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Vorrichtung zum Füllen von Kältemaschinen mit flüssigen Kältemitteln
In Kältemaschinen kommen meist Kältemittel zur Verwendung, die durch einen Kompressor
verdichtet, in einem Kühler abgekühlt werden und die anschließend in einem Verdampfer
expandieren, wobei sich die gasförmig gewordenen Kältemittel stark abkühlen und
dem zu kühlenden Gut Wärme entziehen und dann wieder dem Kompressor zugeführt werden.
Viele dieser Kältemittel wirken in Verbindung mit Luft korrodierend auf die Rohrleitungen,
Kompressoren und Verdampfer. Es ist daher notwendig, den für den Kältemittelkreislauf
bestimmten Raum luftfrei zu halten. Dies kann man dadurch erreichen, daß man die
im Kältemittelkreislauf befindliche Luft durch Spülen mit dem Kältemittel entfernt.
Zweckmäßiger ist aber das Evakuieren dieses Raumes durch eine Vakuumpumpe und das
anschließende Füllen mit dem Kältemittel. Dabei muß dafür gesorgt werden, daß beim
Einfüllen des Kältemittels keine Luft in den Kältemittelkreislauf gelangt.
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Zur Sicherstellung des einwandfreien Arbeitens der Kühlmaschine ist
eine genaue Dosierung des Kältemittels erforderlich. Es sind hierfür Einrichtungen
bekannt, die sich eines Verdrängerkolbens bedienen, der in einem Zylinder bewegt
wird. Die Abdichtung eines solchen Kolbens bereitet jedoch Schwierigkeiten, so daß
Ungenauigkeiten in der Dosierung unvermeidbar sind. Mit Rücksicht auf die Abdichtung
ist aber auch der anwendbare Druck beschränkt, was sich auf die Füllgeschwindigkeit
der Kältemaschine ungünstig auswirkt. Bei Fertigungsstraßen; wie .sie für die Fabrikation
von Kühlschränken eingerichtet werden müssen, spielt für die Ausbringung die sogenannte
Taktzeit eine ausschlaggebende Rolle. Die zur Verfügung stehenden Zeiten sind meist
so kurz, daß die bekannten Fülleinrichtungen nicht in der Lage sind, die Füllung
in dieser Zeit durchzuführen, so daß in einer Fertigungsstraße mehrere Fülleinrichtungen
parallel angeordnet sein müssen.
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Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, den Füllvorgang wesentlich
abzukürzen, ohne daß die Genauigkeit der Dosierung leidet. Erfindungsgemäß wird
zum Füllen von Kältemaschinen mit flüssigen Kältemitteln eine Vorrichtung verwendet
mit einer aus zwei schalenartigen, dicht miteinander verbundenen Bauteilen bestehenden
Einfüll- und Dosierkammer, die durch eine an die Innenwandung der schalenartigen
Bauteile anpreßbare elastische Membran in zwei Räume unterteilt ist, die über Rohrleitungen
mittels eines Vierwegeventils abwechselnd einerseits mit einem unter Druck stehenden
Kältemittelbehälter und andererseits mit der zu füllenden Kältemaschine verbunden
werden können. Das Vierwegeventil ist dabei so ausgebildet, daß es in der einen
Stellung den einen Raum der Dosierkammer mit dem z. B. durch einen Verdichter unter
einem hohen Druck gehaltenen Kältemittelvorratsbehälter und den anderen Raum der
Dosierkammer mit der über eine lösbare Ventilkupplung angeschlossenen Kältemaschine
verbindet. Das Vierwegeventil kann von Hand betätigt werden. Zur Zeitersparnis wird
man es zweckmäßigerweise elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigen.
Bei solcher Betätigung besteht die Möglichkeit, an der lösbaren Ventilkupplung zwischen
dem Vierwegeventil und der zu füllenden Kältemaschine elektrische Kontakte anzubringen,
die nach Herstellung der gasdichten Verbindung zwischen dem Vierwegeventil und der
zu füllenden Kältemaschine den Elektromagneten des Vierwegeventils erregen, so daß
dieses selbsttätig umgeschaltet wird und den gefüllten Raum der Dosierungskammer
mit der zu füllenden Kältemaschine verbindet.
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An Hand der Zeichnung (Fig. 1 und 2), die ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt, soll die Arbeitsweise der Vorrichtung näher erläutert werden.
