Prüfstände und -verfahren


Aufgrund langjähriger Erfahrungen im Umgang mit Kfz-Klimaanlagen und Leistungsmessungen an Einzel­kompo­nenten hat sich die TWK-Prüf­stelle auf die Anforderungen dieser Produkte spezialisiert. Der Schmierstoffanteil im Kältemittelkreislauf muss bei der Leistungser­mittlung berücksichtigt werden. Aus diesem Grund arbeitet die TWK mit modifizierten Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Leis­tung der Prüflinge.


Leistungsprüfstände für Komponenten


Der in Bild 2 gezeigte Prüf­stand ist ein Bespiel für Prüf­stände, die eine isolierte Vermessung von Bauteilen er­lau­ben. Die Messmöglichkeiten erstrecken sich von luft­be­auf­schlagten Verdampfer- und Verflüssiger­zar­gen­messungen, Expan­sions­ven­tilen, Rohrleitungs­kompo­nen­ten, inneren Wärme­über­tragern, flüssigkeits­be­auf­schlagten Wärme­über­tragern bis zu Original-Klimakästen (Front- oder Heck­mo­du­len), vgl. Bild 1.

max. Kälteleistung: 15 kW
max. Luftmenge: 800 kg/h
relative Luftfeuchte: 5 - 100 %
Ölanteil im Kreislauf: 0,5 - 10 %

Die Bestimmung der Kälteleistung bzw. des Massenstromes erfolgt grundsätzlich nach zwei voneinander unabhängigen Messverfahren:


  • luftseitig, d. h. Temperaturdifferenz zwischen Ver­dampfer­luftein- und
    -austritt sowie der ermittelten Kondensatmenge des Verdampfers
  • kalorimetrisch
  • kältemittelseitig, d. h. mit Hilfe eines Kältemitteldurchfluss-Messgeräts


Die Prüfstände bieten folgende Möglichkeiten:


  • Leistungsbestimmung
  • Druckabfallmessung
  • Untersuchung der Temperaturverteilung
  • Öltransportuntersuchungen
  • dynamische Messungen
  • Stabilitätsüberprüfung
Bild 1:

Klimagerät zur Pkw-Klimatisierung

Bild 2:

Prüfstand für Kfz-Komponenten

Bild 3:

Instabiles Verhalten eines Verdampfers

Bild 4:

Austrittstemperaturverteilung am Verdampfer



Leistungsprüfstand für Verdichter


Der Verdichterleistungsprüfstand in Bild 5 ist nach dem Prinzip der indirekten Kühlung aufgebaut und arbeitet mit einem wassergekühlten Verflüssiger.

Es sind folgende Messungen möglich:


  • Pkw-Klima-Verdichter (fix, intern oder extern geregelt)
  • offene Verdichter
  • elektrisch betriebene Verdichter
  • ein- oder zweistufige Verdichter (Economizerbetrieb)
  • Vergleich verschiedener Kältemittel
max. Kälteleistung: 40 kW
Ölanteil im Kreislauf: 0,5 - 10 %
Drehzahlbereich: 500 - 9.000 min-1
max. Drehmoment: 100 Nm
Frequenzbereich: 10 - 75 Hz

Die Bestimmung der Kälteleistung bzw. des Massenstromes erfolgt grundsätzlich nach zwei voneinander unabhängigen Messverfahren:


  • kalorimetrisch
  • kältemittelseitig, d. h. mit Hilfe eines Kältemitteldurchfluss-Messgeräts


Dieser Prüfstand ist auch für Dauerlaufprüfungen, z. B. nach VDA oder speziellen Belastungskollektiven geeignet.

Weiterhin sind elektrische Prüfungen, wie Bestimmung des Anlaufstromes und der Wicklungstemperatur möglich.

Bild 5:

Prüfstand für Verdichter

Bild 6:

Liefergradkennlinien verschiedener Verdichter

Bild 7:

Anlaufstrommessungen, hier nach einer kurzen Spannungsunterbrechung eines Halbhermetikverdichters



Leistungsprüfstand für Original-Kfz-Klimaanlagen


Die Prüfstande in Bild 8 und 9 werden für stationäre Leistungsmessungen an Original-Klimaanlagen verwendet.

max. Kälteleistung: 12 kW
max. Verdampfer-Luftmenge: 800 kg/h
max. Verflüssiger-Luftmenge: 1,2 kg/s
relative Luftfeuchte: 15 - 100 %

Die Bilanzierung des Kältemittelmassenstroms erfolgt nach zwei unabhängigen Messverfahren.

