GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Anhalten eines hermetisch gekapselten
Kältemittelverdichters mit einem hermetisch dichten Gehäuse, darin angeordnet eine
eine Kurbelwelle umfassende Hubkolben-Zylinder-Einheit und ein die Kurbelwelle antreibender
Elektromotor, sowie eine den Elektromotor steuernde Steuereinheit, wobei die Steuereinheit
den Elektromotor bei Vorliegen eines Betriebssignals, vorzugsweise eines Frequenzsignals,
betreibt und das Erlöschen des Betriebssignals detektiert.
[0002] Weiters betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuerungssystem für einen hermetisch
gekapselten Kältemittelverdichter mit einem hermetisch dichten Gehäuse, darin angeordnet
eine Hubkolben-Zylinder-Einheit mit einer Kurbelwelle sowie ein Elektromotor zum Antrieb
der Kurbelwelle, das Steuerungssystem umfassend eine elektronische Steuereinheit zum
Betreiben des Elektromotors bei Vorliegen eines Betriebssignals, vorzugsweise eines
Frequenzsignals, sowie zum Detektieren des Erlöschens des Betriebssignals.
STAND DER TECHNIK
[0003] Hermetisch gekapselte Kältemittelverdichter, die in Kühlkreisläufen diverser Anlagen
und Geräte, insbesondere in Haushaltsgeräten wie Kühlschränken zum Einsatz kommen
und mittels einer Hubkolben-Zylinder-Einheit Kältemittel verdichten, sind bekannt.
Üblicherweise umfasst die Hubkolben-Zylinder-Einheit eine Kurbelwelle, die mittels
eines Elektromotors angetrieben wird, um periodisch gasförmiges Kältemittel in einen
Zylinder der Hubkolben-Zylinder-Einheit einzusaugen, mittels eines Hubkolbens der
Hubkolben-Zylinder-Einheit zu komprimieren und wieder aus dem Zylinder auszustoßen.
Aufgrund der periodischen Kompressionsvorgänge kommt es zu einem Reaktionsdrehmoment
der Hubkolben-Zylinder-Einheit, welches entsprechend der maximal auftretenden Kompressionen
Spitzen aufweist. Entsprechend einher gehen mechanische Vibrationen und eine Geräuschentwicklung,
welche typischerweise durch eine Aufhängung der Hubkolben-Zylinder-Einheit an Federn
in einem (hermetisch dichten) Gehäuse des Kältemittelverdichters gedämpft werden sollen.
[0004] Grundsätzlich zu unterscheiden ist zwischen Kältemittelverdichtern, die mit fixer
Drehzahl arbeiten und jenen, die mit variabler Drehzahl betrieben werden können.
[0005] Während die erste Gruppe bei Erreichen einer Auslösetemperatur im zu kühlenden Volumen
(beispielsweise der Kühlraum eines Kühlschranks) eingeschalten und bei Erreichen der
gewünschten Zieltemperatur wieder ausgeschalten werden, ist bei der zweiten Gruppe
eine bessere Regelung möglich, da aufgrund der unterschiedlichen Drehzahlen verschiedene
Kühlleistungen zur Verfügung gestellt werden können.
[0006] Dabei ist es in der Praxis vorgesehen, dass derartige Kältemittelverdichter mit variabler
Drehzahl mittels einer elektronischen Steuereinheit betrieben werden, die in Abhängigkeit
eines Betriebssignals den Kältemittelverdichter, konkret den Elektromotor, steuert.
Das Betriebssignal wird in der Regel von einem Gerät generiert, das in Wirkverbindung
mit dem Kältemittelverdichter steht, beispielsweise von einem Kühlschrank oder einer
Gefriertruhe. Es kann sich dabei grundsätzlich um ein beliebiges Signal handeln, wobei
in der Praxis sehr oft ein Frequenzsignal zum Einsatz kommt. Die Existenz des Betriebssignals
dient dazu der elektronischen Steuereinheit zu signalisieren, dass Kälteleistung angefordert
wird, der Elektromotor des Kältemittelverdichters aktiviert werden muss. Die Höhe
der Frequenz dient als Maß für die geforderte Drehzahl. Sie stellt sozusagen einen
Sollwert für die Drehzahl dar, der in Abhängigkeit von der Zieltemperatur generiert
wird. Das Betriebssignal wird von der elektronischen Steuereinheit detektiert, die
den Elektromotor entsprechend dieser Vorgabe steuert.
[0007] Problematisch bei derartigen Kältemittelverdichtern mit variabler Drehzahl ist in
der Regel der Anhaltevorgang. Ein solcher wird beispielsweise dann eingeleitet, wenn
das zu kühlende Volumen seine Zieltemperatur erreicht hat. Er wird eingeleitet indem
zunächst vom Gerät kein Betriebssignal mehr generiert wird, dh. das bestehende Betriebssignal
erlischt. Dieser Vorgang wird von der elektronischen Steuereinheit erkannt und der
Anhaltevorgang eingeleitet, mit dem Ziel, den Kältemittelverdichter anzuhalten, dh.
die Kurbelwelle zum Stillstand zu bringen.
[0008] Der Anhaltevorgang ist jedoch ein kritischer Vorgang hinsichtlich Geräuschentwicklung
und mechanischer Beschädigung des Kompressors.
[0009] Grundsätzlich sind die Hubkolben-Zylinder-Einheiten samt Kurbelwelle und Elektromotor
innerhalb des hermetisch dichten Gehäuses mittels Federn gelagert, wie dies bereits
weiter oben beschrieben wurde, um während des Betriebs auftretende Vibrationen ausgleichen
zu können. Das sich aus diesem Umstand ergebende, schwingende System ist so ausgelegt,
dass im Normalbetrieb überkritisch gefahren wird, dh. die Eigenfrequenz des Systems,
bei welcher es zu bis zur Zerstörung des Kältemittelverdichters führenden Vibrationen
kommen kann, muss sowohl beim Hochfahren, insbesondere aber auch beim Anhalten durchfahren
werden.
[0010] Schaltet man den Elektromotor beim Anhalten einfach ab, läuft die Hubkolben-Zylinder-Einheit
aufgrund der Massenträgheit und der vorhandenen kinetischen Energie noch eine Zeitlang
weiter, wobei es in der Regel weiterhin zu Kompressionsvorgängen kommt, welche maßgeblich
zur sukzessiven Reduktion der kinetischen Energie beitragen. Entsprechend nehmen die
Drehzahl und damit auch die Frequenz der Kompressionsvorgänge ab, womit wiederum besonders
große Auslenkungen der Hubkolben-Zylinder-Einheit im Gehäuse verbunden sein können,
die sogar zu einem Anschlagen der Hubkolben-Zylinder-Einheit am Gehäuse führen können.
