DE69819139T2

DE69819139T2 - Vorrichtung zur rückgewinnung und trennung von verunreinigungen aus der kühlflüssigkeit einer konditionierungsanlage

Info

Publication number: DE69819139T2
Application number: DE69819139T
Authority: DE
Inventors: Joseph Marie RENDERS
Original assignee: North European Patents and Investments H SA
Current assignee: North European Patents and Investments H SA
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2018-03-03
Also published as: DE69819139D1; JP4101303B2; CA2282649C; US6263695B1; ATE252410T1; WO1998037936A1; IT1291789B1; EP0969907B1; AU6400498A; ITFI970035A1; ITFI970035A0; JP2001513186A; EP0969907A1; ES2212273T3; CA2282649A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rückgewinnen und Abtrennen des Kühlfluids einer Klimaanlage von Unreinheiten, insbesondere, aber nicht ausschließlich, für Motorfahrzeuge.
Allgemeiner Stand der Technik
Es ist allgemein bekannt, dass die Wartung einer Klimaanlage das periodische Entleeren des Systems und Rückgewinnen des Kühlfluids vorsieht. Dieses muss insbesondere von Unreinheiten befreit werden, die während des Betriebs der Anlage entstehen, insbesondere Öl und Dampf. Nach dem Stand der Technik sind auch Vorrichtungen zum Rückgewinnen und Abtrennen des Kühlfluids von Unreinheiten bekannt, die umfassen:

– einen Behälter mit einem oberen und einem unteren Teil,
– einen Einlass für die Fluid/Unreinheiten-Mischung und einen Auslass für das Fluid, die im oberen Teil bereitgestellt sind,
– einen Auslass für Unreinheiten, der im unteren Teil bereitgestellt ist,
– ein Heizmittel, das in dem Behälter zum Verdampfen des Kühlfluids bereitgestellt ist, so dass dieses von den festen Unreinheiten und von den flüssigen Unreinheiten mit höherem Kochpunkt getrennt wird,
– einen ersten Kanal, umfassend einen Kompressor, zum Abziehen des Fluids von dem Auslass (21) und zum Speisen des Heizmittels bei einer höheren Temperatur,
– einen zweiten Kanal zum Überführen des Fluids von dem Heizmittel zu einem Sammeltank außerhalb des Behälters.

