DE1501047C - Leistungsregelung einer Kompressions kälteanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungsregelung einer Kompressionskälteanlage mit einer Überströmleitung zwischen deren Druck- und Saugseite, einem Motorregelventil in dieser und einer den Ist-Wert eines zu külenden Mediums abfühlenden und bei Abweichungen vom Soll-Wert durch Betätigung des Motorregelventils dessen Durchgangsquerschnitt ändernden Regeleinrichtung.

Es sind Regeleinrichtungen bekannt, bei denen mit einem von der Temperatur gesteuerten automatischen Ventil in der Saugleitung der Saugdruck am Verdichter und damit die Kälteleistung verändert wird und bei denen ein Saugdruck-Regelschalter in Abhängigkeit von der Zeit Leistungsstufen ein- oder ausschaltet, wobei diese Leistungsstufen bei einem Verdichter sich z. B. aus der Abschaltung von Zylindergruppen oder bei mehreren Verdichtern sich aus der Abschaltung von einzelnen Verdichtern ergeben. Diese durchaus nicht stufenlos arbeitende Einrichtung hat insbesondere den weiteren Nachteil, daß die Verdichtungsendtemperatur unerwünscht hohe Werte erreichen kann. Außerdem ergeben sich beim Ein- und Ausschalten eines Verdichters Drucksprünge, die sich nachteilig auf die Funktion des Regelventils auswirken. Es ist ferner bekannt, in einer Überströmleitung . zwischen der Druck- und der Saugseite des Verdichters ein Regelventil vorzusehen, das in Abhängigkeit von einer Temperatur betätigt wird. Dabei kann das Regelventil elektromotorisch angetrieben sein. Der Verdichter stellt dabei im Sinne der Regelung eine funktionell Einheit dar. Eine derartige Regelung — als Druckgasregelung bekannt — kann auch mit einer regelbaren Zufuhr von flüssigem Kältemittel

ίο zum Verdampfer verbunden sein. Dabei können auch im Regelventil eingebaute Endschalter diesen Verdichter zeitweilig abschalten. Bei Anlagen mit mehreren Verdichtern ist es bekannt, über einen von der Temperatur oder vom Druck beeinflußten Regelgeber einzelne Verdichter stufenweise entsprechend den Kälteanforderungen ein- und auszuschalten. Bei diesen bekannten Regelvorrichtungen ist im Vergleich zur effektiven Kälteleistung der erforderliche Energieverbrauch zumindest zeitweilig sehr groß, worunter die Wirtschaftlichkeit leidet. Für sehr hohe Anforderungen an die Regelgenauigkeit müßten diese Regeleinrichtungen mit einem unverhältnismäßig großen apparativen Aufwand versehen werden, ohne daß die Erzielung einer für viele Fälle erforderlichen Temperaturkonstanz dabei gewährleistet wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungsregelung für möglichst verlustlos arbeitende Kälteanlagen mit mehreren Verdichterhubräumen zu schaffen, mit der bei geringem Aufwand eine große Regelgenauigkeit erreicht werden kann, insbesondere soll eine Raumtemperatur innerhalb einer Toleranz von z. B. ± 0,5° C bei unterschiedlichem Kältebedarf und in einem größeren Bereich einstellbarer Sollwerte der Temperatur — verschiedenen Kühlgütern entsprechend — konstant gehalten werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Leistungsregelung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Anlage mehrere Verdichterhubräume hat und das Motorregelventil in ganz offener Stellung einen Durchgangsquerschnitt für eine der maximalen Kälteleistung eines. Verdichterhubraumes entsprechenden Durchgangsmenge aufweist und mit je einem Endschalter verbunden ist, die beim Erreichen der zugehörigen Ventilendstellung — geschlossen bzw. ganz offen — jeweils einen Verdichterhubraum zu- bzw. abschalten und das Motorregelventil gegen die andere Endstellung zurückführen. Dabei können die Verdichterhubräume in einem oder mehreren Mehrzylinderverdichtern oder in mehreren Einzylinderverdichtem angeordnet sein.

Gegenüber einer üblichen Druckgasregelung ist erfindungsgemäß durch die Anpassung des größten Durchgangsquerschnittes im Motorregelventil an die Leistungsfähigkeit nur eines Verdichterhubraumes der apparative Aufwand wesentlich geringer und die Regelgenauigkeit insgesamt verbessert. Die dabei erzielbaren Toleranzen sind umso kleiner, je größer die Anzahl der Verdichterhubräume ist. Die effektive Kälteleistung der Verdichterhubräume und damit der zur Verdichtung erforgerliche Energieaufwand ist bei der erfindungsgemäßen Leistungsregelung dem jeweils erforderlichen Kältebedarf bestmöglich angepaßt, wodurch größte Wirtschaftlichkeit erreichbar ist. Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß — obwohl die einzelnen Verdichterhubräume fallweise zu- bzw. abgeschaltet werden — mittels der erfindungsgemäßen Regelung über den ganzen Leistungsbereich stufenlos geregelt werden kann. Das

