DE2217779A1

DE2217779A1 - Druck- und Mengenregler, insbesondere bei einer Kälteanlage

Info

Publication number: DE2217779A1
Application number: DE19722217779
Authority: DE
Inventors: Pierre. Montreuil; Debieuvre Michel Nogent Marne; Charmeil (Frankreich)
Original assignee: S.A.R.L. Constructions Isothermiques Bontami, Vincennes (Frankreich)
Priority date: 1971-04-23
Filing date: 1972-04-13
Publication date: 1972-11-16
Also published as: US3828152A; FR2134881A5; GB1360754A

Description

Dipl.-Ing. Adolf H. Fischer
Dipl.-Ing. Wolf-Dieter Fischer
67 Ludwigshafen am Rhein
Richard-Wagner-Straße 22

Druck-und Mengenregler, insbesondere bei einer Kälteanlage

Die Erfindung betrifft einen Druck- und Mengenregler, ' insbesondere bei einer Kälteanlage, bestehend aus einer Gruppe von parallel geschalteten Kompressorenzur Versorgung von Kälteapparaten mit einem Kältemittel und zur periodischen Entfrostung.

Die Einrichtung von Supermärkten und modernen Großmarkthallen erfordert eine Kältezentrale, die geeignet ist, verschiedene Kälteapparate mit unterschiedlichen Temperaturen zu versorgen, die von der Art der zu konservierenden Lebensmittel abhängig ist.

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Die bekannten Kältesysteme verwenden Drucksysteme und versorgen die einzelnen Kälteapparate mit dem Kältemittel. Venn ein derartiger Kälteapparat durch einen Kompressor versorgt wird ist es notwendig, für die einwandfreie !Funktion der Einrichtung, den Apparat periodisch zu entfrosten. Die Entfrostung erfolgt bei positiver Außentemperatur, wobei die Kompressorgruppe eine oder zwei Stunden angehalten wird, wobei dann wieder bei Inbetriebsetzen des betreffenden Kompressors von einer positiven Temperatur die Kälte erreicht werden soll, wobei 50 % seiner Leistung verloren geht.

Ein derartiger Leistungsverlust ist bei derartigen großen Anlagen wie sie in Supermärkten und Großmarkthallen verwendet werden, untragbar, insbesondere bei derartigen. Anlagen wie sie nach dem nachstehenden Prinzip :,.ui gebaut sind.

Wie aus dem Schaltbild nach Figur 1 zu sehen ist, ist eine Gruppe von ρ Kompressoren 10 vorgesehen, die zueinander parallel geschaltet sind und unter hohem Druck ein Kältemittel über einen Kondensator 11, ein Vorratsgefäß verschiedenen Kälteapparaten zuführt, wobei jeweils ein von einem Thermostaten gesteuertes Magnetventil zwischengeschaltet ist. In Reihe zu dem Ventil ist jeweils ein Programmiergerät 16 zur Entfrostung vorgesehen. Die ρ vorgesehenen Kompressionsgruppen müssen in jedem Moment die notwendige Leistung liefern, um eine einwandfreie Funktion der Einrichtung mit den η Kälteapparaten 13 zu gewährleisten.

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Die Funktionsweise ist wie folgt:

Es wird angenommen, daß bei einer konstanten Verdampf ungstemperatur von minus 10 C gearbeitet wird, wodurch gesichert wird, daß unter Berücksichtigung der Verluste im Rohrleitungssystem ein konstanter Druck in der Ansaugsammelleitung 17 vorhanden ist. Dieser Druck beträgt beispielsweise 1960 Torr, wenn als Kältemittel ein bekanntes Mittel . mit. der Bezeichnung R 22 verwendet wird.

In einem Augenblick t sind beispielsweise n-5 Kälteapparate in Tätigkeit, wobei eine bestimmte Leistung P von der Zentrale geliefert wird. In dem Augenblick t + Δ t sind es η - 4 Kälteapparate, d.h. ein zusätzlicher Apparat, wobei eine Leistung P +A ρ gebraucht wird, während nur die Leistung P geliefert wird, so daß der Saugdruck ansteigt. Das bedeutet aber, daß ein Regler vorgesehen werden muß, der durch ein Signal einen zusätzlichen Kompressor einschaltet.

