DE9106573U1 - Kälteanlage insbesondere für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Neckarsulm, 07.06.1990
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Kälteanlage insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kälteanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug enthält etwa 0,5 bis 1,5 kg Kältemittel, Kältemaschinenöl zur Schmierung der bewegten Teile des Kompressors und gegebenenfalls Additive zum Korrosionsschutz, Feuchtigkeitsschutz usw. Diese Betriebsstoffe sind in dem geschlossenen Kreislauf enthalten. Wegen der hohen Flüchtigkeit des Kältemittels sind hohe Anforderungen an die Dichtheit des Systems zu erfüllen. Da die heute verwendeten Kältemittel als die Ozonschicht schädigend erkannt wurden, muß dafür gesorgt werden, daß möglichst keine Kältemittel-Verluste eintreten.

Die erwähnten Betriebsstoffe werden wie folgt in das System eingebracht:

Kältemaschinenöl wird meist in den Kompressor oder andere Bauelemente des Systems eingefüllt und mit diesen Bauteilen in das System eingebracht. Zur Befüllung mit Kältemittel muß das System fertig montiert und in das Fahrzeug einge-

baut sein. Das fertige System wird dann evakuiert, dichtgeprüft und darauf über ein Ventil mittels einer Dosierpumpe befüllt. Danach werden die kritischen Verbindungsstellen mittels eines Kältemittel-Detektors dichtgeprüft. Für Reparatur- und Wartungsarbeiten an Kälteanlagen, die ein Öffnen des Kältekreises erfordern, muß die Werkstatt einerseits über Geräte zum Absaugen des Kältemittels und andererseits über Füllgeräte verfügen. Die für die jeweilige Kälteanlage festgelegte Füllmenge muß mit sehr engen Toleranzen eingehalten werden, da eine Über- oder Unterfüllung der Anlage zu Verlust an Kälteleistung, bei starken Abweichungen sogar zur Schädigung der Anlage führen kann, da bei Überfüllung Flüssigkeitsschläge oder hohe Drücke und bei Unterfüllung eine Überhitzung auftreten können. Das Einhalten der vorgeschriebenen Füllmenge ist von der richtigen Funktion des Füllgerätes und seiner fachmännischen Bedienung abhängig. Fehlerhafte Einfüllmengen sind nicht meßbar oder quantitativ feststellbar. Eine Überprüfung ist nur auf dem Wege der Leistungsüberprüfung möglich, die jedoch von vielen Parametern, wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdurchsatz, Kompressordrehzahl, Kühlwassertemperatur etc. abhängig ist. Eine exakte Feststellung einer Abweichung und somit eine Korrektur der Einfüllmenge ist überhaupt nicht möglich. Bei Verdacht auf fehlerhafte Füllmenge (z.B. Doppelbefüllung) muß die Anlage vollständig entleert und neu befüllt werden. Dabei werden gleichzeitig auch die sonstigen Betriebsstoffe, wie Kältemaschinenöl und etwaige Additive, teilweise, jedoch nicht vollständig aus dem System entfernt. Besonders gravierend ist, daß beim Befüllen der Anlage umweltschädigende Kältemittelverluste, z.B. durch Restmengen in Füllschläuchen, praktisch nicht zu vermeiden sind, insbesondere wenn derartige Reparatur- und Wartungsarbeiten von nicht autorisierten Werkstätten ausgeführt

