-
Hintergrund der Erfindung
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Diese
Erfindung betrifft Transportkühlsysteme.
Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Transportkühlsystem,
das Kompressorauslassdruck unter Verwendung eines Saugmodulationsventils
automatisch anpasst, um ein zyklisches Betreiben des Kompressors
zu reduzieren und die Abkühlkapazität des Transportkühlsystems
zu steigern.
-
2. Beschreibung des Stands
der Technik
-
Behältniskühlsysteme
sind im Stand der Technik bekannt dafür, dass Verfahren zum Begrenzen
von maximalen Förder-/Kondensor-Drücken vorgesehen
sind. Herkömmliche
Behältniskühlsysteme, wie
z.B. das in der THINLINE®-Serie von Transportkühleinheiten,
hergestellt durch die Carrier Transicold Division of Carrier Corporation,
ansässig
in Syracuse, New York, verwendete, weisen typischerweise eine Kondensordruck-Kontrolllogik
oder dergleichen auf, um Förder-/Kondensor-Drücke auf
einen Maximalwert zu begrenzen und darauf zu halten. Im Allgemeinen
setzen diese Maschinen einen oder mehrere Kondensorgebläse in Reaktion
auf eine steigende Umgebungstemperatur in Gang, um Auslassdrücke unter
einem vorbestimmten Maximalwert bei niedrigen Temperaturen zu halten.
Diese herkömmlichen
Behältniskühlsysteme
können
luftgekühlte
Kondensoren und/oder wassergekühlte
Kondensoren einsetzen, die eine Art von Wasserdruckschalter haben,
wie z.B. ein Modell 20SP117–7,
hergestellt durch Texas Instruments, und/oder einen Hochdruckseitenmessfühler, um
zu helfen, die zuvor genannten hohen Förder-/Kondensor-Drücke zu kontrollieren. Es
ist den mit der Kühltechnik
vertrauten Fachleuten wohl bekannt, dass solche Systeme überlicherweise empfindlich
auf schnelles zyklisches Betreiben des Kondensors während Temperaturabkühlzeitdauern, um
die notwendige Kühlkapazität zu erreichen,
sind. Dieses schnelle zyklische Betreiben des Kompressors ist nachteilhaft
dahingehend, dass es die Kompressorzuverlässigkeit reduziert und unerwünschte konstante
Geräuschniveaus
erzeugt, die den Endbenutzern eine Belästigung werden.
-
Immer
noch benötigt,
aber bei in der Technik derzeit bekannten Transportkühlsystemen
nicht erhältlich,
wird ein Transport-/Behältniskühlsystem
das in der Lage ist, maximale Kühlsystemkapazität während Zeitdauern
des Herunterfahrens von Temperatur zu erreichen und aufrechtzuerhalten,
ohne ein schnelles zyklisches Betreiben des Kompressors zu erfordern.
-
US-A-3
354 665 offenbart ein Kühlsystem
mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 5.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
In
einem ersten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Betreiben eines Kühlsystems
vor, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist. In einem zweiten Aspekt
sieht die Erfindung ein Kühlsystem
vor, wie es in Ansprpuch 5 beansprucht ist.
-
Demgemäß sieht
das vorliegende erfindungsgemäße Transportkühlsystem
eine Struktur und ein Verfahren vor, die beabsichtigen, viele der Mängel und
begleitenden Nachteile bekannter Behältnis-/Transportkühlmaschinen,
die als in der Industrie unvermeidbar angesehene Probleme teilen, von
denen einige hierin zuvor diskutiert wurden, zu überwinden. Die vorliegende
Erfindung überwindet diese
Probleme mit einer radikal neuen Struktur, die einen Datenprozessor
mit einem strategisch positionierten Hochseitendruckleitung-Druckmessfühler kombiniert,
um die Kühlsystemkapazität während Zeitdauern
des Herabfahrens der Temperatur zu verbessern, wobei nur ein minimales
zyklisches Betreiben des Kompressors erforderlich ist. Das gemäß einer
bevor zugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung konstruierte Kühlsystem umfasst einen Mikroprozessor
oder eine Computer-implementierte Vorrichtung, um den Kompressorauslassdruck
während
Zeitdauern, wenn die Kondensorsystemdrucksteuerung inaktiv ist,
d.h. Kondensorgebläse
nicht laufen, und/oder während
Zeitdauern von Wasserkühlung,
wenn das Kühlsystem
einen wassergekühlten
Kondensor verwendet, auf einen maximalen Wert zu steuern. Die bevorzugte
Vorrichtung weist auf: eine Datenverarbeitungseinrichtung; eine
Eingabeeinrichtung in Verbindung mit der Datenverarbeitungseinrichtung;
eine Algorithmussoftware, die die Datenverarbeitungseinrichtung
steuert; und eine Datenspeichereinheit, wobei digitalisierte Druckdaten extrahiert
und der Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt werden können, so
dass die Datenverarbeitungseinrichtung, gesteuert durch die Algorithmussoftware,
die digitalisierten Druckdaten expandieren kann und verbesserte
Daten synthetisieren kann, um zyklisches Betreiben des Saugmodulationsventils, zyklisches
Betreiben des Saugsolenoidventils, zyklisches Betreiben des Kondensorgebläses und/oder zyklisches
Betreiben des Kompressors automatisch zu steuern unter Verwendung
der digitalisierten Druckdaten, die durch den Hochdruckseitenmessfühler geliefert
werden, und algorithmisch definierter Wechselbeziehungen zwischen
den digitalisierten Druckdaten und digitalisierten Daten, die von
Saugmodulationsventilmessfühlern,
Saugsolenoidmessfühlern,
Kondensorgebläsemessfühlern und
Kompressormessfühlern
geliefert werden.
