DE102017120384A1

DE102017120384A1 - Befüllvorrichtung zum Befüllen von Klimaanlagen mit CO2

Info

Publication number: DE102017120384A1
Application number: DE102017120384.2A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Schäfer
Original assignee: FFT Produktionssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: FFT Produktionssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2037-09-06
Also published as: DE102017120384B4; WO2019048010A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befüllvorrichtung zum Befüllen von Klimaanlagen mit CO₂ mit einer Versorgungseinrichtung, einer Abfülleinrichtung und einer die Versorgungseinrichtung mit der Abfülleinrichtung verbindenden Transporteinrichtung, sodass das CO₂ über die Versorgungseinrichtung zur Abfülleinrichtung transportierbar ist, wobei die Transporteinrichtung eine Ringleitung aufweist und die Befüllvorrichtung derart eingerichtet ist, dass das CO₂ in der Ringleitung insbesondere schaltbar zirkuliert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befüllvorrichtung zum Befüllen von Klimaanlagen mit CO₂ mit einer Versorgungseinrichtung, einer Abfülleinrichtung und einer die Versorgungseinrichtung mit der Abfülleinrichtung verbindenden Transporteinrichtung, sodass das CO₂ über die Versorgungseinrichtung zur Abfülleinrichtung transportierbar ist.
In der DE 10 2015 221 328 A1 ist ein Klimaanlagen-Wartungssystem mit einem Abgabebehälter, einer Vakuumpumpe, die fluidmäßig mit dem Abgabebehälter verbunden ist offenbart. Zudem ist in der DE 10 2015 006 189 A1 ein Verfahren zur Füllstands- und Füllmengenerhöhung einer Fahrzeugkälteanlage mit einem Kältemittelkreislauf offenbart.
Vorrichtungen zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen mit dem Kältemittel R744 sind in der DE 10 2014 011 836 A1 , in der DE 10 2014 011 051 A1 und in der DE 10 2015 001 767 A offenbart.
In der DE 10 2015 207 808 A1 wird eine Volumenausgleichsvorrichtung mit einem Gehäuse mit einem definierten Innenvolumen offenbart, wobei das Gehäuse eine Anschlussöffnung aufweist, mittels welcher das Gehäuse mit einem fluidführenden Element eines Kältemittelkreislaufs verbindbar ist.
Ein Kühlmittelsystem zum Füllen eines Kühlmittels mit Kühlmittel ist zudem in der DE 11 2005 001 670 T5 offenbart.
Eine Befüllvorrichtung für Kraftfahrzeugklimaanlagen, die mit ungefährlichen und natürlichen Kältemitteln, insbesondere CO₂, betreibbar sind, sind in der DE 100 15 976 A1 offenbart. Eine Maschine zum Laden und Wiederherstellen eines Kühlmittels in einem Fahrzeugklimaanlagensystem ist in dem europäischen Patent EP 2 360 040 B1 offenbart.
Einen Füllapparat zum Befüllen einer Kältemaschine mit einem Kältemittel, insbesondere mit Kohlendioxid, ist in der 10 2007 006 876 A1 offenbart.
In der DE 10 2007 001 452 A1 ist ein Verfahren und ein Fahrzeug zur Ermittlung einer Kältemittelunterfüllung eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage für ein Fahrzeug offenbart.
Ein Ventil zum Befüllen von Kältemittelleitungen in Klimaanlagen ist in der DE 10 2006 017 431 B3 offenbart.
Der Gasdruck von CO₂, der für eine ausreichend schnelle Befüllung von KFZ-Klimaanlagen in der Automobil-Endmontage notwendig ist (benötigte Taktzeiten < 3 Minuten) liegt im Normalfall höher als der Eingangsdruck an der Schnittstelle der Füllanlage. Folglich muss innerhalb der Befüllanlage der CO₂-Druck erhöht werden. Vor allem bei mobilen Anlagen ist dies der Fall, da diese aus einer CO₂-Steigrohrflasche versorgt werden, und diese (im unbeheizten) Zustand, Drücke < 60 bar bei 20 °C zur Verfügung stellen. Aber auch bei zentralen Füllanlagen, welche durch eine CO₂-Zentralversorgungsanlage versorgt werden, ist ein Absinken des Druckes auf ein Niveau des Befülldruck möglich, und darf in solchen Fällen eben nicht zum Ausfall der Befüllanlage oder zu einer Verlängerung der Taktzeiten führen.
