DE102004048940A1 - Method for controlling the operation of a chiller system has the suction chamber of the piston type compressor periodically isolated by a pulse width modulated control signal - Google Patents

Abstract

A method for controlling the operation of a chiller system has the suction chamber (21) of the piston type (15) compressor periodically closed by a pulse width modulated control signal with varying effect to match the cooling conditions. The suction chamber is closed by a hydraulic/pneumatic valve (33) powered by a linking duct (41) to the pressure chamber (25) of the compressor and fitted with a control valve (45) operated by a PID control (47). The maximum pulse width modulation is 60 seconds and preferable 15 seconds, and a minimum value of 1 second.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Leistung eines Hubkolbenverdichters einer Kälteanlage, bei dem der Verdichter wenigstens einen Saugraum aufweist, aus dem gasförmiges Kältemittel angesaugt wird, und bei dem der Verdichter wenigstens einen Druckraum besitzt, in dem das Kältemittel komprimiert wird. Die Erfindung betrifft ferner einen entsprechenden Hubkolbenverdichter einer Kälteanlage.The The invention relates to a method for controlling the power of a Reciprocating compressor of a refrigeration system, in which the compressor has at least one suction chamber, from which gaseous refrigerant is sucked, and wherein the compressor at least one pressure chamber owns, in which the refrigerant is compressed. The invention further relates to a corresponding Reciprocating compressor of a refrigeration system.

In Kälteanlagen dienen Hubkolbenverdichter zum Komprimieren eines an einer oder mehreren Kühlstellen verdampften Kältemittels zum Zwecke des nachfolgenden Verflüssigens des Kältemittels in einem dem Verdichter nachgeschalteten Kondensator. Hubkolbenverdichter besitzen zu diesem Zweck einen oder mehrere linear antreibbare Kolben oder eine oder mehrere Zylinderbänke mit jeweils mehreren Zylindern bzw. Kolben. Mehreren oder allen Zylindern eines Hubkolbenverdichters kann dabei ein einziger Saugraum bzw. Druckraum zugeordnet sein.In refrigeration systems serve reciprocating compressors for compressing one at one or several cooling points evaporated refrigerant for the purpose of subsequent liquefaction of the refrigerant in a condenser downstream of the compressor. reciprocating have for this purpose one or more linearly driven piston or one or more cylinder banks each with several cylinders or pistons. Several or all Cylinders of a reciprocating compressor can be a single suction chamber or pressure chamber to be assigned.

Problematisch ist bei den bekannten Hubkolbenverdichtern die Regelung der Verdichterleistung und somit der Kälteleistung. Eine Kälteanlage soll nämlich nicht unbedingt stets dieselbe Kälteleistung bereitstellen. Beispielsweise besteht für einen gekühlten Vorratsraum ein unterschiedlicher Bedarf an Kälteleistung, je nachdem, ob die Zugangstür zu dem Vorratsraum längere Zeit geöffnet worden oder geschlossen geblieben ist. Mit den bekannten Verfahren ist eine Anpassung an die benötigte Verdichterleistung problematisch.Problematic is in the known reciprocating compressors, the control of compressor power and thus the cooling capacity. A refrigeration system should namely not necessarily always provide the same cooling capacity. For example, exists for a chilled one Pantry a different need for cooling capacity, depending on whether the access door to the storeroom longer Time open been left or closed. With the known methods is an adaptation to the needed Compressor performance problematic.

Beispielsweise ist möglich, zwei parallel geschaltete Verdichter mit einer jeweils vergleichsweise geringen Verdichterleistung vorzusehen und bei einem verringerten Kälteleistungsbedarf einen der beiden Verdichter abzuschalten, um die Verdichterleistung zu halbieren. Allerdings entspricht die derartig reduzierte Verdichterleistung nicht unbedingt der tatsächlich benötigten Kälteleistung, da letztere auch erheblich über oder unter dem sich ergebenden Wert von 50% liegen kann. Besonders nachteilig ist bei dieser Vorgehensweise auch, dass die Betriebsbedingungen der gesamten Kälteanlage sehr stark schwanken.For example is possible, two parallel compressors each having a comparatively small Provide compressor capacity and at a reduced cooling capacity requirement turn off one of the two compressors to the compressor power to halve. However, this corresponds to the reduced compressor capacity not necessarily the actual required Cooling capacity, since the latter also considerably over or below the resulting value of 50%. Especially A disadvantage of this approach also that the operating conditions the entire refrigeration system vary very much.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Regelung der Leistung eines Hubkolbenverdichters einer Kälteanlage bzw. einen Hubkolbenverdichter einer Kälteanlage mit einem einfachen Aufbau zu schaffen, die eine zumindest näherungsweise stufenlos einstellbare Verdichterleistung ermöglichen.It It is an object of the invention to provide a simple method of regulation the power of a reciprocating compressor of a refrigeration system or a reciprocating compressor a refrigeration system to create with a simple structure that is at least approximately infinitely adjustable compressor capacity.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und insbesondere dadurch, dass die Zufuhr von Kältemittel zu dem Saugraum wenigstens eines Zylinders mithilfe eines pneumatischen oder hydraulischen Servoeffekts intermittierend unterbrochen wird, und dass der Servoeffekt zur intermittierenden Unterbrechung der Kältemittelzufuhr durch ein pulsweitenmoduliertes Schaltsignal eines stetigen Reglers geregelt wird.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved and in particular in that the supply of refrigerant to the suction space at least a cylinder by means of a pneumatic or hydraulic Servo effect is interrupted intermittently, and that the servo effect for the intermittent interruption of the refrigerant supply by a pulse width modulated switching signal a steady regulator is regulated.

Bei dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren erfolgt die Leistungsregelung also am Verdichter, und zwar unter Ausnutzung eines pneumatischen oder hydraulischen Servoeffekts, der zu einer intermittierenden Unterbrechung der Kältemittelzufuhr in den Saugraum führt, so dass der betreffende Verdichter bzw. Verdichterabschnitt (beispielsweise Zylinder oder Zylinderbank) entsprechend temporär deaktiviert wird. Diese inter mittierende Unterbrechung der Kältemittelzufuhr wird mittels eines stetigen Reglers pulsweitenmoduliert geregelt. Dabei erfolgt die Unterbrechung mit hoher Schaltfrequenz und somit für einen relativ kurzen Zeitraum im Vergleich zu der Zeitdauer, während derer die verringerte Kälte- bzw. Verdichterleistung benötigt wird.at the control method according to the invention the power control is thus at the compressor, under Use of a pneumatic or hydraulic servo effect, to an intermittent interruption of the refrigerant supply leads into the suction room, so that the relevant compressor or compressor section (for example, cylinder or cylinder bank) is temporarily disabled accordingly. This inter mittierende Interruption of the refrigerant supply is controlled by a continuous controller pulse width modulated. The interruption takes place at a high switching frequency and thus for one relatively short period of time compared to the period during which the reduced cold or compressor power required becomes.