-
Die
nachfolgenden Wörter
haben, wie sie hierin verwendet werden, die folgenden Bedeutungen.
Das Wort "anreichern" meint einen Prozess
des Entwickelns verfeinerter Daten durch Interpretieren verwandter
Datenpunkte aus einer existierenden Datenbasis, um neue Datenpunkte
zu erzeugen, basierend auf Extrapolation, Interpolation, Simulation,
Erweiterung oder dergleichen oder einer Kombination davon, um die
Anzahl von Datenpunkten zu erhöhen, um
die neu erzeugten Datenpunkte einzuschließen. Auf diese Weise kann die
existierende Datenbasis "angereichert" werden. Das Wort "synthetisieren" meint, ein angereichertes
Modell aus einem Satz digitaler Datenpunkte zu erzeugen. Wie hierin
in Bezug auf die Verwendung von Datenpunkten aus digitalisierter
Messfühlerinformation
verwendet, meint "synthetisieren" ein Steuermodell,
um eine Steuermodellbasis zu erzeugen, die neue Datenpunkte umfasst, die
durch einen Prozess erzeugt wurden, bei dem existierende Datenpunkte
aus der existierenden Datenbasis "angereichert" wurden und ein "angereichertes" Modell erzeugt wird. Das Wort "Algorithmussoftware" mein ein Algorithmusprogramm,
das verwendet wird, um die Verarbeitung von Daten durch einen Computer
oder eine Datenverarbeitungseinrichtung zu steuern. Das Wort "extrahieren" beschreibt einen
einrichtungsimplementierten mathematischen Prozess oder einen softwaregesteuerten Computerprozess
des Auswählens
von Daten aus einem gegebenen Satz von Datenpunkten, basierend auf
vordefinierten Kriterien zum Auswählen von Daten. "Datenextraktion" ist ein softwaregesteuerter oder
einrichtungsimplementierter Prozess des Auswählens von Daten aus einem gegebenen
Satz von Datenpunkten, basierend auf einem vordefinierten Kriterium
zum Auswählen
aus dem Satz. Das Wort "expandieren" meint Erzeugen neuer
Datenpunkte, basierend auf einem Parameter oder auf Parametern,
konsistent mit einer ausgewählten
Gruppe von existierenden Datenpunkten. Das Wort "softwareimplementiert" bezieht sich, wie
es hierin verwendet wird, auf die Verwendung eines Softwareprogramms
auf einem speziellen Computersystem. In ähnlicher Weise beziehen sich
die Wörter "computerimplementierte
Einrichtung" auf
die Verwendung eines Computersystems bei einer speziellen Einrichtung.
Die Wörter "diskrete Daten" sind, wie sie hierin
verwendet werden, austauschbar mit "digitalisierte Daten", und "digitalisierte Daten" meint, wie hierin verwendet, Daten,
die elektromagnetisch in der Form einzeln isolierter, diskontinuierlicher
Daten oder Digits gespeichert sind. Das Wort "Datenverarbeitungseinrichtung" bezieht sich, wie
es hierin verwendet wird, auf eine CPU und ein Schnittstellensystem.
Das Schnittstellensystem gewährt
Zugang zu der CPU, so dass Daten eingegeben und durch die Datenverarbeitungseinrichtung
verarbeitet werden können.
-
Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Behältnis-/Transportkühlsystems,
das eine zugehörige
Logik verwendet, um den zuvor genannten Kompressorauslassdruck ebenfalls während Zeitdauern
wassergekühlten
Betriebs zu steuern und so die Notwendigkeit eines Wasserdruckschalters,
der in einem Kühlsystem
zu installieren ist, das einen wassergekühlten Kondensor hat, zu beheben.
-
Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Behältnis-/Transportkühlsystems
mit reduzierten Zeitdauern zyklischen Betreibens des Kompressors,
wodurch Anwenderwahrnehmung des Systembetriebs und das Leistungsvermögen verbessert
werden.
-
Noch
ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Behältnis-/Transportkühlsystems
mit mehreren in Wechselbeziehung stehenden, automatisierten Drucksteuersystemen,
wodurch für
gesteigerte Systemzuverlässigkeit
und reduzierte Systemwartung gesorgt wird.
