DE19952349C2 - Laboratory thermostat - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Laborthermostat mit einem Badbehälter für zu temperierende Flüssigkeit sowie mit einer Heizeinrichtung und einer Kühleinrichtung, wobei die Kühleinrichtung einen Kältekreislauf mit einem Verdichter, einem Verflüssiger, einem Verdampfer sowie mit einem von einem Temperaturfühler gesteuerten, durch ein Einspritzventil gebildeten Massestromregler aufweist und mit einer Regeleinrichtung, die mit einem die Badtemperatur erfassenden Temperaturistwertfühler verbunden ist.The invention relates to a laboratory thermostat with a Bath container for liquid to be tempered and with a Heating device and a cooling device, wherein the cooling device a refrigeration cycle with a compressor, a condenser, one Evaporator as well as with a temperature sensor controlled has mass flow controller formed by an injection valve and with a control device with a bath temperature actual temperature sensor is connected.
Bei solchen Laborthermostaten können als Einspritzventil kostengün stige Membranventile, die auch als thermostatische Einspritzventile bezeichnet werden, eingesetzt werden. Zur Ansteuerung des Membranventiles dient in der Regel ein Flüssigkeitsthermometer, das beim Verdampferaustritt angeordnet ist und dort die Temperatur an der Kältemittelleitung mißt. Je nach Temperaturdifferenz zwischen Verdampferein- und Austritt wird der Massestrom so verändert, daß der Verdampfer seine optimale Kälteleistung abgibt. Die Temperatur des Eintritts wird indirekt über den Druck gemessen.In such laboratory thermostats can be inexpensive as an injection valve diaphragm valves, also called thermostatic injectors be referred to. To control the Diaphragm valves are usually used with a liquid thermometer, which is located at the evaporator outlet and the temperature there on the refrigerant line. Depending on the temperature difference between The evaporator inlet and outlet are changed in such a way that the evaporator delivers its optimal cooling capacity. The temperature the entry is measured indirectly via the pressure.
Mit dem thermostatischen Einspritzventil wird somit die Kühlleistung an den tatsächlichen Bedarf angepaßt und entsprechend begrenzt.With the thermostatic injection valve, the cooling capacity adapted to actual needs and limited accordingly.
Um eine thermostatische Regelung der im Badbehälter befindlichen, zu temperierenden Flüssigkeiten zu erreichen, d. h. ein Konstanthalten einer an der Regeleinrichtung voreingestellten Flüssigkeits temperatur, ist es aus der Praxis bekannt, zusätzlich zu dem Leistungsbegrenzer-Einspritzventil ein Heißgas-Bypassventil vorzusehen, das mit der Regeleinrichtung in Steuerverbindung steht. Das Bypassventil, das magnetisch geöffnet oder geschlossen werden kann, ist in eine Bypassleitung eingesetzt, die einerseits nach dem Verdichter und vor dem Verflüssiger und andererseits nach dem Einspritzventil und vor dem Verdampfer angeschlossen ist. Somit strömt das heiße Kältemittelgas bei geöffnetem Heißgas-Bypassventil über den Verdampfer. In diesem Fall erfolgt keine Kühlung. Zur Regelung der Temperatur der Badflüssigkeit wird das Bypassventil in entsprechenden Zeitintervallen geöffnet und geschlossen. Nachteilig ist dabei, daß die Kälteleistung nicht kontinuierlich zur Vefügung steht, sondern zwischen 0% und 100% geschaltet wird. Wird eine hohe Regelgenauigkeit bei dieser Zweipunkt-Regelung gefordert, so muß zur Glättung der Temperaturschwankungen das Badvolumen groß sein bzw. die Schaltintervalle müssen in kürzeren Zeitabständen erfolgen, was jedoch die Lebensdauer des Magnetventiles stark reduziert. Weiterhin entstehen beim Schaltvorgang große Druckstöße im Kältekreislauf, welche die Komponenten des Kältekreis laufs belasten und zum Ausfall dieser Komponenten, insbesondere des Einspritzventiles mit Membrane führen können.In order to thermostatically control the to reach liquids to be tempered, d. H. a constant a liquid preset on the control device temperature, it is known from practice, in addition to that Power limiter injector is a hot gas bypass valve provide that is in control connection with the control device. The bypass valve that can be opened or closed magnetically can, is inserted in a bypass line, on the one hand after the compressor and before the condenser and on the other hand after the Injector and before the evaporator is connected. Consequently the hot refrigerant gas flows with the hot gas bypass valve open via the evaporator. In this case there is no cooling. For The bypass valve is used to regulate the temperature of the bath liquid opened and closed at appropriate time intervals. The disadvantage here is that the cooling capacity is not continuous is available, but is switched between 0% and 100%. Is a high control accuracy with this two-point control required, the must to smooth the temperature fluctuations Bath volume must be large or the switching intervals must be shorter Time intervals occur, but this affects the life of the solenoid valve greatly reduced. Furthermore, large switching arises Pressure surges in the refrigeration circuit, which are the components of the refrigeration circuit strain and failure of these components, in particular of the injector with a membrane.