Das pulsweitenmodulierte Schaltsignal für die intermittierende Unterbrechung der Kältemittelzufuhr wird vorzugsweise mittels eines PID-Reglers (Proportional plus Integral plus Differential) erzeugt, wobei jedoch auch ein P-Regler (Proportional), ein PI-Regler (Proportional plus Integral) oder ein PD-Regler (Proportional plus Differential) in Betracht kommt. Der von dem Regler aufgrund der gemessenen Regelabweichung ermittelte Stellwert dient zur Pulsweitenmodulation des digitalen Schaltsignals einer an der Servoeinrichtung vorgesehenen Schalteinheit. Indem während der Dauer einer verringerten Leistungsanforderung der betreffende Verdichter bzw. Verdichterabschnitt pulsweitenmoduliert deaktiviert wird, wird eine zeitbezogen quasistufenlose Einstellbarkeit der Verdichter- bzw. Kühlleistung ermöglicht. Da der Pulsweitenmodulation des Schaltsignals eine stetige Regelung zugrunde liegt, kann auch der zeitliche Verlauf der Führungsgröße – beispielsweise der Kühlstellentemperatur – berücksichtigt werden. Gegenüber einer Zweipunkt-Regelung der Verdichterleistung ergibt sich somit – insbesondere in Kombination mit der genannten hohen Schaltfrequenz des Reglers – ein deutlich gleichmäßigerer Verlauf der Betriebsbedingungen, insbesondere der Kühlstellentemperatur, und es erfolgt kein übermäßiges Nacheilen des Ist-Werts bezüglich des Soll-Werts.The Pulse width modulated switching signal for the intermittent interruption the refrigerant supply is preferably by means of a PID controller (Proportional plus Integral plus differential), but also a P-controller (proportional), a PI controller (proportional plus integral) or a PD controller (proportional plus differential) comes into consideration. That of the regulator due The control value determined using the measured control deviation is used for pulse width modulation the digital switching signal provided on the servo device Switching unit. While during the duration of a reduced power requirement of the relevant Compressor or compressor section pulse width modulated deactivated becomes, is a time-related quasistufenlose adjustability of Compressor or cooling capacity allows. Since the pulse width modulation of the switching signal a continuous control underlying the temporal course of the reference variable - for example the Cooling point temperature - considered become. Across from a two-step control of the compressor power thus results - in particular in combination with the mentioned high switching frequency of the regulator - a clear uniform Course of operating conditions, in particular the temperature of the cooling and there is no excessive lag of the actual value with respect to the target value.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Verdichter gelangen als Schalteinheit für die pneumatische oder hydraulische Servoeinrichtung vergleichsweise hochwertige und langlebige Magnetventile zum Einsatz. Dadurch kann eine hohe Schaltfrequenz des Magnetventils, die für die Verwirklichung der Pulsweitenmodulation des Schaltzustands des Magnetventils erforderlich ist und die aufgrund des erhöhten Verschleißes des Magnetventils an sich nachteilig ist, in Kauf genommen werden.In the method or compressor according to the invention reach as a switching unit for the pneumatic or hydraulic servo relatively high-quality and durable magnet valves are used. Thereby, a high switching frequency of the solenoid valve, which is required for the realization of the pulse width modulation of the switching state of the solenoid valve and which is disadvantageous due to the increased wear of the solenoid valve per se, be accepted.

Unter der elektronischen Pulsweitenmodulation ist im Zusammenhang mit der Erfindung eine Ansteuerung der betreffenden Schalteinheit zu verstehen, bei der das Schaltsignal zum Öffnen und Schließen des Verbindungskanals auf einer festen Grundfrequenz basiert (entsprechend einer festen Periodendauer) und dabei für das Schaltsignal eine variable Ein- und Ausschaltzeit vorgesehen ist (entsprechend einem variablen Tastverhältnis), wobei das Schaltsignal auch während eines oder mehrerer Perioden durchgehend in dem Zustand "Ein" oder "Aus" verbleiben kann und wobei während einer Periode auch mehrere Wechsel zwischen den Schaltzuständen "Ein" bzw. "Aus" erfolgen können.Under the electronic pulse width modulation is related to the invention to a control of the relevant switching unit understand, in which the switching signal to open and close the Connection channel based on a fixed fundamental frequency (corresponding to a fixed period) and thereby a variable for the switching signal On and off time is provided (corresponding to a variable duty cycle), the switching signal also during one or more periods in the state "on" or "off" can remain and while during a period also several changes between the switching states "on" or "off" can take place.

Zum Unterbrechen der Kältemittelzufuhr in den Saugraum und somit zum kurzzeitigen Totschalten des betreffenden Verdichters oder Verdichterabschnitts wird der von dem Verdichter erzeugte Hochdruck des Kältemittels oder ein anderer zur Verfügung stehender Hochdruck ausgenutzt, beispielsweise der Hochdruck einer vorhandenen Schmierölpumpe. Es wird also ein Saug- oder Druckservoeffekt erzeugt. Die für die Regelung der Verdichterleistung vorgesehene Schalteinheit, insbesondere ein entsprechendes Magnetventil, kann dadurch einen einfachen und verschleißarmen Aufbau besitzen (geringe bewegliche Massen). Dies wirkt sich wiederum begünstigend für die Verwirklichung der erläuterten Pulsweitenmodulation der Schaltzustände des Verbindungskanals aus, da im Vergleich zu herkömmlichen Regelungsverfahren und Verdichtern das Totschalten des Verdichters bzw. des betreffenden Verdichterabschnitts – wie bereits erwähnt – mit einer relativ hohen Schaltfrequenz vorgenommen wird.To the Interrupting the refrigerant supply into the suction chamber and thus for a short time dead switching of the relevant Compressor or compressor section is that of the compressor generated high pressure of the refrigerant or another available used standing high pressure, for example, the high pressure one existing lubricating oil pump. Thus, a suction or pressure servo effect is generated. The for the scheme the compressor power provided switching unit, in particular a corresponding solenoid valve, this can be a simple and low-wear construction own (low moving masses). This in turn has a favorable effect for the Realization of the explained pulse width modulation the switching states of the connection channel, as compared to conventional Control method and compressors dead band of the compressor or the relevant compressor section - as already mentioned - with a relatively high switching frequency is made.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die minimale Signaldauer des pulsweitenmodulierten Schaltsignals – also die Mindestdauer, während derer das Schaltsignal in dem Zustand "Ein" oder "Aus" verbleibt – einen Wert von lediglich 60 sec besitzt, wobei vorzugsweise noch kürzere minimale Signaldauern eingestellt werden, beispielsweise 15 sec oder sogar 1 sec. Noch kürzere Signaldauern bringen nur in Sonderfällen eine weitere spürbare Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Regelung und können sich jedoch nachteilig auf die Lebensdauer der verwendeten Schalteinheit (Magnetventil) auswirken. Die Auswahl der minimalen Signaldauer des Schaltsignals für das Öffnen und Schließen des Verbindungskanals und somit der Saugabsperreinrichtung hängt letztlich von der Auslegung der Kälteanlage ab, beispielsweise von der Größe der einzelnen Kühlstellen und der Länge und dem Durchmesser der Rohrleitungen.For example can be provided that the minimum signal duration of the pulse width modulated switching signal - ie the Minimum duration while of which the switching signal remains in the state "on" or "off" - one Value of only 60 sec, preferably even shorter minimum Signal periods are set, for example, 15 seconds or even 1 sec. Even shorter Signal durations only bring about a noticeable improvement in special cases the uniformity the scheme and can but detrimental to the life of the switching unit used (Solenoid valve). The selection of the minimum signal duration of the switching signal for the opening and closing the connection channel and thus the Saugabsperreinrichtung ultimately depends from the design of the refrigeration system from, for example, the size of the individual Cold Storage and the length and the diameter of the pipes.

Da aufgrund der erläuterten Pulsweitenmodulation je nach Verdichtertyp nahezu beliebige Zwischenwerte der Verdichterleistung eingestellt werden können, besitzt die betreffende Kälteanlage vergleichsweise gleichmäßige Betriebsbedingungen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf den Wirkungsgrad, den Energieverbrauch und den Verschleiß der Kälteanlage aus, da sich beispielsweise der Saugdruck letztlich nur in vergleichsweise geringen Sprüngen ändert. Da aufgrund des pulsweitenmodulierten Totschaltens des Verdichters bzw. des betreffenden Verdichterabschnitts die Kälteleistung des dem Verdichter vorgeschalteten Verdampfers näher am tatsächlichen Kühlbedarf geführt werden kann, ergibt sich ein geringerer Vereisungsgrad am Verdampfer; Abtauvorgänge sind daher seltener erforderlich, was sich vorteilhaft auf den Energieverbrauch auswirkt. Bei einem Einsatz eines derartig ausgeregelten Verdampfers in einem Vorratsraum für Lebensmittel wird eine geringere Entfeuchtung der gelagerten Ware erreicht.There due to the explained Pulse width modulation, depending on the compressor type almost any intermediate values the compressor power can be adjusted, has the relevant refrigeration plant comparatively uniform operating conditions. This has an advantageous effect on the efficiency, the energy consumption and the wear of the refrigeration plant from, for example, the suction pressure ultimately only in comparatively small jumps changes. There due to the pulse width modulated Totschalts the compressor or the relevant compressor section, the cooling capacity of the compressor closer evaporator at the actual cooling requirements guided can be, results in a lower degree of icing on the evaporator; defrosts are therefore less frequently required, which is beneficial to energy consumption effect. When using such a regulated evaporator in a pantry for Food will be less dehumidification of stored goods reached.

Schließlich können das erfindungsgemäße Regelungsverfahren bzw. ein entsprechend ausgebildeter Hubkolbenverdichter kostengünstig verwirklicht werden, da eine Realisierung auf Grundlage vorhandener und bewährter Technik möglich ist.Finally, that can Control method according to the invention or a suitably trained reciprocating compressor realized cost as a realization based on existing and proven technology possible is.

