AT515239A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse in einer Klimaanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse (M) von vor dem Ablassen in einer Klimaanlage enthaltenem Kältemittel, mit zumindest einem ersten Anschluss (2) zum Anschließen an eine Klimaanlage (3). Zwischen dem ersten Anschluss (2) und einem ersten Sperrventil (5) ist ein erster Hohlraum (4) vorgesehen und zwischen dem ersten Sperrventil (5) und einem zweiten Sperrventil (7) ist ein zweiter Hohlraum (6) vorgesehen. An dem ersten Hohlraum (4) sind Messvorrichtungen (8, 9) zur Ermittlung der Temperatur und des Drucks des in dem ersten Hohlraum (4) vorhandenen Kältemittels angeordnet und an dem zweiten Hohlraum (6) ist eine Wägeeinrichtung (10) zur Ermittlung der Masse des im zweiten Hohlraum (6) vorhandenen Kältemittels vorgesehen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse in einer Klimaanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse von vor dem Ablassenin einer Klimaanlage enthaltenem Kältemittel. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtungzur Ermittlung einer Ist-Füllmasse von vor dem Ablassen in einer Klimaanlage enthaltenemKältemittel, mit zumindest einem ersten Anschluss zum Anschließen an eine Klimaanlage,wobei zwischen dem ersten Anschluss und einem ersten Sperrventil ein erster Hohlraumvorgesehen ist, und zwischen dem ersten Sperrventil und einem zweiten Sperrventil einzweiter Hohlraum vorgesehen ist. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Klima¬servicegerät, welches die obengenannte erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.

Klimaservicegeräte haben die Aufgabe, eine Klimaanlage zu entleeren, zu evakuieren undmit der richtigen Kältemittelmenge und Ölmenge wieder zu befüllen. Insbesondere bei starkbeansprucht Fahrzeugklimaanlagen ist es aus Gründen der Qualitätsüberwachung und zurErkennung von Leckagen in der Klimaanlage wichtig, die Ist-Füllmasse des in der Klimaan¬lage verbliebenen gebrauchten Kältemittels zu ermitteln. Dabei ist das Volumen der Klimaan¬lage dem Servicetechniker oftmals nicht bekannt, was die Ermittlung der Füllmasse er¬schwert. Üblicherweise wird zur Ermittlung der Ist-Füllmasse die Masse des ausströmenden (gasför¬migen) Kältemittels mittels Differenzdruckmessung ermittelt. Im Fall von ausströmendemCO2 aus einer Fahrzeugkälteanlage ist es jedoch schwierig, eine für diese Messung erforder¬liche konstante Flussraten zu gewährleisten, da das Gas von 57 bar auf 0 bar relativ expan¬diert. Es kann zwar mittels Drosseln ein ausreichend konstanter Fluss eingestellt werden,dies verlängert jedoch die Ausströmdauer und somit die für das Klimaservice benötigte Ge¬samtdauer. Überdies ist das Verfahren nicht sehr genau.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denenverhältnismäßig rasch und einfach die Füllmasse und die Fülldichte der Fahrzeugklimaanla¬ge bestimmt werden kann. Die Ermittlung der Füllmasse soll dabei erheblich genauer als beieiner Bestimmung mittels Differenzdruck-Durchflussmessung erfolgen können.

Erfindungsgemäß werden diese und andere Ziele der Erfindung durch ein eingangs genann¬tes Verfahren erreicht, welches die folgenden Schritte aufweist: Ermitteln einer ersten Dichteund/oder eines ersten Dichtebereichs des in der Klimaanlage vorhandenen Kältemittels vordem Ablassen; quasi-isenthalpes Ablassen einer ersten definierten Teilmasse an Kältemittel;Ermitteln einer zweiten Dichte und/oder eines zweiten Dichtebereichs des Kältemittels; Er¬mitteln eines Wertebereichs und/oder eines Wertes für die Ist-Füllmasse aus den gemesse¬nen Werten.

Als „Dichte“ eines Fluids wird im Zusammenhang mit der gegenständlichen Beschreibungimmer der Wert (angegeben als Masse/Volumen) bezeichnet, der multipliziert mit dem Volu¬men, in dem sich das Fluid befindet, die Masse des Fluids in diesem Volumen ergibt. Wennein Fluid in einem abgegrenzten Volumen keine konstante Dichte aufweist, wie dies bei¬spielsweise bei Mehrphasenfluida der Fall sein kann, ergibt sich für die Dichte des Fluids einMischwert der unterschiedlichen Dichtewerte. Bei Klimaanlagen wird in diesem Zusammen¬hang von Fachleuten auch der Begriff „Fülldichte“ verwendet.

