzeuger, ein Gasbrenner, oder ein elektrischer Gaserhitzer sein.
Die Erfindung löst die Aufgabe zur Behandlung des Adsorbers auch unter Anwendung der Vorrichtung durch ein Verfahren zur Herstellung der Transportfähigkeit eines mit einem beladenem Adsorptionsmittel gefüllten Adsorbers, indem ein Teil des im Adsorber befindlichen Kontaminats durch Anlegen von Unterdruck abgezogen und ein anderer Teil des Kontaminats an einer sicheren Stelle durch Zugabe von Spülluft ins Freie weggelüftet wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass

- zunächst alle Gaseinlässe und alle Gasauslässe geschlossen werden,
- dann eine Vakuumpumpe am Gasauslass für eine Vakuumpumpe angeschlossen wird,
- am Auslass der Vakuumpumpe ein Auffanggefäß vorgesehen wird,
- am Adsorber ein Vakuum angelegt wird und dabei das Gas, welches einen Teil des Kontaminats enthält, nach Öffnung des Gasauslasses für die Vakuumpumpe abgesaugt und in dem Auffanggefäß aufgefangen wird,
- das Vakuum solange aufrechterhalten wird, bis kein Gas mehr abgesaugt werden kann,
- der Gasauslass für die Vakuumpumpe geschlossen wird.

In einer Ausgestaltung wird vorgesehen, dass der absperrbare Anschluss für Inertgas oder Dampf am Gaseinlass des Adsorbers mit einem Anschluss für Inertgas oder Luft verbunden und geöffnet wird, bis kein Inertgas oder Luft mehr zuströmt, und danach wieder geschlossen wird. Hier kann das Inertgas oder die Luft vor dem Eintritt in den Adsorber erwärmt werden.
In einer Ausgestaltung wird vorgesehen, dass der absperrbare Anschluss für Inertgas oder Dampf am Gaseinlass des Adsorbers mit einem Anschluss für Dampf verbunden und geöffnet wird, bis kein Dampf mehr zuströmt, und danach wieder geschlossen wird. Danach wird wieder Vakuum erzeugt, wobei vor der Vakuumpumpe ggf. gekühlt und kondensiert werden muss, je nachdem, in welchem Zustand das aus dem Adsorber austretende Gas austritt. Es kann vorgesehen werden, dass das gesamte Vorgehen mehrmals hintereinander durchgeführt wird, bis sich kein Kontaminat mehr in der Abluft der Vakuumpumpe finden lässt.
Weitere Ausgestaltungen betreffen die Mengen an Kontaminat, die auf dem Adsorptionsmittel zurückbleiben. Hierfür kann vorgesehen werden, dass die Menge des aufgefangenen Kontaminats gemessen wird und anhand einer Bilanz daraus ermittelt wird, wieviel Kontaminat sich noch auf dem Adsorptionsmittel des Adsorbers befinden kann. Diese Methode setzt voraus, dass man die Ausgangsmenge des Kontaminats kennt, was beispielsweise der Fall ist, wenn es sich um eine Kältemaschine mit bekannter Füllmenge handelt, die durch eine Leckage entwichen ist. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen werden, dass das Gewicht des unbeladenen Adsorbers einschließlich des eingefüllten Adsorptionsmittels vor der Montage und nach der Demontage jeweils genau gemessen und aus der ermittelten Differenz auf das noch vorhandene Kontaminat geschlossen wird.
Das Verfahren eignet sich besonders für den Anwendungsfall, dass das Adsorptionsmittel Aktivkohle und das Kontaminat R290 ist. Es kann aber in analoger Weise auch für praktisch alle anderen Kältemittel und physikalisch wirkenden Adsorbenzien angewendet werden, denn es stellt sicher, dass kein Kältemittel verloren geht und die Umwelt belasten oder Entzündungsgefahr entstehen kann. Dann allerdings müssen Einschränkungen beim Ablüften von Teilströmen in die Umgebung beachtet werden.