Für den umgekehrten Fall, daß die Anzahl der in Tätigkeit befindlichen Kälteapparate vermindert wird, verringert sich der Ansaugdruck, wobei dieser Regler ein Signal abgibt, um einen der Kompressoren anzuhalten.

Schließlich erfolgt eine Regulierung auf einen konstanten Ansaugdruck'durch automatische Veränderung der in Tätigkeit befindlichen Kompressoren, die entsprechend der Anzahl der Kälteapparate vorhanden sind und geschaltet bzw. angehalten werden durch eine genaue thermostatische

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Regelung dieser Kälteapparate.

Bei einem ähnlichen Prinzip wird ein Kompressor mit einer Anzahl von Zylindern verwendet, wobei zur Reduzierung der Leistung das Ansaugen und der Aufstau in einzelnen dieser Zylinder durch einen Regler geregelt wird. Bei dieser Ausführungsform treten mechanische Verluste in der Größenordnung von etwa 5 % auf.

Die Vorteile derartiger Kältezentralen sind bedeutend und setzen sich wie folgt zusammen:

Verminderung der zu installierenden Leistung,Montage der Zentrale im Betrieb, Verminderung des elektrischen Verbrauchs und insbesondere die Funktionssicherheit .

Es ist währenddessen von besonderer Bedeutung, daß die gute Funktionsweise der Anlage einer wirksamen Regelung untergeordnet wird.

Zur Regelung ist ein Manometer mit zwei Begrenzungskontakten bekannt, das in der Saugleitung der Kompressoren angeordnet ist. Wenn dabei der eine oder andere Kontakt erregt wird, wird ein Programmiergerät in der einen oder anderen Richtung in Rotation versetzt, um die Gruppen von Kompressoren anzuhalten oder in Tätigkeit zu setzen. Für ein derartiges Regelsystem werden jedoch komplizierte Geräte gebraucht, die störanfällig sind.

Aus Sicherheitsgründen wurde bereits eine elektronische

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Anlage vorgeschlagen, die einen Druckgeber mit Dehnungsmeßstreifen aufweist und am Eingang eines Mehrfachverstärkers angeordnet ist, dessen Impulse die Kompreeeorea betätigt. Dieses Hagölayetem iat av/ar wirksam aber der wesentliche Nachteil besteht darin, daß es äußerst kostspielig ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Regler vorzuschlagen, der geringe Kosten verursacht und dessen Funktionsfähigkeit sicher und stabil ist. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gerät einen ersten verformbaren Balg aufweist, der sich unter den Druckänderungen in der Ansaugsammelleitung verformt und diese Änderungen auf einen zweiten Balg überträgt, wobei der zweite Balg mit Mitteln versehen ist, die diese Veränderungen auf Mikroschalter übertragen zum Ein- und Ausschalten der Kompressoren.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Bälge in einem vertikalen zylindrischen Gehäuse angeordnet sind, wobei der erste Balg an dem unteren dicht mit dem Gehäuse verschlossenen Deckel angebracht ist, während der zweite Balg an dem oberen Deckel befestigt ist und der Raum zwischen den Balgen mit einer Flüssigkeit mit geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten gefüllt ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß sich am Boden des zweiten Balges ein axial verschiebbar gelagerter eingeschliffener Stahlbolzen abstützt, der außerhalb des Gehäuses an einem Gegengewicht befestigt ist, dessen gegenüberliegende

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Seite eine Anzahl von Gewindestiften trägt, die mit Mikroschaltern zusammenwirken.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Mikroschalter auf einem Eisenträger in einer waagerechten Reihe angeordnet sind, der auf zwei vertikalen über dem Kaum des zweiten Balges angeordneten Trägern abgestützt ist, und daß die Gewindestiften mit zu den Schaltern gerichteten konischen Spitzen versehen sind und in Abhängigkeit von dem Veg des zweiten Balges die Schalter schalten.

Vorteilhaft sind die Bälge derart dimensioniert, daß bei Druckänderungen der Verschieberweg des zweiten Balges etwa zehn mal so groß ist wie der des ersten Balges.

^v ■ ^-ilhaft bestehen die Bälge aus Tombak oder rostfreiem Stahl.

Vorteilhaft ist das Gewicht des Gegengewichts durch Be- und Entlasten regelbar.

