用于填充流体回路的转接器和方法与流程

本发明涉及一种用于将一种或若干种流体从填充单元输送到流体回路的转接器(adapter，配接器、适配器)和填充方法。它尤其适用于将流体诸如冷却液、制动液或空气调节流体朝向例如汽车装配线上的车辆的对应流体回路进行输送，或者另外适用于在能源行业(sector)中用流体填充电散热器。

例如，在汽车行业中，制造商所需的回路的贮存器的最终水平高度(level)在回路之间有所差异。而且，当待填充的回路存在多样性时，难以对每种回路使用专用的填充转接器。因此，这必须通过以下任一方式进行补救：使用需要额外的操作的转接器部件，而这样的额外操作花费时间并且可能引起泄漏；或者使用包括柱塞管的转接器，该柱塞管允许可调节的高度提升(upgrade)以适应生产多样性。

在汽车生产线上，流体可用于在生产线上的装配期间填充车辆的不同回路。填充转接器是一种经由临时的、自动的或手动的连接以防漏的方式连接至流体回路的特定工具，其集成有机械的、液压的和气动的元件以确保填充单元和待填充的回路之间的流体连接。这些机械元件中之一是柱塞管，其允许待填充的回路的制造商所需的提升。操作者在每个车辆通过期间使用填充转接器，该填充转接器因此必须坚固、重量轻、符合人体工程学。

然而，它仍然是易损的工具，特别是作为附接到填充转接器的端部的附加件的柱塞管。用于提升的柱塞管不应受损，例如不应弯曲，以便保证被有效地插入到回路中，而且还要保证适当的水平高度设定。

目前，存在有电动控制的管转接器和气动控制的管转接器。

具有电动控制管的转接器在调节柱塞管的高度方面具有良好的精度，但是在电动机的密封方面需要额外的保护。这种防漏电动机的集成产生大体积且较重的转接器，这种转接器不适合于某些几何构造并且对于操作者而言可能在符合人体工程学上是不利的。此外，电动控制的使用排除了在易爆环境区域(atex)中使用这种类型的填充转接器，或者由于需要采取额外的保护措施而变得困难。

具有气动控制管的填充转接器可以在atex区域使用，并且体积较小。wo201500454使这样的使用压缩空气的设备用于改变柱塞管的高度。

然而，使用气体作为控制流体具有缺点。实际上，由于压缩气体的压缩性以及它们对进入柱塞管中的流体的压力和温度的变化的敏感性，压缩气体是不太准确的。此外，因为气体向填充流体泄漏的可能性，这种类型的解决方案产生填充流体的污染源，因此可能对填充流体的质量产生影响。在待填充的流体回路是车辆的安全构件的一部分的情况下，这个问题可能特别突出。将提到制动液的示例，对于制动液而言，质量差可能引起沸点下降，并且因此在紧急或长时间制动的情况下可能引起制动损失。

此外，wo201500454中描述的系统需要在气动压力降低时使用弹簧以便使管升高。该系统在随着流体输送而引起污垢的设备中不够可靠。这种污垢可能导致使弹簧的行程堵塞，而这样的堵塞可能会阻碍或干扰柱塞管的上升，因而需要比用于使柱塞管下移更大的压缩力。

因此，本发明的目的是克服这些问题。其目的是液压控制的填充转接器，因此利用不可压缩的流体。有利地，根据本发明，用于控制柱塞管的流体可以与在柱塞管中循环的流体为相同的类型，使得用单个机构作用于柱塞管以使其上升和下移。

根据本发明，对用于使柱塞管移位的机构的控制可以偏置到填充单元中，这极大地减小了所述转接器的体积和重量，从而便于操作者的填充操作。根据本发明的该转接器还给予了能够将柱塞管定位在两个极限位置之间的多个水平高度处的可能性，从而确保对待处理的不同流体回路的填充水平高度的约束的完美适应性。