-
Aus
dem vorangehend Gesagten wird klar, dass die Leistungsmerkmale des
vorliegenden erfindungsgemäßen Transportkühlsystems
gegenüber existierenden
Systemen stark verbesserte sind. Andere Merkmale der vorliegenden
erfindungsgemäßen Einrichtung
umfassen einfache Verwendung, verbesserte Bedienbarkeit, Wartbarkeit,
Ausbaufähigkeit
und verbesserte Expansions- und Diagnosefähigkeit.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Weitere
Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung und viele der begleitenden
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einfach erkannt, wenn
selbige durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden wird, wobei gleiche Bezugszeichen
darin gleiche Teile in den Figuren bezeichnen und wobei:
-
1 ein
vereinfachtes schematisches Diagramm ist, das ein Behältniskühlsystem
mit einem unter Druck gesetzten Empfänger, wie es den mit der Technik
von Transportkühlung
vertrauten Fachleuten bekannt ist, veranschaulich;
-
2 ein
vereinfachtes schematisches Diagramm ist, das ein Behältniskühlsystem
mit einem wassergekühlten
Kondensor, wie es den mit der Technik von Transportkühlung vertrauten
Fachleuten bekannt ist, veranschaulicht;
-
3 ein
Blockdiagramm ist, das ein Steuerungssystem veranschaulicht, das
für eine
Verwendung bei den in 1 und 2 gezeigten
Transportkühlsystemen
geeignet ist; und
-
4A, B eine Algorithmussoftware gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, die für eine Verwendung
mit dem in 3 gezeigten Steuersystem und
den in 1 und 2 gezeigten Transportkühlsystemen
geeignet ist.
-
Obwohl
die oben aufgezeigten Zeichnungsfiguren alternative Ausführungsformen
darlegen, werden auch andere Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung in Betracht gezogen, wie dies in der Diskussion angemerkt
wird. Auf jeden Fall stellt diese Offenbarung veranschaulichte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung nur im Wege der Veranschaulichung und nicht
beschränkend
dar. Von den mit der Technik vertrauten Fachleuten können viele andere
Modifikationen und Ausführungsformen
entwickelt werden, die in den Umfang und Gedanken der Prinzipien
dieser Erfindung fallen.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform(en)
-
Die
hierin wie folgt beschriebenen Ausführungsformen richten sich an
das von denjenigen in der Behältnis-/Transportkühlungsindustrie
lange empfundene Bedürfnis,
ein hoch effizientes Kühlsystem
bereitzustellen, das in der Lage ist, Kompressorauslassdruck auf
einen Maximalwert während
Zeitdauern zu steuern und zu beschränken, wenn die zugehörige Kondensordrucksteuersystemlogik
inaktiv ist. Eine herkömmliche
Kondensordrucksteuerlogik ist typischerweise beschränkt auf
Kondensorgebläsesteuermechanismen,
-einrichtungen und -verfahren. In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung können
die hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen einfach und zuverlässig funktionieren
ohne das Erfordernis eines Wasserdruckschalters, der irgendwo in
dem Kühlsystem
installiert ist, selbst wenn das Kühlsystem eine wassergekühlte Kondensoreinheit
verwendet.
-
1 ist
ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform
eines Behältniskühlsystems 10 mit
einem unter Druck gesetzten Empfänger 18 veranschaulicht,
wie es den mit der Technik von Behältnis-/Transportkühlsystemen
vertrauten Fachleuten bekannt ist. Der Betrieb des Kühlsystems
kann am besten verstanden werden, wenn bei dem Kompressor 11 begonnen
wird, wo das Ansauggas (Kühlmittel)
auf eine höhere
Temperatur und einen höheren
Druck komprimiert wird. Wenn mit dem luftgekühlten Kondensor 16 gearbeitet
wird, strömt
das Gas durch das Kompressorauslassserviceventil 12 in
ein Druckregulierventil 14, das normalerweise offen ist.
Das Druckregulierventil 14 begrenzt die Strömung von
Kühlmittel,
um einen vorbestimmten minimalen Auslassdruck aufrechtzuerhalten.
Kühlmittelgas
bewegt sich dann in den luftgekühlten
Kondensor 16. Luft, die über eine Gruppe von Kondensorrohrschlangenlamellen
oder -rohren strömt,
kühlt das
Gas auf seine Sättigungstemperatur.
Durch Entnehmen latenter Wärme
kondensiert das Gas zu einer Flüssigkeit
hohen Drucks/hoher Temperatur und strömt zu einem Empfänger 18,
der zusätzliche
Füllmenge
speichert, die für
Niedertemperaturbetrieb notwendig ist. Herkömmliche Kondensordruckkontrollmessfühler/-sensoren
(beziffert als 320 in 3) können in
dem Empfänger 18 installiert
sein oder können
an irgendeinem Punkt an der Hochdruckseite des Kühlsystems 10 angeordnet sein,
um das System 10 für
eine Verwendung mit einer Drucksteuerlogik anzupassen, so dass Hochseitendrücke begrenzt
und aufrechterhalten werden können.
