WO2016019940A1 - Vorrichtung zur befüllung von fahrzeugklimasystemen mit kältemittel r744 - Google Patents

Vorrichtung zur befüllung von fahrzeugklimasystemen mit kältemittel r744 Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device for filling vehicle air conditioning systems with refrigerant R744, wherein the device comprises a filling system with pumps, lines and storage, an adapter hose line as Be Heilllumble, an adapter with a filling valve and a mass measuring system at the beginning of the Be Stirllumble, wherein at the beginning and at the end the filling path are each a temperature and pressure sensor for determining the density of the refrigerant are arranged and wherein the device is associated with a control system.
  • the manufacturers of air conditioning systems determine which mass is to be filled into the respective air conditioning system. In this case, compliance with the required close tolerances of great importance in order not to affect the cooling performance and to avoid damage to the air conditioning system by a different filling compound.
  • the properties of refrigerants are described in enthalpy diagrams, which show correlations of pressure, temperature, density and phase states.
  • the refrigerant R744 undergoes different states of aggregation due to its properties in the typical temperature range that prevails over the year in European factories. Depending on the temperature, pressure and density are.
  • Fig. 1 shows the structure of a typical filling line for refrigerant R744.
  • a known as prior art filling section consists essentially of a hydraulic cabinet (1) with pumps, lines and memory, a mass measuring system (2), an adapter hose line (3) and an adapter (4) with a filling valve (8).
  • a disadvantage of this embodiment is that in the adapter hose design a possible technical segmentation of the hose is not considered and that measuring points and calculation do not form a functional unit that meets the requirements of different hose segments. Because often adapter hose lines are guided by handling systems, an automatic Schlaucheinzug and hose storage over different temperature zones or have coupling points with cross-sectional changes and other specific embodiments.
  • Object of the present invention is to provide a technical solution for filling vehicle air conditioning systems, which allows a calculation of mass deviations in line sections when filling with refrigerant R744.
  • the adapter hose line is segmented by introducing a plurality of respectively separate temperature and pressure sensor pairs, which are included centrally in a correction calculation by a mass calculator.
  • the mass calculator continue to have the parameters of a mass measurement by the mass measuring system available, so that the control of the filling valve of the adapter is taken over by the mass calculator.
  • the Massekalkulator can be performed with any number of temperature and pressure sensor pairs as well as with mass measuring system and Golfventil facedung as an encapsulated unit and thus independent of the performance of a plant control system solve the metrological / calculatory task reproducible.
  • Fig. 1 shows the basic structure of a filling line for refrigerant R744 (Stand of
  • FIG 2 shows a modified filling section for refrigerant R744, in which a temperature and pressure sensor is introduced at the beginning and at the end of the filling line (prior art)
  • Fig. 3 shows the basic structure of a device according to the invention for filling with refrigerant R744
  • Fig. 1 and Fig. 2 show filling lines according to the already described prior art, as essential components a hydraulic cabinet 1 with pumps, lines and memory, a mass measuring system 2, an adapter hose 3, an adapter 4 with filling valve 8, temperature and pressure sensors 5a and 5b and a control system 7 have.
  • Fig. 3 shows an inventively designed filling line for refrigerant R744.
  • a hydraulic cabinet 1 with pumps, lines, memory, a mass measuring system 2, an adapter hose 3 and an adapter 4 are provided with a filling valve 8 in a known manner.
  • a temperature and pressure sensor 5a and 5b are also arranged in each case and the device is also assigned a control system 7.
  • the adapter hose 3 is designed segmented and can be split. This segmentation is derived according to functional requirements, preferably under aspects of handling.
  • the individual segments of the adapter hose 3 are each separate temperature and Pressure sensor pairs 6 assigned. Through these temperature and pressure sensor pairs 6, which can be expanded or reduced in number, a calculation of density deviations in each line segment of the adapter hose 3 is possible.
  • All measured data are recorded by a mass calculator 9 and processed in real time.