Auch führt das Auslaufenlassen schließlich dazu, dass irgendwann nicht mehr genug
kinetische Energie vorhanden ist, um den Kompressionsvorgang vollständig auszuführen.
Durch den Druck des im Zylinder komprimierten Gases kommt es dann zu einer ruckartigen
Umkehrung der Drehbewegung der Kurbelwelle, was mit einer besonders starken Auslenkung
der Kolben-Zylinder-Einheit im Gehäuse verbunden ist und ebenfalls zum Anschlagen
der Kolben-Zylinder-Einheit am Gehäuse führen kann. Insgesamt ergibt sich dadurch
eine besonders große Geräuschentwicklung, wobei sogar mechanische Schäden auftreten
können.
[0011] Um dies zu verhindern, kann die Hubkolben-Zylinder-Einheit gezielt abgebremst werden,
indem die Kurbelwelle einem Bremsmoment ausgesetzt wird. Dabei sind unterschiedliche
Verfahren bekannt.
[0012] Aus der
EP 2669519 A1 ist es beispielsweise bekannt, das Bremsmoment nicht sofort, d.h. nach dem den Anhaltevorgang
einleitenden Erlöschen des Betriebssignals anzulegen, sondern zunächst lediglich das
Antriebsmoment des Elektromotors wegzuschalten, so dass die Kurbelwelle alleine, aufgrund
der gespeicherten kinetischen Energie so lange weiterdreht, bis sich die Drehgeschwindigkeit
der Hubkolben-Zylinder-Einheit bzw. der Kurbelwelle unter einen vorgegebenen Drehgeschwindigkeitswert
reduziert hat. Erst wenn dieser Wert unterschritten ist, wird das Bremsmoment mittels
des Elektromotors an die Kurbelwelle angelegt und der Anhaltevorgang abgeschlossen.
[0013] Entsprechend muss während des Anhaltens laufend die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle
gemessen und ausgewertet, i.e. mit einem vorgegebenen Wert verglichen werden. Da die
Drehzahlmessung system- und kostenbedingt nur mit einer relativ ungenauen Auflösung
erfolgen kann (abhängig von der Polzahl des Elektromotors), ist eine exakte Abstimmung
des Systems mit dieser Lösung nicht möglich. Darüberhinaus ermöglicht es das dort
beschriebene Verfahren nicht, auch andere Parameter zu berücksichtigen, die für den
Zeitpunkt des Anlegens des Bremsmomentes relevant sein können.
AUFGABE DER ERFINDUNG
[0014] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives, vereinfachtes
Verfahren zum Anhalten von hermetisch gekapselten Kältemittelverdichtern sowie ein
Steuerungssystem für diese zur Verfügung zu stellen, welche weniger fehleranfällig
sind und darüberhinaus auch die Möglichkeit schaffen, den Anhaltevorgang geräusch-
und verschleißtechnisch zu optimieren, in dem auch verschiedenste Betriebsparameter
berücksichtigt werden können.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0015] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Anhalten eines hermetisch gekapselten
Kältemittelverdichters mit einem hermetisch dichten Gehäuse, darin angeordnet eine
eine Kurbelwelle umfassende Hubkolben-Zylinder-Einheit und ein die Kurbelwelle antreibender
Elektromotor, sowie eine den Elektromotor steuernde Steuereinheit, wobei die Steuereinheit
den Elektromotor bei Vorliegen eines Betriebssignals vorzugsweise eines Frequenzsignals,
betreibt und das Erlöschen des Betriebssignals detektiert, dadurch gelöst, das nach
der Detektion des Erlöschens des Betriebssignals über eine Zeitdauer hinweg eine Drehzahl
der Kurbelwelle mittels des Elektromotors mit einer, vorzugsweisen konstanten, Verringerungsrate
verringert wird, wobei die Zeitdauer in Abhängigkeit des letzten Betriebssignals vor
dessen Erlöschen bestimmt wird.
[0016] Die Drehzahl der Kurbelwelle während des Anhaltevorgangs ist somit für den Anhaltevorgang
selbst kein relevanter Parameter mehr. Vielmehr wird der Kältemittelverdichter, konkret,
die Hubkolben-Zylinder-Einheit während der Zeitdauer aktiv gesteuert, somit vom Elektromotor
angetrieben und kann daher die Zeitdauer und die Verringerungsrate derart gewählt
werden, dass es beim Durchfahren der kritischen Drehzahlen nicht zu einem Aufschaukeln
des Kältemittelverdichters und den damit verbundenen geräusch- und verschleißtechnischen
Nachteilen kommt.
[0017] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen,
dass es sich bei dem Betriebssignal um einen Sollwert für die Drehzahl der Kurbelwelle
handelt bzw. dass aus dem Betriebssignal ein Sollwert für die Drehzahl der Kurbelwelle
generiert werden kann bzw. wird. Die Drehzahl der Kurbelwelle ist aufgrund des letzten
Betriebssignals vor dem Einleiten des Anhaltevorgangs bekannt bzw. wird angenommen,
dass die elektronische Steuereinheit den Elektromotor entsprechend dieses Sollwertes
steuert, so dass eine weiterführende Messung der Drehzahl der Kurbelwelle während
des Anhaltevorgangs erfindungsgemäß nicht mehr notwendig ist. Die Zeitdauer kann daher
im Falle dieser bevorzugten Ausführungsvariante in Abhängigkeit der letzten bekannten
Solldrehzahl vor dem Anhaltevorgang gewählt werden.
[0018] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen,
dass die Bestimmung der Zeitdauer entweder durch Berechnung erfolgt oder durch Auswahl
aus zumindest einer, vorzugsweise in einem Speicher der Steuereinheit hinterlegten,
Tabelle. Dadurch kann die elektronische Steuereinheit durch Anwendung eines auf den
jeweiligen Kältemittelverdichtertyp angepassten Algorithmus, eine optimale Zeitdauer
berechnen bzw. auf bereits im Vorfeld, beispielsweise im Labor bestimmte Werte zugreifen.
