DD148815A5

DD148815A5 - Dampfkompression-kuehlsystem und betriebsverfahren fuer ein solches

Info

Publication number: DD148815A5
Application number: DD80218903A
Authority: DD
Inventors: James B Kelly; David S Wilson
Original assignee: Carrier Tower
Priority date: 1979-02-05
Filing date: 1980-02-05
Publication date: 1981-06-10
Also published as: IE800180L; JPS6050244B2; FR2448115B1; FR2448115A1; DE3002165A1; AU5516780A; AU534466B2; MX149888A; US4258553A; DE3002165C2; JPS55105153A; GB2042150B; IE49153B1; BR8000514A; GB2042150A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung des Kuehlmittelkreislaufes in Dampfkompressions-Kuehlsystemen. Durch die Erfindung wird die Betriebsicherheit und die Leistung des Kuehlsystems, insbesondere die Lebensdauer des Verdichters erhoeht. Das Wesen der Erfindung besteht in einer Moduliereinrichtung, die die Kuehlmittelstroemung vom Verdampfer zum Verdichter moduliert, um die Kuehlmittelstroemung im Kompressor und die Leistung des Kuehlsystems zu steuern, sowie in einer Einrichtung, mit deren Hilfe kuehles Kuehlmittel in den Kuehlkreislauf vor dem Verdichter und nach der Moduliereinrichtung entsprechend einer bestimmten Stroemungsstaerke des Kuehlmittels im Verdichter eingespritzt wird.

Description

Dampfkompression-Kühlsystem und Betriebsverfahren für ein solches

dor Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Dampfkompression-Kühlanlagen und insbesondere ein Dampfkompression-Kühlsystem mit einer Einrichtung, um ein verhältnismäßig kühles flüssiges Kühlmittel vor dem Verdichter des Systems in das verdampfte Kühlmittel einzuspritzen.

Charaktcriotik der bekannten technischen Losungen: Dampfkompression-Kühlsysteme weisen im allgemeinen einen Verdichter, einen Kondensator, eine Expansionseinrichtung sowie einen Verdampfer auf, die über geeignete Kühlmittelleitungen zu einem Kühlkreislauf verbunden sind. Der Verdichter komprimiert einen Kühlmitteldampf und speist ihn in den Kondensator, wo das Kühlmittel Wärme an ein Kühlmittel abgibt und kondensiert. Das kondensierte Kühlmittel·strömt dann durch die Expansionseinrichtung, wo sein Druck und seine Temperatur gesenkt v/erden. Aus der Expansionseinrichtung strömt das Kühlmittel in den Verdampfer, nimmt von der Umgebung Wärme auf und verdampft. Das dampfförmige Kühlmittel wird dann in den Ver-

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dichter zurück eingezogen; damit ist der Kreislauf geschlossen.

Kühlsysteme der vorgenannten Art werden vielfach fortwährend ein- und ausgeschaltet, um einem Wärmeübertragungsmedium eine allgemein gleichmäßige Temperatur zu erteilen oder eine gewünschte Temperatur in einem Raum oder einem Gebäude aufrechtzuerhalten. Diese Art der Regelung führt jedoch oft zu unerwünscht weiten Temperaturschwankungen. Um die Temperatur gleichmäßiger zu halten, hat man vorgeschlagen, die Kühlleistung eines Kühlsystems dieser Art zu steuern, indem man die Kühlmittelströmung vom Verdampfer zum Verdichter drosselt. Durch Drosseln der Kühlmittelströmung zum Verdichter läßt sich die Kühlmittelströmung innerhalb des gesamten Kühlkreislaufs variieren. Die durch den Verdampfer strömende Kühlmittelmenge kann gerecjelt werden, um die aufgenommene Wärmemenge zu steuern. Auf diese Weise bewirkt das Kühlsystem, daß das Wärmeübertragungsmedium eine im wesentlichen konstante Temperatur trotz etwaiger Veränderungen der Kühlbelastung des Wärmeübertragungsmediums beibehält.

Die Verdichter in diesen oben beschriebenen Kühlsystemen v/eisen oft ein hermetisch oder halbhermetisch dicht abgeschlossenes Gehäuse mit einer Dampfverdichtungseinrichtung und einem Elektromotor auf, der die Verdichtungseinrichtung antreibt. Das vom Verdampfer zurückkehrende Kühlmittel wird in das Gehäuse geführt, um dort verdichtet zu werden; dieses Kühlmittel kühlt den Verdichter, und, was wichtiger ist, die Windungen des Elek-