  • the control of the filling valve 8, which is dependent on the correction calculation due to different density deviations and the mass measurement at the entrance of the route is taken over by the mass calculator 9.
  • An interface to the control system 7 allows the transfer of process parameters such as the mass to be filled and a transfer of the results achieved.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen mit Kältemittel R744. Aufgabe der Erfindung ist es, eine diesbezügliche Vorrichtung so auszugestalten, dass eine Kalkulation von Masseabweichungen in Leitungsabschnitten bei der Befüllung mit Kältemittel R744 ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Adapterschlauchleitung (3) segmentiert ausgestaltet ist, wobei die Segmentierung durch Einbringung von mehreren jeweils separaten Temperatur- und Drucksensorpaaren (6) zur Ermittlung der jeweiligen Dichte des Kältemittels in die Adapterschlauchleitung (3) erfolgt, wobei die Vorrichtung einen Massekalkulator (9) aufweist, zur Steuerung des Befüllventils (8) in Abhängigkeit einer zentralen Korrekturberechnung aufgrund der unterschiedlichen, mit Hilfe der jeweils separaten Temperatur- und Drucksensorpaaren (6) ermittelten Dichteabweichungen, sowie der Parameter der Massemessung durch das Massemesssystem (2).

Description

Vorrichtung zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen mit Kältemittel R744
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen mit Kältemittel R744, wobei die Vorrichtung eine Befüllanlage mit Pumpen, Leitungen und Speichern, eine Adapterschlauchleitung als Befüllstrecke, einen Adapter mit einem Befüllventil und ein Massemesssystem am Anfang der Befüllstrecke aufweist, wobei am Anfang und am Ende der Befüllstrecke jeweils ein Temperatur- und Drucksensor zur Ermittlung der Dichte des Kältemittels angeordnet sind und wobei der Vorrichtung ein Steuerungssystem zugeordnet ist.
Für Fahrzeugklimasysteme werden auf Grundlage gesetzlicher Anforderungen zunehmend Kältemittel verwendet, die umweltfreundlichen Aspekten gerecht werden. Dazu gehört auch C02, das als Kältemittel die Bezeichnung R744 trägt.
Die Hersteller von Klimasystemen legen fest, welche Masse in das jeweilige Klimasystem zu befüllen ist. Dabei ist die Einhaltung geforderter enger Toleranzen von großer Bedeutung, um die Kühlleistung nicht zu beeinträchtigen und um Schäden am Klimasystem durch eine abweichende Befüllmasse zu vermeiden. Die Eigenschaften von Kältemitteln werden in Enthalpie-Diagrammen beschrieben, aus denen Zusammenhänge von Druck, Temperatur, Dichte und Phasenzuständen erkennbar sind.
Das Kältemittel R744 durchläuft aufgrund seiner Eigenschaften im typischen Temperaturbereich, der in europäischen Produktionsstätten über das Jahr vorherrschend ist, unterschiedliche Aggregatzustände. Abhängig von der Temperatur sind Drucklage und Dichte.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer typischen Befüllstrecke für Kältemittel R744. Demzufolge besteht eine als Stand der Technik bekannte Befüllstrecke im Wesentlichen aus einem Hydraulikschrank (1) mit Pumpen, Leitungen und Speicher, einem Massemesssystem (2), einer Adapterschlauchleitung (3) und einem Adapter (4) mit einem Befüllventil (8).