[0019] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann es dabei
vorgesehen sein, dass bei der Berechnung der Zeitdauer zumindest ein weiterer Betriebsparameter
berücksichtigt wird bzw. dass die zumindest eine Tabelle, aus welcher die Auswahl
der Zeitdauer erfolgt, Werte enthält, bei deren Erstellung zumindest ein weiterer
Betriebsparameter berücksichtigt wurde. Konkret kann es sich bei dem zumindest einen
weiteren Betriebsparameter beispielsweise um die Temperatur des Kältemittelverdichters
im Inneren des Gehäuses handeln und/oder um den Gasdruck des Kältemittels saugseitig
und/oder druckseitig und/oder die Außentemperatur und/oder die Gesamtbetriebsstunden
des Kältemittelverdichters. Durch Berücksichtigung weiterer Betriebsparameter kann
die Zeitdauer noch exakter bestimmt werden und der Anhaltevorgang geräusch- und verschleißtechnisch
optimiert werden. Neben den üblichen physikalischen Messgrößen können dabei auch die
Gesamtbetriebsstunden berücksichtigt werden, wodurch auch Alterungsprozesse der Federn
und damit einhergehende Veränderungen der Federkonstanten die Zeitdauer beeinflussen
können.
[0020] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen,
dass nach Ablauf der Zeitdauer zusätzlich ein Bremsmoment an die Kurbelwelle angelegt
wird. Unabhängig von der Drehzahl wird damit die seit des Erlöschens des Betriebssignals
vergangene Zeit als auslösendes Ereignis für das Anlegen des Bremsmomentes an die
Kurbelwelle herangezogen. In Kombination mit den zuvor beschriebenen Vorteilen, kann
dadurch eine weitere geräusch- und verschleißtechnische Optimierung des Anhaltevorgangs
vorgenommen werden.
[0021] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen,
dass die Position des Hubkolbens detektiert wird und das Bremsmoment in Abhängigkeit
der Position des Hubkolbens der Hubkolben-Zylinder-Einheit an die Kurbelwelle angelegt
wird. Gemäß dieser besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung erfolgt
das Anlegen des Bremsmomentes nicht (nur) in Abhängigkeit der Zeitdauer sondern in
Abhängigkeit der Kolbenposition nach Ablauf der Zeitdauer. Dadurch ist eine weitere
geräusch- und verschleißtechnische Optimierung des Anhaltevorgangs möglich. Herauszustreichen
ist an dieser Stelle, dass jene Kolbenposition, die zum Zeitpunkt des Anlegens des
Bremsmomentes von Hubkolben eingenommen wird, einen ganz wesentlichen Einfluss auf
die Geräusch- und Verschleißentwicklung des Kältemittelverdichters hat und das Anlegen
des Bremsmomentes in Abhängigkeit der Hubkolbenposition unabhängig von den anderen
in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahrensschritten, insbesondere das Anlegen des
Bremsmomentes in Abhängigkeit von am Gehäuse gemessenen Beschleunigungswerten bzw.
minimalen Kolbengeschwindigkeiten, wie weiter unten im Detail beschrieben, eine wesentliche
Verbesserung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren mit sich
bringt.
[0022] Erfindungsgemäß ist es dabei gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante
vorgesehen, dass es sich bei der Position des Hubkolbens, bei welcher das Bremsmoment
angelegt wird, um jene Position handelt, bei welcher das Gehäuse im Zuge des weiteren
Anhaltevorgangs im Vergleich zu anderen Hubkolbenpositionen einer vollständigen Umdrehung
der Kurbelwelle die geringsten Beschleunigungswerte erfährt.
[0023] Versuche unter standardisierten, reproduzierbaren Bedingungen haben gezeigt, dass
jene Hubkolbenposition, bei welcher das Bremsmoment angelegt wird, ganz wesentlichen
Einfluss auf die Geräuschentwicklung während des Anhaltevorgangs hat. Je nach Hubkolbenposition
kommt es zu unterschiedlichen Beschleunigungen des Gehäuses und damit einhergehend,
Auslenkungen des Gehäuses und damit wiederum einhergehend zu stärkerer bzw. geringerer
Geräuschentwicklung. Es wurde weiters festgestellt, dass sich für jeden Kältemittelverdichtertyp
eine Hubkolbenposition (optimale Hubkolbenposition) bestimmen lässt, bei welcher im
Vergleich zu anderen Hubkolbenpositionen einer kompletten Umdrehung, während des angelegten
Bremsmomentes die geringste Beschleunigung/Auslenkung des Gehäuses auftritt. In Folge
konnte daher die Geräuschentwicklung bzw. das Verschleißverhalten nochmals verbessert
werden, in dem zusätzlich zum Ablauf der Zeitdauer, das Bremsmoment erst dann an die
Kurbelwelle angelegt wird, wenn sich der Hubkolben in genau jener Position befindet,
bei welcher durch Versuche herausgefunden wurde, dass die Beschleunigungen/Auslenkungen
des Gehäuses während des weiteren Anhaltevorgangs, während welchem das Bremsmoment
angelegt ist, ein Minimum sind.
[0024] Alternativ dazu ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung
vorgesehen, dass es sich bei der Position des Hubkolbens, bei welcher das Bremsmoment
angelegt wird, um eine jener Positionen handelt, in welchen das Gehäuse im Zuge des
weiteren Anhaltevorgangs im Vergleich zu anderen Hubkolbenpositionen einer kompletten
Umdrehung der Kurbelwelle nicht mehr als 120% der geringsten Beschleunigungswerte
erfährt. Die durchgeführten Versuche haben ergeben, dass bei geringen Abweichungen
um die optimale Hubkolbenposition, dennoch im Vergleich zu den verbleibenden Hubkolbenpositionen
eine deutlich merkbare geräuschtechnische Verbesserung während des Anhaltevorgangs
erzielbar ist.
[0025] Anzumerken ist an dieser Stelle, dass in den Versuchen die Beschleunigungswerte des
Gehäuses parallel und senkrecht zur Kurbelwellenachse als besonderen Einfluss auf
die Geräuschentwicklung und den mechanischen Verschleiß habend, erkannt wurden.