因而，本发明的填充转接器使用液压控制来改变柱塞管的高度。该填充转接器通过护套连接至填充单元，该填充单元包括对于允许填充流体回路而言所有所需的和通常使用的元件。根据本发明的这种填充转接器具有固定到活塞的柱塞管，该活塞集成到在一侧封闭的引导管。该活塞可以在轴线y上改变位置，从而使柱塞管上升或下降。液压腔室由活塞和在上述一侧封闭的引导管形成。根据应用本发明的选择，转接器的液压腔室将被定位在固定至柱塞管的活塞的下方或上方。该第一液压腔室连接至偏置在填充单元中的第二液压腔室。根据本发明的示例性实施方案，该偏置的液压腔室是包括电致动器的组件的一部分，该电致动器致动活塞，从而改变所述偏置的腔室的体积。通过改变该体积，将在偏置的液压腔室和填充转接器的液压腔室之间产生液体移动。在以转接器的腔室位于固定至柱塞管的活塞下方的方式应用本发明的实施例中，由电致动器致动的活塞的抽出将从转接器的腔室中抽吸液体，从而驱动活塞从转接器的腔室向下。然后柱塞管再次处于准备填充或再填充的流体回路的低位置。相反，由致动器致动的活塞的推挤将把液体引入到转接器的腔室中，以迫使活塞向上移动以及迫使柱塞管与其一起移动。有利地，可以通过使确定比例的液体体积在两个腔室之间进行移位来将柱塞管的位置改变至多种期望的水平高度。

根据本发明的实施方案，通过在填充单元中的偏置液压腔室上的连接件——包括阀——引入容纳在两个腔室中的液体。除了对附加的液体体积的启用或添加功能之外，该连接件还允许手动地或自动地清除和更换容纳在两个腔室中的液体，以在压缩性方面保证所述液体的质量，而且使得所述液体精确地符合于流体回路的填充流体的特性。

根据本发明的另一非限制性实施方案，除了通过抽吸填充转接器的腔室中的液体所施加的以用于使活塞和柱塞管向下移动的力之外，可以在填充阶段或加压阶段r期间使用朝向待填充的回路的流体的流动对活塞或柱塞管施加机械力，以便有助于柱塞管下降。

通过使用用于控制活塞的位移的步进式电致动器来获得柱塞管的端部的定位的第一控制水平高度。每一步对应于管的一位置。然而，为了确保良好地校准转接器，附加的控制解决方案与填充转接器相关联。这给予了实现由操作者制定的不同高度的可能性，并且如果需要，补偿由在液压回路中添加或抽出液体所观测到的偏差以对系统进行校准。该解决方案可以加载在转接器上，或者可以不加载在转接器上而在填充循环之外进行测量。例如，将线性位移传感器固定到用于将填充转接器挂接(hookup)在其控制台上的装置。当转接器被放置在挂接装置上时，该传感器检测柱塞管的端部的位置。根据用于柱塞管的材料的类型，可以在柱塞管的端部上定位磁环，以便确保其检测。当转接器被挂接在控制台上时，对电致动器进行致动以用于定位柱塞管。线性检测器检测柱塞管的高度。将任何测量偏差考虑在内，以用于对柱塞管的未来定位或用于启动重置程序。该检测器还给予了控制柱塞管的行程的最小值和最大值的可能性。

因此，根据第一方面，本发明的目的是一种用于用填充流体填充流体回路的填充转接器，该转接器用于在一方面连接至所述流体回路并且在另一方面连接至填充单元。

该转接器包括：至少一个导管，该至少一个导管能够连接至填充单元并且能够抽吸容纳在流体回路中的填充流体以及能够用填充流体填充流体回路；以及柱塞管，该柱塞管固定到在第一引导管中的能够在轴线y上轴向调节的活塞。

柱塞管具有第一端部和第二端部，并且通过第一端部连接至导管。活塞与第一引导管形成位于活塞的两侧中的一侧的第一腔室。

第一腔室能够通过液压输送管线接收移动传输的液体，以便一方面允许通过将移动传输液体注入到第一腔室中来使柱塞管经由活塞沿着轴线y在第一方向移动，以便浸入流体回路中或从流体回路向上移动，并且在另一方面，允许通过抽吸第一腔室中的移动传输液体来使柱塞管经由活塞沿着轴线y在与第一方向相反的第二方向上移动，以便从流体回路向上移动或浸入到流体回路中。

