CH662172A5

CH662172A5 - DEVICE FOR REGULATING THE REFRIGERATION PERFORMANCE OF COOLING UNITS FOR THE COOLING OF AGRICULTURAL PROPERTIES.

Info

Publication number: CH662172A5
Application number: CH7445/82A
Authority: CH
Inventors: Martin Luethin; Albert Schuetz
Original assignee: Escher Wyss Gmbh
Priority date: 1982-12-21
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1987-09-15
Also published as: ES527632A0; ES8501106A1; FR2538090A1; DE3248469C2; SE8307083L; FR2538090B1; SE457186B; DE3248469A1; AT389165B; ATA394383A; IT1169998B; SE8307083D0; IT8324172A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Kälteleistung von Kühlgeräten gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a device for regulating the cooling capacity of cooling devices according to the preamble of claim 1.

Bei der Kühlkonservierung von landwirtschaftlichen Schüttgütern, z.B. Körnerfrüchten, in Silos oder Schütthallen kommt es auf die genaue Einhaltung der Temperatur des Kaltluftstromes an. When preserving refrigerated agricultural bulk goods, e.g. Grain crops, in silos or bulk halls, it is important to maintain the temperature of the cold air flow exactly.

Die erforderliche Kaltlufttemperatur hängt von der gewünschten Lagerdauer und der Einlagerungsfeuchtigkeit des Schüttgutes ab. The required cold air temperature depends on the desired storage period and the storage humidity of the bulk material.

Es ist nicht wirtschaftlich, einen konstanten Luftmengenstrom bei allen vorkommenden Umgebungstemperaturen auf die vorgewählte Lufttemperatur zu kühlen, mit anderen Worten, die Kältemaschine so auszulegen, dass bei der höchsten vorkommenden Umgebungstemperatur die gewünschte Kaltlufttemperatur erreicht wird. It is not economical to cool a constant air volume flow to the preselected air temperature at all occurring ambient temperatures, in other words to design the refrigerator in such a way that the desired cold air temperature is reached at the highest occurring ambient temperature.

Daher ist es bisher üblich, bei hohen Umgebungstemperaturen den Luftmengenstrom derart zu regeln, dass die im Gerät zur Verfügung stehende Kälteleistung zur Abkühlung des Luftmengenstromes ausreicht. Dieses geschieht durch einen im Kaltluftstrom angeordneten Temperaturfühler, der über einen geeigneten Regler die Drosselung des noch unge-kühlten Luftstromes mittels einer Luftklappe entsprechend einstellt (Regelsystem I). For this reason, it has hitherto been customary to regulate the air volume flow at high ambient temperatures such that the cooling capacity available in the device is sufficient to cool the air volume flow. This is done by a temperature sensor arranged in the cold air flow, which uses a suitable controller to adjust the throttling of the still uncooled air flow accordingly by means of an air flap (control system I).

Bei niedrigen Umgebungstemperaturen, bei denen die Kälteleistung des Gerätes grösser ist, als für die Abkühlung des maximalen möglichen Luftstromes benötigt wird, ist es bisher üblich, durch eine Regelung die Kälteleistung des Gerätes zu drosseln. Hierbei wird von einem im Kaltluftstrom angeordneten zweiten Temperaturfühler ein in der Saugleitung des Verdichters des Kühlkreislaufes angeordnetes Kältemittelmengenstrom-Stellglied, z.B. ein Regelventil, derart verstellt, dass der Saugstrom des Kältemittels entsprechend gedrosselt wird, so ald die Umgebungsluft zu kalt wird. Hierdurch wird die Kälteleistung des Verdichters entsprechend verringert (Regelsystem II). At low ambient temperatures, at which the cooling capacity of the device is greater than is required for cooling the maximum possible air flow, it has so far been customary to reduce the cooling capacity of the device by regulating. In this case, a second temperature sensor arranged in the cold air flow is used to control a quantity of refrigerant flow arranged in the suction line of the compressor of the cooling circuit, e.g. a control valve adjusted in such a way that the suction flow of the refrigerant is throttled accordingly, so that the ambient air becomes too cold. As a result, the cooling capacity of the compressor is reduced accordingly (control system II).

