DE3407286C2 - Abtausteuergerät für eine Kälteanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abtausteuergerät für eine Kälteanlage. Die Kälteanlage enthält einen Verdampferraum und einen Kühlraum, die über einen schaltbaren Lüfter thermisch verbunden sind. Während des Abtauvorgangs wird die Kältemaschine ausgeschaltet, zugleich eine Zusatzheizung eingeschaltet und der Lüfter ebenfalls ausgeschaltet. Die Folge der Abtauzyklen wird mit Hilfe einer Impulsgeber-Zählerschaltung (9) erzeugt und dabei Flip-Flops (33, 43) gesetzt. Die Rücksetzung und damit Wiedereinschaltung der Kältemaschine erfolgt bei einem oberen Temperaturschaltpunkt, bei dem ein Schmitt-Trigger (14) schaltet. Die Zuschaltung des Lüfters erfolgt bei einem tieferen Temperaturschaltpunkt, bei dem ein Schmitt-Trigger (13) schaltet. Erfindungsgemäß wird eine Alarm- und Sicherheitsschaltung vorgeschlagen, bei der zwischen den Abtauvorgängen ein Überwachungsimpuls erzeugt und einer UND-Schaltung zugeführt wird. Am anderen Eingang der UND-Schaltung liegen parallel die Ausgänge des Schmitt-Triggers (13) (unterer Temperaturschaltpunkt) des Abtau-Flip-Flops (33) und des Lüfter-Flip-Flops (43) an. Falls beim Auftreten des Überwachungsimpulses am anderen Eingang (39) der UND-Schaltung (40) ebenfalls "I"-Pegel anliegt, wird eine Alarmschaltung aktiviert. Zweckmäßig wird zwischen das UND-Glied (40) und die Alarmgeber (17, 21) eine Flip-Flop-Schaltung (64) geschaltet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Vorzugsschaltung vorgeschlagen, die den Zustand ...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Abtausteuergerät für eine Kälteanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Größere Kühlanlagen bestehen in der Regel aus einem größeren Warenraum, in dem die zu kühlenden Waren gelagert werden und einem separaten Verdampferraum eines Kühlaggregats. Die thermische Verbindung zwischen dem Verdampferraum und dem Warenraum wid über einen schaltbaren Zusatzventilator (Lüfter) hergestellt.
• Beim Betrieb solcher Kälteanlagen bereifen kälteführende Teile, insbesondere der Verdampfer. Zur Erhaltung der Kühlleistung müssen diese Teile daher regelmäßig in sich wiederholenden Zeitabständen abgetaut werden. Dazu wird die Kältemaschine ausgeschaltet und zur Beschleunigung des Abtauvorgangs gleichzeitig eine Zusatzheizung am Verdampfer eingeschaltet. Der Lüfter, der sonst die kalte Luft vom Verdampferraum in den Kühlraum bläst, wird während des Abtauvorgangs ebenfalls ausgeschaltet.
• Zur Steuerung des Abtauvorgangs werden hauptsächlich Schaltuhren verwendet, die in einstellbaren Zeitabständen die Kältemaschine und den Lüfter abschalten und zugleich die Zusatzheizung einschalten. Die Wiedereinschaltung der Kältemaschine und die Abschaltung der Zusatzheizung erfolgt von der Schaltuhr nach einer Zeitspanne, die so eingestellt wird, daß der Abtauvorgang voraussichtlich beendet ist. Da die Abtauzeit von einer Reihe von Randbedingungen abhängig ist, ist die Einstellung einer festen und geschätzten Zeitspanne für den Abtauvorgang unbefriedigend. Bei einer zu frühen Wiedereinschaltung der Kältemaschine ist der Abtauvorgang noch nicht beendet und die volle Kühlleistung der Anlage wird nicht erreicht. Bei einem zu späten Wiedereinschalten der Kältemaschine ist zwar der Abtauvorgang sicher beendet, die Zusatzheizung läuft jedoch zu lange und die Anlagenteile werden unerwünscht zu warm. Zugleich besteht die Gefahr, daß vom Lüfter warme Luft auf das Kühlgut geblasen wird.
• Auch die Zuschaltung des Lüfters erfolgt zeitverzögert von der Schaltuhr, wobei diese Zeitspanne länger gewählt ist als die vorstehende, so daß voraussichtlich beim Zuschalten des Lüfters insbesondere der Verdampfer bereits seine Kühltemperatur erreicht hat. Auch hier hängt die optimale Zeitspanne für das Zuschalten des Lüfters von einer Reihe von Bedingungen ab, die in der fest eingestellten und geschätzten Verzögerungszeit nicht in befriedigendem Maß berücksichtigt werden können. Wenn der Lüfter zu früh eingeschaltet wird, besteht die Gefahr, daß unerwünscht warme Luft in den Kühlraum geblasen wird; wird der Lüfter zu spät eingeschaltet, so ist dies energiewirtschaftlich ungünstig, denn der Verdampfer kühlt ohne Einwirkung auf das Kühlgut sehr stark ab.
