WO2008055623A1 - Leckageprüfung bei einer klimaanlage - Google Patents

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André Schmidt
Günter RENNER
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Vulkan Lokring-Rohrverbindungen Gmbh & Co. Kg
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    • F25B2500/22—Preventing, detecting or repairing leaks of refrigeration fluids
    • F25B2500/222—Detecting refrigerant leaks

Definitions

  • the invention relates to a method for the maintenance of an air conditioner, in particular a motor vehicle air conditioner, which is subjected to a test gas at a defined pressure in a leak test of the emptied of refrigerant cooling circuit of the air conditioner and registered changes in this pressure over a time interval and evaluated.
  • air conditioning service devices When servicing car air conditioning systems, so-called air conditioning service devices are used. These allow their connection to the air conditioning their largely automated maintenance. To maintain the air conditioning is always a leak test, as vehicle air conditioning systems are often leaking. Leakage at the cooling circuit releases refrigerant, which indirectly damages the environment and indirectly through the increased energy consumption.
  • a better method of performing a leak test is nitrogen pressure testing.
  • the air conditioner is not evacuated, but charged with nitrogen. Subsequently, changes of this pressure over a time interval are registered and evaluated. If the pressure falls below a permissible level, this indicates a leak which then has to be located closer for the purpose of clogging.
  • leak detection sprays which are sprayed on the cooling circuit. At leaks, the leak detection spray will blister, like a leaking bicycle hose dipped in a bucket of water.
  • the disadvantage of a leak detection with leak detection sprays is that even here only extremely large leaks can be made visible. Although the air conditioning service equipment indicates the existence of a leak, the localization is done by hand. If the leak can not be found with leak detection spray, the nitrogen must be drained from the system and a more accurate leak detection procedure applied. For the workshop, this means a great loss of time and thus a high cost.
  • UV leak detection additives For this purpose, a fluorescent under ultraviolet radiation fluorescent liquid is filled in the vehicle air conditioning. Subsequently, the cooling circuit is illuminated with a UV lamp, which makes the leaks visible.
  • a method for filling a UV leak-detection additive in the cooling circuit of an air conditioning system is described in DE 10 2006 036 697 A1 of the same Applicant.
  • the object of the present invention is to provide a method for leak testing, which has a high degree of automation, as quickly as possible 5 can be carried out and is less hazardous to the environment.
  • This object is achieved in that a gas mixture of nitrogen and hydrogen is used as the test gas, and which is scanned after registration of a pressure drop of the cooling circuit with a hydrogen probe.
  • the present method also uses the proven method of nitrogen overpressure leak testing. The observation of
  • Pressure change over a time interval after filling with nitrogen can be fully automated.
  • the basic idea of the present invention is to modify the set test gas so that it at the same time
  • a gas mixture of nitrogen and hydrogen it is preferably a mixture of 95% N 2 and 5% H 2 proposed - relatively harmless, inexpensive and environmentally neutral.
  • the test gas can thus be discharged directly into the environment after leak testing, which must be avoided as far as possible in UV search additives.
  • the light hydrogen penetrates quickly through the smallest leaks and can be detected well with a probe. Consequently, it comes with 5% hydrogen content in the test gas, so that the risk of ignition is extremely low and is additionally reduced by nitrogen.
  • the cooling circuit of an air conditioner circulates not only the refrigerant, but also refrigerator oil that is needed for lubrication of the compressor. After draining the refrigerant, the refrigerator oil usually remains in the cooling circuit. However, it happens that a subset of the refrigerating machine oil is entrained in discharging the test gas from the cooling circuit, with the result that the required level is exceeded.
  • the invention proposes to separate entrained refrigerating machine oil from the discharged test gas and to add the separated amount of refrigerating machine oil back to the refrigerating cycle. The separation takes place in an oil separator, which is structurally to be accommodated in the air conditioning service unit. After passing through the oil separator, the test gas can be released into the environment.
  • the filling hoses of the air conditioning service unit are then connected to the air conditioning system and the pressure regulator of the test gas cylinder is set to 5 bar.
  • the air conditioning service unit first sucks the refrigerant out of the cooling circuit and automatically fills the test gas into the air conditioning system. Over a period of time, the air conditioning service unit registers the pressure prevailing in the system and evaluates it. This automatically checks whether the pressure falls below a permissible level.
  • test gas is discharged from the air conditioning service unit.
  • the refrigerant oil entrained by the test gas is separated and weighed. During the subsequent oil filling process, the corresponding amount is automatically reintroduced into the air conditioning system.
  • the A / C service stops the actual maintenance process and prompts the service technician to scan the cooling circuit and locate the leak using a separate hydrogen probe designed as a handy, mobile tester with a long, flexible test probe.
