BE1024040B1 - Elektrisch aangedreven mobiele compressor - Google Patents

Abstract

Elektrisch aangedreven mobiele compressor, bevattende minstens één compressorelement (2) voor het samenpersen en leveren van gas aan pneumatisch net (3) van pneumatische verbruikers (4); een met het compressorelement (2) gekoppelde elektrische motor (5) met een variabel toerental, welke elektrische motor (5) voorzien is van een aansluiting op een elektrische voeding (7), een stuurdoos (8) voor de regeling van het toerental van de elektrische motor (5) in functie van het gevraagde debiet van het pneumatisch net (3), daardoor gekenmerkt dat de elektrisch aangedreven mobiele compressor (1) voorzien is van een regelsysteem (10) waarmee de van de voedingsbron (7) opgenomen elektrische stroom (I) kan beperkt worden tot een instelbare maximum waarde (Imax).

Description

Elektrisch aangedreven mobiele compressor,

De huidige uitvinding heeft betrekking op een elektrisch aangedreven mobiele compressor.

Indien er geen (vast) persluchtnet beschikbaar is en men heeft perslucht nodig, gebruikt men typisch een mobiele compressor.

Met mobiel wordt hierbij bedoeld een compressor die bedoeld is om verplaatsbaar te zijn, bijvoorbeeld van de ene werf naar de andere, ook al zijn daar transportmiddelen of takelmiddelen voor nodig. Kortom een compressor die niet bedoeld is om stationair op een vaste plaats gebruikt te worden.

Mobiele compressoren worden vaak aangedreven door een dieselmotor, zodat deze alleenstaand kunnen werken.

Dergelijke dieselgedreven mobiele compressoren hebben echter ook verschillende nadelen.

Niet alleen stoten ze verbrandingsgassen uit en zijn ze lawaaierig, men dient ook geregeld de dieseltank bij te vullen, wat niet alleen extra werk meebrengt maar ook telkens het risico op morsen en dus bodemverontreiniging.

Men kan aan deze nadelen tegemoet komen door een mobiele elektrisch aangedreven compressor in te zetten. Deze mobiele elektrisch aangedreven compressor sluit men dan aan op het elektriciteitsnet of op een elektrische generator.

Typisch is de aansluiting op een elektriciteitsnet of op een elektrische generator geschikt voor een bepaalde maximale elektrische stroom en kan bij hogere elektrische stromen de veilige werking van sommige onderdelen van de aansluiting mogelijks niet meer gegarandeerd worden. Zo kunnen bij hogere stromen bijvoorbeeld bepaalde stroomvoerende geleiders oververhitten en brand veroorzaken. Meestal zijn in het elektriciteitsnet en/of de elektrische generator extra beveiligingen ingebouwd die bijvoorbeeld bij hogere elektrische stromen de belasting afkoppelen van het elektriciteitsnet en/of de elektrische generator, bijvoorbeeld door middel van een zekering.

Een probleem dat zich kan stellen is dat wanneer men een elektrisch aangedreven compressor aansluit die een hogere stroom kan trekken dan de maximale elektrische stroom waarvoor het elektriciteitsnet en/of elektrische generator geschikt is, men bij gebruik van de elektrisch aangedreven compressor bij toenemende belasting plots de maximale elektrische stroom kan overschrijden, wat bij een correct werkende beveiligde aansluiting leidt tot het afslaan van de zekeringen. Hierdoor kunnen echter ook andere toepassingen buiten werking gesteld worden, bijvoorbeeld verlichting die uitvalt, wat kan leiden tot een onveilige situatie. Bovendien is er veel tijdsverlies, omdat de zekering terug geactiveerd moet worden, wat vaak enkel kan/mag uitgevoerd worden door een technicus met de juiste elektrische kwalificaties.

In WO 2004065793 wordt een oplossing beschreven voor dit probleem. Met een regelbare inlaatklep wordt het vermogen van de compressor beperkt, zodat de maximale elektrische stroom beperkt wordt overeenkomstig de beschikbare elektrische aansluiting.

Deze oplossing heeft echter verschillende nadelen, namelijk dat dergelijke mechanische regeling nauwkeurig dient afgesteld te worden en dat zij na verloop van tijd gemakkelijk kan ontregeld raken, bijvoorbeeld door vervuiling van de filter of sleet door trillingen op het klepmechanisme, zodat er alsnog een risico is op het overschrijden van de maximale elektrische stroom.

Het gedeeltelijk sluiten van de inlaatklep leidt niet alleen tot een lager vermogen, maar ook tot een grotere stromingsweerstand wat de efficiëntie van de compressor sterk verlaagt.

Vaak is de opgenomen elektrische stroom het grootst bij opstart en dient men dus de inlaatklep zo af te regelen dat bij opstart het vermogen beperkt wordt, zodat bij opstart de elektrische stroom de maximale elektrische stroom niet overschrijdt. Daardoor zal echter bij bedrijf de elektrische stroom nodeloos beperkt worden tot een waarde die beduidend lager is dan de toegelaten maximale elektrische stroom en beschikt men dus over beduidend minder capaciteit.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.