Man kann vorteilhaft auch so vorgehen, daß der erste Balg durch eine innere Abstützung gehalten ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß eine Kältezentrale vorgesehen ist, in der eine oder mehrere Gruppen von Kompressoren mit Leistungsreduzierunj angeordnet sind, die mit einem oder mehreren Mikrosciialtern betätigbar sind.

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Vorteilhaft geht man erfindungsgemäß so vor, daß bei mehreren Kälteapparaten mit unterschiedlichen Temperatureinstellungen und unterschiedlichen Druckeinstellungen in der Kältezentrale, die Druckregelung einheitlich nach dem höchsten Saugdruck erfolgt.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen,

Figur 2 im Querschnitt den Reglerteil mit zwei verformbaren Bälgen«,

Figur 3 den Teil des Seglers, der von dem oberen Balg "betätigt wird um die einzelnen Gruppen von Kompressoren ein- und auszuschalten und

Figur 4· ein Blockschaltbild der Anlage abgewandelt gegenüber der Ausführungsform nach Figur mit den einzelnen bei verschiedenen Temperaturen ansprechenden Sälteapparaten.

Der die Antriebsorgane enthaltende Baum des Seglers ist in Figur 2 dargestellt und besitzt ein zylindrisches Gehäuse 20 aus Stahl, an dessen Enden ,jeweils Flanschen 21 angeordnet sind. Unten ist das Gehäuse 20 mit Hilfe eines Deckels 22 verschlossen und mit Hilfe eines Q-Dientringes

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aus Neoprene abgedichtet. Die Verbindung erfolgt durch Verschraubungen an den Bohrungen 24· und 25. Oben ist das Gehäuse 20 in gleicher Weise mit Hilfe eines Deckels 23 verschlossen und durch den Dichtring 36 abgedichtet, wobei die Verbindung durch Verschraubungen an den Bohrungen 24 und 26 erfolgen.

Im .unteren Teil des Gehäuses 20 und in der Mitte des Deckels 22 ist ein Balg aus Tombak 28 durch Hartlot Zinn/ Silber befestigt und zwar über einer Zentralbohrung 27 des Deckels 22. An dieser Bohrung ist die Ansaugsammelleitung 17 (Figur 1) der Kompressoren angeschlossen. Der Grad der Absenkung des Balges wird durch eine innere zylindrische Abstützung 29 bestimmt.

In der Mitte des oberen Deckels 23 ist in gleicher Weise ein zweiter Balg 30 aus Tombak mit geringerem Durchmesser und größerer Höhe als der Balg 28 befestigt. Dieser zweite Balg fluchtet mit einer auf der axialen Bohrung des Deckels 23 aufgeschweißten Buchse 32, in der ein Lager 33 angeordnet ist.

Über ein Ventil 3^ und eine Luftauslaßschraube 35 wird das nach außen abgedichtete zylindrische Gehäuse 20 mit einer Flüssigkeit mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise einem Spezialöl für Bremsen, bekannt unter dem Namen "Loockeed" gefüllt.

Die Betätigungsmittel des Eeglers zum Ein- und Ausschalten der Gruppen Kompressoren sind in Figur 3 dargestellt.

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An zwei einander diagonal gegenüberliegenden Lochpaaren 24, 26 des oberen Deckels 23 mit deifi zugehörenden Plansoll 21 sind zwei Gewindebolzen 40 mit ihren unteren Enden befestigt.

Am -oberen Ende der Bolzen 40 ist ein Eisenträger 39 waagerecht angeordnet, der zwei Nuten 43 aufweist, wobei seine Länge derart ist, daß eine Anzahl von Miktroschaltern 42 angeordnet werden können, wobei jeder dazu dient, einen zu jedem Motorkompressor gehörenden Kontaktkreis zu öffnen oder zu schließen und in der Zeichnung einer dieser Mikroschalter dargestellt ist.

Das Kugellager 33 und die öffnung 31 (Figur 2) ist derart ausgelegt, daß ein eingeschliffener Stahlbolzen mit vernachlässigbarer Reibung im Inneren des Lagers 33 gleiten kann, der mit seinem unteren Ende 48 am Boden des Balges 30 aufliegt. Dieser Bolzen 37 trägt an seinem anderen Ende zwischen den Gewindebolzen 40 ein Gegengewicht 38 aus Stahl, an dem reihenförmig eine Anzahl von Stahlgewindestiften 47 angeordnet sind, die an ihren oberen Enden konische Spitzen 45 tragen. Die Höhe der konischen Spitzen ist mit Hilfe einer Mutter 46 einstellbar, wobei sich die Gewindestifte 47 in Gewindebohrungen 44 des Gegengewichtes 38 befinden. Vorteilhaft besitzt das Gegengewicht 38 eine rechteckige Form, um die Einstellhöhe zu vereinfachen.

