DE3713869C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelgerät für die Überhitzungstemperatur des Verdampfers einer Kälte- oder Wärmepumpanlage nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Bei einem bekannten Regelgerät dieser Art (US-PS 45 23 435) wird das Expansionsventil so gesteuert, daß möglichst keine unverdampfte Kühlflüssigkeit aus dem Verdampfer über die Saugleitung in den Kompressor ge­ langt. Zu diesem Zweck wird dort das Stellsignal des Expansionsventils in Abhängigkeit von der Größe und Änderungsgeschwindigkeit der Überhitzungstemperatur des Dampfes im Verdampfer gesteuert, wobei der Sollwert der Überhitzungstemperatur entsprechend der Nennleistung der jeweiligen Kälteanlage fest eingestellt wird. Auf diese Weise ist jedoch nicht sichergestellt, daß die Kälteanlage in allen Betriebssituationen optimal ausge­ nutzt wird, z. B. bei Belastungs-, Verdampferdruck-, Kondensatordruck-Änderungen und dergleichen. Beispiels­ weise kann der Regler bei kurzzeitiger hoher Belastung (hohem Kühlbedarf) eine wesentlich höhere Überhitzungs­ temperatur als im Normalfalle fordern, so daß der Ver­ dampfer auf eine entsprechend hohe Überhitzungstemperatur auszulegen wäre, obwohl sie im Normalfalle nicht erfor­ derlich ist.

Bei einem andern bekannten Regelgerät (DE-OS 32 20 420) enthält das Regelgerät einen Mikrorechner, der wiederum die Überhitzungstemperatur aus der Ausgangstemperatur und der Eingangstemperatur des Verdampfers berechnet, wobei die Eingangstemperatur aus dem Verdampfungsdruck ermittelt wird. Die Überhitzungstemperatur wird mit einer gespeicherten Sollwert-Kennlinie verglichen, die eine Funktion der Belastung und der Verdampfungstempe­ ratur darstellt. Auf diese Weise soll bei schwankenden Außentemperaturen die Regelung des Expansionsventils optimiert werden, insbesondere die freie Einstellbarkeit einer Kennlinie jederzeit automatisch möglich sein.

Aus dem Buch von Solodownikow "Grundlagen der selbst­ tätigen Regelung" Band 1, 1959, Seite 46 ist es bekannt, den Gütegrad einer Regelung festzulegen. Hierfür sind verschiedene Gütemerkmale angegeben, wie die maximale Nachstellung der Regelgröße, die statische Nachstellung, die Regeldauer oder die Anzahl der Schwingungen der Regelgröße.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelgerät der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem selbsttätig eine optimale Überhitzung des Verdampfers unabhängig von Belastungsänderungen, verschiedenen Verdampfernenn­ daten und unabhängig von dem verwendeten Kühlmittel sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dieser Lösung wird der Sollwert der Überhitzungs­ temperatur selbsttätig der jeweiligen Änderungsgeschwin­ digkeit der Überhitzungstemperatur, also einer wesent­ lichen Kenngröße der Regelgüte, angepaßt. So wird der Sollwert bei geringer Überhitzungstemperatur, wenn die Ausgangstemperatur des Verdampfers aufgrund einer perio­ dischen (räumlichen) Annäherung der Flüssigkeits-Gas- Grenze an den Ausgang des Verdampfers entsprechend häufig abfällt, selbsttätig auf einen höheren Wert eingestellt, bis die Überhitzungstemperatur zumindest angenähert den Beharrungswert und damit die Gas-Flüssigkeits-Grenze im Verdampfer eine weitgehend stabile Lage erreicht hat.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 2 kann auch die Größe der Überhitzungstemperatur zur Stabilitätsregelung herangezogen werden.

Die Ausführung nach Anspruch 3 ermöglicht auf einfache Weise eine selbsttätige Anpassung des Überhitzungstem­ peratur-Sollwerts. Wegen der Regelung mit "fließendem" oder "schwimmendem" Überhitzungstemperatur-Sollwert ohne Absolutwert ist die Regelung weitgehend unabhängig von einer Druckabnahme im Verdampfer, von der Genauig­ keit, mit der die Temperaturen vor und hinter dem Ver­ dampfer gemessen werden, sowie von einer mangelhaften Anbringung der Fühleranordnung. Die Schwingungen der Überhitzungstemperatur aufgrund von Änderungen des Soll­ werts oder beim Ausregeln von Störgrößen sind sehr ge­ ring. Es ist daher möglich, mit einer Über­ hitzungstemperatur zu arbeiten, die nur geringfügig über dem Mindestwert liegt, bei dem die Gas-Flüssig­ keits-Grenze im Verdampfer gerade eine stabile Lage einnimmt.

