DE102008029947A1

DE102008029947A1 - Kühlmittelbefülleinrichtung für Detektoren, sowie Detektoreinrichtung

Info

Publication number: DE102008029947A1
Application number: DE200810029947
Authority: DE
Inventors: Thomas Ratte
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2009-12-31

Abstract

Kühlmittelbefülleinrichtung (1) für Detektoren, insbesondere für Detektoren von Abgasmessanlagen, umfassend einen Kühlmittelvorratsbehälter (2) mit einem Ventil (5) und einer daran angeschlossenen Leitung (9) zur Befüllung eines Detektors (11), eine Steuereinrichtung (3) mit einer Zeitschaltuhr (4) und einem angeschlossenen Temperatursensor (7), wobei die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, das Ventil (5) durch die Zeitschaltuhr (4) zu vorbestimmten Zeitpunkten zu öffnen, so dass Kühlmittel in die Leitung (9) zur Befüllung des Detektors freigegeben wird, wobei die Steuereinrichtung (3) ferner dazu eingerichtet ist, das Ventil (5) bei Detektionen eines Temperaturschwellwerts durch den Temperatursensor (7) an dem zu befüllenden Detektor (11) zu schließen, so dass kein weiteres Kühlmittel in die Leitung (9) freigegeben wird, sowie Detektoreinrichtung mit mindestens einem Detektor (11) mit Kühlmittelkühlung, wobei die Detektoreinrichtung mit einer Kühlmittelbefülleinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgestattet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlmittelbefülleinrichtung gemäß Anspruch 1, sowie eine Detektoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Es ist bekannt, dass Detektoren von Abgasmessanlagen, insbesondere Detektoren von Abgasmessanlagen mit FTIR (Fourier-Transformations-IR-Spektroskopie)-Messtechnik (SESAM), mit Kühlmittel, insbesondere flüssigem Stickstoff, befüllt werden. Soweit derartige Abgasmessanlagen auf Motor- und Rollenprüfständen einer laufenden Automobilfertigung und/oder Forschung und Entwicklung eingesetzt werden, müssen die Detektoren vor Schichtbeginn mit Kühlmittel befüllt werden.
Die Messzeit der Detektoren ist jedoch durch die ständige Verdampfung des Kühlmittels zeitlich begrenzt und die Befüllung muss am Tag mindestens einmal wiederholt werden. Am Wochenende ist auf den Motorprüfständen meist keine Befüllung durch Bedienpersonal möglich, obwohl Messprogramme automatisch ablaufen könnten. Dadurch wird wertvolle Prüfstandskapazität mit dieser Sondermesstechnik nicht genutzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr eine Befülleinrichtung für Kühlmittel, insbesondere für flüssigen Stickstoff, vorzuschlagen, die eine manuelle Befüllung des Detektors überflüssig macht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Kühlmittelbefülleinrichtung einen Kühlmittelvorratsbehälter mit einem Ventil und einer daran angeschlossenen Leitung zur Befüllung eines Detektors und eine Steuereinrichtung mit einer Zeitschaltuhr und einem angeschlossenen Temperatursensor umfasst, die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das Ventil durch die Zeitschaltuhr zu vorbestimmten Zeitpunkten zu öffnen, so dass Kühlmittel in die Leitung zur Befüllung des Detektors freigegeben wird, wobei die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, das Ventil bei Detektion eines Temperaturschwellwerts durch den Temperatursensor an dem zu befüllenden Detektor zu schließen, so dass kein weiteres Kühlmittel in die Leitung freigeben wird.
Mit der hier vorgeschlagenen Befülleinrichtung kann die Befüllung eines Detektors mit Kühlmittel in festgelegten Zeitabständen aus einem großen Vorratsbehälter automatisch erfolgen. Hierzu ist insbesondere die Steuereinrichtung mit der Zeitschaltuhr vorgesehen, die in zeitlich einstellbaren Abständen durch Öffnen eines Absperrventils die Zufuhr von Kühlmittel einleitet. Über ein am Kopf des Detektors angebrachten Temperatursensor kann aus dem zu befüllenden Detektor überlaufendes Kühlmittel erkannt werden. Wenn ein einstellbarer Schwellwert der Temperatur erreicht wird, schließt die Steuerung das Absperrventil am Vorratsbehälter und leitet das Ende der Befüllung ein. Wird dieser Prozess fortlaufend ausgeführt, wird eine automatische, dauerhafte Befüllung des Detektors und somit ein zeitlich kontinuierlicher Messvorgang gewährleistet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Detektoreinrichtung mit mindestens einem Detektor mit Kühlmittelkühlung, insbesondere mit flüssigem Stickstoff als Kühlmittel, vorzuschlagen, die für einen kontinuierlichen Einsatz in Abgasmessanlagen geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Detektoreinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Dadurch, dass die Detektoreinrichtung, neben dem Detektor, eine Befülleinrichtung für Kühlmittel aufweist, kann die Befüllung des Detektors automatisiert erfolgen, so dass der Füllstand an Kühlmittel innerhalb des Detektors stets sichergestellt werden kann und grundsätzlich kein manueller Eingriff, sprich die Befüllung des Detektors mit Kühlmittel von Hand, notwendig ist. Hierdurch kann eine mit einer derartigen Detektoreinrichtung ausgestattete Abgasmessanlage hochautomatisiert betrieben werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