Es ist jedoch äusserst schwierig, die beiden voneinander unabhängigen Regelsysteme so aufeinander abzustimmen, dass sie sich gegenseitig nicht beeinflussen, weil der von der Bedienungsperson gewünschte Sollwert der Regelung an beiden Reglern eingestellt werden muss. In der Praxis wird das so gehandhabt, dass zwischen der Einstellung dieser Sollwerte ein gewisser Abstand gelassen wird, um eine Überschneidung und damit eine gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden. Andererseits wird von der Bedienungsperson ein möglichst kleiner Abstand der Sollwerte gewünscht, weil bei Temperaturen zwischen den Sollwerten keine Regelung erfolgt, und deshalb eine genaue Einhaltung der gewünschten Temperatur nicht möglich ist. However, it is extremely difficult to coordinate the two independent control systems with one another in such a way that they do not influence one another because the setpoint of the control desired by the operator must be set on both controllers. In practice, this is done in such a way that a certain distance is left between the setting of these setpoints in order to avoid an overlap and thus a mutual influence. On the other hand, the operator desires that the setpoint values should be as small as possible because there is no regulation at temperatures between the setpoints, and therefore it is not possible to maintain the desired temperature exactly.

Deshalb gibt es bei diesen Kühlgeräten Bereiche der Umgebungsluft, in denen die volle Leistungsfähigkeit nicht ausgenutzt werden kann. For this reason, there are areas of the ambient air with these cooling units in which the full performance cannot be used.

Bei Überschneidung drosselt bereits das Stellglied in der Saugleitung (Regelsystem II) die Kälteleistung des Gerätes, bevor die Luftklappe (Regelsystem I) den vollen Luftmengenstrom freigegeben hat. If there is an overlap, the actuator in the suction line (control system II) throttles the cooling capacity of the device before the air flap (control system I) has released the full air flow.

Beispiel example

Von der Bedienungsperson sei der gewünschte Sollwert +4°C. Die Sollwert-Einstellung der Luftklappe (Regelsystem The desired setpoint is + 4 ° C from the operator. The setpoint setting of the air damper (control system

I) betrage +4,5°C. I) amount to + 4.5 ° C.

Die Sollwert-Einstellung des Kälteleistungsreglers (Regelsystem II) betrage +3,5°C. The setpoint setting of the cooling capacity controller (control system II) is + 3.5 ° C.

Der Abstand zwischen den Sollwerten in diesem Beispiel beträgt demnach 1°C. The distance between the setpoints in this example is therefore 1 ° C.

Jedes Regelsystem hat aber eine gewisse Bandbreite, d.h. die Regelung beginnt bereits bei einer Temperatur über dem eingestellten Sollwert und ist erst bei einer Temperatur unter dem eingestellten Sollwert ganz abgeschlossen. Im vorliegenden Beispiel bedeutet dieses, dass das auf +3,5°C eingestellte Regelsystem II ungefähr schon bei +4,5°C zu regeln beginnt. Dieses ergibt sich durch die Bandbreite des Regelsystems I. Das auf 4,5°C eingestellte Regelsystem I ist erst bei ungefähr +3,5°C ausgeregelt. Dieses ist ebenfalls durch die Bandbreite des Regelsystems II bedingt. However, every control system has a certain bandwidth, i.e. control begins at a temperature above the setpoint and is only completed when the temperature is below the setpoint. In the present example this means that the control system II set to + 3.5 ° C begins to regulate at approximately + 4.5 ° C. This results from the bandwidth of the control system I. The control system I, which is set to 4.5 ° C., is only corrected at approximately + 3.5 ° C. This is also due to the bandwidth of control system II.

Dieses liefert für das vorliegende Beispiel folgendes Ergebnis: For the present example, this gives the following result:

Bei +4,5°C beginnt bereits das Stellglied in der Saugleitung die Kälteleistung zu drosseln (Regelsystem I), wodurch die zum vollständigen Öffnen der Luftklappe erforderliche Temperatur von +3,5°C (Regelsystem II) überhaupt nicht erreicht wird. Dadurch entsteht schliesslich ein Betriebszustand, bei dem mit gedrosselter Kälteleistung (Regelsystem At + 4.5 ° C, the actuator in the suction line begins to reduce the cooling capacity (control system I), which means that the temperature of + 3.5 ° C (control system II) required to fully open the air flap is not reached at all. This ultimately creates an operating state in which the cooling capacity is reduced (control system

II) und gedrosselter Luftmenge (Regelsystem I) gefahren wird. II) and throttled air volume (control system I).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe einer Vorrichtung zur Regelung der Kälteleistung zu gewährleisten, dass bei allen vorkommenden Umgebungstemperaturen die Abkühlleistung für den Luftmengenstrom an die im Kühlgerät zur Verfügung stehende Kälteleistung genau angepasst wird, damit eine wirtschaftliche Kühlkonservierung der Schüttgüter erzielt wird. The invention has for its object to ensure, with the aid of a device for regulating the cooling capacity, that the cooling capacity for the air volume flow is precisely adapted to the cooling capacity available in the cooling device at all occurring ambient temperatures, so that economical cooling preservation of the bulk goods is achieved.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved with the aid of the features specified in the characterizing part of claim I.