Aus der nachveröffentlichten DE 198 18 627 A1 ist ein Kältekreislauf mit Wärmetauscher, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil bekannt, in den zusätzlich ein Ventil in die Saugleitung des Verdichters eingebaut ist. Dieses zusätzliche Durchflußregelventil wird über einen Temperaturregler von einem in dem zu temperierenden Bereich angeordneten Temperatursensor gesteuert und damit die Kühlleistung geregelt. Damit soll eine hohe Temperaturdifferenz zwischen verdampftem Kältemittel und der zu temperierenden Luft vermieden werden, um ein Auskondensieren von Luftfeuchtigkeit am Wärmetauscher zu verhindern. From the post-published DE 198 18 627 A1 is a refrigeration cycle with heat exchanger, compressor, condenser and expansion valve known, in which in addition a valve in the suction line of Compressor is installed. This additional flow control valve is controlled by a temperature controller from one in the Area temperature sensor controlled and thus the Controlled cooling capacity. This is supposed to be a high temperature difference between evaporated refrigerant and the air to be tempered to avoid condensation on the air To prevent heat exchangers.
Um Regelschwankungen zu minimieren, ist aus der DE 38 18 321 A1 in Verbindung mit einer Klimaprüfkammer ein Kältemittelkreislauf mit Wärmetauscher, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil bekannt, in den zusätzlich ein weiteres, motorisch angetriebenes, quasi-stetiges Expansionsventil eingebaut ist, welches die Druckseite des Kompressors nach dem Verflüssiger mit der Saugleitung verbindet. Über dieses zweite Ventil kann Kältemittel, das über den Kondensator verflüssigt wurde, unmittelbar der Saugseite des Kompressors wieder zugeführt werden, um die Temperatur des Kältemittels absenken zu können und damit eine Überhitzung des Kompressors zu vermeiden. Schließlich ist bei diesem Kältemittelkreislauf auch noch ein drittes, motorisch angetriebenes, quasi-stetiges Expansionsventil in einer Bypaß-Leitung vorgesehen, die den Kompressor überbrückt, um im Falle eines zu tiefen Saugdruckes eingreifen zu können. Durch die Anzahl der motorisch angetriebenen Ventile und der dazu notwendigen Meß- und Steuereinrichtungen ist ein vergleichsweise hoher Aufwand vorhanden.In order to minimize control fluctuations, DE 38 18 321 A1 a refrigerant circuit in connection with a climate test chamber with heat exchanger, compressor, condenser and expansion valve known, in which a further motor-driven, quasi-continuous expansion valve is installed, which is the pressure side of the compressor connects to the suction line after the condenser. This second valve allows refrigerant to flow through the condenser was liquefied, immediately on the suction side of the compressor again supplied to lower the temperature of the refrigerant can avoid overheating of the compressor. Finally, there is also one in this refrigerant circuit third, motor-driven, quasi-steady expansion valve provided in a bypass line that bridges the compressor, in order to be able to intervene if the suction pressure is too low. By the number of motor-driven valves and the number of them necessary measuring and control devices is a comparative one high effort available.