3 4

Motorregelventil kann über ein Schrittastwerk mit hin vermindert und die zum Kondensator strömende einem Temperaturgeber verbunden sein. Dabei sind Menge und damit die Kälteleistung der laufenden Schrittastwerk und Motorregelventil so ausgebildet, Verdichter erhöht. In einer darauf folgenden Pause daß der freie Durchgangsquerschnitt des Motorregel- wird abgewartet, wie das Verstellen des Motorregelventils bei gleicher Anzahl von eingeschalteten Ver- 5 ventils gewirkt hat. Besteht die Abweichung in der dichtem bei steigendem Kältebedarf kleiner und mit gleichen Richtung vom Sollwert noch nach einer gesinkendem größer wird. Gemäß einer vorteilhaften wissen Tastzeit, so wird das kurzzeitige Verstellen Ausbildung kann der Durchgangsquerschnitt des Mo- des Motorregelventils in Richtung »zu« von neuem torregelventils in ganz offener Stellung und damit der ausgelöst.

zugeordnete Endschalter an den einstellbaren Tempe- io Ist jedoch die Kühlraumtemperatur trotz der raturbereich — Sollwerteinstellung — und damit periodischen Kurzzeitverstellung des Motorregelvenauch an eine Änderung des Verdampfungsdruckes tils weiter angestiegen und wird ein bestimmter Wert bzw. des Druckverhältnisses zwischen Druck- und überschritten, so schaltet die Automatik auf perio-Saugseite anpaßbar sein, da ein Abhängigkeitsverhält- dische Langzeitverstellung des Motorregelventils 12 nis zwischen diesen Größen und der Temperatur be- 15 um. Die Arbeitsweise ist grundsätzlich dieselbe wie steht. Durch Einführung dieser Maßnahmen kann die bei der Kurzzeitverstellung, nur sind die Laufzeiten Anlage wahlweise bei verschiedenen Verdampfungs- des Motorregelventils 12 länger, so daß der Tempetemperaturen betrieben werden. Gemäß einer weite- raturabweichung wirksamer begegnet wird,
ren vorteilhaften Ausbildung kann das Motorregel- Überschreitet die Lufttemperatur einen festgelegventil zwischen den Endstellungen von der Regelein- 20 ten noch höheren Wert, so wird der Lauf des Motorrichtung in Abhängigkeit von den Größen der Ab- regelventil 12 in Richtung »zu« nicht mehr durch weichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert einstellbar Pausen unterbrochen, sondern es läuft fortgesetzt zu. sein. Erreicht das Motorregelventil 12 die Endstellung

Die Erfindung ist in dem in der Zeichnung sehe- »zu«, so wird über einen in die Endstellung des Mo-

matisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher er- 25 torregelventils 12 eingebauten Endschalter 15 und

läutert. über ein Laufwerk 16 ein weiterer Verdichter einge-

Die Zeichnung zeigt eine Kälteanlage, mit der die schaltet. In dem Augenblick läuft das Motorregelven-Temperatur in einem Kühlraum 1 auf ± 0,5° C bei til 12 ohne Unterbrechung in die andere Endstellung, unterschiedlichem Kältebedarf und in einem größeren in diesem Fall in die Auf- Endstellung, so daß die Bereich einstellbarer Solltemperatur entsprechend 30 Leistung des zugeschalteten weiteren Verdichters zuverschiedener Kühlgüter konstant gehalten werden nächst nicht zur Wirkung kommt. Auf diese Weise soll. vollzieht sich der Übergang zu einer größeren Anzahl

Aus dem Verdampfer 2 saugen die Verdichter 3, von laufenden Verdichtern stufenlos.
4 und 5 mittels der Saugleitung 6 den Kältemittel- Sinkt die Temperatur im Kühlraum dagegen z. B. dampf ab und drücken ihn über die Druckleitung 7 35 um 0,5° C unter dem Sollwert, so läuft das Motorin den Kondensator 8. Das verflüssigte Kältemittel regelventil 12 kurze Zeit in Richtung »auf«. Gegeströmt dann in die Sammelflasche 9 und von dort benenfalls wird dann wieder von Kurz- auf Langzeitdurch ein regelbares Expansionsventil 10 wieder in den verstellung umgeschaltet. Erreicht das Motorregel-. Verdampfer 2. ventil 12 infolge erhöhter Kälteforderung die Auf-