Der Befüllprozess ist im Wesentlichen durch die sehr schnelle Befüllung von bis 100 g/s gekennzeichnet. Eine Befüllung einer zum Beispiel 2-Liter-Kälteanlage dauert hierbei nur einige Sekunden. Aufgrund der schnellen Fließgeschwindigkeiten und der relativ geringen Viskosität von CO₂ kommt es zum Druckabfall bei der Befüllung, der - falls er zu stark ist- zur Verdampfung des Mediums führen kann und somit zu einer Erhöhung des Messfehlers bei der Massenmessung mittels eines Coreolis-Sensors.
Der Druckabfall muss somit möglichst minimiert werden, was durch den Vorhalt von Masse direkt in der Befüllanlage auf höherem Druckniveau als Befüllung ermöglicht werden kann.
Bei hohen Umgebungstemperaturen von bis zu 40°C herrscht der überkritische Phasenzustand CO₂ vor. Bei der Kompression der überkritischen Phase beziehungsweise des Phasengemisches (flüssig/überkritisch) erwärmt sich der Kompressor stärker verglichen zur Kompression einer rein flüssigen Phase bei < 20°C. Die Folgen eines sich erwärmenden Kompressors sind eine deutliche Reduzierung des Durchsatzes und somit der Speicherkapazität der Anlage, sowie die Reduzierung der Standzeit der Kompressordichtungen.
Aufgrund dessen, dass CO₂ im flüssigen Zustand bei ca. 31°C einen Phasenübergang realisiert, ist bei Umwelttemperaturen von bis zu 40°C eine exakte Befüllung nicht immer gewährleistet, da je nach der Phase des CO₂, das Abfüllen nicht definiert möglich ist. Insbesondere vor dem Hintergrund, dass CO₂ Massen-genau befüllt werden muss, stellt dies ein Problem dar.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Befüllvorrichtung zum Befüllen von Klimaanlagen mit CO₂ mit einer Versorgungseinrichtung, einer Abfülleinrichtung und einer die Versorgungseinrichtung mit der Abfülleinrichtung verbindenden Transproteinrichtung, sodass das CO₂ über die Versorgungseinrichtung zur Abfülleinrichtung transportierbar ist, wobei die Transporteinrichtung eine Ringleitung aufweist und die Befülleinrichtung derart eingerichtet ist, dass das CO₂ in der rechten Ringleitung schaltbar zirkuliert.
Somit ist es vorliegend nicht mehr notwendig, in einem einzigen Kühlvorgang die gesamte, bei der Kompression von Anfangsdruck auf Enddruck notwendige Wärme abzuführen, sondern durch das Aufrechterhalten einer Ringströmung durchläuft das Fluid (CO₂) den Kühler und den Kompressor mehrmals. Dadurch kann kontinuierlich die Temperatur des gesamten sich in der Anlage befindlichen Fluids entweder gesenkt oder auf ein definiertes Niveau stabilisiert werden. Folglich kann deshalb ein Kälteaggregat in der Ringleitung mit entsprechender minimierter Kälteleistung ausgelegt und betrieben werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das gesamte, sich in der Anlage befindliche Fluid, konditioniert wird, und dieses nicht auf die Speichervolumina beschränkt ist.
Im Ring werden somit insbesondere alle Rohrleitungsabschnitte, alle Komponenten und dergleichen auf ein Temperaturenniveau gehalten. Dadurch wird ein thermodynamisch ausgeglichener und eingeschwungener Zustand erreicht, wodurch sich beispielsweise eine Massenmessung vereinfacht und die Genauigkeit verbessert wird.
Folgendes Begriffliche sei erläutert:
Die „Befüllvorrichtung“ dient insbesondere zum Versorgen einer Klimaanlage mit dem entsprechenden Kältemittel. Dabei kann die Befüllanlage als Festanlage und als mobile Anlage ausgeführt sein. Eine mobile Befüllvorrichtung wird beispielsweise insbesondere bei Kfz-Werkstätten vor Ort eingesetzt, um Klimaanlagen von Fahrzeugen mit dem entsprechenden Kältemittel zu versehen.