In vorteilhafter Weise kann das Verfahren weiters die folgenden Schritte aufweisen: Messeneines Ausgangsdrucks und/oder einer Ausgangstemperatur des in der Klimaanlage vorhan¬denen Kältemittels vor dem Ablassschritt und Ermitteln der ersten Dichte aus den Werten fürden Ausgangsdruck und die Ausgangstemperatur; Messen eines zweiten Drucks und/odereiner zweiten Temperatur des Kältemittels nach dem Ablassschritt und Ermitteln der zweitenDichte aus den Werten für den zweiten Druck und die zweite Temperatur. Dies erlaubt eineeinfache und genaue Ermittlung der ersten und zweiten Dichte bzw. der Dichtebereiche. ImNassdampfbereich des Kältemittels kann bei Messung von nur einem Wert (also entwederDruck oder Temperatur) der jeweils andere Wert ohne Messung eindeutig ermittelt werden.

Bevorzugter Weise kann erfindungsgemäß bei einem Wertepaar für Ausgangsdruck undAusgangstemperatur im Nassdampfbereich des Kältemittels ein Wert für die Dichte in einemIntervall zwischen einer minimalen Dichte und einer maximalen Dichte gewählt werden.Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein maximaler Fehlerbereich für das Messergebnisermitteln und einschränken.

Um den Fehlerbereich weiter einzuschränken, können die Grenzwerte des Intervalls, dasheißt die minimale Dichte und die maximale Dichte, auf Basis der Taulinie und/oder der Sie¬delinie des Nassdampfgebiets, einer bekannten maximalen Fülldichte der Klimaanlageund/oder einer bekannten maximalen Füllvolumens der Klimaanlage ermittelt werden.

In vorteilhafter Weise kann das Verfahren weiters die folgenden Schritte aufweisen: quasi-isenthalpes Ablassen einer zweiten definierten Teilmasse an Kältemittel; und Ermitteln einerdritten Dichte des Kältemittels. Dadurch lässt sich die Genauigkeit des Ergebnisses insbe¬sondere im Nassdampfbereich erheblich erhöhen. Gegebenenfalls kann das Ablassen auchin mehreren Stufen erfolgen, wobei mehrere Werte für die Dichte ermittelt werden, oder eskann ein stetiger Verlauf der Dichte während des Ablassens ermittelt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Verfahren weiters die folgenden Schritteaufweisen: Ermitteln von zumindest einer Dichteänderung bei einem Ablassschritt anhandeines Phasendiagramms des Kältemittels; und Ermitteln eines Wertebereichs und/oder eines

Wertes für die Ist-Füllmasse aus der ersten Teilmasse und/oder der zweiten Teilmasse undder Dichteänderung. Auch bei unbekanntem Füllvolumen der Klimaanlage lässt sich die Ist-Füllmasse anhand der Dichteänderung einfach ermitteln.

In vorteilhafter Weise kann beim quasi-isenthalpen Ablassen das Erreichen der ersten Teil¬masse und der zweiten Teilmasse mit einer Wägeeinrichtung gemessen werden, wodurchsich eine einfache und genaue Messung durchführen lässt.

In einem weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Vorrichtung der eingangs ge¬nannten Art, wobei an dem ersten Hohlraum Messvorrichtungen zur Ermittlung der Tempera¬tur und des Drucks des in dem ersten Hohlraum vorhandenen Kältemittels angeordnet sind,und an dem zweiten Hohlraum eine Wägeeinrichtung zur Ermittlung einer Masse und/odereiner Massenänderung des im zweiten Hohlraum vorhandenen Kältemittels vorgesehen ist.Mit dieser Vorrichtung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache und kosten¬günstige Weise ausführen.

In vorteilhafter Weise kann der zweite Hohlraum das Volumen eines Ölabscheiders umfas¬sen. Dies erlaubt es, die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein Klimaservicegerät zu integrie¬ren, wobei das Volumen des Ölabscheiders vorteilhaft ausgenutzt wird.

