DE2911068C2

DE2911068C2 - Schaltungsanordnung zur Regelung der Belastung eines Kompressors

Info

Publication number: DE2911068C2
Application number: DE2911068A
Authority: DE
Inventors: Edward J. Skaneateles N.Y. Heffernan
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1978-03-22
Filing date: 1979-03-21
Publication date: 1982-12-16
Also published as: US4201061A; JPS6045336B2; IT1111219B; AU520649B2; JPS54131157A; CH636186A5; AU4528779A; DE2911068A1; SE437297B; FR2424492B1; ES478827A1; GB2017345B; BE875000A; SE7902505L; GB2017345A; FR2424492A1; IT7921186A0

Description

Die Erfindung bezieht sich a-jf eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Belastung eines Kompressors in einer Kühlvorrichtung, mit einem Ist-Signalgeber, der ein die jeweilige Belastung des Kompressors darstellendes Ist-Signal erzeugt, einen Sollwertgeber, der ein von einer Steuertemperatur in der Kühlvorrichtung abhängiges Soll-Signal erzeugt, einem Vergleichsglied, das aus der Differenz von Soll- und Ist-Signal ein Regelsignal erzeugt, das auf eine Stellvorrichtung zur Veränderung der Kompressorbelastung gegeben wird, und einem Zeitverzögerungsglied.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der US-PS 32 04 423 bekannt. In einer Brückenschaltung wird die Temperatur des Kühlwassers mit Hilfe eines Thermistors als veränderliche Größe angegeben. Ferner wird als veränderliche Größe über ein Potentiometer die jeweilige Drosselstellung des Kompressors eingegeben. Verändert sich die Temperatur des Kühlwassers, wird der Abgleich der Brückcnschaltung aufgehoben, bis die Drosselung des Kompressors wieder zu einem Abgleich der Brückenschaltung führt. Ein weiterer Thermistor, der ebenfalls die Kühlwassertemperatur mißt, spricht zeitverzögert an, so daß das Regelsignal bei einer Änderung der Steuertemperatur allmählich zur Auswirkung kommt. Auf diese Weise wird ein Überschwingen oder ein Pendeln der Regelanordnung verhindert.

Wird zum Beispiel ein Abfallen der Steuertemperatur gemessen, deutet dies auf eine verminderte Kühllast hin. Die für den Betrieb des Kompressor notwendige Reaktion besteht in einer zunehmenden Drosselung. Diese wird in der oben beschriebenen Weise von der Regelanordnung vorgenommen. Eine stärkere Drosselung führt jedoch zwangsläufig zu einer Frhöhung der Steuertemperatur. Eine erhöhte Steuertemperatur bedeutet für die Regelung des Kompressors, daß die Drosselung weiter geöffnet werden muß. Daher läßt sich mit der bekannten Regelanordnung kein wirtschaftlich optimaler Betrieb des Kompressors durchführen.

ι« Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Belastung eines Kompressors in einer Kühlvorrichtung zu schaffen, die zu einem wirtschaftlich optimalen Betrieb des Kompressors bei geänderten Belastungen führt, aus einfa-

Ii chen Mitteln aufgebaut ist und nachträglich in vorhandenen Kühlvorrichtungen eingebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ist-Signal über das Zeitverzögerungsglied auf

-» den Sollwertgeber gegeben wird, der das Soll-Signal abhängig vom Ist-Signal ändert, und die Zeitverzögerung so bemessen ist, daß die durch das Ist-Signal bedingte Änderung des Soll-Signals erst beginnt, nachdem sich der Betrieb des Kompressors nach einer

'"> geänderten Belastung stabilisiert hat.

Die Drossel zwischen Kompressor und Kondensator einer Kühlvorrichtung ist in ihrer Stellung ein Maß für die tatsächliche Belastung des Kompressors. Diese Stellung kann beispielsweise mit Hilfe eines Potentio-

><» meters in ein elektrisches Signal verwandelt werden. Bei der Erfindung wird nun dieses elektrische Signal, das die Belastung des Kompressors repräsentiert, ferner vorzugsweise über eine /?C-Stufe auf den Sollwertgeber gegeben, um eine variable Komponente des Soll-Signals

η nach Maßgabe des Ist-Signals zu verändern. Die Zeitverzögerung ist jedoch so eingestellt, daß diese Veränderung der variablen Komponente des Soll-Signals erst einsetzt, wenn die Regelabweichung im Soll-Ist-Wertvergleich Null geworden ist. Auf diese

i" Weise findet mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eine Art zweistufige Regelung statt, die gewährleistet, daß der Kompressor tatsächlich im wirtschaftlich optimalen Bereich bei den jeweiligen Lastanforderungen arbeitet.

··' Für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung können einfache elektronische Bauteile Verwendung finden, so daß sowohl die Zeitverzögerung als auch der Beeinflussungsgrad des Soll-Signals über das Ist-Signal variiert werden können.

">" Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels naher beschrieben. Es zeigt

^5l Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Zentrifugalkältemaschine und

Fig 2 eine schematische Darstellung eines elektrischen Steuerkreises, der gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in Verbindung mit der in

^Wl Fig. 1 gezeigten Zentrifugalkältemaschine ausgelegt ist.

Die vorliegende Erfindung wird für die Zwecke dieser Beschreibung unter Bezugnahme auf eine mechanische Kältemaschine erläutert, die mit einem Zentrifugalkom-

""' pressor arbeitet, da derartige Maschinen allgemein gut geeignet sind, die hier offenbarten Lehren zu verwenden. Die Erfindung ist aber auch allgemein auf mechanische Kältemaschinen anwendbar, und kann

beispielsweise auch bei einer Kältemaschine Verwendung finden, die mit einem Kolbenkompressor arbeitet. Es wird nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zentrifugalkältemaschine 10 zeigt. Die Maschine 10 enthält einen Kompressor 11, der so angeordnet ist, daß er Kälteträgerdampf von einem Verdampfer 12 abzieht und den Kä'üträger komprimiert und dabei die Temperatur und den Druck des Kälteträgers erhöht Der Kompressor entläßt dann den Kälteträger in einen Kondensator 13, in welchem der Kälteträge: durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt wird, welche durch einen in dem Kondensator angeordneten Wärmeaustauscher 14 hindurchströmt. Von dem Kondensator 13 strömi. der Kälteträger durch eine Expansionssteuereinrichtung 15 — bei Druck- und Temperaturabnahme — und in den Verdampfer 12 hinein. In dem Verdampfer 12 ist eine Wärmeaustauscherschlange 20 angeordnet, die allgemein als Kühlwasserschlange bezeichnet wird. Das Wasser oder irgendein anderes Wärmeaustauschmedium tritt durch die Einlaßleitung 21 in die Schlange 20 ein, strömt durch die Schlange und den Verdampfer 12 hindurch und tritt durch die Auslaßleitung 22 aus der Schlange aus. Das Wasser wird bei seinem Durchstrom durch die Kühlwasserschlange 20 gekühlt und dabei Wärme auf den in dem Verdampfer 12 befindlichen Kälteträger übertragen. Nach dem Verlassen des Verdampfers 12 kann das Kühlwasser einem entfernten Punkt zugeführt werden, um eine Kühllast zu befriedigen.

Zwischen dem Kompressor 12 und dem Verdampfer 11 ist eine Anzahl beweglicher Führungsschaufeb 25 angeordnet, welche durch ein Gestänge 26 mit einer Betätigungseinrichtung 27, wie beispielsweise einem reversierbaren Elektromotor, verbunden sind, um die Menge des durch den Kompressor hindurchströmenden Källeträgerdampfes zu regeln. Die Führungsschaufeb 25 regeln somit die Menge der von dem Kompressor 11 geleisteten Arbeit oder — mit anderen Worten — die Last des Kompressors. Der Motor 27 ist elektrisch mit einem Sensor 28 verbunden, welcher mit der Auslaßleitung 22 der Kühlwasserschlange 20 in Verbindung steht und ein elektrisches Signal erzeugt, welches die Temperatur des durch die Auslaßleitung hindurchströmenden Kühlwassers angibt. Vorzugsweise ist der Sensor 28 ein veränderlicher NTC-Widerstand, dessen Widerstand unmittelbar mit der Temperatur des durch die Auslaßleitung 20 hindurchströmenden Kühlwassers zunimmt. Selbstverständlich kann bei entsprechenden Veränderungen der Schaltung auch ein PTC-Widerstand verwendet werden, dessen Widerstand umgekehrt zur Temperatur des Kühlwassers zunimmt.

Der elektrische Stromkreis, der den Widerstand 28 mit dem Motor verbindet, ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Dieser Stromkreis ist zur Verwendung mit einer Gleichstromspannung ausgelegt, die du-ch + E₅ und — Ei dargestellt ist. Im allgemeinen ist eine Gleichstromspannung nicht leicht verfügbar, jedoch eine Wechselstromspannung ist vorhanden. Demzufolge ist im allgemeinen ein Vollwegdiodengleichrichter zur Umwandlung der Wechselstromspannung in die Gleichstromspannung vorgesehen. Derartige Gleichrichter sind in der Technik hinreichend bekannt, und es ist nicht erforderlich, sie hier zu beschreiben.