Das Adsorptionsmittel kann dabei als Schüttung eingesetzt werden, wobei die Schüttung aus Formkörpern oder gebrochenen Stücken besteht, oder es kann aus porösen Schaumstoffen oder Wabenkörpern bestehen, die mit Aktivkohle belegt sind. Die Aktivkohle kann beispielsweise entsprechend der EP 3 160 639 B1 aus Vinylidenchloridcopolymer hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von 4 Prinzipskizzen näher erläutert. Hierbei zeigen:

1: eine Anordnung mit Adsorber, Vakuumpumpe und Dampf/Gas-Anschluss
2: eine erste Ausführung als Außenadsorber einer Wärmepumpe,
3: eine zweite Ausführung als Innenadsorber einer Wärmepumpe
4: eine Ausführung mit Drei-Wege-Ventilen am Gaseinlass und am Gasauslass.

1 zeigt einen Adsorber 1, der über einen Gaseinlass 2 für Gas aus einer Kontaminationsquelle 3 verfügt, wobei diese durch ein Absperrventil 4 absperrbar ist. Während der Beladung durch Kontamination ist dieses Absperrventil 4 offen. Dann strömt das kontaminierte Gas im Adsorber 1 durch den Korb 5 in die Schüttung 6, die das Adsorptionsmittel bildet. In dieser Schüttung 6 können mehrere verschiedenen Schüttungen unterschiedlicher Adsorbenzien einschließlich Schutzschichten angeordnet sein. Zum Auslass hin wird die Schüttung 6 durch ein Haltegitter 7 begrenzt. Im Regelfall verlässt das von Kontaminationen befreite Gas den Adsorber 1 über den Gasauslass 8, der in diesem Fall als Absperrventil 9 ausgebildet ist. Derartige Technologie ist üblicher Stand der Technik, wobei in vielen Fällen auf Absperrbarkeit oder entsprechende Dichtheit verzichtet wird, oft sind solche Adsorber nach außen hin offen und nur durch eine Klappe gesichert.
Vorliegend ist es zur Durchführung der Erfindung erforderlich, jeweils einen weiteren absperrbaren Anschluss am Adsorber 1 vorzusehen. Daher wird am Gaseinlass des Adsorbers 1 der Anschluss 10 mit dem Absperrventil 11 vorgesehen und am Gasauslass des Adsorbers 1 der Anschluss 12 mit dem Absperrventil 13. Steht nun fest, dass eine Kontamination der Adsorptionsmittelschüttung stattgefunden hat und keine weitere Kontamination stattfinden wird oder soll, werden die Absperrventile 4 und 9 geschlossen. An den Anschluss12 wird die Vakuumpumpe 16 angeschlossen, der ein Staubfilter 15 als Schutz und ein Kühler 14 mit Kondensatabscheider vorgeschaltet ist. Der Vakuumpumpe 16 nachgeschaltet ist das Auffanggefäß 17, in dem das Kontaminat aufgefangen wird. Zwar könnte man ungefährliche Kontaminationen mittels einer flexiblen Verbindungsleitung 18 auch ins Freie leiten, dann lässt sich aber nicht einfach ermitteln, wieviel der Kontamination auf dem Adsorptionsmittel noch übrig sein könnte. Das geht sinnvoll nur, wenn das Kontaminat entweder im Auffanggefäß 17, etwa in einem Dewar-Gefäß, sicher festgehalten werden kann und nur noch Inertbestandteile abgeleitet werden müssen.
Besteht das Kontaminat beispielsweise aus R290, welches aus einer Leckage einer mit R290 betriebenen Wärmepumpe stammt, kann man nach dem Entfernen des noch im Kältekreis enthaltenen Kältemittels im Vergleich mit der ursprünglich eingefüllten Menge abschätzen, wieviel R290 sich als Differenz höchstens im Adsorptionsmittel befinden könnte. Gelingt es, durch Anlegen beispielsweise eines Feinvakuums mittels der Vakuumpumpe 16 eine der Differenz entsprechende Menge im Auffanggefäß 17 aufzufangen, kann man davon ausgehen, dass der Adsorber 1 im Wesentlichen entladen ist und der Transport des Adsorbers ungefährlich ist.