• Zur Behebung der vorstehenden Mängel ist bereits ein verbessertes Abtausteuergerät bekannt (ELIWELL, Typ: EWTS 72), das die Abtauzyklen zeitgesteuert durchführt, die Wiedereinschaltung der Kühlmaschine und des Lüfters aber temperaturgesteuert durchführt. Dazu wird vorzugsweise am Verdampfer ein Temperaturfühler angebracht, der mit zwei Schalteinheiten für jeweils einen oberen und einen unteren Temperaturschaltpunkt verbunden ist. Der obere Temperaturschaltpunkt wird bei etwa 0°C eingestellt, so daß beim Erreichen dieses Schaltpunkts das Ende des Abtauvorgangs erkannt und die Kältemaschine bei gleichzeitigem Ausschalten der Zusatzheizung wieder zugeschaltet wird. Der untere Temperaturschaltpunkt dient zum Wiedereinschalten des Lüfters nach dem Abtauvorgang und kann entsprechend der gewünschten Kühltemperatur eingestellt werden. Damit ist sichergestellt, daß vom Lüfter weder zu kalte noch zu warme Luft in den Kühlraum gefördert wird.
• Trotz der verbesserten Funktion des vorstehenden Abtausteuergeräts sind in der Praxis eine Reihe von Mängeln und Nachteilen erkannt worden. Als unbefriedigend wurde empfunden, daß trotz des relativ aufwendigen Abtausteuergeräts mit Temperaturfühler auch hier, genauso wie bei den eingangs erwähnten, früheren Zeitschaltuhren, keine Kontrollmöglichkeit über den tatsächlichen Abtauablauf und die Kühlleistung besteht. Das heißt, daß hier ebenfalls von außerhalb des Kühlraums ohne Überwachung des (wertvollen) Kühlguts gesteuert wird.
• Ein bekannt anfälliges Bauteil ist der Temperaturfühler, der entweder brechen oder vom Verdampfer abfallen kann. Weiter kann die Leitung des Temperaturfühlers brechen oder vom Gerätegehäuse getrennt werden. Für diese Fälle wird in der Regel der bekannten Schaltung fälschlich eine zu hohe Verdampfertemperatur signalisiert, so daß zwar die Kältemaschine trotz der Abtauimpulse eingeschaltet bleibt, d. h. der Abtauvorgang nicht eingeleitet wird. Der Lüfter wird dabei aber ausgeschaltet und wegen der vorgetäuscht hohen Temperatur nicht wieder zugeschaltet. In diesem Fall ist sowohl das Kühlgut als auch die Kältemaschine selbst gefährdet, da insbesondere diese Zustände von außerhalb des Kühlraums nicht erkennbar sind. Weiter ist ein zusätzlicher Sicherheitsthermostat vorgesehen, der bei einem unzulässigen Anstieg der Temperatur im Kühlraum Alarm meldet. Dieser meldet aber Unregelmäßigkeiten im Kühlsystem erst mittelbar über einen Temperaturanstieg am Kühlgut selbst, also mit erheblicher zeitlicher Verzögerung, da sein Fühler nicht am Verdampfer eingebaut wird. Beim Abtauvorgang würde sonst die Alarmtemperatur am Fühler überschritten und fälschlich Alarm gegeben. Eine Abschaltung der Alarmmeldung während des Abtauvorgangs würde ebenfalls zu keiner befriedigenden Lösung führen, da die Kälteanlage in der Zeit bis zur Lüfterzuschaltung ohne Alarmüberwachung wäre.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abtausteuergerät für eine Kälteanlage zu schaffen, mit dem die Sicherheit des Kühlguts beim Betrieb der Kälteanlage erhöht wird.
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß Anspruch 1 ist bei einem gattungsgemäßen Abtausteuergerät eine Alarm- und Sicherheitsschaltung vorgesehen, in der ein Zeittaktgeber enthalten ist, der wenigstens einen, vorzugsweise acht Zeittaktimpulse innerhalb einer Abtauperiode (nach dem Abtauvorgang bzw. nach der Lüfterzuschaltung) erzeugt. Bei der Abgabe dieser Überwachungsimpulse wird überprüft, ob der untere Temperaturschaltpunkt (Lüfterzuschaltpunkt) noch unterschritten ist, d. h. ob die Kältemaschine ordnungsgemäß arbeitet. Weiter werden die Leitungen zu den Schalteinheiten für die Kältemaschine bzw. Zusatzheizung und den Lüfter überprüft, ob hier die notwendigen Schaltzuständer erhalten werden. Schaltungstechnisch wird dies so erreicht, daß an einen Eingang einer NAND- Schaltung der Überwachungsimpuls geführt wird, während parallel an den anderen Eingang der NAND-Schaltung der Geber für den unteren Temperaturschaltpunkt und der Ausgang einer ersten bistabilen Kippschaltung für den Abtauvorgang sowie der Ausgang einer zweiten bistabilen Kippschaltung für den Lüfter geschaltet sind. An den Ausgang der NAND- Schaltung schließt sich für eine Alarmerkennung vor Ort eine Alarmanlage an, die an der Gerätegehäusevorderseite montiert ist. Weiter ist es besonders vorteilhaft, zusätzlich eine weitere Alarmschalteinheit für eine entfernte Alarmgabe anzuschließen. Zweckmäßig besteht diese Alarmschalteinheit aus einem Relais, das im Normalbetrieb erregt ist und bei Alarmgabe abfällt und einen potentialfreien, von außen beschaltbaren Kontakt schließt.
