DE3033067A1

DE3033067A1 - Regeleinrichtung fuer kaelteanlagen

Info

Publication number: DE3033067A1
Application number: DE19803033067
Authority: DE
Inventors: Richard Alan Erth; Kenneth John Hoffman Estates Ill. Kountz; Dean King York Pa. Norbeck
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1979-09-12
Filing date: 1980-09-03
Publication date: 1981-04-02
Also published as: ES496398A0; CA1149043A; ES8105097A1; ES8201327A1; GB2059642B; JPS5682355A; GB2059642A; AU6181080A; FR2468860B1; ES494960A0; US4282718A; FR2468860A1; AU538006B2

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Kühlanlagen und insbesondere einen Leistungsregler zur Regelung von Gefriervorrichtungen.

Ohne Beschränkung auf den nachstehend gezeigten und beschriebenen Einsatz betrifft die Erfindung einen Wassertemperaturregler für einen Verdampfereinlaß bei Kühlvorrichtungen mit Wechselrichtergesteuerten Radialverdichtern, wodurch die Wassertemperatur eines Verdampfereinlasses dadurch gesteuert wird, daß die richtige Kühlwassertemperatur des Verdampferauslasses erzeugt wird.

Hochleistungsklimaanlagen verwenden allgemein Radialverdichter mit Leitschaufeln, die zur Steuerung der Leistung des Verdichters verstellbar sind, um einen wirksamen Betrieb zu erzielen. Die Regelung der Verdichterleistung über eine Verstellung der Leitschaufeln allein war wegen des sich daraus ergebenden niedrigen Wirkungsgrades der Anlage nicht zufriedenstellend. Zur Lösung dieser Schwierigkeiten wurde versucht, nicht nur die Stellung der Vorlaufschaufeln, sondern auch die Drehzahl des Elektromotors zu regeln, der den Verdichter antreibt, um eine energiewirksame Anlage zu erhalten und ein Pumpen des Verdichters zu vermeiden.

Eine sehr wirksame Anlage, die sich auf die Leitschaufelverstellung und Drehzahlregelung stützt, um eine bessere Leistungsregelung einer Gefriervorrichtung mit Radialkompressor zu erzielen, ist im US-Patent Nr. 4 151 725 bekanntgemacht. Bei der dort beschriebenen Anlage maximiert ein Regler den Wirkungsgrad ohne auf Schwierigkeiten des Pumpens zu stoßen, indem die Temperatur des Kältemittels in der Kondensoraustrittsleitung, die Temperatur das den Verdampfer

130014/1085

verlassenden gesättigten Kältemittels die Temperatur des vom Verdampfer der Gefriervorrichtung austretenden Kühlwassers und schließlich die Stellung der Eintrittsleitschaufeln überwacht werden. Auf der Grundlage der vorerwähnten vier Parameter sowie einer Solleingangstemperatur regelt die im US-Patent Nr. 4 151 beschriebene Anlage die Kühlanlage dadurch, daß Verdichterdrehzahl und Leitschaufelstellung geregelt werden»

Die Temperatur des gekühlten Wassers, die am Austritt des Verdampfers nach dem US-Patent Nr. 4 151 725 abgetastet wird, gelangt an eine Schaltung, an welcher auch ein Solltemperatursignal von einem Potentiometer oder einem anderen entsprechenden Gerät wie einem Thermostaten im umbauten Raum anliegt. Somit wird ein Signal für die Differenz, falls vorhanden, zwischen der Solltemperatur des Thermostaten etc. und der Momentanlast entwickelt. Ein größerer Wirkungsgrad könnte in solch einer Kühlanlage jedoch erreicht werden, wenn das beim Rücklauf vom Gebäude an den Verdampfer geleitete Einlaßwasser dauernd überwacht wird, und der Leistungsregler in Abhängigkeit davon eine konstante oder Solltemperatur am Einlaß unabhängig von den Lastbedingungen aufrechterhält. Die Aufrechterhaltung der Einlaßsolltemperatur des Speisewassers für den Verdampfer in Abhängigkeit von den Istlastbedingungen ergibt einen bedeutend verbesserten Wirkungsgrad und eine erhöhte Wirtschaftlichkeit, da eine direkt auf die Wassertemperatur nach dem Umlauf bezogene variable Eingangsgröße auf den Leistungsregler angewandt wird.

