Pumpgrenzmengenregelun@seinrichtung an drosselgeregelten Verdichtern
Die Erfindung betrifft eine 2umpgrenzmengenregelungseinrichtun.V an drosselgeregelten
Verdichtern mit einem vor dem Verdichter angeordneten, durch einen Regler gesteuerten
Drosselorgan, einer hinter dem Verdichter abzweigenden Um- bzw. Abblaseleitung mit
einem .in dieser Zeitung angeordneten Regelventil sowie Mitteln zur Korrektur der
zulässigen Grenzstellung des dem Verdichter vorgeschalteten Drosselorgans in Abhängigkeit
vom Förderdruck des Verdichters. Regelungseinrichtungen dieser Art sind an sich
bekannt. So ist es beispielsweise an vordruckgeregelten Kälteverdichtern üblich,
dem Vordruckregler, der ein vor dem Verdichter angeordnetes Drosselorgan verstellt,
einen zweiten Grenzmengenregler zuzuordnen, der ein in einer Um- bzw. Abblaseleitung
angeordnetes Ventil verstellt. Dieser zweite Regler steuert das Ventil in Abhängigkeit
von der vom Verdichter geförderten Menge, die in der Saugleitung des Verdichters
gemessen ist. Da z. B. an Radialverdichtern mit Drosselregelung die Pumpgrenzmenge
bei konstantem Verdichteransaugdruck vom Überdruck in der Druckleitung des Verdichters
abhängig ist, ist dem Grenzmengenregler ein überdruckabhängiger Korrekturimpuls
zugeführt, was zumeist mittels Druck-Stellungswandler erfolgt, die über Kurvenseheibengetriebe
den Sollwert des Grenzmengenreglers verstellen. Auch an Verdichtern mit durch ein
Drosselorgan in der Anaaugleitung geregeltem Förderdruck sind solche Maßnahmen
gebräuohlich..
Es sind auch vereinfachte Schaltungen an auf konstanten
Förderdruck geregelten Verdichtern bekannt, die eine näherungsweise druckabhängige
Korrektur der Pumpgrenzmengenregelung erlauben. Auch in solchen Vorrichtungen ist
ein gesonderter Pumpgrenzmengenregler vorgesehen, der das in der Ab- bzw. Umblaseleitung
vorgesehene Regelventil verstellt. Die bekannten Vorrichtungen dieser Ausbildung
sind relativ teuer; denn sie erfordern Regler mit PI- oder I-Verhalten, deren Stellmotoren
meistens einer Drehzahl- bzw. Stellgeschwindigkeitssteuerung durch die ihnen zugeordneten
Regler unterliegen. In Vereigfachung der bekannten Einrichtungen wird deshalb der
vorliegenden Erfindung entsprechend an Einrichtungen der eingangs erwähnten Art
vorgeschlagen, die Anordnung derart zu treffen, daß der das Drosselorgan vor dem
Verdichter steuernde Regler mit seiner Stellgröße den Stellmotor über ein maximalrelais,
dem neben der dtellgröpe ein dem überdruck hinter dem Verdichter entsprechendes
Korrektursignal zugeführt ist, steuert, und daß das Regelvnntil in der Ab- bzw.
Umblaseleitung in Abhängigkeit von der Differenz -zwischen der Stellgröße des Reglers
und dem überdruckabhängigen Korrektursignal betätigt ist. Die anliegende Figur erläutert
ein einfaches Ausführungsbeispiel an Hand eines Radialverdichters, der in einer
Kühlanlage zur Verdichtung eines Kältemittels vorgesehen ist. Der Verdichter 1 ist
mit konstanter Drehzahl angetrieben und fördert das Kältemittel auf eindDruckleitung
2, der ein Wärmeaustauscher nachgesohaltet ist. Das verflüssigte Kühlmittel gelangt
über ein nicht dargestelltes Entspannungsventil in einen Verdampfer und von dort
auf die Saugleitung 3 deaYerdichters 1. Zur Druckregelung des Kältemittels in der
Saugleitung 3 des Verdichters ist in dieser Zeitung eine Druckmeßstelle 4 vorgesehen,
an
der der in der Zaugleitunt; he.--schende Druck gemessen ist.