Als Kältemittel werden insbesondere Kältemittel verwendet, welche flüssig sind. Besonders bevorzugt wird CO₂ eingesetzt. CO₂ als Kältemittel hat die Bezeichnung R-744. Aus thermodynamischer Sicht zeichnet sich Kohlendioxid durch geringe Viskosität und gute Wärmeübergangswerte aus. Insbesondere ist eine gute volumetrische Kälteleistung bei hoher Drucklage vorteilhaft. Der Vorteil von CO₂ gegenüber anderen Kältemitteln ist insbesondere der, dass CO₂ bereits natürlich in der Atmosphäre vorkommt.
Eine „Klimaanlage“ ist insbesondere eine Anlage zum Erzeugen und Aufrechterhalten einer angenehmen beziehungsweise benötigten Raumluftqualität. Bei dieser Raumluftqualität gehen insbesondere Temperatur, Feuchtigkeit und Reinheit ein. Der Vorteil bei einer Klimaanlage ist der, dass diese unabhängig von Wetter, Abwärme und menschlichen oder technischen Emissionen die benötigte Raumluftqualität bereitstellen kann. Eine Klimaanlage hat somit die Aufgabe, die Luft eines Raumes (insbesondere den Raum eines Fahrzeuges) in einen bestimmten Zustand zu bringen und zu halten. In diesem Zusammenhang wird auch von Konditionieren gesprochen. Eine der wichtigsten Funktionen einer Klimaanlage ist die Raumluftkühlung. Durch die geringe Raumausdehnung eines Innenraumes eines Fahrzeuges, der im Allgemeinen von einer metallischen Außenhülle und einer Verglasung umgeben ist, kann sich ein PKW bei Sonneneinstrahlung sehr stark aufheizen. Der Einsatz einer Klimaanlage kann unterstützend bei dem Herunterkühlen des Fahrgastinnenraumes wirken.
Zum Betrieb einer Klimaanlage wird ein Kältemittel benötigt, welches vorliegend insbesondere CO₂ ist.
Eine „Versorgungseinrichtung“ ist insbesondere eine Einrichtung, welche das Kältemittel zur Verfügung stellt. Bei fest installierten Befüllvorrichtungen, kann dies beispielsweise eine zentrale Versorgung sein, wobei bei mobilen Befüllvorrichtungen häufig übliche (Steigrohr)Gasflaschen zum Einsatz kommen.
Eine „Transporteinrichtung“ verbindet im Allgemeinen die Versorgungseinrichtung mit der Abfülleinrichtung. Im einfachsten Fall handelt es sich bei der Transportvorrichtung um einen Schlauch oder ein Rohr, in dem das Kühlmittel (CO₂) geführt wird. Zudem können unterschiedliche Bauteile wie Sensoren, Druckminderer und dergleichen vorgesehen sein.
Die „Abfülleinrichtung“ ist insbesondere der Teil, der Befüllvorrichtung, welcher mit der zu befüllenden Klimaanlage kontaktiert wird. Hier können sowohl feste Rohre, als auch bevorzugt, aufgrund ihrer Flexibilität, elastische Rohre eingesetzt werden. Am Ende dieser Abfülleinrichtung sind insbesondere Adapter vorgesehen, welche eine lösbar-feste Verbindung mit der Klimaanlage eingehen können, sodass das Kältemittel in die Klimaanlage gelangen kann. Dabei kann die Abfülleinrichtung ebenfalls Bauteile wie Druckminderer, Sensoren (Dichte- oder Massesensoren) und dergleichen aufweisen. Zudem weist die Abfülleinrichtung häufig auch Rückführungen auf, welche beispielsweise CO₂ im Totraum (Füllstück der Klimaanlage) in einen Außenbereich abführen. Zudem kann über die Rückführungen überschüssiges CO₂ in der Abfülleinrichtung nach dem Befüllen abgeführt werden.
Die „Ringleitung“ kann die Transporteinrichtung in Gänze bilden oder einen Teil der Transporteinrichtung sein. Wesentlich dabei ist, dass eine Rückführung gegeben ist, sodass ein Kältemittel in der Ringleitung zirkulieren kann.