Die US-Patentschrift Nr. 4 112 703 zeigt eine Kühlanlage, bei welcher ein geregelter Raum auf einer Solltemperatur gehalten wird,in-

1300H/1085

ORIGINAL INSPECTED

dem die Kältemitteltemperatur am Verdampferauslaß in einer Kühlanlage geregelt wird. In der der US-Patentschrift Nr. 3 751 940 wird eine Kühlanlage mit Schalteinrichtungen zur automatischen Beaufschlagung des PRV-Motors bekanntgemacht.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Temperatur des Speisewassers für einen Verdichter einer Gefrieranlage auf einem bestimmten Sollwert zu halten. Erfindungsgemäß soll das Speisewasser für einen Verdampfer einer Gefrieranlage dadurch auf einem Sollwert gehalten werden, daß die Wassertemperatur am Verdampferauslaß geregelt wird. Sodann ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine Gefriereinrichtung an die Speisesolltemperatur eines Verdampfers anzukoppeln, indem eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen dem Speisesollpunkt und dem anfänglichen Auslaßsollpunkt des Verdampfe: geschaffen wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll ein Adaptivsollpunkt erzeugt werden, um die Austrittstemperatur des Verdampfers als Differentialfunktion der Solltemperatur und der Isttemperatur des Speisewassers aufrechtzuerhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Speisewassertemperaturregler für den Verdampfer eines umrichtergesteuerten Radialverdichters geschaffen wird. Die Solltemperatur am Einlaß des Verdampfers wird durch den erfindungsgemäßen Regler dadurch aufrechterhalten, daß die richtige Temperatur des abgekühlten Wassers am Verdampferauslaß erzeugt wird. Die erfindungsgemäße Anlage umfaßt Vorrichtungen zur Erzeugung eines Differentialsignals als Funktion der Einlaßisttemperatur und der Einlaßsolltemperatur, das mit einer ersten und zweiten Bezugsspannung verglichen wird, um eine Totzone zu schaffen, in welcher ein Feh-

1300U/1085

^: ' ;·;.·. j 3033Q67

_ Q —

lersignal zulässig ist. Während der Ankoppelung oder des Herabfahrens des Reglers bis die Speisetemperatur des Verdampfers den Sollwert erreicht, bleiben Einlaß- und Auslaßtemperatur des Verdampfers auf einer vorgegebenen Temperaturdifferenz. Wenn die Einlaß- oder Speisetemperatur nach dem Herabfahren den Sollpunkt erreicht, bewirkt eine Flip-Flop-Schaltung, daß die Auslaßtemperatur geregelt wird, damit die Einlaßtemperatur innerhalb der Totzone des zulässigen Fehlers während des Belastungszustandes bleibt.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild mit dem erfindungsgemäßen Regler für die Speisewassertemperatur des Verdampfers in einem Leistungsregler, zur Regelung einer Kühlanlage. Fig. 2 ein Blockschaltbild mit Darstellung von Einzelheiten des Speisewassertemperaturreglers für einen Verdampfer der Fig. 1.
Fig. 3 ein Kurvenbild zur Erläuterung der Arbeitsweise der

Erfindung der Fig. 2.

Fig. 4 einen Stromlaufplan eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Speisewassertemperaturreglers für einen Verdampfer.

Obwohl nicht auf die nachstehend beschriebene Anwendung begrenzt, ist der erfindungsgemäße Speisewassertemperaturregler für einen Verdampfer der Fig. 1 in den Regler für Hochleistungsumlaufmaschinen nach der US-Patentschrift Nr. 4 151 725 eingebaut, die hier ausdrücklich angezogen wird. Fig. 1 zeigt den Regler und die Kühl-

1300U/1085 ORIGINAL INSPECTED

anlage als Blockschaltbild, wie es in der US-Patentschrift Nr. 4 151 725 gezeigt und beschrieben ist,, wobei der erfindungsgemäße Speisewassertemperaturregler zur Anwendung kommt. In der nachstehenden' Beschreibung wird eine allgemeine Beschreibung der Bauteile und der auf sie bezogenen Funktionen der in Fig. 1 gezeigten Kühlanlage gegeben, an die der erfindungsgemäße Speisewassertemperaturregler beispielsweise ein Regelsignal abgeben kann, um eine Verdampferauslaßtemperatur auf einem solchen Pegel zu erreichen, damit die Solleinlaßtemperatur aufrechterhalten wird.