根据某些实施方案，转接器还包括单独地或根据所有技术上可能的组合采用的以下特征中的一个或多个：

-液压输送管线，该液压输送管线能够连接至优选地定位于填充单元中的第二腔室，该第二腔室能够容纳移动传输液体，并且该第二腔室的体积能够通过移动传输活塞调节，使得当第一腔室和第二腔室通过液压输送管线连接时，这些第一腔室和第二腔室以及液压输送管线形成能够用移动传输液体填充的封闭容积，并且使得移动传输活塞的位移使移动传输液体在第一腔室和第二腔室之间进行输送，从而引起柱塞管经由活塞沿着轴线y在第一方向或第二方向上的位移；

-该液压输送管线能够连接至第二腔室，使得移动传输活塞的位移给予了下述可能性：向第一腔室中添加或从第一腔室中抽出一定量的移动传输液体，以用于将柱塞管的第二端部定位在沿着轴线y的上极限位置和下极限位置两者之间的任何位置，或者定位在这两个极限位置中之一；

-第一腔室由第一引导管的一部分形成，该部分在活塞的被定向为朝向柱塞管的第二端部的一侧；

-导管通过活塞的与第一腔室相反的一侧连接至柱塞管，使得在填充流体回路的阶段期间，填充流体沿着使柱塞管浸入到流体回路中的方向对活塞施加机械压力；

-第一腔室由第一引导管的一部分形成，该部分在活塞的与被定向为朝向柱塞管的第二端部的上述侧相反的一侧上；

-柱塞管经由固定的第二引导管连接至导管，该第二引导管能够引导柱塞管的位移并且能够确保导管和柱塞管之间的流体连续性；

-导管能够抽吸容纳在流体回路中的给定的液体填充流体，或者能够用该给定的填充流体来填充流体回路，并且第一腔室能够通过液压输送管线接收与给定的填充流体相同的移动传输液体。

根据第二方面，本发明的目的还在于通过如上所示的转接器用填充流体填充流体回路的方法，该转接器在一方面连接至所述流体回路并且在另一方面连接至容纳填充流体的填充单元。

通过液压输送管线朝向第一腔室输送移动传输液体使柱塞管经由活塞沿着轴线y在第一方向上移动，以便浸入流体回路中或相对于流体回路上升；以及通过液压输送管线从第一腔室中输送移动传输液体使柱塞管经由活塞沿着轴线y在与第一方向相反的第二方向上移动，以便升高或浸入到流体回路中。

根据某些实施方案，该方法还包括单独地或根据所有技术上可能的组合采用的以下特征中的一个或多个：

-液压输送管线连接至优选地定位在填充单元中的第二腔室，该第二腔室容纳移动传输液体，并且第二腔室的体积通过移动传输活塞进行调节；通过液压输送管线连接第一腔室和第二腔室，并且第一腔室和第二腔室与所述液压输送管线形成填充有移动传输液体的封闭容积；并且移动传输活塞的位移使移动传输液体在第一腔室和第二腔室之间进行输送，从而引起柱塞管经由活塞沿着轴线y在第一方向和第二方向上的位移；

-移动传输活塞的位移给予了以下可能性：向第一腔室中添加或者从第一腔室中抽出一定量的移动传输液体，以用于将柱塞管的第二端部定位在沿着轴线y的上极限位置和下极限位置两者之间的位置，或者定位在这两个极限位置中之一；

-在填充流体回路的阶段结束时或在调节流体回路的填充水平高度的阶段结束时，通过调节第一腔室中的移动传输液体的体积将柱塞管向上带到上极限位置；

-然后向第一腔室中添加或者从第一腔室中抽出移动传输液体，从而将柱塞管的第二端部置于给定位置，以便通过抽吸或填充来获得将流体回路中的填充流体水平高度调节至该给定位置；