Der wesentliche Nachteil einer derartigen Anordnung zur Befüllung mit Kältemittel R744 ist, dass jede Temperatur- und Druckänderung unterschiedlicher Entstehungsart (örtliche Leitungsführung, Entspannung, Gegendruck des zu befüllenden Systems usw.) die Dichte des Kältemittels ändert. Somit entspricht die am Anfang der Leitung gemessene Masse nicht der Masse, die tatsächlich in das Klimasystem verfüllt wurde. Dieses Problem kann gemäß EP 2 762 804 A1 weitgehend überwunden werden, indem am Anfang und am Ende der als Befüllstrecke wirksamen Adapterschlauchleitung (3) jeweils ein Temperatur- und Drucksensor (5a, 5b) eingebracht wird. Mit Hilfe des nunmehr feststellbaren möglichen Temperatur- und Druckgefälles zwischen Adaptionsstelle und Massemesssystem kann über das Enthalpie-Diagramm durch ein geeignetes Steuerungssystem (7) eine Korrekturrechnung der durch das Massemesssystem ermittelten Masse erfolgen. Das Grundprinzip einer solchen Anordnung ist aus Fig. 2 ersichtlich.
Ein Nachteil dieser Ausgestaltung besteht allerdings darin, dass bei der Adapterschlauchgestaltung eine mögliche technische Segmentierung der Schlauchleitung nicht berücksichtigt wird und dass Messstellen und Kalkulation keine funktionelle Einheit bilden, die den Anforderungen hinsichtlich unterschiedlicher Schlauchsegmente gerecht wird. Denn oftmals werden Adapterschlauchleitungen durch Handlingsysteme, einen automatischen Schlaucheinzug und Schlauchspeicher über unterschiedliche Temperaturzonen geführt oder weisen Koppelstellen mit Querschnittsänderungen und andere spezifische Ausgestaltungen auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine technische Lösung zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen zu schaffen, die eine Kalkulation von Masseabweichungen in Leitungsabschnitten bei der Befüllung mit Kältemittel R744 ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den technischen Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Demzufolge erfolgt eine Segmentierung der Adapterschlauchleitung durch Einbringung von mehreren jeweils separaten Temperatur- und Drucksensorpaaren, die zentral durch einen Massekalkulator in eine Korrekturberechnung einbezogen werden. Dabei stehen dem Massekalkulator weiterhin die Parameter einer Massemessung durch das Massemesssystem zur Verfügung, so dass die Steuerung des Befüllventils des Adapters durch den Massekalkulator übernommen wird. Der Massekalkulator kann mit einer beliebigen Anzahl von Temperatur- und Drucksensorpaaren sowie mit Massemesssystem und Füllventilsteuerung als eine gekapselte Einheit ausgeführt werden und kann damit unabhängig von der Performance eines Anlagensteuerungssystems die messtechnisch / kalkulatorische Aufgabe reproduzierbar lösen.
Somit wird eine Kalkulation von Masseabweichungen in Leitungsabschnitten bei der Befüllung mit Kältemittel R744 möglich. Diese technische Lösung wird einer unterschiedlichen Schlauchsegmentierung gerecht. An der Vorrichtung ist weitere Sensorik anschließbar, die auf Anforderung eine Dichteberechnung aus dem R744 Enthalpie- Diagramm durchführt von einem angeschlossenen Druck- und Temperatur-Sensorsystem. Dabei steuert die Vorrichtung unter Berücksichtigung der Korrekturkalkulation das Adapterfüllventil und verarbeitet direkt die Ergebnisse der Messung des Massemesssystems. Somit werden alle messtechnischen Anforderungen aus der Spezifik der Befüllung von Kältemittel R744 erfüllt bei Berücksichtigung unterschiedlicher Ausbaustufen der Adapterschlauchleitung, die eine Schnittstelle zum Anlagensteuerungssystem aufweist, über welche die erforderlichen Prozessinformationen gehandelt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer Befüllstrecke für Kältemittel R744 (Stand der
Technik)
Fig. 2 eine modifizierte Befüllstrecke für Kältemittel R744, bei der am Anfang und am Ende der Befüllleitung jeweils ein Temperatur- und Drucksensor eingebracht ist (Stand der Technik)
Fig. 3 den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befüllung mit Kältemittel R744
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen Befüllstrecken nach dem bereits erläuterten Stand der Technik, die als wesentliche Baugruppen einen Hydraulikschrank 1 mit Pumpen, Leitungen und Speicher, ein Massemesssystem 2, eine Adapterschlauchleitung 3, einen Adapter 4 mit Befüllventil 8, Temperatur- und Drucksensoren 5a bzw. 5b sowie ein Steuerungssystem 7 aufweisen.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäß ausgestaltete Befüllstrecke für Kältemittel R744. Auch hier sind in bekannter Weise ein Hydraulikschrank 1 mit Pumpen, Leitungen, Speicher, ein Massemesssystem 2, eine Adapterschlauchleitung 3 und ein Adapter 4 mit einem Befüllventil 8 vorgesehen. Am Anfang und am Ende der Adapterschlauchleitung 3 sind ebenfalls jeweils ein Temperatur- und Drucksensor 5a bzw. 5b angeordnet und der Vorrichtung ist außerdem ein Steuerungssystem 7 zugeordnet.
