CH674057A5 - - Google Patents

Description

DESCRIPTION La présente invention concerne un appareil de commande d'une paroi mobile, et un procédé pour la mise en action de cet appareil de commande.

Divers procédés ont vu le jour dans le passé pour augmenter le rendement des compresseurs centrifuges, tels l'utilisation de moteurs à vitesse variable permettant de faire varier la rotation du rotor de compresseur. Un autre procédé fait appel à des aubes, à la fois fixes et réglables, dans la section formant diffuseur de la machine. Un autre procédé encore visant à augmenter à la fois le rendement et la gamme de fonctionnement d'un compresseur centrifuge comprend l'utilisation d'un diffuseur à aubes de largeur variable. Dans ce cas, le diffuseur comprend une paroi mobile pouvant être positionnée de manière sélective en face d'une paroi fixe pour contrôler l'écoulement de réfrigérant entre elles. Un 5 compresseur centrifuge faisant appel à une telle paroi mobile est décrit dans le brevet américain No. 4 527 949. Comme le décrit le brevet américain No. 4 527 949, les aubes de guidage d'admission du compresseur servent de manière classique à régler l'écoulement de masse de réfrigérant traversant la machine alors que l'on 10 fait varier la position de la paroi du diffuseur pour éviter des surpressions.

Dans le brevet américain No. 4 503 684, on a incorporé à la commande du compresseur une corrélation permettant d'établir un rapport entre le positionnement des aubes de guidage 15 d'admission et le positionnement de la paroi de diffuseur.

Dans ces deux cas, un besoin s'est fait sentir de pouvoir calibrer l'appareil de commande de la paroi du diffuseur lorsque l'emplacement ou la position de la paroi du diffuseur est inconnu. Cette situation peut se présenter à chaque fois qu'il se produit une 20 perte d'alimentation de la commande, par exemple lorsque le système est arrêté entre saisons, lors d'un redémarrage après une opération d'entretien, ou lorsqu'il n'existe dans la commande aucune information antérieure concernant la position de la paroi par suite d'une alimentation intermittente, ou pour d'autres rai-23 sons.

Le but de la présente invention est de réaliser un appareil de commande d'une paroi mobile, notamment d'un diffuseur à largeur variable d'un compresseur centrifuge dans un système de réfrigération et un procédé pour la mise en action de cet appareil 30 de commande.

Pour atteindre ce but, l'appareil de commande selon l'invention a les caractéristiques de la première revendication et le procédé pour la mise en action de l'appareil de commande est caractérisé par les étapes de la revendication 5. 35 Les caractéristiques avantageuses de l'appareil de commande et du procédé pour sa mise en action sont mentionnées dans les revendications dépendantes.

Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans 40 lesquels:

- la figure 1 est un schéma d'une installation de réfrigération incorporant l'enseignement de la présente invention; et

- la figure 2 est une vue en coupe d'un compresseur centrifuge utilisable dans l'installation représentée sur la figure 1.

45 En se reportant aux dessins, on y voit un circuit de réfrigération 10 destiné à refroidir un liquide dans un évaporateur 12. La substance à refroidir est mise en circulation pour traverser l'éva-porateur 12 en suivant un circuit de circulation 14 de sorte que l'énergie thermique cédée par la substance en circulation est 50 absorbée par le réfrigérant pour permettre de refroidir la substance. Les vapeurs de réfrigérant dégagées dans l'évaporateur 12 sont extraites par un compresseur centrifuge 16, qui sert à pomper le réfrigérant pour lui donner une température et une pression plus élevées. De la vapeur légèrement surchauffée provenant du 55 compresseur 16 traverse le condenseur 18 où la surchauffe et la chaleur latente sont éliminées par de l'eau de refroidissement qui traverse le circuit de circulation 20. Le réfrigérant sortant du condenseur 18 subit une détente pour lui donner une température inférieure grâce à la soupape de détente 22 avant de gagner 60 l'entrée de l'évaporateur 12, complétant ainsi la boucle de réfrigération.

