用于流体回路的多流体填充适配器和方法
技术领域
本发明涉及车辆流体回路填充领域，尤其涉及车辆装配线中利用制冷剂对空调回路进行填充。本发明涉及用于将一种或多种流体从测试和填充机器输送至流体回路的测试或填充适配器。本发明特别应用于空调系统的例如四氟乙烷(R134A)，二氧化碳(CO2)，氢氟烯烃(HFO)(例如R1234yf)或任何其他单一制冷剂或复合冷剂的输送。
背景技术
通常，空调系统具有低压连接和高压连接，以及填充机器具有低压适配器和高压适配器。这些适配器可以连接到空调系统，以在压力下对其进行测试，对其排空空气然后进行填充。考虑连接阀的不同的几何形状，高压和低压适配器具有不同的连接系统，这有助于避免低压侧和高压侧之间的混淆。连接阀的该种构造同样取决于要填充的流体的类型的不同而不同，以确保仅将所允许的制冷剂引入空调系统。因此，当在车辆装配线上存在多种制冷剂时，我们发现需要与可用流体一样多的低压和高压适配器，这些适配器在车辆装配线上占用了大量空间以及还会妨碍操作员。
已知的一些适配器可以输送两种不同的流体，因此可以根据需要连接到具有不同几何形状的连接阀的两种类型的空调系统。这些适配器例如描述在文献WO 2016/015706中。在这些设备上，操作员必须预先设定防错机制，该机制可能是造成车辆错误和报废的原因。同样，该技术系统容易结垢，从长远来看，很可能会阻塞用于连接阀类型的检查系统，还可能导致安装错误。
国际标准SAE J639中定义了各种空调系统连接阀的几何结构，特别是对于流体R134a和R1234yf。
发明内容
因此，本发明的目的尤其是通过提出一种通过填充流体对流体系统，特别是空调系统进行填充的适配器来克服上述缺点。待填充的流体系统包括：连接阀，其中，至少两个阀具有彼此不同的几何轮廓，所述适配器设计成输送分别用于两个阀的彼此不同的至少两种填充流体，并且所述适配器包括：
-基座，具有能够容纳所述两个连接阀中的任意一个的盖体，
-用于所述两个阀中的任意一个的耦合系统，其包括具有钩件的耦合模块，以及
-安全系统，用于防止在所述两种填充流体中的一种不旨在用于所述两个阀中的任意一个时对所述两个阀中的任意一个进行填充，
其中，耦合模块可相对于基座沿着轴线平移移动，并且能够促使钩件相对于基座从低位置移动，其中，所述轴线是垂直的，在彼此不同的至少两个高位置处，所述耦合模块比在低位置处更远离盖体，所述两个高位置分别表示所述两个阀的几何轮廓，所述钩件在移动时被与所述基座集成为一体的凸轮推向所述轴线并且所述穿过所述盖体以捕获所述两个阀中的任意一个，以及安全系统包括至少一个位置传感器用于检测所述耦合模块相对于所述基座的位置，所述传感器能够提供表示容纳在所述盖体中的所述两个阀中的任意一个的至少一条信息。
根据一些实施例，该装置进一步包括以下一个或多个特征，这些特征是独立地或以任何技术上可能的组合来获取的：
-柱塞，柱塞用于打开所述两个阀中的一个阀门，所述盖体具有限定至少两个限位件的内部几何结构，所述至少两个限位件彼此不同并且分别用于轴向抵靠所述两个阀，其中，两个阀门中的每一个旨在放置于距所述柱塞相同的距离处；
-所述盖体包括围绕所述轴线且具有不同直径的至少两个O形环，所述O形环在沿所述轴线将所述两个阀插入所述盖体的方向上从最大到最小排布。
-所述钩件由与所述耦合模块一体形成的导向环保持；
-每一个钩件由所述导向环所形成的两个纵向限位件保持；
-一种稳定和定心系统，所述稳定和定心系统包括放置在由所述盖体限定的壳体中的稳定滚珠，所述壳体围绕所述轴线均匀地分布并且径向向内以及径向向外开口，通过围绕所述盖体的致动环或导向环(将所述滚珠置于应力下，从而使得所述耦合模块在所占据的两个高位置处，所述稳定滚珠径向约束所述两个阀中的任意一个，以及在低位置处，所述稳定滚珠(在所述壳体中自由；
-柱塞是中空的，用于使所述两种填充流体通过；以及
-传感器是光学传感器。
根据本发明的第二个方面，提出了一种通过填充流体对流体系统，特别是空调系统进行填充的方法，待填充的流体系统包括连接阀，其中至少两个阀具有彼此不同的几何轮廓，该方法至少包括步骤：
-提供适配器，
-将所述两个阀中的任意一个容纳于所述盖体中，
-所述耦合模块沿所述轴线相对于所述基座从所述低位置平移移动至所述高位置，
-由所述安全系统检测所述耦合模块的所述高位置中的一个，以及获取表示所述两个阀中的一个的至少一条信息，
-根据所述信息选择所述两种填充流体中的一种，以及
-使用所选择的填充流体填充包括所述两个阀中的任意一个的所述流体系统。
附图说明