Die Erfindung betrifft weiters ein Klimaservicegerät, in die eine erfindungsgemäße Vorrich¬tung integriert ist.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestal¬tungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt

Fig.1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung der Ist-Füllmasse einer Klimaanlage;

Fig. 2 ein Druck-Enthalpie-Diagramm des Kältemittels R744 zur Erläuterung der Be¬rechnung der Ist-Füllmasse für Phasenzustände im Nassdampfbereich;

Fig. 3 ein Druck-Enthalpie-Diagramm des Kältemittels R744 zur Erläuterung der Be¬rechnung der Ist-Füllmasse und des Klimaanlagenvolumens für Phasenzustände au¬ßerhalb des Nassdampfbereichs; und

Fig. 4 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in ein Klimaservice¬gerät eingebettet ist.

Fig. 1 zeigt das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zur Ermittlung derIst-Füllmasse, beispielsweise bei der Wartung einer Klimaanlage 3, über einen ersten An¬schluss 2 an die Niederdruckseite oder die Hochdruckseite der Klimaanlage 3 angeschlos¬sen wird.

Zwischen dem ersten Anschluss 2 und einem ersten Sperrventil 5 befindet sich ein ersterHohlraum 4, in welches das Kältemittel der Klimaanlage 3 einströmt, wenn der erste An¬schluss 2 mit der Klimaanlage 3 verbunden wird. Der erste Hohlraum 4 kann beispielsweiseunter anderem das Volumen eines Anschlussschlauchs, an dessen Ende der ersten An¬schluss 2 angeordnet ist, umfassen. Die Temperatur des Fluids im ersten Hohlraum 4 kannüber eine Temperaturmessvorrichtung 8 ermittelt werden und der Druck im ersten Hohlraum4 kann über eine Druckmessvorrichtung 9 ermittelt werden. Das Volumen des ersten Hohl¬raums 4 ist möglichst klein, sodass das Einströmen von Kältemittel in den ersten Hohlraum 4nur zu einer geringen Änderung des Phasenzustands des Kältemittels führt, bzw. sich nachdem Anschließen schnell wieder ein ausgeglichener Phasenzustand in der Klimaanlage 3und dem ersten Hohlraum 4 einstellt. Dadurch wird sichergestellt, dass die nach dem An¬schließen gemessenen Werte für Temperatur und Druck im Wesentlichen den Phasenzu¬ständen des Kältemittels in der Klimaanlage 3 entsprechen.

Getrennt durch das erste Sperrventil 5 schließt an den ersten Hohlraum 4 ein zweiter Hohl¬raum 6 an, der bevorzugter Weise ein größeres Volumen aufweist, als der erste Hohlraum 4.Der zweite Hohlraum 6 umfasst einen Ölabscheider 12, der mit einer Wägeeinrichtung 10versehen ist. Der Ölabfluss des Ölabscheiders 12, der zu einem mit einer Altöl-Wiegezelle14 versehenen Altöl-Sammelbehälter 13 führt, kann durch ein Ölabscheider-Sperrventil 15verschlossen werden. Der Auslass des Ölabscheiders 12 kann durch ein zweites Sperrventil7 verschlossen werden. Vom zweiten Hohlraum 6 zweigt weiters eine Leitung zu einer Vaku¬umpumpe 16 ab, die mit einem Vakuumpumpen-Sperrventil 17 geschlossen werden kann.Der zweite Hohlraum 6 umfasst somit die zwischen dem ersten Sperrventil 5, dem zweitenSperrventil 7, dem Vakuumpumpen-Sperrventil 17 und dem Ölabscheider-Sperrventil 15vorhandenen Leitungsvolumen, sowie das Volumen des Ölabscheiders.

Das Volumen des Ölabscheiders 12 ist erheblich größer als der Anteil der Volumen der Lei¬tungen in dem zweiten Hohlraum 6, sodass die Masse des in dem zweiten Hohlraum 6 ent¬haltenen Fluids über die Wägeeinrichtung 10 mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann.Gegebenenfalls kann die Wägeeinrichtung 10 auch den gesamten Bereich zwischen demersten Sperrventil 5, dem zweiten Sperrventil 7, dem Vakuumpumpen-Sperrventil 17 unddem Ölabscheider-Sperrventil 15 wägen, und gegebenenfalls auch weitere Teile, deren Ge¬wicht sich bei einer Änderung der Menge an Kältemittel im zweiten Hohlraum 6 nicht ändern, enlannfi anc Hfir Mficcunn rlip> Massfi Hfis Kältfimittfils im Hnhlranm fi mit aiisrfiirhfinHfir Pifi- nauigkeit ermittelt werden kann. Wenn die Leitungslängen im Bereich des zweiten Hohl¬raums 6 konstruktiv minimiert werden reicht eine Messung der Masse im Ölabscheider 12 fürdie Zwecke der erfindungsgemäßen Verfahren im Allgemeinen jedoch aus. Gegebenenfallskann die Masse innerhalb der nicht von der Wägeeinrichtung 10 umfassten Leitungsab¬schnitte des zweiten Hohlraums 6 rechnerisch ermittelt bzw. eingeschätzt und berücksichtigtwerden.