  • the hydrogen probe is correspondingly sensitive, so that even the smallest leaks can be detected without the use of another leak detection medium.
  • the service technician After the service technician locates the leak, he confirms this at the push of a button on the air conditioning service unit and the test gas is discharged from the air conditioning system via a drain valve.
  • test gas refrigerant oil is separated and weighed, so that the appropriate amount can then be filled again.
  • the now deflated air conditioning can be repaired.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wartung einer Klimaanlage, insbesondere einer Kfz-Klimaanlage, bei dem im Rahmen einer Dichtheitsprüfung der von Kältemittel entleerte Kühlkreislauf der Klimaanlage mit einem Prüfgas bei definiertem Druck beaufschlagt und Änderungen dieses Druckes über ein Zeitintervall registriert und ausgewertet werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren so weiter zu bilden, dass es hoch automatisiert, rasch und ohne Schädigung der Umwelt durchgeführt werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass als Prüfgas ein Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff verwendet wird, und dass nach Registrierung eines Druckabfalls der Kühlkreislauf mit einer Wasserstoff-Sonde abgesucht wird.

Description

Leckaαeprüfunα bei einer Klimaanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wartung einer Klimaanlage, insbesondere einer Kfz-Klimaanlage, bei dem im Rahmen einer Dichtheitsprüfung der von Kältemittel entleerte Kühlkreislauf der Klimaanlage mit einem Prüfgas bei definiertem Druck beaufschlagt und Änderungen dieses Druckes über ein Zeitintervall registriert und ausgewertet werden.
Bei der Wartung von Kfz-Klimaanlagen werden sogenannte Klima-Service- Geräte eingesetzt. Diese erlauben nach Anschluss an die Klimaanlage ihre weitestgehend automatisierte Wartung. Zur Wartung der Klimaanlage gehört stets eine Dichtheitsprüfung, da Kfz-Klimaanlagen häufig undicht werden. Leckage am Kühlkreislauf lässt Kältemittel austreten, was die Umwelt direkt und - durch den gesteigerten Energieverbrauch - indirekt schädigt.
Ein wichtiger Aspekt bei Klima-Service-Geräten ist der Grad der Automatisierung der Prozesse. Im Idealfall arbeiten diese Geräte nach Anschluss vollkommen selbständig, was einen effizienten Werkstattbetrieb ermöglicht. Im Hinblick auf die Lecksuche werden derzeit Vakuumtests, Drucktests mit Stickstoff und das Einfüllen von UV-Lecksuchadditiven als Teil von automatisierten Faltungsprozessen eingesetzt.
Beim Vakuumtest wird mittels einer Vakuumpumpe in dem Kühlkreislauf der Fahrzeugklimaanlage ein Vakuum erzeugt. Anschließend wird beobachtet, ob der Unterdruck innerhalb des Kühlkreislaufs über ein zulässiges Maß abfällt, was auf Einströmen von Umgebungsluft durch eine Leckage hinweist. Diese Art der Dichtheitsprüfung ist äußerst ungenau. Nur sehr große Lecks werden erkannt. Die Lokalisierung des Lecks ist ohne Befüllung der Anlage mit einem zusätzlichen Lecksuchmedium - wie unten beschriebenes UV- Suchadditiv - nicht möglich.
Ein besseres Verfahren zur Durchführung einer Dichtheitsprüfung ist die Druckprüfung mit Stickstoff. Hierbei wird die Klimaanlage nicht evakuiert, sondern mit Stickstoff beaufschlagt. Anschließend werden Änderungen dieses Drucks über ein Zeitintervall registriert und ausgewertet. Falls der Druck unter ein zulässiges Maß sinkt, deutet dies auf eine Leckage hin, die sodann zwecks Stopfung näher geortet werden muss.
Zur Lokalisierung verwendet man Lecksuchsprays, die auf den Kühlkreislauf aufgesprüht werden. An undichten Stellen wirft das Lecksuchspray Blasen, wie bei einem undichten Fahrradschlauch, den man in einen Eimer Wasser taucht. Der Nachteil einer Lecksuche mit Lecksuchsprays besteht darin, dass auch hier nur äußerst große Leckagen sichtbar gemacht werden können. Zwar zeigt das Klima-Service-Geräte die Existenz eines Lecks an, das Lokalisieren erfolgt von Hand. Falls die undichte Stelle nicht mit Lecksuchspray gefunden werden kann muss der Stickstoff aus der Anlage abgelassen und ein genaueres Lecksuchverfahren angewandt werden. Für die Werkstatt bedeutet dies einen großen Zeitverlust und somit einen hohen Kostenaufwand.