Im vorliegenden Sachverhalt ist wesentlich, dass die Adapterschlauchleitung 3 segmentiert ausgestaltet ist und gesplittet sein kann. Diese Segmentierung wird nach funktionellen Anforderungen, vorzugsweise unter Aspekten des Handlings abgeleitet. Dabei sind den einzelnen Segmenten der Adapterschlauchleitung 3 jeweils separate Temperatur- und Drucksensorpaare 6 zugeordnet. Durch diese Temperatur- und Drucksensorpaare 6, die hinsichtlich ihrer Anzahl erweitert oder verringert werden können, ist eine Kalkulation von Dichteabweichungen in jedem Leitungssegment der Adapterschlauchleitung 3 möglich.
Alle Messdaten werden von einem Massekalkulator 9 erfasst und in Echtzeit bearbeitet. Auch die Steuerung des Befüllventils 8, die abhängig von der Korrekturkalkulation aufgrund unterschiedlicher Dichteabweichungen und der Massemessung am Eingang der Strecke ist, wird vom Massekalkulator 9 übernommen. Eine Schnittstelle zum Steuerungssystem 7 ermöglicht die Übergabe von Prozessparametern wie der zu befüllenden Masse sowie eine Übergabe der erreichten Ergebnisse.
Bezugszeichenliste
1 Hydraulikschrank / R744 Befüllanlage
2 Massemesssystem
3 Adapterschlauchleitung
4 Adapter
5a Temperatur- und Drucksensor am Beginn der Befüllstrecke
5b Temperatur- und Drucksensor am Ende der Befüllstrecke
6 Temperatur- und Drucksensorpaare an den Segmenten der Befüllstrecke
7 Steuerung der Befüllanlage
8 Befüllventil
9 Massekalkulator

Claims

Patentanspruch
1. Vorrichtung zur Befüllung von Fahrzeugklimasystemen mit Kältemittel R744, wobei die Vorrichtung eine Befüllanlage mit Pumpen, Leitungen und Speichern, eine Adapterschlauchleitung (3) als Befüllstrecke, einen Adapter (4) mit einem Befüllventil (8) und ein Massemesssystem (2) am Anfang der Befüllstrecke aufweist, wobei am Anfang und am Ende der Befüllstrecke jeweils ein Temperatur- und Drucksensor (5a; 5b) zur Ermittlung der Dichte des Kältemittels angeordnet sind und wobei der Vorrichtung ein Steuerungssystem (7) zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterschlauchleitung (3) segmentiert ausgestaltet ist, wobei die Segmentierung durch Einbringung von mehreren jeweils separaten Temperatur- und Drucksensorpaaren (6) zur Ermittlung der jeweiligen Dichte des Kältemittels in die Adapterschlauchleitung (3) erfolgt, wobei die Vorrichtung einen Massekalkulator (9) aufweist, zur Steuerung des Befüllventils (8) in Abhängigkeit einer zentralen Korrekturberechnung aufgrund der unterschiedlichen, mit Hilfe der jeweils separaten Temperatur- und Drucksensorpaaren (6) ermittelten Dichteabweichungen, sowie der Parameter der Massemessung durch das Massemesssystem (2).
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