-对流体回路填充给定的液体填充流体，其特征在于，使用与给定的填充流体相同的移动传输液体。

在参照以下附图阅读以下仅作为示例给出而非限制性的说明书时，本发明的特征和优点将变得明了，在附图中：

-图1：根据第一示例性实施方案的填充转接器的示意图，其中柱塞被例示为处于上部位置；

-图2：根据本发明的依据第二示例性实施方案的填充转接器的示意图，该填充转接器包括用于柱塞管的第二引导管，该柱塞管被例示为处于上部位置；

-图3：根据第二示例性实施方案的填充转接器的示意图，柱塞管被示例为处于较低的中间位置；

-图4：第三示例性实施方案的示意图，柱塞管被示例为处于上部位置；

-图5：第四示例性实施方案的示意图，柱塞管被示例为处于较低的中间位置。

在本说明书中给出的示例性实施方案和本发明的应用涉及汽车行业，但并决不是对本发明的限制，因为其可以应用于需要填充流体的任何行业，特别是在用流体填充电散热器的能源行业中。

根据本发明的示例性的非限制性实施例，图1示出了流体回路2或贮存器的流体5填充转接器1。所述填充转接器通过包含流体连接件的护套(未示出)连接至填充单元16。填充转接器1包括用于抽吸或递送填充气体和/或流体5的导管4。

该导管4连接至可以根据需要让气体或液体通过的阀。抽吸和填充功能可以由填充单元16支持。导管4连接至柱塞管6，该柱塞管本身固定到容纳在第一引导管9中的活塞7。该活塞在轴线y上移动以改变柱塞管6的端部14的位置。

第一引导管9是敞开的，暴露于活塞7的上侧的自由空气。活塞7的下部与第一引导管9形成第一气密腔室8。通过在第一引导管9上的移动元件的通道处的垫片(未示出)确保第一腔室8的密封。

第一腔室8填充有移动传输液体3。所述液体3给予了使活塞7在第一引导管9中移位的可能性。第一腔室8通过液压输送管线10连接至填充单元16中的第二偏置腔室13。在本发明的该应用实施例中，通过移动传输活塞11的位移来改变第二腔室13的体积。所述活塞11由以步进的方式受控于控制系统的电致动器12致动。

在该图1中，柱塞管6被例示为处于上部位置。该上部位置通过由电致动器12对活塞11施加的推力获得并得以保持。在柱塞管6的上升阶段期间，所述活塞11使第二腔室13的大小减小，从而将移动传输液体3输送到第一腔室8。由于移动传输液体3流入第一腔室8中，活塞7在第一引导管9中再次向上移动。除了与第一引导管9的壁的摩擦之外，活塞7上没有阻力。由致动器12产生的活塞11的位移与填充第一腔室8所需的移动传输液体3的体积成比例。一旦已移出该体积，就使致动器12停止，并且活塞7不再移动。移动传输液体3本质上是不可压缩的并且对温度非常不敏感，第一腔室8不再改变体积，并且活塞7不再移动。柱塞管的端部14处于最高上部位置hmax。

图2例示了根据本发明的先前描述的填充转接器1的可替代的实施方案，其使用用于柱塞管6的第二引导管15。柱塞管6被例示为处于上部位置hmax。导管4连接至允许导管4和柱塞管6之间的流体连续性的第二引导管15。活塞7和柱塞管6沿着该第二引导管15滑动。该解决方案给予了如下可能性：避免导管4在柱塞管6向上和向下移动期间进行移动。

图3例示了根据先前参照图2描述的本发明的可替代的实施方案的填充转接器1，柱塞管处于较低的中间位置h3。为了从上部最高位置hmax到达中间位置h3，电致动器12拉动移动传输活塞11。第二腔室13的体积增加并且从填充转接器1的第一腔室8中抽吸出移动传输液体3。