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tromotors. Wird die Kühlmittelströmung vor dem Eintritt in den Verdichter gedrosselt, kann sie die Motorwindungen unter Umständen nicht mehr ausreichend kühlen, so daß diese sich überhitzen. Dann tritt eine Gefahr für den Verdichter und insbesondere den Motor auf; dabei können verschiedene Sicherheitseinrichtungen ausgelöst werden, die den Verdichtermotor und damit das gesamte Kühlsystem abschalten. Darlegung des Y/escns der Erfindung;

Die vorliegende Erfindung überv/indet diese und andere Nachteile der Anlagen nach dem Stand der Technik mit einem Dampfkompressionkühlsystem mit einem Verdichter, einem Kondensator, einer Expansionseinrichtung sowie einem Verdampfer, die zu einem Kühlmittelkreislauf miteinander verbunden sind. Das System enthält weiterhin eine Moduliereinrichtung, die die Kühlmittelströmung vom Verdampfer zum Verdichter moduliert, um die Kühlmittelströmung im Kompressor und die Leistung des Kühlsystcms zu steuern, sowie eine Einrichtung, um kühles Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf vfor dem Verdichter und nach der Moduliereinrichtung einzuspritzen, und zwar ansprechend auf eine bestimmte Strömungsstärke des Kühlmittels im Verdichter.

Ausführun-sbeisniclc:

Die Erfindung soll nun an einem Beispiel unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung ausführlich beschrieben v/erden.

Fig. 1 ist eine schematisierte Darstellung eines Dampfkompressions-Kühlsystems nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematisierte Darstellung einer elektronischen Steuerschaltung zum Einsatz mit dem in Fig. 1 gezeigten Kühlsystem;

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Fig. 3 ist eine schematisierte Darstellung einer alternativen elektronischen Steuerung zum Einsatz mit den in Fig. 1 gezeigten Kühlsystem.

Die. Fig. 1 zeigt unter dem Bezugszeichen Io ein Dampfkompressions-Kühlsystem mit dem Verdichter 12, dem Kondensator 14, einer verstellbaren Expansionseinrichtung 16 und einem Verdampfer 18, die über die Kühlmittelleitungen 2o, 22, 23, 24 zu einem geschlossenen Kreislauf verbunden sind..Der Verdichter gibt heißen verdichteten Kühlmitteldampf in die Leitung 2o zum Kondensator 14. Das Kühlmittel strömt durch den Kondensator 14 und gibt dabei Wärme an ein externes Wärmeaustauschmedium wie bspw. Luft ab, die über ihn strömt. Während das Kühlmittel durch den Kondensator 14 strömt, kondensiert es und das flüssige Kühlmittel strömt weiter durch die Leitung 22 und durch die verstellbare Expansionseinrichtung 16. Die Expansionseinrichtung 16, die unten ausführlicher erläutert ist, reduziert die Temperatur und den Druck des durch sie strömenden Kühlmittels. Das expandierte Kühlmittel strömt dann durch die Leitung 23 zum Verdampfer 18, wo es Wärme von einem externen Wärmeaustauschmittel aufnimmt - bspw. über den Verdampfer strömende Luft. Beim Durchlaufen des Verdampfers 18 verdampft das Kühlmittel und dampfförmiges Kühlmittel wird vom Verdampfer in die Leitung 24 gegeben, die zum Verdichter 12 zurückführt.

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Die über den Verdampfer 18 streichende Luft kann vielfältig ausgenutzt werden - bspw. zum Kühlen eines Raumes oder Gebäudes (nicht gezeigt) und wird dann zum Verdampfer zurückgeführt. Die Luft strömt (in Fig. 1) von links nach rechts über den Verdampfer, wie in Eig. 1 mit Pfeilen gezeigt; die Luft auf der rechten Seite des Verdampfers wird als Zuluft, die auf der linken Seite des Verdampfers als Abluft bezeichnet. Die auf dem Kühlsystem Io liegende Last, die von der über den Verdampfer 18 strömende Luft dargestellt wird, ändert sich, und der Verdampfer kühlt diese Luft auf eine im wesentlichen konstante Endtemporatur ab. Jede geeignete Einrichtung kann dazu verwendet werden, die Arbeitsweise des Verdampfers 18 so zu steuern, daß diese letzterwähnte Bedingung erfüllt wird. In dem in Fig. 1 gezeigten System enthält die Steuerung eine verstellbare Expansionseinrichtung 16 sowie eine Stelleinrichtung 26, bei der es sich um einen elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Stellmotor oder eine andere geeignete Einrichtung handeln kann. Die Stelleinrichtung 16 steuert die Kühlmittelmenge, die durch die Expansionseinrichtung 16 strömt, und zwar ansprechend auf Änderungen der auf dem System Io liegenden Last lo, wie sie sich auf Temperaturänderungen des den Verdampfer 18 verlassenden Dampfes ergeben. Diese Temperatur wird mit einem Fühler 28 erfaßt, bei dem es sich ebenfalls um eine beliebige geeignete Einrichtung - bspw. ein Federthermometer ("temperature-sensitive bulb") - handeln kann.