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kälteanlage der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der das Kältemittel und gegebenenfalls alle weiteren Betriebsstoffe mit geringem Aufwand und äußerst exakt und umweltschonend in die Kälteanlage eingebracht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird das Kältemittel vorzugsweise zusammen mit allen weiteren Betriebsstoffen in den geschlossenen und fertig befüllten Behälter in die Anlage eingebracht. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Füllmenge durch Wiegen des gefüllten Behälters vor dem Einbau in die Anlage exakt zu überprüfen. Die Füllmenge und die Art des Füllgutes könnten über Teile-Nummer und eine Kennzeichnung des Behälters idendifiziert werden. Somit steht für die jeweilige Anlage ein einbaufertiges Ersatzteil zur Verfügung. Als Werkstatt-Ausrüstung ist nur noch ein Absaugegerät und eine Unterdruckpumpe als Evakuiergerät erforderlich. Die Befüllung der Behälter kann in geschlossenen, absaugbaren Kabinen durchgeführt werden. Unkontrollierte umweltschädigende Verluste werden dadurch vermieden. Da diese Befüllung in aller Regel fabrikseitig erfolgt, brauchen die Werkstätten keine entsprechenden Einrichtungen vorzusehen. Muß die Anlage beispielsweise zwecks Reparatur entleert werden, so wird das Kältemittel normalerweise aus dem Kältekreis abgepumpt. Man kann aber auch den Umstand ausnützen, daß sich bei geringer bzw. nicht stattfindender Wärmeaufnahme des Verdampfers, z.B. bei abgeschaltetem Gebläse, etwa 90 % der Kältemittelfüllung in flüssigem Zustand im Sammler/Trockner ansammeln.

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Daher bietet es sich an, dieses Bauteil der Kälteanlage, insbesondere bei saugseitiger Anordnung, als Füllbehälter im Sinne der Erfindung zu verwenden. Dieses Bauteil müßte nur in geringem Maße vergrößert werden, da es auslegungsmäßig dazu bestimmt ist, den Kältemittelinhalt der Anlage in flüssiger Form aufzunehmen. Außerdem ist dieses Bauteil ein Wartungsteil, das bei jedem Öffnen des Kältemittels zu wechseln ist. Grundsätzlich könnte jedoch auch ein eigener Behälter oder ein anderes vorhandenes Bauteil der Kälteanlage, beispielsweise der Verdampfer, der Kondensator oder der Kompressor als lösbar in den Kältekreis einschaltbarer, hermetisch absperrbarer Füllbehälter ausgebildet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der eine Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug im Prinzip dargestellt ist.

Die in der Zeichnung dargestellte Kälteanlage weist in einem geschlossenen Kreislauf in Reihe einen Kompressor 1, einen Kondensator 2, eine Drossel 3, einen Verdampfer 4 und einen Sammler/Trockner 5 auf. Der Sammler/Trockner 5 enthält ein Trocknungsmittel, zum Beispiel Silikagel, oder ein Molekularsieb.

Die beschriebenen Bauteile der Kälteanlage bilden einen geschlossenen Kreis, der ein Kältemittel sowie mit Kältemaschinenöl zur Schmierung der bewegten Teile des Kompressors 1 und gegebenenfalls Additive zum Korrosionsschutz, Feuchtigkeitsschutz usw. enthält.

Um insbesondere bei Reparatur- und Wartungsarbeiten auf einfache Weise ein umweltschonendes Entleeren der Anlage unter Vermeidung eines Verlustes an Kühlmittel zu er-

