AT515240B1 - Klimaservicegerät und Verfahren zum Ablassen von Kältemittel aus einer Klimaanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Klimaservicegerät (1) und ein Verfahren zum Ablassen von Kältemittel aus einer Klimaanlage (16). Das ausströmende Kältemittel wird dabei über zumindest zwei parallel angeordnete Kapillarrohr-Wärmetauscher (9a, 9b, 9c) geführt, die durch das Öffnen und Schließen von Ablass-Sperrventilen (8a, 8b, 8c) zur Beeinflussung der Ablassrate selektiv freigegeben werden.

Description

Beschreibung

KLIMASERVICEGERÄT UND VERFAHREN ZUM ABLASSEN VON KÄLTEMITTEL AUS EI¬NER KLIMAANLAGE

[0001] Die Erfindung betrifft ein Klimaservicegerät zum zumindest Ablassen von Kältemittel auseiner Klimaanlage, wobei die Vorrichtung über einen Niederdruckanschluss und/oder einenHochdruckanschluss an die Klimaanlage anschließbar ist, und wobei zum Ablassen des Kühl¬mittels zumindest eine Ablassleitung freigebbar ist. Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahrenzum Ablassen von Kältemittel aus einer Klimaanlage.

[0002] Bei einem Service für eine Klimaanlage wird diese an ein Klimaservicegerät angeschlos¬sen, welches die Leitungen und Volumen der Klimaanlage zuerst vollständig entleert und dannden erforderlichen Bedarf an neuem Kältemittel und Öl in die Anlage einfüllt. Beim Schritt desEntleerens wird das Kältemittel zuerst abgelassen und dann mithilfe eines Kompressorsund/oder einer Vakuumpumpe abgesaugt. Aufgrund der Druckverringerung beim Entleerenkühlt das Kältemittel stark ab, sodass es zu einer unerwünschten Eisbildung kommen kann.Auch oberhalb der für die Eisbildung kritischen Temperatur kann die Abkühlung problematischsein, etwa wenn Dichtungen aufgrund der tiefen Temperaturen Schaden nehmen.

[0003] Für Klimaanlagen, die R744 bzw. Kohlendioxid als Kältemittel verwenden, sind aufgrundder geringen Molekülgröße von C02 und des explosiven Dekompressionsverhaltens besondereDichtungsmaterialien erforderlich, da C02 durch viele herkömmliche Dichtungen diffundierenkann. Im Allgemeinen werden für C02 Dichtungswerkstoffe aus Fluorkautschuk (z.B. erhältlichunter dem Markennamen Viton) oder Hydrierter Nitril-Kautschuk (HNBR) verwendet.

[0004] Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Schäden an den Dichtungen steigt üblicher¬weise ab einem unteren Temperaturgrenzwert stark an, wobei der Grenzwert je nach Dich¬tungsmaterial beispielsweise zwischen -20 °C und -40 Ό liegen kann. Auch für Ventile kommenGrenzwerte für die Temperatur zur Anwendung, die vom Anbieter vorgegeben sind.

[0005] Um Beschädigung der Dichtungen und Ventile beim Klimaservice zu vermeiden ist daherdarauf zu achten, dass das Kältemittel diesen unteren Grenzwert für die Temperatur nicht un¬terschreitet.

[0006] Klimaservicegeräte können entweder nur für einzelne Schritte des Serviceablaufs vorge¬sehen sein, wie etwa das Ablassen und Evakuieren oder das Wiederbefüllen, oder sie könnenausgebildet sein, um alle für eine vollständiges Klimaservice erforderlichen Schritte mit nureinem Gerät auszuführen.

[0007] Bei herkömmlichen Klimaservicegeräten wird das Kältemittel üblicher Weise über einenWärmetauscher und eine fixe Drossel abgelassen. Wenn dabei ein unterer Grenzwert für dieTemperatur erreicht wird, wird das Ablassen durch Schließen des Ablassventils unterbrochenund es muss gewartet werden, bis sich das Kältemittel wieder ausreichend erwärmt hat, um mitdem Ablassen fortzufahren zu können. Um einen stetigen Ablassvorgang zu ermöglichen, kannder Ablassvorgang stärker gedrosselt werden, sodass das Kältemittel nur langsam ausströmt.Dies verlängert jedoch die für den Ablassvorgang erforderliche Zeit.

