DK150251B - Reguleringsindretning til kaeleanlaeg - Google Patents

Description

150251

Den foreliggende opfindelse angår en reguleringsindretning til et \ køleanlæg af den i den indledende del af krav 1 angivne art.

Ekspansionsventilen er sædvanligvis af den termostatiske type og afføler et tryk, som står i relation til kølemediets overhedningstemperatur og sammenligner dette tryk méd kølemediets mætningstryk i fordamperen. Den termiske ekspansionsventil søger primært at opretholde en konstant differens mellem disse tryk, hvoraf skulle følge, at kølemediets overhedningsgrad blev konstant. Det har imid-, lertid vist sig, at man med det beskrevne system ikke opnår en tilfredsstillende konstant overhedningsgrad, men at der er risiko for, at væskeformigt kølemedium når kompressoren. En sådan "overkogning" kan specielt indtræffe ved et lavt kølebehov hos køleobjektet.

2 150251

En medvirkende årsag til forholdet er, at et køleanlæg, der er udrustet med et styresystem, der også omfatter en termisk ekspansionsventil, får et relativt begrænset arbejdsområde. Ekspansionsventilen skal dimensioneres for den mindst beregnede trykdifferens, dvs. for den mindst forekommende forskel mellem trykket i kølemediet før ventilen, dvs. i princippet kondensatortrykket, og trykket efter ventilen dvs. i princippet fordampningstrykket. Denne trykdifferens er normalt lavest om vinteren. Om sommeren vil trykdifferensen over den statiske ekspansionsventil være større. Dette indebærer, at ventilen skal overdimensioneres, hvilket medfører en dårlig styrenøj-agtighed.

I og for sig kan man forhindre den nævnte "overkogning" af kølemediet ved installation af en varmeveksler eller en væskeudskiller mellem fordamperen og kompressoren, men en sådan udrustning medfører ekstra omkostninger og tjener intet formål i køleprocessen som sådan.

Den foreliggende opfindelse har til formål at undgå de påviste u-lemper, som findes ved kendte køleanlæg af den indledningsvis nævnte art, og reguleringsindretningen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det der er angivet i den kendetegnende del af krav 1.

Det første målepunkt lægges således, at det afføler kølemediets mætningstilstand i fordamperen. Det andet målepunkt kan enten, ved det såkaldte direkte system, placeres i direkte tilslutning til køleobjektet, f.eks. i et kølelager, eller fortrinsvis, ved det såkaldte indirekte system, i kuldebærerkredsen. Forudsætningen for, at en placering i et kølelager skal give den anden styreindretning en sikker funktion er, at luften i dette cirkuleres således, at temperaturaffølingen giver en relevant værdi.

I en videreudviklet udførelsesform ifølge opfindelsen omfatter den anden styreindretning et temperaturaffølingsorgan, der er sluttet til en regulator, der er indrettet til at styre en motor, der igen 150251 3 kan åbne eller lukke ekspansionsventilen.

Regulatoren kan i og for sig være af elektrisk eller pneumatisk type, men en elektrisk regulator er specielt passende for formålet. Hvis reguleringsindretningen omfatter en elektrisk regulator er det nemlig relativt enkelt at videreudvikle systemet således, at man opnår yderligere forbedringer i sammenligning med hidtil kendte systemer. Således kan man dels udforme reguleringsindretningen således, at anlæggets virkningsgrad ved delbelastning,-dvs. ved mindsket kølebehov hos køleobjektet, forbedres, og dels kan man indføre en ekstra styrefunktion, der sikrer, at kølemediet i væskeform ikke kan nå kompressoren.

Hvis kompressoren i et køleanlæg med et vist kølemedium arbejder med fuld kapacitet, vil der ved en vis temperatur uden for kondensatoren og en ønsket temperatur i kuldebærerstrømningen til køleobjektet være et vist forhold mellem ud- og indgående tryk omkring kompressoren. Hvis nu køleobjektets kølebehov mindskes, reguleres kompressorens kapacitet ned i forhold hertil. Derved skulle man i og for sig kunne beholde samme temperaturdifferens mellem kølemediets mætningstilstand i fordamperen og kuldebærerstrømningen, der er indstillet i regulatoren, som en forud bestemt værdi, og som regulatoren forsøger at opretholde, også ved dette nye driftsforhold. Imidlertid kan man ved at mindske denne temperaturdifferens, dvs. i praksis forhøje mætningstemperaturen af kølemediet i fordamperen, eftersom man forsøger at holde temperaturen i den til køleobjektet udgående kuldebærerstrømning konstant, opnå en højere fordampningstemperatur, hvilket indebærer, at kompressorens specifikke kraftforbrug mindskes. Man opnår altså en forbedret delbelastningsvirkningsgrad.

I praksis arrangerer man et organ i kompressoren til at styre regulatorens nævnte forudbestemte værdi afhængig af kompressorens kapacitetsindstilling. Den mest gunstige funktionelle samvirken mellem kompressorkapaciteten og den forudbestemte værdi skal na- 4 150251 turligvis fastsættes i forvejen.

