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Die Erfindung betrifft ein System zum Befüllen von CO2-Klimaanlagen mit Kohlendioxid.
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Klimaanlagen müssen im Rahmen ihrer Wartung regelmäßig mit Kühlmittel befüllt werden. Die Einhaltung der exakten Füllmenge ist insbesondere bei CO2-Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge sehr wichtig; beispielsweise muss bei einer vorgeschriebenen Befüllmenge der Klimaanlage von 750 g eine Toleranz von ±10 g eingehalten werden. Aufgrund der besonderen physikalischen Eigenschaften des Kohlendioxids und der erheblich höheren Betriebsdrücke können bei der Befüllung Erfahrungen, die bei Verwendung von Kältemitteln auf Fluorkohlenwasserstoffbasis wie R134a oder R1234yf gewonnen wurden, nicht ohne weiteres auf mit Kohlendioxid betriebenen Klimaanlagen übertragen werden.
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Aus der
DE 11 2005 002 836 T5 ist ein Verfahren zum Befüllen von CO
2-Klimaanlagen bekannt, bei dem die Klimaanlage zunächst mit einer die Sollfüllmenge unterschreitenden Menge befüllt wird. Anschließend wird iterativ durch Messung der Effizienz des Kühlsystems und – bei Feststellung der Ineffizienz – weitere Nachbefüllung versucht, die Klimaanlage mit einer zum ordnungsgemäßen Betrieb erforderlichen Menge an Kohlendioxid zu befüllen. Dieses Verfahren ist freilich sehr aufwändig und mit hohen Unsicherheiten verbunden.
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In der
DE 10 2008 021 488 A1 werden verschiedene Verfahren zum Befüllen von CO
2-Klimaanlagen genannt. Ausgehend von bekannten Verfahren, bei denen das Kohlendioxid im gasförmigen Zustand in die Klimaanlage eingefüllt wird und die aus verschiedenen Gründen als nachteilig empfunden werden, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, das Kohlendioxid vor der Befüllung zu verflüssigen und mittels einer Pumpe in die Klimaanlage zu füllen. Die insgesamt zugeführte Füllmenge soll sich aus der Laufzeit der Pumpe ergeben und wird durch eine Waage kontrolliert.
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Aus der
DE 10 2009 031 293 A1 ist eine Vorrichtung zum Befüllen von CO
2-Klimaanlagen bekannt, die als zentrales Element einen in zwei durch eine bewegliche, jedoch gasdichte Membran voneinander getrennte Kavitäten unterteilten Druckbehälter aufweist. Zum Befüllen einer Klimaanlage wird zunächst eine der beiden Kavitäten mit der vorgesehenen Menge an Kohlendioxid bei einer Temperatur zwischen –15°C und –25°C befüllt, wobei die exakte Füllmenge mittels einer Präzisionswaage kontrolliert wird. Nach der Befüllung wird diese Kavität mit der zu befüllenden Klimaanlage verbunden, und die zweite Kavität des Druckbehälters wird mit einem Druckmedium, beispielsweise Öl, befüllt, wodurch das in der ersten Kavität enthaltene Kohlendioxid in die Klimaanlage gepresst wird.
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Die genannten Vorrichtungen sind jedoch sehr aufwändig in Anschaffung und Betrieb. Die genaue Feststellung oder Überprüfung der Füllmenge mittels Präzisionswaage ist aufgrund des hohen Eigengewichts der durch die hohen Fülldrücke des Kohlendioxids erforderlichen Druckbehälter mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Auch ist es im Betrieb der Vorrichtung aufgrund der stofflichen Eigenschaften von Kohlendioxid erforderlich, die Bedingungen für Druck und Temperatur sehr genau einzuhalten, was insbesondere für kleinere Werkstätten mit einem kaum vertretbaren Aufwand verbunden ist.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Weg zur Erst- und Nachbefüllung von mit Kohlendioxid betriebenen Klimaanlagen aufzuzeigen, der schnell, zuverlässig und mit einem geringen apparativen Aufwand für den Anwender durchführbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Das erfindungsgemäße System zum Befüllen von CO2-Klimaanlagen mit Kohlendioxid umfasst eine mit einem Anschluss zum lösbaren Verbinden mit einer Anschlussarmatur für eine CO2-Klimaanlage ausgerüstete Kartusche zum Befüllen der Klimaanlage mit Kohlendioxid, wobei die Kartusche mit einer Füllmenge an Kohlendioxid vorkonfektioniert ist, die der vom Hersteller der Klimaanlage vorgegebenen Sollmenge des in die jeweilige Klimaanlage einzufüllenden Kohlendioxids entspricht.