Das Heizmittel umfasst eine Kupferwendel innerhalb des Behälters, die in die Fluid/Unreinheiten-Mischung eingetaucht ist, die vorwiegend in flüssiger Phase von der Klimaanlage kommt. Aufgrund der Heizwirkung der Wendel verdampft das Kühlfluid, wodurch es von den Unreinheiten getrennt wird, die eine höhere Verdampfungstemperatur haben. Das Fluid tritt aus dem Behälter und wird durch den ersten Kanal, der mit einem Kompressor versehen ist, in die Wendel befördert, die in dem Behälter selbst angeordnet ist. Die Tätigkeit des Kompressors bedingt einen Temperaturanstieg des Fluids im Inneren der Wendel, mit der daraus folgenden Heizwirkung in dem Behälter.
Mit zunehmender Verdampfung des Kühlfluids wird die flüssige Phase der Fluid/Unreinheiten-Mischung an Öl und Unreinheiten angereichert. Daher muss die Mischung, um die vollständige Verdampfung des Kühlfluids zu erreichen, in direktem Kontakt mit der Wendel stehen, und es ist auch eine angemessene Wärmeaustauschoberfläche erforderlich. Daher kann die Wendel nicht ausreichen, um die Verdampfung der gesamten flüssigen Phase des Fluids zu bewirken.
Zur Behebung dieses Nachteils wurde unter anderem der Vorschlag von Heizmitteln in Form von zwei Wendeln unterbreitet, die in Serie, koaxial und eine außerhalb der anderen angeordnet sind. Diese Lösung ist jedoch nicht vollkommen zufriedenstellend, da, wenn der Pegel der flüssigen Mischung in dem Behälter sehr nieder ist, die Austauschoberfläche nicht ausreicht, um eine vollständige und rasche Verdampfung des Kühlfluids zu bedingen. Dadurch verbleibt in der praktischen Verwendung eine bestimmte Menge an hoch verschmutzendem Kühlfluid unter den Unreinheiten, die am Ende des Prozesses ausgeschieden werden.
DE-A-3617314 offenbart eine Vorrichtung zum Destillieren kontaminierter Lösemittel und Lösemittelmischungen, insbesondere kontaminierter Lösemittel von Trockenreinigungsanlagen. Die Vorrichtung umfasst einen Behälter, einen Einlass für das Fluid mit Unreinheiten und einen Auslass für das gereinigte Fluid, die sich im oberen Teil des Behälters befinden. Sie umfasst auch einen Unreinheitenauslass am unteren Teil und Heizmittel zum Verdampfen des Fluids. Dieses Dokument betrifft jedoch nicht Klimatisierungskreise und legt keine vollständige und rasche Abtrennung eines Kühlmittels von Unreinheiten nahe. Wenn der Pegel der flüssigen Mischung in dem Behälter sehr nieder ist, ist ferner die Austauschoberfläche nicht ausreichend, um eine vollständige und rasche Verdampfung des Kühlfluids zu bedingen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Daher ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Rückgewinnen des Kühlfluids bereitzustellen, wobei die Abtrennung von Unreinheiten vollständig und sehr rasch erfolgt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Rückgewinnen des Kühlfluids bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile behebt und mittels der Vorrichtung ausgeführt werden kann.
Die Hauptaufgabe wird durch eine Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art gelöst, wobei gemäß der Erfindung ein Abschnitt des Behälters neben seiner Basis von Wänden umschlossen ist, die aus einem gut wärmeleitenden Material bestehen, und Teil des Heizmittels ist. Insbesondere ist der Abschnitt des Behälters in vorteilhafter Weise in wenigstens einem Hohlkörper – vorzugsweise von zylindrischer Form – eingeschlossen, der mit wenigstens einer Wendel in Verbindung steht und mit einem Einlass für den Eintritt des komprimierten Fluids von dem ersten Kanal in Verbindung steht.
Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung bietet mehrere Vorteile. Erstens bewirkt das Vorhandensein eines Heizteilabschnittes neben der Basis, wie insbesondere eines Hohlzylinderkörpers, dass die Flüssigkeit in jedem Fall mit einer ausreichenden Austauschoberfläche in Kontakt steht. Da sich diese Oberfläche zum Beispiel am Boden des Behälters befindet, kann sie selbst dann Wärme tauschen, wenn eine dünne Flüssigkeitsschicht vorhanden ist, so dass die gesamte Flüssigkeit verdampfen kann.
Zweitens wird die Zeit, die für eine vollständige Verdampfung notwendig ist, deutlich verringert, da sich, während andere Parameter gleich bleiben, die globale gesamte Wärmeaustauschrate in der Endphase nicht sehr stark ändert, da die Flüssigkeit immer mit dem zylindrischen Körper in Kontakt bleibt und sich daher die Strömungsrate von verarbeitetem Fluid nur geringfügig ändert.
Drittens verdampft das gesamte Kühlfluid und wird ohne Freisetzung in die Umgebung rückgewonnen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Rückgewinnen und Abtrennen des Kühlfluids einer Klimaanlage von Unreinheiten folgende Schritte:

– Abziehen einer Fluid/Unreinheiten-Mischung in einen Behälter mit einem unteren und einem oberen Teil, wobei ein Einlass für die Fluid/Unreinheiten-Mischung und ein Auslass für das gereinigte Fluid in dem oberen Teil bereitgestellt sind, und ein Auslass für Unreinheiten in dem unteren Teil bereitgestellt ist,
– Erwärmen der Fluid/Unreinheiten-Mischung in dem Behälter durch Heizmittel zum Verdampfen des Kühlfluids und zu dessen Abtrennung von festen Unreinheiten und von flüssigen Unreinheiten mit höherem Siedepunkt,
– Abziehen des verdampften, gereinigten Fluids aus dem Behälter durch den Auslass in dem oberen Teil, Komprimieren und Überhitzen desselben,
– Befördern des überhitzten Fluids durch das Heizmittel in dem Behälter zur Ausführung des Erwärmungsschrittes,
– Überführen des Fluids von dem Heizmittel zu einem Sammeltank außerhalb des Behälters,