Der in F i g. 2 gezeigte elektrische Stromkreis enthält auch einen PNP-Transistor 30 und einen Widerstand 31. Der Emitter und Kollektor des Transistors 30 und der Widerstand 31 sind in Reihenschaltung mit dem

Widerstand 28 zwischen der Quelle der Gleichstromspar.nung verbunden. Diese Elemente arbeiten zusammen zur Erzeugung eines veränderlichen Spannungssignals in Leitung 32. Das Spannungssignal in Leitung 32 wird über einen Widerstand 34 an einen ersten Eingang eines Operationsverstärkers 33 gelegt. Der Operationsverstärker 33 wird von einer Gleichstromenergiequelle versorgt, die über die Leitungen 35 und 36 an den Verstärker angeschlossen ist. An den Ausgang des Operationsverstärkers 33 ist eine erste Diode 37 und eine zweite Diode 38 angeschlossen. Die Diode 37 gestattet nur den Durchgang eines negativen Spannungssignals, und die Diode 38 gestattet nur den Durchgang eines positiven Spannungssignals. In Reihenschaltung mit der Diode 37 verbunden ist eine Relaisspule 39, deren Erregung in der Form wirksam ist, daß sie den normalerweise offenen Schalter 40 schließt. Mit der Diode 38 ist eine Relaisspule 41 in Reihenschaltung verbunden, deren Erregung in der Form wirksam ist, daß sie den normalerweise offenen Schalter 42 schließt.

Der reversierbare Elektromotor 27 ist jeweils durch die Schalter 40 und 42 an eine Wechselstromquelle angeschlossen, die durch L\ und Li dargestellt ist. Das Schließen des Schalters 40 betätigt den Motor 27 so, daß die Führungsschaufel 25, die über das Gestänge 26 mit dem Motor verbunden sind, sich auf eine vollständig geschlossene Stellung zu bewegen. Umgekehrt betätigt das Schließen des Schalters 42 den Motor 27 so, daß sich die Führungsschaufeln 25 in Richtung auf eine vollständig geöffnete Stellung drehen. An das Gestänge 26 ist eine Wischerschneide 43 eines veränderlichen Potentiometers 44 beweglich angeschlossen. Das Potentiometer 44 ist in Reihenschaltung mit festen Widerständen 45 und 46 an die Gleichstromquelle angeschlossen, die durch +E₅ und -E₅ dargestellt ist. Wenn das Gestänge 26 die Führungsschaufcln 25 bewegt, dann bewegt es auch die Wischerschneide 43 zur Veränderung des Ausgangs des Potentiometers 44. Somit ist die Ausgangsspannung des Potentiometers 44 eine Funktion der Stellung der Fiihrungsschaufeln 25.

Die Ausgangsspannung von dem Potentiometer 44 wird über eine Leitung 47 und den Widerstand 48 einem zweiten Eingang des Operationsverstärkers 32 zugeführt. Der Operationsverstärker 33 vergleicht das Spannungssignal von dem Potentiometer 44 und das Spannungssignal in der Leitung 32. Wenn das erstgenannte größer ist als das letztgenannte, dann hat der Ausgang des Verstärkers 33 eine negative Polarität. Wenn das erste geringer ist als das letztgenannte, dann hat der Ausgang des Verstärkers 33 eine positive Polarität. Der Ausgang des Operationsverstärkers 33 geht je nachdem, welches Eingangssignal das größere ist, durch entweder die Diode 37 oder die Diode 38, um entweder den Schalter 40 oder 42 zu schließen, was die Führungsschaufeln 25 bewegt und den Spannungsausgang des Potentiometers 44 verändert. Die Stellung der Führungsschaufeln 25 und somii der Spannungsausgang an dem Potentiometer 44 fährt fort, sich zu verändern, bis der Spannungsausgang des Potentiometers gleich dem Spannungssignal in der Leitung 32 ist. Wenn dies eintritt, dann ist kein Ausgang von dem Operationsverstärker 33 vorhanden, die Führungsschaufeln 25 halten in ihrer Bewegung inne, und die Kältemaschine erreicht einen Gleichgewichtszustand.

Die Ausgangsspannung des veränderlichen Potentiometers 44 wird auch durch die Leitung 50 und den Widerstand 51 der Eingangsseite eines /?C-Netzes

zugeführt, bestehend aus dem Widerstand 52 und dem Kondensator 53. Die Eingangsseite des /?C-Netzes ist auch über einen Widerstand 54 an eine Gleichstromspannungsquelle angeschlossen, die als + E_s dargestellt wird. Auf diese Weise ist die Eingangsspannung des /?C-Netzes eine lineare Funktion der Ausgangsspannung von dem Potentiometer 44. Der Ausgang des RC-Netzes steigt exponentiell, bis er einen Höchstwert erreicht, der linear proportional zu dem Eingang ist. Somit ist, wie in der Technik hinreichend bekannt, das RC-Nelz in der Form wirksam, daß es eine Zeitverzögerung in dem dort hindurchgehenden elektrischen Signal erzeugt.

Vorzugsweise ist der Widerstand 52 ein veränderlicher Widerstand und kann durch einen Bedienungsmann eingestellt werden, um die von dem /?C-Netz erzeugte Zeitverzögerung so zu verändern, daß die erzeugte Zeitverzögerung in Anbetracht der Bedingungen, unter denen die Kältemaschine arbeilet, passend ist. Es kann in die Steuerung eine veränderliche Verzögerung von einigen Sekunden bis zu mehr als zehn Minuten eingebaut werden. Ferner wird in einer bevorzugten Ausführungsform zur Verhinderung einer übermäßigen Aufladung des Kondensators 53 dieser durch eine Spannung beaufschlagt, welche von einem Spannungsteiler bestehend aus Widerständen 55 und 56 entwickelt wird, die in einer Reihe in der Leitung 57 angeordnet sind, weiche die Gleichstromspannungsquelle + E_s an Masse legt.