1 eine erfindungsgemäße Detektoreinrichtung, sowie eine erfindungsgemäße Befülleinrichtung für Kühlmittel;
2 einen Detektor in einer Draufsicht.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen.
Eine Detektoreinrichtung umfasst im Wesentlichen eine Kühlmittelbefülleinrichtung 1, sowie einen Detektor 11. Der Detektor 11 weist eine Einfüllöffnung 12 zum Einfüllen von Kühlmittel auf.
Die Kühlmittelbefülleinrichtung 1 umfasst im Wesentlichen einen Kühlmittelvorratsbehälter 2, eine Steuereinrichtung 3, ein Ventil 5 mit einem elektrisches Stellglied (Stellglied nicht dargestellt), ein Temperatursensor 7, eine Leitung 9 für Kühlmittel, sowie eine Befüllsonde 10. Die Steuereinrichtung ist ferner mit einer Zeitschaltuhr 4 ausgestattet.
Das in dem Kühlmittelvorratsbehälter 2 befindliche flüssige Kühlmittel, vorzugsweise flüssiger Stickstoff, kann grundsätzlich über die Leitung 9 für Kühlmittel in den Detektor 11 gelangen. Zwischen einem Ausgang des Kühlmittelvorratsbehälters 2 und der Leitung 9 ist das Ventil 5 mit einem elektrischen Stellglied zwischengeschaltet, so dass das Austreten von Kühlmittel durch die Leitung 9 über das Ventil 5 gesteuert werden kann. Als Einfüllhilfe bzw. als Einfülladapter ist die Befüllsonde 10 vorgesehen, die endseitig der Leitung 9 befestigt ist. In Zusammenschau mit der Steuereinrichtung 3 ergeben sich weitere Details und die Funktion der Kühlmittelbefülleinrichtung 1 aus den nachfolgenden Ausführungen.
Die Zeitschaltuhr 4 gibt der Steuereinrichtung 3 zu voreingestellten Zeiten ein Signal zur Öffnung des Ventils 5. Die Steuereinrichtung 3 weist hierzu geeignete eine Leistungselektronik auf, um das elektrische Stellglied des Ventils 4 anzusteuern. Auch sind die Steuereinrichtung 3 und das Ventil 5 bzw. das elektrische Stellglied des Ventils 5 mit einer elektrischen Leitung 6 verbunden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 3 bzw. die Zeitschaltuhr 4 alle 12 Stunden das Ventil 5 öffnet oder auch beispielsweise zu festgelegten Uhrzeiten, wie beispielsweise um 12:00, 24:00 etc. Durch das Öffnen des Ventils 5 wird der Befüllvorgang gestartet.
Erreicht das flüssige Kühlmittel den Nenninhalt des Detektors 11, tritt bereits vorher flüssiges Kühlmittel aus der Einfüllöffnung 12 des Detektors 10 aus. Dieses wird durch Abkühlung des Temperatursensors 7 erkannt, der vorteilhafterweise in der Nähe der Einfüllöffnung 12 positioniert ist. Diese Information wird mittels einer elektrischen Leitung 8 an die Steuereinrichtung 3 übermittelt. Die Steuereinrichtung 3 schließt ab unterschreiten eines Temperaturschwellwerts das Ventil 5 über das elektrische Stellglied. Hierzu sind die Steuereinrichtung 3 und das Ventil bzw. das elektrische Stellglied des Ventils 5 mit der elektrischen Leitung 6 verbunden.
Es ergibt sich letztendlich ein kontinuierlicher Befüllungsprozess, bei dem der Befüllungsvorgang zu vorbestimmten Zeiten gestartet wird und durch unterschreiten eines Temperaturschwellenwertes, der eine ausreichende Füllung des Detektors 11 mit Kühlmittel signalisiert, zunächst beendet wird, bis die Zeitschaltuhr den Befüllvorgang erneut anstößt.
Die Kühlmittelbefülleinrichtung 1, insbesondere die Steuereinrichtung, ist mit Sicherheitseinrichtungen ausgestattet.
Es ist beispielsweise vorgesehen, dass das Ventil 5 mit einer automatischen Rückstelleinrichtung (nicht dargestellt) ausgestattet ist. Die Rückstelleinrichtung ist dazu eingerichtet, dass das Ventil 5 bei einem plötzlichen Stromausfall sofort geschlossen wird. Hierdurch wird entsprechend eine „fail-safe-Funktion” sichergestellt.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 3 mit einer Befüllzeitbegrenzungseinrichtung (nicht dargestellt) ausgestattet ist, über die eine maximale Befüllzeit festgelegt werden kann. Es ist vorgesehen, dass das Ventil 5 nach Erreichen der vorbestimmten maximalen Befüllzeit automatisch schließt, unabhängig davon, ob der Temperatursensor 7 bereits ein Überlaufen des Kühlmittels aus dem Detektor 11 detektiert hat oder nicht. Hierdurch wird entsprechend ein „Plausibilitätscheck” durchgeführt.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Kühlmittelbefülleinrichtung 1, insbesondere die Steuereinrichtung 3, derart ausgestaltet ist, dass die Einstellung der maximalen Befüllzeit und des Temperaturschwellwerts nur im Steuergerät 3 eingestellt werden kann, um eine versehentliche Manipulation der Steuerungsfunktionen auszuschließen (Bediensicherheit).