Zwischen der Druckleitung 7 und dem Ver- 4° Endstellung, so wird über einen eingebauten Enddampfer 2 ist noch eine zusätzliche Überströmleitung schalter 15 und über das Laufwerk 16 in diesem Fall 11 mit dem Motorregelventil 12 eingebaut. Ist das ein Verdichter abgeschaltet. Gleichzeitig läuft das Motorregelventil 12 geöffnet, so kann dampfförmiges Motorregelventil 12 in die andere Endstellung, so daß Kältemittel unmittelbar zum Verdampfer 2 strömen. die Leistung der noch eingeschalteten Verdichter voll Der größte freie Querschnitt des Motorregelventils 12 45 zur Geltung kommt.

ist so bemessen, daß die durchströmende Dampf- Die Kälteleistung kann somit einmal innerhalb des

menge der Förderleistung eines der laufenden Ver- Leistungsbereiches eines Verdichters durch die Zwi-

dichter in dem jeweiligen Temperaturbereich ent- schenstellungen des Motorregelventils 12 und das

spricht. Je nach der konstant zu haltenden Solltem- andere Mal durch Zu- oder Abschalten weiterer Ver-

peratur kann daher die Auf- Endstellung des Motor- so dichter in einem großen Bereich stufenlos geregelt

regelventils 12 verschieden eingestellt werden. In der werden.

Auf- Endstellung ist demzufolge jeweils ein Verdich- Die Vorrichtung ist weiterhin so ausgebildet, daß

ter herausgeregelt, d. h., wenn z. B. zwei Verdichter das Ende einer Pause z. B. nach einer Kurzzeitver-

laufen, entspricht die tatsächliche Kälteleistung nur stellung nicht abgewartet wird, wenn die Kühlraum-

der von einem Verdichter. 55 temperatur noch während der Pause den für das Ein-

Die Regelung des Motorregelventils erfolgt schritt- setzen der Langzeitverstellung festgelegten Wert überweise durch das Schrittastwerk 13 über den Tempe- oder unterschreitet, d. h., es wird sofort eine neue raturgeber 14. Schrittlänge und Tastzeit des Schritt- Verstellung begonnen mit der Ventillaufzeit als Antastwerkes 13 sind dabei in Abhängigkeit von der fang.

Stärke der Sollwertabweichung automatisch einstell- 60 Diese Pause wird auch nicht abgewartet, wenn bei

bar. einem Schwingen der Raumtemperatur um den SoIl-

Die Ausregelung einer Sollwertabweichung geht wert während der Pause die Schwingungskurve der

folgendermaßen vor sich: Temperatur die Linie des Sollwertes schneidet. In

Erhöht sich die Temperatur im Kühlraum z. B. diesem Fall wird sofort ein Kurzzeitlauf des Motor-

über den Sollwert um 0,5° C, so setzt die Regelung 65 regelventils 12 begonnen, wobei der Drehsinn des

ein. Das Motorregelventil 12 läuft dann kurze Zeit Ventils 12 immer so ist, daß der beginnenden Abwei-

in Richtung »zu«. Die Menge an Kältemittel, die chung vom Sollwert entgegengewirkt wird. Eine

durch die Überströmleitung 11 strömt, wird darauf- solche Schwingung der Kühlraumtemperatur um den

Sollwert tritt im allgemeinen nach einer plötzlich eintretenden Störung des Beharrungszustandes ein.

Da mit einer solchen Vorrichtung eine stufenlose Regelung und eine hohe Regelgenauigkeit bei relativ geringem Aufwand möglich ist, wird sie insbesondere dort verwendet werden, wo größte Temperaturgenauigkeit verlangt und fein empfindliche Fühler verwendet werden, z. B. in chemischen Anlagen und in Tieftemperaturkühlanlagen für empfindliche Kühlgüter.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Leistungsregelung einer Kompressionskälteanlage mit einer Überströmleitung zwischen deren Druck- und Saugseite, einem Motorregelventil in dieser und einer den Ist-Wert eines zu kühlenden Mediums abfühlenden und bei Abweichungen vom Soll-Wert durch Betätigung des Motorregelventils dessen Durchgangsquerschnitt ändernden Regeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mehrere Verdichterhubräume hat und das Motorregelventil in ganz offener Stellung einen Durchgangsquerschnitt für eine der maximalen Kälteleistung eines Verdichterhubraumes entsprechende Durchgangsmenge aufweist und mit je einem Endschalter verbunden ist, die beim Erreichen der zugehörigen Ventilendstellung — geschlossen bzw. ganz offen — jeweils einen Verdichterhubraum zu- bzw. abschalten und das Motorregelventil gegen die andere Endstellung zurückführen.

2. Leistungsregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangsquerschnitt in ganz offener Stellung und damit der zugeordnete Endschalter an den einstellbaren Temperaturbereich — Soll-Wert-Einstellung — anpaßbar sind.

3. Leistungsregelung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorregelventil zwischen den Endstellungen von der Regeleinrichtung in Abhängigkeit von den Größen der Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert einstellbar ist.