Der Ausgang von dem /?C-Netz wird über den Widerstand 59 an einen ersten Eingang des Operationsverstärkers 58 gelegt. Ein im folgenden zu erörterndes Bezugssignal wird auf den zweiten Eingang des Operationsverstärkers 58 übertragen. Das Bezugssignal ist größer als der Ausgang des /?C-Netzes, und der Verstärker 58 verstärkt den Unterschied zwischen diesen beiden Signalen. Der Operationsverstärker 58 wird durch die Gleichstromenergiequelle mit Energie versorgt, welche über Leitungen 60 und 61 an den Verstärker angeschlossen ist. Es ist zur Steuerung des Betriebes und des Betriebsbereichs des Verstärkers 58 eine Rückkopplungsschleife 62 vorgesehen, die einen Kondensator 63 enthält, wie Fachleuten auf diesem Gebiet hinreichend bekannt ist. Der Ausgang von dem Operationsverstärker 58 wird durch die Leitung 64 an die Basis des Transistors 30 gelegt. Der Emitter und der Kollektor des Transistors 30 sind über die Leitung 65 an die mit +E₅ bezeichnete Gleichstromenergiequelle angeschlossen. Die Basis des Transistors 30 ist ebenso über die Leitung 66 und den Widerstand 67 an die Gleichstromenergiequel'e +E₅ angeschlossen. Somit wird der Transistor 30 derart vorgespannt, daß, wenn der Operationsverstärker 58 kein oder ein nur geringes Ausgangssignal liefert, der Transistor als geschlossener Schalter in Leitung 65 wirkt und zwischen dem Emitter und Kollektor des Transistors kein Spannungsabfall vorhanden ist. Wenn von dem Operationsverstärker 58 kein Ausgang vorhanden ist, dann besteht seine Wirkung auf den Transistor 30 darin, einen Spannungsabfali zwischen dem Kollektor und dem Emitter des ^t Transistors 30 zu erzeugen; und dieser Spannungsabfall nimmt bei einer Zunahme des Ausgangs von dem Operationsverstärker proportional zu.

Dieses Steuersignal wird gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt — wie im folgenden ausführlicher ^r beschrieben —, um die Kühlwassereinstelltemperatur bei einer Abnahme der Last der Maschine 10 zu erhöhen. Wie oben ausgeführt, kann dies zu erheblichen Einsparungen im Betrieb und in der Energieversorgung führen, indem die Menge der von dem Kompressor 11 geleisteten Arbeit verringert wird.

Wie oben ausgeführt, sind der Emitter und der ■ Kollektor des Transistors 30 und der Widerstand 31 in Reihenschaltung mit dem Widerstand 28 zwischen der Quelle der Gleichstromspannung verbunden, und diese Elemente arbeiten zur Erzeugung eines veränderlichen Spannungssignals in der Leitung 32 zusammen. Der ¹⁽¹ Spannungsabfall an dem Widerstand 28 ist eine Funktion der Temperatur des gekühlten Wassers bei seinem Austritt aus dem Verdampfer 12, und die Einstelltemperatur wird als die Temperatur des gekühlten Wassers definiert, welches einen Spannungs^r> abfall an dem Widerstand 28 derart erzeugt, daß das Spannungssignal in der Leitung 32 den Wert Null hat. Bei Bezugnahme auf Fig. 2 heißt das, daß, wenn das gekühlte Wasser beim Austritt aus dem Verdampfer 12 sich auf der Einstelltemperatur befindet, der Spannungs- ^:" abfall von dem Emitter zu dem Kollektor des Transistors 30 plus dem Spannungsabfall an dem Widerstand 28 gleich dem Spannungsabfall an dem Widerstand 31 ist. Wenn die Temperatur des aus dem Verdampfer 12 austretenden gekühlten Wassers über - > der Einstelltemperatur liegt, dann ist der Spannungsabfall von dem Emitter zu dem Kollektor des Transistors 30 plus dem Spannungsabfall an dem Widerstand 28 geringer als der Spannungsabfall an dem Widerstand 31, und es wird in der Leitung 32 ein Spannungssignal ^i(> positiver Polarität erzeugt. Wenn die Temperatur des gekühlten Wassers beim Austritt aus dem Verdampfer 12 unter der Einstelltemperatur liegt, dann ist der Spannungsabfall von dem Emitter zu dem Kollektor des Transistors 30 plus der Spannungsabfall an dem H Widerstand 28 größer als der Spannungsabfall an dem Widerstand 31, und es wird in der Leitung 32 ein Spannungssignal von negativer Polarität erzeugt.