Der Vorteil dabei ist, dass das Kältemittel dabei mehrfach mit einem oder demselben Bauteil wie beispielsweise die Temperiereinrichtung oder dem Kompressor in Kontakt geraten kann. Insbesondere während des Abfüllens des Kältemittels in die Klimaanlage kann die Ringleitung dabei von der Abfülleinrichtung abgetrennt sein. Dies kann beispielsweise durch einen schaltbares Ventil oder mehrere schaltbare Ventile realisiert werden. Insbesondere wird dann in den befüllfreien Zeiten das in der Ringleitung befindliche Kältemittel zirkulierend durch die Ringleitung geführt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Ringleitung einen Kompressor und/oder eine Ringtemperiereinrichtung auf, sodass zirkuliertes CO₂ verdichtbar und/oder temperierbar ist.
Insbesondere vor dem Hintergrund, wenn die Versorgungseinrichtung mit CO₂-Steigrohrflaschen versorgt wird, ist sowohl die Temperatur als auch der Druck für das Befüllen der Klimaanlagen nicht geeignet. In diesem Fall prägen der Kompressor und die Ringtemperiereinrichtung dem Kältemittel den entsprechenden Druck und die gewünschte Temperatur auf.
Bei der „Ringtemperiereinrichtung“ kann es sich um ein Kühlgerät wie beispielsweise einen Plattenwärmetauscher handeln. Wesentlich dabei ist, dass in den meisten Fällen Wärme aus dem Kältemittel entnommen und in die Umwelt abgeführt wird.
Ein „Kompressor“ wird auch Verdichter genannt und ist insbesondere eine Fluid-Energiemaschine, welche zum Komprimieren von Gasen verwendet wird. Vorliegend komprimiert der Kompressor das Kältemittel insbesondere auf einen Druck von 90 bar oder 120 bar.
In dieser Ausführungsform ist die Ringleitung insbesondere derart ausgestaltet, dass der Kompressor mittels einem Pumpen ein Zirkulieren des CO₂s und somit des Kältemittels in der Ringleitung bewirkt. Insbesondere aufgrund dessen, dass vor dem Kompressor und nach dem Kompressor unterschiedliche Drücke vorherrschen, führt dies zu einem Zirkulieren des Kältemittels bei geschlossener Ringleitung. Somit realisiert der Kompressor eine Pumpwirkung
Um die Ringleitung zu schließen und im geschlossenen Zustand CO₂ oder das Kältemittel in der Ringleitung zirkulieren zu lassen, kann zwischen der Ringleitung und der Abfülleinrichtung eine Schalteinheit, insbesondere ein Absperrkugelhahn angeordnet sein.
Wie bereits ausgeführt, dabei kann beispielsweise der Abfülleinrichtung soviel Kältemittel zugeführt werden, dass eine Klimaanlage ausreichend befüllbar ist. Nach dem Bereitstellen der benötigten Menge an Kältemittel kann wiederum die Schalteinheit angesteuert und somit die Ringleitung geschlossen werden, worauf das in der Ringleitung befindliche Kühlmittel zirkuliert und definiert auf Temperatur und/oder Druck eingestellt wird.
In einer weiteren Ausprägungsform weist die Abfülleinrichtung einen Befülladapter und die Ringleitung eine Adapteraufnahme auf, sodass im Falle einer Verbindung des Befülladapters mit der Adapteraufnahme ein Teil der Abfülleinrichtung die Ringleitung mit ausbildet.
Somit kann in der Abfülleinrichtung befindliches Kühlmittel zirkulierend in den Kreislauf der Ringleitung eingefügt werden. Weiterhin wird dem in der Abfülleinrichtung befindlichen Kühlmittel, beispielsweise durch die Ringleitungtemperiereinrichtung und den Kompressor, die gewünschte Temperatur und Druck aufgeprägt.
Dabei entspricht insbesondere die Adapteraufnahme an der Ringleitung baulich einer Adapteraufnahme einer Klimaanlage, an die üblicherweise zum Befüllen der Befülladapter der Abfülleinrichtung angesetzt wird. Dabei wirken insbesondere Befülladapter und Adapteraufnahme derart zusammen, dass eine geschlossene Verbindung gegeben ist.
Um ausreichend Kältemittel der Abfülleinrichtung zur Verfügung stellen zu können, kann der Ringleitung ein Speicherreservoir zugeordnet sein, oder die Ringleitung das Speicherreservoir aufweisen.
Speicherreservoir kann dabei insbesondere durch einen größeren Querschnitt realisiert werden.