Die beiden schalenartigen, zweckmäßig rotationssymmetrisch ausgebildeten Bauteile
der Dosier- und Einfüllkammer 1 sind darin mit 2 und 3 bezeichnet. Sie sind gasdicht
miteinander verbunden. Zwischen beiden ist die elastische Membran 4 eingespannt,
welche die Einfüll- und Dosierkammer in zwei Räume 5 und 5' unterteilt. Diese sind
über Bohrungen 10 und 11 in den schalenförmigen Körpern und daran angeschlossene
Rohrleitungen 12 und 15 mit dem Vierwegeventil6 verbunden.
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Das Vierwegeventil 6 ist über die Rohrleitung 14 mit dem Ventil 9,
das die Verbindung mit dem nicht
eingezeichneten Vorratsbehälter,
der z. B. durch einen Kompressor unter einem bestimmten Druck gehalten wird, verbunden.
Der vierte Anschluß des Vierwegeventils ist über die Rohrleitung 13 mit dem Rückschlagventil
7 und weiter mit der Ventilkupplung 8, die die Verbindung mit der zu füllenden,
nicht eingezeichneten Kältemaschine herstellt, verbunden. Das Vierwegeventil6 besitzt
zwei Betriebsstellungen. In der ersten Stellung werden die Rohrleitungen 12 und
13 und die Rohrleitungen 14 und 15 jeweils miteinander verbunden. In der zweiten
Stellung werden die Rohrleitungen über Kreuz miteinander verbunden, so daß die Rohrleitungen
12 und 14 und die Rohrleitungen 13 und 15 jeweils miteinander verbunden sind. Im
Ausführungsbeispiel ist das Vierwegeventil elektromagnetisch betätigt vorgesehen.
In erregtem Zustand des Magneten 16, der durch den Kontakt 17 ein- und ausgeschaltet
werden kann, steht das Ventil in der ersten Stellung, so daß die Leitungen 12 und
13 sowie 14 mit 15 verbunden sind; in entregtem Zustand des Magneten steht das Ventil
in der anderen Stellung, so daß die Leitungen 12 mit 14 und 13 mit 15 verbunden
sind.
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Unter der Voraussetzung, daß sämtliche Rohrleitungen und Hohlräume
restlos mit dem Kältemittel gefüllt sind, spielt sich der Füllvorgang wie folgt
ab: Das Ventil 9 ist geöffnet, das Ventil 8 ist -geschlossen. Der Hohlraum 5 der
Dosierungskammer ist gemäß Fig. 1 bei entsprechender Stellung des Vierwegeventils
über die Rohrleitungen 12,14 gefüllt, und die Membran liegt an der Schale 2 an.
Wird nun die zu füllende vorher evakuierte Kältemaschine an der Ventilkupplung 8
angeschlossen und das Vierwegeventil durch Schließen des Kontaktes 17 in die zweite
Stellung umgelegt, so daß durch den jetzt im Rohrleitungszug 14,15 anstehenden Druck
die Membran 4, die ursprünglich an der Schale 2 anlag, so lange in. Richtung nach
der Schale 3 hin gedrückt wird, bis die dosierte Kältemittehnenge, die in dem Hohlraum
5 enthalten war, vollkommen in das Rohrleitungssystem 12, 13 und damit in die zu
füllende Kältemaschine hineingedrückt wird. Die Membran 4 liegt dann in der in Fig.
2 gezeichneten Lage. Durch den Sättigungsdruck in der Kältemaschine wird das Rückschlagventil
7 geschlossen. Die Kältemaschine kann nunmehr abgetrennt werden und die nächsten
mit Hilfe der Ventilkupplung 8 angeschlossen werden. Nunmehr wird bei der Anordnung
entsprechend dem Beispiel der Kontakt 17 geöffnet und damit der Betätigungsmagnet
16 des Vierwegeventils entregt, so daß dieses in die erste Stellung gelangt, bei
der die Rohrleitungen 13, 15 und die Rohrleitungen 12, 14 verbunden sind. Durch
den anstehenden Druck aus dem Vorratsbehälter über die Rohrleitungen 14, 12 wird
nunmehr die an der Schale 3 anliegende Membran 4 in Richtung der Schale 2 gedrückt
und die im Dosierungsraum 5' enthaltene Kältemittelmenge über die Rohrleitung 15,
Vierwegeventil 6, Rohrleitung 13, Rückschlagventil 7, Ventilkupplung 8 in die zu
füllende Kältemaschine gedrückt. Der weitere Ablauf des Füllvorganges verläuft wie
oben beschrieben fort.