Somit kann die Einstelltemperatur als durch den Spannungsabfall an dem Widerstand 31 minus dem '" Spannungsabfall zwischen dem Emitter und Kollektor des Transistors 30 festgelegt angesehen werden. Der erstgenannte Spannungsabfall wird hier als eine feststehende Komponente der Einstelltemperatur darstellend bezeichnet, und der letztgenannte Spannungs-'"> abfall wird hier als eine variable Komponente der Einstelltemperatur darstellend bezeichnet. Der Widerstand 31 ist vorzugsweise ein veränderliches Widerstandselement, wie beispielsweise ein Potentiometer, welches wahlweise durch den Bedienungsmann reguliert werden kann, so daß die feste Komponente der Kühlwassereinstelltemperatur durch den Bedienungsmann verändert werden kann. Obwohl die feste Komponente der Kühlwassereinstelltemperatur verändert werden kann, wird sie hier doch als »feststehend« "> bezeichnet, um sie von der Komponente der Einstelltemperatur zu unterscheiden, die von der Emitter-Kollektorspannung des Widerstandes 30 dargestellt wird.

Für ein besseres Verständnis der Art und Weise, in welcher der in F i g. 2 gezeigte Steuerkreis arbeitet, um die Kühlwassereinstelltemperatur zu verändern, sei angenommen, daß die Maschine 10 bei einem stabilen Zustand arbeitet und die Kühllast der Maschine abnimmt. Bei einem stabilen Zustand hat das Spannungssignal in Leitung 32 die gleiche Größe wie der Spannungsausgang des Potentiometers 44. In diesem Fall ist von dem Operationsverstärker 33 her kein Ausgang vorhanden, der Motor 27 ist unwirksam, und die Führungsschaufeln 25 sind stationär, was die

Definition stabiler Betriebsbedingungen ist. Es mag an dieser Stelle hilfreich sein zu bemerken, daß es für einen Betrieb der Maschine 10 in einem stabilen Zustand nicht nötig ist, daß die Temperatur des aus dem Verdampfer 12 austretenden Kühlwassers sich auf der Einstelltemperatur befindet. Stabile Bedingungen entstehen, solange das Spannungssignal in Leitung 32, welches den Unterschied zwischen der Temperatur des austretenden gekühlten Wassers und der Einstelltemperatur darstellt, die gleiche Größe hat wie der Spannungsausgang des Potentiometers 44.

Bei einer Abnahme der Kühllast nimmt die Temperatur des aus dem Verdampfer 12 austretenden gekühlten Wassers ab, was die verminderte Last widerspiegelt. Die niedrigere Kühlwassertemperatur erhöht den Widerstand des Widerstandselements 28, was den Spannungsabfall an dem Widerstand erhöht. Dies vermindert das Spannungssignal in Leitung 32 und veranlaßt es, daß das Spannungssignal in dieser Leitung geringer wird als der Spannungsausgang von dem Potentiometer 44.

Der Operationsverstärker 33 vergleicht das Spannungssignal von dem Potentiometer 44 mit dem Spannlingssignal in Leitung 32. Da das erstgenannte nun größer ist als das letztgenannte, hat der Ausgang des Verstärkers 33 eine negative Spannungspolarität. Dieser Ausgang geht durch die Diode 37 und der Schalter 40 wird geschlossen. Dies aktiviert den Motor 27, um das Gestänge 26 zu bewegen, so daß dieses die Führungsschaufeln 25 in Richtung auf die geschlossene Stellung zu bewegt. Die Bewegung der Führungsschaufeln 25 verringert die Last auf dem Kompressor 11 und hat die Neigung, die Temperatur des gekühlten Wassers beim Austritt aus dem Verdampfer 12 zu erhöhen. Die Bewegung de-, Gestänges 26, welches die Führungsschaufeln 25 in Richtung auf die geschlossene Stellung zu bewegt, bewegt die Wischerschneiden 43, wie in Fig. 2 gezeigt, im Uhrzeigersinne, was zu einer Abnahme des Spannungsausgangs des Potentiometers 44 führt. Somit nimmt bei einer Abnahme der Last auf dem Kompressor 11 die Temperatur des austretenden Kühlwassers zu, und der Spannungsausgang des Potentiometers 44 nimmt ab. Diese Bewegung des Gestänges 26, der Führungsschaufeln 25 und der Wischerschneide 43 setzt sich fort, bis der Spannungsausgang des Potentiometers 44 gleich dem Spannungssignal in Leitung 32 ist. Wenn dies eintritt, dann wird ein Gleichgewichtspunkt erreicht, und die Führungsschaufeln 25 werden stabil.