In einer Ausführungsform, welche insbesondere auch unabhängig von der Ringleitung realisierbar ist, weist die Abfülleinrichtung eine Abfülltemperiereinrichtung auf, welche derart eingerichtet ist, dass abhängig von einer Außentemperatur dem CO₂, und somit dem Kühlmittel, in der Abfülleinrichtung eine Zusatztemperatur aufgeprägt wird, sodass das CO₂ eine CO₂-Temperatur aufweist und dadurch eine eindeutige CO₂-Phase ausbildet, und ein Temperaturbereich um den kritischen Punkt dadurch ausgeschlossen wird, dass die CO₂-Temperatur einen Temperaturwert unterhalb oder oberhalb des kritischen Punktes aufweist. Somit ist das CO₂ entweder in dem eindeutigen Zustand „flüssig“ oder in dem eindeutigen Zustand überkritisch.
Somit ist es nicht mehr notwendig bei hohen Umgebungstemperaturen die gesamte Rohrleitungsstrecke, welche durch die Abfüllleitungen gebildet wird, auf eine konstante Temperatur im flüssigen Bereich zu kühlen. Vielmehr erfolgt mittels Temperierung eine Anpassung an die Umgebungstemperatur.
Durch eine höhere Temperatur der Befüllstrecke (Abfüllleitung) ist ein Anwärmen während einer Blockpause (Stillstand) nicht möglich, wodurch eine Druckentlastung der Befüllstrecke notwendig wäre. Eine Druckentlastung bei Erwärmen ist jedoch störend für das Bestimmen der Masse, da die Masse im Befüllschlauch bereits durch den vorgeschalteten Massensensor abgemessen wurde. Ein Masseverlust durch ein Entlüften oder dergleichen kann somit ebenfalls vermieden werden, sodass eine Kontamination der Umgebungsluft minimiert wird.
Folgendes Begriffliche sei erläutert:
Eine „Außentemperatur“ ist insbesondere die Temperatur, welche sich in direkter Umgebung der Abfülleinrichtung ausbildet.
Eine „Zusatztemperatur“ ist insbesondere eine Temperatur, die garantiert, dass eine Temperatur des Kältemittels oberhalb der Außentemperatur durch Aufprägen von Wärme eingestellt wird. Mithin wird dadurch dem CO₂ eine definierte Phase aufgeprägt.
In einer einfachen Ausgestaltung wird bei einer Außentemperatur bis zu 25°C eine Zusatztemperatur von 3°C dem CO₂ aufgeprägt. Somit hat das flüssige CO₂ eine Temperatur von 28°C. In diesem Zustand ist bei den gegebenen Drücken das CO₂ im eineindeutigen Zustand „flüssig“.
Der „kritische Punkt“ von CO₂ liegt bei ca. 31°C. Bei dieser Temperatur tritt das CO₂ von einem flüssigen in einen überkritischen Zustand über. Dies hat jedoch zur Folge, dass ein massengenaues Abfüllen des CO₂ nicht realisierbar ist.
Somit wird insbesondere eine Temperaturbandbreite um den kritischen Punkt ausgeblendet und vermieden, dass das CO₂ eine Temperatur innerhalb dieser Temperaturbandbreite aufweist.
Dies wird insbesondere durch die vorliegende Erfindung vermieden. So wird beispielsweise bei Temperaturen oberhalb von 25°C das CO₂ auf eine Temperatur deutlich oberhalb 31°C (beispielsweise 34°C) erwärmt. In diesem Fall ist das in der Abfülleinrichtung befindliche CO₂ im überkritischen Zustand. Eine flüssige Phase ist ausgeschlossen. Weiterhin wird in diesem Beispiel bei Außentemperaturen von 31° C oder mehr wiederum eine Zusatztemperatur von 3°C aufgeprägt, sodass beispielsweise bei 40°C Außentemperatur das CO₂ eine Temperatur von 43°C aufweist. Über die Auswahl der Zusatztemperatur kann insbesondere dabei die Temperaturbandbreite eingestellt werden.
Insbesondere in der Ausbildungsform, in der die Abfülleinrichtungen einen Massesensor aufweist, kann vorliegend ein definiertes Füllen der Klimaanlage durchgeführt werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Befüllvorrichtung derart eingerichtet ist, dass eine Auswertung des Massesensors anhand der eindeutigen CO₂-Phase (flüssig oder überkritisch) erfolgt, sodass eine Abfüllmasse des CO₂ in die Klimaanlage eindeutig bestimmbar ist.