Die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 4 und 5 können dafür sorgen, daß kurzfristige starke Änderungen der Überhitzungstemperatur für die Änderung des Überhitzungs­ temperatur-Sollwertes unberücksichtigt bleiben.

Die Verwendung von Zählern in der Steuerschaltung nach Anspruch 6 ermöglicht eine sehr einfache Überwachung der Regelabweichung und ihrer Änderungsgeschwindigkeit mit geringer Mikroprozessor-Kapazität.

Mit den Merkmalen der Ansprüche 7 und 8 ist sicherge­ stellt, daß die Überhitzungstemperatur während einer Anlaufzeit von beispielsweise sechs Minuten rasch - ohne zusätzlichen Eingriff - auf den eingestellten Soll­ wert eingeregelt werden kann.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 9 kann schon vor Beginn oder Ablauf der Datenspeicherungsperiode ein selbsttätiger Eingriff erfolgen.

Mit dem PI-Regelglied nach Anspruch 10 wird der Istwert der Überhitzungstemperatur dem Sollwert genau nachge­ führt. Durch die Einstellung der Übertragungsfunktion des PI-Regelgliedes in Abhängigkeit vom Übergangsver­ halten der Überhitzungstemperatur, insbesondere in Ab­ hängigkeit von der Regelabweichung, kann die Stabilität der Überhitzungstemperatur günstig beeinflußt werden.

Die Weiterbildung nach Anspruch 12 hat den Vorteil, daß der Kühlbetrieb der Anlage auch bei einer Fehlfunk­ tion der Fühleranordnung, z. B. eines Kurzschlusses oder Leitungsbruchs, fortgesetzt wird, wenn auch mit geringe­ rer Kühlleistung, so daß das Kühlgut nicht wegen einer zu hohen Temperatur im Kühlraum sofort verdirbt.

Der Sicherheitsbereich liegt vorzugsweise zwischen -70°C und +45°C. Der im Anspruch erwähnte vorbestimmte Bruch­ teil liegt vorzugsweise etwa bei 60%.

Der Alarmgeber nach Anspruch 13 sorgt dafür, daß eine Fehlfunktion der Fühleranordnung rechtzeitig behoben werden kann.

Die Ausführungsform nach Anspruch 14 hat den Vorteil, daß bei einer Inbetriebsetzung der Anlage oder mehrmali­ gem Öffnen der Kühlraumtür, um Kühlgut einzulegen oder zu entnehmen, wobei eine entsprechend hohe Regelabwei­ chung (Übertemperatur im Kühlraum) auftreten kann, nicht sofort der Alarmgeber ausgelöst wird, sondern erst dann, wenn der Grenzwert nach einer längeren Betriebszeit überschritten wird.

Die in Anspruch 15 vorgesehene Zeitdauer bildet eine Verzögerungszeit, die mehrere Minuten, z. B. 10 bis 20 Minuten, dauern kann. Dadurch wird z. B. vermieden, daß durch ein kurzfristiges Öffnen der Kühlraumtür, z. B. zur visuellen Inspektion, der Alarm sofort ausgelöst wird.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Kühlanlage mit einem erfindungsgemäßen Regel­ gerät,

Fig. 2 ein Flußdiagramm des Betriebsablaufs des Regel­ geräts nach Fig. 1,

Fig. 3 den Verlauf der Überhitzungstemperatur des Kühl­ mittels in drei verschiedenen Betriebsperioden mit zugehöriger Einstellung des Überhitzungstempe­ ratur-Sollwerts und

Fig. 4 ein Zeitdiagramm der Kühlraumtemperatur und des Ansprechgrenzwertes eines Alarmgebers, durch den die Kühlraumtemperatur überwacht wird.

