DE102014011836A1 - Vorrichtung zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen mit Kältemittel R744 - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen mit Kältemittel R744. Aufgabe der Erfindung ist es, eine diesbezügliche Vorrichtung so auszugestalten, dass eine Kalkulation von Masseabweichungen in Leitungsabschnitten bei der Befüllung mit Kältemittel R744 ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Adapterschlauchleitung (3) segmentiert ausgestaltet ist, wobei die Segmentierung durch Einbringung von mehreren jeweils separaten Temperatur- und Drucksensorpaaren (6) in die Adapterschlauchleitung (3) erfolgt, wobei diese Temperatur- und Drucksensorpaare (6) zentral durch einen Massekalkulator (9) in eine Korrekturberechnung einbezogen werden und wobei dem Massekalkulator (9) weiterhin die Parameter einer Massemessung durch das Massemesssystem (2) zur Verfügung stehen, so dass die Steuerung des Befüllventils (8) des Adapters (4) durch den Massekalkulator (9) übernommen wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen mit Kältemittel R744, wobei die Vorrichtung eine Befüllanlage mit Pumpen, Leitungen, Speichern und dergleichen Bauteilen sowie ein Massemesssystem, eine Adapterschlauchleitung und einen Adapter mit einem Befüllventil aufweist, wobei am Anfang und am Ende der Befüllstrecke jeweils ein Temperatur- und Drucksensor angeordnet sind und wobei der Vorrichtung ein Steuerungssystem zugeordnet ist.
• Für Fahrzeugklimasysteme werden auf Grundlage gesetzlicher Anforderungen zunehmend Kältemittel verwendet, die umweltfreundlichen Aspekten gerecht werden. Dazu gehört auch CO₂, das als Kältemittel die Bezeichnung R744 trägt.
• Die Hersteller von Klimasystemen legen fest, welche Masse in das jeweilige Klimasystem zu befüllen ist. Dabei ist die Einhaltung geforderter enger Toleranzen von großer Bedeutung, um die Kühlleistung nicht zu beeinträchtigen und um Schäden am Klimasystem durch eine abweichende Befüllmasse zu vermeiden. Die Eigenschaften von Kältemitteln werden in Enthalpie-Diagrammen beschrieben, aus denen Zusammenhänge von Druck, Temperatur, Dichte und Phasenzuständen erkennbar sind.
• Das Kältemittel R744 durchläuft aufgrund seiner Eigenschaften im typischen Temperaturbereich, der in europäischen Produktionsstätten über das Jahr vorherrschend ist, unterschiedliche Aggregatzustände. Abhängig von der Temperatur sind Drucklage und Dichte.
• 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer typischen Befüllstrecke für Kältemittel R744. Diese Befüllstrecke besteht aus einem Hydraulikschrank (1) mit Pumpen, Leitungen, Speicher und dergleichen Baugruppen, einem Massemesssystem (2), einer Adapterschlauchleitung (3) und einem Adapter (4) mit einem Befüllventil (8).
• Der wesentliche Nachteil einer derartigen aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung zur Befüllung von R744 ist, dass jede Temperatur- und Druckänderung unterschiedlicher Entstehungsart (örtliche Leitungsführung, Entspannung, Gegendruck des zu befüllenden Systems usw.) die Dichte des Kältemittels ändert. Somit entspricht die am Anfang der Leitung gemessene Masse nicht der Masse, die tatsächlich in das Klimasystem verfüllt wurde.
• In der bisher unveröffentlichten EP 14 388 001.1 werden diesbezügliche Verbesserungen vorgeschlagen. Demzufolge wird am Anfang und am Ende der Befüllleitung jeweils ein Temperatur- und Drucksensor eingebracht. Mit Hilfe des nunmehr feststellbaren möglichen Temperatur- und Druckgefälles zwischen Adaptionsstelle und Massemesssystem kann über das Enthalpie-Diagramm durch ein geeignetes Steuerungssystem eine Korrekturrechnung der durch das Massemesssystem ermittelten Masse erfolgen. Eine solche Anordnung ist aus 2 ersichtlich.
• Ein Nachteil dieser Ausgestaltung besteht allerdings darin, dass bei der Adapterschlauchgestaltung eine mögliche technische Segmentierung der Schlauchleitung nicht berücksichtigt wird und dass Messstellen und Kalkulation keine funktionelle Einheit bilden, die den Anforderungen hinsichtlich unterschiedlicher Schlauchsegmente gerecht wird. Denn oftmals werden Adapterschlauchleitungen durch Handlingsysteme, einen automatischen Schlaucheinzug und Schlauchspeicher über unterschiedliche Temperaturzonen geführt oder weisen Koppelstellen mit Querschnittsänderungen und andere spezifische Ausgestaltungen auf.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine technische Lösung zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen zu schaffen, die eine Kalkulation von Masseabweichungen in Leitungsabschnitten bei der Befüllung mit Kältemittel R744 ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird gelöst, indem eine Segmentierung der Adapterschlauchleitung durch Einbringung von mehreren jeweils separaten Temperatur- und Drucksensorpaaren erfolgt, die zentral durch einen Massekalkulator in eine Korrekturberechnung einbezogen werden. Dabei stehen dem Massekalkulator weiterhin die Parameter einer Massemessung durch das Massemesssystem zur Verfügung, so dass die Steuerung des Befüllventils des Adapters durch den Massekalkulator übernommen wird. Der Massekalkulator kann mit einer beliebigen Anzahl von Temperatur- und Drucksensorpaaren sowie mit Massemesssystem und Füllventilsteuerung als eine gekapselte Einheit ausgeführt werden und kann damit unabhängig von der Performance eines Anlagensteuerungssystems die messtechnisch/kalkulatorische Aufgabe reproduzierbar lösen.
• Somit wird eine Kalkulation von Masseabweichungen in Leitungsabschnitten bei der Befüllung mit Kältemittel R744 möglich. Diese technische Lösung wird einer unterschiedlichen Schlauchsegmentierung gerecht. An der Vorrichtung ist weitere Sensorik anschließbar, die auf Anforderung eine Dichteberechnung aus dem R744 Enthalpie-Diagramm durchführt von einem angeschlossenen Druck- und Temperatur-Sensorsystem.
• Dabei steuert die Vorrichtung unter Berücksichtigung der Korrekturkalkulation das Adapterfüllventil und verarbeitet direkt die Ergebnisse der Messung des Massemesssystems. Somit werden alle messtechnischen Anforderungen aus der Spezifik der Befüllung von Kältemittel R744 erfüllt bei Berücksichtigung unterschiedlicher Ausbaustufen der Adapterschlauchleitung, die eine Schnittstelle zum Anlagensteuerungssystem aufweist, über welche die erforderlichen Prozessinformationen gehandelt werden.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 den grundsätzlichen Aufbau einer Befüllstrecke für Kältemittel R744 (Stand der Technik)
• 2 eine modifizierte Befüllstrecke für Kältemittel R744, bei der am Anfang und am Ende der Befüllleitung jeweils ein Temperatur- und Drucksensor eingebracht ist (Stand der Technik)
• 3 den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befüllung mit Kältemittel R744
• 1 und 2 wurden bereits bei den Darlegungen zum Stand der Technik erläutert, so dass an dieser Stelle auf eine nochmalige Beschreibung der beiden Darstellungen verzichtet wird.
• 3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Befüllstrecke für Kältemittel R744, wobei in an sich bekannter Weise ein Hydraulikschrank 1 mit Pumpen, Leitungen, Speicher und dergleichen Bauteilen sowie ein Massemesssystem 2, eine Adapterschlauchleitung 3 und ein Adapter 4 mit einem Befüllventil 8 vorgesehen sind. Am Anfang und am Ende der Adapterschlauchleitung 3 sind jeweils ein Temperatur- und Drucksensor 5a bzw. 5b angeordnet. Der Vorrichtung ist außerdem ein Steuerungssystem 7 zugeordnet.
• Im vorliegenden Sachverhalt ist wesentlich, dass die Adapterschlauchleitung 3 segmentiert ausgestaltet ist und gesplittet sein kann. Diese Segmentierung wird nach funktionellen Anforderungen, vorzugsweise unter Aspekten des Handlings abgeleitet. Dabei sind den einzelnen Segmenten der Adapterschlauchleitung 3 jeweils separate Temperatur- und Drucksensorpaare 6 zugeordnet. Durch diese Temperatur- und Drucksensorpaare 6, die hinsichtlich ihrer Anzahl erweitert oder verringert werden können, ist eine Kalkulation von Dichteabweichungen in jedem Leitungssegment der Adapterschlauchleitung 3 möglich.
• Alle Messdaten werden von einem Massekalkulator 9 erfasst und in Echtzeit bearbeitet.
• Auch die Steuerung des Befüllventils 8, die abhängig von der Korrekturkalkulation aufgrund unterschiedlicher Dichteabweichungen und der Massemessung am Eingang der Strecke ist, wird vom Massekalkulator 9 übernommen. Eine Schnittstelle zum Steuerungssystem 7 ermöglicht die Übergabe von Prozessparametern wie der zu befüllenden Masse sowie eine Übergabe der erreichten Ergebnisse.
• Bezugszeichenliste