Das Wort "Hochdruckseite" bezieht sich, wie es
hierin verwendet wird, auf den Bereich des Kühlsystems zwischen dem Kompressorauslassserviceventil 12 und
dem Thermostatexpansionsventil 26. Von dem Empfänger 18 verläuft das
flüssige
Kühlmittel
weiter durch ein manuelles Flüssigkeitsleitungsventil 20,
einen Filtertrockner 22 (der das Kühlmittel sauber und trocken
hält) und
einen Wärmetauscher 24,
der eine Unterkühlung
des flüssigen
Kühlmittels steigert,
zu einem Thermostatexpansionsventil 26. Wenn das flüssige Kühlmittel
durch die Düse
des Expansionsventils 26 strömt, verdampft einiges davon in
ein Gas (flash gas). Wärme
wird aus der Rückkehrluft
von dem Rest der Flüssigkeit
absorbiert, was bewirkt, dass sie in der Verdampferrohrschlange 28 verdampft.
Der Dampf strömt
dann durch ein Saugmodulationsventil 30 (und ein Saugsolenoidventil 32 unter
bestimmten Bedingungen) zurück
zu dem Kompressor 11. Eine Thermostatexpansionsventil verdickung 34 an
der Ansaugleitung nahe dem Auslass der Verdampferrohrschlange 28 kontrolliert
das Thermostatexpansionsventil 26 und hält so eine konstante Überhitzung
an dem Rohrschlangenauslass unabhängig von Belastungsbedingungen
aufrecht, ausgenommen bei abnormal hohen Behältnistemperaturen, wie z.B.
während
des Herabfahrens (Ventil bei maximalem Betriebsdruckzustand).
-
2 ist
ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines Behältniskühlsystems 100 mit
einem wassergekühlten
Kondensor 110, das den mit der Technik von Transportkühlung vertrauten
Fachleuten bekannt ist. Die Arbeitsweise des Kühlsystems 100 ist ähnlich derjenigen,
die hierin zuvor für das
Behältniskühlsystem 10 mit
einem Empfänger 18 beschrieben
wurde. Daher wird die Arbeitsweise des Kühlsystems 100 hierin
im Anschluss nur in Bezug auf Einzelheiten beschrieben, die zwischen
den zwei Kühlsystemen 10, 100 verschieden
sind, um Kürze und
Klarheit zu wahren. Wenn z.B. Kühlmittelgas
aus dem luftgekühlten
Kondensor 108 ausgelassen wird, bewegt es sich durch einen
wassergekühlten
Kondensor 110, der einen Wassereinlass 111 und
einen Wasserauslass 115 hat, wo es über ein wassergekühltes Rohrschlangenbündel (nicht
gezeigt) strömt. Das
Kühlmittelgas
wird dann auf seine Sättigungstemperatur
gekühlt
und verlässt
den wassergekühlten
Kondensor 110 als eine Hochdruck-/Sättigungsflüssigkeit. Von dem wassergekühlten Kondensor 110 ist
die Arbeitsweise hierin zuvor für
das Behältniskühlsystem 10 beschrieben.
Generell hat der wassergekühlte
Kondensor 110 einen Wasserdruckschalter (nicht gezeigt),
der an seine Wasserversorgungsleitung gekoppelt ist, um luftgekühltes Kondensieren
zu aktivieren, wenn kein Wasser über
den Wassereinlass 111 zugeführt wird.
-
Unter
weiterer Bezugnahme auf 2 kann das Saugsolenoidventil 126 in
seiner vollständig
offenen Position betrieben werden, in der es dem die Verdampfereinheit 122 verlassenden
Kühlmitteldampf niedrigen
Drucks ermöglicht,
uneingeschränkt
in die Kompressoreinheit 102 zu strömen. Das Ansaugsolenoidventil 126 kann
auch in seiner vollständig
geschlossenen Position betrieben werden, wo es die Eingangs- (Saug-)
Leitung der Kompressoreinheit 102 beschränkt, um
die Strömung
von Kühlmitteldampf
niedrigen Drucks zu unterbinden. Es kann leicht erkannt werden,
dass ein Betreiben des Saugsolenoidventils 126 in seiner
vollständig
geschlossenen Position die Kompressoreinheit 102 daran
hindert, eine kontinuierliche Quelle von Kühlmitteldampf niedrigen Drucks,
der komprimiert werden soll, zu empfangen, wodurch die Kompressoreinheit 102 daran
gehindert wird, neuen, komprimierten, heißen Kühlmitteldampf in die luftgekühlte Kondensoreinheit 108 zu
injizieren. Die reduzierte Zufuhr von komprimiertem, heißem Kühlmitteldampf,
der durch die Kompressoreinheit 102 ausgelassen wird, erlaubt den
Kondensoreinheiten 108, 110 mehr Zeit, um abzukühlen und
den existierenden, komprimierten, heißen Kühlmitteldampf, der aktuell
durch die Kondensorrohrschlangen strömt, zu verflüssigen.
Wenn der komprimierte, heiße
Kühlmitteldampf
weiterhin verflüssigt
wird, verliert die Auslassleitung der Kompressoreinheit 102 weiterhin
ihre existierende Versorgung mit komprimiertem, heißem Kühlmitteldampf.