[0008] Es wäre wünschenswert eine bessere und flexiblere Regelung des Ablassvorganges zuermöglichen, um die Dauer des Ablassens zu verringern und dennoch eine Schädigung derDichtungen und ein Vereisen des Kältemittels sicher zu vermeiden.

[0009] Dieses und weitere Ziele werden erfindungsgemäß durch ein Klimaservicegerät dereingangs genannten Art verwirklicht, bei dem in der Ablassleitung zumindest zwei parallel an¬geordnete Druck verringernde Organe vorgesehen sind, die über Ablass-Sperrventile selektivfreigebbar sind. Dadurch kann das Ablassen zuerst mit hoher Ablassrate über alle Druck verrin¬gernden Organe parallel erfolgen, wobei in weiterer Folge einzelne Druck verringernde Organedurch Sperren des jeweiligen Ablass-Sperrventils abgetrennt werden können, wodurch dieAblassrate schrittweise gesenkt wird.

[0010] In vorteilhafter Weise können die Druck verringernden Organe als Kapillarrohr-Wärmetauscher ausgeführt sein. Als Kapillarrohr-Wärmetauscher werden Wärmetauscherbezeichnet, bei denen das Fluid über Kapillarrohre, das heißt Rohre mit sehr kleinen Leitungs¬querschnitt, geführt wird. Der Leitungsquerschnitt eines Kapillarrohrs muss klein genug sein, umüber die Länge des Kapillarrohrs im Kapillarrohr-Wärmetauscher eine für die Anwendung aus¬reichende Druckverringerung zu erzielen. Als Kapillarrohre werden insbesondere Rohre miteinem Durchmesser von weniger als 4 mm bezeichnet, wobei die Rohre aus Materialien beste¬hen können, wie sie herkömmlicherweise für Wärmetauscherrohre verwendeten werden, zumBeispiel Kupfer. In den kleinen Rohrquerschnitten tritt über die Länge der Kapillarrohre einestarke Druckverringerung auf, wobei gleichzeitig für den Wärmeaustausch eine verhältnismäßiggroße Oberfläche auf sehr kleinem Raum erzielt werden kann. Auch die Druckfestigkeit vonRohren nimmt mit kleinerem Querschnitt zu. Kapillarrohr-Wärmetauscher können mit Rohrwin¬dungen sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden.

[0011] Die Einstellung der Ablassrate erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der aktuellenTemperatur des Kühlmittels. Dazu kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ander Ablassleitung zumindest ein Messgerät für die Temperatur des Kältemittels angeordnetsein, wobei eine Steuereinheit zur Stellung der Ablass-Sperrventile in Abhängigkeit von derTemperatur vorgesehen ist.

[0012] In einer vorteilhaften Ausführungsform können zumindest zwei Druck verringernde Or¬gane unterschiedliche Strömungsbedingungen aufweisen. Dadurch können mehr Strömungs¬konfigurationen mit wenigen Druck verringernden Organen eingestellt werden. Beispielsweisekönnen mit n Druck verringernden Organen, von denen der erste die größte Ablassrate bereit¬stellt, und wobei jedes weitere Druck verringernde Organ 50% der Ablassrate des vorherigenDruck verringernden Organs bereitstellt, (2n-1) Schaltkonfigurationen von der maximalen Ab¬lassrate (alle Ablass-Sperrventile offen) bis zur minimalen Ablassrate (nur das Ablass-Sperrventil geöffnet, das zum Druck verringernden Organ mit der geringsten Ablassrate führt) ingleichmäßigen Schritten eingestellt werden.

[0013] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Klimaservicegerät eine Wie-deraufbereitungs- und/oder Befüllvorrichtung aufweisen. Dadurch können mit einem einzigenKlimaservicegerät alle Schritte eines vollständigen Klimaservice durchgeführt werden.

[0014] In vorteilhafter Weise kann die Ablassleitung in der Wiederaufbereitungs- und/oderBefüllvorrichtung münden. Dadurch kann das abgelassene Kältemittel einer Wiedervenwertungzugeführt werden. Alternativ kann das Kältemittel, wenn dies für das jeweilige Kältemittel zuläs¬sig ist, an die Umgebung abgegeben werden. Gegebenenfalls kann sowohl ein Ablassen an dieUmgebung, als auch eine Wiederverwertung in der Wiederaufbereitungs- und/oder Befüllvor¬richtung selektiv wählbar sein.