Für schrittweise oder kontinuierlich zu öffnende und zu schließende Ventile sind Servosteuerungen bekannt. Dabei wird der Kältemittelfluß durch konstantes Verändern einer Düse aufgrund der Ansteuerung von einer Regeleinrichtung gesteuert. Eine solche Anordnung erfordert einen erheblichen Kostenaufwand, der von den dazu notwendigen Teilen, nämlich dem (Einspritz-)Ventil selbst, einem Schrittmotor mit elektronischer Regelung sowie einem Spindelantrieb hervorgerufen wird.For gradual or continuous opening and closing Valves are known as servo controls. The refrigerant flow by constantly changing a nozzle due to the control of controlled by a control device. Such an arrangement requires a considerable cost, which depends on the parts required for this, namely the (injection) valve itself, a stepper motor electronic control and a spindle drive becomes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Laborthermostaten der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der bei geringem Kosten aufwand eine praktisch kontinuierliche Regelung des Kältemittel flusses und damit ein Konstanthalten der Badtemperatur mit hoher Regelgenauigkeit ermöglicht. Eine Belastung der zum Kältekreislauf gehörenden Komponenten durch die Regelung soll vermieden und somit ein störungsfreier Betrieb auch über längere Betriebszeiträume möglich sein. The object of the present invention is a laboratory thermostat of the type mentioned at the outset, at low cost a practically continuous control of the refrigerant flow and thus keeping the bath temperature constant with high Control accuracy enables. A burden on the refrigeration cycle related components by the scheme should be avoided and thus trouble-free operation even over longer periods of operation to be possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Laborthermostat mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, daß der das Einspritzventil steuernde Temperaturfühler mit einer von der Regeleinrichtung gesteuerten, zu einer Temperiereinrichtung gehörenden Heizung in thermischem Kontakt steht, wobei zur Erhöhung der Kühlleistung der Kühleinrichtung bei gegenüber der Bad- Sollwerttemperatur erhöhter, von dem Temperaturistwertfühler gemessener Istwerttemperatur der Badflüssigkeit der Temperaturfühler erwärmt und andererseits zur Verringerung der Kühlleistung bei gegenüber der Bad-Sollwerttemperatur niedrigerer, von dem Temperaturistwertfühler gemessener Istwerttemperatur der Bad- Flüssigkeit der Temperaturfühler abgekühlt wird.To solve this problem with a laboratory thermostat with the features of Preamble of claim 1 proposed that the Injection valve controlling temperature sensor with one of the Control device controlled to a temperature control device belonging heating is in thermal contact, increasing the cooling capacity of the cooling device compared to the bath Setpoint temperature increased by the actual temperature sensor measured actual temperature of the bath liquid of the temperature sensors warmed and on the other hand to reduce the cooling capacity lower than the bath set point temperature, from which Actual temperature sensor measured actual temperature of the bath Liquid the temperature sensor is cooled.
Damit kann das Temperaturgrundniveau am Temperaturfühler des Einspritzventils variiert und somit die Temperatur der Badflüssig keit auf unterschiedliche Werte eingestellt und geregelt werden. Die vom Temperaturfühler gemessene Temperatur ist hierbei von der Temperaturvorgabe durch die von der Regeleinrichtung gesteuerte Heizung abhängig. Das Maß der Erwärmung durch die Heizung wird von der Regeleinrichtung bestimmt entsprechend der eingestellten Badtemperaturvorgabe und der vom Temperaturistwertfühler gemessenen Badtemperatur. Der thermisch mit der Temperiereinrichtung gekoppelte Temperaturfühler kann an beliebiger Stelle, also auch unabhängig zum Beispiel von einer Leitung am Verdampferausgang positioniert werden.The basic temperature level at the temperature sensor of the Injector varies and therefore the temperature of the bath liquid can be set and regulated to different values. The temperature measured by the temperature sensor is from Temperature specification by the controlled by the control device Heating dependent. The degree of heating from the heater is determined by the control device determines according to the set Bath temperature specification and that measured by the actual temperature sensor Bath temperature. The thermally coupled with the temperature control device Temperature sensor can be anywhere, so also independently for example, positioned by a line at the evaporator outlet become.
Für die Regelung ist ein Bypassventil mit den sich daraus ergebenden, vorerwähnten Nachteilen nicht mehr erforderlich.A bypass valve with the resulting, the aforementioned disadvantages are no longer required.
Bei dem Laborthermostaten kann ein vorhandenes Einspritzventil, insbesondere ein einfaches Membranventil weiterverwendet werden, das vorzugsweise mit dem als Flüssigkeitsthermometer ausgebildeten Temperaturfühler über eine als Röhrchen ausgebildete Steuerleitung für das Steuermedium verbunden ist.With the laboratory thermostat, an existing injection valve, in particular a simple diaphragm valve can continue to be used, preferably with that designed as a liquid thermometer Temperature sensor via a control line designed as a tube is connected for the control medium.