[0026] Gemäß einer alternativen, besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung
ist es vorgesehen, dass es sich bei der Position des Hubkolbens, bei welcher das Bremsmoment
angelegt wird, um jene Position handelt, bei welcher der Hubkolben die geringste Geschwindigkeit
bezogen auf eine komplette Umdrehung der Kurbelwelle aufweist. Unter der geringsten
Geschwindigkeit wird in Abhängigkeit der Messmethode die geringste messbare Geschwindigkeit
verstanden. Da die Kolbengeschwindigkeit unmittelbar mit der Drehzahl der Kurbelwelle
zusammenhängt, wird in den meisten Fällen die Drehzahl der Kurbelwelle gemessen werden,
um jene Position zu ermitteln, bei welcher der Hubkolben die geringste Geschwindigkeit
bezogen auf eine komplette Umdrehung der Kurbelwelle aufweist. Darüberhinaus bietet
sich bei Kältemittelverdichtern mit variabler Geschwindigkeit als Geschwindigkeitsmessung
die in den Polen des Stators des Elektromotors durch die Umdrehung des mit der Kurbelwelle
verbundenen Rotors induzierten Spannungen an. Es versteht sich, dass die Genauigkeit
der Geschwindigkeitsmessung in diesem Fall durch die Polzahl limitiert ist. In diesem
Fall kann erfindungsgemäß eben die kleinste messbare Drehzahl (entspricht der kleinesten
messbaren Hubkolbengeschwindigkeit) bezogen auf eine komplette Umdrehung der Kurbelwelle
als Auslösezeitpunkt für das Anlegen des Bremsmomentes herangezogen werden.
[0027] Anstelle der Position mit der geringsten Geschwindigkeit kann die Position, bei welcher
das Bremsmoment angelegt wird, auch in einem Bereich liegen, der sich innerhalb eines
Kurbelwellendrehwinkels von +/-25° befindet, gemessen ab jener Position, bei welcher
der Hubkolben die geringste Geschwindigkeit bezogen auf eine komplette Umdrehung der
Kurbelwelle aufweist.
[0028] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen,
dass die Kurbelwelle dem Bremsmoment eine bestimmte Zeitspanne ausgesetzt wird, die
vorzugsweise zwischen 0,15 s und 0,45 s lang ist. Damit kann sichergestellt werden,
dass der Anhaltevorgang sicher beendet werden kann bzw. die kritischen Drehzahlen
gebremst durchfahren werden können.
[0029] Die Zeitspanne kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung
aus einer, vorzugsweise im Speicher der Steuereinheit hinterlegten Tabelle gewählt
werden. Auch hier können bei den hinterlegten Werten für die Zeitspanne verschiedenste
Parameter, insbesondere Betriebsparameter wie oben beschrieben, berücksichtigt werden
und so der Anhaltevorgang optimiert werden.
[0030] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen,
dass die Kurbelwelle dem Bremsmoment länger ausgesetzt ist, als die Kurbelwelle zum
Zeitpunkt der Auslösung des Bremsmomentes für eine Umdrehung benötigen würde. Damit
kann, je nach Beginn des Bremsvorganges, sichergestellt werden, dass der Bremsvorgang
nicht in einem Kompressionszyklus endet, wo das Reaktionsdrehmoment ein Maximum haben
kann.
[0031] Zur Erzeugung des Bremsmoments kann dabei in an sich bekannter Weise der Elektromotor
verwendet werden. Beispielsweise kann die Stromrichtung durch Windungen des Elektromotors
im Vergleich zum normalen Betrieb umgekehrt werden. Oder es können die Windungen kurzgeschlossen
werden, sodass der Strom, der aufgrund der Drehbewegung des Elektromotors erzeugt
bzw. induziert wird, ein der vorherrschenden Drehbewegung entgegengesetztes Drehmoment
erzeugt. Letzteres Verfahren wird manchmal auch als "zero vector braking" bezeichnet
und erzeugt ein von der Drehzahl abhängiges Bremsmoment.
[0032] Bei Einsatz des Elektromotors zwecks anlegen des Bremsmomentes kann es durch die
oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Maßnahmen auch sichergestellt werden, dass die
beim Erzeugen des Bremsmoments auftretenden Ströme und Magnetfelder nicht zu einer
unerwünschten Entmagnetisierung des Elektromotors bzw. von dessen Teilen führen, da
zum Zeitpunkt des Anlegens des Bremsmomentes der Kältemittelverdichter bereits kontrolliert
mit einer entsprechend geringen Drehzahl betrieben wird.
[0033] Analog zu den obigen Ausführungen wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
auch durch ein entsprechendes Steuerungssystem gelöst, welches in der Lage ist, das
beschriebene Verfahren durchzuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0034] Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen
sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls
einengen oder gar abschließend wiedergeben.
[0035] Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters
- Fig. 2
- ein Diagramm Kurbelwellendrehzahl vs. Zeit gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung
- Fig. 3
- ein Diagramm Kurbelwellendrehzahl vs. Zeit gemäß einer alternativen Ausführungsvariante
der Erfindung
- Fig. 4
- ein Diagramm Kurbelwellendrehzahl vs. Zeit gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsvariante
der Erfindung
- Fig. 5
- ein Diagramm eines Reaktionsdrehmoments einer Hubkolben-Zylinder-Einheit vs. Drehwinkel
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0036] Fig. 1 zeigt schematisch einen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter 1, wie
er beispielsweise auch in Haushaltsgeräten, z.B. Kühlschränken, zum Einsatz kommt.
Der Kältemittelverdichter 1 umfasst eine Hubkolben-Zylinder-Einheit 2 mit einem Hubkolben
9, der sich in einem Zylinder (nicht dargestellt) auf und ab bewegen kann. Der Hubkolben
9 wird dabei über eine Kurbelwelle 3 bewegt, die mittels eines Elektromotors 4 angetrieben
wird.
[0037] Mittels der Hubkolben-Zylinder-Einheit 2 wird gasförmiges Kältemittel in den Zylinder
gesaugt, dort mittels des Hubkolbens 9 komprimiert und wieder aus dem Zylinder ausgestoßen.
Der Einlass und Auslass des Kältemittels wird dabei üblicherweise mittels einer an
einem Zylinderkopf des Zylinders montierten Ventilplatte mit Ventilen für den Einlass
und den Auslass (nicht dargestellt) gesteuert.