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Nach Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen Kartusche und Klimaanlage fließt Kohlendioxid bis zum Druckausgleich in die Klimaanlage ein. Durch die Vorkonfektionierung der Kartusche wird somit genau die zur Befüllung der Klimaanlage erforderliche Menge an Kohlendioxid zugeführt. Weder ist eine aufwändige Abfüllanlage noch ein Abwiegen von Vorratsbehälter und/oder Klimaanlage vor, während oder nach der Befüllung erforderlich. Auf diese Weise ist es insbesondere auch für kleinere Werkstätten ohne weiteres möglich, die Befüllung von CO2-Klimaanlagen schnell, zuverlässig und ohne Gefahr für Mensch und Umwelt durchzuführen. Nach dem Füllvorgang wird die Kartusche von der Anschlussarmatur gelöst und kann anschließend entweder verworfen (Einwegprinzip) oder einem speziellen Abfüllbetrieb zugeführt und dort erneut befüllt werden (Mehrwegprinzip).
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Zweckmäßigerweise umfasst das erfindungsgemäße Befüllsystem eine Evakuierungseinrichtung, beispielsweise eine Vakuumpumpe, mittels der vor Beginn des Füllvorgangs ein Vakuum vorgegebenen Drucks innerhalb der Klimaanlage herstellbar ist. Durch Herstellen eines Höchstdrucks in der Klimaanlage von beispielsweise 10 mbar oder darunter vor der Befüllung wird die Menge an eingefülltem Kohlendioxid gut definiert. Darüber hinaus werden Verunreinigungen wie Wasserdampf, oder Luftbestandteile, durch die die Funktionsfähigkeit der Klimaanlage beeinträchtigt werden könnten, zumindest weitgehend aus der Klimaanlage entfernt.
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Die Anschlussarmatur ist entweder fest mit der Klimaanlage verbunden oder als eigenständige Einheit über geeignete Kupplungen sowohl mit der Klimaanlage als auch mit der Kartusche verbindbar ausgestaltet. Im letzteren Fall sind an die Anschlussarmatur bevorzugt zusätzliche Einrichtungen angeschlossen, wie beispielsweise einer Einrichtung zum Erfassen und Anzeigen des CO2-Durchflusses oder der Durchflussmenge während des Befüllvorgangs und/oder eine Einrichtung die die Beendigung des Füllvorgangs signalisiert.
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Um den Befüllvorgang weiter zu vereinfachen sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Anschlussarmatur eine Kupplung mit automatischem Schnellverschluss zum Anschließen der Kartusche an die Anschlussarmatur und/oder eine Kupplung mit automatischem Schnellverschluss zum Anschließen der Anschlussarmatur an die Klimaanlage umfasst. Nach dem Abtrennen der Kartusche bzw. der Klimaanlage von der Anschlussarmatur kann somit weder Kohlendioxid aus der Klimaanlage ausströmen, noch Luft, Feuchtigkeit oder sonstige Verunreinigungen in die Klimaanlage eindringen. Es ist im Rahmen der Erfindung auch vorstellbar, eine beispielsweise fest installierte Anschlussarmatur vorzusehen, an die gleichzeitig mehrere Klimaanlagen sowie die zugehörenden Kartuschen anschließbar sind.