[0015] In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Kältemittel C02 bzw. R744 sein. Daserfindungsgemäße Klimaservicegerät ist für die besonderen Herausforderungen, die Kohlendi¬oxid als Kältemittel an die Klimaanlage und das Klimaservicegerät stellen, besonders gut ge¬eignet.

[0016] Bei dem eingangs genannten erfindungsgemäßen Verfahren zum Ablassen von Kälte¬mittel aus einer Klimaanlage wird das ausströmende Kältemittel über zumindest zwei parallelangeordnete Druck verringernde Organe geführt, die durch das Öffnen und Schließen vonAblass-Sperrventilen zur Beeinflussung der Ablassrate selektiv freigegeben werden.

[0017] In vorteilhafter Weise kann das ausströmende Kältemittel verdampft werden. Das ver¬dampfen kann in einem oder mehreren vor oder nach dem jeweiligen Druck verringerndenOrgan angeordneten Wärmetauscher(n) erfolgen. Vorzugsweise werden Kapillarrohr-Wärme¬tauscher verwendet, sodass das Druck verringernde Organ und der Wärmetauscher zu einemElement kombiniert sind.

[0018] Die selektive Freigabe der Ablass-Sperrventile kann in einer vorteilhaften Ausführungs¬form in Abhängigkeit von der Temperatur des Kältemittels erfolgen, was eine optimale Rege- lung des Ablassvorganges erlaubt.

[0019] In bevorzugter Weise kann die Abfolge der Schaltmuster des Öffnens und Schließensder Ablass-Sperrventile eine schrittweise Veränderung, Verringerung oder Steigerung der Ab¬lassrate bewirken. Das erlaubt eine vorteilhafte Anpassung der Ablassrate an den gewünschtenVerlauf.

[0020] In vorteilhafter Weise kann dabei jedes Schaltmuster bei Erreichen einer definiertenGrenztemperatur eingestellt werden.

[0021] Um ein Vereisen des Kältemittels und eine Beschädigung von Dichtungen zu vermeiden,kann in bevorzugter Weise die Temperatur des Kältemittels oberhalb einer untersten Grenz¬temperatur gehalten werden.

[0022] Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 1 nähererläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend ein Schaltschema einer vorteil¬haften Ausgestaltung der Erfindung zeigt.

[0023] Das Klimaservicegerät der Fig. 1 wird über einen Niederdruckanschluss 2 an die Nie-derdruckseite und über einen Hochdruckanschluss 3 an die Hochdruckseite einer Klimaanlage16 angeschlossen. Nach dem Anschließen können Temperatur und Druck des Kältemittels überMessgeräte 4, 4‘ ermittelt werden. Die Anschlussventile 5, 5‘ sind vorerst geschlossen. Die vonden Anschlussventilen 5, 5‘ wegführenden Leitungen können über ein Verbindungsventil 6zusammengeschaltet werden, etwa um ein Entleeren der Klimaanlage 16 über beide Anschlüs¬se 2, 3 gleichzeitig zu ermöglichen. Es ist jedoch auch möglich, die Klimaanlage 16 über nureinen Anschluss zu entleeren.

[0024] Zum Ablassen des Kältemittels wird entweder nur das Anschlussventil 5 auf der Nieder-druckseite geöffnet, oder es werden das Verbindungsventil 6 und beide Anschlussventile 5, 5‘auf Hochdruck- und Niederdruckseite 6 geöffnet, wobei das Kältemittel durch ein Ablass-Rückschlagventil 7 strömt und zu mehreren parallel zueinander angeordneten Ablass-Sperr¬ventilen 8a, 8b, 8c gelangt, die über eine Steuereinheit 15 jeweils selektiv geöffnet oder ge¬schlossen werden können. Die Steuereinheit 15 ist auch mit anderen Einheiten und Sensorendes Klimaservicegeräts 1 verbunden, wobei in Fig. 1 nur die Verbindungen zu den Ablass-Sperrventilen 8a, 8b, 8c schematische dargestellt sind. In Fig. 1 sind drei Ablass-Sperrventile8a, 8b, 8c vorgesehen, die Vorrichtung kann jedoch auch mehr oder weniger Ablass-Sperrventile 8a, 8b, 8c aufweisen. Jedes Ablass-Sperrventil 8a, 8b, 8c führt zu einem Druckverringernden Organ 9a, 9b, 9c, das jeweils als Kapillarrohr-Wärmetauscher ausgebildet ist,wobei jedes der Druck verringernden Organe 9a, 9b, 9c unterschiedliche Strömungsbedingun¬gen aufweist, insbesondere können Kapillarrohr-Wärmetauscher unterschiedliche Strömungs¬querschnitte und/oder unterschiedliche Kapillarrohrlängen aufweisen.