In diesem Fall würde man das Absperrventil 13 zur Vakuumpumpe 16 schließen können, die Vakuumpumpe 16 entfernen und den Adsorber 1, der noch unter Vakuum ist, gegebenenfalls demontieren und in eine Transportverpackung geben. Er könnte dann gefahrlos transportiert werden und ein eventuelles Transportproblem würde sich auf das abgesaugte Kältemittel und das im Auffanggefäß 17 befindliche Kältemittel reduzieren, was nach dem Stand der Technik einfach zu bewältigen ist.
Es ist für solche Fälle auch vorgesehen, dass der Adsorber 1 einschließlich Schüttung 6, Korb 5, Haltegitter 7 vor dem Einbau einschließlich der Absperrventile 4, 9, 11 und 13 einer genauen Gewichtsmessung unter Feinvakuumbedingungen unterzogen wird. Nach Demontage kann durch Tara-Vergleich die Menge des wahrscheinlich im Adsorptionsmittel verbliebenen Kontaminats ermittelt werden und es können ebenfalls weitere Maßnahmen wie die folgenden ergriffen werden, wenn der Kontaminatanteil für einen Transport zu hoch ist.
Falls sich jedoch noch Kontaminat im Adsorber 1 befinden könnte, nachdem das Feinvakuum eine Zeitlang gehalten wurde, wird das Absperrventil 13 wieder geschlossen und an den Anschluss 10 des Gaseinlasses wird der Dampf/ Gasanschluss 19 angeschlossen. Nach dem Öffnen des Absperrventils 11 wird ein bis zu 60 Grad heißes Dampf-Gas-Gemisch eingeleitet, welches mit bekannten Methoden in einem Erhitzer 20, der ein Gaserhitzer oder ein Dampferzeuger sein kann, erzeugt wird, wobei das Gas normalerweise Luft 21 ist, aber auch, je nach Kontaminat, Inertgas sein kann, beispielsweise Stickstoff. Durch die zugeführte Wärme desorbiert weiteres Kontaminat. Nach dem Schließen des Absperrventils 11 wird das Absperrventil 13 wieder geöffnet und es wird wiederum Feinvakuum durch die Vakuumpumpe 16 angelegt.
Dieser Vorgang wird nötigenfalls mehrfach wiederholt, wobei sich die Temperatur der Schüttung 6 jedes Mal entsprechend dem Verhältnis der Wärmekapazitäten von Schüttung 6 und zugeführtem Gas 21 abzüglich der Desorptionswärme erhöht, bis die Restmenge an tolerierbarem Kontaminat erreicht ist, die einen Transport des Adsorbers 1 ohne Probleme erlaubt. Es ist für die Wiederholungen nicht wichtig, ob der Adsorber 1 noch installiert ist oder bereits demontiert ist, die Wiederholungen können auch in gut belüfteten Nebenräumen oder im Freien erfolgen, wenn das Auffangen des Kontaminats aufwändig ist und das Kontaminat gleichzeitig wenig umweltschädlich ist, wie es beispielsweise bei R290 der Fall ist.
2 zeigt eine Ausführung als Außenadsorber einer Wärmepumpe 22. Hierbei steht der Adsorber 1 neben der Wärmepumpe 22, die über einen Kältekreis 23 und ein Kältekreisgehäuse 24 verfügt, in welchem der Kältekreis 23 sicher untergebracht ist und der den Kältekreis 23 von allen nicht-kältemittelführenden Einrichtungen trennt. Das Kältekreisgehäuse 24 ist mit dem Adsorber 1 über den Gaseinlass 2 verbunden, wobei die Rohrleitung in der Regel einen großen Querschnitt hat, um Strömungsdruckverluste gering zu halten. Stellt sich eine Leckage im Kältekreis 23 ein, der in diesem Fall die Kontaminationsquelle 3 darstellt, strömt kontaminierte Luft durch den Gaseinlass 2 in den Adsorber 1, den es unter Abgabe des Kontaminats durchströmt und am Gasauslass 8 in den Aufstellungsraum verlässt. Während des Betriebs sind die Absperrventile 4 und 9 weit offen. Unter Umständen kann eine Spülung des Kältekreisgehäuses 20 mit Luft vorgesehen werden, wobei diese Spülluft ebenfalls durch den Adsorber in den Aufstellungsraum strömt. Das weitere Vorgehen erfolgt wie in 1 beschrieben analog.
3 zeigt eine Ausführung als Innenadsorber einer Wärmepumpe. Die Funktionalität ist dieselbe wie die in den 1 und 2 beschriebene, einziger konstruktiver Unterschied ist, dass die Anschlüsse 10 und 12 einschließlich der Absperrventile 11 und 13 aus dem Kältekreisgehäuse herausgeführt werden, damit die Aktionen auch bei geschlossenem Gehäuse stattfinden können.
4 zeigt eine Ausführung, bei der der Gaseinlass 2 sowohl für Luft 21 als auch für die Kontaminationsquelle 3 genutzt wird. Hierfür wird die Absperrvorrichtung 4 als Drei-Wege-Ventil ausgeführt, welches entweder in alle drei Richtungen sperrt oder alternativ die Kontaminationsquelle 3 oder die Luft 21 zum Spülen versperrt oder öffnet. Das Absperrventil 11 kann dann Entfallen. Die Funktionalität ist dieselbe wie die in den 1 und 2 beschriebene. Anstelle eines Drei-Wege-Ventils können auch manuelle Einzelventile am selben Anschluss verwendet werden. In gleicher Weise wird der Gasauslass 8 sowohl zur Abgabe von Luft an die Umgebung als auch zum Ableiten von Gas an das Auffanggefäß 17 genutzt. Hierfür wird die Absperrvorrichtung 9 als Drei-Wege-Ventil ausgeführt, welches entweder in alle drei Richtungen sperrt oder alternativ den Luftauslass oder die Luft zum Auffanggefäß 17 versperrt oder öffnet. Das Absperrventil 13 kann dann Entfallen. Wie beim Gaseinlass 2 können auch hier anstelle eines Drei-Wege-Ventils manuelle Einzelventile am selben Anschluss verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Adsorber
2: Gaseinlass
3: Kontaminationsquelle
4: Absperrvorrichtung
5: Korb
6: Schüttung
7: Haltegitter
8: Gasauslass
9: Absperrvorrichtung
10: Anschluss
11: Absperrventil
12: Anschluss
13: Absperrventil
14: Kühler mit Kondensatabscheider
15: Staubfilter
16: Vakuumpumpe
17: Auffanggefäß
18: Verbindungsleitung
19: Dampf/Gasanschluss
20: Erhitzer
21: Luft
22: Wärmepumpe
23: Kältekreis
24: Kältekreisgehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 3486582 A1 [0005]
EP 3772369 A1 [0005]
EP 3693683 A1 [0005]
EP 3771905 A1 [0005]
WO 2015/032905 A1 [0008]
DE 102011116863 A1 [0009]
DE 19525064 C1 [0010]
EP 3160639 B1 [0029]

Claims

Vorrichtung zur Transportvorbereitung eines Adsorbers (1) für gasförmige Stoffe, der ein kontaminiertes Adsorptionsmittel enthält, der Adsorber (1) aufweisend - durchströmbares Adsorptionsmittel (6), - mindestens einen absperrbaren Gaseinlass (2, 10), - mindestens einen absperrbaren Gasauslass (8,12), - sowohl am Gaseinlass (2) als auch am Gasauslass (8) gasdurchlässige Rückhalteeinrichtungen (5, 7) für Adsorptionsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass - am Gasauslass (8, 12) ein absperrbarer Anschluss (9, 13) für eine Vakuumpumpe (16) vorgesehen ist, - am Gaseinlass (2, 10) ein absperrbarer Anschluss (4, 11) für Inertgas oder Dampf vorgesehen ist, - der Adsorber (1) für Vakuum ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein absperrbarer Gaseinlass (2) mit dem Innenraum (22) des Gehäuses einer Wärmepumpe (24) oder einer Kältemaschine, in der ein linksdrehender Kreisprozess (23) durchführbar ist, verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Gasauslass (8) des Adsorbers (1) mit der Umgebungsluft im Austausch steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am absperrbaren Anschluss (9, 13) des Adsorbers (1) für eine Vakuumpumpe (16) ein Staubabscheider (15) und eine Vakuumpumpe (16) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am absperrbaren Anschluss (9, 13) des Adsorbers (1) für