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Um eine feinere und präzisere Steuerung der Verdampfertemperatur zu erhalten, weist das System Io weiterhin einen Modulator auf, der die Strömung des verdampften Kühlmittels vom Verdampfer 18 zum Verdichter 12 moduliert, um die Kühlmittelströmung im Verdichter und die Leistung des Kühlsystems Io zu steuern. In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform weist der Modulator ein Ventil 3o in der Kühlmittelleitung 24 auf, das zwischen einer Stellung minimaler M_odulation und einer Stellung maximaler Modulation verstellbar ist. Vorzugsweise ist in der Stellung minimaler Modulation das Ventil 3o vollständig geöffnet und hat einen minimalen Effekt auf die Kühlmittelströmung in der Leitung 24. In der Stellung maximaler Modulation ist das Ventil 3o geschlossen und drosselt die Kühlmittelströmung in der Leitung 24, unterbricht sie aber nicht völlig. Das Ventil 3o wird von einer Steuerung 32 zwischen den Stellungen minimaler und maximaler Modulation verstellt. Die Steuerung 32 kann auf irgendeinen Steuerparameter ansprechen, der die Belastung des Kühlsystems Io wiedergibt - bspw. die Umgebungstemperatur, die Zulufttemperatur, die Ablufttemperatur oder die Leistungsaufnahme des Verdichters 12. Der Steuerparameter wird mit einem Fühler 34 erfaßt. V/ie in Fig. durchgezogen dargestellt, ist dort der Fühler 34 so angeordnet, daß er die Zulufttemperatur erfaßt. Alternativ, wie in Fig. 1 gestrichelt gezeigt, kann er auch zum Erfassen der Ablufttemperatur angeordnet sein.

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Während die Belastung des Systems Io zunimmt und die Zu- und Ablufttemperaturen steigen, stellt die Steuerung 32 das Ventil 3o in die voll geöffnete Stellung, so daß die Kühlmittelströmung zunimmt. Es strömt also mehr Kühlmittel durch den Verdichter 12 und den Verdampfer 18, so daß das· Kühlsystem Io sich der erhöhten Belastung anpassen kann. Wenn demgegenüber die Belastung des Systems Io abnimmt, nehmen auch die Zu- und die Ablufttemperatur ab. Diese Abnahme wird vom Fühler 34 erfaßt und die Steuerung 32 verstellt das Ventil 3o zur Schließstellung hin, so daß die Kühlmittelströmung im Verdichter 12 und im System Io gedrosselt wird.

Vorzugsweise v/eist die Steuerung 32 einen elektrisch betätigten Elektromagneten 36 und eine Feder 38 auf. Die Feder 38 übt eine Kraft auf das Ventil 3o aus, die das Ventil zur Offenstellung hin drückt, während der Elektromagnet eine veränderliche Kraft auf das Ventil 3o ausübt, die das Ventil schließen will. Die Höhe der vom Elektromagneten 36 ausgeübten Kraft hängt von der Höhe des durchfließenden Stroms ab, wobei die Kraft mit dem Strom steigt. Ist der Elektromagnet 36 stromlos, hat er eine minimale Wirkung auf das Ventil 3o, das die Feder 38 in der voll geöffneten Stellung hält. Mit zunehmendem Strom in Elektromagneten 36 bewegt das Ventil 3o sich diesem proportional zur Schließstellung hin. Auf diese Weise wirken der Elektromagnet 36 und die Feder 38 zusammen, um das Ventil 3o zwischen den voll geöffneten und der geschlossenen Stellung

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proportional zum durch den Elektromagneten fließenden Strom zu verstellen.

Der durch den Verdichter 12 strömende Kühlmitteldampf kühlt den Verdichter und insbesondere dessen (nicht gezeigten) Motor. Da die Kühlmitteldampfströmung vom Ventil 3o gedrosselt wird, kann sie zu schwach werden, um den Verdichter ausreichend zu kühlen. Um eine ausreichende Kühlung des Verdichters 12 zu gewährleisten, enthält das System Io Mittel, um kühles kondensiertes Kühlmittel in den Kühlmitteldampf in der Leitung 24 -hinter dem Modulierventil 3o und vor dem Verdichter 12 einzuspritzen, wenn die Kühlmittelströmung im Verdichter einen vorbestimmten Wert erreicht. Das kondensierte Kühlmittel mischt sich mit dem Dampf in der Leitung 24 und verringert die Temperatur des durch die Leitung 24 und den Verdichter 12 strömenden Kühlmittels. Das kühlere Kühlmittel kann den Verdichter 12 besser kühlen und gewährleistet dadurch einen einwandfreien Betrieb desselben. Weiterhin unterdrückt man durch das Kühlen des Kühlmitteldampfs ein Zersetzen des Öls, das mit dem Kühlmitteldampf im System Io umläuft und zum Schmieren der Elemente des Verdichters 12 dient; man sorgt folglich dafür, daß das Öl diese Aufgabe einwandfrei erfüllen kann.