[0038] Der Elektromotor 4 wird mittels einer, vorzugsweise elektronischen Steuereinheit
5 angesteuert, die einen Teil eines Steuerungssystems für den Kältemittelverdichter
1 bildet. Üblicherweise erhält die elektronische Steuereinheit 5 vom Gerät (z.B. ein
Kühlschrank), in welchem der Kältemittelverdichter 2 zum Einsatz kommt, Informationen
über die aktuell gewünschte Kühlleistung. Vorzugsweise sendet hierzu das Gerät an
die elektronische Steuereinheit 5 ein Betriebssignal, besonders bevorzugt in Form
eines Frequenzsignals, wobei in letzterem Fall die geforderte Kühlleistung proportional
zur Frequenz ist. Ist keine Kühlleistung erforderlich, weil beispielsweise eine Zieltemperatur
in einem zu kühlenden Volumen erreicht ist, wird kein Betriebssignal generiert. Das
Fehlen eines Betriebssignals wird von der elektronischen Steuereinheit 5 detektiert,
worauf diese den Anhaltevorgang einleitet.
[0039] Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 5 mit einer
Stromversorgung 6 verbunden, und versorgt den Elektromotor 4 mit elektrischer Energie.
Bei der Stromversorgung 6 handelt es sich üblicherweise um das Niederspannungsnetz,
an welches das Gerät, vorzugsweise Haushaltsgerät angeschlossen wird, in welchem Gerät
der Kältemittelverdichter 1 Verwendung findet.
[0040] Die Hubkolben-Zylinder-Einheit 2 ist in einem hermetisch dichten Gehäuse 7 des Kältemittelverdichters
1 angeordnet und in diesem mittels Federn 8 gelagert. Die Federn 8 dienen dazu, Vibrationen
bzw. Auslenkungen der Hubkolben-Zylinder-Einheit 2 zu dämpfen und somit eine Geräuschentwicklung
möglichst gering zu halten und mechanische Beschädigung zu vermeiden. Die Vibrationen
werden insbesondere durch die sich wiederholenden Kompressionsvorgänge verursacht.
Aufgrund der periodischen Kompressionsvorgänge kommt es zu einem Reaktionsdrehmoment
M
R der Hubkolben-Zylinder-Einheit 2, welches entsprechend der maximal auftretenden Kompressionen
Spitzen aufweist.
[0041] Ein solcher Verlauf des Reaktionsdrehmoments M
R während des Betriebs ist in Fig.5 gegen den Drehwinkel α der Kurbelwelle 3 aufgetragen.
Der Drehwinkel α=0° wird dabei durch die Position des Hubkolbens 9 in einem unteren
Totpunkt definiert. Die maximale Kompression des gasförmigen Kältemittels und damit
einhergehend eine Spitze im Verlauf des Reaktionsdrehmoments M
R der Hubkolben-Zylinder-Einheit 2 liegen entsprechend bei einem Drehwinkel α von ca.
180° bzw. knapp davor.
[0042] Wie weiter oben bereits ausführlich beschrieben wurde, kann es insbesondere beim
Herunterfahren bzw. Anhalten des Kältemittelverdichters 1 zu einer besonders hohen
Geräuschentwicklung bzw. auch zu mechanischen Schäden kommen. Um dies zu verhindern
wird nach dem Detektieren des Erlöschens des Betriebssignals durch die elektronische
Steuereinheit 5 über eine Zeitdauer τ hinweg eine Drehzahl ν der Kurbelwelle 3 mittels
des Elektromotors 4 mit einer Verringerungsrate verringert, wobei die Zeitdauer τ
in Abhängigkeit des Wertes des letzten Betriebssignals vor dessen Erlöschen bestimmt
wird. Mit anderen Worten wird durch den Elektromotor 4 die Drehzahl V der Kurbelwelle
3 kontrolliert verringert und zwar über die Zeitdauer τ. Die Verringerungsrate wird
durch eine an sich bekannte Ansteuerung des Elektromotors 4 erzielt, beispielsweise
indem mittels der Steuereinheit 5 die Versorgungsspannung des Elektromotors 4 mittels
eines Pulsweiten-Modulations-Verfahrens reduziert wird.
[0043] Dabei wird vom letzten Betriebssignal, konkret aus dem Wert des letzten Betriebssignals,
auf den Betriebszustand des Kältemittelverdichters bei Einleitung des Anhaltevorgangs
geschlossen, insbesondere wird dabei auf die aktuelle Drehzahl des Kältemittelverdichters
zum Zeitpunkt des Erlöschens des Betriebssignals geschlossen, i.e. bei Einleitung
des Anhaltevorgangs geschlossen, ohne diese Drehzahl messen zu müssen.
[0044] Die Zeitdauer τ innerhalb welcher der Kältemittelverdichter kontrolliert mittels
des Elektromotors 4 mit einer vorgegebenen Verringerungsrate, die bevorzugt konstant
ist, grundsätzlich aber auch über die Zeitdauer τ variieren kann, heruntergefahren
wird, kann dabei entweder bei jedem Anhaltevorgang in Abhängigkeit der Zeitdauer τ
neu berechnet werden, wird aber besonders bevorzugt in Abhängigkeit der Zeitdauer
τ aus einer Tabelle ausgelesen, die in einem Speicher der elektronischen Steuereinheit
hinterlegt ist.
[0045] In beiden Fällen können dabei Betriebsparamater wie beispielsweise die Temperatur
des Kältemittelverdichters im Inneren des Gehäuses und/oder der Gasdruck des Kältemittels
saugseitig und/oder druckseitig und/oder die Außentemperatur und/oder die Gesamtbetriebsstunden
des Kältemittelverdichters zusätzlich berücksichtigt werden, um eine geräusch- und
verschleißtechnische Optimierung des Anhaltevorgangs zu erzielen. Dabei können zuvor,
in Versuchen, mittels standardisierter Messmethoden Werte für die Zeitdauer τ ermittelt
werden, die dann in der Tabelle hinterlegt werden.
[0046] Eine weitere Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anhalten eines hermetisch
dichten Kältemittelverdichters kann durch Anlegen eines Bremsmomentes erfolgen, nachdem
die Zeitdauer τ abgelaufen ist und eine definierte Position des Hubkolbens 9 detektiert
wird. Mit anderen Worten ist in diesem Fall nicht (nur) die abgelaufene Zeitdauer
τ für den Zeitpunkt des Anlegens des Bremsmomentes relevant sondern eine bestimmte,
für die geräusch- und verschleißtechnische Verbesserung optimale Hubkolbenposition.
[0047] Diese bestimmt sich besonders bevorzugt nach der Auslenkung des Gehäuses 7 des Kältemittelverdichters.