Der Druckme:äwert, der an einem Druckmeßwerk zunächst als mechanische Stellung anfällt,
ist mittels edles iwießgrößenumformers 5 in einen dem Meljwert proportionalen Luftdruck
umgewandelt, der als .ießdruck über die :Leitung 6 dem ßingang eines Reglers 7 zugefuhrt
ist. Der Sollviert fitr äeu Luftdruck an der yießstelle 4 ist an einer Vorrichtung
8 einstellbar, und es erzeugt aer Regler auf der Luftleitung ein pneumatisches Stellsignal,
das in dem Einheitsdruckbereich 0,2...1 atü variabel ist. Dieses Stellsignal ist
über ein lxiaximalrelais 10 einer Steuerleitung 11 zug.eführt und beeinflußt dort
den gegen Federkraft verstellbaren Druckluftkolbenmotor 12, der ein in der Rohrleitung
3 angeordnetes Drosselorgan 13 verstellt. Das Drosselorgan 13 ist bei einem zteuerlufdruck
von 0,2 atü geschlossen und bei einem Steuerluftdruck von 1 atü voll geöffnet. Die
Verstellung des Drosselorgans 13 erfolgt durch den riegler 7 derart, daß der Druck
vor dem Drosselorgan unabhängig von den ächwankun_en des ,rucks des der Ansaugleitung
zugefuhrten Kältemittels konstant ist. Das Drosselorgan 13 darf lediglich soweit
geschlossen werden, daß eine stabile Arbeitsweise des Verdichters 1 unter allen
Umständen sichergestellt ist. Dabei kann die Anordnung z.D: derart getroffen sein,
daß das Stellsignal am Motor 12 lediglich bis 0,75 atü bei hohem und bis 0,55 atü
bei niedrigem Druck hinter dem Verdichter abfallen darf. Andererseits ist bei deL,
vorliegenden Ausführungsbeispiel der Förderdruck auf der Druckleitunw 2 abhängig
von der Temperatur des Kühlwassers im nachgeschalteten Verflüssiger, die sich Jahres-
und tageszeitlich in weiten Grenzen ändert. Damit ist die Stellung, bis zu der die
Ansaugdrossel 13 geschloss'en werden darf, abhängig vom läiddruck des Verdichters,
und es ist dieser Druck an der Me:jstelle 20 in der Druckleittmg 2 mittels eines
Druckmeßwerks gemessen und einem pneumatischen Meßumformer 21 zugeführt, der dieses
Meßsignal
in einen Luftdruck umwandelt, der der Leitung 22 und von dort aus dem Maximalrelais
10 zugeführt ist. Das Übertragungsverhältnis und die Nullpunktunterdrückung des
MeLwertumformers muß der Verdichterkennlinie angepaßt sein. Zumeist gen-*L-,gt an
Radialverdichtern in dein Arbeitsbereich des Verdichters eine lineare Zuordnung
zwischen dein Druck an der Meßstelle 20 und dem Luftdruck auf der Leitung 22. Das
Maximalrelais wählt von den beiden auf ihn einwirkenden Luftdrücken den jeweils
größten aus und führt ihn der Leitung 11 zur Steuerung des Motors 12 zu.. -Mit 30
ist eine Umblaseleitung bezeichnet, die die Druckleitungen 2 mit der Ansaugleitung
3 verbindet. In der Umblaseleitung ist ein Regelventil 31 angeordnet, das durch
einen pneumatischen gegen Federkraft betätigbaren Membranmotor 32 betätigt ist.
Zur Steuerung des Motors 32 ist über die Leitungen 33 und 3¢ die dtellgröße des
Reglers 7 und die Ausgangsgröße des Meßgrößenumformers 21 einem Differenzdruckwandler
35 zugeführt. Der Differenzdruckwandler 35 führt der Druckleitung 36 einen Luftdruck
zu, der mit der Differenz der beiden Eingangsgrößen des Wandlers 35 variabel ist.
Dieser Luftdruck steuert über ein pneumatisches Hubstellwerk 37 den luembranmotor
32 proportional derart, daß zu jedem Steuerluftdruck eine bestimmte Stellung des
Ventils 31 gehört. Hierzu ist die Stellung der Ventilspindel mechanisch über das
Gestänge 38 auf das Hubstellwerk 37 zurückgeführt. Die Anordnung ist derart getroffen,
daß das Umblaseventil il dann geschlossen ist, wenn die Differenz zwischen den Drücken
der Ivleßleitungen 33 und 34-Null oder negativ ist. Ist die Differenz zwischen den
beiden Drücken gleich 0,5 atü, so ist das Ventil 31 voll geöffnet. In den dazwischenliegenden
Druckbereichen nimmt es entsprechende Zwischenstellungen ein.
Die
beschriebene Anordnun& arbeitet wie folgt: Im Zormalfall regelt der Segler 7
den Druck auf der Ansaugleitung 3 auf den durch die Vorrichtung 8 vorgegebenen Sollwert.
Nenn das Drosselorgan 13 bei sinkender Äbgabeleistung des Verdichters dabei seine
Grenzstellung erreicht hat, muß der Ansaugdruck in durch Rohrleitung 3 durch Umblasen
einer Teilgasmenge vom Verflüssiger bzw. von der Druckleitung 2 über die Umblaseleitung
30 konstant gehalten werden. Der Drosselregler 7, der bis dahin die Ansaugdrossel
13 gesteuert hat, und zwar aus der Schließstellung heraus in Richtung "Öffnen",
steuert nunmehr das Regälventil 31. Da das Stellsignal der Zeitung 9 bzw. 33 beim
Übergang der Regelung von der Ansaugdrossel auf das Umblaseventil 31 wegen des schwankenden
Druckes auf der Zeitung 2 nicht stets gleich ist, kann das Umblaseventil 31 bzw.
das Stellwerk 37 am Umblaseventil nicht auf einen konstanten Anfangsdruck eingestellt
sein. Durch Differenzbildung der Signale auf den Zeitungen 33 und 34 wird diese
Änderung des Anfangsdruckes berücksichtigt, so daß unabhängig von Schwankungen des
Überdrucks auf der Druckleitung 20 stets ein stetiger Übergang von der Drosselregelung
zur Regelung des Umblaseventils erfolgt. Die Regelung erfolgt demzufolge stoßfrei
durch Übergang der Regelung von einem Stellglied auf das andere.