Fig. 1 zeigt bestimmte herkömmliche Bauteile einer Kühlanlage, wie einen Radialverdichter 20, um Kältemittel (wie R-11 oder Ähnliches) über eine Leitung 21 einem Kondensor 22 zuzuführen. Das Wasser läuft vom Kühlturm aus einer Leitung 23 in den Kondensor und läuft über eine Leitung 24 an den Kühlturm oder eine andere Durckabbauvorrichtung zurück. Auf der Austrittsseite des Kondensors 22 wird das Kältemittel über eine Leitung 25 durch eine feststehende Öffnung 26 sowie eine Leitung 27 zum Käütemitteleinlaß des Verdampfers geleitet. Das Kältemittel durchläuft den Verdampfer und tritt an einem Rohr 30 aus, das mehrere Eintrittsleitschaufeln 31 besitzt, die gemäß der Zeichnung angeordnet sind. In der vorliegenden Beschreibung sind die Eintrittsleitschaufeln PRV oder Vorlaufschaufeln genannt, und ihre Stellung wir* durch einen kleinen Motor 32 geregelt, an welchem ein Regelsignal über mehrere Leitungen anliegt, die hier als eine einzige Leitung 33 dargestellt sind. Der Fachmann erkennt sofort, daß mehrere Leitungen durch eine einzige Leitung der Fig. 1 dargestellt werden können. Das wärmere Wasser aus dem Gebäude (oder einer anderen Kühllast) wird über eine Leitung 34 zurückgeleitet, im Verdampfer

1300U/1085

28 gekühlt, und das gekühlte Wasser gelangt über eine Leitung zum Gebäude zurück.

Ein über eine Welle 39 mit dem Radialverdichter 20 verbundener Asynchronmotor 36 wird von einem Wechselrichter 37 gespeist. Der Wechselrichter erhält eine Eingangsgleichspannung über eine. Leitung 38, wodurch die Amplitude seiner Ausgangsspannung bestimmt wird. Ein Spannungsregler 40 ist zwischen eine Spannungsversorgungsleitung 41 und die Leitung 38 geschaltet, welche die Spannung an den Wechselrichter heranführt. Der Spannungsregler kann eine herkömmliche Schaltung wie ein phasengesteuerter Gleichrichter sein, an dem von der Leitung 41 her eine Eingangswechselspannung anliegt, und der eine Gleichspannung an die Leitung 38 abgibt, die in Abhängigkeit von einem über eine Leitung 42 her anliegenden Signal geregelt wird. Falls keine Regelung erforderlich ist, kann dem Wechselrichter über die Leitung 38 eine Gleichspannung aus Batterien, einem Transformatorgleichrichter oder einer anderen geeigneten Quelle eingespeist werden. Die Frequenz der Wechselrichterausgangsspannung wird durch die Periodenzahl von Takt- oder Schaltsignalen geregelt, die aus einer logischen Schaltung 44 über eine Leitung 43 her anliegen. Die allgemein bekannte logische Schaltung erhält ein Regelsignal auf einer Leitung 45 und benutzt dieses Regelsignal zur Regelung der Frequenz der über die Leitung 43 zugeführten Impulse. Eine bekannte Anordnung erhält eine Gleichspannung als Steuersignal auf der Leitung 45, und ein spannungsgeregelter Oszillator in der logischen Schaltung 44 erzeugt Impulse, deren Frequenz durch die Amplitude des Signals auf der Leitung 4 5 bestimmt wird. Die logische Schaltung umfaßt einen Ringzähler zur Verteilung der Impulse an so viele Thyristoren oder andere

130014/1086

ORIGINAL INSPECTED

- 12 - "' ■

Schalter wie im Wechselrichter vorhanden sind.

Eine Regeleinrichtung 50 dient sowohl zur Drehzahlregelung des Asynchronmotors 36 als auch zur Verstellung der Vorlaufschaufeln 31 mit Hilfe eines Drehzahlregelsignals auf einer Leitung 51 und eines Leitschaufelstellungssignals (offen oder zu) auf einer Leitung 33. Die erfindungsgemäße Schaltung gewährleistet, daß ein Pumpen vermieden und, daß der Verdichter mit größtem Wirkungsgrad geregelt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehzahlregel signal eine von einem Integrierkreis 52 abgegebene Gleichspannung, und das Regelsignal für die Leitschaufel kann entweder ein Signal "Leitschaufel offen" auf einer Leitung 53 oder ein Signal "Leitschaufel zu" auf einer Leitung 54 oder schließlich auch gar kein Signal ("Leitschaufel halten") sein. Diese Ausgangsregelsignale werden von verschiedenen Eingangssignalen abgeleitet, einschließlich eines ersten Signal auf einer Leitung 55, das von einem Thermistor oder einem anderen Temperaturfühler 56 abgegeben wird/ der mit dem Kältemittel in der Kondensoraustrittsleitung in Verbindung steht. Ein zweites von einem zweiten Fühler oder Thermistor 58 abgegriffenes Signal liegt auf einer Leitung 57 an, und dieser Thermistor 58 mißt den vom Verdampfer austretenden gesättigten Kühlmitteldampf. Ein Summierglied 59, das als Differentialverstärker ausgelegt sein kann, summiert das erste und zweite Signal und gibt das resultierende Signal an eine Leitung 60 ab, welches den Verdichterdruck kennzeichnet. Eine entsprechende Einrichtung in der Regelung benützt dieses und andere Eingangssignale wie im einzelnen in der US-Patentschrift 4 151 725 angegeben.