Die Kühlanlage nach Fig. 1 enthält einen Kühlkreislauf mit einem Kompressor 1, einem Kondensator 2 in Form einer Wärmetauscherschlange, ein Expansionsventil 3 und einem Verdampfer 4 in Form einer Wärmetauscherschlan­ ge. An den Kühlkreislauf ist ein Regelgerät 5 angeschlos­ sen, das die Überhitzungstemperatur des Kühlmittels im Verdampfer 4 regelt. Zu diesem Zweck enthält das Regelgerät 5 eine Fühleranordnung aus zwei Temperatur­ fühlern 7 und 8, von denen der eine Temperaturfühler 7 die Eingangstemperatur T _E und der andere Temperaturfüh­ ler 8 die Ausgangstemperatur T _A des Verdampfers 4 mißt.

Ferner enthält das Regelgerät 5 zwei Verstärker 9, 10, zwei Analog/Digital-Umsetzer 11, 12, einen Mikroprozes­ sor 13, einen Digital/Analog-Umsetzer 14, ein PI-Regel­ glied 15 und einen Steller 16 für das Expansionsventil 3.

Die Fühlersignale werden über die Verstärker 9, 10 und die A/D-Umsetzer 11, 12 dem Mikroprozessor 13 zugeführt, der einen gleichzeitig als Sollwertgeber dienenden Daten­ speicher 17 aufweist. Ein die Regelabweichung darstellen­ des Ausgangssignal des Mikroprozessors wird über den D/A-Umsetzer 14 und das PI-Regelglied 15 dem Steller 16 als Stellsignal für das Expansionsventil 3 zugeführt. Bei dem Steller 16 kann es sich um einen impulsbreiten­ modulierten oder thermisch steuerbaren Steller handeln. Das PI-Glied 15 kann auch durch die Funktion des Mikro­ prozessors digital nachgebildet sein, wobei es in diesen einbezogen wäre.

In dem Mikroprozessor 13 wird aus den Temperaturfühler­ signalen durch Differenzbildung der Istwert der Überhit­ zungstemperatur des Verdampfers 4 bzw. des darin ent­ haltenen Kühlmittels ermittelt und mit einem variablen Überhitzungstemperatur-Sollwert verglichen, wobei der Mikroprozessor nach Ermittlung der Regelgüte, die im wesentlichen durch die Änderungsgeschwindigkeit der Überhitzungstemperatur und gegebenenfalls des Betrages dieser Überhitzungstemperatur dargestellt wird, in Ab­ hängigkeit von dieser Regelgüte jeweils einen anderen Überhitzungstemperatur-Sollwert aus dem Datenspeicher 17 abruft.

Nachstehend wird der Betriebsablauf des Regelgerätes 5 anhand des Signalflußdiagramms nach Fig. 2 ausführli­ cher beschrieben. In dem Signalflußdiagramm bezeichnen S ₁ bis S ₂₁ Funktionseinheiten, die durch entsprechende Schaltungen realisiert sind, aber auch durch entsprechen­ de Programmschritte oder Programmstufen verwirklicht werden können.

Beim Einschalten der Anlage bewirkt die Schaltung S ₁ eine Einstellung eines hohen Überhitzungstemperatur-Soll­ werts von beispielsweise 10°C, der aus dem Datenspeicher 17 abgerufen und zur Berechnung einer Regelabweichung verwendet wird, in Abhängigkeit von der das den Ventil­ öffnungsgrad bestimmende Stellsignal des Stellers 16 gebildet wird. Insbesondere in der Anlaufphase ist es wesentlich, mit einem hohen Überhitzungstemperatur-Soll­ wert zu arbeiten, der einen weitgehend ruhigen Einschalt­ verlauf der Kühlanlage sicherstellt.

Durch die Schaltung S ₂ werden laufend die Eingangstempe­ ratur T _E und die Ausgangstemperatur T _A des Verdampfers 4 eingespeichert. Die gespeicherten Temperaturen T _E und T _A werden laufend in Vergleichern S ₃ bzw. S ₄ mit Tempe­ raturgrenzwerten von -70°C und +45°C verglichen, bevor sie akzeptiert werden. Wenn die Temperaturwerte unter­ halb von -70°C oder oberhalb von +45°C liegen, wird angenommen, daß ein Fühlerfehler vorliegt, z. B. ein Kurzschluß oder eine Leitungsunterbrechung in einem der Fühler 7 und 8. Wenn ein derartiger Fehler festge­ stellt wird, wird über die Schaltung S ₅ bewirkt, daß das Stellsignal für den Steller 16 zwangsläufig auf einen Wert von 60% des Augenblickswertes verringert wird, der aus dem Datenspeicher abgefragt werden kann. Durch diese Reduzierung wird der Öffnungsgrad des Expan­ sionsventils 3 entsprechend verringert, so daß bei einem Fühlerfehler der Betrieb der Kühlanlage bis zur Behebung des Fehlers fortgesetzt wird, wenn auch mit verminderter Kühlleistung. Auf diese Weise wird vermieden, daß ver­ derbliches Kühlgut bis zur Behebung des Fehlers verdirbt.