Jede der konischen Spitzen 45 kann in einem bestimmten begrenzten Augenblick den Mikroschalter 42 betätigen, der

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außerhalb auf der Vertikalen angeordnet ist. In der Zeichnung ist nur eine der Gewindestifte 4-7 dargestellt.

Die Funktionsweise des Reglers nach den Figuren 2 und 3 ist wie folgt:

Das Innere des Balges 28 ist ständig an die Ansaugsammelleitung 17 angeschlossen.

. Geringe Druckänderungen des Ansaugdruckes der Kompressoren bewirken ein geringes Ausdehnen oder Zusammenziehen dieses Balges, wobei diese Volumensdifferenz als Resultat durch das in dem Zylinder 20 befindliche öl auf den oberen Balg 50 übertragen wird, der sich entsprechend zusammenzieht oder ausdehnt. Die Abmessung der Bälge ist derart gewählt, daß bei einer Höhenausdehnung des unteren Balges sich der obere Balg im umgekehrten Sinn um den zehnfachen Betrag zusammenzieht. Es ist einfach,die Größe des Verschiebeweges derart einzustellen, daß die Lebensdauer der Bälge praktisch unbegrenzt ist.

Gemäß den Anforderungen an die ursprüngliche Leistung dar Kälteapparate, ist ersichtlich, daß einer oder mehrere Mikroschalter beliebig in Abständen betätigt werden können, um die einzelnen dazugehörenden Kompressorengruppen zu schalten.

Das Gegengewicht 38, dessen Gewicht zusammen mit dem Stahlbolzen 37 etwa 12 kg beträgt, kann zum Anbringen von Ballastgewicht wabenartig gelocht sein, um auf diese

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Weise das Gewicht des Gegengewichtes 38 optimal durch Be- oder Entlasten zu regeln, und zwar unter Anpassung an die Verdampfungstemperatur der Anlage.

Die Regelung, die nachfolgend beschrieben ist, ist für Gruppen von Kompressoren ohne oder mit einer Leistungsreduzierung RP. Es ist beispielsweise eine Anlage mit vier Gruppen von Kompressoren G^ G2 G, G₄ vorgesehen, deren erste Gruppe G_x, ein System mit reduzierter Leistung RP aufweist. Die von der Zentrale gelieferte Leistung wird nach und nach durch die fol-' genden Kombinationsmöglichkeiten der Kompressoren zunehmen:

1.	^G1	mit	<	RP	₊ G₂	G₅
2. 3.	^G1 ^G1	mit	RP	+ G₂ +	G_x + G₄
l\	^G1	mit	"rp	+ Gq +
6. 7.		mit	"rp	G_{3 +} G
8..	^G1	2 ⁺

Aus diesem Grunde sind acht Mikroschalter notwendig und es ist möglich, diese Kontakte auf einem Weg von 20 mm abgestuft anzuordnen. Die Anordnung der Auslösepunkte der Kontakte für die Reduktion der Leistung kann mit geringen Abständen eingestellt werden, um zu verhindern, daß das Ein- bzw. Ausschalten der Gruppen zu oft erfolgt.

Eine vorgesehene Regelvorrichtung nach der Erfindung mit

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einer zweistufigen Kompressionszentrale ist in Figur 4 dargestellt, wobei in dieser Darstellung für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind wie in Figur 1. In diesem vereinfachten Schaltbild sind das Programmiergerät zur Entfrostung und die Thermostaten nicht eingezeichnet.

Die Anzahl von η Kälteapparaten sollen bei minus 10°* C arbeiten, während ein dazu parallel angeordnetes Zusatzgerät 4-9 mit Magnetventil 50 auf 30° C eingestellt ist. Der Druck in der Ansaugsammelleitung 17 ist auf 1915 Torr bei Verwendung des Kältemittels R 22 eingestellt. In der Sammelleitung 51 herrscht ein Druck von 466 Torr, während der Druck am Ausgang der Kompressoren bei 10.850 Torr liegt.