通过阅读以下仅以示例而非限制的方式给出的描述，以及参考附图，本发明的特征和优点将变得容易理解。
-图1是现有技术的高压阀R134a(右)和R1234yf(左)的剖视图，
-图2是根据本发明的处于解锁位置的适配器的剖视图，
-图3是图2所示的适配器位于高压阀R134a上的剖视图，
-图4是图2和图3所示的适配器位于阀R1234yf上的剖视图，
-图5是图2至图4所示的适配器的稳定和定心系统的剖视图，以及
-图6是图5所示的稳定和定心系统在适配器的锁定位置的剖视图。
具体实施方式
参照图1，在高压下分别有用于制冷剂R1234yf(左)和R134a(右)的连接阀10和11。为避免使用不合适的制冷剂和不合适的压力填充流体系统，国际标准SAE J639为每种流体定义了不同的连接器的几何结构。例如，连接阀的颈不同程度地远离其上端，其直径不同以及连接阀的阀门12不同程度地远离连接阀的开端。
图2是根据本发明的适配器1的截面图。适配器1包括主体2，主体2在连接块21的高度处通过护套101连接到填充机器100。该主体2可包括用于由操作员(未示出)进行操作的手柄(未示出)，并且将制冷剂供应导管、气动或电动阀控制系统集成为一体。基座3固定在主体2上，并且包括盖体31，该盖体旨在根据操作者的选择定位在要填充的流体系统的阀10、11中的任何一个上(未示出)。该盖体31与基座3形成为一体。
基座3和盖体31例如通过柱塞32而纵向移动，柱塞32可从顶部到底部轴向移动。
柱塞32由气动系统致动，该气动系统将空气交替地注入两个气动腔室321和322中，并从高位置(等待位)进入低位置(填充位)。优选地，在本发明的替代实施例中，柱塞32是中空的，并且允许所选择的填充流体通过。在替代解决方案(未显示)中，通过与柱塞32分隔的专用通道供应流体。
盖体31适合于容纳具有不同几何形状的至少两种类型的连接阀。至少两个限位件S1和S2(在图5中可见)设置在盖体31中，以使得可以将连接阀停止在所期望的轴向位置处。在本发明的该示例性实施方式中，第一限位件S1被限定为使连接阀10R1234yf停止。限位件S1在连接阀10颈部的上表面T1的高度处与其接触。
在用于R134a的连接阀11的情况下，限位件S2与其颈部的上表面T2接触。盖体31的底部还可以用作第三限位件S3，用于颈部直径比前述的颈部直径更细的连接阀，并且将抵接在盖31的底部。因此，阀10和11根据其几何形状不同程度地插入到盖体31中。通过将阀10和11的阀门12的顶部始终与盖体31中的柱塞32保持相同的距离H来有利地确定限位件S1和S2的定位。
盖体31具有例如连续的O形环311和312，使得当连接阀10、11被插入时可以密封。在连接阀插入到盖体31的方向上，第一O形环311具有比第二O形环312更大的直径。这两个密封件分别匹配连接阀的直径。
盖体31在其下部，更精确地在阀10、11位于盖31中时，在阀的颈部的位置的高度处具有凹槽313。
耦合系统4连接到基座3，并允许适配器1锁定在阀10、11上，以便填充待填充的流体系统。该耦合系统4包括具有钩件42的耦合模块41，该耦合模块可在基座3上沿轴线A平移移动。
该平移可以通过气动或电动方式实现。根据附图中所示的本发明的示例性实施方式，耦合模块41由气动系统致动。根据要求，下气动腔室411或上气动腔室412的交替填充使得可以升高或降低耦合模块41。腔室412被限定在耦合模块41和基座3之间。当上腔室412未由气动系统填充时，下腔室411也可以由弹簧代替，该弹簧能够将耦合模块保持在高位置，即锁定。该选择的优点是，如果气动系统出现故障，则可保持连接阀上的锁定位置。
在本发明的该示例性实施方式中，耦合模块41的平移使钩件42上升。凸轮34位于盖体31的底部。该凸轮34与盖体31成为一体，因此相对于基座3固定。因此，耦合模块41可相对于基座3、盖体31和凸轮34轴向平移。所述凸轮34被穿孔或具有至少一个周向腔341，使得当耦合模块处于解锁位置时，能够容纳钩件42的运动。在该解锁位置，钩件42不妨碍阀10、11插入/移出盖体31。在锁定位置以及过渡阶段中，耦合模块41沿着基座3上升并且向上拉动钩件42。通过执行该运动，钩件42从一个或多个腔341中出来，并被凸轮34朝着盖体31的中心推回，并穿过盖体31的凹槽313。
当连接阀位于盖体31中时，操作员启动耦合模块41。耦合模块在气动系统的作用下升高，并处于较高位置。钩件42经凸轮34通过盖体31的凹槽313被推向阀10、11的壁。取决于阀10、11，耦合模块41的行程为不同程度的轴向长。实际上，R1234yf的阀10的颈部能比R134a的阀11更快的让钩件停止。这通过每个阀10、11的特定几何结构和盖体31的特定几何结构来解释，该盖体允许将阀10、11以不同的深度插入。当钩件42遇到一定程度的阻力并因此夹紧阀10、11时，气动系统停止。适配器1则处于至少一个锁定位置。