In diesem Fall können die Kosten für die zur kontinuierlichen Regelung erforderlichen Komponenten beim Erfindungsgegenstand auf etwa ein Drittel der Kosten eines servogesteuerten Einspritzventiles gesenkt werden.In this case, the cost of the continuous Regulation required components in the subject of the invention about a third of the cost of a servo-controlled fuel injector be lowered.
Eine Ausgestaltung des Laborthermostaten sieht vor, daß der Temperaturfühler am Verdampferaustritt angeordnet ist.An embodiment of the laboratory thermostat provides that the temperature sensor is arranged at the evaporator outlet.
Die vom Temperaturfühler gemessene Temperatur ist somit nicht nur von der Temperaturvorgabe durch die von der Regeleinrichtung gesteuerte Heizung abhängig, sondern auch von der Temperatur des Kältemittels nach dem Verdampfer.The temperature measured by the temperature sensor is therefore not only from the temperature specification by that of the control device controlled heating depending, but also on the temperature of the Refrigerant after the evaporator.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß die mit dem Temperaturfühler in thermischem Kontakt stehende Temperier einrichtung zusätzlich zu der Heizung eine Kühlvorrichtung aufweist. Damit wird eine Erhöhung der Regeldynamik erreicht, weil eine schnellere Wärmeabfuhr im Bereich des Temperaturfühlers möglich ist.An advantageous further development provides that the Temperature control in thermal contact with the temperature sensor device has a cooling device in addition to the heater. An increase in the control dynamics is achieved because a faster heat dissipation in the area of the temperature sensor possible is.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Kühlvorrichtung der Temperierein richtung an den Kältekreislauf der Kühleinrichtung angeschlossen ist.It is preferably provided that the cooling device of the tempering direction connected to the cooling circuit of the cooling device is.
Dadurch ist der Aufwand für die Kühlvorrichtung äußerst gering, da auf den vorhandenen Hauptkühlstromkreis zurückgegriffen werden kann.As a result, the outlay for the cooling device is extremely low, because the existing main cooling circuit is used can.
Vorteilhaft ist es dabei, wenn die an den Kältekreislaufs der Kühleinrichtung angeschlossene Kühlvorrichtung über ein insbesondere vor dem Einspritzventil angeschlossenes Kapillarrohr mit dem Kältekreislauf der Kühleinrichtung verbunden ist, daß am anderen Ende des Kapillarrohrs ein Verdampfer angeschlossen ist, der in thermischem Kontakt mit dem Temperaturfühler steht und daß der Verdampfer der Kühlvorrichtung über eine Kältemittelrückführung an die Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter des Kältekreislaufs angeschlossen ist.It is advantageous if the on the refrigeration cycle Cooling device connected cooling device via a particular capillary tube connected in front of the injection valve with the Refrigeration circuit of the cooling device is connected to the other An evaporator is connected to the end of the capillary tube there is thermal contact with the temperature sensor and that the Evaporator of the cooling device via a refrigerant return to the refrigerant line between the evaporator and the compressor of the refrigeration cycle is connected.
Die Kühlung erfolgt hierbei kontinuierlich und die Temperierung des Temperaturfühlers auf einen bestimmten Temperaturwert wird durch bedarfsweises Gegenheizen mit Hilfe der Heizung erreicht. Da die für das Temperieren des Temperaturfühlers erforderliche Heiz- und Kälteleistung gering ist, entstehen auch durch das Gegenheizen nur sehr geringe Verluste, die praktisch nicht ins Gewicht fallen.The cooling takes place continuously and the temperature control of the temperature sensor to a certain temperature value is indicated by Counter heating if necessary achieved with the help of the heating. Since the heating and heating required for tempering the temperature sensor Cooling capacity is low, only arise from counter heating very low losses that are practically insignificant.
Vorteilhaft ist es, wenn der Temperaturfühler sowohl mit der Kühlvorrichtung als auch mit der Kältemittelleitung des Kühlkreis laufes zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter in thermischem Kontakt steht. Dadurch ist eine Grundtemperierung des Temperaturfüh lers von der vorhandenen Kältemittelleitung vorhanden und bei Ausfall der Heizung bleibt eine zwar ungeregelte, jedoch begrenzte Temperierung der Badflüssigkeit wie bei den bisher bekannten Vorrichtungen erhalten.It is advantageous if the temperature sensor with both Cooling device as well as with the refrigerant line of the cooling circuit run between the evaporator and the compressor in thermal Contact is there. This is a basic temperature control of the temperature of the existing refrigerant line and in the event of failure the heating remains an unregulated but limited Tempering of the bath liquid as in the previously known Receive fixtures.