Bei Abnahme des Spannungsausgangs des Potentiometers 44 nimmt auch der Spannungseingang zu dem aus dem Widerstand 52 und dem Kondensator 53 bestehenden ÄC-Netz ab. Wenn dies eintritt, beginnt der Spannungsausgang des RC-Nexzes abzunehmen; diese Abnahme wird jedoch durch das RC-Netz verzögert, wie in der Technik hinreichend bekannt. Diese Zeitverzögerung ist nutzbringend, indem sie die Stabilität des Steuersystems begünstigt, da sie in den Führungsschaufeln 25 gestattet, nach ihrer Bewegung in Abhängigkeit von einem Wechsel in der Temperatur des aus dem Verdampfer 12 austretenden gekühlten Wassers eine stabile Lage zu erreichen, bevor die Einstelltemperatur verändert wird.

Der Operationsverstärker 58 verstärkt den Unterschied zwischen dem Spannungsausgang des RC-Netzes und dem Bezugssignal, was anschließend ausführlicher erörtert wird. Wenn einmal der Spannungsausgang von dem RC-Netz beginnt abzunehmen, dann beginnt der Unterschied zwischen dem Spannungssignal und dem

Bezugssignal zuzunehmen, und der Spannungsausgang des Verstärkers 58 beginnt zuzunehmen. Der Ausgang des Verstärkers 58 wird an die Basis des Transistors 30 herangeführt, und es nimmt, wie obenerwähnt, bei einer Zunahme des Ausgangs des Verstärkers die Emitler-Kollektorspannung des Transistors zu, was zu einer Erhöhung der variablen Komponente der Kühlwassereinstelltemperatur führt. Es ist somit ersichtlich, daß die Kühlwassereinstelltemperatur in Abhängigkeit von der Abnahme in der Kühllast der Maschine 10 zunimmt.

Die Zunahme in der Kühlwassereinstelltemperatur ist auf diese Weise in der Form wirksam, daß sie die Führungsschaufeln 25 in der Stellung hält, die sie nach ihrer Bewegung in die vollkommen geschlossene Stellung als eine erste Ansprechung auf die verminderte Kühllast der Maschine 10 erreichten. Die Bewegung der Führungsschaufel!! 25 in Richtung auf die vollkommen geschlossene Stellung zu hat die Wirkung einer Erhöhung der Temperatur des aus dem Verdampfer 12 austretenden gekühlten Wassers, was den Spannungsabfall an dem Widerstand 28 vermindert. Dies hat die Wirkung eine,- Erhöhung des Spannungssignals in der Leitung 32 und eine Bewegung der Führungsschaufeln

25 zurück in Richtung auf die vollkommen offene Stellung, was die Menge der von dem Kompressor 11 geleisteten Arbeit erhöhen würde. Die Einführung der zunehmenden Emitter-Kollektorspannung des Transistors 30 in Reihenschaltung mit der abnehmenden Spannung an dem Widerstand 28 wirkt der Wirkung des abnehmenden Spannungsabfalls an dem Widerstand 28 auf das Signal in der Leitung 32 entgegen und verhindert eine Bewegung der Führungsschaufeln 25 zurück in Richtung auf die vollständig geöffnete Stellung. Die Führungsschaufeln 25 verbleiben in einer mehr geschlossenen Stellung, was zu einer erheblichen Einsparung in der zum Betrieb des Kompressors 11 benötigten Energiemenge führt.

Es sei nunmehr für die Zwecke dieser Erörterung angenommen, daß die Kältemaschine 10 bei einem stabilen Zustand arbeitet und die Kühllast zunimmt. Dies führt zu einer Zunahme der Temperatur des aus dem Verdampfer 12 austretenden gekühlten Wassers, was eine Zunahme in dem Spannungssignal in Leitung

32 verursacht. Der Ausgang des Operationsverstärkers

33 hat eine positive Polarität, was ein Schließen des Schalters 42 verursacht und das Gestänge 26 veranlaßt, die Führungsschaufeln 25 in Richtung auf die vollständig geöffnete Stellung zu zu bewegen. Diese Bewegung der Führungsschaufeln 25 erhöht die Last des Kompressors 11, gestattet dem Kompressor eine Ansprechung auf die erhöhte Kühllast und hat die Neigung, die Temperatur des aus dem Verdampfer 12 austretenden gekühlten Wassers zu senken. Gleichzeitig bewegt das Gestänge

26 die Wischerschneide 43 entgegen dem Uhrzeigersinne, wie in F i g. 2 gezeigt, und erhöht den Spannungsausgang des Potentiometers 44. Auf diese Weise nimmt bei einer Zunahme der Last auf den Kompressor 11 die Temperatur des austretenden Kühlwassers ab, und der Spannungsausgang des Potentiometers 44 nimmt zu. Diese Bewegung des Gestänges 26, der Führungsschaufeln 25 und der Wischerschneide 43 setzt sich fort, bis der Spannungsausgang des Potentiometers 44 gleich dem Spannungssignal in Leitung 32 ist; und wenn dies eintritt, wird ein Gleichgewichtspunkt erreicht, und die Führungsschaufeln 25 werden stabil.