Der Prüfstand bietet Möglichkeiten für:


  • Systemmessungen
    • Leistungs- und Effizienzbestimmung
    • Systemverhalten und Stabilitätsuntersuchung
    • Dauerhaltbarkeit
    • Fehleranalyse
    • Öltransportuntersuchung
    • Füllmengenanalyse
  • Verdampfermessungen
    • Leistungsmessung
    • Druckabfall
    • Temperaturverteilung
    • Öltransport
  • Verflüssigermessungen
    • Leistungsmessung
    • Druckabfall
    • Luftaustrittstemperaturverteilung
    • Füllmengenplateaumessungen
  • Untersuchung von Flüssigkeitsabscheidern
    • Abscheidverhalten
    • Druckabfall
    • Puffermenge
    • Öltransport
  • Vergleichsmessungen mit alternativen Kältemitteln
Bild 8:

Systemprüfstand für Kfz-Klimaanlagen

Bild 9:

Leistungsprüfstand B für Kfz-Klimaanlagen

Bild 10:

Pufferwirkung eines Verflüssigers



Prüfstand für verschiedene Bauteile


Der Prüfstand in Bild 11 wird für vielfältige Komponentenprüfungen verwendet.

Mit diesem Prüfstand sind möglich:


  • Leistungsmessungen an Expansionsventilen
  • Bestimmung der Ventilkennlinie von thermostatischen Expansionsventilen
  • Druckabfallmessungen von
    • Leitungen
    • Verbindungsstücken
    • Schläuchen
    • Behältern
Bild 11:

Druckabfallmessungen an kältetechnischen Bauteilen

Bild 12:

Leistungsmessung an Expansionsventilen

Bild 13:

Druckabfall einer Leitung in Abhängigkeit vom Kältemittelmassenstrom



Prüfstand für Bus- und Bahnklimaanlagen


Leistungsnachweise oder funktionelle Prüfungen von Bus- und Bahnanwendungen sind mit dem Prüfstand in Bild 14 mit elektrisch betriebenen und auch mit offenen Verdichtern möglich.

max. Kälteleistung: 45 kW
max. Verdampfer-Luftmenge: 10.000 kg/h
relative Luftfeuchte: 15 - 100 %
Spannungsbereich: 0 - 600 V (50 A)
Frequenzbereich: 0 - 100 Hz
Drehzahl (offene Verdichter): bis 5.000 min-1
Bild 14:

Messungen zum Leistungsnachweis einer Aufdach-Bahnklimaanlage

Bild 15:

Luftkonditionierstrecke mit Heizern und Befeuchtern



Prüfstand zur Kalibrierung von Ölumlauf-Messverfahren


Mit diesem Prüfstand werden Kalibrierungen von kontinuierlich arbeitenden Ölum­lauf-Messverfahren, die auf der Basis von Messung der Gemischschall­geschwin­dig­keit, der Dichte oder auf optischer Basis (Brechungsindex) arbeiten durch­ge­führt.

Bild 16:

Ölkalibrierstand

Bild 17:

Schematische Darstellung der Arbeitsweise eines Schallsensors
(Quelle: Anton Paar)

Bild 18:

Auszug von Kalibrierkurven eines PAG-Öles für die mobile Klimatechnik



Komponenten- und Validierungsprüfungen


Im Rahmen von Baumusterprüfungen oder Validierungen wird der Nachweis von spezifizierten Eigenschaften erbracht:


  • Druckwechselprüfungen
    • Druckbereich: 1 - 160 barabs
    • Temperaturbereich: 20 - 140 °C
  • Temperaturwechselprüfungen
    • Temperaturbereich: -40 - 180 °C
  • Schwingungsprüfungen
    • Frequenzbereich: 10 - 70 Hz
    • Amplitude: 0,1 - 6 mm
    • Temperaturbereich: 20 - 140 °C
  • Sonderprüfungen
    • Füge- und Demontagekraftmessung
    • Korrosionsprüfung
    • künstliche Alterung
    • Berstdruckprüfung
    • Unterdruckfestigkeit
    • Reinheitsuntersuchung
    • Restfeuchteprüfung
Bild 19:

Druckwechselprüfung an Kältemittelleitungen

Bild 20:

Fügekraftmessung einer O-Ringverbindung



Schadensanalysen und Bewertungen


Diese Leistungen umfassen:


  • Schadensanalyse an Bauteilen
  • Ermittlung der Schadensursache
  • Bewertung der Betriebssicherheit
  • Machbarkeitsstudien
  • Überprüfung von Einsatzgrenzen
Bild 21:

Verdichter nach einem Totalausfall

Bild 22:

Motorschaden durch Windungsschluss



Klimakammer


  • Temperaturbereich -20 bis +60 °C
  • k x A-Messung von wärmegedämmten Gehäusen
  • Alterungsuntersuchungen von Kühl- und Gefrierschrankgehäusen
  • Einfluss des Treibmittels auf den k x A-Wert von geschäumten Dämmstoffen
  • Energieverbrauchs- und Effizienzmessungen an Klimageräten
  • messtechnische Überprüfung von Geräten bei tiefen und hohen Umgebungstemperaturen
Bild 23:

Klimakammer