• Mit diesen Merkmalen wird erreicht, daß regelmäßig zwischen aufeinanderfolgenden Abtauvorgängen die Kühlanlage auf ihre ordnungsgemäße Funktion überprüft wird; bei erkannten Fehlern erfolgt eine optische Alarmgabe, zu der zusätzlich eine Alarm-Fernanzeige installiert werden kann.
• Der NAND-Schaltung ist weiter eine dritte bistabile Kippstufe für die Alarmbedingung nachgeschaltet, die einen einmal erzeugten Alarmzustand an den Alarmgebern unabhängig von den weiteren Betriebszuständen an den Alarmgebern, aufrechterhält. Dies ist vorteilhaft, da somit auch Alarmbedingungen erkannt werden, die sich mit der Zeit von selbst wieder beheben. Zur Alarmquittierung wird das Steuergerät kurz ausgeschaltet.
• Der Ausgang der dritten bistabilen Kippschaltung ist auf prioritätsbehaftete Eingänge der ersten und zweiten bistabilen Kippschaltung geführt. Dadurch wird vorteilhaft sichergestellt, daß bei irgendeiner Alarmgabe sowohl die Kältemaschine als auch der Lüfter ständig weiterlaufen, d. h. das Abtausteuergerät entläßt sich aufgrund einer Störung selbst aus der Verantwortung und versucht, den für das Kühlgut in jedem Fall unbedenklichsten Zustand, nämlich ständiges Kühlen, aufrechtzuerhalten. Ob dies dann tatsächlich gelingt, hängt von der Art des Fehlers ab. Wenn der Fehler am Abtausteuergerät selbst liegt, beispielsweise bei Fühlerbruch, ist der Zustand des ständigen Kühlens in der Regel aufrechterhaltbar.
• Nach Anspruch 2 sind die erste und zweite bistabile Kippschaltung hintereinandergeschaltet, wobei der Ausgang der ersten bistabilen Kippschaltung mit einem prioritätsbehafteten Eingang der zweiten bistabilen Kippschaltung verbunden ist. Dadurch wird erreicht, daß kein Zustand auftreten kann, bei dem aus der Sicht der Steuerung die Zusatzheizung eingeschaltet ist und der Lüfter dennoch unerwünscht läuft. Ein wesentlicher Vorteil der Hintereinanderschaltung besteht auch darin, daß von der Alarmschaltung abgefragt wird, ob nach einer bestimmten Zeitdauer ein aufeinanderfolgender Steuerungsablauf erfolgt ist.
• Mit Anspruch 3 wird eine Reset-Schaltung vorgeschlagen, die aus einem aufladbaren Kondensator mit nachgeschaltetem Inverter besteht. Während der Aufladezeit des Kondensators wird von dieser Reset-Schaltung der Schaltzustand "I" abgegeben und nach der Aufladezeit der Schaltzustand "0". Die Reset- Schaltung ist mit allen Rücksetzeingängen der verwendeten bistabilen Kippschaltungen verbunden, so daß während der Aufladezeit des Kondensators alle bistabilen Kippschaltungen zurückgesetzt werden. Dies ist eine einfache und funktionstüchtige Schaltung.
• Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 wird erreicht, daß für die Alarmfernübertragung auch ein Netzausfall detektiert wird, da das Alarmrelais bei Alarmgabe stromlos wird und einen von außen beschaltbaren Kontakt schließt. Die Spannung für die Fernübertragung ist dabei von einer anderen Spannungsquelle zur Verfügung zu stellen.
• Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 wird eine unerwünschte, mögliche Alarmgabe aufgrund der thermischen Belastung im Verdampferraum beim Zuschalten des Lüfters unterbunden.
• Gemäß Anspruch 6 sollen die Relais zur Ansteuerung der Kältemaschinen bzw. der Zusatzheizung und des Lüfters so geschaltet sein, daß sie bei eingeschalteter Kühlmaschine und eingeschaltetem Lüfter nicht erregt sind. Dies führt vorteilhaft dazu, daß bei Spannungsausfall an den Steuerleitungen, z. B. beim Durchbrennen einer Sicherung oder Netzausfall im Abtausteuergerät, der Zustand "ständiges Kühlen" aufrechterhalten wird.
• Zusätzlich zu der Alarmlampe wird in Anspruch 7 eine weitere zweckmäßige Anzeigelampe, die den Einschaltzustand der Kühlmaschine und des Lüfters signalisiert, einschließlich ihrer Ansteuerschaltung vorgeschlagen.
• Mit Anspruch 8 wird eine zweckmäßige Ausgestaltung der Zeittaktgeber angegeben.
• Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten, Merkmalen und Vorteilen näher dargestellt.