Erwähnt sei in diesem Zusammenhang, das die Anordnung der Kühlvorrichtung und der Heizung an der Kältemittelleitung zwar bevorzugt vorgesehen ist, weil damit die bisherige Anordnung beibehalten werden kann und die vorerwähnten Vorteile vorhanden sind, jedoch ist auch eine von der Kältemittelleitung abgesetzte Anordnung möglich.In this context it should be mentioned that the arrangement of the Cooling device and the heater on the refrigerant line is preferably provided because the previous arrangement can be maintained and the aforementioned benefits are available are, however, is also a remote from the refrigerant line Arrangement possible.
Eine andere Ausführungsform einer Temperiereinrichtung für den Temperaturfühler sieht vor, daß die Kühlvorrichtung und/oder die Heizung durch wenigstens ein Peltierelement gebildet ist. Bei Verwendung eines Peltierelementes kann dieses sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen des Temperaturfühlers verwendet werden. Vorteilhaft ist hierbei auch, daß das Kühlen und das Heizen des Temperaturfühler von der Regeleinrichtung gesteuert, wechselweise erfolgt.Another embodiment of a temperature control device for the Temperature sensor provides that the cooling device and / or the Heating is formed by at least one Peltier element. When using a Peltier element, this can be used both for cooling as well as for heating the temperature sensor. It is also advantageous that the cooling and heating of the Temperature sensors controlled by the control device, alternately he follows.
Mit einem Peltierelement lassen sich vorhandene Laborthermostate, insbesondere solche, die mit einem thermischen Einspritzventil zur Leistungsbegrenzung arbeiten, besonders einfach zu einem geregelten und mit hoher Regelgenauigkeit arbeitenden Laborthermostaten umbauen.With a Peltier element, existing laboratory thermostats, especially those with a thermal injection valve Power limitation work, especially easy to a regulated and convert laboratory thermostats working with high control accuracy.
Nachstehend ist der Laborthermostat mit seinen wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Below is the laboratory thermostat with its essentials Details explained with reference to the drawings.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 einen Laborthermostat mit Kältekreislauf und Regelein richtung, Fig. 1 a direction laboratory thermostat with refrigerant circuit and Regelein,
Fig. 2 einen Laborthermostat mit Kältekreislauf gemäß Fig. 1, hier jedoch mit am Verdampferaustritt angeordnetem Temperaturfühler, Fig. 2 shows a laboratory thermostat with refrigerant circuit according to FIG. 1, but here with arranged at the evaporator outlet temperature sensor,
Fig. 3 einen Laborthermostat mit Kältekreislauf gemäß Fig. 2, hier jedoch zusätzlich mit einer an den Kältekreislauf angeschlossener Kühlvorrichtung für den Temperaturfühler und Fig. 3 shows a laboratory thermostat with refrigerant circuit according to FIG. 2, but here with an additional connected to the cooling circuit cooling device for the temperature sensor and
Fig. 4 eine Detailansicht im Bereich der Kühlvorrichtung aus Fig. 3. FIG. 4 shows a detailed view in the area of the cooling device from FIG. 3.
Ein in Fig. 1 bis 3 gezeigter Laborthermostat 1 weist einen Badbehälter 2 für zu temperierende Flüssigkeit 3 auf. Mit Hilfe einer im ganzen mit 4 bezeichneten Kühleinrichtung kann die im Badbehälter befindliche Flüssigkeit 3 gekühlt und mit einer hier nicht erkennbaren Heizeinrichtung erwärmt werden. Die Kühleinrichtung 4 weist einen Kältekreislauf mit einem Verdichter 5, einem Verflüssiger 6, einem Einspritzventil 7 sowie einem Verdampfer 8 auf.A laboratory thermostat 1 shown in FIGS . 1 to 3 has a bath container 2 for liquid 3 to be temperature-controlled. With the aid of a cooling device designated as a whole by 4, the liquid 3 in the bath container can be cooled and heated with a heating device which cannot be seen here. The cooling device 4 has a refrigeration cycle with a compressor 5 , a condenser 6 , an injection valve 7 and an evaporator 8 .