Konkret handelt es sich bei der Position des Hubkolbens 9, bei welcher das Bremsmoment
angelegt wird, um jene Position, bei welcher das Gehäuse 7 im Zuge des weiteren Anhaltevorgangs
im Vergleich zu anderen Hubkolbenpositionen einer kompletten Umdrehung der Kurbelwelle
3 die geringsten Beschleunigungswerte erfährt, wobei insbesondere die Beschleunigungswerte
parallel und senkrecht zur Kurbelwellenachse für den Rückschluss auf die optimale
Hubkolbenposition sind. Geringe Beschleunigungswerte des Gehäuses während des weiteren
Anhaltevorgangs bewirken an dieser Stelle eine geringe Auslenkung desselben während
des weiteren Anhaltevorgangs. Diese optimale Position des Hubkolbens 9 ist im Vorfeld,
beispielsweise an einem Prototypen eines bestimmten Kältemittelverdichtertyps mittels
standardisierter Messmethoden ermittelbar, in dem die Beschleunigung und Auslenkung
des Gehäuses, vorzugsweise parallel und senkrecht zur Kurbelwellenachse vom Zeitpunkt
des Anlegen des Bremsmomentes bis zum Stillstand der Kurbelwelle ausgehend von unterschiedlichen
Hubkolbenpositionen einer kompletten Kurbelwellenumdrehung gemessen wird. Es ist anzumerken,
dass diese optimale Position kältemittelverdichtertypspezifisch ist und von einer
Vielzahl an Betriebsparametern abhängen kann, jedenfalls am besten gemäß der Erfindung
empirisch ermittelt werden kann. Die aus den Versuchen ermittelte optimale Position
des Hubkolbens 9 kann in einem Speicher der elektronischen Steuereinheit 5 hinterlegt
werden und das Erreichen dieser Position im Betrieb als auslösendes Ereignis für das
Anlegen des Bremsmomentes herhalten. Anzumerken ist an dieser Stelle, dass die Positionsbestimmung
des Kolbens bei Kältemittelverdichtern mit variabler Drehzahl aufgrund des Aufbaus
des Elektromotors 4 möglich ist, aufgrund der durch die Drehung des Rotors in den
einzelnen Polen des Stators induzierten Spannungen. Grundsätzlich eignen sich aber
auch andere Methoden zur Bestimmung der Position des Hubkolbens 9 im Zylinder.
[0048] Messungen haben ergeben, dass auch Hubkolbenpositionen in der unmittelbaren Umgebung
dieser optimalen Hubkolbenposition, etwa im Bereich +/- 25° immer noch einen geräusch-
und verschleißtechnisch gegenüber herkömmlichen Kältemittelverdichtern optimierten
Anhaltevorgang ermöglichen, so dass es sich bei der Position des Hubkolbens 9, bei
welcher das Bremsmoment angelegt wird, auch um eine jener Positionen handeln kann,
in welchen das Gehäuse 7 im Zuge des weiteren Anhaltevorgangs im Vergleich zu anderen
Hubkolbenpositionen einer kompletten Umdrehung der Kurbelwelle 3 nicht mehr als 120%
der geringsten Beschleunigungswerte erfährt.
[0049] Alternativ dazu entspricht die optimale Hubkolbenposition auch jener Position des
Hubkolbens 9, bei welcher der Hubkolben 9 die geringste Geschwindigkeit bezogen auf
eine komplette Umdrehung der Kurbelwelle 3 aufweist bzw 25° vor oder nach dieser Position.
Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass die Geschwindigkeit des Hubkolbens
9 über die Drehzahl der Kurbelwelle 3 auch während des normalen Betriebs bestimmt
werden kann und dadurch jene Position, bei welcher der Hubkolben 9 die geringste Geschwindigkeit
bezogen auf eine komplette Umdrehung der Kurbelwelle 3 aufweist jederzeit bestimmt
werden kann.
[0050] Fig. 2 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Verlauf der Drehzahl ν der Kurbelwelle
3 bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anhalten des Kältemittelverdichters
1. Zunächst befindet sich die Drehzahl ν auf einem durch das Betriebssignal, korrespondierend
zu einer geforderten Kühlleistung, vorgegebenen Wert ν
1 (z.B. 4000 min
-1), der einem gewissen Betriebszustand des Kältemittelverdichters 1, entspricht. Eine
tatsächliche Bestimmung der Drehzahl V ist nicht erforderlich.
[0051] Zum Zeitpunkt t
0 erlischt das Betriebssignal. Die Detektion des Erlöschens des Betriebssignals leitet
nun das Anhalten des Kältemittelverdichters 1 ein. Es sei bemerkt, dass zwar im gezeigten
Ausführungsbeispiel die Drehzahl ν vor dem Zeitpunkt t
0 als konstant dargestellt ist, jedoch selbstverständlich auch eine variierende Drehzahl
ν - entsprechend einer variierenden Kühlleistungsanforderung - möglich ist.
[0052] Ab dem Zeitpunkt t
0 nimmt die Drehzahl V über die gesamte Zeitdauer τ ab. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
liegt während der Zeitdauer τ eine lineare Drehzahlabnahme vor - entsprechend einer
konstanten Verringerungsrate. Die Zeitdauer τ wird vorzugsweise aus hinterlegten Tabellen
ausgewählt, um dem bis unmittelbar vor dem Zeitpunkt t
0 vorliegenden Betriebszustand Rechnung zu tragen.
[0053] Auch die Verringerungsrate wird bevorzugt aus hinterlegten Tabellen entnommen, welche
analog zu den Tabellen für τ gewonnen worden sind, wobei die Verringerungsrate über
der Zeitdauer τ auch variieren kann.
[0054] Zeitdauer τ und die Verringerungsrate sind jedenfalls so aufeinander abgestimmte,
dass ein geräusch- und verschleißtechnisch optimaler Anhaltevorgang gefahren werden
kann.
[0055] Alternativ dazu kann, wie in Fig.3 dargestellt, vorgesehen sein, den Kompressor durch
das zusätzliche Anlegen eines Bremsmomentes anzuhalten. Zeitdauer τ und Verringerungsrate
sind dann so aufeinander abzustimmen, dass sichergestellt wird, dass das Anlegen des
Bremsmomentes zu einem Zeitpunkt erfolgt, in welchem der Kompressor immer noch in
einem überkritischen Zustand betrieben wird. Die darauf Einfluss habenden Betriebsparameter
können in die Zeitdauer τ und/oder in die Verringerungsrate einfließen, ebenso wie
durch die Wahl der Zeitdauer τ und/oder der Verringerungsrate bzw. Abstimmung derselben
aufeinander geräusch- und verschleißtechnische Optimierung erfolgen kann.