• Die einzige Figur zeigt schematisch den Schaltplan für ein erfindungsgemäßes Abtausteuergerät.
• Die Schaltung des Abtausteuergeräts besteht aus einem Netzteil 1, einem Temperaturmeßverstärker 2 und einer Treiberschaltung 3 für diverse Leuchtdioden und Relais, wobei diese Schaltungsteile durch noch näher zu beschreibende bistabile Kippschaltungen verknüpft sind.
• Das Netzteil 1 ist in üblicher Weise mit einem Netztrafo 4, einem dahinter liegenden Gleichrichter 5, nachgeschalteten Glättungskondensatoren 6 und Zenerdioden 80 ausgerüstet. An den Ausgängen V+ und V- steht Gleichspannung unterschiedlicher Polarität zur Verfügung. Über eine Leitung 7 wird unmittelbar nach dem Netztransformator 4 die Netzfrequenz auf einen Eingang 8, einer weiter unten näher beschriebenen Zählerschaltung 9 gegeben.
• Im Temperaturmeßverstärker 2 sind die Anschlußstellen eines Temperaturfühlers 10 angegeben. Der Temperaturfühler 10 ist aber über eine verlängerte Leitung am Verdampfer der Kältemaschine angeordnet. Der erste beschaltete Verstärker 11 dient als Konstantstromquelle für den Temperaturfühler 10. Der nachfolgende Verstärker 12 verstärkt das Fühlersignal etwa um den Faktor 10. Das Ausgangssignal des Verstärkers 12 wird auf die Eingänge zweier Schmitt-Trigger 13, 14 geführt. Die Schaltpunkte der Schmitt-Trigger 13, 14 sind über einstellbare Widerstände 15, 16 entsprechend einstellbar. Diese Widerstände sind Potentiometer, die an der Frontplatte des Gerätegehäuses einstellbar sind. Die Beschaltung am Schmitt- Trigger 14 ist so dimensioniert, daß eine Brummunterdrückung erfolgt. Die Beschaltung des Schmitt-Triggers 13(Lüfterzuschaltung) ist jedoch so gewählt, daß eine relativ große Schalthysterese, deren Bedeutung weiter unten erklärt wird, entsteht.
• Die Treiberschaltung 3 ist in an sich bekannter Weise ausgeführt. Eine Alarmleuchtdiode 17 und eine Kühlleuchtdiode 18 leuchten auf, wenn an ihren Steuerleitungen 19, 20 "I"-Potential (High-Potential) anliegt. Ein Alarmrelais 21 hält im unerregten Zustand einen Schaltkontakt 22 geschlossen und öffnet diesen, wenn die Leitung 23 "I" ist. Der Kontakt 22 kann von außen mit einer Alarmfernübertragung beschaltet werden.
• Ein Abtaurelais 24 enthält einen Umschaltkontakt 25, mit dem im unerregten Zustand des Abtaurelais 24 der Stromkreis für das Kühlaggregat und im erregten Zustand der Stromkreis für eine Zusatzheizung geschlossen ist. Im erregten Zustand des Abtaurelais 24 wird zugleich eine Abtauleuchtdiode 26 (gelb) zum Leuchten gebracht.
• Ein Lüfterrelais 27 schließt im unerregten Zustand den (nicht dargestellten) Stromkreis eines Lüfters; im erregten Zustand wird der Stromkreis aufgetrennt und der Lüfter abgeschaltet. In der Beschaltung der Relais 24 und 27 sind jeweils zwei Transistoren hintereinandergeschaltet, um eine Redundanz zu erhalten und die Schaltsicherheit dieser Relais bei einem, wenn auch unwahrscheinlichen Ausfall eines Schalttransistors zu erhöhen.
• Die Zählerschaltung 9 besteht aus zwei hintereinandergeschalteten, elektronischen Zählern (CD 4040) 28, 29. Am Zähler 28 stehen an unterschiedlichen Ausgängen 30 aus der Netzfrequenz gebildete und heruntergeteilte Frequenzen zur Verfügung. Diese unterschiedlichen Frequenzen können über einen Schalter 31 abgegriffen und dem nachgeschalteten Zähler 29 zugeführt werden. Die Schalterstellung des Schalters 31 (an der Frontplatte des Gehäuses angebracht) bestimmt die Dauer der aufeinanderfolgenden Abtauzyklen. In der Leitung 32 am Ausgang des Zählers 29 wird zur Einleitung des Abtauvorgangs ein Abtauimpuls nach einer bestimmten Anzahl von im Zähler 29 gezählten Impulsen erzeugt.