Als Saugraum ist im Zusammenhang mit der Erfindung der gesamte Niederdruckbereich des Verdichters zu verstehen, der dem betreffenden Zylinder, an dem die Regelung verwirklicht ist, vorgeschaltet ist, einschließlich des bis an das Saugventil des Zylinders unmittelbar angrenzenden Raumes und einschließlich des Verbindungsraumes zu dem dem Verdichter vorgeschalteten Verdampfer.When Suction chamber is in the context of the invention, the entire low-pressure region to understand the compressor, the cylinder in question, to the scheme is implemented, including the up to the suction valve of the cylinder immediately adjacent room and inclusive the connection space to the evaporator upstream of the compressor.

Vorzugsweise wird zur Verwirklichung des genannten pneumatischen Servoeffekts ein Verbindungskanal, der von dem Kältemittel-Druckraum zu einer Saugabsperreinrichtung am Saugraum führt, intermittierend geöffnet und geschlossen, wobei zu den Zeiten, zu denen der Verbindungskanal geöffnet ist, komprimiertes Kältemittel aus dem Druckraum zu der Saugabsperreinrichtung strömt und dort ein Schließen der Saugabsperreinrichtung und somit die intermittierende Unterbrechung der Kältemittelzufuhr zu dem Saugraum bewirkt.Preferably becomes the realization of said pneumatic servo effect a communication passage extending from the refrigerant pressure space to a Saugabsperreinrichtung leads to the suction chamber, intermittently open and closed, being at the times when the connection channel is open, compressed refrigerant flows from the pressure chamber to the Saugabsperreinrichtung and there lock in Saugabsperreinrichtung and thus the intermittent interruption the refrigerant supply to causes the suction chamber.

Zur Verwirklichung des genannten hydraulischen Servoeffekts wird vorzugsweise ein Verbindungskanal, der von einem Schmieröldruckraum einer Schmierölpumpe des Verdichters zu einer Saugabsperreinrichtung am Kältemittel-Saugraum führt, intermittierend geöffnet und geschlossen, wobei zu den Zeiten, zu denen der Verbindungskanal geöffnet ist, Hochdruck-Schmieröl aus dem Schmieröldruckraum zu der Saugabsperreinrichtung strömt und dort ein Schließen der Saugabsperreinrichtung und somit die intermittierende Unterbrechung der Kältemittelzufuhr zu dem Saugraum bewirkt.In order to realize the above-mentioned hydraulic servo effect, preferably, a connecting passage leading from a lubricating oil pressure space of a lubricating oil pump of the compressor to a Saugabsperreinrichtung at the refrigerant suction chamber intermittently opened and closed, wherein at the times when the connecting channel is opened, high-pressure lubricating oil from the oil pressure space flows to the Saugabsperreinrichtung and there causes a closing of the Saugabsperreinrichtung and thus the intermittent interruption of the refrigerant supply to the suction chamber.

In beiden Fällen wird der jeweilige Verbindungskanal zwischen dem Kältemittel- bzw. Schmieröldruckraum einerseits und der Saugabsperreinrichtung andererseits nach dem Prinzip der elektronischen Pulsweitenmodulation intermittierend geöffnet und geschlossen. Die hierdurch verursachte Änderung des Druckunterschieds an der Saugabsperreinrichtung bewirkt, dass diese entsprechend intermittierend geschlossen bzw. geöffnet wird und die Zufuhr von Kältemittel in den Saugraum des Verdichters entsprechend intermittierend unterbricht.In both cases is the respective connecting channel between the refrigerant or lubricating oil pressure chamber on the one hand and the Saugabsperreinrichtung other hand after the Principle of electronic pulse width modulation intermittently opened and closed. The change in pressure difference caused thereby at the Saugabsperreinrichtung causes them to intermittently closed or opened is and the supply of refrigerant in the suction chamber of the compressor intermittently interrupts accordingly.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist als elektrisch ansteuerbare Schalteinheit zum Öffnen und Schließen des Verbindungskanals ein an dem Verbindungskanal angeordnetes Magnetventil vorgesehen.According to one preferred embodiment as an electrically controllable switching unit for opening and closing the Connecting channel provided a arranged on the connecting channel solenoid valve.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die genannte Saugabsperreinrichtung in einen Öffnungszustand vorgespannt ist, in dem sie die Kältemittelzufuhr zu dem Saugraum gestattet, wobei das Schließen der Saugabsperreinrichtung entgegen der Vorspannung durch Beaufschlagung der Saugabsperreinrichtung mit dem komprimierten Kältemittel oder dem Hochdruck-Schmieröl bewirkt wird, das über den Verbindungskanal aus dem Kältemittel- bzw. Schmieröldruckraum einströmt. Beispielsweise kann eine Druckfeder vorgesehen sein, um die Saugabsperreinrichtung in den Öffnungszustand vorzuspannen. Die Saugabsperreinrichtung kann beispielsweise einen linear versetzbaren Schließkolben aufweisen, der mit seiner Vorderseite eine Kältemittelzufuhröffnung am Saugraum zu schließen vermag, um die Kältemittelzufuhr zu dem Saugraum oder durch den Saugraum zu unterbrechen. In diesem Fall mündet der Verbindungskanal beispielsweise an die Rückseite des Schließkolbens, um das Schließen des Schließkolbens bzw. der Kältemittelzufuhröffnung zu bewirken, sobald der Verbindungskanal geöffnet ist.Further it is preferred if said Saugabsperreinrichtung biased in an open state is in which they are the refrigerant supply allowed to the suction chamber, wherein the closing of Saugabsperreinrichtung against the bias by applying the Saugabsperreinrichtung with the compressed refrigerant or the high pressure lubricating oil causes that's over the connecting channel from the refrigerant or lubricating oil pressure chamber flows. For example, a compression spring may be provided to the Saugabsperreinrichtung in the open state pretension. The Saugabsperreinrichtung example, a linear displaceable closing piston have, with its front side a refrigerant supply port on Close the suction chamber able to supply the refrigerant to interrupt the suction chamber or through the suction chamber. In this Case opens the Connecting channel, for example, to the back of the closing piston, to close of the closing piston or to cause the refrigerant supply opening, as soon as the connection channel is opened is.

Das pulsweitenmodulierte Öffnen und Schließen des Verbindungskanals erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Kühlstellentemperatur (z.B. der Lufttemperatur im Kühlraum), dem Saugdruck (z.B. am Verdampferausgang bzw. am Verdichtereingang) und/oder dem aktuellen Kühlleistungsbedarf an der betreffenden Kühlstelle. Mit anderen Worten dient ein bestimmter Wert der Kühlstellentemperatur, des Saugdrucks und/oder des Kühlleistungsbedarfs als Führungsgröße für die Regelung.The pulse width modulated opening and closing the connection channel is preferably carried out in dependence from the refrigeration point temperature (e.g. the air temperature in the refrigerator), the suction pressure (for example at the evaporator outlet or at the compressor inlet) and / or the current cooling power requirement at the relevant refrigeration point. In other words, a certain value of the refrigeration point temperature, the suction pressure and / or the cooling power requirement as a reference for the regulation.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn ein Ausgleichskanal vorgesehen ist, der im Falle der pneumatischen Servoeinrichtung von dem Kältemittel-Saugraum bzw. im Falle der hydraulischen Servoeinrichtung von einem Niederdruck-Schmierölsammelraum einerseits zu der genannten Saugabsperreinrichtung andererseits führt und dort einen Druckausgleich zwischen dem jeweiligen Saugraum und der Saugabsperreinrichtung ermöglicht, um mit dem Schließen des Verbindungskanals ein neuerliches Öffnen der Kältemittelzufuhr zu dem Saugraum zu ermöglichen. Zu diesem Zweck wird der Ausgleichskanal mit dem Schließen des Verbindungskanals geöffnet und mit dem Öffnen des Verbindungskanals wiederum geschlossen, wobei diese Öffnungs- und Schließbewegungen vorzugsweise mittels einer einzigen Schalteinheit erfolgen, insbesondere mittels des bereits genannten Magnetventils.Farther it is preferred if a compensation channel is provided in the Case of the pneumatic servo from the refrigerant suction chamber or in Trap of hydraulic servo from a low pressure oil collecting space on the one hand to said Saugabsperreinrichtung other hand leads and There is a pressure equalization between the respective suction chamber and the Saugabsperreinrichtung allows, around with the closing the connection channel a renewed opening of the refrigerant supply to the suction chamber to enable. For this purpose, the compensation channel with the closing of the Connection channel open and with the opening the connecting channel closed again, this opening and closing movements preferably by means of a single switching unit, in particular by means of the aforementioned solenoid valve.