[0056] Das Anlegen des Bremsmomentes erfolgt durch Ansteuerung des Elektromotors 4 durch
die elektronische Steuereinheit 5 in an sich bekannter Weise, sodass dieser nach Ablauf
der Zeitdauer τ ein Bremsmoment erzeugt, welchem die Kurbelwelle 3 ausgesetzt wird.
[0057] Um vorzugsweise sicherzustellen, dass die Hubkolben-Zylinder-Einheit 2 bzw. die Kurbelwelle
3 hierdurch tatsächlich zum Stillstand kommt, ohne ständig die aktuelle Drehzahl V
zu messen, wird das Bremsmoment über eine bestimmte Zeitspanne Δt angelegt. Vorzugsweise
wird die Zeitspanne Δt ebenfalls aus hinterlegten Tabellen ausgewählt, um den unterschiedlichsten
Betriebssituationen Rechnung zu tragen. Indem die Zeitspanne Δt hinreichend lang ist,
kann also garantiert werden, dass sich nach Ablauf der Zeitspanne Δt die Kurbelwelle
3 nicht mehr dreht. Typischerweise liegt die Zeitspanne Δt hierfür in einem Bereich
von 0,15 s bis 0,45 s.
[0058] Fig.4 zeigt jene besonders bevorzugte Variante der Erfindung, gemäß welcher nach
Ablauf der Zeitdauer τ und vor Anlegen des Bremsmomentes innerhalb einer Zeitspanne
τ
1 noch die optimale Kolbenposition detektiert wird. Die Dauer dieser Zeitspanne richtet
sich nach der Hubkolbenposition nach Ablauf der Zeitdauer τ und dem erforderlichen
Drehwinkel der Kurbelwelle 3 bis zum Erreichen der optimalen Kolbenposition.
[0059] In Fig.2 zeigt die über der Zeitspanne Δt eingezeichnete durchgezogene Linie den
Fall, dass die Kurbelwelle 3 genau mit Ablauf der Zeitspanne Δt zum Stillstand kommt.
Die über der Zeitspanne Δt strichliert eingezeichnete Linie illustriert den Fall,
dass die Kurbelwelle 3 bereits vor Ablauf der Zeitspanne Δt sich nicht mehr dreht.
Die strichpunktierte Linie in Fig. 2 dient zur Veranschaulichung jenes - durch geeignete
Wahl von Δt vermeidbaren - Falls, dass sich die Kurbelwelle 3 auch nach Ablauf der
Zeitspanne Δt noch kurz weiter dreht.
[0060] Steuerungssystem für einen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter (1) mit einem
hermetisch dichten Gehäuse (7), darin angeordnet eine Hubkolben-Zylinder-Einheit (2)
mit einer Kurbelwelle (3) sowie ein Elektromotor (4) zum Antrieb der Kurbelwelle (3),
das Steuerungssystem umfassend eine elektronische Steuereinheit (5) zum Betreiben
des Elektromotors (4) bei Vorliegen eines Betriebssignals, vorzugsweise eines Frequenzsignals,
sowie zum Detektieren des Erlöschens des Betriebssignals
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, nach der Detektion des Erlöschens
des Betriebssignals über eine Zeitdauer (τ) hinweg eine Drehzahl (ν) der Kurbelwelle
(3) mittels des Elektromotors (4) mit einer Verringerungsrate zu verringern, wobei
die Zeitdauer (τ) in Abhängigkeit des letzten Betriebssignals vor dessen Erlöschen
bestimmt ist.
[0061] Steuerungssystem nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, die Bestimmung der Zeitdauer
entweder durch Berechnung vorzunehmen oder durch Auswahl aus zumindest einer, vorzugsweise
in einem Speicher der Steuereinheit (4) hinterlegten, Tabelle.
[0062] Steuerungssystem nach Anspruch 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, das Betriebssignal als Sollwert
für die Drehzahl der Kurbelwelle (3) zu verarbeiten.
[0063] Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, bei der Berechnung der Zeitdauer
(τ) zumindest einen weiteren Betriebsparameter zu berücksichtigen.
[0064] Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 20 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Tabelle, aus welcher die Auswahl der Zeitdauer (τ) erfolgt, Werte
enthält, bei deren Erstellung zumindest ein weiterer Betriebsparameter berücksichtigt
wurde.
[0065] Steuerungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zumindest einen weiteren Betriebsparameter um die Temperatur des
Kältemittelverdichters im Inneren des Gehäuses handelt oder um den Gasdruck des Kältemittels
saugseitig oder druckseitig oder die Außentemperatur oder die Gesamtbetriebsstunden
des Kältemittelverdichters.
[0066] Steuerungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, nach Ablauf der Zeitdauer
(τ), vorzugsweise über den Elektromotor (4), ein auf die Kurbelwelle (3) wirkendes
Bremsmoment anzulegen.
[0067] Steuerungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, die Position des Hubkolbens
zu detektieren und das Bremsmoment in Abhängigkeit der Position des Hubkolbens der
Hubkolben-Zylinder-Einheit (2) an die Kurbelwelle (3) anzulegen.
[0068] Steuerungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, das Bremsmoment bei einer
Position des Hubkolbens (9) anzulegen, bei welcher Position das Gehäuse (7) im Zuge
des weiteren Anhaltevorgangs im Vergleich zu anderen Hubkolbenpositionen einer vollständigen
Umdrehung der Kurbelwelle (3) die geringsten Beschleunigungswerte, vorzugsweise parallel
und senkrecht zur Kurbelwellenachse, erfährt.
[0069] Steuerungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, das Bremsmoment bei einer
Position des Hubkolbens (9) anzulegen, bei welcher Position das Gehäuse (7) im Zuge
des weiteren Anhaltevorgangs im Vergleich zu anderen Hubkolbenpositionen einer vollständigen
Umdrehung der Kurbelwelle (3) nicht mehr als 120% der geringsten Beschleunigungswerte,
vorzugsweise parallel und senkrecht zur Kurbelwellenachse, erfährt.
[0070] Steuerungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, das Bremsmoment bei einer
Position des Hubkolbens (9) anzulegen, bei welcher Position der Hubkolben (9) die
geringste Geschwindigkeit, bezogen auf eine komplette Umdrehung der Kurbelwelle (3)
aufweist.
[0071] Steuerungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, das Bremsmoment bei einer
Position des Hubkolbens (9) anzulegen, die innerhalb eines Kurbelwellendrehwinkels
von +/-25° liegt, gemessen ab jener Position, bei welcher der Hubkolben (9) die geringste
Geschwindigkeit, bezogen auf eine komplette Umdrehung der Kurbelwelle (3) aufweist.