Wenn die von den Fühlern angezeigten Temperaturen inner­ halb des Sicherheitsbereichs von -70°C bis +45°C liegen, wird durch die Schaltung S ₆ die Überhitzungstemperatur ÜT durch Bildung der Differenz T _A -T _E berechnet. An­ schließend wird in der Schaltung S ₇ die Regelabweichung X _w = ÜT-ÜTS, d. h. die Differenz aus Überhitzungstem­ peratur ÜT und Überhitzungstemperatur-Sollwert ÜTS, berechnet.

Danach wird in der Schaltung S ₈ die Änderungsgeschwin­ digkeit d(ÜT)/dt der Überhitzungstemperatur und dann in der Schaltung S ₉ die Regelgüte als Funktion der Regel­ abweichung X _w sowie der Änderungsgeschwindigkeit der Überhitzungstemperatur ermittelt und im Datenspeicher 17 abgespeichert. Sodann wird in der Schaltung S geprüft, ob die Regelabweichung kleiner als -3°C ist, d. h. ob die Überhitzungstemperatur um mehr als 3°C unter dem eingestellten Überhitzungstemperatur-Sollwert liegt. Wenn nein, wird als Kriterium für die Regelgüte geprüft, ob die Änderungsgeschwindigkeit und die Überhit­ zungstemperatur bzw. die Regelabweichung innerhalb vor­ bestimmter Toleranzbereiche liegen, d. h. ob die berech­ nete Überhitzungstemperatur im Verlauf einer Folge von Messungen stärker schwankt, als es dem Toleranzbereich entspricht. Die Änderungsgeschwindigkeit der Überhit­ zungstemperatur d(ÜT)/dt kann zum Beispiel durch Ermitt­ lung der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen in einem festen Zeitabstand berechnet werden.

Die Anzahl der aufeinanderfolgenden Messungen bestimmt die Dauer der Datenspeichungsperiode, wobei 24 Meßvor­ gänge innerhalb dieser Datenspeicherungsperiode durchge­ führt werden. Hierbei überwacht ein Zeitzähler S ₁₀, ob die 24 Meßvorgänge ausgeführt sind. Ist dies noch nicht der Fall, d. h. die vom Zeitzähler S ₁₀ laufend gezählte Zeit noch kleiner als 10 Minuten, dann wird der gerade verwendete Überhitzungstemperatur-Sollwert in der Schaltung S ₁₁ beibehalten. Sind die ersten zehn Minuten abgelaufen, dann wird der Inhalt weiterer Daten­ speicher, z. B. Zähler S ₁₂, S ₁₃ und S ₁₄, abgefragt. Bei jedem der 24 Meßvorgänge erhält von diesen Zählern der Zähler S ₁₂ einen Zählimpuls, wenn die Änderungsge­ schwindigkeit der Überhitzungstemperatur klein ist, d. h. unterhalb ihres Toleranzbereiches liegt, und wenn die Überhitzungstemperatur innerhalb ihres Toleranzberei­ ches liegt, der Zähler S ₁₃ einen Zählimpuls, wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Überhitzungstemperatur akzeptabel ist, d. h. innerhalb ihres Toleranzbereiches liegt, und wenn die Überhitzungstemperatur innerhalb ihres Toleranzbereiches liegt, und der Zähler S ₁₄ einen Zählimpuls, wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Über­ hitzungstemperatur oberhalb ihres Toleranzbereiches liegt (zu groß ist) und wenn die Überhitzungstemperatur außerhalb ihres Toleranzbereichs liegt.

Je nach Zählerstand, z. B. wenn bei 60% der 24 Meßvorgän­ ge die Schwankung der Regelgröße nicht zu hoch war, wird entschieden, ob der augenblickliche Überhitzungs- Sollwert beibehalten, um 0,5°C verringert oder erhöht wird. Nach Ablauf der Datenspeicherungsperiode werden die Zähler durch die Schaltung S ₁₈ zurückgestellt und eine neue Datenspeicherungsperiode eingeleitet.