Zum Messen der Ist-Füllmasse des in der Klimaanlage 3 enthaltenen Kältemittels werdenzuerst das erste Sperrventil 5 und das Vakuumpumpen-Sperrventil 17 geöffnet, das Ölab¬scheider-Sperrventil und das zweite Sperrventil 7 geschlossen, und der erste Hohlraum 4und der zweite Hohlraum 6 über die Vakuumpumpe 16 evakuiert. Dann werden das ersteSperrventil 5 und das Vakuumpumpen-Sperrventil 17 geschlossen. Der erste Anschluss 2ist mit einem Verschlussmechanismus versehen, der den ersten Anschluss 2 absperrt, so¬lange er nicht an die Klimaanlage 3 angeschlossen ist, und der öffnet, wenn der erste An¬schluss 2 an die Klimaanlage 3 angeschlossen wird, sodass Kältemittel aus der Klimaanlage3 in den ersten Hohlraum 4 einströmen kann.

Sobald sich ein Phasengleichgewicht eingestellt hat, wird in einer ersten Messung die Aus¬gangstemperatur Ti und der Ausgangsdruck P<\ im ersten Hohlraum gemessen. Dann wirddas erste Sperrventil 5 geöffnet, und es wird eine erste definierte Teilmasse πη an Kältemit¬tel in den zweiten Hohlraum 6 einströmen gelassen. Bei einer Klimaanlage mit einer Soll-Füllmasse von zwischen 500 und 2000 g kann der Wert für die erste Teilmasse ith bei¬spielsweise zwischen 50 g und 200g gewählt werden, wobei auch Werte außerhalb diesesBereichs verwertbare Messergebnisse ermöglichen können. Die erste Teilmasse ιτΐ! mussausreichend groß sein, um eine gut messbare Änderung der Temperatur und des Drucks zubewirken, und sie darf die Kapazitäten des zweiten Hohlraums 6 nicht überschreiten.

Das Einströmen des Kältemittels in den zweiten Hohlraum 6 muss ausreichend schnell erfol¬gen, um für das Kältemittel eine quasi-isenthalpe Zustandsänderung zu bewirken, d.h. dasssich die spezifische Enthalpie des Kältemittels während des Ablassens maximal soweit än¬dert, dass ein dadurch verursachter Mess- oder Rechenfehler innerhalb der vorgegebenenToleranzparameter liegt. Als Toleranzparameter kann beispielsweise eine maximale prozen¬tuelle Abweichung der errechneten Ist-Füllmasse von der tatsächlichen Ist-Füllmasse vorge¬geben werden, die auf die dafür erforderliche maximale Abweichung der Zustandsänderungvon der Isenthalpe rückgerechnet wird.

Nach dem einströmen Lassen von Kältemittel der Masse rrn in den zweiten Hohlraum 6 wer¬den im ersten Hohlraum 4 (der jetzt mit der Klimaanlage 3 und dem zweiten Hohlraum 6 in

Verbindung steht) in einer zweiten Messung eine zweite Temperatur T2 und ein zweiterDruck P2 gemessen.

Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 erläutert, wie aus den Werten fürdie erste Teilmasse rrn, die Ausgangstemperatur T1, den Ausgangsdruck T2, diezweiteTemperatur T2 und den zweiten Druck P2 die Ist-Füllmasse M der Klimaanlage ermittelt wer¬den kann.

Allgemein gilt: M = pi * v (I) und M - m-ι = p2 * v (II) mit M ... Ist-Füllmasse [g] rrn ... abgelassene erste Teilmasse [g] Ρί ... Dichte vor dem Ablassen [g/l] p2 ... Dichte nach dem Ablassen [g/l] v ... Volumen von Klimaanlage und erstem Hohlraum [I]

Aus Formeln (I) und (II) folgt v = mi/Ap (III) mit Δρ = (pi - p2).