Le compresseur 16 mettant en œuvre la présente invention est une machine à un seul étage, mais on pourrait utiliser plusieurs étages pour la mise en œuvre de la présente invention sans sortir 65 du cadre de celle-ci. Le compresseur 16 comprend une entrée alignée axialement 24 qui dirige le réfrigérant admis vers un ensemble impulseur rotatif 26 à travers une série d'ailettes de guidage d'admission réglable 28. Le réfrigérant traversant l'ensemble

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impulseur 26 est dévié radialement vers une section formant diffuseur 30. La section 30 entoure l'ensemble impulseur 26 et sert à diriger le réfrigérant vers une volute torique 32. L'ensemble impulseur 26 est relié pour rotation avec un arbre d'entraînement 34 qui fait partie d'un moteur d'entraînement électrique 36.

Un mécanisme à poulie et à câble 38 assure le réglage uniforme de la position de chaque ailette de guidage 28 en réponse à un signal de commande provenant d'une unité de commande de débit 40, pour régler le débit du réfrigérant traversant le compresseur 16.

La section formant diffuseur 30 comprend une paroi station-naire disposée dans le sens radial 42 qui constitue la partie arrière du passage de difïuseur 44. Une paroi mobile 46 constitue la partie opposée ou partie avant du passage 44. La paroi mobile 46 peut se déplacer axialement pour se rapprocher ou s'éloigner de la paroi stationnaire 42 afin de modifier la largeur du passage 44. En faisant varier la largeur du passage 44, le débit de réfrigérant traversant le diffuseur 30 peut être contrôlé étroitement pour éviter des surpressions à des débits réduits, améliorant ainsi l'efficacité de fonctionnement du compresseur 16. En outre, un suivi continu de la force d'aspiration et du débit du compresseur 16 permet de maintenir le compresseur 16 en un point de fonctionnement optimal proche du niveau de surpression sans entraîner une perte de vitesse.

La paroi mobile 46 est fixée sur un support sensiblement annulaire 48 qui est disposé coulissant entre la plaque d'étan-chéité 50 et le carter 52 du compresseur. La paroi mobile 46 est fixée sur le support 48 d'une manière quelconque appropriée pour leur permettre de se déplacer ensemble pour se rapprocher ou pour s'éloigner de la paroi stationnaire 42. Une série d'aubes de diffuseur 54 traversent des ouvertures de forme complémentaire (non représentées) de la paroi mobile 46 et sont maintenues sollicitées en contact contre la paroi stationnaire 42 par des ressorts 56.

Le support 48 est relié à un piston à double effet 58 d'une manière quelconque appropriée. Le piston 58 est reçu pour exécuter un mouvement de va-et-vient dans une chambre 60 délimitée entre la plaque d'étanchéité 50 et le carter 52, pour permettre de l'entraîner dans le sens axial suivant une direction ou l'autre. Un premier passage 62 est prévu pour transporter du fluide hydraulique vers et hors de la section avant de la chambre 60. Un second passage 66 est prévu pour transporter du fluide hydraulique vers et hors de la section arrière 68 de la chambre 60. Les passages 62, 66 sont raccordés en fonctionnement à l'unité de commande 70 de la paroi de diffuseur. Le fluide hydraulique est échangé de manière sélective entre l'unité de commande 70 et la chambre 60 pour entraîner le piston 58 et par conséquent la paroi mobile 46 selon une direction désirée. Une description plus détaillée du fonctionnement de l'unité de commande de paroi 70 figure dans le brevet américain 4 503 684, qui est incorporé ici par référence. La commande de l'unité de commande de la paroi de diffuseur 70 est sous le contrôle du microprocesseur 72, qui est programmé pour suivre divers paramètres du système, tels que la force d'aspiration et le débit, pour permettre de repositionner la paroi mobile 46 de manière continue.