möglichen und ein Wiederbefüllen der Anlage mit der exakten Kältemittelmenge sicherzustellen, ist im Ausführungsbeispiel der Sammler/Trockner 5 als Füllgefäß ausgebildet, das als hermetisch absperrbare Einheit in den Kältekreislauf eingeschaltet ist. Zu diesem Zweck enthält der Sammler/ Trockner 5 eine Ventileinheit 6, deren Gehäuse von einem Rohr 7 gebildet ist, das senkrecht in den Innenraum des Sammlers 5 hineinragt, an seinem unteren Ende 8 offen ist und einen Einlaßanschluß 9 und einen über diesem angeordneten Auslaßanschluß 10 aufweist, die sich durch die Wand des Sammlers erstrecken und lösbar mit der vom Verdampfer 4 kommenden Leitung 11 bzw. mit der zum Kompressor 1 führenden Leitung 12 verbunden sind. Innerhalb des Sammlers 5 ist der Innenraum des Rohres 7 oberhalb des Auslaßanschlusses 10 durch einen Stutzen 13 mit dem Innenraum des Sammlers 5 in Verbindung. Eine Abweisplatte 22 verhindert, daß flüssiges Kältemittel in den Auslaßstutzen 13 gelangt. In dem Rohr 7 ist ein Ventilkörper verschiebbar angeordnet, der aus dem äußeren Ende 15 des Rohres 7 herausragt und mit einem Handgriff 16 versehen ist, mit welchem der Ventilkörper 14 in zwei Stellungen, eine Sperr- und eine Betriebsstellung, bringbar ist. Der Ventilkörper 14 trägt im Ausführungsbeispiel drei Scheiben 17, 18 und 19, die dichtend mit der Wand des Rohres 7 zusammenwirken. Die Scheibe 17 dient zur Absperrung des Rohres 7 gegenüber der Umgebung, während die Scheiben 18 und 19 dazu bestimmt sind, in der Sperrstellung die Anschlüsse 9 und 10 vom Innenraum des Sammlers 5 zu trennen. In der Zeichnung ist der Ventilkörper 14 in ausgezogenen Linien in seiner Betriebsstellung dargestellt, in welcher eine Verbindung des Einlaßanschlusses 9 über das offene Ende 8 des Rohres 7 und eine Verbindung des Auslaßanschlusses 10 über den Rohrstutzen 13 mit dem Inneren des Sammlers 5 besteht und die direkte Verbindung zwischen den

Anschlüssen 9 und 10 durch die Scheibe 19 unterbrochen ist. Wenn kein Kältebedarf vorliegt, beispielsweise keine Luft über den Verdampfer gefördert wird, sammeln sich etwa 90 % des Kältemittels im Sammler 5. Wenn nun für Reparatur- oder Wartungsarbeiten ein Öffnen des Kältekreises erforderlich ist, wird der Ventilkörper 14 in die gestrichelt eingezeichnete Stellung gebracht, in welcher die Scheibe den Auslaßanschluß 10 von dem Auslaßstutzen 13 und die Scheibe 19 den Einlaßanschluß 9 vom offenen Ende 8 des Rohres 7 trennt. Diese Stellungen der beiden Scheiben sind mit 18' und 19' bezeichnet. Nach dem Absaugen des restlichen Kältemittels durch eine von einem Ventil 20 beherrschte Absaugeleitung 21 können die nicht dargestellten Verbindungen zwischen den Anschlüssen 9 und 10 und den Leitungen 11 und 12 gelöst werden, worauf der Sammler ausgebaut werden kann, ohne daß die Gefahr eines Verlustes an Kältemittel besteht.

Soll die Anlage wieder befüllt werden, so wird vorzugsweise ein neuer Sammler 5, der exakt die vorgeschriebene Füllmenge an Kältemittel, gegebenenfalls zusammen mit Kältemaschinenöl und Additiven, enthält, in den Kältekreis eingesetzt, indem der Einlaßanschluß 9 mit der Leitung und der Auslaßanschluß 10 mit der Leitung 12 verbunden wird, wobei selbstverständlich der Ventilkörper 14 in seiner gestrichelt eingezeichneten Schließstellung ist. Dann wird das Ventil 20 geschlossen und der Ventilkörper in die Öffnungsstellung bewegt, womit die Kälteanlage wieder betriebsbereit ist.

Anstelle des für den Einlaßanschluß 9 und den Auslaßanschluß 10 vorgesehenen gemeinsamen Ventils 6 kann naturgemäß für jeden Anschluß auch ein eigenes Absperrventil vorgesehen werden, wobei allerdings sichergestellt sein

muß, daß beide Ventile gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden.

Wird als Füllbehälter nicht der Sammler 5, sondern ein anderes Bauteil der Anlage oder ein eigener Behälter vorgesehen, so ist das Ventil 6 in der dargestellten Form nicht erforderlich, da in einem solchen Behälter oder Bauteil keine Trennung zwischen den gasförmigen und flüssigen Bestandteilen des Kältemittels erfolgt. Da sich in diesem Fall beim Abschalten der Anlage auch nicht der überwiegende Teil des Kältemittels in dem Füllbehälter sammelt, ist zum Entleeren des Kältekreises das gesammelte Kältemittel abzupumpen. Auch in diesem Fall besteht jedoch der Vorteil, daß die Befüllung des Kältekreises mit der vorgeschriebenen Kältemittelmenge sichergestellt ist.