Dieser Prozess führt
dann zu einem niedrigeren Druck in der Auslassleitung der Kompressoreinheit.
Die mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleute erkennen, dass
der zuvor genannte niedrigere Druck sich aus einer wohl bekannten
mathematischen Beziehung P1V1/T1 = P2V2/T2 ergibt, wobei P, V und T jeweils den Druck,
das Volumen und die Temperatur in einem geschlossenen System wiedergeben.
In gleicher Weise kann das Saugmodulationsventil 124 in
einer vollständig
geschlossenen oder offenen Position betrieben werden, um die Versorgung
von Kühlmitteldampf niedrigen
Drucks zu der Kompressoreinheit 102 zu begrenzen. Das Saugmodulationsventil 124 kann
jedoch auch wahlweise bei irgendeiner Zahl von teilweise geschlossenen
oder teilweise offenen Positionen betrieben werden, um die Menge
von Kühlmitteldampf
niedrigen Drucks, der dem Eingang der Kompressoreinheit 102 zugeführt wird,
genauer zu kontrollieren und zu begrenzen. Sich nun der Beziehung P1V1/T1 =
P2V2/T2,
auf die hierin zuvor Bezug genommen wurde, erinnernd, kann einfach
gesehen werden, dass das kalte, flüssige Kühlmittel mit einer geringeren
Temperatur T2 nun in dem geschlossenen System
festen Volumens enthalten sein wird, wobei V1 =
V2 ist, es nun aber auch einen geringeren
Druck aus P2 hat. Die vorliegenden Erfinder
haben erkannt, dass Flüssigkeitsleitungsdrücke auch
einfach durch Vorsehen von (einem) Kondensoreinheitsgebläse(n) 132 reduziert
werden können,
um die Temperatur des komprimierten, heißen Kühlmitteldampfes weiter zu reduzieren
während
Zeitdauern, wenn das/die Kondensorgebläse 132 normalerweise
ausgeschaltet sind, d.h. Zeitdauern, wenn die normalen Kondensoreinheitdrucksteuerungen
inaktiv sind. Die vorliegenden Erfinder haben ferner erkannt, dass
Flüssigkeitsleitungsdrücke in einem
Transportkühlsystem 100, das
Kondensorwasserkühlfähigkeit
besitzt, auch einfach reduziert werden könnte durch Verwendung derselben
Prinzipien, wie sie hierin oben beschrieben wurden, während Zeitdauern
der Kondensorwasserkühlung,
wodurch die Notwendigkeit, einen Wasserdruckschalter zu verwenden,
um ein sicheres Wasserdruckniveau für das Kühlsystem 100 aufrechtzuerhalten,
beseitigt wird.
-
Nun
auf 3 blickend, veranschaulicht ein Blockdiagramm
ein Steuersystem 300, das geeignet ist für die Verwendung
mit den Transportkühlsystemen 10 und 100,
die jeweils in den 1 und 2 gezeigt
sind, um den Auslassdruck des Kompressors 11, 102 zu
steuern. Um Klarheit zu wahren, wird das Steuersystem hierin im
Anschluss unter Bezugnahme auf das in 2 gezeigte
Kühlsystem 100 beschrieben.
Es ist jedoch leicht zu verstehen, dass das Steuersystem 300 genauso
gut mit dem in 1 gezeigten Kühlsystem 10 funktioniert.
Das Steuersystem 300 weist einen Datenprozessor 302 auf,
der Signale von einem Analog-zu-digital-Wandler 318 empfängt. Der
Analogzu-digital-Wandler 318 digitalisiert Signale von
einem Kompressorauslassleitungsdrucksensor 320, der strategisch
in der Flüssigkeitsleitung
des Kühlsystems 100 angeordnet
ist. Wie hierin im Anschluss im Detail erklärt wird, steuert der Datenprozessor 302 selektiv
das/die Kondensorgebläse 132,
das Ansaugmodulationsventil 124, das Saugsolenoidventil 126 und/oder
die Kompressor/Motoreinheit 102, basierend auf den digitalen Werten,
die von dem Kompressorauslassleitungsdrucksensor 320 ausgelesen
werden. Vorbestimmte Druckwerte sind in einer Speichereinheit 312 zusammen
mit der Algorithmussoftware (beziffert als 400 in den 4A, B) gespeichert. Am stärksten bevorzugt sind die vorbestimmten
Druckwerte und die Algorithmussoftware 400 in einem PROM
gespeichert, wie z.B. einem EEPROM, die den mit der Computertechnik
vertrauten Fachleuten bekannt sind. Es ist einfach zu erkennen,
dass die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die in 3 gezeigte
exakte Ausführungsform
begrenzt ist und dass viele andere Typen von Speichereinheiten ebenfalls
verwendet werden können,
um die vorliegende Erfindung
-
auszuführen. Am
stärksten
bevorzugt hat das Steuersystem 300 eine Echtzeituhr (reail
time clock, RTC) und eine Speicherkontrolleinheit 308 sowie
eine Speichereinheit 306 mit einer Batterieleistungsreservefähigkeit 310,
um die Integrität
von in der Speichereinheit 306 gespeicherten Datenbasen während Zeitdauern
unterbrochener Leistungszufuhr zu dem Kühlsystem 100 zu gewährleisten.