[0072] Steuerungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, das Bremsmoment nur eine
bestimmte Zeitspanne (Δt) anzulegen, die vorzugsweise zwischen 0,15 s und 0,45 s lang
ist.
[0073] Steuerungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, das Bremsmoment länger anzulegen,
als die Kurbelwelle (3) zum Zeitpunkt der Auslösung des Bremsmomentes für eine Umdrehung
benötigen würde.
[0074] Steuerungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, die Verringerungsrate über
die Zeitdauer (τ) konstant zu halten.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0075]
- 1
- Kältemittelverdichter
- 2
- Hubkolben-Zylinder-Einheit
- 3
- Kurbelwelle
- 4
- Elektromotor
- 5
- Steuereinheit
- 6
- Stromversorgung
- 7
- Gehäuse
- 8
- Feder
- 9
- Hubkolben
- ν
- Drehzahl der Kurbelwelle
- τ
- Zeitdauer für Verringerungsrate
- τ1
- Zeitdauer zur Bestimmung der optimalen Kolbenposition
- Δt
- Zeitspanne für Wirken des Bremsmoments
- α
- Drehwinkel der Kurbelwelle
- MR
- Reaktionsdrehmoment der Hubkolben-Zylinder-Einheit
- t0
- Zeitpunkt des Erlöschens eines Betriebssignals
1. Verfahren zum Anhalten eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters (1) mit
einem hermetisch dichten Gehäuse (7), darin angeordnet eine eine Kurbelwelle (3) umfassende
Hubkolben-Zylinder-Einheit (2) und ein die Kurbelwelle (3) antreibender Elektromotor
(4), sowie eine den Elektromotor (4) steuernde Steuereinheit (5), wobei die Steuereinheit
(5) den Elektromotor (4) bei Vorliegen eines Betriebssignals vorzugsweise eines Frequenzsignals,
betreibt und das Erlöschen des Betriebssignals detektiert, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Detektion des Erlöschens des Betriebssignals über eine Zeitdauer (τ) hinweg
eine Drehzahl der Kurbelwelle mittels des Elektromotors mit einer Verringerungsrate
verringert wird, wobei die Zeitdauer (τ) in Abhängigkeit des letzten Betriebssignals
vor dessen Erlöschen bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Zeitdauer (τ) entweder durch Berechnung erfolgt oder durch Auswahl
aus zumindest einer, vorzugsweise in einem Speicher der Steuereinheit (4) hinterlegten,
Tabelle.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Betriebssignal um einen Sollwert für die Drehzahl der Kurbelwelle
handelt bzw. dass aus dem Betriebssignal ein Sollwert für die Drehzahl der Kurbelwelle
generiert werden kann.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Zeitdauer (τ) zumindest ein weiterer Betriebsparameter berücksichtigt
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Tabelle, aus welcher die Auswahl der Zeitdauer (τ) erfolgt, Werte
enthält, bei deren Erstellung zumindest ein weiterer Betriebsparameter berücksichtigt
wurde.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zumindest einen weiteren Betriebsparameter um die Temperatur des
Kältemittelverdichters im Inneren des Gehäuses handelt und/oder um den Gasdruck des
Kältemittels saugseitig und/oder druckseitig und/oder die Außentemperatur und/oder
die Gesamtbetriebsstunden des Kältemittelverdichters.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf der Zeitdauer (τ) ein Bremsmoment an die Kurbelwelle (3) angelegt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Hubkolbens detektiert wird und das Bremsmoment in Abhängigkeit der
Position des Hubkolbens der Hubkolben-Zylinder-Einheit (2) an die Kurbelwelle (3)
angelegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Position des Hubkolbens (9), bei welcher das Bremsmoment angelegt
wird, um jene Position handelt, bei welcher das Gehäuse (7) im Zuge des weiteren Anhaltevorgangs
im Vergleich zu anderen Hubkolbenpositionen einer kompletten Umdrehung der Kurbelwelle
(3) die geringsten Beschleunigungswerte, vorzugsweise parallel und senkrecht zur Kurbelwellenachse,
erfährt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Position des Hubkolbens, bei welcher das Bremsmoment angelegt wird,
um eine jener Positionen handelt, in welchen das Gehäuse (7) im Zuge des weiteren
Anhaltevorgangs im Vergleich zu anderen Hubkolbenpositionen einer vollständigen Umdrehung
der Kurbelwelle (3) nicht mehr als 120% der geringsten Beschleunigungswerte, vorzugsweise
parallel und senkrecht zur Kurbelwellenachse, erfährt.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Position des Hubkolbens (9), bei welcher das Bremsmoment angelegt
wird, um jene Position handelt, bei welcher der Hubkolben (9) die geringste Geschwindigkeit,
bezogen auf eine komplette Umdrehung der Kurbelwelle (3) aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Position des Hubkolbens (9), bei welcher das Bremsmoment angelegt
wird, um einen Bereich innerhalb eines Kurbelwellendrehwinkels von +/-25° gemessen
ab jener Position handelt, bei welcher der Hubkolben (9) die geringste Geschwindigkeit,
bezogen auf eine komplette Umdrehung der Kurbelwelle (3) aufweist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (3) dem Bremsmoment eine bestimmte Zeitspanne (Δt) ausgesetzt wird,
die vorzugsweise zwischen 0,15 s und 0,45 s lang ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne (Δt) aus, vorzugsweise im Speicher der Steuereinheit hinterlegten
Tabellen gewählt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (3) dem Bremsmoment länger ausgesetzt ist, als die Kurbelwelle (3)
zum Zeitpunkt der Auslösung des Bremsmomentes für eine Umdrehung benötigen würde.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment mittels des Elektromotors (4) erzeugt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerungsrate über die Zeitdauer (τ) konstant ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebssignal von einem Gerät, vorzugsweise Haushaltsgerät generiert wird, welches
mit dem Kältemittelverdichter in Wirkverbindung steht.
19. Steuerungssystem für einen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter mit einer
elektronischen Steuereinheit (5), die ausgelegt ist, zur Durchführung eines Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
20. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter mit einem Steuerungssystem nach Anspruch
19.
21. Gerät, vorzugsweise Haushaltsgerät, vorzugsweise Kühl- oder Gefrierschrank umfassend
einen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter (1) nach Anspruch 20.