Durch das Vorsehen eines hermetisch abschließbaren und lösbar in den Kältekreis einschaltbaren Behälters für das Kältemittel wird sichergestellt, daß der Kältekreis mit exakt der vorgeschriebenen Kältemittelmenge befüllt wird. Durch fabrikseitige Befüllung des Behälters auch für den Reparaturfall ist für die Werkstatt nur noch eine Unterdruckpumpe erforderlich, mit der der Kältekreis nach der Trennung des Behälters evakuiert wird. Wird als Füllbehälter, wie im Ausführungsbeispiel angegeben, der Sammler verwendet, so läßt sich auch ein weitgehendes Entleeren des Kältekreises ohne die Gefahr eines Verlustes an Kältemittel und einer dadurch bewirkten Umweltschädigung ermöglichen. Der ersetzte Sammler kann fabrikseitig wieder aufbereitet werden.

Claims (6)

Schutzansprüche

1. Kälteanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die in einem geschlossenen, ein Kältemittel enthaltenden Kreis einen Kompressor (1), einen Kondensator (2),
eine Drossel (3) oder ein Expansionsventil, einen
Verdampfer (4) und einen Sammler/Trockner (5) sowie
einen Evakuierungsanschluß (21) aufweist, gekenn zeichnet durch einen Kältemittelbehälter (5) mit einem Einlaßanschluß (9) und einem Auslaßanschluß (10), die lösbar in den Kältekreis einschaltbar und hermetisch absperrbar sind.

2. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelbehälter (5) ein vorhandenes Bauteil der Kälteanlage ist.

3. Kälteanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelbehälter vom Sammler/Trockner (5) gebildet ist.

4. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Ventil (6) zum gleichzeitigen Absperren und Freigeben des Einlaß- und des Auslaßanschlusses (9 bzw. 10).

5. Kälteanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (6) ein rohrförmiges Gehäuse (7)
aufweist, das innerhalb des Behälters (5) eine unten liegende Eintrittsöffnung (8) und eine obenliegende

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Austrittsöffnung (13) aufweist, die durch einen Ventilkörper (14) gemeinsam vom Einlaß- bzw. Auslaßanschluß (9 bzw. 10) trennbar oder mit diesem in Verbindung bringbar sind.

6. Kälteanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse (7) im wesentlich senkrecht in den Kältemittelbehälter (5) hineinragt, daß von dem Gehäuse (7) der Auslaßanschluß (10) ausgeht und in das Gehäuse (7) der Einlaßanschluß (9) oberhalb des Auslaßanschlusses (10) mündet, daß das Gehäuse (7) oberhalb des Auslaßanschlusses (10) durch eine erste Öffnung (13) und unterhalb des Einlaßanschlusses (9) durch eine zweite Öffnung (8) mit dem Behälterinnenraum in Verbindung ist, und daß in dem Gehäuse (7) ein Ventilkörper (14) angeordnet ist, der zwischen einer Sperrstellung und einer Betriebsstellung verschiebbar ist und zwei mit der Wand des Gehäuses (7) dichtend zusammenwirkende Scheiben (18, 19) trägt, von denen in der Sperrstellung die erste Scheibe (18) zwischen dem Auslaßanschluß (10) und der ersten Öffnung (13) und die zweite Scheibe (19) zwischen dem Einlaßanschluß

(9) und der zweiten Öffnung (8) zu liegen kommt, während in der Betriebsstellung die erste Scheibe (18) die Verbindung zwischen der ersten Öffnung (13) und dem Auslaßanschluß (10) freigibt und die zweite Scheibe (19) den Einlaßanschluß (9) vom Auslaßanschluß

(10) trennt und die Verbindung des Einlaßanschlusses (9) mit der zweiten Öffnung (8) freigibt.