Somit liegt ein Kern der Erfindung insbesondere darin, dass der Abfüllvorgang mit einer definierten Phase von CO₂ erfolgt. Mischphasen sind somit ausgeschlossen. Weiterhin beruht ein Gedanke darauf, dass ein Massesensor aufgrund der Kenntnis, ob ein flüssiger oder überkritischer Zustand des CO₂ vorliegt, entsprechend betrieben wird, sodass Massegenauigkeit gegeben ist.
Ein „Massesensor“ ist insbesondere ein Coreolis-Messsensor. Dabei ist nicht zwingend, dass die Masse direkt bestimmbar ist, sondern vorliegend gelten alle Sensoren als Massesensoren, sofern beispielsweise durch Kenntnis des Drucks, der Viskosität und der Temperatur auf die Masse geschlossen werden kann. Beispielsweise reicht es aus, wenn ein Parameter in der Abfülleinrichtung bestimmt wird. Somit können Massesensoren eingesetzt werden, welche beispielsweise auf mechanischen, optischen, akustischen und/oder thermischen Messprinzipien oder vergleichbarer Messtechnik beruhen, wie das insbesondere bei Ultraschallsensoren, IR-Sensoren, Flügelradsensoren oder dergleichen der Fall ist.
Insbesondere wird ein sogenannter Coreolis-Massendurchflussmesser (CMD) eingesetzt, welcher in einem Durchflussmessgerät eingesetzt wird, dass den Massenstrom von durchströmenden Flüssigkeiten oder Gasen misst. Das Messverhalten beruht dabei insbesondere auf dem Coreolis-Prinzip.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Versorgungseinrichtung eine erste CO₂-Steigrohrflasche, eine zweite CO₂-Steigrohrflasche und eine Flaschenumschalteinheit auf, wobei die Versorgungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass abhängig von einem Messwert, die Flaschenumschalteinheit eine Versorgung der Transproteinrichtung mit CO₂ dadurch realisiert, dass eine Umschaltung von der ersten CO₂-Steigrohrflasche zur zweiten CO₂-Steigrohrflasche erfolgt.
Insbesondere in dem Zusammenspiel mit dem Speicherreservoir kann somit gewährleistet werden, dass auch bei mobilen Befüllvorrichtungen immer ausreichend Kühlmittel zur Verfügung steht, um eine Klimaanlage mit dem Kühlmittel zu befüllen.
Als Messwert kann hierbei insbesondere das Gewicht einer CO₂-Steigrohrflasche dienen, welche, das Tara abgezogen, einen Hinweis auf die Befüllmenge in der Flasche gibt.
Sobald ein Grenzwert unterschritten wird, wird die zweite CO₂-Steigrohrflasche aktiviert und die erste abgeschaltet. Somit versorgt die zweite CO₂-Steigrohrflasche die Transporteinrichtung und mithin die Abfülleinrichtung.
Dadurch, dass vorliegend ein Flaschenwechsel stattfand, kann insbesondere in diesem Fall ein Alarmsignal signalisiert werden, sodass beispielsweise eine Arbeitskraft die entsprechend leere erste CO₂-Steigrohrflasche durch eine volle erste CO₂-Steigrohrflasche ersetzt. Dieses Prinzip ist auch auf mehrere Steigrohrflaschen anwendbar.
Auch können mit einer der vorliegenden Befüllvorrichtungen Kalibriermessungen durchgeführt werden. Beispielsweise ist dabei der Ringleitung ein zuschaltbarer Messraum zugeordnet, in den eine CO₂-Befüllung mittels der Abfülleinrichtung eingebracht wird. Die Masse dieser CO₂-Befüllung (Ist-Wert) wird bestimmt (beispielsweise durch wägen) und es werden Abweichungen von einem Sollwert ermittelt. Entsprechend einem Soll-Ist-Vergleich können die Befüllparameter der Abfülleinrichtung geändert werden, sodass eine Massegenauigkeit des CO₂ gegeben ist. Beispielsweise kann durch ein Schalten eines Ventils das CO₂ in dem Messraum der Ringleitung zugeführt werden. Somit können Kalibriermessungen erfolgen, welche die Umwelt kaum mit CO₂ kontaminieren.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige

1 eine stark schematische Darstellung einer CO₂-Befüllvorrichtung mit einer Versorgungseinrichtung, einer Transporteinrichtung und einer Abfülleinrichtung.