Bei der Erfindung wird demnach das in der Saugleitung des Verdichters des Kühlkreislaufes angeordnete Kältemittelmengenstrom-Stellglied (bisher Regelsystem II) vom gleichen Temperaturfühler über einen gemeinsamen Regler gesteuert, welcher auch das Volumenstrom-Stellglied, z.B eine Luftklappe in der Zuleitung vom Kaltluftventilator zu dem Verdampfer des Kühlkreislaufes beeinflusst (bisher Regelsystem I). In the invention, the refrigerant volume flow actuator (previously control system II) arranged in the suction line of the compressor of the cooling circuit is therefore controlled by the same temperature sensor via a common controller, which also controls the volume flow actuator, for example an air flap in the supply line from the cold air fan to the evaporator Cooling circuit influenced (previously control system I).

Vorteilhaft sind die beiden Stellglieder elektrisch so verriegelt, z.B. die elektrischen Antriebsmotoren der Stellglieder, dass immer nur entweder der Volumenstrom des Kaltluftventilators oder der Kältemittelmengenstrom im Kühlkreislauf geregelt wird. The two actuators are advantageously electrically locked, e.g. the electric drive motors of the actuators so that only either the volume flow of the cold air fan or the refrigerant volume flow in the cooling circuit is regulated.

Auf diese Weise kann die Leistung des Kältemittelverdichters erst gedrosselt werden, wenn die Luftklappe im Kaltluftstrom ganz geöffnet ist und umgekehrt drosselt die Luftklappe die Kaltluftstrommenge erst, wenn die volle Kälteleistung des Verdichters ausgenutzt ist, also das Stellglied in der Saugleitung des Verdichters vollständig geöffnet ist. In this way, the performance of the refrigerant compressor can only be throttled when the air flap in the cold air flow is fully open and, conversely, the air flap throttles the cold air flow rate only when the full cooling capacity of the compressor has been used, i.e. the actuator in the suction line of the compressor is fully open.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vier Ausführungsbeispielen erläutert. The invention is explained below using four exemplary embodiments.

2 2nd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

662 172 662 172

Die vier in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen in schematischer Darstellungsweise in Fliessschemen Kühlgeräte, die sich voneinander nur durch verschiedene Ausführungsformen hinsichtlich des Kältemittelmengenstrom-Stellgliedes voneinander unterscheiden. The four exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 4 show cooling devices in a schematic representation in flow diagrams, which differ from one another only by different embodiments with regard to the refrigerant flow control element.

Der Einfachheit halber sind durchgehend in allen Figuren die gleichen Konstruktionselemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. For the sake of simplicity, the same construction elements are provided with the same reference symbols throughout the figures.

Von einem mit Kaltluftventilator bezeichneten Ventilator 1 wird Frischluft aus der Umgebung angesaugt und durch eine Leitung 2 in einen Verdampfer 3 eines Kältekreislaufes gefördert und dort auf die gewünschte Temperatur gekühlt. Von hier aus wird die gekühlte Luft durch eine Leitung 4 in einen nicht dargestellten Silo oder eine Schütthalle für landwirtschaftliche Schüttgüter eingeleitet. Fresh air is drawn in from the environment by a fan 1 designated as a cold air fan and is conveyed through a line 2 into an evaporator 3 of a refrigeration cycle and cooled there to the desired temperature. From here, the cooled air is introduced through a line 4 into a silo (not shown) or a bulk store for agricultural bulk goods.