Die Werte für pi und p2 können aus dem Phasendiagramm des Kältemittels ermittelt werden,wobei sich aus einem Wertepaar für eine Temperatur T und einen Druck P innerhalb desNassdampfgebiets für die zugehörige Dichte nur ein Wertebereich pmin < p < pmax ermittelnlässt. Bei Wertepaaren T, P außerhalb des Nassdampfgebiets lässt sich ein exakter Wert fürdie zugehörige Dichte p ermitteln. Innerhalb des Nassdampfgebiets ist bekanntermaßen jedeTemperatur einem bestimmten Druck eindeutig zugeordnet, sodass zur Ermittlung des Wer¬tepaares aus Druck und Temperatur im Nassdampfbereich nur einer dieser Werte gemessenwerden muss und der andere sich aus dem Phasendiagramm ergibt.

Fig. 2 zeigt ein Druck-Enthalpiediagramm des Kältemittels R744 (C02), wobei die Ermittlungder Ist-Füllmasse v aus den Werten fürT^ Pi, T2, P2 und ith anhand eines Beispiels veran¬schaulicht wird:

Nach dem Anschließen des Anschlusses 2 an eine Klimaanalage 3 wurde im ersten Hohl¬raum 4 ein Ausgangsdruck P<\ von 57 bar und eine Ausgangstemperatur Ti von 20 °C ge¬messen. Nach dem Ablassen von Kältemittel der ersten Teilmasse mi = 100 g wurde eineTemperatur T2 von 8,7 C° und ein Druck P2 von 43,5 bar gemessen. Die Dichte pi des Käl¬temittels vor dem Ablassen liegt somit zwischen 775 g/l (Dichte am Schnittpunkt von Ί·\ mitder Siedelinie) und ca. 190 g/l (Dichte am Schnittpunkt von Ti mit der Taulinie).

Dieser Wertebereich kann jedoch weiter eingeschränkt werden, beispielsweise indem einemaximaler Fülldichte pi,max für die Klimaanlagen berücksichtigt wird. Ein solcher Wert kannbeispielsweis aus den Spezifikationen für die Klimaanlage bekannt sein. Im dargestelltenBeispiel wird eine maximale Fülldichte pi,max = 250 g/l angenommen. Für die Dichte pi desKältemittels vor dem Ablassen ergibt sich somit ein Intervall zwischen p-i,,™ = 190 g/l undPi.max = 250 g/l. Für die Berechnung der Füllmasse wird ein beliebiger Wert p/ innerhalb die¬ses Intervalls gewählt, beispielsweise ein Wert p/ = 200 g/l.

Da die Zustandsänderung von pi nach p2 beim Ablassen quasi-isenthalp erfolgte, stellt siesich in dem Diagramm der Fig. 2 als annähernd vertikale Linie dar. Mit den gemessenenWerten für den Druck T2 und P2 kann für die Dichte p2* nach dem Ablassen auf Basis desgewählten Werts für p/ ein Wert von p2* = 157 g/l ermittelt werden, wobei der mögliche Wer¬tebereich für den realen Wert von p2 zwischen p2,min (ca. 130 g/l) und p2,ma* (ca. 170 g/l) liegt.Je nach tatsächlichem Ausgangswert von pi liegt die Dichteänderung Δρ* und der erstenTeilmasse mi daher zwischen 68 und 80 g/l.

Um die Ist-Füllmasse M zu ermitteln wird nun aus der Dichteänderung Δρ* gemäß Formel(III) ein Volumen v* der Klimaanlage ermittelt, und dieses Volumen v* multipliziert mit demjeweiligen Ausgangswert der Dichte p/ ergibt gemäß Formel (I) die Ist-Füllmasse M derKlimaanlage.

Gemäß dem obigen Beispiel ergeben sich folgende Werte: v* = 1,57 I => M* = 330,9 g

Vmin — 1 >25 I => Mmin = 312,5 g

Vmax — 1 >82 I —> Mmax — 345,5 g

Wenn gemäß den Vorgaben des Automobilherstellers bzw. des Klimaanlagenherstellers dieGenauigkeit der Füllmassenbestimmung bei beispielsweise ±50 g liegen soll, wird diese Ge¬nauigkeit in dem obigen Beispiel (±16,5 g) erreicht.