Wenn dagegen in der Schaltung S eine unterhalb von -3°C liegende Regelabweichung X _w festgestellt wurde, wird in der Schaltung S ₁₉ der Überhitzungstemperatur-Sollwert ÜTS um 1°C erhöht, d. h. ein um 1°C höherer Überhitzungs­ temperatur-Sollwert aus dem Datenspeicher abgerufen, und sodann werden zunächst die Zähler durch die Schaltung S ₁₈ zurückgestellt und ebenfalls die die Schaltungen S ₈ bis S ₁₈ aufweisende Schleife in der beschriebenen Weise durchlaufen.

In den Schaltungen S ₂₀ und S ₂₁ werden dann ein Signal zur Anpassung des Verstärkungsfaktors K _p des PI-Regel­ gliedes 15 und das Stellsignal Y für den Steller 16 in Abhängigkeit von der Regelabweichung X _w berechnet, wobei die Regelabweichung den Verstärkungsfaktor eines im PI-Regelglied 15 enthaltenen Verstärkers steuert.

Eine Abwandlung der Steuerschaltung zur Verarbeitung der Meßwerte kann darin bestehen, daß sie Zähler auf­ weist, deren Zählkapazität jeweils der Anzahl der in der Datenspeicherperiode ermittelten Meßwerte entspricht und von denen ein erster Zähler die Anzahl der Meßwerte zählt, ein zweiter Zähler durch einen Komparator einen Zählimpuls erhält, wenn die Überhitzungstemperatur inner­ halb eines Toleranzbereiches liegt, ein dritter Zähler durch einen Komparator einen Zählimpuls erhält, wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Überhitzungstemperatur unterhalb eines Toleranzbereiches liegt, und ein vierter Zähler einen Zählimpuls erhält, wenn die Änderungsge­ schwindigkeit oberhalb des betreffenden Toleranzbereiches liegt. Dies ermöglicht eine sehr einfache Überwachung der Regelabweichung und ihrer Änderungsgeschwindigkeit mit geringer Mikroprozessor-Kapazität.

Fig. 3 veranschaulicht in einem Temperatur-Zeit-Diagramm die Wirkungsweise der durch den Mikroprozessor gebilde­ ten Steuerschaltung und die Regelung der Überhitzungs­ temperatur in drei aufeinanderfolgenden Betriebsperioden a, b und c. Bei der erstmaligen Einschaltung der Anlage in der Betriebsperiode a wird aus dem Datenspeicher 17 ein verhältnismäßig hoher Überhitzungstemperatur-Sollwert abgerufen, in dem dargestellten Beispiel 9°C. Die Über­ hitzungstemperatur steigt bei der Anfangsventilöffnung rasch auf einen zu hohen Wert an und bewirkt durch das Regelgerät 5 eine weitere Öffnung des Expansionsventils 3, so daß die Überhitzungstemperatur abnimmt. Nach eini­ gen Schwingungen um den Sollwert erreicht die abklingende Schwingung der Überhitzungstemperatur allmählich den Beharrungszustand (Sollwert), wobei sie nur noch gering­ fügig um den Sollwert schwankt. In einer vorbestimmten Anlaufzeit a ₁, hier 6 Minuten, nach dem Einschalten bleibt der Sollwert der Überhitzungstemperatur unverän­ dert, also ohne daß in den Regelvorgang eingegriffen wird. Lediglich dann, wenn die Regelabweichung der Über­ hitzungstemperatur einen unteren Grenzwert unterschrei­ tet, d. h. die Überhitzungstemperatur z. B. 3°C unter dem augenblicklichen Sollwert liegt, wird sofort ein höherer Sollwert abgerufen, ohne daß die Regelabweichung oder die Regelgüte im Datenspeicher 17 eingelesen wird. Dieser Fall ist jedoch im Signalflußdiagramm nach Fig. 2 nicht berücksichtigt. Diese sofortige Erhöhung des Soll­ werts bei Unterschreitung des augenblicklichen Sollwertes um mehr als 3°C durch die Überhitzungstemperatur erfolgt auch in allen folgenden Zeitabschnitten.