Die erläuterte Regelung lässt sich besonders einfach realisieren, wenn als stetiger Regler mit Pulsweitenmodulation ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller oder ein digitaler Signalprozessor (DSP) vorgesehen ist.The explained Regulation leaves be particularly easy to implement, if as a steady controller with Pulse width modulation a microprocessor, a microcontroller or a digital signal processor (DSP) is provided.

Sofern eine Verringerung der Verdichterleistung erforderlich ist, erfolgt die Unterbrechung der Kältemittelzufuhr aufgrund der pulsweitenmodulierten Ansteuerung – wie bereits erläutert – mit einer vergleichsweise hohen Schaltfrequenz. Um die Verdichter- bzw. Kühlleistung quasistufenlos variieren zu können, ist es bevorzugt, wenn für die Periodendauer der Pulsweitenmodulation ein maximaler Wert von einer 60 sec vorgesehen wird, wobei beispielsweise auch ein maximaler Wert von 15 sec vorgesehen sein kann.Provided A reduction in compressor power is required takes place the interruption of the refrigerant supply due to the pulse width modulated control - as already explained - with a comparatively high switching frequency. To vary the compressor or cooling capacity quasistufenlos to be able to it is preferable if for the period of the pulse width modulation a maximum value of a 60 sec is provided, for example, a maximum Value of 15 sec can be provided.

Ab einer bestimmten Schaltfrequenz wird nicht unbedingte eine signifikante weitere Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Betriebsbedingungen der Kälteanlage erreicht. Um eine lange Lebensdauer des Verdichters und insbesondere der Schalteinheit (Magnetventil) am Verbindungskanal zu gewährleisten, ist es deshalb bevorzugt, wenn eine Periodendauer der Pulsweitenmodulation mit einem minimalen Wert von 1 sec vorgesehen wird.From a certain switching frequency will not necessarily be a significant one further improvement of uniformity the operating conditions of the refrigeration system reached. To ensure a long life of the compressor and in particular to ensure the switching unit (solenoid valve) on the connecting channel, Therefore, it is preferable if a period of the pulse width modulation is provided with a minimum value of 1 sec.

Die genannte Aufgabe wird auch durch einen Hubkolbenverdichter einer Kälteanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst, und insbesondere dadurch, dass der Verdichter eine pneumatische oder hydraulische Servoeinrichtung zur intermittierenden Unterbrechung der Zufuhr von Kältemittel zu dem Saugraum wenigstens eines Zylinders aufweist, und dass der Verdichter ferner einen stetigen elektronischen Regler aufweist, durch den zur Regelung der intermittierenden Unterbrechung der Kältemittelzufuhr ein pulsweitenmoduliertes Schaltsignal für die pneumatische oder hydraulische Servoeinrichtung erzeugbar ist.The This object is also achieved by a reciprocating compressor refrigeration plant with the features of claim 15 solved, and in particular thereby, that the compressor is a pneumatic or hydraulic servo for the intermittent interruption of the supply of refrigerant to the suction chamber of at least one cylinder, and that the Compressor also has a steady electronic controller, by the for controlling the intermittent interruption of the refrigerant supply a pulse width modulated switching signal for the pneumatic or hydraulic Servo device can be generated.

Mögliche Weiterbildungen eines derartigen Verdichters ergeben sich aus der vorstehenden Erläuterung des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens.Possible developments of such a compressor will be apparent from the above Er Refinement of the control method according to the invention.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.Further embodiments The invention are named in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.The The invention will now be described by way of example only explained on the drawings.

1a und 1b zeigen einen Hubkolbenverdichter einer Kälteanlage mit pneumatischem Servoeffekt bei geöffneter bzw. geschlossener Saugabsperreinrichtung. 1a and 1b show a reciprocating compressor of a refrigeration system with pneumatic servo effect with open or closed Saugabsperreinrichtung.

2 zeigt ein Flussdiagramm der Leistungsregelung des Verdichters. 2 shows a flowchart of the capacity control of the compressor.

3 zeigt den pulsweitenmodulierten Verlauf der Schaltzustände der Saugabsperreinrichtung des Verdichters. 3 shows the pulse width modulated course of the switching states of Saugabsperreinrichtung the compressor.

4 zeigt eine Ausführungsform eines Hubkolbenverdichters mit hydraulischem Servoeffekt. 4 shows an embodiment of a reciprocating compressor with hydraulic servo effect.

1a und 1b zeigen jeweils in einer schematischen Querschnittsansicht für zwei verschiedene Betriebszustände einen Teil eines Hubkolbenverdichters einer Kälteanlage mit pneumatischer Servoeinrichtung und pulsweitenmodulierter Unterbrechung der Kältemittelzufuhr. Der gezeigte Verdichter besitzt innerhalb eines Gehäuses 11 wenigstens einen Zylinder 13 mit einem Kolben 15. Der Kolben 15 kann über eine Schubstange 17 mittels eines in den Figuren nicht gezeigten Elektromotors linear innerhalb des Zylinders 13 angetrieben werden, um ein gasförmiges Kältemittel anzusaugen und zu komprimieren. Zu diesem Zweck ist der Zylinder 13 zum einen über ein Saugventil 19 mit einem Saugraum 21 und zum anderen über ein Druckventil 23 mit einem Druckraum 25 verbunden. 1a and 1b each show in a schematic cross-sectional view for two different operating conditions, a part of a reciprocating compressor of a refrigeration system with pneumatic servo and pulse width modulated interruption of the refrigerant supply. The compressor shown has inside a housing 11 at least one cylinder 13 with a piston 15 , The piston 15 can via a push rod 17 by means of an electric motor not shown in the figures linearly within the cylinder 13 be driven to suck and compress a gaseous refrigerant. For this purpose, the cylinder 13 on the one hand via a suction valve 19 with a suction chamber 21 and on the other hand via a pressure valve 23 with a pressure room 25 connected.

Der Saugraum 21 besitzt eine Kältemittelzufuhröffnung 27. Ferner ist an dem Saugraum 21 eine Saugabsperreinrichtung 29 vorgesehen. Diese besitzt einen innerhalb einer Bohrung 31 verschiebbaren Schließkolben 33, der mittels einer Druckfeder 35 in Richtung eines Öffnungszustands vorgespannt ist (vgl. 1a).The suction room 21 has a refrigerant supply port 27 , Furthermore, on the suction chamber 21 a Saugabsperreinrichtung 29 intended. This one has within a bore 31 sliding closing piston 33 that by means of a compression spring 35 is biased in the direction of an opening state (see. 1a ).

Innerhalb des Gehäuses 11 führt ein Verbindungskanal 41 von dem Druckraum 25 zu der Bohrung 31 und somit zu der Rückseite des Schließkolbens 33. Außerdem führt von dem Saugraum 21 ein Ausgleichskanal 43 zu der Bohrung 31 und somit zu der Rückseite des Schließkolbens 33, wobei der Verbindungskanal 41 und der Ausgleichskanal 43 noch vor Erreichen der Bohrung 31 aufeinander treffen und gemeinsam zu der Bohrung 31 führen.Inside the case 11 leads a connection channel 41 from the pressure room 25 to the hole 31 and thus to the back of the closing piston 33 , It also leads from the suction chamber 21 a compensation channel 43 to the hole 31 and thus to the back of the closing piston 33 , wherein the connecting channel 41 and the equalization channel 43 even before reaching the hole 31 meet each other and together to the hole 31 to lead.

An der Verbindungsstelle zwischen dem Verbindungskanal 41 und dem Ausgleichskanal 43 ist ein Magnetventil 45 vorgesehen, das als Schalteinheit zum Öffnen und Schließen der Kanäle 43, 45 dient, wie nachfolgend noch erläutert wird. Das Magnetventil 45 wird von einem elektronischen stetigen Regler 47 angesteuert, bei dem es sich beispielsweise um einen P-, PD- oder PI-Regler, vorzugsweise jedoch einen PID-Regler handelt, dessen Ausgangssignal (Stellwert) ein pulsweitenmoduliertes Schaltsignal ist. Der Regler 47 ist eingangsseitig mit einem Saugdruckfühler 49 verbunden, der an dem Gehäuse 11 in einem Ansaugbereich 51 des Saugraums 21 angeordnet ist.At the junction between the connection channel 41 and the equalization channel 43 is a solenoid valve 45 provided as a switching unit for opening and closing the channels 43 . 45 serves, as will be explained below. The solenoid valve 45 is powered by an electronic steady regulator 47 which is, for example, a P, PD or PI controller, but preferably a PID controller whose output signal (manipulated variable) is a pulse-width-modulated switching signal. The regulator 47 is on the input side with a suction pressure sensor 49 connected to the housing 11 in a suction area 51 of the suction chamber 21 is arranged.