Hiertoe betreft de uitvinding een elektrisch aangedreven mobiele compressor, bevattende minstens één compressorelement voor het samenpersen en leveren van gas aan pneumatisch net van pneumatische verbruikers; een met het compressorelement gekoppelde elektrische motor met een variabel toerental, welke elektrische motor voorzien is van een aansluiting op een elektrische voeding, een stuurdoos voor de regeling van het toerental van de elektrische motor in functie van het gevraagde debiet van het pneumatisch net, waarbij de elektrisch aangedreven mobiele compressor voorzien is van een regelsysteem waarmee de van de voedingsbron opgenomen elektrische stroom kan beperkt worden tot een instelbare maximum waarde.

Zo kan bijvoorbeeld de elektrische motor voorzien worden van een zogenaamde variabele toerentalregeling, waarbij het toerental beperkt wordt om een maximale opgenomen stroom niet te overschrijden.

Dit kan een vast toerental zijn, maar in functie van andere werkingsomstandigheden zoals werkdruk kan het maximale toerental ook variabel zijn om de beschikbare maximale stroom helemaal te benutten zonder deze te overschrijden.

Bij een meer geavanceerde oplossing wordt de door elektrische motor opgenomen stroom op regelmatige tijdstippen of zelfs continu gemeten.

De opgenomen stroom kan bijvoorbeeld gemeten worden door de controller voor de variabele toerentalregeling of door een aparte stroommeter. De gemeten opgenomen stroom wordt dan door de controller van de variabele toerentalregeling of door de controller/plc voor de bediening van de elektrisch aangedreven compressor voor de bediening door de operator vergeleken met de ingestelde maximale stroom, en vervolgens wordt het toerental van de elektrische motor aangepast om de maximale stroom niet te overschrijden, bijvoorbeeld door bij toenemend toerental van de elektrische motor het toerental te begrenzen zodat de maximale stroom niet overschreden wordt.

Het is ook mogelijk om nog een veiligheidsmarge op de maximale stroom in te stellen zodat de regeling al ingrijpt wanneer de opgenomen stroom gelijk of net groter is dan de maximale stroom min de veiligheidsmarge.

De maximale stroom voor het elektrische regelsysteem kan op verschillende manieren ingesteld worden.

In een meest eenvoudige uitvoeringsvorm is de mobiele elektrisch aangedreven compressor voorzien van een meerstandenschakelaar met minstens twee standen, elke stand overeenstemmend met een maximale elektrische stroom. Dergelijke meerstandenschakelaar kan onder de vorm van een draaiknop, druktoetsen of andere gerealiseerd worden.

Het is ook mogelijk de maximale stroom analoog instelbaar te maken, bijvoorbeeld met een draaiknop voorzien van een schaalverdeling.

Typisch zijn in een bepaald land de maximale stroomwaarden voor stopcontacten gestandaardiseerd en kan men na het kiezen van de overeenkomstige maximale stroomwaarde op de elektrisch aangedreven compressor deze eenvoudigweg aansluiten op het stopcontact en direct gebruiken. Zo kan een zelfde mobiele elektrisch aangedreven compressor gemakkelijk in verschillende landen en met aansluiting op verschillende stopcontacten gebruikt worden.

Zo zijn bijvoorbeeld in Europa 16A, 32A en 63A, en in US 20A, 30A en 50A gebruikelijke maximale stroomwaardes.

Typisch wordt in een bepaald land ook een bepaalde spanning gebruikt. Zo is in Europa 400V gebruikelijk en in US 480V.

Om het instellen van de maximale stroomwaarde voor de gebruiker te vereenvoudigen is het ook mogelijk om twee meerstandenschakelaars te voorzien waarbij met de eerste meerstandenschakelaar het land, de regio en/of de spanning gekozen wordt, en met de tweede meerstandenschakelaar de maximale stroomwaarde gekozen wordt.

Het is ook mogelijk dat de maximale stroom ingesteld wordt via een keuzeoptie in de algemene bediening van de compressor. Ofwel kan via de keuzeoptie gekozen worden tussen twee of meer maximale stroomwaardes en eventueel de mogelijkheid van een vrij te kiezen maximale stroomwaarde, ofwel kan een maximale stroomwaarde direct ingegeven worden. Eventueel kan voorafgaand aan de instelling van de maximale stroom eerst met een keuzeoptie het land, de regio en/of de spanning ingesteld worden, zodat de keuze eenvoudig en beperkt is.

Het is mogelijk dat de eindgebruiker zelf deze keuzeoptie (s) kan instellen, ofwel dat deze op één of andere manier beveiligd is, bijvoorbeeld met een paswoord en/of hardware sleutel.