Das Einspritzventil 7 ist vorzugweise als Membranventil ausgebildet, dessen Öffnungsgrad von der Stellung der Membrane abhängt. Das Membran-Einspritzventil 7 steht über eine als Röhrchen ausgebildete Steuerleitung 9 mit einem Temperaturfühler 10 in Verbindung, welcher insbesondere als Flüssigkeitsthermometer ausgebildet ist. Mit Hilfe der sich bei Temperaturänderungen mehr oder weniger ausdehnenden Flüssigkeit wird über die Steuerleitung 9 direkt die Membrane des Einspritzventiles 7 gesteuert. Bei niedrigerer Meßtemperatur wird dabei der Durchtritt von Kältemittel durch das Einspritzventil 7 reduziert, während bei höheren Temperaturen das Einspritzventil 7 weiter geöffnet wird.The injection valve 7 is preferably designed as a membrane valve, the degree of opening of which depends on the position of the membrane. The diaphragm injection valve 7 is connected via a control line 9 designed as a tube to a temperature sensor 10 , which is designed in particular as a liquid thermometer. With the help of the more or less expanding liquid when the temperature changes, the diaphragm of the injection valve 7 is controlled directly via the control line 9 . At a lower measuring temperature, the passage of refrigerant through the injection valve 7 is reduced, while at higher temperatures the injection valve 7 is opened further.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Temperaturfühler 10 außen an die vom Verdampfer 8 wegführende Kältemittelleitung 14 thermisch gekoppelt ist. Je nach Temperatur des vom Verdampfer 8 kommenden Kältemittels wird der Massestrom durch das vom Temperaturfühler 10 gesteuerte Einspritzventil 7 variiert. FIG. 2 shows an embodiment in which the temperature sensor 10 is thermally coupled on the outside to the refrigerant line 14 leading away from the evaporator 8 . Depending on the temperature of the refrigerant coming from the evaporator 8 , the mass flow is varied by the injection valve 7 controlled by the temperature sensor 10 .
Mit diesem Regelkreis wird somit die über den Verdampfer 8 abgegebene Kühlleistung an den tatsächlichen Bedarf angepaßt, so daß auch bei verminderter Erwärmung des Kältemittels durch die Flüssigkeit 3, d. h. bei geringem Unterschied zwischen Kühlmitteltemperatur und der Temperatur der Badflüssigkeit, eine Kühlleistungsbegrenzung erfolgt.With this control loop, the cooling power output via the evaporator 8 is thus adapted to the actual demand, so that even with reduced heating of the refrigerant by the liquid 3 , ie with a small difference between the coolant temperature and the temperature of the bath liquid, the cooling power is limited.
Um die im Badbehälter 2 befindliche Flüssigkeit 3 auf einen einstellbaren Wert zu temperieren, greift in den vorbeschriebenen Regelkreis eine übergeordnete Regeleinrichtung 11 ein, die mit einem die Temperatur der Flüssigkeit 3 im Badbehälter erfassenden Temperaturistwertfühler 12 verbunden ist. Aufgrund des gemessenen Temperaturistwertes und einer bei der Regeleinrichtung 11 eingegebenen Solltemperatur wird dazu die Meßtemperatur beziehungs weise Umgebungstemperatur des Temperaturfühlers 10 variiert. Dies erfolgt mit Hilfe einer von der Regeleinrichtung gesteuerten Heizung 13, die in thermischem Kontakt mit dem Temperaturfühler 10 steht. Wird beispielsweise eine Absenkung der Temperatur der im Badbehälter 2 befindlichen Flüssigkeit 3 auf einen Wert unterhalb des momentanen Istwertes gewünscht, so wird der Temperaturfühler 10 (vgl. auch Fig. 2) mit Hilfe der Heizung 13 etwas aufgeheizt. Der Temperaturfühler 10 steuert durch seine Erwärmung das Einspritzventil 7 weiter auf, so daß die über den Verdampfer 8 abgegebene Kälteleistung entsprechend erhöht wird. Erreicht die von dem Temperaturistwertfühler 12 gemessene Temperatur der Flüssigkeit 3 den vorgegebenen Sollwert, so wird die Heizleistung der Heizung 13 zumindest reduziert, bis der Ist-Temperaturwert praktisch dem Solltemperaturwert entspricht. In order to temper the liquid 3 in the bath container 2 to an adjustable value, a higher-level control device 11 intervenes in the above-described control loop, which is connected to a temperature actual value sensor 12 which detects the temperature of the liquid 3 in the bath container. On the basis of the measured actual temperature value and a target temperature entered in the control device 11 , the measuring temperature or ambient temperature of the temperature sensor 10 is varied. This is done with the aid of a heater 13 controlled by the control device, which is in thermal contact with the temperature sensor 10 . If, for example, a lowering of the temperature of the liquid 3 in the bath container 2 to a value below the current actual value is desired, the temperature sensor 10 (cf. also FIG. 2) is heated up somewhat using the heater 13 . The temperature sensor 10 controls the injection valve 7 further by its heating, so that the cooling power output via the evaporator 8 is increased accordingly. If the temperature of the liquid 3 measured by the actual temperature value sensor 12 reaches the predetermined target value, the heating power of the heater 13 is at least reduced until the actual temperature value practically corresponds to the target temperature value.