Der gezeigte Verdichter dient auf an sich bekannte Weise zum Komprimieren eines Kältemittels, nämlich indem der Kolben 15 aufgrund einer Ein fahrbewegung Kältemittel aus dem Ansaugbereich 51 und Saugraum 21 über das Saugventil 19 ansaugt und aufgrund einer Ausfahrbewegung über das Druckventil 23 in den Druckraum 25 ausstößt und dort verdichtet.The compressor shown is used in a conventional manner for compressing a refrigerant, namely by the piston 15 due to a driving movement refrigerant from the intake 51 and suction room 21 over the suction valve 19 sucks and due to an extension movement on the pressure valve 23 in the pressure room 25 ejects and compacts there.

Eine Besonderheit des gezeigten Verdichters besteht in der Möglichkeit der quasistufenlosen Variierung der Verdichter- und somit der Kälteleistung durch pulsweitenmoduliertes Totschalten des Kolbens 15. Zu diesem Zweck wird durch elektronische Pulsweitenmodulation letztlich die Kältemittelzufuhröffnung 27 intermittierend geöffnet und geschlossen, um die Kältemittelzufuhr zu dem Zylinder 13 für jeweils kurze Zeiträume zu unterbrechen. Dies wird nachfolgend anhand der in den 1a und 1b gezeigten verschiedenen Betriebszustände des Verdichters erläutert.A special feature of the compressor shown is the possibility of quasi-continuous variation of the compressor and thus the cooling capacity by pulse width modulated Totschalt the piston 15 , For this purpose, by electronic pulse width modulation ultimately the refrigerant supply port 27 intermittently opened and closed to the refrigerant supply to the cylinder 13 for short periods of time. This will be described below with reference to the 1a and 1b explained various operating conditions of the compressor explained.

1a zeigt einen Betriebszustand des Verdichters, in dem die Saugabsperreinrichtung 29 geöffnet und der Kolben 15 somit für eine Arbeitsbewegung freigegeben ist. Das Kältemittel kann also – wie bereits erläutert – durch den Saugraum 21 in den Zylinder 13 einströmen und von dort in den Druckraum 25 ausgestoßen werden. Der Schließkolben 33 ist von der Druckfeder 35 in einen Öffnungszustand gedrängt. Das Magnetventil 45 ist ausgeschaltet (Schaltzustand "0" bzw. "Aus"), so dass der Verbindungskanal 41 geschlossen und der Ausgleichskanal 43 geöffnet ist. 1a shows an operating state of the compressor, in which the Saugabsperreinrichtung 29 opened and the piston 15 thus released for a working movement. The refrigerant can therefore - as already explained - through the suction chamber 21 in the cylinder 13 flow in and from there into the pressure chamber 25 be ejected. The closing piston 33 is from the compression spring 35 pushed into an open state. The solenoid valve 45 is switched off (switching state "0" or "off"), so that the connection channel 41 closed and the compensation channel 43 is open.

1b zeigt einen Betriebszustand des Verdichters, in dem das Magnetventil 45 eingeschaltet wird (Schaltzustand "1" bzw. "Ein") und es somit den Verbindungskanal 41 öffnet und den Ausgleichskanal 43 schließt. Das unter erhöhtem Druck stehende Kältemittel kann aus dem Druckraum 25 über den geöffneten Verbindungskanal 41 in die Bohrung 31 strömen und dort die Rückseite des Schließkolbens 33 beaufschlagen. Der Schließkolben 33 wird hierdurch entgegen der Vorspannung der Druckfe der 35 nach unten bewegt, so dass er mit seiner Vorderseite die Kältemittelzufuhröffnung 27 verschließt. Da kein weiteres Sauggas in den Saugraum 21 einströmen kann, kann der Kolben 15 somit zeitweilig kein weiteres Kältemittel ansaugen und verdichten. 1b shows an operating state of the compressor in which the solenoid valve 45 is switched on (switching state "1" or "on") and thus it is the connection channel 41 opens and the equalization channel 43 closes. The under elevated pressure refrigerant can from the pressure chamber 25 over the opened connection channel 41 into the hole 31 strö men and there the back of the closing piston 33 apply. The closing piston 33 is thereby contrary to the bias of Druckfe the 35 moved down so that it with its front side the refrigerant supply opening 27 closes. There is no further suction gas in the suction chamber 21 can flow in, the piston 15 thus temporarily no further refrigerant suck and compress.

Um ein neuerliches Verdichten von Kältemittel durch den Kolben 15 zu ermöglichen, wird das Magnetventil 45 wieder ausgeschaltet, so dass der Verbindungskanal 41 geschlossen und der Ausgleichskanal 43 geöffnet ist (vgl. 1a). Über den geöffneten Ausgleichskanal 43 kann nun ein Druckabbau an der Rückseite des Schließkolbens 33 erfolgen, so dass aufgrund der Vorspannung durch die Druckfeder 35 der Schließkolben 33 aus der Kältemittelzufuhröffnung 27 bewegt wird. Die Kältemittelzufuhr ist also wieder ungehindert möglich, und der Kolben 15 kann Kältemittel ansaugen und komprimieren, wie vorstehend im Zusammenhang mit 1a beschrieben.To re-pressurize refrigerant through the piston 15 to enable the solenoid valve 45 switched off again, leaving the connection channel 41 closed and the compensation channel 43 is open (cf. 1a ). Over the opened compensation channel 43 can now be a pressure reduction on the back of the closing piston 33 done so that due to the bias of the compression spring 35 the closing piston 33 from the refrigerant supply port 27 is moved. The refrigerant supply is thus again unhindered possible, and the piston 15 can suck in and compress refrigerant as discussed above 1a described.

Erfindungsgemäß erfolgt das zeitweilige Totschalten des Kolbens 15 durch eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung des Magnetventils 45 mittels des Reglers 47. Hierdurch lassen sich nahezu beliebige Zwischenwerte der Verdichterleistung einstellen, so dass die Betriebsbedingungen der Kälteanlage nicht übermäßig schwanken.According to the invention, the temporary dead switching of the piston takes place 15 by a pulse width modulated control of the solenoid valve 45 by means of the regulator 47 , As a result, almost any intermediate values of the compressor power can be adjusted, so that the operating conditions of the refrigeration system do not fluctuate excessively.

2 zeigt den Ablauf des Regelungsverfahrens. In einem ersten Schritt S1 wird die Führungsgröße vorgegeben, beispielsweise ein erwünschter Wert des Saugdrucks. Hierfür kann der Regler 47 mit einem (in den Figuren nicht gezeigten) Einstell- oder Eingabemittel verbunden sein. 2 shows the procedure of the regulatory procedure. In a first step S1, the reference variable is specified, for example a desired value of the suction pressure. For this purpose, the controller 47 be connected to a (not shown in the figures) setting or input means.

In einem nachfolgenden Schritt S2 wird die zugeordnete Regelgröße bestimmt. Beispielsweise kann mittels des in den 1a und 1b gezeigten Saugdruckfühlers 49 der Ist-Wert des Saugdrucks gemessen werden. Al ternativ oder zusätzlich können weitere Messfühler 53 mit dem Regler 47 verbunden sein, wie in den 1a und 1b gestrichelt dargestellt ist. Beispielsweise können ein oder mehrere Temperaturfühler 53 den jeweiligen Ist-Wert der Temperatur an den Kühlstellen der Kälteanlage und somit den aktuellen Kühlleistungsbedarf bestimmen.In a subsequent step S2, the assigned controlled variable is determined. For example, by means of the in the 1a and 1b shown Saugdruckfühlers 49 the actual value of the suction pressure can be measured. Alternatively or additionally, additional sensors can be used 53 with the regulator 47 be connected, as in the 1a and 1b is shown in dashed lines. For example, one or more temperature sensors 53 determine the respective actual value of the temperature at the cooling points of the refrigeration system and thus the current cooling capacity requirement.

In einem nachfolgenden Schritt S3 wird die ermittelte Regelgröße mit der vorgegebenen Führungsgröße verglichen, um für die Ansteuerung des Magnetventils 45 nach dem Prinzip der Proportional-Regelung ("P"), der Integral-Regelung ("PI"), der Differential-Regelung ("PD") oder einer Kombination hiervon ("PID") eine geeignete Schaltdauer (Pulsweite) festzulegen. In einem nachfolgenden Schritt S4 wird das Magnetventil 45 entsprechend angesteuert. Daraufhin werden die Schritte S2 bis S4 wiederholt, bis eine neue Führungsgröße vorgegeben wird.In a subsequent step S3, the determined controlled variable is compared with the predetermined reference variable in order to control the solenoid valve 45 Define a suitable switching duration (pulse width) according to the principle of proportional control ("P"), integral control ("PI"), differential control ("PD") or a combination thereof ("PID"). In a subsequent step S4, the solenoid valve 45 controlled accordingly. Subsequently, the steps S2 to S4 are repeated until a new reference variable is specified.

Zu der 2 ist noch anzumerken, dass die Führungsgröße – beispielsweise ein Soll-Wert der Temperatur – auch durch eine vorgelagerte Regelung vorgegeben werden kann, zum Beispiel aufgrund einer Beobachtung der jeweiligen Ist-Temperatur an unterschiedlichen Kühlstellen. In diesem Fall wird nach dem vorgenannten Schritt S4 stets wieder mit dem Schritt S1 begonnen (Vorgeben der Führungsgröße).To the 2 It should also be noted that the reference variable - for example, a desired value of the temperature - can also be specified by an upstream control, for example, based on observation of the respective actual temperature at different cooling points. In this case, step S1 is always started again after the aforementioned step S4 (specification of the reference variable).

3 zeigt einen beispielhaften Verlauf des Schaltzustands S des Magnetventils 45 über die Zeit t entsprechend der Ansteuerung durch den Regler 47. Während der ersten beiden Perioden t1, t2 bleibt das Magnetventil 45 vollständig ausgeschaltet, d.h. der Verdichter arbeitet stets mit maximaler Leistung in dem Betriebszustand gemäß 1a. 3 shows an exemplary course of the switching state S of the solenoid valve 45 over the time t according to the control by the controller 47 , During the first two periods t1, t2 the solenoid valve remains 45 completely switched off, ie the compressor always operates at maximum power in the operating condition according to 1a ,

Zu Beginn der nachfolgenden Periode t3 erfolgt ein kurzzeitiges Einschalten des Magnetventils 45, so dass für eine entsprechende Zeitdauer der Kolben 15 totgeschaltet wird (Betriebszustand gemäß 1b). Auch während der nachfolgenden Perioden t4, t5, t6 erfolgt ein derartiges kurzzeitiges Totschalten des Kolbens 15, wobei eine immer größere Signaldauer für das Einschalten des Magnetventils 45 vorgesehen ist. Mit anderen Worten wird das Tastverhältnis, also das Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit geändert.At the beginning of the subsequent period t3, the solenoid valve is briefly switched on 45 , so for a corresponding period of time the piston 15 is switched off (operating state according to 1b ). During the following periods t4, t5, t6 as well, such a short-time dead switching of the piston takes place 15 , wherein an increasing signal duration for switching on the solenoid valve 45 is provided. In other words, the duty cycle, ie the ratio of on-time to off-time is changed.

Die jeweilige Periodendauer der einzelnen Perioden t1 bis t6 ist vergleichsweise kurz und beträgt beispielsweise 10 sec oder 15 sec. Dadurch bewirkt das pulsweitenmodulierte Ansteuern des Magnetventils 45 zeitbezogen eine quasistufenlose Variierung der Verdichterleistung. In dem in 3 gezeigten Beispiel wird die Verdichterleistung pulsweitenmoduliert kontinuierlich verringert. Wesentlich für die Funktion ist eine möglichst geringe Signaldauer des pulsweitenmodulierten Schaltsignals mit Werten vorzugsweise von 1 sec bis 60 sec.The respective period of the individual periods t1 to t6 is comparatively short and is for example 10 seconds or 15 seconds. This causes the pulse width modulated driving of the solenoid valve 45 a quasistufenlose varying the compressor capacity. In the in 3 As shown, the compressor power is continuously reduced in a pulse width modulated manner. Essential for the function is the smallest possible signal duration of the pulse-width-modulated switching signal with values preferably from 1 second to 60 seconds.

Das pulsweitenmodulierte Totschalten des Kolbens 15 gestattet also eine quasikontinuierliche Anpassung der Verdichter- bzw. Kühlleistung, so dass Zwischenwerte der Leistung eingestellt werden können und unerwünschte Sprünge hinsichtlich der Betriebsbedingungen der Kälteanlage vermieden werden. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass das Totschalten des Kolbens 15 mittels des Magnetventils 45 indirekt erfolgt, nämlich unter Ausnutzung der Druckbeaufschlagung des Schließkolbens 33 durch das komprimierte Kältemittel. Hierdurch wird ein pneumatischer Servoeffekt erzielt, der es gestattet, für das Magnetventil 45, das lediglich den Verbindungskanal 41 öffnen und schließen muss, einen einfachen und robusten Aufbau vorzusehen. Somit können besonders langlebige Magnetventile zum Einsatz gelangen. Dies ist wichtig, weil das Magnetventil 45 einer vergleichsweise hohen Schaltfrequenz ausgesetzt ist.The pulse width modulated dead switching of the piston 15 So allows a quasi-continuous adjustment of the compressor or cooling capacity, so that intermediate values of the power can be adjusted and unwanted jumps are avoided with regard to the operating conditions of the refrigeration system. Of particular advantage here is that the dead switching of the piston 15 by means of the solenoid valve 45 indirectly, namely taking advantage of the pressurization of the closing piston 33 through the compressed refrigerant. This provides a pneumatic servo effect that allows for the solenoid valve 45 that only the connection channel 41 must open and close to provide a simple and robust design. Thus Kings nen particularly durable solenoid valves are used. This is important because the solenoid valve 45 is exposed to a comparatively high switching frequency.

4 zeigt in einer der 1b entsprechenden Ansicht eine Ausführungsform eines Hubkolbenverdichters, bei der im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1a und 1b eine hydraulische Servoeinrichtung verwirklicht ist, die sich den Hochdruck des Schmieröls des Verdichters zunutze macht. Zu diesem Zweck ist der Verbindungskanal 41 über eine Schmierölzufuhr 55 an einen Druckraum einer Schmierölpumpe des Verdichters angeschlossen. Falls das Magnetventil 45 eingeschaltet wird und es somit den Verbindungskanal 41 öffnet, so bewirkt das durch den Verbindungskanal 41 einströmende Hochdruck-Schmieröl eine Abwärtsbewegung des Schließkolbens 33 und somit eine Unterbrechung der Kältemittelzufuhr in den Saugraum 21, wie in 4 gezeigt. 4 shows in one of the 1b corresponding view of an embodiment of a reciprocating compressor, in which, in contrast to the embodiment according to 1a and 1b a hydraulic servo is realized, which makes use of the high pressure of the lubricating oil of the compressor. For this purpose, the connection channel 41 via a lubricating oil supply 55 connected to a pressure chamber of a lubricating oil pump of the compressor. If the solenoid valve 45 is turned on and thus it is the connection channel 41 opens, so does that through the connection channel 41 incoming high-pressure lubricating oil a downward movement of the closing piston 33 and thus an interruption of the refrigerant supply in the suction chamber 21 , as in 4 shown.

Falls das Magnetventil wieder ausgeschaltet wird, wird der Verbindungskanal 41 geschlossen, und gleichzeitig öffnet sich der Ausgleichskanal 43. Dieser ist über einen Schmierölauslass 57 letztlich mit der Schmierölsammeleinrichtung des Verdichters (Ölwanne) verbunden, wobei das Schmieröl innerhalb des in 4 gezeigten Ansaugbereichs 51 oder über eine externe Leitung geführt werden kann. An der Rückseite des Schließkolbens 33 kann nun ein Druckabbau erfolgen, so dass aufgrund der Vorspannung durch die Druckfeder 35 der Schließkolben 33 aus der Kältemittelzufuhröffnung 27 bewegt wird. Die Kältemittelzufuhr ist also wieder ungehindert möglich, wie vorstehend im Zusammenhang mit 1a bereits beschrieben.If the solenoid valve is turned off again, the connection channel becomes 41 closed, and at the same time opens the compensation channel 43 , This is about a lubricating oil outlet 57 ultimately connected to the lubricating oil collecting device of the compressor (oil sump), wherein the lubricating oil within the in 4 shown intake 51 or via an external line. At the back of the closing piston 33 Now, a pressure reduction can take place, so that due to the bias by the compression spring 35 the closing piston 33 from the refrigerant supply port 27 is moved. The refrigerant supply is thus possible again unhindered, as above in connection with 1a already described.

Schließlich ist zu den dargestellten Ausführungsbeispielen anzumerken, dass die Saugabsperreinrichtung 29 auch direkt an dem Saugventil 19, nämlich bezüglich der Strömungsrichtung des Kältemittels noch vor dem Saugventil 19 angeordnet sein kann. In diesem Fall bilden der Saugraum 21 und der Ansaugbereich 51 also einen gemeinsamen Raum.Finally, it should be noted that the Saugabsperreinrichtung to the illustrated embodiments 29 also directly on the suction valve 19 , namely with respect to the flow direction of the refrigerant even before the suction valve 19 can be arranged. In this case, form the suction chamber 21 and the intake area 51 So a common room.

Selbstverständlich kann auch ein Hubkolbenverdichter mit mehreren Zylindern vorgesehen sein. Falls die Verdichterleistung lediglich zwischen einem Wert von 50% und 100% der maximalen Leistung variiert werden soll, so genügt es beispielsweise, wenn lediglich ein einziger Zylinder eines Zylinderpaars oder eine einzige von zwei Zylinderbänken in der erläuterten Weise ausgebildet ist.Of course you can also a reciprocating compressor with several cylinders may be provided. If the compressor capacity is only between 50% and 100% of the maximum power is to be varied, it is sufficient, for example, if only a single cylinder of a pair of cylinders or a single of two cylinder banks in the explained Way is formed.

1111

Gehäusecasing

1313

Zylindercylinder

1515

Kolbenpiston

1717

Schubstangepushrod

1919

Saugventilsuction

2121

Saugraumsuction

2323

Druckventilpressure valve

2525

Druckraumpressure chamber

2727

KältemittelzufuhröffnungRefrigerant supply port

2929

SaugabsperreinrichtungSaugabsperreinrichtung

3131

Bohrungdrilling

3333

Schließkolbenclosing piston

3535

Druckfedercompression spring

4141

Verbindungskanalconnecting channel

4343

Ausgleichskanalcompensation channel

4545

Magnetventilmagnetic valve

4747

Reglerregulator

4949

SaugdruckfühlerSaugdruckfühler

5151

Ansaugbereichsuction

5353

Messfühlerprobe

5555

SchmierölzufuhrLubricating oil supply

5757

Schmierölauslasslubricating oil outlet

SiSi

Schrittstep

SS

Schaltzustandswitching status

tt

ZeitTime

titi

Periodeperiod

Claims (22)

Verfahren zur Regelung der Leistung eines Hubkolbenverdichters einer Kälteanlage, bei dem der Hubkolbenverdichter wenigstens einen Saugraum (21), aus dem gasförmiges Kältemittel angesaugt wird, und wenigstens einen Druckraum (25) aufweist, in dem das Kältemittel komprimiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Kältemittel zu dem Saugraum (21) wenigstens eines Zylinders (13) mithilfe eines pneumatischen oder hydraulischen Servoeffekts intermittierend unterbrochen wird, und dass der Servoeffekt zur intermittierenden Unterbrechung der Kältemittelzufuhr durch ein pulsweitenmoduliertes Schaltsignal eines stetigen Reglers (47) geregelt wird.Method for controlling the power of a reciprocating compressor of a refrigeration system, in which the reciprocating compressor has at least one suction chamber ( 21 ), is sucked from the gaseous refrigerant, and at least one pressure chamber ( 25 ), in which the refrigerant is compressed, characterized in that the supply of refrigerant to the suction chamber ( 21 ) at least one cylinder ( 13 ) is interrupted intermittently by means of a pneumatic or hydraulic servo effect, and that the servo effect for the intermittent interruption of the refrigerant supply by a pulse width modulated switching signal of a continuous controller ( 47 ) is regulated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das pulsweitenmodulierte Schaltsignal des stetigen Reglers (47) eine minimale Signaldauer von höchstens 60 sec, insbesondere von höchstens 15 sec, vorzugsweise von 1 sec vorgesehen wird.Method according to Claim 1, characterized in that for the pulse-width-modulated switching signal of the continuous regulator ( 47 ) a minimum signal duration of at most 60 sec, in particular of at most 15 sec, preferably of 1 sec is provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Periodendauer der Pulsweitenmodulation ein maximaler Wert von 60 sec, insbesondere von 15 sec, vorgesehen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized marked that for the period of the pulse width modulation a maximum value of 60 sec, in particular of 15 sec, is provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Periodendauer der Pulsweitenmodulation ein minimaler Wert von 1 sec vorgesehen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized marked that for the period of the pulse width modulation a minimum value of 1 sec is provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das intermittierende Öffnen und Schließen des Verbindungskanals (41) durch ein pulsweitenmoduliertes Schaltsignal eines PID-Reglers (47) hervorgerufen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the intermittent opening and closing of the connecting channel ( 41 ) by a pulse width modulated switching signal of a PID controller ( 47 ) is caused. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwirklichung des pneumatischen Servoeffekts ein Verbindungskanal (41), der von dem Druckraum (25) zu einer Saugabsperreinrichtung (29) am Saugraum (21) führt, intermittierend geöffnet und geschlossen wird, wobei zu den Zeiten, zu denen der Verbindungskanal (41) geöffnet ist, komprimiertes Kältemittel aus dem Druckraum (25) zu der Saugabsperreinrichtung (29) strömt und dort ein Schließen der Saugabsperreinrichtung und somit die intermittierende Unterbrechung der Kältemittelzufuhr zu dem Saugraum (21) bewirkt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the realization of the pneumatic servo effect, a connecting channel ( 41 ) coming from the pressure room ( 25 ) to a Saugabsperreinrichtung ( 29 ) at the suction chamber ( 21 ) is intermittently opened and closed, wherein at the times when the connection channel ( 41 ) is open, compressed refrigerant from the pressure chamber ( 25 ) to the Saugabsperreinrichtung ( 29 ) flows there and closing the Saugabsperreinrichtung and thus the intermittent interruption of the refrigerant supply to the suction chamber ( 21 ) causes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwirklichung des hydraulischen Servoeffekts ein Verbindungskanal (41), der von einem Schmieröldruckraum einer Schmierölpumpe des Verdichters zu einer Saugabsperreinrichtung (29) am Saugraum (21) führt, intermittierend geöffnet und geschlossen wird, wobei zu den Zeiten, zu denen der Verbindungskanal (41) geöffnet ist, Hochdruck-Schmieröl aus dem Schmieröldruckraum zu der Saugabsperreinrichtung (29) strömt und dort ein Schließen der Saugabsperreinrichtung und somit die intermittierende Unterbrechung der Kältemittelzufuhr zu dem Saugraum (21) bewirkt.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that for the realization of the hydraulic servo effect, a connecting channel ( 41 ), which is from a lubricating oil pressure chamber of a lubricating oil pump of the compressor to a Saugabsperreinrichtung ( 29 ) at the suction chamber ( 21 ) is intermittently opened and closed, wherein at the times when the connection channel ( 41 ), high pressure lubricating oil from the lubricating oil pressure space to the Saugabsperreinrichtung ( 29 ) flows there and closing the Saugabsperreinrichtung and thus the intermittent interruption of the refrigerant supply to the suction chamber ( 21 ) causes. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (41) mittels eines an dem Verbindungskanal angeordneten Magnetventils (45) geöffnet und geschlossen wird.Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that the connecting channel ( 41 ) by means of a arranged on the connecting channel solenoid valve ( 45 ) is opened and closed. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugabsperreinrichtung (29) in einen Öffnungszustand vorgespannt ist, und dass das Schließen der Saugabsperreinrichtung entgegen der Vorspannung durch Druckbeaufschlagung infolge des geöffneten Verbindungskanals (41) bewirkt wird.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the Saugabsperreinrichtung ( 29 ) is biased in an open state, and that the closing of Saugabsperreinrichtung against the bias by pressurization due to the open communication channel ( 41 ) is effected. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugabsperreinrichtung (29) einen Schließkolben (33) aufweist, an dessen Rückseite der Verbindungskanal (41) mündet und der mit seiner Vorderseite eine Kältemittelzufuhröffnung (27) zu schließen vermag.Method according to one of claims 6 to 9, characterized in that the Saugabsperreinrichtung ( 29 ) a closing piston ( 33 ), at the rear side of the connecting channel ( 41 ) and with its front side a refrigerant supply opening ( 27 ) is able to close. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (41) in Abhängigkeit von der Kühlstellentemperatur, dem Saugdruck und/oder dem aktuellen Leistungsbedarf intermittierend geöffnet und geschlossen wird.Method according to one of claims 6 to 10, characterized in that the connecting channel ( 41 ) is intermittently opened and closed depending on the cooling point temperature, the suction pressure and / or the current power requirement. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Schließen des Verbindungskanals (41) ein Ausgleichskanal (43) geöffnet wird, der an der Saugabsperreinrichtung (29) einen Druckabbau zum Öffnen der Kältemittelzufuhr in den Saugraum ermöglicht.Method according to one of claims 6 to 11, characterized in that with the closing of the connecting channel ( 41 ) a compensation channel ( 43 ) is opened at the Saugabsperreinrichtung ( 29 ) allows a pressure reduction for opening the refrigerant supply into the suction chamber. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Öffnen des Verbindungskanals (41) der Ausgleichskanal (43) geschlossen wird.A method according to claim 12, characterized in that with the opening of the connecting channel ( 41 ) the equalization channel ( 43 ) is closed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubkolbenverdichter mehrere Zylinder (13) oder Zylinderbänke aufweist, und dass die Leistung lediglich eines Zylinders (13) bzw. lediglich einer Zylinderbank durch elektronische Pulsweitenmodulation geregelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reciprocating compressor a plurality of cylinders ( 13 ) or cylinder banks, and that the power of only one cylinder ( 13 ) or only a cylinder bank is controlled by electronic pulse width modulation. Hubkolbenverdichter einer Kälteanlage, mit wenigstens einem Saugraum (21), aus dem gasförmiges Kältemittel angesaugt wird, und wenigstens einem Druckraum (25), in dem das Kältemittel komprimiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter eine pneumatische oder hydraulische Servoeinrichtung zur intermittierenden Unterbrechung der Zufuhr von Kältemittel zu dem Saugraum (21) wenigstens eines Zylinders (13) aufweist, und dass der Verdichter ferner einen stetigen Regler (47) aufweist, durch den zur Regelung der intermittierenden Unterbrechung der Kältemittelzufuhr ein pulsweitenmoduliertes Schaltsignal für die pneumatische oder hydraulische Servoeinrichtung erzeugbar ist.Reciprocating compressor of a refrigeration system, with at least one suction chamber ( 21 ), is sucked from the gaseous refrigerant, and at least one pressure chamber ( 25 ), in which the refrigerant is compressed, characterized in that the compressor is a pneumatic or hydraulic servo device for intermittently interrupting the supply of refrigerant to the suction chamber ( 21 ) at least one cylinder ( 13 ), and in that the compressor further comprises a continuous regulator ( 47 ), by which a pulse-width-modulated switching signal for the pneumatic or hydraulic servo device can be generated for controlling the intermittent interruption of the refrigerant supply. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der stetige Regler (47) für ein pulsweitenmoduliertes Schaltsignal mit einer minimalen Signaldauer von höchstens 60 sec, insbesondere von höchstens 15 sec, vorzugsweise von 1 sec konfiguriert ist.Reciprocating compressor according to claim 15, characterized in that the continuous regulator ( 47 ) is configured for a pulse width modulated switching signal with a minimum signal duration of at most 60 sec, in particular of at most 15 sec, preferably of 1 sec. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass als stetiger Regler (47) zur Erzeugung des pulsweitenmodulierten Schaltsignals ein PID-Regler vorgesehen ist.Reciprocating compressor according to one of claims 15 or 16, characterized in that as a continuous controller ( 47 ) for generating the pulse width modulated switching signal, a PID controller is provided. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Servoeinrichtung einen Verbindungskanal (41) aufweist, der von dem Druckraum zu einer Saugabsperreinrichtung (29) am Saugraum führt, wobei an dem Verbindungskanal eine elektrisch ansteuerbare Schalteinheit (45) angeordnet ist, die durch das pulsweitenmodulierte Schaltsignal des stetigen Reglers (47) derart ansteuerbar ist, dass der Verbindungskanal mittels der Schalteinheit intermittierend geöffnet und geschlossen wird, und wobei das komprimierte Kältemittels des Druckraums (25), der Verbindungskanal (41) und die Saugabsperreinrichtung (29) dergestalt zusammenwirken, dass bei geöffnetem Verbindungskanal komprimiertes Kältemittel aus dem Druckraum an der Saugabsperreinrichtung ein Schließen der Saugabsperreinrichtung und somit eine Unterbrechung der Kältemittelzufuhr in den Saugraum (21) bewirkt.Reciprocating compressor according to one of claims 15 to 17, characterized in that the pneumatic servo device has a connection channel ( 41 ), which from the pressure space to a Saugabsperreinrichtung ( 29 ) leads to the suction chamber, wherein on the connecting channel an electrically controllable switching unit ( 45 ) arranged by the pulse width modulated switching signal of the continuous controller ( 47 ) is controllable such that the connecting channel is opened and closed intermittently by means of the switching unit, and wherein the compressed refrigerant of the pressure chamber ( 25 ), the connection channel ( 41 ) and the Saugabsperreinrichtung ( 29 ) cooperate in such a way that when the connection channel is open compressed refrigerant from the pressure chamber at the Saugabsperreinrichtung closing the Saugabsperreinrichtung and thus an interruption of the refrigerant supply into the suction chamber ( 21 ) causes. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Servoeinrichtung einen Verbindungskanal (41) aufweist, der von einem Schmieröldruckraum einer Schmierölpumpe des Verdichters zu einer Saugabsperreinrichtung (29) am Saugraum führt, wobei an dem Verbindungskanal eine elektrisch ansteuerbare Schalteinheit (45) angeordnet ist, die durch das pulsweitenmodulierte Schaltsignal des stetigen Reglers (47) derart ansteuerbar ist, dass der Verbindungskanal mittels der Schalteinheit intermittierend geöffnet und geschlossen wird, und wobei Hochdruck-Schmieröl des Schmieröldruckraums, der Verbindungskanal (41) und die Saugabsperreinrichtung (29) dergestalt zu sammenwirken, dass bei geöffnetem Verbindungskanal Hochdruck-Schmieröl aus dem Schmieröldruckraum an der Saugabsperreinrichtung ein Schließen der Saugabsperreinrichtung und somit eine Unterbrechung der Kältemittelzufuhr in den Saugraum (21) bewirkt.Reciprocating compressor according to one of claims 15 to 17, characterized in that the hydraulic servo device a connecting channel ( 41 ) from a lubricating oil pressure space of a lubricating oil pump of the compressor to a Saugabsperreinrichtung ( 29 ) leads to the suction chamber, wherein on the connecting channel an electrically controllable switching unit ( 45 ) arranged by the pulse width modulated switching signal of the continuous controller ( 47 ) is controllable such that the connecting channel is intermittently opened and closed by means of the switching unit, and wherein high-pressure lubricating oil of the lubricating oil pressure chamber, the connecting channel ( 41 ) and the Saugabsperreinrichtung ( 29 ) in such a way that, when the connecting channel is open, high-pressure lubricating oil from the lubricating oil pressure space at the Saugabsperreinrichtung closing the Saugabsperreinrichtung and thus an interruption of the refrigerant supply into the suction chamber ( 21 ) causes. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch ansteuerbare Schalteinheit ein Magnetventil (45) vorgesehen ist.Reciprocating compressor according to one of claims 18 or 19, characterized in that as a electrically controllable switching unit, a solenoid valve ( 45 ) is provided. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckfeder (35) vorgesehen ist, durch die die Saugabsperreinrichtung (29) in einen Öffnungszustand vorgespannt wird.Reciprocating compressor according to one of claims 18 to 20, characterized in that a compression spring ( 35 ) is provided, through which the Saugabsperreinrichtung ( 29 ) is biased in an open state. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass an die Saugabsperreinrichtung (29) ein Ausgleichskanal (43) mündet, der mittels der Schalteinheit (45) geöffnet werden kann, um an der Saugabsperreinrichtung einen Druckabbau zum Öffnen der Kältemittelzufuhr in den Saugraum zu ermöglichen.Reciprocating compressor according to one of claims 18 to 21, characterized in that the Saugabsperreinrichtung ( 29 ) a compensation channel ( 43 ), which by means of the switching unit ( 45 ) can be opened to allow the Saugabsperreinrichtung a pressure reduction to open the refrigerant supply to the suction chamber.