Wie in der Fig. 1 gezeigt, weist die Einspritzeinrichtung eine Beipassleitung 4o, die kondensiertes Kühlmittel von der Leitung 22 in die Kühlmittelleitung 24 hinter dem Ventil 3o und vor dem

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Verdichter 12 leitet, sowie ein Abschreckventil ("quench valve") auf, das die Kühlmittelströmung in der Beipassleitung steuert. Dieses Abschreckventil ist vorzugsweise ein herkömmliches Ventil 42 mit einer Offenstellung, in der das Kühlmittel durch die Beipassleitung 4o strömt, sowie einer Schließstellung, in der das Kühlmittel nicht durch die Beipassleitung strömen kann. Eine Steuereinrichtung ist vorgesehen, um das Abschreckventil 42 aus der Schließ- in die Offenstellung zu bringen, wenn die Strömungsstärke des Kühlmittels im Verdichter 12"einen vorbestimmten Wert erreicht. Insbesondere v/eist die Steuereinrichtung für das Abschreckventil einen elektrisch betätigten Elektromagneten 44 mit einer Offenstellung, in der er das Abschreckventil 42 in der Offenstellung hält, und einer Schließstellung auf, um das Abschreckventil in der Schließstellung zu halten; wenn elektrischer Strom duch den Elektromagneten 44 fließt, geht der Elektromagnet aus der Schließ- in die Offenstellung.

Vorzugsweise ist eine Öffnung 46 in der Beipassleitung 4o vorgesehen, um die Kühlmittelströmung in der Beipassleitung zu drosseln und damit den Kühlmitteldruck in der Beipassleitung zu verringern. Auf diese Weise trägt die Öffnung 46 dazu bei, den Druckunterschied zwischen dem kondensierten Kühlmittel mit höherem Druck in der Leitung 22 und dem verdampften Kühlmittel niedrigeren Drucks in der Leitung 24 beizubehalten. Weiterhin verhindert die Öffnung 36, daß zu viel Kühlmittel in die Leitung ein- und zum Verdichter 12 strömt. Wie für den

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Fachmann einzusehen ist, ist die Öffnung 46 für die vorliegende Erfindung jedoch nicht unbedingt erforderlich,und man kann das Abschreckventil 42 dazu verwenden, die Kühlmittelströmung in der Beipassleitung 4o zu drosseln. Dies würde jedoch ein Ventil erfordern, das sich zuverlässig zu einer verhältnismäßig genau eingehaltenen Offnungsgröße öffnet. Mit einer Drosselstelle fester Größe wie bspw. einer Öffnung 46 zum Drosseln der Kühlmittelströmung in der Beipassleitung 4o umgeht man die Notwendigkeit eines zuverlässigeren, genaueren und somit auch teureren Abschreckventils.

Wie bereits erwähnt, enthält die Steuerung für das Modulierventil 3o und das Abschreckventil 42 elektrisch betätigte Elektromagneten 36 und 44; deren Ansteuerschaltungen sind schematisiert .in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Da die Ventile 3o, 42 mit elektrisch betätigten Einrichtungen angesteuert werden, enthält der Fühler 34 vorzugsweise ein elektronisches Element mit veränderlichem Widerstand, um die Stärke eines durchlaufenden elektrischen Signals zu verändern. Auf das Bauelement veränderbaren Widerstands wirkt der Steuerparameter - vorzugsweise die Zulufttemperatur - ein. In der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das elektronische Bauelement mit veränderbarem elektrischen Widerstand ein Heißleiter 34, dessen Widerstand bei steigener Zulufttemperatur abnimmt. Für den Fachmann ist jedoch einzusehen, daß man bei geeigneten Änderungen der Schaltung auch einen Kaltleiter verwenden kann, dessen elektrischer Widerstand mit steigener Zu-

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lufttemperatur zunimmt. Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten elektrischen Schaltungen sind für die Verwendung an einer Gleichspannung ausgelegt, die mit den Anschlußwerten +E_g und -E bezeichnet .ist. Im allgemeinen ist eine Gleichspannung

nicht unmittelbar verfügbar; eine Wechselspannung läßt sich jedoch mit einem Vollweg-Diodengleichrichter in eine Gleichspannung umwandeln. Derartige Gleichrichter sind aus dem Stand der Technik bekannt und brauchen daher hier nicht beschrieben zu werden.