Toujours en référence de la figure 1, des capteurs de température 74,76 sont disposés sur les lignes de réfrigérant partant du condenseur 18 et entrant dans l'évaporateur 12, respectivement. De l'information sur la température de saturation du réfrigérant est envoyée en continu au microprocesseur 72 sur les lignes de données 78, 80. De manière analogue, le moteur 36 du compresseur est équipé d'un organe de contrôle d'ampères 82 qui fournit de l'information concernant les ampères au microprocesseur 72 sur une troisième ligne de données 84. Cette information fournie au microprocesseur 72 sert à déterminer à la fois la force d'aspiration et le débit pour permettre de contrôler de manière continue le point de fonctionnement du compresseur 16.

La position de la paroi mobile 46 est contrôlée par un potentiomètre 86 (figure 2). Une tige de détection 88 traverse un soufflet 90, et la tige 88 est rendue solidaire du support 48 de sorte que, lorsque le support 48 se déplace dans les deux sens, la tige 88 se déplace avec lui. La tige de détection 88 est reliée en fonc-5 tionnement au potentiomètre 86 pour modifier la sortie du potentiomètre 86 selon les modifications de position de la paroi mobile 46. Ces données ou la sortie du potentiomètre 86 est envoyée sur le microprocesseur 72 sur la ligne de données 92 pour fournir au microprocesseur 72 des informations relatives à la position exacte io de la paroi.

A l'aide de ces informations, la largeur désirée du passage 44 peut être déterminée pour assurer une efficacité optimale, et l'unité de commande de paroi 70 reçoit des instructions sur la ligne de commande 94 pour amener la paroi mobile 46 vers cette 15 position particulière. Le contrôle de capacité est assuré par des ailettes de guidage d'entrée mobile classiques 28, lors de la modification du passage 44, pour optimiser l'efficacité à des débits réduits.

Pour positionner la paroi mobile 46 correctement dans le pas-20 Sage 44, le microprocesseur 72 doit être calibré selon une position connue de la paroi mobile 46, pour que les déplacements ultérieurs de la paroi 46 puissent être effectués avec précision. Des cas où le microprocesseur 72 déterminera que la paroi 46 est en une position inconnue ou non calibrée peuvent être par suite d'une 25 perte d'alimentation, ce qui pourrait se produire entre saison; lors d'un redémarrage quelconque; ou lorsqu'il n'existe pas d'informations dans le microprocesseur 72 concernant la position de la paroi 46. Le microprocesseur 72 peut être du type Carrier 32 MP et peut être programmé pour calibrer lorsqu'il se produit une 30 quelconque des situations précitées, ou d'autres.

Lorsque le microprocesseur 72 détermine que la position de la paroi mobile 46 est inconnue ou non calibrée, il commandera un déplacement de la paroi mobile 46 pour obtenir une largeur minimale du diffuseur, par exemple 11% de la position entière-35 ment ouverte, et un retard de 2 minutes interviendra pour être sûr que la paroi 46 a atteint sa position minimale. Il est à noter que la position entièrement ouverte d'un compresseur n'est pas nécessairement la largeur maximale nominale, mais seulement celle sélectionnée en fonction des exigences de charges prédéterminées. 40 Une autre méthode de s'assurer que la paroi 46 occupe sa position de section de passage minimale du diffuseur consiste à programmer le microprocesseur 72 pour qu'il effectue plusieurs relevés, espacés par exemple de 4 secondes, de la position de la paroi 46 et si les relevés se situent en-deçà d'une tolérance accep-45 table, on peut supposer que la paroi 46 occupe sa position de section de passage minimale du diffuseur.

Après l'initialisation, c'est-à-dire après que le microprocesseur 72 ait commandé le déplacement de la paroi 46 vers une position de section de passage minimale du diffuseur, le microprocesseur 50 72 lit de signal de tension fourni par le potentiomètre 86 et utilise cette lecture ou ce signal de tension comme position calibrée de paroi, c'est-à-dire par exemple 11% de la section de passage maximale nominale.

