CH676286A5

CH676286A5 -

Info

Publication number: CH676286A5
Application number: CH2119/87A
Authority: CH
Inventors: Andres Hegglin
Original assignee: Andres Hegglin
Priority date: 1987-06-01
Filing date: 1987-06-01
Publication date: 1990-12-28
Also published as: WO1988009908A1; AU1366988A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kältemaschine oder Wärmepumpe gemäss dem Patentanspruch 1.

Das vorgeschlagene Leistungsregelventil wird in die Flüssigkeitsleitung zwischen Verflüssiger und Verdampfer, anstelle herkömmlicher Expansionsventile, eingebaut.

Herkömmliche Expansionsventile haben die Aufgabe, die Kältemittel-Flüssigkeit auf den im Verdampfer herrschenden Druck zu entspannen und den Verdampfer soweit mit Kältemittel zu füllen, dass sich eine gewünschte, wählbare Überhitzung des Sauggases einstellt.

Solche Expansionsventile weisen einige Nachteile auf. Thermostatische Expansionsventile sind nur als selbsttätige Regelorgane für die jeweils maximale Verdampferfüllung mit entsprechender Gasüberhitzung zu gebrauchen. Elektronische Expansionsventile können aufgrund ihrer Eigenschaften die Verdampferfüllung zusätzlich optimieren unter gleichzeitiger Minimierung der Gasüberhitzung. Fehlen bei beiden Verfahren weitere Vorkehrungen, z.B. Saugdrosselregelung, Heissgasbypassregelung, erzeugt die Kältemaschine dauernd ihre maximal mögliche Leistung, welche abhängig ist vom Fördervolumen des Verdichters, der Dimensionierung des Verdampfers und des Verflüssigers und der gerade herrschenden Temperatur- und Feuchteverhältnisse. Die hierbei durch die Kältemaschine erzeugte Leistung entspricht aber selten gerade dem tatsächlichen Bedarf an Kühlleistung.

Deshalb muss durch eine zusätzliche Regelung die Kälteleistung der Maschine auf den momentanen Bedarf abgestimmt werden.

Die Leistungsregelung ist grundsätzlich auf folgende zwei Arten möglich:
- Diskontinuierlich, d.h. schaltend: Lastabhängig wird der Ver dichter oder Teile davon ein- und ausgeschaltet. Diese Art der Leistungsregelung führt bisweilen zu stark schwankenden Temperaturen des zu kühlenden Mediums. Maschinentechnisch ist ein zu häufiges Ein- und Ausschalten aufgrund der Gefahr der übermässigen Motorerwärmung, nicht gewährleisteter Schmierung, der \lverlagerung und der schlechten \lrückführung zum Verdichter, nicht erwünscht.
- Kontinuierlich, d.h. stetig: Lastabhängig wird der zirkulierende Kältemittelstrom durch Drosselung oder Umlenkung beeinflusst. Es sind dafür zwei Verfahren bekannt: Die Saugdrosselregelung und die Heissgasbypass-Regelung. Beide Verfahren erlauben eine kontinuierliche, bedarfsgerechte Kühlung mit ausgeglichenem Temperaturverlauf des zu kühlenden Mediums.

Sie sind jedoch in der Regel recht aufwendig und im Betrieb eher unwirtschaftlich.

Die bekannten Expansionsventile sind damit Optimierungsorgane der Kältemaschine, aber nicht geeignete Instrumente der Leistungsregelung. Es müssen daher oft Hilfsorgane vorgesehen werden, die den in der Maschine zirkulierenden Kältemittelfluss bedarfsabhängig entweder drosseln oder umlenken. Wird hierbei die über das Expansionsventil strömende Kältemittelmenge stark reduziert, neigen thermostatische Expansionsventile zum unstabilen und damit ungenauen Regeln der Verdampferfüllung und Überhitzung.