通过该抽吸效应或抽吸，第一腔室8的体积减小，并驱动活塞7向下。当致动器12使活塞11的位移停止时，移动传输液体3的输送被中断，活塞7也停止其行程。然后，另一方面，柱塞管6的端部14位于中间位置h3。

填充或水平高度设定循环开始。填充顺序可以例如提供快速填充，但是超过流体回路2中的水平高度h3。接下来，通过柱塞管6对填充流体5的抽吸阶段将流体回路2设定为中间水平高度h3。

在水平高度设定结束时，电致动器12将移动传输液体3朝向填充转接器1推回，以便使柱塞管穿过中间位置h2和h1上升到上部位置hmax。

图4是本发明的非限制性的另一可替代的实施方案的图。在该可替代的方案中，填充转接器1的第一引导管9是封闭的，并且导管4通过由第一引导管9和活塞7限定的上部空间连接至柱塞管6。

在之前描述的柱塞管6的下降阶段期间或之后，填充流体5的流入机械地推动活塞7。在这种情况下，这是一额外的安全措施以用于确保柱塞管6向下移动到填充位置。这也给予了使柱塞管6加速向下移动的可能性，从而在流体回路2的填充循环周期上争取时间。为了得益于良好的推力而不会在填充流体5的流动中产生过多的压力损失，所述活塞7的上表面可以有利地具有凹形形状。

图5示出了本发明的最后一个示例性实施方案，其提出将第一引导管9的自由空气空间定位在活塞7的下方，并且因此将第一腔室8定位在活塞7的上方。然后控制系统相对于上面示出的实施例反转。在该示例性实施方案中，致动器12推动活塞11进行移动传输，以便使填充转接器1的柱塞管6向下移动。然后，第一腔室8填充有移动传输液体3，从而推动活塞7向下。

在填充循环结束时，柱塞管6向上移动到初始位置。活塞7向上的移动是通过电致动器12倒退从而使移动传输液体3从第一腔室8反向输送到第二腔室13而产生的。

有利地，移动传输液体3与填充流体5相同，因此该移动传输液体也是液体，或者是与该填充流体类型相容的流体。因此，在泄漏的情况下，移动传输液体3可以与填充流体5混合，而不会有降低填充流体5的质量的风险。

为了确保柱塞管6的适当定位，将线性位移传感器例如光电检测器或激光传感器集成到转接器中或定位在用于将转接器挂接在其控制台的装置上。

然后在使用填充转接器1期间和/或之后实现对定位的检测。这例如给予了对柱塞管6的定位高度进行校准的可能性，并且如果需要的话，通过在第二腔室13处的连接件完成对在第一腔室8和第二腔室13中的移动传输液体3的体积的校准。

上述实施例以非限制性方式使用电致动器12来改变第二腔室13的体积，但是可以使用具有相同功能的任何其他类型的设备。这种设备可以是手动调节的设备，例如对于生产批次进行深度的校准，或者可以通过例如工业可编程逻辑控制器的自动适应完全自动地进行校准。

根据图5所示的本发明的实施方案的替代方案，添加了用于将管15和活塞7升高到初始位置——即处于抵接——的系统。这可能是有利的，特别是当在填充转接器1和填充单元16之间的压差高度大于3米时。

为此，使用具有两个位置——自由位置或加压位置——的直接且交替的气动系统。上升系统本身对于本领域技术人员来说是已知的。上升系统将压缩气体注入到由第一引导管9的下部和活塞7的下部限定的第三腔室(未示出)中。因此，在不使用上升系统的情况下，通过将移动传输液体3朝向第一腔室8'输送或从第一腔室8'中输送出去，使柱塞管6定位在介于hmax和hmin之间的高度，包括hmax和hmin。上升系统使第三腔室自由。当柱塞管6必须向上移动时，致动器12致动活塞11，从而从第一腔室8中抽吸出移动传输液体3。为了确保柱塞管6快速向上移动，上升系统将压缩气体注入到第三腔室中，这使处于抵接的活塞7向上移动，即进入位置hmax。