Eine CO₂-Befülleinrichtung 101 weist eine Versorgungseinrichtung 103, eine Transporteinrichtung 105 und eine Abfülleinrichtung 107 auf.
Die Versorgungseinrichtung 103 wird durch eine erste CO₂-Steigrohrflasche 131 und eine zweite CO₂-Steigrohrflasche 133 gebildet, welche über schaltbare Ventile 138, welche mittels einer Steuerung 139 steuerbar schaltbar sind, die Zuleitung 141 versorgen. Zudem weist die Versorgungseinrichtung 103 eine erste Waage 135 der ersten CO₂-Steigrohrflasche 131 und eine zweite Waage 137 der zweiten CO₂-Steigrohrflasche auf. Die CO₂-Steigrohrflaschen sind so auf den Waagen angeordnet, dass diese das Gewicht der Flaschen bestimmen.
Die Zuleitung 141 versorgt die Transporteinrichtung 105, welche eine Ringleitung 151 aufweist. In der Ringleitung 151 sind nacheinander ein Plattenwärmetauscher 153, ein Kompressor 155, ein Vorratsbehälter 157, ein schaltbares Kugelventil 159 und eine Adapteraufnahme 167 angeordnet. Vom schaltbaren Kugelventil 159 führt eine Leitung zur Abfülleinrichtung 107.
Diese weist eingangsseitig einen Druckminderer 173 auf. Nach dem Druckminderer 173 folgt eine Abfüllleitung 171, an der entlang eine Rohrbegleitheizung 179 angeordnet ist. Nach der Rohrbegleitheizung 179 ist ein Coreolis-Massendurchflusssensor 175 angeordnet und am Ende der Abfüllleitung ist ein Abfülladapter 177 angebracht.
Vorliegend soll die erste CO₂-Steigrohrflasche 131 über die Zuleitung 141 die Transporteinrichtung 105 versorgen. Das CO₂ wird durch den Plattenwärmetauscher 153 geführt und dabei auf die Betriebstemperatur abgekühlt. Der nachfolgende Kompressor 155 erhöht den Druck des abgekühlten CO₂. Aufgrund dessen, dass vor dem Kompressor ein niedrigerer Druck als nach dem Kompressor vorliegt, wird das CO₂ durch die geschlossene Ringleitung 151 gepumpt. Zudem füllt dabei das CO₂ den Vorratsbehälter 157 auf. Im geschlossenen Zustand der Ringleitung 151 wird anschließend das CO₂ zum Plattenwärmetauscher 153 zurückgeführt und die entsprechenden Prozeduren wiederholen sich, sodass das CO₂ in der Ringleitung 151 zirkuliert. Durch Beschalten des schaltbaren Kugelhahnventils 159 wird die Abfülleinrichtung 107 mit CO₂ versorgt.
Dabei wird die Umgebungstemperatur mittels eines Temperatursensors (nicht dargestellt) ermittelt. Sofern die Temperatur unter 25°C liegt, wird dem in der Abfüllleitung 171 befindlichen CO₂ durch die Rohrbegleitheizung 179 eine Temperatur aufgeprägt, welche 3°C oberhalb der Umgebungstemperatur liegt.
Anschließend bestimmt der Coreolis-Durchflussmesssensor 175 mittels entsprechender Elektronik die Masse, welche einer an den Abfülladapter 177 angeschlossenen Klimaanlage eingeführt werden soll. Nach dem Abfüllen wird der Abfülladapter 177 an die Adapteraufnahme 167 angeschlossen, sodass die Ringleitung um die Abfüllleitung 171 vergrößert wird.
Entsprechend wird das in der Abfüllleitung 171 befindliche CO₂ in den Kreislauf der Ringleitung 151 zurückgeführt, durch den Plattenwärmetauscher 153 abgekühlt, und mittels des Kompressors 155 verdichtet.
Sobald eine neue Klimaanlage befüllt werden soll, wird der Abfülladapter 177 von der Adapteraufnahme 167 gelöst und mit einem entsprechenden Adapteraufnahme der zu befüllenden Klimaanlage verbunden. Somit kann das Befüllen neu erfolgen.