• Die Leitung 32 führt zu einem Abtau-Flip-Flop (CD 4013) 33, dessen Ausgangsleitung 34 zur Treiberschaltung für das Abtaurelais 24 führt. Der Rücksetzeingang 35 des Abtau-Flip-Flops 33 ist über eine Leitung 36 und Diode 37 mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 14 verbunden. Weiter führt die Leitung 34 über eine Diode 38 zu einem Eingang 39 eines NAND-Glieds 40. Weiter geht von der Leitung 34 über eine Abzweigung und Diode 41 das Ausgangssignal des Abtau-Flip-Flops 33 auf einen Setzeingang 42 eines Lüfter-Flip-Flops 43. Eine weitere Leitung 44 mit dem gleichen Signal ist mit einem weiteren Eingang 79 des Lüfter-Flip-Flops verbunden. Eine Ausgangsleitung 45 des Lüfter-Flip-Flops 43 führt zur Treiberschaltung für das Lüfterrelais 27 und zugleich über eine abzweigende Leitung 46 zu einem Eingang 47 eines mit der Kühlleuchtdiode 18 verbundenen NAND-Glieds 48; der andere Eingang 49 ist über eine Diode 50 mit der Leitung 34 und über eine Diode 51 mit einem Blinkfrequenzausgang des Zählers 28 verbunden. Von der Ausgangsleitung 45 zweigt eine weitere Leitung 52 ab, die über eine Diode 53 ebenfalls Verbindung mit dem Eingang 39 des NAND-Gliedes 40 hat.
• Vom Ausgang des Schmitt-Triggers 13 führt eine Leitung 54 über eine Diode 55 zum Rücksetzeingang 56 des Lüfter- Flip-Flops 43. Über eine abzweigende Leitung 57 und Diode 58 hat der Schmitt-Trigger 13 ebenfalls Verbindung mit dem Eingang 39 des NAND-Gatters 40.
• Der zweite Eingang 59 des NAND-Glieds 40 ist über eine RC-Schaltung mit einem Ausgang 61 des Zählers 29 verbunden. An diesem Ausgang 61 werden in einer Impulsfolge jeweils acht Impulse pro Zyklus erzeugt.
• Mit Hilfe zweier NAND-Glieder 62, 63 ist ein Alarm-Flip- Flop 64 gebildet, an dessen Setzeingang eine Leitung 65 vom NAND-Glied 40 angeschlossen ist. Die Ausgänge des Alarm-Flip-Flops 64 sind mit den Leitungen 19, 23 verbunden. Weiter ist der Ausgang des Alarm-Flip-Flops 64 durch Abzweigungen von der Leitung 19 einmal über die Diode 66 mit dem Rücksetzeingang 35 des Abtau-Flip- Flops 33 und zusätzlich über die Leitung 67 mit einem prioritätsbehafteten Eingang 68 des Lüfter-Flip-Flops 43 verbunden.
• Eine Rücksetzschaltung (reset) besteht im wesentlichen aus einem aufladbaren Kondensator 69, dem ein invertierendes Glied 70 nachgeschaltet ist. Die angeschlossene Leitung 71 ist mit Rücksetzeingängen 72, 73 der Zähler 28, 29 über ein invertierendes Glied 74 mit dem Rücksetzeingang am Alarm-Flip-Flop 64, über eine Diode 75 mit dem Rücksetzeingang 35 des Abtau-Flip-Flops und über eine Diode 76 mit dem Setzeingang 42 des Lüfter-Flip-Flops 43 verbunden.
• Vom Zähler 28 führt über eine Diode 77 eine Leitung 78 zu einem Verzweigungspunkt mit der Leitung 54. Diese Rechteckfrequenz dient zur Vermeidung unsicherer Schaltzustände wegen der Flankenansteuerung am Lüfter-Flip- Flop 43.
• Die beschriebene Schaltung hat folgende Funktion:
  Beim Einschalten des Abtausteuergeräts wird der Kondensator 69 geladen. Während dieser Ladezeit ist wegen der Invertierung durch das Glied 70 "I" auf der Leitung 71. Dadurch werden über die Rücksetzeingänge 72, 73 die Zähler 28 und 29 auf Null zurückgesetzt. Weiter wird das Alarm-Flip-Flop 64 in seinen Anfangszustand (kein Alarm) gesetzt. Zugleich wird das Abtau-Flip-Flop 33rückgesetzt mit der Folge, daß die Ausgangsleitung 34 "0" wird; d. h. das Abtaurelais 24 ist sicher abgefallen und damit die Kältemaschine eingeschaltet. Über die Leitung 71 und die Diode 76 wird aber zugleich am Setzeingang 42 das Lüfter-Flip-Flop 43 gesetzt. Dadurch wird die Leitung 45 "I", das Lüfterrelais 27 zieht an und schaltet den Lüfter aus. Dies ist der Startzustand für die Schaltung. Sobald der Kondensator 69 aufgeladen ist, wird die Leitung 71 wieder "0", womit die Rücksetzung zu Betriebsbeginn beendet ist.
• Im Normalbetrieb ohne Alarmbedingungen arbeitet die Schaltung folgendermaßen: Nach der sofort mit dem Relais 24 eingeschalteten Kühlung nimmt die Temperatur am Kühlaggregat ab. Der Schmitt-Trigger 13 schaltet dann am eingestellten unteren Schaltpunkt, wodurch über den Rücksetzeingang 56 das Lüfter-Flip-Flop rückgesetzt wird. Die Leitung 45 wird "0", das Relais 27 fällt ab und der Lüfter wird zugeschaltet.