[0025] Es können auch alle Druck verringernden Organe die gleichen Strömungsbedingungenaufweisen, was jedoch die Anzahl der einstellbaren Ablassstufen verringert.

[0026] In einem praxisnahen Beispiel könnte das erste Druck verringernde Organ 9a als Kapil¬larrohr-Wärmetauscher mit einem Innendurchmesser von 0,7 mm und einer Länge von 15m,das zweite Druck verringernde Organ 9b als Kapillarrohr-Wärmetauscher mit einem Innen¬durchmesser von 0,9 mm und einer Länge von 10 m, und das dritte Druck verringernde Organ9c als Kapillarrohr-Wärmetauscher mit einem Innendurchmesser von 2 mm und einer Längevon 10 m ausgeführt sein.

[0027] Beim Ablassen des Kältemittels werden zuerst alle drei Ablass-Sperrventile 8a, 8b, 8cgeöffnet, um anfangs ein rasches Ausströmen des Kältemittels über alle drei Druck verringern¬den Organe 9a, 9b, 9c gleichzeitig zu ermöglichen. Das Kältemittel wird verdampft, durchströmteinen Olabscheider 10 und kann dann entweder über ein Auslass-Sperrventil 11 abgelassen,oder einer Wiederaufbereitungs- und/oder Befüllvorrichtung 12 zugeführt werden. Die jeweiligeVentilstellung definiert eine Ablassleitung A, über die das Kältemittel ausströmt. In Fig. 1 wirkendie als Druck verringernde Organe 9a, 9b, 9c verwendeten Kapillarrohr-Wärmetauscher gleich¬ zeitig als Verdampfer für das Kühlmittel. Die Druck verringernden Organe 9a, 9b, 9c könnten ineiner alternativen Ausführungsform jedoch beispielsweise auch als Drosselorgane ausgeführtsein, wobei das Verdampfen in einem oder mehreren vor- oder nachgelagerten separatenWärmetauschern herkömmlicher Bauart erfolgen könnte.

[0028] Die Wiederaufbereitungs- und/oder Befüllvorrichtung 12 ist in Fig. 1 nur grob schemati¬siert dargestellt, da deren konkrete Ausführung keinen wesentlichen Teil der Erfindung betrifft.Gegebenenfalls kann auch eine Befüllvorrichtung vorgesehen werden, die keine Rückgewin¬nung und Wiederaufbereitung des abgelassenen Kältemittels vorsieht. In dem Fall wird dasabgelassene Kältemittel über das Auslass-Sperrventil 11 abgelassen.

[0029] Das im Ölabscheider 10 entnommene Öl wird über eine Wägevorrichtung gewogen, umdie nachzufüllende Menge an Öl zu ermitteln.

[0030] Die Ablassrate des Kältemittels kann nun durch selektives Öffnen und Schließen derAblass-Sperrventile 8a, 8b, 8c geregelt werden, wobei mit den dargestellten drei Druck verrin¬gernden Organen 9a, 9b, 9c sieben unterschiedliche Öffnungskombinationen einstellbar sind.

[0031] Während des Ablassens wird die Temperatur des Kältemittels über die Messgeräte 4, 4‘überwacht. Bei Unterschreiten einer definierten Grenztemperatur wird die Ablassrate verringert,indem eine andere Öffnungskombination eingestellt wird. In Abhängigkeit weiterer Grenztempe¬raturen können die Öffnungskombinationen nach der Reihe mit jeweils abnehmender Ablassra¬te eingestellt werden, bis nur mehr ein einziges Sperrventil 8a geöffnet ist, das zu dem Druckverringernden Organ 9a führt, das aufgrund seiner Strömungsbedingungen die geringste Durch¬flussrate erlaubt.