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Kurze Beschreibung der Zeichnung
Diese und zusätzliche Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlicher, in der auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird, die nur als nicht einschränkendes Beispiel angeführt ist und die schematisch eine Vorrichtung zum Rückgewinnen und Abtrennen des Kühlfluids einer Klimaanlage von Unreinheiten zeigt.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die beigelegte Figur umfasst eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im Wesentlichen:

– einen Behälter 1, vorzugsweise von zylindrischer Form, mit einer oberen Platte 12 mit einem oberem Einlass 20 für die Fluid/Unreinheiten-Mischung und einem oberen Auslass 21 für das Fluid; und mit einer unteren Platte 11 mit einem unteren Auslass 22 für Unreinheiten;
– eine Wendel 32, die in dem Behälter 1 angeordnet ist und einen Einlass 35 und einen Auslass 36 in den beziehungsweise aus dem Behälter durch die obere Platte 12 aufweist;
– einen Metallzylinder 30, der an der unteren Platte 11 gesichert ist, mit Wänden 31, die ein inneres Volumen 10 definieren, das an der Oberseite geschlossen ist, mit einem Einlass 33 und einem Auslass 34 durch die untere Platte 11;
– einen ersten Kanal 40, umfassend ein Filter 42, einen Kompressor 41 und einen Ölabscheider 43, der den oberen Auslass 21 mit dem Einlass 33 verbindet;
– einen zweiten Kanal 50, umfassend einen Kondensator 51, der den Auslass 36 der Wendel 32 mit einem äußeren Sammeltank (nicht dargestellt) verbindet;
– einen dritten Kanal 37, der den Auslass 34 des inneren Zylinders 30 mit einem Einlass 35 der Wendel 32 verbindet.

Vorzugsweise ist ein freies Volumen zwischen dem inneren Zylinder 30 und dem zylindrischen Behälter 1 vorhanden. Ferner ist der innere Zylinder 30 koaxial zu der Wendel 32 angeordnet, die um ihn herum verläuft, und beide liegen koaxial zu dem Behälter 1.
Der Betrieb ist wie folgt. Von der Klimaanlage 1 wird die Kühlfluid/Unreinheiten-Mischung, vorwiegend in Form einer flüssigen Phase, durch den Einlass 20 in den Behälter 1 gezogen. Wie in der Folge beschrieben, dienen die Wendel 32 und der Zylinder 30 als Heizmittel in dem Behälter 1, so dass das Kühlfluid verdampft, wodurch feste Unreinheiten und flüssige Unreinheiten mit einem höheren Siedepunkt im Behälter 1 zurückbleiben. Solche Unreinheiten werden schließlich durch den unteren Auslass 22 aus dem Behälter 1 entfernt. Das verdampfte Kühlfluid wird dann durch den oberen Auslass 21 in den ersten Kanal 40 befördert und im Kompressor 41 komprimiert, mit draus folgender Überhitzung. Stromabwärts des Ölabscheiders 43 wird das komprimierte und überhitzte Fluid durch den Einlass 33 in den Behälter 1 und insbesondere in den Metallzylinder 30 eingebracht. Das Fluid tritt dann aus dem Zylinder 30 und wird durch den dritten Kanal 37 durch den Einlass 35 zu der Wendel 32 befördert.
Nach dem Durchströmen der Wendel 32 verlässt das Fluid den Behälter 1 durch den Auslas 36 und wird durch den zweiten Kanal 50 und den Kondensator 51 zu dem Sammeltank befördert. Die Metallwände 31 des inneren Zylinders 30 und der Wendel 32 dienen auf Grund des hindurchströmenden, komprimierten und überhitzten Fluids als Heizmittel zum Verdampfen und Abtrennen des Fluids von den Unreinheiten.
Daher steht gemäß der vorliegenden Erfindung die flüssige Fluid/Unreinheiten-Mischung immer mit einer Wärmeaustauschoberfläche in Kontakt, d. h., mit den Wänden 31 des Zylinders 30, selbst wenn der Flüssigkeitspegel sehr niedrig ist. Dies bietet gegenüber Vorrichtungen nach dem Stand der Technik den Vorteil einer vollständigen und raschen Verdampfung des Kühlfluids, ohne dass ein Teil davon in den Unreinheiten verbleibt, wodurch jede Gefahr einer Freisetzung in die Umgebung verhindert wird.
Die derart gestaltete Erfindung kann zahlreichen Modifizierungen und Variationen unterzogen werden, ohne den Schutzumfang der Ansprüche zu verlassen.