Nach Ablauf der Anlaufzeit a ₁ beginnt eine Datenspei­ cherperiode von ca. 10 Minuten, in der die Regelabwei­ chung X _w der Überhitzungstemperatur und die Regelgüte periodisch in mehreren aufeinanderfolgenden Meßvorgän­ gen, hier 24, also alle 24 Sekunden, ermittelt und ge­ speichert werden. Gleichzeitig wird ein zweiter, nie­ drigerer Sollwert der Überhitzungstemperatur, hier 8°C, der in dieser Datenspeicherungsperiode verwendet werden soll, abgerufen. Nach Ablauf eines ersten Zeitabschnitts a ₂ von 4 Minuten der Datenspeicherungsperiode wird der Kompressor 1 abgeschaltet, z. B. über einen Kühlraum­ thermostaten.

Bei der nächsten Einschaltung des Kompressors 1 wird zunächst erneut eine Anlaufzeit b ₁ von 6 Minuten ohne Sollwertänderung eingehalten, nunmehr jedoch mit einem etwas niedrigeren Sollwert von beispielsweise 8,5°C als in der ersten Anlaufzeit a ₁, weil die Überhitzungs­ temperatur in der ersten Anlaufzeit a ₁ den Sollwert nur geringfügig, nämlich um nicht mehr als 1°C, unter­ schritten hatte, was durch einen einfachen Grenz­ wertvergleich festgestellt wird. Anschließend wird die bereits in der ersten Betriebsperiode a über den Zeitab­ schnitt a ₂ von etwa 4 Minuten begonnene Datenspei­ cherungsperiode nunmehr über einen restlichen Zeitab­ schnitt b ₂ von 6 Minuten mit demselben zweiten Sollwert von 8°C wie im Zeitabschnitt a ₂ fortgesetzt. Wenn die Regelgüte während des Zeitabschnitts b ₂ zufriedenstellend war, wird ein dritter, noch niedrigerer Sollwert von hier 7,5°C abgerufen, und es beginnt eine neue Daten­ speicherungsperiode, die nach einem Zeitabschnitt b ₃ von 4 Minuten aufgrund einer Ausschaltung des Kompressors unterbrochen wird.

In der folgenden Betriebsperiode c wird während der Anlaufzeit c ₁ von 6 Minuten mit demselben Überhitzungs­ temperatur-Sollwert wie in der Anlaufzeit b ₁ der vorher­ gehenden Betriebsperiode b begonnen, weil die Überhit­ zungstemperatur in der Anlaufzeit b ₁ den Sollwert um mehr als 1°C unterschritten hatte, und auch im anschlie­ ßenden Zeitabschnitt c ₂ der zweiten Datenspeicherungs­ periode b ₃ + c ₂ wird derselbe Sollwert wie am Ende der vorherigen Betriebsperiode b beibehalten, ebenso wie in der sich anschließenden Datenspeicherperiode nach Ablauf der Datenspeicherungsperiode b ₃ + c ₂, weil die Regelgüte zufriedenstellend war, ohne jedoch anzuzeigen, daß ein niedrigerer Überhitzungstemperatur-Sollwert eingestellt werden sollte, weil die Regelgröße nicht vollständig zur Ruhe gekommen ist.

Jedesmal, wenn eine Datenspeicherungsperiode a ₂ + b ₂ gleich b ₃ + c ₂ gleich 10 Minuten abgelaufen ist, die sich also über mehrere Betriebsperioden erstrecken kann, bis 24 Meßvorgänge ausgeführt sind, wird der Zählerstand abgefragt und der Überhitzungstemperatur-Sollwert ent­ sprechend eingestellt. Wenn der Zählwert für die Ände­ rungsgeschwindigkeit und den Betrag der Regelabweichung der Überhitzungstemperatur einen oberen Grenzwert über­ schreitet, was einer geringen Regelgüte entspricht, wird aus dem Datenspeicher 17 ein hoher Sollwert abgeru­ fen. Wenn dieser Zählwert dagegen einen unteren Grenzwert unterschreitet (hohe Regelgüte), wird ein niedriger Sollwert abgerufen.