Der Schleifer eines Potentiometers 61 ist mechanisch mit den Vor-

130014/1085

"- 13 -

laufschaufeln oder der Abtriebswelle des Motors 32 gekuppelt, welche diese Vorlaufschaufeln antreibt. Damit zeigt das elektrische Signal auf einer Leitung 62 laufend die tatsächliche Stellung (voll geöffnet, dreiviertel geöffnet usw.) der Eintrittsleitschaufeln an. Das Signal für die Stellung der Eintrittsleitschaufeln kann mit dem Signal für den Verdichterdruck kombiniert werden, um den Verdichter besser regeln zu können.

Ein dritter Temperaturfühler, der ein anderer Thermistor 63 sein kann, tastet die Temperatur des gekühlten Wassers ab, das aus dem Verdampfer 28 austritt. Damit liefert der Thermistor 63 ein drittes Signal, das über eine Leitung 64 an einen anderen Differentialverstärker 65 gelangt, an welchem auch das Signal für die Solleinlaßtemperatur von einem vierten Temperaturfühler her anliegt, der beispielsweise als Thermistor 66 ausgeführt sein kann. Der Thermistor 66 ist am Einlaß des Verdampfers 28 in die Leitung 34 geschaltet, um die Temperatur des Wassers auf seinem Rücklauf nach seinem Umlauf durch das Gebäude oder einer anderen Umgebung, in welchem die Anlage arbeitet, zu messen.

Die vom Thermistor 66 abgegriffene Einlaßtemperatur gelangt an den erfindungsgemäßen Einlaßwassertemperaturregler des Verdampfers 80 und wird nachstehend näher beschrieben. Der Einlaßtemperaturregler 80 überwacht die Verdampfereinlaßtemperatur im Vergleich zu einer gewählten Einlaßsolltemperatur und gibt an den Regler ein Signal ab, um die richtige Auslaßtemperatur des Verdampfers festzulegen, wodurch das Einlaßwasser auf seinem Sollwert gehalten wird. Somit stellt das Ausgangssignal auf einer Leitung 67 die Differenz (falls vorhanden) zwischen dem Sollzustand (durch das vom

1 3 0 0 U / 1 0 8 5 ORIGINAL INSPECTED

- Ί 4 -

Einlaßregler 80 abgegriffene Signal gekennzeichnet) und dem Istbelastungszustand (durch das Signal auf der Leitung 64 gekennzeichnet) dar.

In der vorstehenden Beschreibung wurde eine allgemeine Ansicht einer bekannten Kühlanlage und des Reglers gegeben. Für nähere Einzelheiten über die Schaltung und Funktion des Reglers 50, der zur Regelung der Kühlanlage durch Verstellungen der Eintrittsleitstellungen der Vorlaufschaufeln sowie der Drehzahlregelung des Motors 36 des Verdichters 20 dient, wird die US-Patentschrift Nr. 4 151 725 angezogen.

In Fig. 2 sind die Schaltungseinzelheiten als Stromlaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Einlaßwassertemperaturreglers 80 des Verdampfers gezeigt, um die Auslaßwassertemperatur des Verdampfers auf einen genügend hohen Pegel zu bringen, damit die Einlaßwassersolltemperatur des Verdampfers aufrechterhalten werden kann. In Fig. 2 gelangt die vom Thermistor 66 gemessene Einlaßwassertemperatur des Verdampfers über eine Leitung 81 und einen Widerstand mit 24 kOhm an den Eingangsanschluß eines Differentialverstärkers 82. Das Signal von einem Sollwertpotentiometer 83, das die Einlaßwassersolltemperatur darstellt, gelangt über eine Leitung 84 und einen weiteren Widerstand von 24 kOhm an den anderen Eingangsanschluß der Stufe 82, wo der Fehler zwischen der durch das Potentiometer 83 eingestellten Einlaßwassersolltemperatur und der durch den Thermistor 66 gemessenen Einlaßwasseristtemperatur summiert wird. Am Eingang des Differentialverstärkers 82 liegt eine Nennspannung von 5,5 V= an, die auch am Ausgang des Verstärkers 82 ansteht, wenn kein Temperaturfehler auftritt. Beträgt das Aus-