Das hier vorgeschlagene Leistungsregelventil hebt sich vom bisher Bekannten durch folgende Punkte ab:
- Anstelle eines Expansionsventils (thermisch oder elektronisch positioniert) wird ein elektronisch betätigtes Regelventil vorgeschlagen, das durch eine Vielzahl von Regel- und Steuersignalen positioniert werden kann. Es regelt primär bedarfsabhängig die Kälteleistung.
- Die Überhitzung wird nicht auf einen konstanten Wert geregelt, sondern variiert lastabhängig.
- Das Leistungsregelventil wirkt als Stellglied mehrerer Regelkreise, jeweils bestehend aus einem oder mehreren Messwertgebern, Reglern und Regelstrecken. Das Ventil wird durch elektronische Regelsignale (Strom, Spannung) angesteuert.
- Stromlos ist das Leistungsregelventil geschlossen.

Es reduziert so die Kältemittelwanderung im System und erübrigt zusätzliche Absperrventile in der Flüssigkeitsleitung.
- Das Regelventil öffnet mit steigender Spannung kontinuierlich. Es vergrössert sich damit der Mengendurchfluss über das Regelventil. Die Kühlleistung der Maschine steigt. Sinkt hingegen das Regelsignal, schliesst das Regelventil kontinuierlich und drosselt so den Mengendurchsatz, entsprechend sinkt die Kühlleistung.
- Das Leistungsregelventil kann durch ein Bedarfssignal (Temperatur, Feuchte usf.) einer Leistungsregeleinrichtung positioniert werden. Das Ventil ist dann Stellglied der Leistungsregelung.
- Das Leistungsregelventil kann durch ein Regelsignal der Verdampferfüllregelung (Überhitzungsregelung) elektronisch positioniert werden.

Das Ventil ist dann Stellglied der Überhitzungsregelung.
- Das Leistungsregelventil kann durch ein Regelsignal einer Sauggastemperaturregelung elektronisch positioniert werden. Das Ventil ist dann Stellglied der Sauggastemperaturregelung. Die Sauggastemperaturregelung dient der Überwachung der Gastemperatur eingangs des Verdichters.
- Das Leistungsregelventil kann durch ein Regelsignal einer Saugdruckregelung positioniert werden. Das Ventil ist dann Stellglied der Saugdruckregelung. Die Saugdruckregelung dient der Überwachung des Saugdruckes eingangs des Verdichters. Sinkt beispielsweise der Saugdruck unter einen gewünschten Wert, wird das Leistungsregelventil soweit geöffnet, bis sich der Saugdruck auf einen wünschbaren Wert einstellt.
- Das Leistungsregelventil kann durch Steuersignale in eine Position gefahren werden, die das Leersaugen des Verdampfers gestattet.

Claims

1. Kältemaschine oder Wärmepumpe mit elektronischer Leistungsregulierung, bestehend aus einem geschlossenen Kältemittelkreislauf mit mindestens einem Verdampfer, einem Verdichter und einem Verflüssiger, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsregelventil in der Flüssigkeitsleitung zwischen Verflüssiger und Verdampfer eingebaut ist.

2. Kältemaschine oder Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsregelventil einen elektronischen, thermischen oder proportionalmagnetischen Antrieb aufweist.

3. Kältemaschine oder Wärmepumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilhub des Leistungsregelventils und damit die Durchflussmenge an Kältemittel, durch die Aufnahme und Umsetzung von elektrischen Signalen, zwischen einem maximalen und einem minimalen Bereich verändert werden kann.

4.

Kältemaschine oder Wärmepumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsregelventil stromlos geschlossen ist und so den Kältemittelstrom unterbindet.

5. Kältemaschine oder Wärmepumpe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubstellung des Leistungsregelventils als elektronisches Signal zur Verfügung steht, um aus der Ferne die Ventilstellung bestimmen zu können.

6. Kältemaschine oder Wärmepumpe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsregelventil durch Signale einer Leistungsregeleinrichtung elektronisch positioniert werden kann.

7. Kältemaschine oder Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsregelventil durch Signale einer Verdampferfüllregelung (Überhitzungsregelung) elektronisch positioniert werden kann.

8.

Kältemaschine oder Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsregelventil durch Signale einer Sauggastemperaturregelung elektronisch positioniert werden kann.

9. Kältemaschine oder Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsregelventil durch Signale einer Saugdruckregelung elektronisch positioniert werden kann.

10. Kältemaschine oder Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsregelventil durch Steuersignale in eine Position gefahren werden kann, die das Leersaugen des Verdampfers gestattet.