Zur genauen Ortung einer undichten Stelle wird die Lecksuche mit Hilfe von UV- Lecksuchadditiven durchgeführt. Hierzu wird eine unter ultravioletten Strahlung fluoreszierende Flüssigkeit in die Fahrzeugklimaanlage gefüllt. Anschließend wird der Kühlkreislauf mit einer UV-Lampe abgeleuchtet, welche die undichten Stellen sichtbar macht. Ein Verfahren zur Einfüllung eines UV-Lecksuchadditivs in dem Kühlkreislauf einer Klimaanlage ist in der DE 10 2006 036 697 A1 derselben Anmelderin beschrieben.
Der Nachteil der Lecksuche mit UV-Lecksuchadditiven besteht darin, dass diese zunächst in der Klimaanlage verteilt werden müssen, um sicherzustellen, dass es das Leck auch erreicht. Hierzu muss die Klimaanlage für längere Zeit in
Betrieb sein. Darüber hinaus sind die fluoreszierenden Mittel umweltgefährdend. Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik und insbesondere von dem Verfahren zur Druckprüfung mit Stickstoff besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung anzugeben, das über einen hohen Automatisierungsgrad verfügt, möglichst rasch 5 durchgeführt werden kann und weniger umweltgefährdend ist.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass als Prüfgas ein Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff verwendet wird, und das nach Registrierung eines Druckabfalls der Kühlkreislauf mit einer Wasserstoff-Sonde abgesucht wird.
Das vorliegende Verfahren nutzt weiterhin die bewährte Methode der lo Überdruck-Dichtheitsprüfung mit Stickstoff. Die Beobachtung der
Druckänderung über einen Zeitintervall nach Einfüllung des Stickstoffs ist vollkommen automatisierbar. Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht jedoch darin, das eingestellte Prüfgas so abzuwandeln, dass es zugleich zur
Lokalisierung eines etwaig detektierten Lecks geeignet ist. Hierzu wird dem i5 Stickstoff Wasserstoff beigemischt, der sich mit der erforderlichen Genauigkeit mit Hilfe einer Wasserstoff-Sonde nachweisen lässt.
Der besondere Vorteil ist zunächst in dem Zeitgewinn zu sehen, da ein separates Einfüllen von einem Lecksuchadditiv nach Feststellen einer Leckage entfällt. Darüber hinaus entfällt auch das Laufenlassen der Klimaanlage zur
2o Verteilung des Suchadditivs im Kühlkreislauf, da dies durch den Überdruck des eingefüllten Prüfgasgemisches gewährleistet ist. Schließlich ist ein Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff - es wird vorzugsweise eine Mischung aus 95% N2 und 5% H2 vorgeschlagen - vergleichsweise ungefährlich, preiswert und umweltneutral. Das Prüfgas kann somit nach erfolgter Dichtheitsprüfung direkt in 5 die Umwelt entlassen werden, was bei UV-Suchadditiven tunlichst vermieden werden muss. Der leichte Wasserstoff dringt rasch durch kleinste Leckagen und lässt sich mit einer Sonde gut nachweisen. Folglich kommt man mit 5% Wasserstoffanteil im Prüfgas aus, so dass die Entzündungsgefahr äußerst gering ist und zusätzlich vom Stickstoff gesenkt wird.
30 Es sei klargestellt, dass auch das erfindungsgemäße Verfahren nicht vollkommen automatisierbar ist, da die Lokalisierung des Lecks manuell mit der Wasserstoff-Sonde erfolgen muss. Allerdings erfolgt die Abdichtung des Lecks ohnehin manuell, so dass das Absuchen des Kühlkreislaufs mit der Wasserstoff- Sonde keinen wesentlichen Mehraufwand darstellt. Sofern die Anlage kein Leck aufweist, bleibt das Verfahren - abgesehen vom Anschließen des Klima- Service-Geräts - vollautomatisiert.
Im Kühlkreislauf einer Klimaanlage zirkuliert nicht allein das Kältemittel, sondern auch Kältemaschinenöl, dass zur Schmierung des Kompressors benötigt wird. Nach Ablassen des Kältemittels bleibt das Kältemaschinenöl in der Regel im Kühlkreislauf. Allerdings kommt es vor, dass eine Teilmenge des Kältemaschinenöls bei Ablassen des Prüfgases aus dem Kühlkreislauf mitgerissen wird, mit der Folge, dass der notwendige Füllstand unterschritten wird. Um Schaden vom Kompressor abzuwenden und einen umweltgefährlichen Austritt des Kältemaschinenöls zu verhindern, schlägt die Erfindung vor, mitgerissenes Kältemaschinenöl aus dem abgelassenen Prüfgas abzuscheiden und die abgeschiedene Menge an Kältemaschinenöl dem Kühlkreislauf wieder zuzufügen. Das Abscheiden erfolgt in einem ölabscheider, der baulich im Klima- Service-Gerät unterzubringen ist. Nach Durchlaufen des ölabscheiders kann das Prüfgas in die Umwelt entspannt werden.