Die in der Zeichnung dargestellten elektrischen Steuerschaltungen enthalten weiterhin einen Widerstand 52 in der Leitung 54 in Reihe mit dem veränderbaren Widerstand 34 zwischen den Anschlüssen der Gleichspannungsquelle. Der Spannungabfall über dem Widerstand 52 stellt die Solltemperatur dar, während die Gleichspannungsquelle und die Widerstände 34 und 52 ein veränderliches Spannungssignal auf der Leitung 56 erzeugen, das der Differenz zwischen der Zulufttemperatur und der Solltemperatur entspricht. Insbesondere ist die Solltemperatur definiert als diejenige Temperatur der Zuluft, bei der der Widerstand des Fühlers 34 gleich dem elektrischen Widerstandswert des Widerstands 52 ist; dann hat das Spannungssignal auf der Leitung 56 die Größe null. Liegt die Zulufttemperatur über dem Sollwert, ist der Spannungsabfall über dem veränderbaren Widerstand 34 geringer als der Spannungabfall über dem Widerstand 52, so daß die Leitung 56 eine positive Spannung führt. Wenn

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demgegenüber die Zulufttemperatur unter dem Sollwert liegt, ist der Spannungsabfall über dem Widerstand 34 größer als der Spannungsabfall über dem Widerstand 52, so daß die Leitung 56 eine negative Spannung führt. Weiterhin ist der Widerstand 52 vorzugsweise verstellbar - bspw. ein Potentiometer, dessen Widerstand und damit die Solltemperatur sich von einer Bedienungsperson einstellen lassen.

Das Spannungssignal auf der Leitung 56 gelangt an ein elektronisches Element 58, das mit den Leitungen 6o, 62 an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und einen Spannung/Strom- -Wandler enthält. Insbesondere steigt, wenn das an den Wandler 58 gelegte Spannungssignal von einem positiven Maximum aus sinkt, der Ausgangsstrom des Wandlers von null auf ein Maximum; das Maximum des Ausgangsstroms ist einsieht, wenn die Eingangsspannung null ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Element 58 um ein elektronisches Festkörper-Bauelement und kann auch andere Funktionen ausführen - bspw. das Abschalten des Verdichters 12, wenn die Zulufttemperatur unter den Sollpunkt abfällt. In diesem Fall bewirkt das Element 58 vorzugsv/eise weiterhin, daß kein Ausgangsstrom abgegeben wird, wenn die Zulufttemperatur unter den Sollwert abfällt. Das Ausgangssignal des elektronischen Bauelements 58 ist an die Leitung 64 gelegt und gelangt von dort in die Leitungen 66, 68. Der Elektromagnet 36 befindet sich in der Leitung 66; steigt der dort fließende Strom, bewegt der Elektromagnet gegen die Feder 38 das Modulierventil

3o aus der voll geöffneten zur geschlossenen Stellung. Auf diese Weise wird die durch das Modulierventil 3o und den Verdichter 12 strömende Kühlmittelmenge allmählich verringert.

Der Elektromagnet 44 liegt in der Leitung 48. In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform liegt in der Leitung 68 in Reihe mit dem Elektromagnet 44 ein elektronisches Triggerelement 7o bspw. eine als "Schmitt-Trigger" bekannte Stufe. Das Triggerelement 7o ist mit den Leitungen 72, 74 an die Gleichspannungsquelle gelegt. Liegt der Eingangsstrom des Triggerelements 70 unter einem vorbestimmten Wert, verhindert es den Stromdurchgang zum Elektromagnet 44. In diesem Fall wird der Elektromagnet 44 in der Schließstellung gehalten, so daß auch das Abschreckventil 42 geschlossen bleibt. Erreicht bzw. übersteigt der Eingangsstrom des Triggerelements 7o den vorbestimmten Wert, kann er durch das Triggerelement hindurch zum Elektromagneten fließen. Der Elektromagnet 44 wird also in die Offenstellung gebracht und stellt seinerseits das Ventil 42 in die Offenstellung, so daß flüssiges Kühlmittel durch die Beipassleitung 4o strömen kann. Es wird also kühles Kühlmittel in die Kühlmittelleitung 24 eingegeben, wenn der Strom in der Leitung 68 eine vorbestimmte Stärke erreicht hat.