Claims

Vorrichtung zum Rückgewinnen und Abtrennen des Kühlfluids einer Klimaanlage von Unreinheiten, umfassend: – einen Behälter (1) mit einer unteren und einer oberen Platte, – einen Einlass (20) für die Fluid/Unreinheiten-Mischung und einen Auslass (21) für das gereinigte Fluid, die in der oberen Platte bereitgestellt sind, – einen Auslass (22) für Unreinheiten, der in der unteren Platte bereitgestellt ist, – ein Heizmittel, das in dem Behälter zum Verdampfen des Kühlfluids bereitgestellt ist, so dass dieses von festen Unreinheiten und von flüssigen Unreinheiten mit höherem Siedepunkt getrennt wird, – einen ersten Kanal (40), umfassend einen Kompressor (41) zum Abziehen des gereinigten Fluids von dem Auslass (21) und zum Speisen des Heizmittels bei einer höheren Temperatur auf Grund einer Überhitzung durch den Kompressor, – einen zweiten Kanal (50) zum Überführen des Fluids von dem Heizmittel zu einem Sammeltank außerhalb des Behälters, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmittel eine Heizfläche (30) umfasst, die an der unteren Platte (11) gesichert ist, wobei die Heizfläche (30) Wände (31) aus wärmeleitendem Material umfasst und ein Teilvolumen (10) des Behälters (1) definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilvolumen (10) des Behälters (1), das durch die Heizfläche (30) definiert ist, einen Einlass (33) für das Einleiten des komprimierten Fluids von dem ersten Kanal (40) und einen Auslass (34), der mit wenigstens einer Wendel (32) in Verbindung steht, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilvolumen (10) des Behälters (1), das durch die Heizfläche (30) definiert ist, einen Auslass (34) aufweist, der durch einen dritten Kanal (37) mit der wenigstens einen Wendel (32) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizfläche (30) ein Hohlkörper (30) von zylindrischer Form ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) von zylindrischer Form ist und dass der Durchmesser der Basis des zylindrischen Hohlkörpers (30) kleiner als jener des zylindrischen Behälters (1) ist, wobei der zylindrische Hohlkörper (30) koaxial zu der Wendel (32) liegt, die um ihn herum verläuft, und beide koaxial zu dem zylindrischen Behälter (1) liegen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanal (40) ein Filter (42) und einen Ölabscheider (43) stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts des Kompressors (41) um fasst und dass der zweite Kanal (50) einen Fluidkondensator (51) umfasst.
Verfahren zum Rückgewinnen und Abtrennen des Kühlfluids einer Klimaanlage von Unreinheiten, umfassend die folgenden Schritte: – Abziehen einer Fluid/Unreinheiten-Mischung in einen Behälter (1) mit einem unteren und einem oberen Teil, wobei ein Einlass (20) für die Fluid/Unreinheiten-Mischung und ein Auslass (21) für das gereinigte Fluid in dem oberen Teil bereitgestellt sind, und ein Auslass (22) für Unreinheiten in dem unteren Teil bereitgestellt ist, – Erwärmen der Fluid/Unreinheiten-Mischung in dem Behälter durch Heizmittel zum Verdampfen des Kühlfluids und zu dessen Abtrennung von festen Unreinheiten und von flüssigen Unreinheiten mit höherem Siedepunkt, – Abziehen des verdampften, gereinigten Fluids aus dem Behälter (1) durch den Auslass (21) in dem oberen Teil, Komprimieren und Überhitzen desselben, – Befördern des überhitzten Fluids durch das Heizmittel in dem Behälter zur Ausführung des Erwärmungsschrittes, – Überführen des Fluids von dem Heizmittel zu einem Sammeltank außerhalb des Behälters (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Erwärmungsschritt in dem unteren Teil des Behälters durch Befördern des überhitzten Fluids durch ein Teilvolumen (10) des Be hälters ausgeführt wird, das durch eine Heizfläche (30) definiert ist, die an einer unteren Platte (11) des Behälters gesichert ist und Wände (31) aus wärmeleitendem Material aufweist.