Die Genauigkeit kann weiter gesteigert werden, indem zusätzliche Informationen über dieKlimaanlage berücksichtigt werden. Auch wenn das genaue Füllvolumen der Klimaanlagenicht bekannt ist, kann es beispielsweise einen Maximal- und/oder Minimalwert für das Füll¬volumen geben. Wenn beispielsweise bekannt ist, dass das Füllvolumen der Klimaanlage imobigen Beispiel zwischen 1,4 und 1,7 I beträgt, können unrealistische Werte ausgeschlos¬sen, und dadurch die Genauigkeit nochmals erhöht werden. Sollte das Volumen der Klima¬anlage bekannt sein, kann der genaue Wert für die Füllmasse ermittelt werden, wobei ledig¬lich ein Schwankungsbereich aufgrund von nicht vollständig adiabaten Zustandsänderungenbeim Ablassen zu berücksichtigen ist. Für Anwendungsfälle, bei denen zu erwarten ist, dass auf Basis des zuvor beschriebenenVerfahrens die Füllmasse nicht mit ausreichender Genauigkeit ermittelbar ist, kann ein sehrgenaues Ergebnis durch einen zweistufigen Ablassvorgang erzielt werden. Dabei wird voneiner Ausgangstemperatur Ti und einem Ausgangsdruck Ρλ zuerst eine erste Teilmasse rrnabgelassen und dann eine zweite Temperatur T2 und ein zweiter Druck P2 gemessen. Dannwird eine zweite Teilmasse m2 abgelassen, und danach ein dritter Druck P3 und eine dritteTemperatur T3 gemessen. Die Teilmassen ith und m2 können dabei identisch sein, oder siekönnen sich voneinander unterscheiden. Bei einem zweistufigen Ablassen gibt es nur mehrgenau einen Wert für die Ausgangsdichte p1; bei dem die Werte für p2 und p3 (quasi-adiabateZustandsänderungen vorausgesetzt) genau den ermittelten Wertepaaren für Druck undTemperatur Ti, T2, T2, P^ P2, P3 entsprechen. Dadurch lassen sich die Werte für p1; vund Manhand der Formeln (I) und (II) sowie der Formel M - m-ι - m2 = p3 * v (IV) exakt ermitteln.

Die Ermittlung der Ist-Füllmasse kann auch mit einem mehrstufigen Ablassvorgang oder an¬hand einer stetigen Messung des Temperatur- und Druckverlaufs während eines Ablassvor¬gangs erfolgen.

Außerhalb des Nassdampfgebiets lässt sich für jedes Wertepaar für Druck P und TemperaturT eine entsprechende Dichte p eindeutig ermitteln. Fig. 3 verdeutlicht die Berechnung an¬hand eines Ablassens einer ersten Teilmasse m^ die zu einer (quasi-adiabaten) Zustands¬änderung von Punkt A zu Punkt B führt. Aus der Ausgangstemperatur Ti und dem Aus¬gangsdruck Pi lässt sich die Ausgangsdichte pi eindeutig ermitteln und aus der zweitenTemperatur T2 und dem zweiten Druck P2 in Punkt B lässt sich die Dichte p2 nach dem Ab¬lassen eindeutig ermitteln. Die Berechnung der Ist-Füllmasse M erfolgt wieder anhand deroben dargelegten Formeln.

Liegt der Ausgangspunkt im Druck-Enthalpie-Diagramm nahe der Taulinie, wie dies beiPunkt C der Fall ist, kann die Ist-Füllmasse M ermittelt werden, indem zuerst eine erste Teil¬masse mi abgelassen wird, um einen Punkt D innerhalb des Nassdampfbereichs zu errei¬chen, wobei die Dichte in Punkt D aufgrund der quasi-adiabaten Zustandsänderung vonPunkt C zu Punkt D eindeutig ermittelt werden kann. Ausgehend von Punkt D kann danneine zweite Teilmasse m2 abgelassen werden, um zu Punkt E zu gelangen. Auch die Positi¬on von Punkt E im Druck-Enthalpie-Diagramm (und somit dessen Dichte) ist aufgrund derquasi-adiabaten Zustandsänderung eindeutig definiert.

Nach dem Ermitteln der Ist-Füllmasse kann das Kältemittel der Klimaanlage 3 (Fig. 1) überden Auslass 24 abgelassen werden. Danach kann die Klimaanlage 3 über die Vakuumpum¬pe 16 evakuiert werden.