• Mittlerweile ist bereits eine Anzahl von Impulsen im Zähler 29 gezählt worden. Wenn die vorgegebene Anzahl der Impulse erreicht wird (wie bereits ausgeführt, ist die Zeit für einen Abtauzyklus von der Stellung des Schalters 31 abhängig), wird auf der Leitung 32 ein Abtauimpuls erzeugt. Dieser setzt das Abtau-Flip-Flop 33, wodurch an der Leitung 34 "I" entsteht. Dadurch wird das Abtaurelais 24 erregt, die Kühlmaschine abgeschaltet und zugleich die Zusatzheizung eingeschaltet. Über die Diode 41 wird das "I"-Signal auch dem Setzeingang 42 des Lüfter-Flip-Flops 43 zugeführt, so daß auch das Lüfterrelais 27 über die Leitung 45 erregt wird und auch der Lüfter abschaltet. Diese Hintereinanderschaltung der Flip-Flops 33 und 43 führt vorteilhaft dazu, daß kein Zustand auftreten kann, bei dem (aus der Sicht der Steuerung) die Zusatzheizung eingeschaltet ist und der Lüfter läuft.
• Durch das Zuschalten der Zusatzheizung wird der Abtauvorgang durchgeführt, solange, bis mit dem Fühler 10 eine zweckmäßig etwas über 0°C eingestellte Temperatur am Verdampfer ermittelt wird. Dann schaltet der Schmitt-Trigger 14 und über den Rücksetzeingang 35 wird das Abtaurelais 33 zurückgesetzt. Dadurch wird die Leitung 34 "0", das Relais 24 fällt ab, die Zusatzheizung wird ausgeschaltet und die Kühlmaschine wieder eingeschaltet. Nach Erreichen des unteren Temperaturschaltpunktes schaltet der Schmitt- Trigger 13 in der vorbeschriebenen Weise und der Lüfter wird wieder zugeschaltet. Solange das Abtaurelais 24 erregt ist, leuchtet die gelbe Abtauleuchtdiode 26 ( Signalisierung für: Zusatzheizung EIN, Lüfter AUS).
• Die Kühlleuchtdiode 18 ist nur dann ausgeschaltet ( Leitung 20 "0"), wenn an beiden Eingängen 49, 47 des NAND- Glieds 48 "I" anliegt. Dies ist dann der Fall, wenn beide Leitungen 34, 45 von den Ausgängen der Flip-Flops 33 und 43 "I" sind, d. h. während des Abtauvorgangs bei ausgeschaltetem Lüfter. Wenn die Kältemaschine bereits wieder eingeschaltet ist (Leitung 34 bzw. Diode 50 "0"), würde die Kühlleuchtdiode wieder ständig brennen. Um diesen Zustand aber durch ein Blinken zu kennzeichnen, wird über die Leitung mit der Diode 51 vom Zähler 28 eine Blinkfrequenz an den Eingang 49 geführt. Jedesmal, wenn dann der Eingang 49 "I" wird, geht die Leuchtdiode 18 aus. Wenn dann der Lüfter zugeschaltet wird und über die Leitung 45 bzw. 46 ständig "0" am Eingang 47 anliegt, leuchtet die Leuchtdiode 18 ständig unabhängig von der Blinkfrequenz am Eingang 49.
• Im folgenden werden die Überwachung und Alarmbedingungen beschrieben: Jedesmal, wenn nach einem Achtel der Zeit eines Abtauzyklus am Eingang 59 des NAND-Glieds 40 ein Überwachungsimpuls ankommt, wird geprüft, ob am anderen Eingang 39 "I" anliegt (Alarmbedingung). In diesem Fall wird das Alarm-Flip-Flop 64 gesetzt und über die Leuchtdiode 17 und das Relais 21 Alarm gegeben. Über die Leitung 54, 57 und die Diode 58 wird geprüft, ob der untere Temperaturschaltpunkt noch unterschritten ist und die Kältemaschine ordnungsgemäß funktioniert. Weiter wird über die Leitung 34 und Diode 38 geprüft, ob das Kühlaggregat und nicht fehlerhaft die Zusatzheizung eingeschaltet ist. Genauso wird über die Leitung 52 und die Diode 53 geprüft, ob der Lüfter 27 eingeschaltet ist. Diese Bedingungen müssen bereits nach ¹/₈ der Abtauperiode erfüllt sein. Es wird somit Alarm gegeben, wenn sich der untere Temperaturschaltpunkt oder der obere Temperaturschaltpunkt, z. B. wenn die Abtauheizung defekt ist, zu langsam einstellt. Andererseits müssen die Bedingungen auch während der gesamten Kühlzeit innerhalb der Abtauperiode erhalten bleiben, da andernfalls Alarm erfolgt. Da das Relais 21 bei Alarmgabe abfällt, wird auch ein Netzausfall fernangezeigt. Die Leuchtdiode 17 erlöscht dabei natürlich. Eine Alarmquittierung wird über Ausschalten und Wiedereinschalten durchgeführt, wodurch die gesamte Schaltung in der vorbeschriebenen Art zurückgesetzt wird.