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Eine abermals vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Anschlussarmatur mit einer Einrichtung zum Anzeigen von während des Füllvorgangs gemessenen Parametern ausgerüstet ist. Eine solche Einrichtung umfasst im einfachsten Fall beispielsweise eine mit einer Anzeigeeinrichtung ausgerüstete Messeinrichtung zur Messung des Durchflusses durch eine Verbindungsleitung zwischen Kartusche und Klimaanlage oder der durch eine solche Leitung hindurchgeführten Durchflussmenge. Eine solche Einrichtung ermöglicht es einer Bedienperson, den Ablauf des Befüllvorgangs zu überwachen. Aufwändigere Ausgestaltungen sehen beispielsweise vor, das Signal einer Messeinrichtung einer Steuereinheit zuzuleiten, die bei Vorliegen eines vorgegebenen Parameterwertes ein akustisches oder optisches Signal abgibt und/oder die Verbindung zwischen Kartusche und Klimaanlage automatisch trennt. Beispielsweise kann auf diese Weise die Beendigung des Befüllvorgangs optisch oder akustisch angezeigt werden. Ebenso im Rahmen der Erfindung vorstellbar sind automatische Warnsysteme, die beispielsweise eine fehlerhafte Ankupplung der Kartusche oder eine Leckage im Füllsystem detektieren.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Satz vorkonfektionierter Kartuschentypen jeweils unterschiedlicher Füllmenge vorgesehen, Typen von CO2-Klimaanlagen derart zugeordnet sind, dass die Füllmenge eines Kartuschentyps der Füllmenge eines Typs von CO2-Klimaanlagen entspricht. Jedem Typ von Klimaanlage ist somit ein eigener Kartuschentyp zugeordnet, der bevorzugt entsprechend gekennzeichnet ist. Ein solcher Kartuschensatz kann beispielsweise in einer Werkstatt vorgehalten werden; ist eine Klimaanlage eines bestimmten Typs zu befüllen, wird eine Kartusche des entsprechenden Typs ausgewählt und über die Anschlussarmatur an die Klimaanlage angeschlossen. Es ist im Rahmen der Erfindung im Übrigen nicht ausgeschlossen, dass unterschiedliche Typen von Klimaanlagen, die die gleichen Sollwerte bezüglich ihrer Kohlendioxid – Füllmenge aufweisen, mit dem gleichen Kartuschentyp befüllbar sind. Auch hier sollte der Kartuschentyp mit einer Kennzeichnung versehen sein, durch die die mit dieser Kartusche zu befüllenden Typen von Klimaanlagen kenntlich gemacht sind.
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Um das Anschließen einer für den jeweiligen Klimaanlagentyp nicht vorgesehenen CO2-Kartusche zu vermeiden, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Anschluss der Kartusche und/oder die Anschlussarmatur mit einer typenspezifischen Mimik ausgerüstet ist/sind, die das Anschließen eines falschen Typs mechanisch verhindert. Anstelle oder ergänzend zu einer typenspezifischen Anschlussmimik können im Rahmen der Erfindung an der Anschlussarmatur auch elektronische Systeme vorgesehen sein, die einen Fehlanschluss durch ein optisches oder akustisches Signal anzeigen, oder die mit einem Sicherheitssystem zusammenwirken, durch das die Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen Kartusche und Klimaanlage unterbunden wird.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine an eine CO2-Klimaanlage anschließbare Kartusche zum Befüllen der Klimaanlage mit Kohlendioxid, wobei die Kartusche mit einer Füllmenge an Kohlendioxid vorkonfektioniert ist, die der Sollmenge des in die jeweilige Klimaanlage befüllbaren Kohlendioxids entspricht. Um die zur Befüllung einer vorgegebenen Klimaanlage notwendige Menge an Kohlendioxid bereitzustellen braucht somit nur eine entsprechende, erfindungsgemäße Kartusche ausgewählt über eine Anschlussarmatur an die Klimaanlage angeschlossen werden. Aufwändige Apparaturen zum Abfüllen oder Abwiegen von Kohlendioxid sind somit am Ort der Befüllung nicht erforderlich.
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Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
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Die einzige Zeichnung (1) zeigt ein erfindungsgemäßes Füllsystem. Das Füllsystem 1 umfasst eine mit Kohlendioxid gefüllte Kartusche 2, die über eine Kupplung 3 lösbar mit einer Anschlussarmatur 4 verbunden ist. Die Anschlussarmatur 4 ist über eine weitere Kupplung 5 lösbar an eine CO2-Klimaanlage 6, beispielsweise der Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, angeschlossen. Bei den Kupplungen 3, 5 handelt es sich jeweils um Kupplungen mit automatischem Schnellverschluss, bei denen nach der Abtrennung der Kartusche 2 bzw. der Klimaanlage 6 die Strömungsverbindung automatisch geschlossen wird. In der Anschlussarmatur 4 ist des weiteren eine Sperrarmatur 7 vorgesehen. Über einen Evakuierungsanschluss 8 und einer gleichfalls mit automatischem Schnellverschluss ausgerüsteten Kupplung 9 sowie einer Sperrarmatur 10 ist die Klimaanlage 6 lösbar mit einer Vakuumpumpe 11 verbunden.