In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform wird kondensiertes Kühlmittel in die Leitung 24 eingegeben, wenn das Modulierventil 3o eine vorbestimmte Stellung erreicht hat. Insbesondere

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ist ein Grenzwertschalter 76 körperlich vom Modulierventil betätigbar angeordnet und in die'Leitung 68 in Reihe mit dem Elektromagneten 44 eingeschaltet. Wenn das Modulierventil 3o in die vorbestimmte Stellung läuft, nimmt es den Schalter 76 mit, der dann schließt. In seiner in Fig. 3 durchgezogen gezeigten Stellung, verhindert der Schalter 76 einen Stromfluß in der Leitung 68 und im Elektromagnet 44, während in der in Fig. gestrichelt gezeigten Schließstellung der Schalter 76 Strom in der Leitung 68 zum Elektromagneten 44 fließen läßt. Im letzteren Fall geht der Elektromagnet in die Offenstellung, so daß das Ventil 42 öffnet und kühles kondensiertes Kühlmittel in die Kühlmittelleitung 24 einläßt.

Das Kühlsystem Io mit der Beipassleitung 4o, den Ventilen 3o, 42 und den Elektromagneten 36, 44 arbeitet wie folgt. Ist die Zulufttemperatur maximal, weil bspw. das System Io über einen gewissen Zeitraum inaktiv war oder plötzlich eine maximale Belastung auftritt, hat der elektrische Widerstand des Widerstandes 34 sein Minimum und das Spannungssignal auf der Leitung 56 sein positives Maximum, so daß der Spannung/Strom- -Wandler 58 den Ausgangsstrom null liefert; es fließt also kein Strom in den Elektromagneten 36, 44. Das Ventil 42 ist geschlossen und die Feder 38 hält das Modulierventil 3o vollständig geöffnet. Das Kühlmittel strömt mit maximaler Strömungsstärke durch den Verdichter 12, den Kondensator 14, und den Verdampfer 18, so daß die über den Verdampfer streichende Luft

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maximal gekühlt wird. Im allgemeinen reicht dieser Arbeitszustand mehr als aus, um die Last, die auf das System Io wirkt, aufzufangen, und dieser Umstand schlägt sich in einer Abnahme der Zulufttemperatur nieder. Dann steigt aber der elektrische Widerstand des Widerstands 34, so daß dessen Spannungabfall zunimmt und die.Größe des Spannungssignals auf der Leitung 56 abnimmt. Bei abnehmendem Spannungssignal auf der Leitung 56 nimmt der Ausgangsstrom des SpannungStrom-Wandlers 58 zu. Der Strom in der Leitung 66 steigt, desgl. der Strom im Elektromagneten 36, der das Ventil 3o zur Schließstellung hin bewegt, so daß die Kühlmittelströmung im Verdichter 12 und im System Io gedrosselt wird. Fällt die Zulufttemperatur weiter ab und nähert sie sich dem Sollpunkt, läuft das Modulierventil 3o noch näher an die Schließstellung heran, so daß die Kühlmittelströmung in der Kühlmittelleitung 24, dem Verdichter 12 und dem Kühlsystem weiter gedrosselt wird.

Ist die Strömung im Verdichter 12 auf eine vorbestimmte Stärke abgefallen, öffnet das Ventil 42 und kondensiertes Kühlmittel strömt aus der Leitung 22 durch die Beipassleitung 4o, das Ventil 42 und die Drosselöffnung 46 in die Kühlmittelleitung 24. Beim Eintreten in die und beim- Durchströmen der Kühlmittelleitung 24 verdampft das kondensierte Kühlmittel und vermischt sich mit dem Kühlmitteldampf in der Leitung 24 und im Verdichter 12, den es kühlt. Insbesondere bewirken die Gleichspannungsquelle, die Widerstände 34, 52 und der Wandler 58 in der Steuer-

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schaltung der Fig. 2, wenn die Zulufttemperatur einen vorbe-· stimmten Wert über dem Sollpunkt erreicht hat, in den Leitungen 64, 66, 68 einen vorbestimmten elektrischen Stron, der durch den Elektromagneten 36 fließt, der seinerseits das Ventil 3o in eine vorbestimmte Stellung bringt, in der es eine vorbestimmte Kühlmittelströmung im Verdichter 12 zuläßt. Gleichzeitig ist der vorbestimmte Strom hoch genug, um durch das Triggerelement 7o zu fließen und den Elektromagneten 44 zu öffnen, der das Ventil 42 öffnet. Wenn in der in Fig. 3 gezeigten Steuerschaltung die Zulufttemperatur die vorbestimmten Werte erreicht hat und der vorbestirnmte Strom in der Leitung 46 fließt, wird das Modulierventil 3o in die vorbestimmte Stellung gebracht, in der es den Schalter 76 schließt. Dann fließt der Strom in der Leitung 48 und öffnet den Elektromagneten 44 und das Ventil 42.