Der zuvor genannte digitalisierte Datenwert des Auslassleitungsdrucksensors 320 wird
dann in der Speichereinheit 306 gespeichert zur Verarbeitung
durch den Datenprozessor 312 in Übereinstimmung mit durch die Algorithmussoftware 302 vorgegebenen
Instruktionen. Das Steuersystem 300 hat auch eine Stromversorgung 304,
um dem Datenprozessor 302 Strom zu liefern. Eine Anzeige 314 und
eine Tastatur (keypad) 316 oder eine ähnliche Einrichtung sind vorgesehen, um
visuelle Druckmesswerte bereitzustellen und um einem Betreiber die
Fähigkeit
zu erlauben, auf die Betriebsparameter des Steuersystems 300 manuell zuzugreifen
und sie zu modifizieren, wenn erwünscht oder notwendig. Somit
kann ein Betreiber eines Systems 300 die Systemeinstellpunkte
einfach anpassen, um z.B. während
genau definierter Zeitdauern zu arbeiten, wenn die Standardkondensordrucksteuerlogik
nicht arbeitet oder während
genau definierter Zeitdauern, wenn der wassergekühlte Kondensor 110 wassergekühlt wird,
wie hierin zuvor angegeben.
-
Eine
Steuereinheit 322 ist als über einen Datenbus 334 mit
einem vorbestimmten Satz von Aktuatoren/Messfühlern 336, 338, 340, 342 wirkmäßig gekoppelt
zu sehen. Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass eine
Kombination von Aktuatoren einschließlich eines Kondensorgebläseaktuators 324,
eines Saugmodulationsventilaktuators 326, eines Saugsolenoidventilaktuators 328 und
eines Kompressormotoraktuators 330, die betriebsfähig vorgesehen
sind, zu der vorliegenden Erfindung führen. Wie hierin zuvor beschrieben,
ergibt ein strategisches Betreiben eines oder mehrerer der Aktuatoren gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das erwünschte Ergebnis des genauen
und präzisen
Steuerns des Auslassdrucks des Kompressors 102 auf einen
Maximalwert mittels der Datenprozessorsteuerung 302, wenn
die Standardkondensordrucksteuerlogik ausgeschaltet ist oder nicht
arbeitet oder wenn das System 100 in seinem wassergekühlten Betriebsmodus
ist.
-
4A, B veranschaulichen eine Algorithmussoftware 400 in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die für eine Verwendung mit dem in 3 gezeigten
Steuersystem 300 und den jeweils in den 1 und 2 gezeigten
Transportkühlsystemen 10, 100 geeignet ist.
Wie hierin zuvor ausgeführt,
ist der Zweck der Algorithmussoftware 400, den Auslassdruck
des Kompressors 102 während
Zeitdauern, wenn die normalen Kühlsystemkompressordrucksteuerungen
ausgeschaltet sind, mittels eines Datenprozessors 302 auf einen
Maximalwert zu steuern und zu begrenzen. Im Allgemeinen ist der
Datenprozessor 302 mit einem oder mehreren Sensoren/Messfühlern 320 kombiniert,
um den Flüssigkeitsleitungsdruck
(liquid line pressure – LLP)
des Kühlsystems 100 zu
erfassen und selektiv eine oder mehrere Handlungen einzuleiten,
wenn der zuvor genannte Flüssigkeitsleitungsdruck
oberhalb eines voreingestellten Grenzwerts ist. Zum Beispiel kann
der Datenprozessor 302 das/die Kondensorgebläse 108 an-
und/oder ausschalten, das Saugsolenoidventil (SSV) 126 schließen und/oder öffnen, das
Saugmodulationsventil (SMV) 124 schließen und/oder öffnen und/oder
den Kompressor 102 an- und/oder ausschalten. Wenn der Flüssigkeitsleitungsdruck
unter einen voreingestellten Grenzwert sinkt, geht der Datenprozessor 302 einen
Schritt zurück.
Wenn der Flüssigkeitsleitungsdruck
weiterhin unter dem voreingestellten Grenzwert für eine vordefinierte Zeitdauer
verbleibt, geht er noch einen weiteren Schritt zurück. Dieser
Prozess wird fortgesetzt, bis eine normale Kühlsystemsteuersequenz erreicht
ist.
-
Unter
Bezugnahme nun auf 4A kann man sehen, dass die
zuvor genannte Prozesssteuerung mit einem Kühlsystem 100 beginnt,
das in seinem normalen Modus arbeitet, wie in Block 402 dargestellt.