Fig. 4 veranschaulicht in einem Temperatur-Zeit-Diagramm den Betrieb eines Alarmgebers, der bei Überschreiten eines Grenzwertes der Kühlraumtemperatur anspricht. Der Grenzwert nimmt bei jeder erneuten Einschaltung des Kompressors der Kühlanlage von einem hohen Anfangs­ wert von hier etwa 10°C mit der Betriebszeit ab, wobei die dargestellte Grenzwertkurve aus einer im Daten­ speicher gespeicherten Temperaturtabelle durch den Mikro­ prozessor abgerufen wird, so daß der Grenzwert umso niedriger wird, je länger der Betrieb andauert. Dies hat den Vorteil, daß der Alarmgeber nicht unnötig an­ spricht, wenn bei erstmaliger Inbetriebsetzung der Kühl­ anlage oder nach mehrmaligem Öffnen der Kühlraumtür in kurzen Abständen, um Kühlgut in den Kühlraum zu legen oder daraus zu entnehmen, die Kühlraumtemperatur den Sollwert erheblich überschreitet, ohne daß eine Störung vorliegt. Bei jeder erneuten Einschaltung des Kompressors beginnt eine Zeitregistrierung wieder von vorn mit 0. Im dargestellten Beispiel dauert es nach der ersten Einschaltung etwa 30 Minuten, bis der Kompressor wieder einschaltet und erneut mit der Kühlung beginnt. Wenn nach weiteren 50 Minuten die Kühlraumtemperatur die Einschalt-Temperatur des Kompressors noch nicht über­ schritten hat, unterschreitet der Grenzwert die inner­ halb der normalen Regeldifferenz liegende Einschalt-Tem­ peratur, wobei es günstig ist, wenn der Grenzwert nach einer vorbestimmten längeren Betriebszeit einen niedri­ geren, konstanten Wert annimmt, der geringfügig über der normalen Kühlraumtemperatur liegt.

Wenn die Kühlraumtemperatur den Grenzwert überschritten hat, wird der Alarmgeber jedoch erst nach einer vorbe­ stimmten Verzögerungszeit ausgelöst. Die Verzögerungszeit kann hierbei mehrere Minuten, z. B. 10 bis 20 Minuten, dauern. Dadurch wird z. B. vermieden, daß durch ein kurz­ fristiges Öffnen der Kühlraumtür, z. B. zur visuellen Inspektion, der Alarm sofort ausgelöst wird.

Claims (15)

1. Regelgerät für die Überhitzungstemperatur des Ver­ dampfers einer Kälte- oder Wärmepumpanlage, bei der der Verdampfer, ein Kompressor, ein Kondensator und ein durch das Regelgerät gesteuertes Expansionsventil in einem geschlossenen Kreis hintereinander angeord­ net sind und eine Temperatur-Fühleranordnung für die Eingangs- und Ausgangstemperatur des Verdampfers vorgesehen ist, wobei das Regelgerät eine Anordnung zur Berechnung des Istwertes der Überhitzungstempera­ tur des Verdampfers aus dessen Eingangs- und Ausgangs­ temperatur, einen Sollwertgeber für den Sollwert der Überhitzungstemperatur, einen Vergleicher zum Vergleichen von Soll- und Istwert der Überhit­ zungstemperatur zur Berechnung der Regelabweichung, ein Stellglied zum Verändern des Kältemittelstroms durch das Expansionsventil und eine Steuerschaltung zum Steuern des Stellgliedes in Abhängigkeit von der Überhitzungstemperatur und ihrer Änderungsge­ schwindigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (13, 17) den gerade vorliegen­ den Sollwert unverändert läßt, wenn die Änderungsge­ schwindigkeit der Überhitzungstemperatur innerhalb eines vorgegebenen, der Änderungsgeschwindigkeit der Überhitzungstemperatur zugeordneten und in einem Datenspeicher (17) abgespeicherten Toleranzbereiches liegt, ihn um einen vorgegebenen Wert senkt, wenn die Änderungsgeschwindigkeit unterhalb dieses Tole­ ranzbereichs liegt, und ihn um einen vorgegebenen Wert erhöht, wenn die Änderungsgeschwindigkeit ober­ halb dieses Toleranzbereiches liegt.

2. Regelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (13, 17) den gerade vorliegen­ den Sollwert unverändert läßt, wenn die Überhitzungs­ temperatur innerhalb eines vorgegebenen, der Überhit­ zungstemperatur zugeordneten und in dem Datenspeicher (17) abgespeicherten Toleranzbereichs liegt, und ihn um einen vorgegebenen Wert erhöht, wenn die Über­ hitzungstemperatur unterhalb dieses Toleranzbereichs liegt.

3. Regelgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerschaltung ein Mikroprozessor (13) ist, welcher die Meßwerte der Überhitzungstempe­ ratur in dem Datenspeicher (17) abspeichert, die zugehöri­ gen Änderungsgeschwindigkeiten berechnet, beides mit den zugeordneten, gespeicherten Toleranzbereichen vergleicht und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein Signal zur Änderung des gerade vorliegenden Soll­ werts der Überhitzungstemperatur in den Datenspeicher (17) abspeichert und ausgibt.

4. Regelgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (13) in einer Datenspeiche­ rungsperiode mehrere Meßwerte der Überhitzungstempe­ ratur abspeichert, die zugehörigen Änderungsgeschwin­ digkeiten berechnet und das Signal zur Änderung des Sollwerts der Überhitzungstemperatur erst nach Ablauf der Datenspeicherungsperiode ausgibt.

5. Regelgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (13) das Signal zur Änderung des Sollwertes der Überhitzungstemperatur erst dann ausgibt, wenn die Werte der Überhitzungstemperatur oder deren Änderungsgeschwindigkeit für die Dauer eines vorgegebenen Bruchteils der Datenspeicherungs­ periode außerhalb des zugeordneten Toleranzbereiches gefallen sind.

6. Regelgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung Zähler (S ₁₀, S ₁₂ bis S ₁₄) aufweist, deren Zählbereich durch die Anzahl der in der Datenspeicherperiode zu ermittelnden Meßwerte gegeben ist und von denen ein Zähler (S ₁₀) die Anzahl der bereits ermittelten Meßwerte zählt und die übrigen Zähler (S ₁₂-S ₁₄) über wenigstens einen Komparator Zählimpulse jeweils dann erhalten, wenn die Änderungs­ geschwindigkeit der Überhitzungstemperatur entweder unterhalb oder innerhalb oder oberhalb ihres zugeord­ neten Toleranzbereiches liegt oder wenn die Überhit­ zungstemperatur außerhalb ihres zugeordneten Toleranz­ bereiches liegt.

7. Regelgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenspeicherungsperiode nur dann beginnt, wenn die Überhitzungstemperatur-Meß­ werte nach Ablauf einer vorbestimmten Anlaufzeit nach Einschaltung der Anlage innerhalb einer vorbe­ stimmten Abweichung vom anfänglichen Sollwert liegen.

8. Regelgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (13) in der Anlaufzeit einen erhöhten Überhitzungstemperatur-Sollwert vorgibt und nach dieser Anlaufzeit den eigentlichen Be­ triebs-Sollwert einstellt sowie die Datenspeicher­ periode einleitet.

9. Regelgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (13) im Falle des Absinkens der Überhitzungstemperatur unter den augenblicklichen Sollwert infolge einer Kühllast­ änderung bereits vor Ablauf der gerade anliegenden Datenspeicherungsperiode den augenblicklichen Soll­ wert erhöht und somit unverzüglich auf diese Kühl­ laständerung reagiert.

10. Regelgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (16) des Expan­ sionsventils (3) durch ein PI-Regelglied (15) ange­ steuert wird.

11. Regelgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzungsfunktion des PI-Regelgliedes (15) in Abhängigkeit vom Übergangsverhalten der Überhitzungstemperatur im Sinne einer Stabilisierung der Überhitzungstemperatur selbsttätig einstellbar ist.

12. Regelgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleranordnung (7, 8) einen die Eingangstemperatur (T _E ) und einen die Ausgangs­ temperatur (T _A ) des Verdampfers (4) messenden Fühler (7, 8) aufweist und die Fühlersignale einer Verglei­ cheranordnung (13) zuführbar sind, durch die ein das Stellsignal des Stellgliedes (16) zwangsweise auf einen vorbestimmten Bruchteil seines Augenblicks­ wertes verringerndes Steuersignal abgebbar ist, wenn die Ein- oder Ausgangstemperatur (T _E , T _A ) des Verdampfers (4) außerhalb eines vorbestimmten Sicher­ heitsbereiches liegt.

13. Regelgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal der Vergleicheranordnung einen Alarmgeber auslöst.

14. Regelgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kühlanlage der Alarmgeber zusätzlich auch dann ausgelöst wird, wenn die Kühlraumtemperatur einen Grenzwert überschreitet, welcher in vorgegebe­ ner Weise von einem vorgegebenen Anfangswert bis zu einem vorgegebenen Wert oberhalb des maximalen Sollwertes der Kühlraumtemperatur abnimmt.

15. Regelgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Überschreiten dieses abnehmenden Grenzwertes eine vorgegebene Zeitdauer anhalten muß, bevor Alarm ausgelöst wird.