Der zunehmende Spannungsausgang des Potentiometers 44 wird auch über das RC-Netz und durch den Operationsverstärker 58 geführt Das RC-Netz ist in der

Form wirksam, daß es das dort hindurchgehende zunehmende Spannungssignal verzögert. Bei einer Zunahme der Ausgangsspannung des /?C-Netzes nimmt der Unterschied zwischen jener Spannung und der Bezugsspannung ab, und der Operationsverstärker 58 verstärkt diese abnehmende Spannungsdifferenz. Dies zeitverzögerte und verstärkte Signal einer Spannungsabnahme wird dann der Basis des Transistors 30 zugeführt; seine Wirkung auf den Transistor 30 besteht in einer Verminderung der Emitter-Kollektorspannung des Transistors, was die variable Komponente der Kühl wassereinst eil temperatur herabsetzt.

Die Herabsetzung der Kühlwassereinstelltemperatur bei einer Zunahme der Last der Kältemaschine 10 bildet ein wirksames Gegengewicht gegenüber jeglicher ι Zunahme in der Einstelltemperatur, die in Abhängigkeit von einer Abnahme in der Last der Kältemaschine auftritt. Dies gestattet der Kältemaschine 10 und dem Kompressor 11 eine vollständige Ansprechung auf die erhöhte Last.

Die oben beschriebene elektrische Steuerung ist eine sehr einfache und wenig kostspielige, jedoch zuverlässige Vorrichtung zur automatischen Veränderung der Kühlwassereinstelltemperatur einer mechanischen Kältemaschine. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der : hier gezeigte spezifische Steuerkreis zur Erlangung der oben beschriebenen erwünschten Merkmale lediglich darstellend ist und an seiner Stelle andere Systeme benutzt werden können, die in der Lage sind, eine ähnliche Funktion zu erfüllen. Ferner ist in der hier beschriebenen Ausführungsform das die veränderliche Komponente der Kühlwassereinstelltemperatur darstellende elektrische Steuersignal, die Emitter-Kollektorspannung des Transistors 30, umgekehrt proportional zu der Last der Maschine 10. Das heißt, daß - wie oben ausführlich beschrieben — mit einer Zunahme der Last der Maschine 10 und des Kompressors 11 die Emitter-Kollektorspannung des Transistors 30 abnimmt; während bei einer Abnahme der Last der Maschine und des Kompressors die Emitter-Kollektor- spannung des Transistors 30 zunimmt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß es für die vorliegende Erfindung nicht erforderlich ist, daß dieses elektrische Steuersignal umgekehrt proportional zu der Last der Maschine ist. Es könnte auch ein Signal verwendet ■ werden, das direkt proportional zu der Last ist. Ein derartiges Signal würde dem ersten Eingang des Operationsverstärkers 33 in Reihenschaltung mit dem von dem Resistor 31 erzeugten Signal zugeführt werden.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die oben beschriebene Kühlwassereinstelltemperatursteuerung leicht und schnell in zahlreiche vorhandene Maschinen eingebaut werden kann, da zahlreiche vorhandene Maschinen einen Resistor 31 und einen Sensor 28 oder Äquivalente derselben haben, sowie Einrichtungen wie ein veränderliches Potentiometer zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals in Abhängigkeit von der Last der Maschine. Die Steuerung kann ganz einfach durch Befestigung eines ersten Drahtes an einer Masse, eines zweiten Drahtes an der Gleichstromenergiequelle, die dargestellt ist durch + E₅, eines dritten Drahtes zum Messen der Ausgangsspannung des Potentiometers 44, sowie eines vierten Drahtes zur Einführung der Emitter-Kollektorspannung des Transistors 30 in Reihenschaltung mit dem Spannungsabfall an dem Widerstand 28.

Der in Fig.2 gezeigte Stromkreis enthält auch einen Operationsverstärker 70, der von der durch + £_s und — £", dargestellten Gleichstromenergiequelle mit Energie versorgt wird, welche durch Leitungen 80 und 81 an den Verstärker angeschlossen ist. Es wird in einen ersten Eingang des Operationsverstärkers 70 durch einen Spannungsteiler und einen Widerstand 71 eine erste Spannung eingeführt. Der Spannungsteiler enthält Widerstände 72 und 73, die in Reihenschaltung in der Leitung 74 angeordnet sind, welche die Gleichstromspannungsquelle + Fs an Masse legt. Es wird eine zweite Spannung, die kleiner ist als die erste Spannung, in einen zweiten Eingang des Operationsverstärkers 70 über einen Spannungsteiler eingeführt, der aus den Widerständen 75 und 76 besteht, die in einer Reihe in der Leitung 77 angeordnet sind, welche den Kollektor des Transistors 30 an Masse legt. Der Operationsverstärker 70 verstärkt den Unterschied zwischen diesen beiden Spannungen, und diese verstärkte Spannungsdifferenz wird dann als Bezugssignal dem zweiten Eingang des Operationsverstärkers 58 über die Leitung 78 und den Widerstand 79 zugeführt.