Der Kältekreislauf des Kühlgerätes weist in bekannter Weise einen Verdichter 5, einen Kondensator 6 auf, durch welchen als Kondensationsmittel z.B. Luft geleitet und von einem Ventilator 7 in die Atmosphäre geführt wird. Das verflüssigte Kältemittel z.B. Freon 22 (CH Cl F2) wird in einem Kältemittelsammler 8 gesammelt und strömt von hier durch eine Leitung 9, in der ein Absperrventil 10 und ein Expansionsventil 11 angeordnet sind, in den Verdampfer 3. In der Leitung 4 ist erfindungsgemäss ein Temperaturfühler 12 angeordnet, dessen Messwert einem Regler 13 aufgegeben wird. The refrigeration circuit of the cooling device has, in a known manner, a compressor 5, a condenser 6, through which e.g. Air is passed and guided into the atmosphere by a fan 7. The liquefied refrigerant e.g. Freon 22 (CH Cl F2) is collected in a refrigerant collector 8 and flows from here through a line 9, in which a shut-off valve 10 and an expansion valve 11 are arranged, into the evaporator 3. According to the invention, a temperature sensor 12 is arranged in line 4, whose measured value is given to a controller 13.

Bei Abweichung der gewünschten Kaltlufttemperatur wird, wie an vorstehender Stelle beschrieben, entweder über einen Stellmotor 14 eine in der Leitung 2 angeordnete Luftklappe 15 oder über einen Stellmotor 16 ein in der Saugleitung des Verdichters 5 angeordnetes Regelventil 17 verstellt. If the desired cold air temperature deviates, as described above, either an air flap 15 arranged in line 2 is adjusted via a servomotor 14 or a control valve 17 arranged in the suction line of the compressor 5 is adjusted via a servomotor 16.

In der Fig. 2 besteht das Kältemittelmengenstrom-Stellglied aus drei parallel geschalteten Magnetventilen 18a, 18b 5 und 18c, von denen entsprechend der erforderlichen Kälteleistung entweder eins, zwei oder alle drei in Abhängigkeit vom Regler 13 geöffnet oder geschlossen werden. In Fig. 2, the refrigerant flow actuator consists of three solenoid valves 18a, 18b 5 and 18c connected in parallel, of which either one, two or all three are opened or closed depending on the controller 13 according to the required cooling capacity.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante sind zur Regelung der Kälteleistung anstelle eines oder mehrerer parallel angeordneter Magnetventile und einem Kältemittelverdichter drei parallel angeordnete Kältemittelverdichter 5a, 5b und 5c vorgesehen, von welchen in Abhängigkeit von der gewünschten Kälteleistung vom Regler 13 nur ein, zwei oder alle drei Verdichter eingeschaltet werden. In the variant shown in FIG. 3, three refrigerant compressors 5a, 5b and 5c are arranged in parallel instead of one or more solenoid valves and a refrigerant compressor, of which only one, two or all three compressors are switched on.

Eine andere Möglichkeit könnte darin bestehen, einen einzigen Verdichter vorzusehen und diesen stufenweise in Abhängigkeit vom Regler 13 zu betätigen. Another possibility could be to provide a single compressor and to actuate it in stages depending on the controller 13.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird 20 die Kälteleistung dadurch geregelt, dass der Verdichter 5 durch einen Bypass 19 überbrückt ist, in welchem ein Drosselventil 20 angeordnet ist. In diesem Fall wird in Abhängigkeit vom Regler 13 über einen Stellmotor 21 das Ventil 20 betätigt. In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the cooling capacity is regulated in that the compressor 5 is bridged by a bypass 19 in which a throttle valve 20 is arranged. In this case, depending on the controller 13, the valve 20 is actuated via a servomotor 21.

25 Von entscheidender Bedeutung ist bei allen Varianten ein Regelsystem, das bei allen Umgebungstemperaturen die Verdichterleistung (Kälteleistung) an den Luftmengenstrom möglichst genau anpasst, damit eine wirtschaftliche und sichere Kühlkonservierung des Schüttgutes erzielt wird. 25 In all variants, a control system is of crucial importance that adapts the compressor capacity (refrigeration capacity) to the air volume flow as precisely as possible at all ambient temperatures, so that economical and safe cooling preservation of the bulk material is achieved.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

662 172 PATENT CLAIMS

1. Device for regulating the cooling capacity of cooling devices for cooling agricultural bulk materials, e.g. Grain fruits in silos or bulk halls, the cooling device cooling the fresh air supplied, characterized in that a refrigerant flow control element for regulating the cooling capacity of the cooling device and a volume flow control element for the volume flow control of the cold air fan in the cooling device, both of which are provided by a common controller can be controlled with a temperature sensor in the cold air flow.

2. Device for regulating the cooling capacity according to claim 1, characterized in that the refrigerant flow rate control element and the volume flow control element are mutually interlocked such that only one control element is in operation.