Wie in Fig. 1 gezeigt, kann der Temperaturfühler 10 auch aus schließlich mit der an die Regeleinrichtung 11 angeschlossenen Heizung 13 verbunden sein, um die Badtemperatur konstant zu halten. In diesem Fall wird die das Einspritzventil 7 steuernde Regelgröße nur von der Heizung 13 beeinflußt, indem diese Heizung in Abhängigkeit von Temperatursoll- und Istwert der Badflüssigkeit aktiviert wird.As shown in FIG. 1, the temperature sensor 10 can also finally be connected to the heater 13 connected to the control device 11 in order to keep the bath temperature constant. In this case, the control variable controlling the injection valve 7 is only influenced by the heater 13 by activating this heater as a function of the target temperature and actual value of the bath liquid.
Bei dieser Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, wenn am Temperaturfühler 10 mit einem gegenüber der Umgebungsluft erhöhtem Temperaturniveau gearbeitet wird, um zum Abkühlen des Temperaturfüh ler 10 ein ausreichendes Temperaturgefälle gegenüber der Umgebungs luft zur Verfügung zu haben.In this embodiment, it can be advantageous if the temperature sensor 10 is operated with a temperature level that is higher than the ambient air in order to have a sufficient temperature gradient with respect to the ambient air for cooling the temperature sensor 10 .
Die Ausführungsform nach Fig. 2 bis 3, wo eine thermische Kopplung des Temperaturfühlers 10 außen an der vom Verdampfer 8 wegführende Kältemittelleitung 14 vorgesehen ist, hat den Vorteil, daß auch bei Ausfall des einen, über die Regeleinrichtung 11 gesteuerten Regelkreises zumindest noch eine Kühlleistungsbegrenzung über den anderen Rgelkreis erfolgt. Bei dieser bevorzugten Anordnung, wo der Temperaturfühler 10 mit der Kältemittelleitung 14 zwischen dem Verdampfer 8 und dem Verdichter 5, insbesondere nahe am Verdampfer austritt verbunden ist, kann der Temperaturfühler vergleichsweise schnell abgekühlt werden, wenn höhere Temperaturen der Flüssigkeit 3 erreicht werden sollen. Zu beachten ist hierbei jedoch, daß die Kühlung durch die Kältemittelleitung 14 starken Schwankungen unterworfen ist und unter Umständen wirkungslos ist, für den Fall, daß von der Flüssigkeit 3 eine hohe Wärmeaufnahme durch den Verdampfer 8 bei entsprechend hohen Temperaturdifferenzen erfolgt.The embodiment according to FIGS. 2 to 3, where a thermal coupling of the temperature sensor 10 is provided on the outside of the refrigerant line 14 leading away from the evaporator 8 , has the advantage that even if one of the control circuits controlled by the control device 11 fails, at least one cooling capacity limitation is also provided the other circle of controls takes place. In this preferred arrangement, where the temperature sensor 10 is connected to the refrigerant line 14 between the evaporator 8 and the compressor 5 , in particular close to the evaporator, the temperature sensor can be cooled relatively quickly if higher temperatures of the liquid 3 are to be reached. It should be noted here, however, that the cooling through the refrigerant line 14 is subject to strong fluctuations and may be ineffective in the event that the liquid 3 absorbs a high amount of heat from the evaporator 8 at correspondingly high temperature differences.