130014/1085

gangssignal keine 5,5 V, so stellt es das Temperaturfehlersignal auf einer Leitung 85 dar, das gleich ist der Differenz zwischen der Soll- und der Isttemperatur. Das Signal auf der Leitung 85 gelangt an die Verstärkerstufen 86 und 87, die logische Signale an die Leitungen 88 und 89 abgeben, wenn die Differenz zwischen der Einlaßsolltemperatur und der Einlaßwassertemperatur die Größe der Totzone übersteigt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel war die Totzone auf einen Temperaturdifferenzbereich von - 0,1 F (0,0555° C) eingestellt, was elektrisch durch die Differenz zwischen 5,12 . V und 5,86 V dargestellt wird, die an den Stufen 86 und 87 anliegt. Das erwartete Verhältnis von Spannung zu Temperatur für den Einlaßthermistor 66 ist:

V = 10,3 - 0,08049 T T ;=*> ° F.

ev . ev . /^

Wl Wl

Das Ausgangssignal der Stufe 86, das ein logisches Signal A für die Totzone darstellt, gelangt über eine Leitung 88 an eine Inversionsstufe 90 und von dort aus als Eingangssignal an ein NAND-Tor 91. Das invertierte logische Signal A wird nach Durchlauf durch die Inversionsstufe 90 einem Flip-Flop 92 zugeführt, der in einer nachstehend näher erläuterten Art und Weise beschaltet ist. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 92 in der Form eines logischen Signals

A'¹" gelangt über eine Leitung 93 an eine Inversionsstufe 94 und

von dort über eine Leitung 95 als ein Eingangssignal an ein NOR-Tor 96. Das andere in der Stufe 87 gebildete logische Signal Β*¹ für die Totzone gelangt über eine Leitung 89 an einen Eingang eines NAND-Tores 100. Das vom Flip-Flop 92 an eine Leitung 93 abgegebene Signal liegt an den zweiten Eingängen der NAND-Tore 91 und 100 an. Das dritte Eingangssignal der NAND-Tore 91 und 100 wird von einem

130014/1085

Taktgeberkreis 101 auf einem Schaltplättchen erzeugt, der ein logisches Signal F zu den NAND-Toren 91 und 100 über eine Leitung 102 durchsteuert. Das logische Signal F kann ein Datenimpuls von einer Breite von 1-2 Sekunden und einer Periode von 2-5 Minuten sein, dessen Funktion nachstehend näher erläutert wird. Die Ausgangssignale der NAND-Tore 91 und 100 werden jeweils durch Inversions schaltungen 103 und 104 durchgesteuert und ergeben entsprechende logische Signale. Das vom NAND-Tor 100 und der Inversionsschaltung 103 gebildete Signal stellt ein logisches Ld dar, wobei

Ld = F^Ä^A*- . Das NAND-Tor 100 und die Inversionsschaltung 104 ermem

zeugen ein logisches Li, wobei Li = F*B*A*" . Ld ist ein logisches

men

Signal zur Herabsetzung der Auslaßso11temperatur des Verdampfers und Li ein logisches Signal zur Erhöhung der Auslaßwassersolltemperatur. Außerdem wird das logische Signal Lm zur Aufrechterhaltung der Auslaßwassersolltemperatur wie folgt gekennzeichnet

Lm = Li-HLd + Lr, wobei Lr = A

mem

Das logische Signal Ld gelangt über eine Leitung 105 als zweites Eingangssignal an das NOR-Tor 96 sowie als Eingangssignal an ein Übertragungstor 106, an welchem zirka 4,5 V anliegen. Das logische Signal Li gelangt über eine Leitung 107 als drittes Eingangssignal an das NOR-Tor 96 und steuert außerdem ein zweites Übertragungstor 108 mit zirka 6,5 V. Ein drittes durch das logische Signal Lm des NOR-Tores 96 gesteuertes Übertragungstor 109 steuert die Abgabe einer Spannung von 5,5 V. Man erkennt, daß die Spannungsabgabe der Tore 106,108 und 109 durch die logischen Signale Li,Ld und Lm bestimmt wird.