Angående den foreslåede ekstra styrefunktion, der skal sikre, at kølemediet i væskeform ikke kan nå kompressoren, kan denne være indrettet således, at der foregår en afføling af temperaturdifferensen mellem kølemediet i mætnin'gstilstand i fordamperen og et punkt i kredsløbet mellem fordamperen og kompressoren, og således, åt motoren derefter påvirkes overordnet til at lukke ekspansionsventilen, når temperaturdifferensen bliver mindre end en forudbestemt værdi. Under hensyntagen til det styrende systems træghed er det fordelagtigt at indføre en forsinkelsesfunktion, der står i relation til systemets tidskonstant.

En udførelsesform for opfindelsen skal som et eksempel i det følgende beskrives nærmere med henvisning til tegningen, der skematisk viser en reguleringsindretning til et køleanlæg.

På tegningen betegner 1 en kompressor, 2 en kondensator, 3 en ekspansionsvent'il, styret af en motor og 4 en fordamper, der ved hjælp af rørledninger 5, 6, 7, 8 er forenet til en cirkulations-kreds, der indeslutter et kølemedium.

Fordamperen fungerer som en varmeveksler, der tilføres varme fra et køleobjekt, f.eks. et kølelager, ved hjælp af en kuldebærer, der cirkulerer med konstant strømning i et lukket kredsløb. Kulde-bæreren træder ind i fordamperen gennem et indløb 9 og forlader fordamperen gennem et udløb 10. Et temperaturaffølingsorgan 11 er arrangeret til at afføle temperaturen i kuldebæreren, når denne forlader fordamperen, og afgiv„e impulser til kompressorens kapacitetsstyreanordning. Man forsøger at holde temperaturen i den fra fordamperen afgående kuldebærer konstant, hvilket indebærer, at kompressorens kapacitet skal reguleres efter køleobjektets afkølingsbehov. Hvis dette mindskes, synker temperaturen i kuldebæreren, hvilket via temperaturaffølingsorganet 11 medfører, at den nævnte kapacitetsstyreindretnings indstilling ændres således, at kompressorens kapacitet mindskes, hvilket igen medfører at 150251 5 kuldebærerens temperatur går tilbage til den ønskede værdi.

En regulator, i dette tilfælde af elektrisk type, er markeret med 12 på tegningen. Den modtager signaler dels fra det nævnte tempe-raturaffølingsorgan 11 og dels fra et lignende organ 13, der er indrettet til af afføle temperaturen af kølemediets mætningstilstand i fordamperen. Regulatoren sammenligner differensen mellem signalerne modsvarende de nævnte temperaturer, med en i regulatoren indstillet forudbestemt værdi, og giver ved afvigelsen den motordrevne ekspansionsventil 3, i dette tilfælde forsynet med en elektrisk motor, signal til at åbnes, eller lukkes således, at den ønskede temperaturdifferens holdes konstant.

Regulatoren kan være mere eller mindre avanceret, og karakteriseres ved P-, PI-, PD- eller PID-funktioner og af en indre proces-tilbageføring (simuleret tilbageføring) eller har signaltilbageføring fra ekspansionsventilen, hvilket kan opnås ved en resistiv, kapacitiv eller induktiv signalgiver, der er koblet til ekspansionsventilen.

Den viste udførelsesform er imidlertid yderligere udviklet. Kompressorens kapacitetsstyreindretning er forsynet med en signalgiver 14, der formidler information til regulatoren 12 angående kapacitetsniveauet. Denne information bringes til at styre den forudbestemte værdi for den nævnte temperaturdifferens efter en forudbestemt funktionssamvirken, der indebærer, at en formindsket kapacitet medfører en formindsket temperaturdifferens. Som allerede beskrevet ovenfor er formålet med dette arrangement at forbedre kompressorens virkningsgrad ved delbelastning, dvs. et kølebehov hos køleobjektet, der er mindre end maksimalt.

For at sikre, at kølemediet i væskeform ikke når kompressoren er et temperaturaffølingsorgan 15 anbragt således, at det afføler temperaturen i ledningen 5 mellem fordamperen og kompressoren, og giver impulser til regulatoren 12, der sammenligner temperaturen i det nævnte punkt med en temperatur, der indikeres af temperaturaf-

Claims (3)

1. Regulerinsindretning til et køleanlæg med en kompressor (1), en kondensator (2), en ekspansionsventil (3) og en fordamper (4), der er' forbundet i et lukket kredsløb indeholdende et kølemedium, hvor der tilføres fordamperen (4) varme fra et objekt, der skal afkøles, fortrinsvis ved hjælp af en i et kredsløb ført konstant strømning af en kuldebærer, og hvor kompressorens kapacitet ved hjælp af en første styreindretning varieres afhængigt af køleobjektets kølebehov, kendetegnet ved, at en anden styre-indretning er indrettet til af afføle temperaturdifferensen mellem et første målested (13) i kølemediet i mætningstilstand i fordamperen (4) og et andet målested (11) i køleobjektet eller i kuldebæ-rerkredsen, og til at styre ekspansionsventilen (3) således, at temperaturdifferensen holdes konstant.

2. Reguleringsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det første målested (13) befinder sig nær fordamperens køleme-dieudløb.

3. Reguleringsindretning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den anden styreindretning omfatter et på det første målested (13) anbragt første affølingsorgan og et på det andet målested (11) anbragt andet affølingsorgan, og at begge affølingsor-ganer er tilsluttet en regulator (12), som er indrettet til at styre en motor, der er indrettet til at åbne eller lukke ekspan-sio.nsventilen (3).