Es sei klargestellt, dass nicht das abgeschiedene Kältemaschinenöl selbst, sondern nur seine Menge dem Kühlkreislauf wieder zugeführt werden soll. So ist es in der Praxis möglich, das mitgerissene Kältemaschinenöl zu entsorgen und der Klimaanlage frisches Kältemaschinenöl einzuführen. Ebenso gut kann aber auch das abgeschiedene Kältemaschinenöl wieder zurückgefüllt werden. Durch dieses Vorgehen entfällt die Entsorgung des abgeschiedenen Mittels.
Wenn allerdings frisches Kältemaschinenöl eingefüllt werden soll, ist es erforderlich, die abgeschiedene Menge als Kältemaschinenöl zu bestimmen. Hierzu bietet sich die Wägung an.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Wartung einer Klimaanlage beschrieben, welches sowohl von der erfindungsgemäßen Dichtheitsprüfung, als auch von der erfindungsgemäßen Rückführung des Kältemaschinenöls Gebrauch macht. Das Verfahren wird mit einem Klima-Service-Gerät durchgeführt. An dieses wird eine Druckflasche mit dem Prüfgas aus 95% Stickstoff und 5% Wasserstoff angeschlossen. Das Prüfgas ist unter Druck in der Flasche eingelagert, so dass der erforderliche Prüfdruck nicht vor Ort erzeugt werden muss.
Die Füllschläuche des Klima-Service-Geräts werden sodann mit der Klimaanlage verbunden und der Druckregler der Prüfgasflasche auf 5 bar eingestellt. Das Klima-Service-Gerät saugt nun zunächst das Kältemittel aus dem Kühlkreislauf ab und füllt automatisch das Prüfgas in die Klimaanlage ein. Über ein Zeitintervall registriert das Klima-Service-Gerät den in der Anlage herrschenden Druck und wertet diesen aus. Hierbei wird automatisiert geprüft, ob der Druck unter ein zulässiges Maß sinkt.
Ist dies nicht der Fall, wird das Prüfgas vom Klima-Service-Gerät abgelassen. Dabei wird das vom Prüfgas mitgerissene Kältemaschinenöl abgeschieden und gewogen. Während des anschließenden ölfüllprozesses wird die entsprechende Menge automatisch wieder in die Klimaanlage eingeführt.
Registriert die Steuerungstechnik jedoch einen raschen Druckabfall, schlägt die Druckprüfung der Klimaanlage fehl. Das Klima-Service-Gerät stoppt den eigentlichen Wartungsprozess und fordert den Servicetechniker auf, mit Hilfe einer separaten Wasserstoff-Sonde, die als handliches, mobiles Prüfgerät mit einem langen, flexiblen Prüfrüssel ausgeführt ist, den Kühlkreislauf abzusuchen und die Leckage zu orten. Die Wasserstoff-Sonde ist entsprechend empfindlich, so dass selbst kleinste Leckagen ohne Verwendung eines weiteren Lecksuchmediums aufgespürt werden können.
Nachdem der Servicetechniker das Leck geortet hat, bestätigt er dies per Tastendruck am Klima-Service-Gerät und das Prüfgas wird über ein Ablassventil aus der Klimaanlage abgelassen.
Auch hier wird das vom Prüfgas mitgerissene Kältemaschinenöl abgeschieden und gewogen, so dass die entsprechende Menge anschließend wieder eingefüllt werden kann. Die nun entleerte Klimaanlage kann repariert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Wartung einer Klimaanlage, insbesondere einer Kfz- Klimaanlage, bei dem im Rahmen einer Dichtheitsprüfung der von Kältemittel entleerte Kühlkreislauf der Klimaanlage mit einem Prüfgas bei definiertem Druck beaufschlagt und Änderungen dieses Druckes über ein Zeitintervall registriert und ausgewertet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es sich bei dem Prüfgas um ein Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff handelt, und dass nach Registrierung eines Druckabfalls der Kühlkreislauf mit einer Wasserstoff-Sonde abgesucht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Prüfgas um ein Gasgemisch aus 95 % Stickstoff (N2) und 5 % Wasserstoff (H2) handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss der Dichtheitsprüfung das Prüfgas aus dem Kühlkreislauf abgelassen wird, dass mitgerissenes Kältemaschinenöl aus dem abgelassenen Prüfgas abgeschieden wird, und dass die abgeschiedene Menge an Kältemaschinenöl dem Kühlkreislauf wieder zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschiedene Menge an Kältemaschinenöl durch Wägung bestimmt wird.
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