Es ist deshalb eine mit dem Temperaturfühler in thermischem Kontakt stehende Kühlvorrichtung 15 vorgesehen. Diese ist so ausgebildet, daß eine weitgehend konstante und bedarfsweise auch höhere Kühlleistung als durch die Kältemittelleitung 14 selbst vorhanden ist.A cooling device 15 which is in thermal contact with the temperature sensor is therefore provided. This is designed in such a way that a largely constant and, if necessary, also higher cooling capacity than is provided by the refrigerant line 14 itself.
In dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kühlvorrichtung 15 an den Kältekreislauf der Kühleinrichtung 4 angeschlossen. Ein Kapillarrohr 16 ist dazu mit einem Ende vor dem Einspritzventil 7 mit dem Kältemittelkreislauf der Kühleinrichtung 4 und mit seinem anderen Ende mit einem zur Kühlvorrichtung 15 gehörenden Verdampfer 17 verbunden.In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the cooling device 15 is connected to the cooling circuit of the cooling device 4 . For this purpose, a capillary tube 16 is connected at one end upstream of the injection valve 7 to the refrigerant circuit of the cooling device 4 and at its other end to an evaporator 17 belonging to the cooling device 15 .
Wie gut in Fig. 4 erkennbar, ist der Verdampfer 17 als Auf nahmebehältnis für den Temperaturfühler 10 sowie die Heizung 13 ausgebildet. Die äußere Umgrenzung des Aufnahmebehältnisses ist zumindest bereichsweise doppelwandig ausgebildet und der durch die Doppelwand umgrenzte Raum bildet den Verdampfer 17.As can be clearly seen in Fig. 4, the evaporator 17 is designed as a receiving container for the temperature sensor 10 and the heater 13 . The outer boundary of the receptacle is at least partially double-walled and the space delimited by the double wall forms the evaporator 17 .
Beim Übergangsbereich 18 des an den Verdampfer 17 angeschlossenen Kapillarrohres 16 ist ein Expansionsbereich zum Verdampfen des über das Kapillarrohr zugeführten Kältemittels gebildet.At the transition area 18 of the capillary tube 16 connected to the evaporator 17 , an expansion area is formed for evaporating the refrigerant supplied via the capillary tube.
Von dem Verdampfer 17 erfolgt eine Rückführung des verdampften Kältemittels in die Kühlmittelleitung 14. Dazu ist ein die Wandung der Kühlmittelleitung 14 sowie die des Verdampfers 17 im Kontakt bereich durchsetzendes Loch 19 vorgesehen.The evaporated refrigerant is returned from the evaporator 17 to the coolant line 14 . For this purpose, the wall of the coolant line 14 and the evaporator 17 in the contact area penetrating hole 19 is provided.
Der als Aufnahmebehältnis ausgebildete Verdampfer 17 ist, wie auch gut in Fig. 4 erkennbar, dicht mit der Kältemittelleitung 14 verbunden, so daß bei Ausfall der Kühlvorrichtung 15 immernoch, zumindest in den meisten Betriebsfällen, eine Kühlung durch die in thermischem Kontakt mit dem Verdampfer 17 und damit auch mit dem Temperaturfühler 10 stehende Kältemittelleitung 14 erfolgen kann. Bei Ausfall der Heizung 13 bleibt somit die Regelung der Kälteleistung erhalten.The evaporator 17 designed as a receptacle is, as can also be clearly seen in FIG. 4, tightly connected to the refrigerant line 14 , so that if the cooling device 15 fails, at least in most operating cases, cooling by thermal contact with the evaporator 17 and thus can also be done with the temperature sensor 10 standing refrigerant line 14 . If the heater 13 fails, the regulation of the cooling capacity is retained.
Die einzelnen, in thermischem Kontakt miteinander stehenden Teile - insbesondere Temperaturfühler 10, Heizung 13 und Kühlvorrichtung 15 - können durch Wärmeleitmittel, beispielsweise eine Wärmeleitpaste oder dergleichen verbunden sein, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern.The individual parts that are in thermal contact with one another - in particular temperature sensor 10 , heater 13 and cooling device 15 - can be connected by heat conducting means, for example a heat conducting paste or the like, in order to improve the thermal conductivity.
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