Claims

Dampfkompression-Kühlsystem und Betriebsverfahren für ein solches

Erfinduncsanspruch:

1. Verfahren zum Betreiben eines Dampfkompression-Kühlsystems, bei dem man eine Strömung eines dampfförmigen Kühlmittels komprimiert, um dessen Temperatur und Druck au erhöhen, das komprimierte Kühlmittel kondensiert, das kondensierte Kühlmittel expandiert, um dessen Temperatur und Druck zu senken, dann das expandierte Kühlmittel verdampft und die Strömung des Kühlmitteldampfes vor dem Komprimieren moduliert, urn die Strömung des Kühlmitteldampfes und die Leistung des Kühlsystems zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Kühlmitteldampf nach dem Modulieren und vor dem Komprimieren ansprechend auf eine vorbestimmte Strömung des Kühlrnitteldampfes kühles Kühlmittel eingibt.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Größe eines Steuersignals ansprechend auf den Unterschied zwischen einem die Belastung des Kühlsvstems anoebenden Stp.uer-

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parameter und einem Sollpunkt variiert, daß man beim Modulieren die Strömung des' Kühlmitteldampfes proportional der Höhe des Steuersignals moduliert und daß man das kühle Kühlmittel in den Kühlmitteldampf gibt, wenn das Steuersignal eine vorbestimmte Höhe erreicht.
3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Höhe eines Steuersignals ansprechend auf den Unterschied zwischen einem die Belastung des Kühlsystems angebenden Steuerparameter und einem Sollpunkt variiert, daß man zum Modulieren die Kühlmitteldampfströmung proportional zur Höhe des Steuersignals moduliert und daß man das kühle Kühlmittel in den Kühlmitteldampf eingibt, wenn die Modulation des Kühlmitteldampfes einen vorbestimmten Wert erreicht.
4. Dampfkompression-Kühlsystem mit einem Verdichter, einem Kondensator, einer Expandiereinrichtung und einem Verdampfer, die zu einem Kühlkreislauf miteinander verbunden sind, sowie mit einer Moduliereinrichtung, um die Kühlmittelströmung vom Verdampfer zum Verdichter zu modulieren und so die Kühlmittelströmung im Verdichter und die Leistung des Kühlsystems zu steuern, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (4o, 42), die ansprechend auf eine vorbestimmte Strömungsstärke des Kühlmittels im Verdichter kühles Kühlmittel vor dem Verdichter (12) und nach der Moduliereinrichtung (3o, 32) in den Kühlkreislauf eingibt.

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5. System nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4o, 42) eine Beipassleitung (4o), die kondensierte Kühlmittel um den Verdampfer (18) herum und in den Kühlmittekreislauf vor dem Verdichter (12) und nach der Moduliereinrichtung (3o, 32) einleitet, ein Abschreckventil (42) zum Steuern der Kühlmittelleitung in der Beipassleitung (4o), das eine Offenstellung, in der Kühlmittel durch die Beipassleitung strömen kann, und eine Schließstellung hat, in der Kühlmittel am Durchgang durch die Beipassleitung gehindert wird, sowie eine Abschreckventilsteuerung (44) aufweist, die das Abschreckventil (42) aus der Schließ- in die Offeretellung schalten kann, wenn im Kompressor (12) die vorbestimmte Strömungsstärke des Kühlmittels herrscht.
6. System .nach Pun3:i 5, weiterhin gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals (E ), eine Einrichtung (34), um die Höhe des Steuersignals entsprechend des Unterschieds zwischen einem die Belastung des Kühlsystems (lo) angebenden Steuerparameter und einemSollpunkt zu variieren, v/obei die Moduliereinrichtung ein Modulierventil (3o) im Kühlmittelkreislauf zwischen dem Verdampfer (18) und dem Verdichter (12), das zwischen einer Stellung minimaler Modulation und einer Stellung maximaler Modulation hin- und herbewegbar ist, und eine Steuerung (32) für das Modulierventil aufweist, die das Modulierventil (3o) zwischen der Stellung minimaler Modulation und der Stellung maximaler Modulation hin- und herbewegen

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kann, um die Dampfströmung im Modulierventil entsprechend der Höhe des Steuersignals zu modulieren, und wobei die Steuerung (44) für das Abschreckventil das Abschreckventil (42) aus der Schließ- in die Offenstellung bringt, wenn das Steuersignal
eine vorbestimmte Höhe erreicht.
7. System nach Punkt 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
das Steuersignal erzeugende Einrichtung eine Quelle eines elektronischen Signals (E ) aufweist, die das Steuersignal variierende Einrichtung eine Einrichtung (34) mit veränderlichem elektronischen Widerstand aufweist, die mit dem Steuerparameter
in Verbindung steht und mit der Quelle des elektronischen Signals (E ) in Reihe liegt, um dessen Höhe entsprechend den Äns