Es ist notwendig, den am Eingang der Kompressoren vorhandenen Druck in der Sammelleitung 51 auf ein Niveau von 1.915 Torr zu bringen. Dafür wird eine Zwischendruckstufe 52 gebraucht.und ein einziger Regler ist erforderlich, um den Druck in den Sammelleitungen 17, 53 auf dem Niveau vpn 1.915 Torr zu halten.

.Der Regler nach der Erfindung kann bei Kälteeinrichtungen mit verschiedensten Temperaturen verwendet werden unter Verwendung eines beliebigen Kältemittels. Dies kann beispielsweise ein Ammoniakgas sein, .wobei die Bälge aus nichtrostendem Stahl bestehen müssen. Man kann Kontrollen des Durchsatzes des unter Druck stehenden Mittels durchführen oder umgekehrt den Druck über den Durchsatz kontrollieren«, Man kann auch eine Anzahl von Thermostaten vorsehen, um die Anzahl der kontrollierten Niveaustellen durch den Thermostaten zu überwachen.

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Claims

Patentansprüche

*N Druck- und Mengenregler, insbesondere bei einer -'Kälteanlage, bestehend aus einer Gruppe von _ parallel geschalteten Kompressoren zur Versorgung von Kälteapparaten mit einem Kältemittel und zur periodischen Entfrostung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät einen ersten verformbaren 'Balg (28) aufweist, der sich unter den Druckänderungen in der Ansaugsammelleitung (17_} 51) verformt und diese Änderungen auf einen zweiten Balg (30) überträgt, wobei der zweite Balg (30) mit Mitteln versehen ist, die diese Veränderungen auf Mikroschalter (42) übertragen zum Ein- und Ausschalten der Kompressoren (10).
2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bälge (28, 30) in einem vertikalen zylindrischen Gehäuse (20) angeordnet sind, wobei der erste Balg (28) an dem unteren dicht mit dem Gehäuse (20) verschlossenen Deckel. (22) angebracht ist, während der zweite Balg (30) an dem oberen Deckel (23) befestigt ist und der Raumzwischen den Balgen (28, 30) mit einer Flüssigkeit mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten gefüllt ist.
3. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Boden des zweiten Balges (30) ein axial verschiebbar gelagerter eingeschliffener Stahlbolzen (37) abstützt, der außerhalb des Gehäuses (20) an einem Gegengewicht (38) befestigt ist, dessen gegenüberlie- ·

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-leSeite eine Anzahl Von Gewindestiften (47)
trägt, die mit Mikroschaltern (4-2) zusammenwirken.
4-. Regler nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß
die Mikroschalter (4-2) auf einem Einsenträger (39) i einer waagerechten Reihe angeordnet sind, der auf
zwei vertikalen über dem Raum des zweiten Balges (30) angeordneten Trägern (A-O) abgestützt ist, und daß
die Gewindestifte (4-7) mit zu den Schaltern (4-2) gerichteten konischen Spitzen (4-5) versehen sind und in Abhängigkeit von dem Weg des zweiten Balges (30) die Schalter (4-2) schalten.
5. -Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Bälge (28,30) derart dimensioniert sind, daß bei Druckänderungen der Verschiebe-weg des zweiten Balges (30) etwa zehn mal so groß ist wie der des ersten Balges (28).
6. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge-, kennzeichnet, daß die Bälge (28,30) aus Tombak oder

rostfreiem Stahl bestehen. <
7· Regler nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des Gegengewichtes (38) durch Be- und Entlasten regelbar ist.
8. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der erste Balg (28) durch eine innere
Abstützung (29) gehalten ist.

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9. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch. gekennzeichnet, daß eine Kälte zentrale vorgesehen ist, in der eine oder mehrere Gruppen (p) von Kompressoren (10) mit Leistungsreduzierung angeordnet sind, die mit einem oder mehreren Mikroschaltern (4-2) betätigbar sind.
10. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Kälte apparat en (15) mit unterschiedlichen (Eemperatureinstellungen und unterschiedlichen Druckeinstellungen in der Kälte zentrale, die Druckregelung einheitlich nach dem höchsten Saugdruck erfolgt.

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