1300U/1085

Das die Einläßsolltemperatur des Verdampfers darstellende Ausgangssignal des Potentiometers 83 gelangt über eine Leitung 110 zum positiven Eingang eines Verstärkers 111, dessen Spannung von 4,695 V an seinem negativen Eingang anliegt. Eine weitere Verstärkerstufe 112, an deren positiven Eingang 5,5 V= anliegen, gibt ein Signal mit einem Nennwert von 5,5 V über eine Leitung 113 ab, das zu dem an einer Leitung 114 anliegenden Ausgangssignal des Verstärkers 111 addiert wird, wodurch der Anfangswert der Auslaßwassernennspannung um 0,805 V höher liegt (d.h. um 10° F oder 5,5° C niedriger) als die Nennspannung für das Einlaßwasser. Die Verstärkerstufe 112 umfaßt ein zu ihr parallelgeschaltetes Übertragungstor 115, das während des Herabfahrens oder der Herabkoppelung durch das logische Signal A^ angesteuert wird, um ein Ausgangssignal von einer Nennspannung von 5,5 V zu erzeugen. Nach dem Herabfahren der Anlage dient der Verstärker 112 als Integrierschaltung. Die addierten Ausgangssignale der Stufen 111 und 112 gelangen über eine Verstärkerstufe 120, die ein Signal für die Auslaßwassersolltemperatur erzeugt, das über eine Leitung 121 als Eingangssignal am Differentialverstärker 65 des Leistungsreglers 50 der Fig. 1 anliegt.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ergibt sich die höhere Spannung von 0,805 V als anfängliche Auslaßsolltemperatur aus dem anfänglichen Hochfahren, wobei die Herabfahrfunktion der Auslaß- und Einlaßtemperatur bis zu dem Zeitpunkt fortgesetzt wird, an welchem der Sollwert der Einlaßwassertemperatur erreicht ist. Während der Abstiegsphase ist das logische Signal A^ hochpegelig, wodurch die an den Übertragungstoren 106,108 und 109 anliegenden logischen Signale niederpegelig sind. Während der Abstiegsphase ist das über die Leitung 95 laufende Ausgangssignal der Inversionsschaltung 94 hochpege-

130014/1085

ORIGINAL »^NSPECTED

lig und steuert das parallel zum Verstärker 112 geschaltete Ubertragungstor 115 durch.

T'Tenn die Einlaßwassersolltemperatur nach der Abstiegsphase (Fig. 3) erreicht ist_f wird das logische Signal A niederpegelig und steuert den Flip-Flop 92 an, der das logische Signal A^ bildet. Wenn dieses hochpegelig wird, wird das logische Signal auf der Leitung 95 niederpegelig, wodurch das zum Verstärker 112 parallelgeschaltete Tor 115 durchsteuert. Anschließend werden die Tore 106 und 108 wahlweise angesteuert, um den Auslaßwassersollwert zu ändern, damit die in Fig. 3 gezeigte Wellenform nach einem anfänglichen Anstieg der Auslaßtemperatur nach dem Erreichen des Sollwertes erhalten bleibt. Nach dem Abstieg wird das logische Signal A^ niederpegelig und das Signal A^ hochpegelig (Fig. 3), während die von der Last angeforderte Größe ΔΤ erzeugt wird. Anschließend bilden sich die logischen Signale Lm, Ld und Li, die die Tore 106,108 und 109 nach Bedarf steuern, um die Last auszugleichen und die Einlaßtemperatur des Verdampfers aufrechtzuerhalten. Das logische Signal F^ vom Taktgeber 101 bildet während eines Impulses ein Eingangssignal für die NAND-Tore 91 und 100 und kontrolliert, ob eines der Signale Ld oder Li logisch hochpegelig ist. Zwischen den Impulsen des Signals F ⁵^" liegen drei niederpegelige logische Eingangssignale am NOR-Tor 96 an, um das Tor 109 durchzusteuern. Somit liegen gepulste Wechselspannungen am Integrierglied 112 an. Dessen Ausgangssignal liegt auf einer Leitung 113 an und wird zum Signal des Verstärkers 114 addiert, um die Verdampfereinlaßtemperatur aufrechtzuerhalten.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäße

1300U/1085

Einlaßwassertemperaturreglers des Verdampfers 150 dargestellt. Der Regler 150 der Fig. 4 erfüllt die gleiche Funktion zur Regelung der Einlaßwassertemperatur wie der anhand der Fig. 2 und 3 gezeigte Regler. Das Ausgangssignal· des Reglers 150 ist ebenso an den Leistungsregler 50 angekoppelt wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Temperatur des Einlaßwassers des Verdampfers 28 der Fig. 1 wird durch einen Thermistor 66a abgegriffen und mit einer Einlaßsolltemperatur verglichen, die an einem Potentiometer 83a eingestellt wird; eine Differenz zwischen der Isttemperatur und der Solltemperatur wird durch einen Differentialverstärker 82a wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel gebildet. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 82a gelangt über eine Leitung 84a zu einem Tor 151 sowie an einen Vergleichskreis 152, der ein logisches Signal A* auf eine Leitung 153 abgibt, das eine logische Null ist, wenn die Differenz zwischen der Einlaßtemperatur und der Solltemperatur größer ist als die zulässige eingestellte Zone, die durch die an der Stufe 152 anliegenden 5,124 V bestimmt wird. Das logische Signal auf der Leitung 153 gelangt an einen Flip-Flop 154, dessen Funktion gleich ist der des Flip-Flops 92 der Fig. 2. Der Flip-Flop 154 gibt an Leitungen