Die zweite Eingangsspannung des Versitärkers 70 und daher das Bezugssignal verändern sich natürlich, wenn die Spannung zwischen dem Kollektor des Transistors 30 und der Masse sich ändert. Die letztgenannte Spannung verändert sich, wie oben erörtert, sowie sich der Ausgang des Operationsverstärkers 58 ändert. Somit handelt es sich bei dem Verstärker 58 um eine Rückkopplungsschleife.

Insbesondere nimmt bei einer Zunahme des Ausgangs des /?C-Netzes in Abhängigkeit — wie oben ausführlich beschrieben — von einer Zunahme in der Last der Maschine 10 der erste Eingang des Operationsverstärkers 58 zu, und dies hat die Wirkung einer Abnahme des Ausgangs des Verstärkers. Dies vermindert die Emitter-Koilektorspannung des Transistors 30. und erhöht den Spannungsabfall zwischen dem Kollektor des Transistors 30 und der Masse. Diese letztgenannte zunehmende Spannung hat die Wirkung einer Erhöhung des zweiten Eingangs des Operationsverstärkers 70, was den Ausgang des Verstärkers herabsetzt, der das Bezugssignal darstellt. Das abnehmende Bezugssigna! wird dem zweiten Eingang des Operationsverstärkers 58 zugeführt und vermindert den Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Eingang dieses Verstärkers, was den Ausgang des Verstärkers 58 weiter herabsetzt. Wenn der Ausgang des /?C-Netzes einen stabilen Wert erreicht, dann erreicht auch der Ausgang des Operationsverstärkers 58 einen stabilen Wert. Dies veranlaßt die Spannungsdifferenz zwischen dem Kollektor des Transistors 30 und der Masse stabil zu werden, was dazu führt, daß der zweite Eingang und der Ausgang des Verstärkers 70 stabil werden.

Andererseits nimmt, wenn der Ausgang des KC-Netzes in Abhängigkeit von einer Abnahme in der Last der Maschine 10 abnimmt, der erste Eingang des Operationsverstärkers 58 ab, was den Ausgang des Verstärkers erhöht Dies erhöht die Emitter-Kollektorspannung des Transistors 30 und setzt den Spannungsunterschied zwischen dem Kollektor des Transistors und der Masse herab. Dies vermindert den zweiten Eingang des Verstärkers 70 und erhöht den Ausgang dieses Verstärkers. Dieser Ausgang wird in den zweiten Eingang des Verstärkers 58 eingespeist, was weiter die Neigung hat, den Ausgang dieses Verstärkers zu erhöhen. Dieser Verlauf der Vorkommnisse setzt sich fort, bis der Ausgang des /?C-Netzes stabil wird. Dies veranlaßt den ersten Eingang und den Ausgang des

Verstärkers 58, die Kollektor-Massespannung des Transistors 30 und den Ausgang des Verstärkers 70, insgesamt stabil zu werden.

Der Widerstand 71 steuert den Wert des ersten Eingangs des Verstärkers 70 und den Höchstwert des Unterschiedes zwischen dem ersten Eingang und dem zweiten Eingang des Verstärkers. Auf diese Weise steuert der Widerstand 71 den Höchstwert des

Bezugssignals, welches den Höchstwert der variablen Komponente der Einstelltemperatur steuert. Vorzugsweise ist dieser Widerstand 71 ein veränderliches Widerstandselement, welches von einem Bedienungsmann selektiv geregelt werden kann, so daß der Höchstwert der variablen Komponente der Einstelltemperatur in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen eingestellt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Regelung der Belastung eines Kompressors in einer Kühlvorrichtung, mit einem Istwertgeber, der ein die jeweilige Belastung des Kompressors darstellendes Ist-Signal erzeugt, einem Sollwertgeber, der ein von einer Steuertemperatur in der Kühlvorrichtung abhängiges Soll-Signal erzeugt, einem Vergleichsglied, das aus der Differenz von Soll- und Ist-Signal ein Regelsignal bildet, das auf eine Stellvorrichtung zur Veränderung der Kompressorbelastung gegeben wird, und einem Zeitverzögerungsglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Ist-Signal über das Zeitverzögerungsglied (52, 53) auf den Sollwertgeber (58, 70, 30, 28) gegeben wird, der das Soll-Signal abhängig vom Ist-Signal ändert, und die Zeitverzögeri'.ngsdauer so bemessen ist, daß die durch das Ist-Signal bedingte Änderung des Soll-Signals erst beginnt, nachdem sich der Betrieb des Kompressors nach einer geänderten Belastung stabilisiert hat.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitverzögerungsglied eine tfC-Stufe (52, 53) enthält, auf die das elektrische Ist-Signal gegeben wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die RC-Stufe einen veränderbaren Widerstand (52) aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber einen veränderbaren Widerstand (71) aufweist, mit dem das Ausmaß, um das das Soll-Signal vom Ist-Signal beeinflußt wird, veränderbar ist.