Fig. 4 zeigt ein Klimaservicegerät 1 zum Entleeren und Wiederbefüllen einer Klimaanlage 3,in welche die erfindungsgemäße Vorrichtung integriert ist. Zusätzlich zu den in Fig. 1 darge¬stellten Elementen der Vorrichtung, die in Fig. 4 mit identischen Bezugszeichen versehensind, umfasst das Klimaservicegerät 1 einen zweiten Anschluss 11, der an die Hochdrucksei¬te der Klimaanalage 3 angeschlossen wird, wobei der erste Anschluss 2 an die Niederdruck¬seite der Klimaanlage 3 angeschlossen wird. Der zweite Anschluss 11 ist durch ein Hoch¬druckanschluss-Sperrventil 21 abtrennbar, wobei zwischen dem Hochdruckanschluss-Sperrventil 21 und dem zweiten Anschluss 11 eine Messvorrichtung 8‘ für die Temperaturund eine Messvorrichtung 9‘ für den Druck vorgesehen sind. Nach dem Entleeren und Eva¬kuieren der Klimaanlage 3 kann diese von einer Kältemittelrecycling- und Wiederbefülleinheit20 überein Wiederbefüll-Rückschlagventil 19, das geöffnete Hochdruckanschluss-Sperrventil 21 und den zweiten Anschluss 11 über die Hochdruckseite der Klimaanlage 3wiederbefüllt werden. Die Kältemittelrecycling- und Wiederbefülleinheit 20 ist in Fig. 4 nurschematisch dargestellt. Die Bestandteile solcher Kältemittelrecycling- und Wiederbefüllein¬heiten 20, wie etwa ein Speicherbehälter, ein Kompressor und ein Verdampfer, sowie dieentsprechenden Leitungen und Ventile, sind einem Fachmann bekannt.

Um die Befüll- und Ablassvorgänge zu beschleunigen können der erste Anschluss 2 und derzweite Anschluss 11 über eine Verbindungsleitung 22, in der ein Zwischen-Sperrventil 18angeordnet ist, miteinander verbunden werden, sodass das Kältemittel über beide Anschlüs¬se 2, 11 gleichzeitig ein- bzw. ausströmen kann.

Auch wenn der erste Hohlraum 4 und der zweite Hohlraum 6 in Fig. 4 lediglich beim erstenAnschluss 2 eingezeichnet sind, ist einem Fachmann klar, dass der erste Hohlraum auchzwischen dem zweiten Anschluss 11 und dem Hochdruckanschluss-Sperrventil 21 vorgese¬hen sein kann.

In einer weiteren Ausführungsform kann der erste Hohlraum auch an beide Anschlüsse 2, 11angrenzend vorgesehen sein, und beispielsweise von dem Wiederbefüll-Rückschlagventil19, dem Vakuumpumpen-Sperrventil 17 und einem vordem Ölabscheider 12 angeordnetemdritten Sperrventil 23 begrenzt werden. Der zweite Hohlraum 6 würde sich in diesem Fallzwischen dem dritten Sperrventil 23, dem Ölabscheider-Sperrventil 15 und dem zweitenSperrventil 7 erstrecken. Diese Ausführungsform hätte den Vorteil, dass anhand der Tempe-raur-Messwerte der beiden Messvorrichtungen 8, 8‘ ermittelt werden kann, wann sich nachdem Anschließen der beiden Anschlüsse 2, 11 an die Klimaanlage ein ausgeglichener Pha¬senzustand des Kältemittels eingestellt hat.

Nach dem Ermitteln der Ist-Füllmasse kann das Kältemittel entweder über den Auslass 24abgelassen werden, oder es kann der Kältemittelrecycling- und Wiederbefülleinheit 20 füreine Wiederverwertung zugeführt werden.