• Nachdem ein Alarm gegeben wurde, liegt am Ausgang des NAND-Gatters 63 des Alarm-Flip-Flops 64 "I"-Potential an. Dies wird über die Diode 66 zum prioritätsbehafteten Rücksetzeingang 35 des Abtaurelais geführt. Auch an das Lüfter-Flip-Flop 43 wird über die Leitung 67 dieses "I"-Potential an den prioritätsbehafteten Rücksetzeingang 68 geführt. Beide Flip-Flop 33, 43 bleiben somit bis zu einer Alarmquittierung sicher nicht gesetzt, wodurch die Ausgangsleitungen 34, 35 "0" bleiben und damit die Relais 24, 27 nicht erregt werden. Dies ist der Zustand "ständige Kühlung und ständiger Lüfterlauf". Dieser Zustand ist bei einem vom Gerät erkannten Fehler für das Kühlgut am unkritischsten. Wegen der prioritätsbehafteten Eingänge haben andere Impulse, insbesondere Abtauimpulse auf der Leitung 32, keine Wirkung.
• Aufgrund der vorbeschriebenen Überwachungsimpulsfolge nach jeweils einer Achtelperiode wird in der Regel auch eine Deplacierung oder ein Abfall des Fühlers vom Verdampfer erkannt. Da üblicherweise die Fühler relativ träge sind und eine große Wärmekapazität aufweisen, arbeiten sie nur genügend schnell, wenn ein guter thermischer Kontakt mit dem Verdampfer geschaffen wurde. Ist dieser, beispielsweise durch den Fühlerabfall, nicht mehr gegeben, der Fühler hängt also in der Luft, wird normalerweise innerhalb der Achtelperiode der untere Temperaturschaltpunkt vom Sensor im Fühlergehäuse nicht erreicht. Dadurch wird dem Abtausteuergerät eine nicht erreichte Kühltemperatur (Lüfterzuschaltpunkt) vorgetäuscht, was zur Alarmgabe führt.
• Die 12,5 Hz Wechselspannung vom Zähler 28 auf der Leitung 78 dient für die sichere Rücksetzung des flankengesteuerten Lüfter-Flip-Flops 43. Es können nämlich Sonderfälle auftreten, in denen zwar der Ausgang des Schmitt-Triggers 13 nach Null geht, aber praktisch zu spät kommt, so daß vielleicht noch an einem Prioritätseingang des Flip-Flops 43 ein anderer Pegel angelegen hat. Dann würde der Null- Pegel vom Schmitt-Trigger 13 nichts mehr bewirken. Der Kühlraum könnte beispielsweise direkt nach dem Einschalten des Gerätes schon so kalt sein, daß vom Schmitt- Trigger keine Flanke mehr von "I" auf "0" kommt, sondern schon permanent "0"-Pegel anliegt. Somit würde theoretisch keine Flanke mehr erzeugt und das Flip-Flop 43 würde ohne die Wechselspannung die Daten am Eingang 79 nicht übernehmen.
• Die obenstehend bereits erwähnte größere Hysterese am Schmitt-Trigger 13 für den unteren Temperaturschaltpunkt ist für folgenden Fall vorgesehen. Wenn der Lüfter zugeschaltet wird, um die thermische Verbindung zwischen dem Verdampferraum und dem Kühlraum herzustellen, kann es zu einer thermischen Belastung des Verdampferraums kommen, so daß dort kurzzeitig die Temperatur ansteigt. Wenn die Zuschaltung gerade dann erfolgen würde, wenn bereits der Überprüfungsimpuls kommt, würde dies zu einem Alarm führen. Mit Hilfe der vorgesehenen Hysterese ist es dem Gerät erlaubt, kurzzeitig über diesen Punkt zu gehen, ohne daß dabei Alarm ausgelöst wird.
• Zusammenfassend wird festgestellt, daß mit dem vorbeschriebenen Abtausteuergerät eine Kühlanlage sicherer betrieben werden kann.