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Beim Betrieb des Füllsystems 1 wird die Kartusche 2 über die Kupplung 3 und die Klimaanlage 6 über Kupplung 5 an die Anschlussarmatur 4 angeschlossen, wobei zunächst die Sperrarmatur 7 geschlossen bleibt. Zugleich wird mittels Kupplung 9 die Klimaanlage 6 an die Vakuumpumpe 11 angeschlossen, um innerhalb der Klimaanlage 6 vorhandene Luft und sonstige Verunreinigungen abzusaugen, sowie um einen definierten Druck von beispielsweise 10 mbar innerhalb der Klimaanlage 6 herzustellen. Nach der Evakuierung der Klimaanlage 6 wird die Sperrarmatur 10 geschlossen und die Sperrarmatur 7 geöffnet. Die Kartusche 2 enthält eine vorkonfektionierte Menge an Kohlendioxid, die genau der werkseitig vorgegebenen Sollmenge an in die Klimaanlage 6 einzufüllendem Kohlendioxid entspricht. Nach Öffnen der Sperrarmatur 7 fließt dieses in die Klimaanlage 6 ein. Im Ausführungsbeispiel ist die Anschlussarmatur 4 mit einem Messgerät 12 ausgerüstet, das in einer die Kartusche 2 mit der Klimaanlage 6 verbindenden Leitung 13 den Durchfluss oder den Mengendurchfluss an Kohlendioxid während des Befüllvorgangs misst. Dadurch ist einer Bedienperson die Möglichkeit gegeben, den ordnungsgemäßen Ablauf des Füllvorgangs zu überwachen. Bevorzugt ist auf einer Anzeige des Messgeräts 12 ein Wert gekennzeichnet, dessen Erreichen einer Bedienperson redundant den vorgesehenen Abschluss des Füllvorgangs anzeigt; grundsätzlich ist die Befüllung jedoch beendet, wenn die Kartusche 2 so weit entleert ist, dass kein oder nahezu kein Durchfluss von Kohlendioxid mehr durch die Leitung 13 erfolgt. Anstelle oder ergänzend zum Messgerät 12 können auch andere Einrichtungen an der Anschlussarmatur 4 vorhanden sein, die einer Bedienperson den ordnungsgemäßen Ablauf und/oder etwaig auftretende Fehler anzeigen. Nach Beendigung der Befüllung wird die Kartusche 2 an der Kupplung 3 und die Klimaanlage 6 an der Kupplung 7 von der Anschlussarmatur 4 getrennt, und die Klimaanlage 6 ist mit einer betriebsfähigen Menge an Kohlendioxid gefüllt.
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Durch den Anschluss unterschiedlicher Typen von Kartuschen 2, die jeweils unterschiedliche Füllmengen an Kohlendioxid aufweisen, lässt sich die Füllanlage 1 zum Befüllen von Klimaanlagen 6 mit jeweils unterschiedlichen Sollfüllmengen nutzen. Bevorzugt ist in diesem Fall die Anschlussarmatur 4 und/oder die Kupplung 3 und/oder die Kupplung 7 mit einer speziellen typenspezifischen Mimik ausgestattet, die das Ankoppeln nur einer solchen Kartusche 2 erlaubt, deren Füllmenge der Sollfüllmenge des jeweiligen CO2-Klimaanlagentyps entspricht.
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Das System 1 ermöglicht eine schnelle und einfach Befüllung einer CO2-Klimaanlage, ohne dass es dazu einer aufwändigen Abfüllanlage bedarf. Es ist daher insbesondere auch für kleinere Werkstätten oder Klimaanlagenservicestellen geeignet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Füllsystem
- 2
- Kartusche
- 3
- Kupplung
- 4
- Anschlussarmatur
- 5
- Kupplung
- 6
- Klimaanlage
- 7
- Sperrarmatur
- 8
- Evakuierungsanschluss
- 9
- Kupplung
- 10
- Sperrarmatur
- 11
- Vakuumpumpe
- 12
- Messeinrichtung
- 13
- Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112005002836 T5 [0003]
- DE 102008021488 A1 [0004]
- DE 102009031293 A1 [0005]