Bezuaszeichen:

Klimaservicegerät (1)ersten Anschluss (2)

Klimaanlage (3)erstes Hohlraum (4)erstes Sperrventil (5)zweites Hohlraum (6)zweites Sperrventil (7)

Messvorrichtung Temperatur (8)

Messvorrichtung Druck (9) Wägeeinrichtung (10) zweiter Anschluss 11 Ölabscheider 12

Altöl-Sammelbehälter 13

Altöl-Wägezelle 14 Ölabscheider-Sperrventil 15

Vakuumpumpe 16

Vakuumpumpen-Sperrventil 17

Zwischen-Sperrventil 18

Wiederbefüll-Rückschlagventil 19 Kältemittelrecycling- und Wiederbefülleinheit 20

Hochdruckanschluss-Sperrventil 21

Verbindungsleitung 22 drittes Sperrventil 23

Auslass 24

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse (M) von vor dem Ablassen in einer Klimaan¬lage enthaltenem Kältemittel, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekenn¬zeichnet ist: a) Ermitteln einer ersten Dichte (p^ und/oder eines ersten Dichtebereichs (pi,min ^ Pi* ^Pi.max) des in der Klimaanlage vorhandenen Kältemittels vor dem Ablassen; b) quasi-isenthalpes Ablassen einer ersten definierten Teilmasse (rru) an Kältemittel; c) Ermitteln einer zweiten Dichte (p2) und/oder eines zweiten Dichtebereichs (p2,min ^ P2*< P2,max) des Kältemittels; d) Ermitteln eines Wertebereichs und/oder eines Wertes für die Ist-Füllmasse (M) ausden gemessenen Werten.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiters die folgenden Schritte aufweist: e) Messen eines Ausgangsdrucks (Pi) und/oder einer Ausgangstemperatur (Ti) des inder Klimaanlage vorhandenen Kältemittels vor dem Ablassschritt und Ermitteln derersten Dichte (pi) aus den Werten für den Ausgangsdruck (P^ und die Ausgangs¬temperatur (Ti); f) Messen eines zweiten Drucks (P2) und/oder einer zweiten Temperatur (T2) des Käl¬temittels nach dem Ablassschritt und Ermitteln der zweiten Dichte (pi) aus den Wer¬ten für den zweiten Druck (P2) und die zweite Temperatur (T2).
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wertepaar fürAusgangsdruck (P^ und Ausgangstemperatur (T) im Nassdampfbereich des Kühlmittelsein Wert für die Dichte (p/) in einem Intervall zwischen einer minimalen Dichte (pi.min)und einer maximalen Dichte (pi.max) gewählt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwerte des Inter¬valls, das heißt die minimale Dichte (pi.min) und die maximale Dichte (pi.max), auf Basisder Taulinie und/oder der Siedelinie des Nassdampfgebiets, einer bekannten maximalenFülldichte der Klimaanlage und/oder einer bekannten maximalen Füllvolumens derKlimaanlage ermittelt werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfah¬ren weiters die folgenden Schritte aufweist: g) quasi-isenthalpes Ablassen einer zweiten definierten Teilmasse (m2) an Kältemittel;und h) Ermitteln einer dritten Dichte (p3) des Kältemittels.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfah¬ren weiters die folgenden Schritte aufweist: i) Ermitteln von zumindest einer Dichteänderung (Δρ) bei einem Ablassschritt anhandeines Phasendiagramms des Kältemittels; und j) Ermitteln eines Wertebereichs und/oder eines Wertes für die Ist-Füllmasse (M) ausder ersten Teilmasse (m^ und/oder der zweiten Teilmasse (m2) und der Dichteände¬rung (Δρ).
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim quasi-isenthalpen Ablassen das Erreichen der ersten Teilmasse (11^) und der zweiten Teilmas¬se (m2) mit einer Wägeeinrichtung (10) gemessen wird.
8. 8. Vorrichtung zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse (M) von vor dem Ablassen in einer Klima¬anlage enthaltenem Kältemittel, mit zumindest einem ersten Anschluss (2) zum An¬schließen an eine Klimaanlage (3), wobei zwischen dem ersten Anschluss (2) und einemersten Sperrventil (5) ein erster Hohlraum (4) vorgesehen ist, und zwischen dem erstenSperrventil (5) und einem zweiten Sperrventil (7) ein zweiter Hohlraum (6) vorgesehenist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Hohlraum (4) Messvorrichtungen (8, 9)zur Ermittlung der Temperatur und des Drucks des in dem ersten Hohlraum (4) vorhan¬denen Kältemittels angeordnet sind, und dass an dem zweiten Hohlraum (6) eine Wäge¬einrichtung (10) zur Ermittlung einer Masse und/oder einer Masseänderung des im zwei¬ten Hohlraum (6) vorhandenen Kältemittels vorgesehen ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hohlraum (6)das Volumen eines Ölabscheiders umfasst.
10. 10. Klimaservicegerät (1) mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9.