Claims (8)

1. Abtausteuergerät für eine Kälteanlage
mit einem Temperaturfühler zur Anbringung am Verdampfer einer Kältemaschine,
mit einer Eingangsschaltung, an der der Temperaturfühler angeschlossen ist und die eine erste (13) und zweite (14) Schalteinheit für einen unteren und einen oberen Temperaturschaltpunkt enthält,
mit einem Zeittaktgeber (28) für aufeinanderfolgende Abtauzyklen, der mit einer ersten Ausgangsschaltung (24) zum Ein- und Ausschalten der Kältemaschine und gleichzeitigen Aus- und Einschalten einer Zusatzheizung, sowie mit einer zweiten Ausgangsschaltung (27) zum Ein- und Ausschalten eines Zusatzventilators verbunden ist, wobei die Verbindungen über die Setzeingänge einer ersten (33) und zweiten (43) bistabilen Kippschaltung geführt sind, so daß bei Erzeugung eines Zeittaktimpulses durch Setzen der bistabilen Kippschaltungen mit der ersten Ausgangsschaltung (24) die Kältemaschine aus- und gleichzeitig die Zusatzheizung eingeschaltet wird, und mit der zweiten Ausgangsschaltung (27) der Zusatzventilator ausgeschaltet wird, die zweite Schalteinheit (14) für den oberen Temperaturschaltpunkt mit dem Rücksetzeingang der ersten bistabilen Kippschaltung (33) verbunden ist, so daß bei Erreichen dieses Temperaturschaltpunkts die Kältemaschine wieder ein- und die Zusatzheizung ausgeschaltet wird,
und die erste Schalteinheit (13) für den unteren Temperaturschaltpunkt mit dem Rücksetzeingang der zweiten bistabilen Kippschaltung (43) verbunden ist, so daß bei Erreichen dieses Temperaturschaltpunkts der Zusatzventilator wieder eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Alarm- und Sicherheitsschaltung mit einem weiteren Zeittaktgeber (29) für die Überwachung der Kälteanlage vorgesehen ist, der wenigstens einen Zeittaktimpuls innerhalb einer Abtauperiode erzeugt und der mit dem einen Eingang (59) einer NAND-Schaltung (40) verbunden ist,
daß mit dem anderen Eingang (39) der NAND-Schaltung (40) der Ausgang (54) der ersten Schalteinheit (13) für den unteren Temperaturschaltpunkt und der Ausgang (34) der ersten bistabilen Kippschaltung (33) und der Ausgang (52) der zweiten bistabilen Kippstufe (43) verbunden sind,
daß mit dem Ausgang der NAND-Schaltung (40) eine Alarmlampe (17) und/oder eine Alarmschalteinheit (21) verbunden sind,
daß zwischen die NAND-Schaltung (40) und die Alarmlampe (17) sowie der Alarmschalteinheit (21 ) eine dritte bistabile Kippschaltung (64) zum Erhalt eines einmal erzeugten Alarmzustands geschaltet ist und
daß der Ausgang der dritten bistabilen Kippschaltung (64) auf prioritätsbehaftete Eingänge (35, 68) der ersten und zweiten bistabilen Kippschaltung (33, 43) geführt ist, so daß nach einer Alarmgabe bis zur Alarmquittierung ständig die Kältemaschine und der Zusatzventilator eingeschaltet sind.

2. Abtausteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bistabile Kippschaltung (33) und die zweite bistabile Kippschaltung (43) hintereinandergeschaltet sind, wobei der Ausgang der ersten bistabilen Kippschaltung (33) mit einem prioritätsbehafteten Eingang der zweiten bistabilen Kippschaltung (43) verbunden ist.

3. Abtausteuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Rücksetzeingang der dritten bistabilen Kippschaltung (64) sowie mit den Rücksetzeingängen (72, 73) der Zeittaktgeber (28, 29) und mit dem Rücksetzeingang der ersten (33) und dem Setzeingang der zweiten bistabilen Kippschaltung (43) eine Rücksetzschaltung verbunden ist, die aus einem aufladbaren Kondensator (69) mit nachgeschaltetem invertierenden Glied (70) besteht, so daß während der Aufladezeit des Kondensators (69) von der Rücksetzschaltung der Schaltzustand "I" und nach der Aufladezeit "0" abgegeben wird, so daß während der Aufladezeit alle rücksetzbaren Schaltungsglieder in einen Anfangszustand gesetzt werden.

4. Abtausteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmschalteinheit ein Relais (21) ist, das bei Alarm stromlos wird, und dann einen potentialfreien, von außen beschaltbaren Kontakt (22) schließt.

5. Abtausteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheit (13) für den unteren Temperaturgrenzwert mit einer Schalthysterese versehen ist, so daß bei einer thermischen Belastung im Verdampferraum beim Zuschalten des Zusatzventilators keine unerwünschte Alarmgabe erfolgt.

6. Abtausteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausgangsschaltung (24) ein Umschaltrelais ist, das beim Abtauvorgang zum Ausschalten der Kühlmaschine und gleichzeitigem Einschalten der Zusatzheizung erregt ist, und daß die zweite Ausgangsschaltung (27) ein Relais ist, das zum Ausschalten des Zusatzventilators ebenfalls erregt ist.

7. Abtausteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlanzeigelampe (18) vorgesehen ist, die über eine NAND-Schaltung (48) angesteuert wird, deren erster Eingang (47) mit dem Ausgang der zweiten bistabilen Kippschaltung (43) verbunden ist, und deren zweiter Eingang (49) mit dem Ausgang der ersten bistabilen Kippschaltung (33) und zusätzlich mit dem ersten Zeittaktgeber (28) für eine Blinkfrequenz verbunden ist.

8. Abtausteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zeittaktgeber (29) mit dem ersten Zeittaktgeber (28) gekoppelt ist, wobei am ersten Zeittaktgeber (28) für unterschiedliche Abtauzyklen unterschiedliche Frequenzen abgreifbar und dem zweiten Zeitgeber (29) zuführbar sind, und der zweite Zeitgeber (29) innerhalb eines jeden eingestellten Abtauzyklus eine feste Anzahl, insbesondere acht, Überwachungsimpulse abgibt.