Während
des Betriebs des Kühlsystems 100 wird
der Auslassdruck des Kompressors 102 über das Steuersystem 300 überwacht,
um festzustellen, ob der Flüssigkeitsleitungsdruck
gleich oder größer als
310 psi (2,14 MPa) ist, wie in Block 404 dargestellt. Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und
es soll verstanden werden, dass andere Flüssigkeitsleitungsdruckgrenzwerte
genauso gut verwendet werden können,
um das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren
zum Steuern der Auslassdrücke
des Kompressors 102 auszuführen. Wenn der Flüssigkeitsleitungsdruck
geringer als 310 psi (2,14 MPa) ist, tut das Steuersystem 300 nichts, und
ein normaler Betrieb des Kühlsystems 100 wird weiterhin
zugelassen. Wenn herausgefunden wird, dass der Flüssigkeitsleitungsdruck
gleich oder größer als
310 psi (2,14 MPa) ist, fährt
das Steuersystem 300 dann fort, eine Feststellung dahingehend
zu treffen, ob das/die Kondensorgebläse 108 an sind, wie
in Block 406 dargestellt. Diese Bestimmung wird durchgeführt, wenn
der Datenprozessor 302 die von dem Kondensorgebläsesensor 336 über den
Analog/Digital-Wandler 318 zur Verfügung gestellten digitalen Daten
ausliest. Wenn herausgefunden wird, dass das/die Kondensorgebläse 108 aus
sind, fährt das
Steuersystem 300 fort, das/die Kondensorgebläse 108 anzuschalten,
wie in Block 408 dargestellt. Das/die Kondensorgebläse 108 werden
dann 5 s lang laufen gelassen, und zu diesem Zeitpunkt wird der
Flüssigkeitsleitungsdruck
erneut überprüft, um festzustellen,
ob der Flüssigkeitsleitungsdruck
gleich oder geringer als 310 psi (2,14 MPa) ist, wie in den Blocks 410 und 412 veranschaulicht.
Wenn, wie in Block 406 dargestellt, das/die Kondensorgebläse 108 an
sind oder wenn alternativ herausgefunden wird, dass der Flüssigkeitsleitungsdruck
größer als 310
psi (2,14 MPa) ist, wie in Block 412 dargestellt, fängt das
Steuersystem 300 an, eine Feststellung dahingehend zu treffen,
ob das Saugsolenoidventil 126 offen ist, wie in Block 420 veranschaulicht.
Wenn, wie in Block 420 gezeigt, herausgefunden wird, dass
das Saugsolenoidventil 126 in seiner geschlossenen Position
ist, beginnt das Steuersystem 300 dann, das Saugsolenoidventil 126 zu
schließen,
wie in Block 422 gezeigt. Wenn das/die Kondensorgebläse 108 aktiviert
wurden als Ergebnis davon, dass ein Flüssigkeitsleitungsdruck gleich
oder größer als
310 psi (2,14 MPa) ist und ein Betreiben des/der Kondensorgebläse 108 für eine vorbestimmte
Zeitdauer den Flüssigkeitsleitungsdruck
nicht auf 210 psi oder weniger senkt, wird/werden das/die Kondensorgebläse 108 kontinuierlich
laufen gelassen, bis schließlich
ein solcher Zustand erreicht ist, wie in den Blocks 412, 414 und 416 dargestellt.
Wenn der Flüssigkeitsleitungsdruck
auf 210 psi (1,45 MPa) oder weniger sinkt, schaltet das Steuersystem 300 den/die
Kondensorgebläse 108 aus,
wie in Block 418 veranschaulicht, und dem Kühlsystem 100 wird
erlaubt, seinen normalen Betrieb wieder aufzunehmen, wie in Block 402 aus 4A gezeigt.
-
Unter
weiterer Bezugnahme auf die 2, 3 und 4A beginnt
das Steuersystem 300, den Flüssigkeitsleitungsdruck direkt
nach dem Schließen
des Saugsolenoidventils 126 auszulesen. Wie in den Blocks 424, 426 und 428 gezeigt,
fährt das
Steuersystem 300 fort, das Saugsolenoidventil 126 wieder
zu öffnen,
falls und wenn der Flüssigkeitsleitungsdruck
schließlich
210 psi (1,45 MPa) oder weniger erreicht. Wenn ein Schließen des
Saugsolenoidventils 126 den Flüssigkeitsleitungsdruck nicht
sofort auf 310 psi (2,14 MPa) oder weniger senkt, beginnt das Steuersystem 300,
auch das Saugmodulationsventil 124 zu schließen, wie
in Block 430 veranschaulicht. Wie in Block 430 gezeigt,
wird das Saugmodulationsventil 124 dann schrittweise durch
das Steuersystem 300 in 20%-Schritten geöffnet, bis
der Flüssigkeitsleitungsdruck
unterhalb von 310 psi (2,14 MPa) ist, wie dies durch Auslesen
der durch den Saugmodulationsventilsensor 338 bereitgestellten Signale
festgestellt wird. Es soll jedoch verstanden werden, dass die vorliegende
Erfindung nicht darauf beschränkt
ist und dass das Saugmodulationsventil 124 ebenso gut in
anderen als den hierin zuvor beschriebenen 20%-Schritten schrittweise
geöffnet werden
kann, um das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Wenn
ein Schließen
sowohl des Saugsolenoidventils 126 als auch des Saugmodulationsventils 124 den
Flüssigkeitsleitungsdruck
nicht auf 310 psi (2,14 MPa) oder weniger senkt, beginnt das Steuersystem 300,
auch den Kompressor 102 auszuschalten, wie in Blocks 432 und 434 gezeigt,
die jeweils in den 4A und 4B veranschaulicht
sind. Unter Bezugnahme nun auf 4B beginnt
das Steuersystem 300 dann festzustellen, ob der Flüssigkeitsleitungsdruck
auf 210 psi (1,45 MPa) oder weniger gesunken ist, wie in Block 436 veranschaulicht.