1

Hydraulikschrank/R744 Befüllanlage

2

Massemesssystem

3

Adapterschlauchleitung

4

Adapter

5a

Temperatur- und Drucksensor am Beginn der Befüllstrecke

5b

Temperatur- und Drucksensor am Ende der Befüllstrecke

6

Temperatur- und Drucksensorpaare an den Segmenten der Befüllstrecke

7

Steuerung der Befüllanlage

8

Befüllventil

9

Massekalkulator

• 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 14388001 [0007]

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen mit Kältemittel R744, wobei die Vorrichtung eine Befüllanlage mit Pumpen, Leitungen, Speichern und dergleichen Bauteilen sowie ein Massemesssystem (2), eine Adapterschlauchleitung (3) und einen Adapter (4) mit einem Befüllventil (8) aufweist, wobei am Anfang und am Ende der Befüllstrecke jeweils ein Temperatur- und Drucksensor (5a; 5b) angeordnet sind und wobei der Vorrichtung ein Steuerungssystem (7) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterschlauchleitung (3) segmentiert ausgestaltet ist, wobei die Segmentierung durch Einbringung von mehreren jeweils separaten Temperatur- und Drucksensorpaaren (6) in die Adapterschlauchleitung (3) erfolgt, wobei die Temperatur- und Drucksensorpaare (6) zentral durch einen Massekalkulator (9) in eine Korrekturberechnung einbezogen werden und wobei dem Massekalkulator (9) weiterhin die Parameter einer Massemessung durch das Massemesssystem (2) zur Verfügung stehen, so dass die Steuerung des Befüllventils (8) des Adapters (4) durch den Massekalkulator (9) übernommen wird
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekalkulator (9) mit mehreren Temperatur- und Drucksensorpaaren (6) sowie mit einem Massemesssystem (2) und einer Füllventilsteuerung als eine gekapselte Einheit ausgeführt ist.

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