Une fois le microprocesseur 72 calibré, il commande le com-53 presseur 16 en recevant des signaux représentatifs du pourcentage du courant du moteur et les besoins de force d'aspiration pour déterminer la position désirée de la paroi du diffuseur. Le microprocesseur 72 utilise ensuite le signal de tension provenant du potentiomètre 86 pour déplacer la paroi 46 sur la position dési-60 rée. Le microprocesseur 72 lit le signal de tension du potentiomètre 86 comme pourcentage du trajet de la paroi ou composition dans le passage 44 du diffuseur, et peut ensuite, à partir de cette position connue, déplacer la paroi 46 vers une position satisfaisant les besoins de la force d'aspiration.

65 La logique de commande du microprocesseur 72 est programmée selon une constante de calibration qui fournit un rapport entre la modification de la résistance, ou signal de tension, du potentiomètre 86 et le pourcentage de modification de la position

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de la paroi. Cette constante de calibration et le signal de sortie du brer lui-même, et par conséquent de calculer avec précision la potentiomètre indiquant le fait que la paroi 46 occupe sa position position désirée de la paroi du diffuseur.

de largeur minimale permettent au microprocesseur 72 de se cali-

s

1 feuille dessin

Claims (8)

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   2

   REVENDICATIONS

   1. Appareil de commande d'une paroi mobile (46) comprenant un moyen de commande (70) destiné à positionner ladite paroi mobile (46) en réponse à un signal de commande d'entrée, caractérisé par un moyen programmable préprogrammé selon une position de référence connue de la paroi mobile (46) et destiné à fournir ledit signal de commande d'entrée pour déplacer la paroi mobile (46) vers une position optimale, et par un moyen pour générer un signal de calibrage si la position de la paroi mobile (46) est inconnue au moyen programmable (72), le moyen programmable (72) étant agencé de façon à déplacer la paroi mobile (46) vers une position de référence connue en réponse à la réception du signal de calibration et à être calibré lorsque la paroi mobile (46) occupe ladite position de référence connue, permettant ainsi de déplacer la paroi mobile (46) avec précision vers ladite position optimale.
2. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen programmable (72) est constitué par un microprocesseur.
3. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi mobile (46) fait partie d'un diffuseur (30) à largeur variable d'un compresseur centrifuge (16) et en ce que la paroi mobile (46) est déplaçable par le moyen programmable (72) par rapport à une paroi fixe (42) du diffuseur (30) pour faire varier la largeur du passage (44) délimitée entre eux.
4. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le compresseur centrifuge (16) fait partie d'un système de réfrigération (10), et en ce que des moyens de mesure (74, 76, 82) sont prévus destinés à mesurer des paramètres prédéterminés du système de réfrigération (10) et à fournir des signaux en réponse à ces paramètres mesurés au moyen programmable (72).
5. 5. Procédé pour la mise en action de l'appareil selon la revendication 1, consistant à définir une position optimale de la paroi mobile (46), et à déplacer la paroi (46) vers cette position optimale, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à: prévoir un dispositif programmable (72) permettant de commander le déplacement de la paroi (46), préprogrammer le dispositif programmable (72) selon une position de référence connue, déterminer lorsque la position de la paroi mobile (46) est inconnue, faire en sorte que le dispositif programmable (72) déplace la paroi (46) vers la position de référence, et calibrer le dispositif programmable (72) selon la position connue de la paroi à la position de référence.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à faire en sorte que le dispositif programmable calibré (72) déplace la paroi vers la position optimale.
7. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détermination est réalisée par le dispositif programmable (72).
8. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi mobile (46) fait partie d'un compresseur centrifuge (16) d'un système de réfrigération (10) et consistant en outre à mesurer des paramètres prédéterminés du système de réfrigération (10) et de définir la position optimale de la paroi mobile (46) en réponse à ces paramètres mesurés du système de réfrigération (10).