Bezugszeichenliste

101: CO₂-Befüllvorrichtung
103: Versorgungseinrichtung
105: Transporteinrichtung
107: Abfülleinrichtung
131: Erste CO₂-Flasche
133: Zweite CO₂-Flasche
135: Waage der ersten CO₂-Flasche
137: Waage der zweiten CO₂-Flasche
138: Schaltbare Ventile
139: Steuerung
141: Zuleitung
151: Ringleitung
153: Plattenwärmetauscher
155: Kompressor
157: Vorratsbehälter
159: Schaltbares Kugelventil
167: Adapteraufnahme
171: Abfüllleitung
173: Druckminderer
175: Coreolis- Sensor
177: Abfülladapter
179: Rohrbegleitheizung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015221328 A1 [0002]
DE 102015006189 A1 [0002]
DE 102014011836 A1 [0003]
DE 102014011051 A1 [0003]
DE 102015001767 A [0003]
DE 102015207808 A1 [0004]
DE 112005001670 T5 [0005]
DE 10015976 A1 [0006]
EP 2360040 B1 [0006]
DE 102007001452 A1 [0008]
DE 102006017431 B3 [0009]

Claims

Befüllvorrichtung (101) zum Befüllen von Klimaanlagen mit CO₂ mit einer Versorgungseinrichtung (103), einer Abfülleinrichtung (107) und einer die Versorgungseinrichtung mit der Abfülleinrichtung verbindenden Transporteinrichtung (105), sodass das CO₂ über die Versorgungseinrichtung zur Abfülleinrichtung transportierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung eine Ringleitung (151) aufweist und die Befüllvorrichtung derart eingerichtet ist, dass das CO₂ in der Ringleitung insbesondere schaltbar zirkuliert.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringleitung einen Kompressor (155) und/oder eine Ringtemperiereinrichtung (153) aufweist, sodass zirkuliertes CO₂ verdichtbar und/oder temperierbar ist.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringleitung derart ausgestaltet ist, dass der Kompressor mittels Pumpen ein Zirkulieren des CO₂ in der Ringleitung bewirkt.
Befüllvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ringleitung und der Abfülleinrichtung eine Schalteinheit (159), insbesondere ein Absperrkugelhahn, angeordnet ist, sodass die Ringleitung schließbar ist und in einem geschlossenen Zustand CO₂ in der Ringleitung zirkuliert.
Befüllvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfülleinrichtung einen Befülladapter (177) und die Ringleitung eine Adapteraufnahme (167) aufweisen, sodass im Falle einer Verbindung des Befülladapters mit der Adapteraufnahme ein Teil der Abfülleinrichtung die Ringleitung mit ausbildet.
Befüllvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringleitung ein Speicherreservoir (157) zugeordnet ist oder die Ringleitung das Speicherreservoir aufweist.
Befüllvorrichtung insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfülleinrichtung eine Abfülltemperiereinrichtung (179) aufweist, welche derart eingerichtet ist, dass abhängig von einer Außentemperatur dem CO₂ in der Abfülleinrichtung eine Zusatztemperatur aufgeprägt wird, sodass das CO₂ eine CO₂-Temperatur aufweist und dadurch eine eindeutige CO₂-Phase ausbildet, und ein Temperaturbereich um den kritischen Punkt dadurch ausgeschlossen wird, dass die CO₂-Temperatur einen Temperaturwert unterhalb oder oberhalb des kritischen Punkts aufweist.
Befüllvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfülleinrichtung einen Massesensor (175) aufweist, sodass ein definiertes Befüllen einer Klimaanlage durchführbar ist.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllvorrichtung derart eingerichtet ist, dass eine Auswertung des Massesensors anhand der eindeutigen CO₂-Phase erfolgt, sodass eine Abfüllmasse des CO₂ in die Klimaanlage eindeutig bestimmbar ist.
Befüllvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung eine erste CO₂-Steigrohrflasche (131), eine zweite CO₂-Steigrohrflasche (133) und eine Flaschenumschalteinheit aufweist, wobei die Versorgungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass, abhängig von einem Messwert, die Flaschenumschalteinheit eine Versorgung der Transporteinrichtung mit CO₂ dadurch realisiert, dass eine Umschaltung von der ersten CO₂-Steigrohrflasche zur zweiten CO₂-Steigrohrflasche erfolgt.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Alarmanzeige, wobei die Befüllvorrichtung derart eingerichtet ist, dass abhängig von dem Messwert ein Alarm ausgegeben wird.