换句话说，在所示的示例中，存在由容纳在盖体31中的阀10或11限定的两个可能的高位置。
到达的高位置可指示容纳在盖体31中的阀10、11。
为了返回解锁位置(低位)，气动系统命令耦合模块41沿底座3下降。钩件42返回以面对至少一个腔341。弹簧密封件421可以例如允许钩件42在面对至少一个腔341时自动地移动开。
根据本发明，填充适配器1设有安全系统5，该安全系统5使得可以检测耦合模块41相对于基座3的一个或多个位置。它可以由一个或多个光学、磁性或其他传感器组成。根据图2和图3所示的本发明的一个实施例，安全系统5包括两个光学传感器，使得可以检测耦合模块41的三个轴向位置并且所述安全系统5固定在基座3上。
然后，耦合模块41设置有两个测量销52、52'，并且基座3具有对应的检测器51、51'。销52、52'的顶部位于不同的高度。通过传感器51、51'对测量销52、52'的检测使得可以区分锁定在阀R1234yf上和锁定在阀11R134a上的解锁位置。当操作员将适配器放置在流体回路的阀10、11上时，则他启动了耦合步骤。一旦阀10、11被捕获，耦合模块41沿着基座3上升并且停止在锁定位置。
因此，传感器51、51'提供代表实际容纳在盖体31中的阀10、11的信息。根据此信息选择填充液。
安全系统5通过检测测量销52、52'相对于传感器51、51'的位置来确定由耦合模块41执行的行程。然后，该行程表明适配器1存在R134a或R1234yf连接阀。取决于装配线上预期的流体回路的类型，基于车辆的工厂计算机网络上可用的数据，填充机器100开始填充回路或指示不兼容并阻止填充。在填充回路之前，填充机器100进行空的控制操作，以确认适配器已牢固地锁定在阀10,11上。
如果发生故障，则取消填充过程。同样，为了增强安全性，可以安装传感器以检测极端锁定位置，该位置将指示系统未锁定在阀10、11上。例如，可以安装接触传感器(未示出)以检测销52的接触，以反映耦合模块41的行进结束，并因为位置异常可以阻止填充周期的继续。
第一步通过柱塞32推动阀10,11的阀门12来打开连接阀10、11来完成填充。优选地，柱塞32仅具有高或低两个位置，而与要打开的阀10、11无关。
根据本发明的一个实施例，耦合模块41还包括钩件42的导向环43。不管耦合模块41的位置如何，该导向环43都可以使钩件42保持对准，也可以将这些钩件42固定在耦合模块41中。根据本发明的一种实施方式，导向环43包括多个部分。钩件42分别保持在由导向环43或由构成导向环43部件所形成的两个纵向限位件431(未示出)之间。导向环43可以延伸超过钩件42。
根据本发明的一个实施例，适配器1设有图5和图6所示的稳定和定心系统6。这确保了当适配器1被锁定在连接阀10，11上时，适配器1被保持在安全稳定的位置。因此，适配器1在填充阶段期间保持与阀10、11对准。该稳定和定心系统6使得可以加强阀10、11的耦合，以在高压下填充流体回路。
稳定和定心系统6包括稳定滚珠61，致动环62和例如弹簧的约束装置63。该稳定和定心系统6位于凸轮34中并位于盖体31周围。稳定滚珠61均匀地分布在盖体31的下部的外围上并贯穿盖体31。滚珠61在盖体31中的容纳允许滚珠61的一组运动，使滚珠向盖体31的内部涌入以与盖体31的内表面齐平。在凸轮34的内部，致动环62在稳定滚珠61的高度处围绕盖体31，并且可以从对滚珠61约束的高位置移动至对其不约束的低位置。
致动环62在其下表面受到约束装置63，图中所示的弹簧的应力，在其上表面受到导向环43或钩件42的应力。在解锁位置，导向环43压在致动环62上，从而使致动环62不会对稳定滚珠61施加任何应力。在锁定位置，耦合模块41及其导向环43的升高减轻了致动环62上的上部应力。在弹簧63的作用下，致动环62上升并且将稳定滚珠61推向盖体31的内部。稳定滚珠61与盖体31中存在的连接阀的外表面接触。
在根据本发明的稳定和定心系统6的另一实施例中，导向环43和致动环62是同一部分，并且没有约束装置63。导向环43则更长。导向环被构造成根据耦合模块41所观察到的位置作用在稳定滚珠61上。在解锁位置，导向环43不会向滚珠61施加压力。在高位置，导向环43将滚珠61推向插入盖体31的阀10、11的周围。