eine Vakuumpumpe (16) eine Kühleinrichtung (14) mit Kondensatabscheider und ein Staubabscheider (15) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von der Vakuumpumpe (16) ein Anschluss zu einer Auffangvorrichtung (17) für Adsorptiv geführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am absperrbaren Gaseinlass (10) für Inertgas oder Dampf beim Gaseinlass des Adsorbers (1) eine Vorrichtung (20) zur Aufheizung des Adsorbers mittels direkter Wärmeübertragung durch Gaseinleitung angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) zur Aufheizung des Adsorbers ein Dampferzeuger ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) zur Aufheizung des Adsorbers ein Gasbrenner ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) zur Aufheizung des Adsorbers ein elektrischer Gaserhitzer ist.
Verfahren zur Herstellung der Transportfähigkeit eines mit einem beladenem Adsorptionsmittel gefüllten Adsorbers (1) mit Einrichtungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des im Adsorber befindlichen Kontaminats durch Anlegen von Unterdruck abgezogen und ein anderer Teil des Kontaminats an einer sicheren Stelle durch Zugabe von Spülluft ins Freie weggelüftet wird.
Verfahren zur Herstellung der Transportfähigkeit eines mit einem beladenem Adsorptionsmittel gefüllten Adsorbers (1) mit Einrichtungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass - zunächst alle Gaseinlässe (4, 11) und alle Gasauslässe (9, 13) geschlossen werden, - dann eine Vakuumpumpe (16) am Gasauslass (12) für eine Vakuumpumpe (16) angeschlossen wird, - am Auslass der Vakuumpumpe (16) ein Auffanggefäß (17) vorgesehen wird, - am Adsorber (1) ein Vakuum angelegt wird und dabei das Gas, welches einen Teil des Adsorptivs enthält, nach Öffnung des Gasauslasses (13) für die Vakuumpumpe (16) abgesaugt und in dem Auffanggefäß (17) aufgefangen wird, - das Vakuum solange aufrechterhalten wird, bis kein Gas mehr abgesaugt werden kann, - der Gasauslass (13) für die Vakuumpumpe (16) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der absperrbare Anschluss (11) für Inertgas oder Dampf am Gaseinlass des Adsorbers (1) mit einem Anschluss (19) für Inertgas oder Luft verbunden und geöffnet wird, bis kein Inertgas oder Luft mehr zuströmt, und danach wieder geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas oder die Luft vor dem Eintritt in den Adsorber erwärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der absperrbare Anschluss (11) für Inertgas oder Dampf am Gaseinlass des Adsorbers (1) mit einem Anschluss für Dampf (19) verbunden und geöffnet wird, bis kein Dampf mehr zuströmt, und danach wieder geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgehen mehrmals hintereinander durchgeführt wird, bis sich kein Kontaminat mehr in der Abluft der Vakuumpumpe (16) mittels Druck oder Konzentrationsmesssung finden lässt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des aufgefangenen Kontaminats gemessen wird und anhand einer Bilanz daraus ermittelt wird, wieviel Kontaminat sich noch höchstens auf dem Adsorptionsmittel des Adsorbers (1) befinden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des unbeladenen Adsorbers (1) einschließlich des eingefüllten Adsorptionsmittels vor der Montage und nach der Demontage genau gemessen und aus der ermittelten Differenz auf das noch vorhandene Kontaminat geschlossen wird.
Verwendung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsmittel Aktivkohle und das Kontaminat R290 ist.