155 und 156 ein logisches Signal A^ ab. Das über die Leitung

156 laufende logische Signal liegt an einem Impulsgeber 160 an/ der einen Ausgangsimpuls gleich dem Ausgangsimpuls der Taktgeberschaltung 101 des vorangehenden Ausführungsbeispiels erzeugt. Das andere auf der Leitung 155 anliegende logische Signal des Flip-Flops 154 gelangt zu einem Übertragungstor 161, das zum Verstärker 112a parallelgeschaltet ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 112a wird über eine Leitung 113a zur Verstärkerstufe 123a geleitet, die wie der Verstärker 123 des vorangehenden Beispiels ausgelegt ist.

130014/1085

Auch hier läuft wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ein Signal über eine Leitung 11Oa und über einen Verstärker 111a, der eine Spannung von 4,695 V von der Sollspannung von 5,5 V für die Einlaßwassertemperatur subtrahiert. Während des Abfalls läßt die Regelschaltung der Fig. 4 die Temperatur des Einlaßwassers den Sollwert erreichen, wie es durch die von den Verstärkern 112a und 111a an die Stufe 123a abgegebene Spannung festgelegt ist, die um 0,805 V höher liegt als die Einlaßsolltemperatur. Wenn diese die Bezugssollspannung erreicht, wird das Signal 153 logisch hochpegelig, wodurch auch der Flip-Flop bewirkt, daß das Signal an der Leitung 156 hochpegelig wird, damit der Impulsgeber 160 Impulse erzeuge, während das logische Signal auf der Leitung 155 niederpegelig wird, um das Übertragungstor 161 zu sperren. Damit erzeugt der Impulsgeber 160 ein Ausgangssignal zur Durchsteuerung des Übertragungstores 151 sowie zum Anlegen eines gepulsten Signals an das Integrierglied 112a. Die Impulshöhe hängt von der Fehlergröße des Signals vom Differentialverstärker 82a ab, das die Differenz zwischen der Einlaßisttemperatur und der Einlaßsolltemperatur darstellt. Die Änderungsgeschwindigkeit oder Frequenz des über die Leitung 121a an den Verstärker 12 3a gelangenden Ausgangssignals des Integriergliedes hängt von der Größe des Temperaturfehlers ab, um ein Eingangssignal für den Regler zu schaffen, wie bereits erwähnt wurde. Die Ausgangsimpulse des Impulsgebers 160 können direkt durch Löschung dieses Impulsgebers und des Flip-Flops 154 abgeschal tet v/erden.

Außer den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Außerdem können viele Änderungen zur Anpassung an eine bestimmte Situ-

13001 A/1 085

ation oder einen Werkstoff vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

1300U/1085 ' ί

ORIGINAL INSPECTED

-42-

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1.) Regler zur Regelung der Wassereinlaßtemperatur eines Verdampfers einer Kälteanlage,mit einem leistungsgeregelten Verdichter, mit einem, Kondensor und einem Verdampfer, mit einem Einlaß für Strömungsmittel von einer Last und einem Auslaß für gekühltes Strömungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (66) die Temperatur des Strömungsmittels am Einlaß des Verdampfers (35) mißt, daß eine Vorrichtung (83) eine Solltemperatur des Strömungsmittels am Einlaß des Verdampfers (35) bestimmt, ferner dadurch, daß ein Regler (80) an den Einlaßtemperaturfühler und an den Solltemperaturgeber (83) gekoppelt ist, um ein elektrisches Differentialsignal als Funktion der Differenz zwischen der Isttemperatur und der Solltemperatur des Strömungsmittels zu erzeugen sowie dadurch, daß ein Ausgang des Reglers (80) an den Leistungsregler (50) des Verdichters (22) geführt ist

130014/108.5

ORIGINAL INSPECTED

,1" 2 —

und daß der Regler (80) in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal den Leistungsregler (50) regelt, um die Einlaßsolltemperatur aufrechtzuerhalten.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Reglers (80) den Leistungsregler (50) regelt, um den Pegel der Einlaßsolltemperatur innerhalb einer Totzone für den zulässigen Fehler aufrechtzuerhalten.

3. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs signal des Reglers (80) am Ausgang des Verdampfers (35) eine Flüssigkeitstemperatur aufbaut, die genügend hoch ist, um die Einlaßsolltemperatur aufrechtzuerhalten.

4. Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Reglers (80) eine vorgegebene Strömungsmitteltemperatur differ enz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Verdampfers (35) während der Abstiegsphase aufrechterhält.

5. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (80) Vorrichtungen (66,83) umfaßt, um elektrische Signale für die Einlaßtemperatur und die Solltemperatur zu erzeugen.

6. Regler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (80) Vorrichtungen (82) enthält, um die elektrischen Signale zu addieren und dadurch ein elektrisches Differentialsignal zu erzeugen.

7. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler

130014/1085

(80) eine logische Schaltung (86,90,92) umfaßt, die das Ausgangssignal in Abhängigkeit vom elektrischen Differentialsignal regelt.

8. Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung einen Flip-Flop (92) umfaßt, der nach der Abstiegsphase der Kühlanlage ausgehend von einer Startbetätigung aktivierbar ist, wenn die Einlaßtemperatur den Sollwert erreicht hat.

9. Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (80) einen Ausgangskreis (120) umfaßt, der durch die logische Schaltung (86,90,92) gesteuert wird, sowie dadurch, daß der Ausgangskreis das Ausgangssignal erzeugt, um eine Anfangsauslaßtemperatur des Verdampfers (35) mit einem bestimmten Wert aufzubauen, der niedriger ist als die Einlaßsolltemperatur.

10. Regler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung (86,90,92) einen Impulsgeber (101) umfaßt, um einen periodischen Datenimpuls für die periodische Änderung der Steuerung des Ausgangskreises zu erzeugen.

11. Regler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialsignal an je einem Eingang von zwei Verstärkern (86,87) anliegt sowie dadurch, daß die Verstärker (86,87) verschiedene Spannungen an die entsprechenden Eingänge anlegen, um ein logisches Signal für eine Totzone zu bilden, das den zulässigen Fehler zwischen der Ist- und der Solleinlaßtemperatur darstellt.

1300U/1085

ORIGINAL INSPECTEp

12.Regler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis (120) Übertragungstore (106,108,109) umfaßt, die durch die logische Schaltung (86,90,92) gesteuert werden.

13.Regler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung (86,90,92) periodisch die Übertragungstore (106, 108,109) durchsteuert, um das Ausgangssignal in Abhängigkeit vom elektrischen Differentialsignal zu verändern.

14.Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsgeber (101) an die Torschaltung (106,108,109) angekoppelt ist sowie dadurch, daß das elektrische Differentialsignal an den Toren (106,108,109) anliegt und schließlich dadurch, daß der Impulsgeber (101) Impulse erzeugt, um die Tore (106,108,109) periodisch durchzusteuern sowie, um einen Ausgangsimpuls zu erzeugen, dessen Höhe vom elektrischen Differentialsignal abhängt.

15.Regler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangs impuls an den Eingang einer Integrierschaltung (112) geführt ist, deren Ausgangssignal den Ausgangsimpuls steuert.

16.Verfahren zur Regelung der Einlaßtemperatur des Verdampfers einei durch einen Radialverdichter betriebenen Kühlanlage auf einen bestimmten Sollwert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal gewonnen wird, welches die Differenz zwischen der Einlaßisttemperatur und der Solltemperatur darstellt, daß ein logisches Signal für den diese Differenz darstellenden Temperaturfehler erzeugt wird, ferner dadurch, daß während des Herabfahrens der Kühlanlage nach Anschalten vom Ruhezustand aus

1300U/1085

eine Anfangsauslaßtemperatur des Verdampfers aufgebaut wird und schließlich dadurch, daß das logische Signal dem Temperaturregler eingespeist wird, um die Auslaßtemperatur des Verdampfers zu verändern, damit die Einlaßsolltemperatur beibehalten wird, nachdem sie nach dem Herabfahren der Anlage erreicht worden ist.

17.Verfahren zum Regeln der Einlaßwassertemperatur

eines Verdampfers einer durch einen Radialverdichter betriebenen Kühlanlage, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal für die Differenz zwischen der Einlaßisttemperatur und der Solltemperatur erzeugt wird, sowie dadurch, daß das Ausgangssignal an den Leistungsregler der Kühlanlage angelegt wird, um eine Verdampferauslaßtemperatur aufzubauen, damit die Einlaßtemperatur beibehalten werde. ·

18.Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal periodisch an den Regler angelegt wird.

19.Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampf eraus laß temper atur aufgebaut wird, um für die zulässigen Einlaßtemperaturen einen Totzonenbereich aufrechtzuerhalten.

1300U/1085

ORIGINAL INSPECTED