derungen des Steuerparameters zu ändern, daß die Steuerung für das Modulierventil eine erste elektrisch betätigte Einrichtung (36) aufweist, die in Reihe mit dem Element (34) veränderlichen Widerstands liegt, um das Modulierventil (3o) zwischen der Stellung minimaler Modulation und der Stellung maximaler Modulation proportional der Höhe des elektronischen Signals zu
stellen, und daß die Steuerung für das Abschreckventil eine
zweite elektrisch betätigte Einrichtung (44) mit einer Offenstellung, in der das Abschreckventil (42) in seine Offenstellung gehalten wird, und einer Schließstellung, in der das Abschreckventil (42) in seiner Schließstellung gehalten wird,
sowie eine elektronische Triggereinrichtung (7o) aufweist,
die elektrisch in Reihe zwischen dem Element (34) veränderli-

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chen Widerstands und der zweiten elektrisch betätigten Einrichtung (44> liegt, um die zweite elektrisch betätigte Einrichtung aus der Schließ- in die Offenstellung zu bringen, wenn das elektronische Signal eine vorbestimmte Höhe erreicht.
8. System nach Punkt 5, weiterhin gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals (E ) und eine Einrichtung (34), um die Höhe des Steuersignals entsprechend der Differenz zv/ischen einem die Belastung des Kühlsystems angebenden Steuerparameter und einem Sollpunkt zu variieren, wobei die Moduliereinrichtung ein Modulierventil (3o) im Kühlmittelkreislauf zwischen dem Verdampfer (18) und dem Verdichter (12), das zwischen einer Stellung minimaler Modulation und einer Stellung maximaler Modulation hin- und herstellbar ist, und eine Steuerung (32) für das Modulierventil (3o) aufweist, die dieses zwischen der Stellung minimaler Modulation und der Stellung maximaler Modulation hin- und herbewegen kann, um die Dampfströmung im M_odulierventil entsprechend der Höhe des Steuersignals zu modulieren, wobei die Steuerung (44) für das Abschreckventil (42) dieses aus der Schließ- in die Offenstellung bringt, wenn das Modulierventil (3o) eine vorbestimmte Stellung erreicht hat.

9r System nach Punkt 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Steuersignal erzeugende Einrichtung eine Quelle für ein elektronisches Signal (E_£), die das Steuersignal verändernde Ein-

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richtung eine Einrichtung (34) veränderlichen elektrischen Widerstands, die mit dem Steuerparameter in Verbindung steht und in Reihe mit der Quelle des elektronischen Signals liegt, um die Höhe des elektronischen Signals (E ) entsprechend den Änderungen des Steuerparameters zu variieren, die Steuerung (32) für das M_odulierventil (32) eine erste elektrisch betätigte Einrichtung (36) in Reihe mit der Einrichtung (34) veränderlichen Widerstands, um das M_odulierventil (3o) zwischen der Stellung minimaler Modulation und der Stellung maximaler Modulation proportional der Höhe des elektronischen Signals zu bewegen, und die Steuerung des Abschreckventils eine zv/eite elektrisch betätigte Einrichtung (44) mit einer Offenstellung, .um das Abschreckventil in seiner Offenstellung zu halten, und einer Schließstellung, um das Abschreckventil in seiner Schließstellung zu halten., und einen Schalter (76) aufweist, der mechanisch mit dem Modulierventil (3o) in Verbindung steht und elektrisch in Reihe zwischen der Einrichtung (34) veränderlichen Widerstands und der zweiten elektrisch betätigten Einrichtung (44) liegt und eine Offenstellung, in der er das elektrische Signal sperrt und die zweite elektrisch betätigte Einrichtung in ihrer Offenstellung gehalten wird, und eine Schließstellung aufweist, in der er das elektronische Signal durchläßt und in der die zweite elektrisch betätigte Einrichtung in ihrer Schließstellung gehalten wird, wobei der Schalter aus der Schließ- in die Offenstellung geht, wenn das Modulierventil eine vorbestimmte Lage einnimmt.

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10. System nach Punkt 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Eingeben des Kühlmittels weiterhin eine die Strömung drosselnde Einrichtung (46) in der Beipassleitung (4o) aufweist, um den Druck des durchströmenden Kühlmittels zu verringern.
11. System nach Punkt 2, 3, 7 oder 9, das ein kaltes Wärmeübertragungsmedium liefert, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Steuerparameter um die Zuströmtemperatur des Mediums handelt.
12. System nach Punkt 2, 3, 7 oder 9, in dem ein Wa'rmeübertragungsmedium zum Kühlsystem zurückgeführt wird, um gekühlt zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Steuerparameter um die Abströmtemperatur des Mediums handelt.

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