1: Kühlmittelbefülleinrichtung
2: Kühlmittelvorratsbehälter (Dewar-Behälter für Stickstoff)
3: Steuereinrichtung
4: Zeitschaltuhr
5: Ventil mit elektrischem Stellglied
6: elektrische Anschlussleitung
7: Temperatursensor
8: elektrische Anschlussleitung
9: Leitung für Kühlmittel
10: Befüllsonde
11: Detektor
12: Einfüllöffnung

Claims

Kühlmittelbefülleinrichtung (1) für Detektoren, insbesondere für Detektoren von Abgasmessanlagen, umfassend – einen Kühlmittelvorratsbehälter (2) mit einem Ventil (5) und einer daran angeschlossenen Leitung (9) zur Befüllung eines Detektors (11), – eine Steuereinrichtung (3) mit einer Zeitschaltuhr (4) und einem angeschlossenen Temperatursensor (7), wobei – die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, das Ventil (5) durch die Zeitschaltuhr (4) zu vorbestimmten Zeitpunkten zu öffnen, so dass Kühlmittel in die Leitung (9) zur Befüllung des Detektors freigegeben wird, wobei – die Steuereinrichtung (3) ferner dazu eingerichtet ist, das Ventil (5) bei Detektion eines Temperaturschwellwerts durch den Temperatursensor (7) an dem zu befüllenden Detektor (11) zu schließen, so dass kein weiteres Kühlmittel in die Leitung (9) freigeben wird.
Kühlmittelbefülleinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass endseitig der Leitung (9) eine Befüllsonde (10) angebracht ist, die zur Einbringung in eine Einfüllöffnung (12) eines Detektors eingerichtet ist.
Kühlmittelbefülleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) mit einer Rückstelleinrichtung ausgestattet ist, die dazu eingerichtet ist, dass das Ventil (5) bei einem Stromausfall geschlossen wird.
Kühlmittelbefülleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) mit einer Befüllzeitbegrenzungseinrichtung ausgestattet ist, über die eine maximale Befüllzeit vorbestimmt werden kann, wobei die Befüllzeitbegrenzungseinrichtung dazu eingerichtet ist, dass das Ventil (5) nach Erreichen der vorbestimmten maximalen Befüllzeit geschlossen wird.
Kühlmittelbefülleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelbefülleinrichtung (1) derart ausgestaltet ist, dass die Einstellung der maximalen Befüllzeit ausschließlich an der Steuereinrichtung (3) vorgenommen werden kann.
Kühlmittelbefülleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelbefülleinrichtung (1) derart ausgestaltet ist, dass die Einstellung des Temperaturschwellwerts ausschließlich an der Steuereinrichtung (3) vorgenommen werden kann.
Detektoreinrichtung mit mindestens einem Detektor (11) mit Kühlmittelkühlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinrichtung mit einer Kühlmittelbefülleinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgestattet ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (11) mit einer Einfüllöffnung für Kühlmittel ausgestattet ist, wobei die Leitung (9) zur Befüllung des Detektors (11), insbesondere die Befüllsonde (10), in der Einfüllöffnung (12) angeordnet ist.
Detektoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (7) in der Nähe, vorzugsweise neben der Einfüllöffnung (12) des Detektors (11) angeordnet ist.