[0032] Zusätzlich zu den als Kapillarrohr-Wärmetauscher ausgeführten Druck verringerndenOrganen 9a, 9b, 9c können auch Drosselorgane (nicht dargestellt) den Kapillarrohr-Wärmetau¬schern vor- oder nachgelagert angeordnet sein, um die Strömungsbedingungen zusätzlich zubeeinflussen.

[0033] Wenn der Druck in der Klimaanlage 16 auf den Umgebungsdruck abgesunken ist, wer¬den die Ablass-Sperrventile 8a, 8b, 8c alle geschlossen, und die Klimaanlage 16 wird über eineVakuumpumpe 13 vollständig entleert.

[0034] Nach dem vollständigen Entleeren der Klimaanlage kann die Klimaanlage 16 von derWiederaufbereitungs- und/oder Befüllvorrichtung 12 über ein Einström-Rückschlagventil 14 mitneuem Kältemittel und frischem Öl befüllt werden. BEZUGSZEICHEN:

Klimaservicegerät 1Niederdruckanschluss 2Hochdruckanschluss 3Messgeräte 4, 4‘

Anschlussventile 5, 5‘

Verbindungsventil 6Ablass-Rückschlagventil 7Ablass-Sperrventile 8a, 8b, 8cKapillarrohr-Wärmetauscher 9a, 9b, 9cÖlabscheider 10Auslass-Sperrventil 11

Wiederaufbereitungs- und/oder Befüllvorrichtung 12

Vakuumpumpe 13

Einström-Rückschlagventil 14

Steuereinheit 15

Klimaanlage 16

Claims (13)

1. Patentansprüche 1. Klimaservicegerät (1) zum zumindest Ablassen von Kältemittel aus einer Klimaanlage (16),wobei die Vorrichtung über einen Niederdruckanschluss (2) und/oder einen Hochdruckan¬schluss (3) an die Klimaanlage (16) anschließbar ist, und wobei zum Ablassen des Kühl¬mittels zumindest eine Ablassleitung (A) freigebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass inder Ablassleitung (A) zumindest zwei parallel angeordnete Druck verringernde Organe (9a,9b, 9c) vorgesehen sind, die über Ablass-Sperrventile (8a, 8b, 8c) selektiv freigebbar sind.
2. 2. Klimaservicegerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck verrin¬gernden Organe (9a, 9b, 9c) als Kapillarrohr-Wärmetauscher ausgeführt sind.
3. 3. Klimaservicegerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an derAblassleitung (A) zumindest ein Messgerät (4, 4‘) für die Temperatur des Kältemittels an¬geordnet ist, wobei eine Steuereinheit (15) zur Stellung der Ablass-Sperrventile (8a, 8b, 8c)in Abhängigkeit von der Temperatur vorgesehen ist.
4. 4. Klimaservicegerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dasszumindest zwei Druck verringernde Organe (9a, 9b, 9c) unterschiedliche Strömungsbedin¬gungen aufweisen.
5. 5. Klimaservicegerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dassdas Klimaservicegerät (1) eine Wiederaufbereitungs- und/oder Befüllvorrichtung (12) auf¬weist.
6. 6. Klimaservicegerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablassleitung(A) in der Wiederaufbereitungs- und/oder Befüllvorrichtung (12) mündet.
7. 7. Klimaservicegerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Kältemittel C02 bzw.R744 ist.
8. 8. Verfahren zum Ablassen von Kältemittel aus einer Klimaanlage (16), wobei das ausströ¬mende Kältemittel über zumindest zwei parallel angeordnete Druck verringernde Organe(9a, 9b, 9c) geführt wird, die durch das Öffnen und Schließen von Ablass-Sperrventilen(8a, 8b, 8c) zur Beeinflussung der Ablassrate selektiv freigegeben werden.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ausströmende Kältemit¬tel verdampft wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die selektive Freigabeder Ablass-Sperrventile (8a, 8b, 8c) in Abhängigkeit von der Temperatur des Kältemittelserfolgt.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfol¬ge der Schaltmuster des Öffnens und Schließens der Ablass-Sperrventile (8a, 8b, 8c) eineschrittweise Veränderung, Verringerung oder Steigerung der Ablassrate bewirkt.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schaltmuster beiErreichen einer definierten Grenztemperatur eingestellt wird.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tem¬peratur des Kältemittels oberhalb einer untersten Grenztemperatur gehalten wird. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen