DE4429919A1 - Schaltungsanordnung zum Betrieb eines elektrisch ansteuerbaren Magnetventils - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Betrieb eines elektrisch ansteuerbaren MagnetventilsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb ei
nes elektrisch ansteuerbaren Magnetventils mit einem wenigstens
in zwei Arbeitsstellungen bringbaren Ventilstellglied, durch
dessen Verstellung jeweils ein zu der jeweiligen Arbeitsstellung
korrespondierender, mit einem Strömungsmedium beaufschlagter
Strömungsweg auswählbar ist.
Schaltungsanordnungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1
sind beispielsweise bei Kühlmöbeln mit mehreren Fächern unter
schiedlicher Temperatur zum Ansteuern von dort zur Anwendung
kommenden, bistabilen Magnetventilen im Einsatz, anhand welcher
der von einem Verdichter in einem Kältekreis erzeugte Kältemit
telfluß den Verdampfern in den Fächern unterschiedlicher Tempe
ratur je nach Kältebedarf zugeleitet wird. Zu diesem Zweck wird
das Ventilstellglied des bistabilen Magnetventils entsprechend
der Kälteanforderung aus den Lagerfächern des Kühlmöbels in sei
ne eine oder andere Arbeitsstellung bewegt. Dies geschieht durch
die von den Elektromagneten auf das Ventilstellglied ausgeübte
Kraft, infolge derer das Ventilstellglied in seine Verschlußpo
sition beschleunigt wird, wobei durch den Verschließvorgang ein
deutlich hörbares Geräusch erzeugt wird. Diesem ist in der Ver
gangenheit durch am Ventilstellglied angeordneten Schalldämp
fungsmaßnahmen in Form von das Verschließen der düsenartigen Zu
fuhröffnungen bewirkenden Kunststoffteilen Rechnung getragen.
Für derartige Kunststoffteile ist jedoch, um diese an den düsen
artigen Zufuhröffnungen nicht vorzeitig zu verschleißen, eine
relativ hohe Shore-Härte zu wählen, was zwangsläufig wiederum
eine nicht unbeachtliche Verschlechterung der Geräuschdämmung
zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschla
gen, welche auf einfache Weise einen geräuscharmen Betrieb eines
elektrisch ansteuerbaren Magnetventiles ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die
Verstellung des Ventilstellgliedes in die jeweils andere Ar
beitsstellung im Anschluß an eine Beaufschlagung zumindest des
durch das Magnetventil gebildeten Abschnitts des Strömungsweges
mit überwiegend in flüssigen Anteilen vorliegenden Strömungsme
dium erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist eine über die Brauchbar
keitsdauer des elektrisch ansteuerbaren Magnetventils gleich
bleibende, durch das flüssige Strömungsmedium erzeugte Geschwin
digkeits- und damit verbundene Geräuschdämpfung für das bewegte
Ventilstellglied erzeugt, da die Geräuschdämpfung von sich ggf.
ändernden Werkstoffeigenschaften von üblicherweise für Geräusch
dämmung eingesetzten Werkstoffen, wie z. B. der Alterungsvorgang
bei Kunststoffen, unabhängig ist. Ferner ist das Maß der Dämp
fung für das Ventilstellglied auf einfache Weise durch dessen
geometrische Gestaltung beeinflußbar.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Beaufschlagung des durch
das Magnetventil gebildeten Abschnitts des Strömungsweges mit
flüssigem Strömungsmedium durch eine zeitliche Verzögerung der
Verstellung des Ventilstellgliedes bezüglich einer Aktivierung
eines das Strömungsmedium antreibenden Mittels erzielt ist.
Durch eine derartige Lösung ist auf besonders einfache Art und
Weise ohne zusätzlichen Sensoraufwand sichergestellt, daß der
durch das Magnetventil gebildete Abschnitt des Strömungsweges
mit flüssigem Strömungsmedium beaufschlagt ist.
Besonders einfach erzeugbar ist eine zeitliche Verzögerung, wenn
nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes
der Erfindung vorgesehen ist, daß die zeitliche Verzögerung
durch ein im wesentlichen elektromechanisch ausgebildetes Zeit
glied gebildet ist. Zudem zeichnet sich ein derartiges Zeitglied
durch seinen robusten Aufbau aus.
Entsprechend einer alternativen Ausgestaltung des Gegenstandes
der Erfindung ist vorgesehen, daß die zeitliche Verzögerung
durch ein aus elektronischen Komponenten zusammengesetztes Zeit
glied gebildet ist.
Bei einer solchem Lösung kann die Größenordnung der Zeitverzöge
rung auch im Nachhinein auf einfache Weise variiert werden. Außerdem
ist ein derartiges Zeitglied äußerst preiswert realisier
bar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstan
des der Erfindung ist vorgesehen, daß die zeitliche Verzögerung
im Bereich zwischen 30 sek und 90 sek liegt.
Als besonders zutreffend hat sich eine zeitliche Verzögerung er
geben, wenn nach einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltung des
Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die zeitliche
Verzögerung 60 sek beträgt.
Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des
Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß das zum Antreiben
des Strömungsmediums dienende Mittel als Kältemittelverdichter
ausgebildet ist.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung am Beispiel
eines in der beigefügten Zeichnung vereinfacht dargestellten
Mehrtemperaturen-Kühlgerätes erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Zweitemperaturen-Kühlgerät bei geöffneten Türen
mit einem Kühlfach und einem Gefrierfach, deren Tem
peraturen durch eine elektronische Regeleinrichtung
gesteuert sind,
Fig. 2 einen Ausschnitt der elektronischen Regeleinrichtung
mit einer elektronischen Schaltungsanordnung zur An
steuerung eines den Kältemittelfluß zum Gefrierfach
bzw. Kühlfach steuernden Elektromagnetventils.
In Fig. 1 ist eine Kühl- und Gefrierkombination 10 gezeigt, de
ren wärmeisolierendes Gehäuse 11 zwei durch eine wärmeisolieren
de Zwischenwand 12 thermisch voneinander getrennte, vertikal
übereinander angeordnete und mit separaten Türen 13 und 14 ver
schließbare Lagerfächer aufweist. Dabei ist das höherliegende,
mit der Tür 13 verschließbare Lagerfach als Kühlfach 15 ausge
bildet, welches mit in vertikalen Abständen übereinander ange
ordneten, zum Abstellen von Kühlgut dienenden Etageren 16 ausge
stattet ist. Das andere unterhalb dem Kühlfach 15 angeordnete,
von diesem durch die wärmeisolierende Zwischenwand 12 getrennte
Lagerfach ist als Gefrierfach 17 ausgebildet, welches zur Auf
nahme von Gefriergut schubladenartig ausziehbare Gefriergutbe
hälter 18 aufweist.
Sowohl das Kühlfach 15 als auch das Gefrierfach 17 ist zur Auf
rechterhaltung seiner bestimmungsgemäßen Lagerraum-Temperatur
mit nicht gezeigten Verdampfern ausgestattet, welche in einen
ebenso nicht gezeigten Kältekreis eingebunden sind, innerhalb
welchem ein die Verdampfer mit flüssigem Kältemittel versorgen
der Verdichter angeordnet ist, welcher intermittierend betrieben
ist, wobei die Ein- und Ausschaltphasen des Verdichters von den
in den Lagerfächern herrschenden Temperaturen abhängig sind.
Diese werden von nicht dargestellten Temperatursensoren erfaßt
und in einer zu einer elektronischen Regeleinrichtung gehörenden
Auswertelogik 19 einerseits zu in Temperatur-Anzeigeelementen
anzeigbaren Werten aufbereitet und andererseits zu einem in ei
ner Schaltungsanordnung 30 weiter verarbeitbarem Digitalsignal
"A" verarbeitet (siehe hierzu Fig. 2).
Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, stellt das ausgangssei
tig an der Auswertelogik 19 anliegende Digitalsignal "A" das
Eingangssignal für die Schaltungsanordnung 30 dar, welche ein
gangsseitig mit zwei zur Erzielung unterschiedlicher Zeitspannen
dienenden RC-Gliedern ausgestattet ist. Diese sind durch zwei in
Parallelschaltung angeordnete ohm′sche Widerstände 31 und 32 mit
unterschiedlichen Widerstandswerten und einen gemeinsamen, dazu
in Reihenschaltung liegenden Kondensator 33 gebildet, wobei dem
mit dem niedrigeren Widerstandswert ausgestatteten Widerstand 32
eine Diode 34 vorgeschaltet ist, welche mit ihrem Kathodenan
schluß mit dem Widerstand 32 verbunden ist, so daß der über den
Ladevorgang des Kondensators 33 über den höherohmigen Widerstand
31 stattfindet. Das durch den Ladevorgang am Kondensator 33 er
zeugte Spannungspotential liegt an den zusammengeführten Eingän
gen eines NAND-Gatters 35, dessen Ausgangssignal der Basis eines
PNP-Transistors 36 zugeführt ist, dessen Emitteranschluß an eine
Gleichspannungsversorgung "UB" angeschlossen ist, während sein
Kollektoranschluß über einen den Kollektorstrom begrenzenden
ohm′schen Widerstand 37 mit Massepotential verbunden ist. Zwi
schen dem Kollektoranschluß des PNP-Transistors 36 und dem
ohm′schen Widerstand 37 ist der Gate-Anschluß zum Abgriff für
den Zündstrom eines Triacs 38 angeordnet, mit dessen zweiten
Hauptelektroden-Anschluß ein an den Leitungspol "L" einer 230
Volt Wechselspannung angekoppeltes, monostabiles, zwei Strö
mungswege schaltendes Elektro-Magnetventil 39 verbunden ist. Der
andere Hauptelektroden-Anschluß des Triacs 38 ist dem Null-Pol
"N" der Wechselspannungsversorgung verbunden, welcher zugleich
auch noch den Masseanschluß für diese Hauptelektrode des Triacs
38 bildet.
Ein für das Kühlfach 15 aufgrund der darin angestiegenen Lager
temperatur bestehender Kältebedarf wird am Ausgang der Auswerte
logik 19 durch eine logische Eins für das Ausgangssignal "A" si
gnalisiert, welches einerseits die Aktivierung des Kältemittel
verdichters und andererseits einen Umschaltvorgang des monosta
bilen Magnetventils 39 aus seiner Ruhestellung zur Änderung des
Strömungsweges für das Kältemittel zum Verdampfer des Kühlfaches
15 hin bedeutet. Hierbei ist der Umschaltvorgang des elektrisch
ansteuerbaren Magnetventils 39 durch das aus dem Widerstand 31
und den Kondensator 33 gebildete RC-Glied gegenüber dem Ein
schaltvorgang des Verdichters zeitlich verzögert, da die logi
sche "Eins" am Ausgang der Auswertelogik 19 erst nach dem Ab
schluß des Ladevorgangs des Kondensators 33 an den zusammenge
führten Eingängen des NAND-Gatters 35 anliegt und an dessen Aus
gang eine logische "Null" erzeugt, welche der Basis des als
elektronischen Schalter dienenden PNP-Transistors 36 zugeführt
ist, wodurch dieser in leitenden Zustand versetzt ist. Der durch
den Leitungszustand des PNP-Transistors 36 zwischen dessen Emit
ter und dessen Kollektor fliegende Strom dient als Zündstrom für
den Triac 38, wodurch der Stromkreis für das monostabile Magnet
ventil 39 geschlossen ist, so daß die gewünschte Positionsände
rung seines als für die Elektro-Magnete dienenden Ventilstell
gliedes zur Umleitung des Kältemittels auf den Verdampfer des
Kühlfaches 15 stattfindet.
Durch die eingangsseitige Beschaltung des NAND-Gatters 35 mit
dem aus dem Widerstand 31 und dem Kondensator 33 gebildeten RC-
Glied verzögert sich, wie bereits beschrieben, die Ansteuerung
des Magnetventils 39 gegenüber der Ansteuerung des Verdichters
zeitlich, wobei diese an sich aufgrund des von der Auswertelogik
19 aus gegebenen Ausgangssignals "A" bei einer Kälteanforderung
für das Kühlfach 15 gleichzeitig stattfinden mühte. Aufgrund der
zeitlichen Verzögerung zwischen der Inbetriebnahme des Verdich
ters und der Änderung des Strömungsweges für das Kältemittel
durch das Magnetventil 39 ist sichergestellt, daß das letztere
mit in flüssiger Phase vorliegendem Kältemittel durchströmt ist,
so daß die Umschaltbewegung des die Richtungsänderung für die
Strömung bewirkenden Ventilstellgliedes flüssigkeitsgedämpft
und somit weitestgehend geräuschlos ohne zusätzliche Dämpfungs
maßnahmen stattfindet. Als für die Größenordnung der Verzöge
rungszeiten brauchbare Zeiten haben welche zwischen 30 sek und
90 sek bereits gute Ergebnisse gezeigt, wobei sich eine Verzöge
rungszeit von 60 sek als günstig erwies.
Genauso ist es auch möglich, anstatt der zeitlich nach dem Ver
dichter stattfindenden Aktivierung des Magnetventils 39 zur Si
cherung der Flüssigkeitsdämpfung für das Ventilstellglied einen
Flüssigkeitssensor zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes im
Magnetventil 39 vorzusehen.
Hat die Lagertemperatur im Kühlfach 15 seinen bedarfsgemäßen
Sollwert erreicht, wird dies über Temperatursensoren der Auswer
telogik 19 signalisiert, woraufhin diese ein Signal zur Außerbe
triebnahme des Verdichters und eine logische "Null" als Aus
gangssignal "A" ausgibt. Dieses liegt als Umschaltsignal für das
Magnetventil 39 um die Entladezeit des Kondensators 33 verzögert
am Eingang des NAND-Gatters 35 an, wobei aufgrund des gegenüber
dem Widerstand 31 sehr viel geringeren Widerstandswert für den
Widerstand 32 der Umschaltvorgang des Magentventils 39 in seine
den Strömungsweg zum Gefrierfach-Verdampfer freigebende Ruhelage
nahezu gleichzeitig zum Stop des Verdichters erfolgt. Aufgrund
der geringfügigen zeitlichen Verzögerung, für welche sich be
reits eine Zeit von 50 ms als günstig erwies, ist sicherge
stellt, daß zumindest der durch das Magnetventil 39 vorgegebene
Strömungsweg des Kältekreises noch mit flüssigem Kältemittel be
aufschlagt ist und somit der Umschaltvorgang des Ventilstell
gliedes flüssigkeitsgedämpft und somit nahezu geräuschlos statt
findet.
Für den Fall, daß für das Gefrierfach 17 Kältebedarf gemeldet
wird, ist das Ausgangssignal "A" der Auswertelogik 19 logisch
"Null", wodurch am NAND-Gatter 35 eine logische "Eins" anliegt
und somit der Transistor 38 sperrt, so daß der Triac 38 inaktiv
und damit das Magnetventil 39 stromlos ist.
Anstelle der im Ausführungsbeispiel aus diskreten elektronischen
Bauelementen aufgebauter Schaltungsanordnung 30 ist es auch
denkbar, deren und die der Auswertelogik 19 zugrundeliegende
Funktion durch einen entsprechend programmierten Mikroprozessor
nachzubilden, so daß die zeitlich verzögerte Inbetriebnahme des
Magnetventils 39 bezüglich dem Verdichter durch ein entsprechen
des Softwareprogramm bewerkstelligt sein könnte.
Es versteht sich, daß die Erfindung auch auf eine Beschaltung
eines bistabilen Magnetventils mit in dieser Beschaltung dann
vorzusehenden ventilspezifischen Beschaltungsänderung anwendbar
ist.
Claims (8)
1. Schaltungsanordnung zum Betrieb eines elektrisch an
steuerbaren Magnetventils mit einem wenigstens in zwei
Arbeitsstellungen bringbaren Ventilstellglied, durch
dessen Verstellung jeweils ein zu der jeweiligen Ar
beitsstellung korrespondierender, mit einem Strömungs
medium beaufschlagter Strömungsweg auswählbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstellung des Ventilstellgliedes in die jeweils ande
re Arbeitsstellung im Anschluß an eine Beaufschlagung
zumindest des durch das Magnetventil (39) gebildeten
Abschnitts des Strömungsweges mit überwiegend in flüs
sigen Anteilen vorliegenden Strömungsmedium erfolgt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Beaufschlagung des durch das Magnet
ventil (39) gebildeten Abschnitts des Strömungsweges
mit flüssigen Strömungsmedium durch eine zeitliche Ver
zögerung der Verstellung des Ventilstellgliedes bezüg
lich einer Aktivierung eines das Strömungsmedium an
treibenden Mittels erzielt ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zeitliche Verzögerung durch ein im
wesentlichen elektromechanisch ausgebildetes Zeitglied
gebildet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zeitliche Verzögerung durch ein aus
elektronischen Bauteilen (31, 33) zusammengesetztes
Zeitglied (31, 33) gebildet ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verzögerung
im Bereich zwischen 30 sek und 90 sek liegt.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verzögerung
60 sek beträgt.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das zum Antreiben des Strömungsmediums
dienende Mittel als Kältemittelverdichter ausgebildet
ist.
8. Kühlmöbel, insbesondere Kühl- oder Gefrierschrank oder
Kühl- und Gefrierkombination, gekennzeichnet durch eine
Schaltungsanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis
7.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BSH BOSCH UND SIEMENS HAUSGERAETE GMBH, 81669 MUEN |
|
8141 | Disposal/no request for examination |