Wenn der Flüssigkeitsleitungsdruck
oberhalb von 210 psi (1,45 MPa) bleibt, wird der Kompressor 102 in
seinem ausgeschalteten Modus gehalten, wie gezeigt. Wenn der Flüssigkeitsleitungsdruck
auf 210 psi (1,45 MPa) oder weniger sinkt, wird der Kompressor 102 wieder
angeschaltet, wie in Block 438 gezeigt. Direkt nach dem
Wiederanschalten des Kompressors 102, wie in Block 438 gezeigt,
wird der Flüssigkeitsleitungsdruck
wieder überprüft, um zu
gewährleisten,
dass der Flüssigkeitsleitungsdruck
weiterhin bei oder unterhalb von 210 psi (1,45 MPa) ist, wie in
Block 440 veranschaulicht. Gleichermaßen ist die vorliegende Erfindung
nicht darauf beschränkt
oder begrenzt, Arbeitsergebnisse zu liefern, die auf die Erfassung
von Flüssigkeitsleitungsdrücken von
210 psi (1,45 MPa) be zogen sind. Es sollte verstanden werden, dass
die vorliegenden Erfinder herausgefunden haben, dass die vorangehenden
Druckwerte von 310 psi (2,14 MPa) und 210 psi (1,45 MPa) die besten
Arbeitsergebnisse liefern und dass andere diskrete Druckwerte auch
funktionieren, um das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren zu implementieren.
Wenn der Flüssigkeitsleitungsdruck
auf 310 psi oder mehr ansteigt, wird der Kompressor 102 wieder
ausgeschaltet, und das Verfahren des zyklischen Betreibens des Kompressors 102 wird
wiederholt, wie in 4B veranschaulicht. Wenn vor
dem Abschalten des Kompressors 102 herausgefunden wird,
dass der Flüssigkeitsleitungsdruck
geringer als 310 psi (2,14 MPa) ist, wie in Block 432 aus 4A gezeigt,
trifft das Steuersystem 300 eine nachfolgende Feststellung
dahingehend, ob der Flüssigkeitsleitungsdruck
bei oder unterhalb von 210 psi (1,45 MPa) ist, wie in Block 440 aus 4B gezeigt.
Wenn der Flüssigkeitsleitungsdruck
bei oder unterhalb von 210 psi (1,45 MPa) ist, fährt das Steuersystem 300 fort,
das Saugsolenoidventil 126 wieder zu öffnen, wie in den Blocks 424, 426 und 428 aus 4A wiedergegeben.
Die Steuersequenz fährt
dann fort, sich zu deren vorangehender Schrittsequenz zurück zu bewegen,
bis ein normaler Betrieb des Systems 100 erreicht ist,
wie hierin zuvor angegeben.
-
Indem
die bevorzugten Ausführungsformen somit
in ausreichenden Einzelheiten beschrieben wurden, um den mit dem
Stand der Technik vertrauten Fachleuten zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung
ohne übermäßigen Experimentieraufwand durchzuführen, können die
Fachleute einfach andere verwendbare Ausführungsformen innerhalb des
Umfangs der hier angefügten
Ansprüche
erkennen. Obwohl die vorliegende Erfindung als in Transportkühlsystemen
verwendbar beschrieben wurde, verstehen und anerkennen die mit dem
Stand der Technik vertrauten Fachleute z.B. einfach, dass die vorliegende Erfindung
wesentlichen Nutzen hat und viele Vorteile auch in anderen Typen
von Kühlsystemen
bietet. Im Allgemeinen würde
die Kühlindustrie
die vorliegende Erfindung beim Erreichen einer zuverlässigen und
effizienten Kühlung
für diejenigen
Produkte nützlich
finden, bei denen hohe Standards aufrechterhalten werden müssen und
eine Energieverschwendung vermieden werden muss, um Ressourcen zu
bewahren.
-
Angesichts
der vorangehenden Beschreibungen sollte es ersichtlich sein, dass
die vorliegende Erfindung eine wesentliche Abkehr vom Stand der Technik
in Konstruktion und Arbeitsweise wiederspiegelt. Obwohl spezielle
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung hierin im Detail beschrieben wurden,
sollte jedoch verstanden werden, dass verschiedene Abänderungen,
Modifikationen und Ersetzungen daran durchgeführt werden können, ohne
auf irgendeine Art von dem Umfang der vorliegenden Erfindung, wie
er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert
ist, abzuweichen.