Zo kan dan bijvoorbeeld de verhuurder die beschikt over het paswoord en/of hardware sleutel de maximale stroom instellen op de mobiele elektrisch aangedreven compressor voor de eindgebruiker aan wie hij de mobiele elektrisch aangedreven compressor verhuurt en kan deze eindgebruiker de door de verhuurder ingestelde maximale stroom niet overschrijden.

Zo kan de verhuurder de mobiele elektrisch aangedreven compressor instellen voor een bepaald gebruik, bijvoorbeeld een bepaalde capaciteit voor het aandrijven van een bepaald aantal pneumatisch werktuigen, bijvoorbeeld twee pneumatische breekhamers.

Dit biedt de verhuurder het voordeel dat hij eenzelfde type mobiele elektrisch aangedreven compressor kan verhuren met verschillend ingestelde maximale stroomwaardes en aldus volgens het ingestelde maximale gebruik een verschillende kostprijs kan aanrekenen.

Dit biedt de huurder het voordeel dat hij niet te veel moet betalen voor een te zware compressor wanneer de verhuurder hem geen compressor meer kan aanbieden met het gewenste vermogen.

Zo kan ook met een ander paswoord en/of hardware key de compressor door de fabrikant en/of verhuurder aangepast worden voor een bepaald land/regio door de in land/regio geldende standaard maximale stroomwaarden als keuzeoptie in te stellen.

Nog een ander nadeel van de oplossing beschreven in W02004065793, is dat indien men naast de compressor ook nog tegelijk andere elektrische toestellen aansluit op dezelfde aansluiting, men de compressor dient te begrenzen op een maximaal vermogen gelijk aan het vermogen dat overeenstemt met de maximale stroom van de aansluiting minus de som van de vermogens van alle andere tegelijk aangesloten elektrische toestellen. Als men niet permanent tegelijk de compressor en de andere elektrische toestellen gebruikt, wordt het vermogen van de compressor nodeloos beperkt en beschikt men dus over beduidend minder capaciteit.

Er werd echter gevonden dat men dit kan oplossen door één of meerdere aansluitingen op de mobiele elektrisch aangedreven compressor te voorzien waarbij het elektrisch regelsysteem ervoor zorgt dat de totale maximale stroom beperkt blijft, dus de som van de elektrische stroom voor de elektrische mobiele compressor en de andere elektrische toestellen aangesloten op één of meerdere aansluitingen op de mobiele elektrisch aangedreven compressor. Zo kan de mobiele elektrisch aangedreven compressor steeds volledig de beschikbare elektrische stroom, dus elektrisch vermogen, benutten.

Nog een ander nadeel van de oplossing beschreven in WO 2004265793 is dat het voor de gebruiker tijdens gebruik van de compressor met instelling van een maximale stroom niet duidelijk is of de maximale stroom bereikt is of in bredere zin hoeveel van het overeenkomstige beschikbare vermogen hij aan het gebruiken is.

Er werd echter gevonden dat men dit kan oplossen door de gebruiker visueel en/of auditief te informeren wanneer de maximale stroom (bijna) bereikt is of in bredere zin de gebruiker te informeren hoeveel van het beschikbare vermogen hij aan het gebruiken is (of hoeveel vermogenreserve er nog is) . Dit kan bijvoorbeeld middels het laten weerklinken van een toon, het laten branden van een lamp en/of één of andere weergave op een display.

Nog een ander nadeel van de oplossing beschreven in WO 2004065793 is dat de compressor geen groter vermogen kan leveren dan de overeenkomstige maximale elektrische stroom van de aansluiting.

Er werd echter gevonden dat men dit kan oplossen door batterijen te voorzien in de mobiele elektrisch aangedreven compressor. Wanneer de mobiele elektrisch aangedreven compressor niet benut wordt en aangesloten is, dan kunnen de batterijen opgeladen worden met een elektrische stroom kleiner dan de maximale stroom van de aansluiting. Wanneer de mobiele elektrisch aangedreven compressor benut wordt, dan kan de elektrische mobiele compressor een vermogen benutten overeenstemmend met de maximale elektrische stroom van de aansluiting plus de elektrische stroom die de batterij kan leveren. Zo kan de compressor tijdelijk, een hogere capaciteit leveren. Bovendien is het ook mogelijk om de compressor wanneer deze niet aangeschakeld is alleenstaand te laten werken met elektrische stroom geleverd door de batterij.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een mobiele elektrisch aangedreven compressor volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een compressor volgens de uitvinding weergeeft; de figuren 2 en 3 elk een mogelijke variante uitvoeringsvorm weergeven van een compressor volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een mobiele compressor 1 volgens de uitvinding bevattende minstens één compressorelement 2 voor het samenpersen en leveren van gas aan pneumatisch net van pneumatische verbruikers; een met het compressorelement 2 gekoppelde elektrische motor 5 met een variabel toerental, welke elektrische motor 5 voorzien is van een aansluiting 6 op een elektrische voeding 7 via een stuurdoos 8 voor de regeling zoals bekend van het toerental n van de elektrische motor 5 in functie van het gevraagde debiet Q van het pneumatisch net 3.

De compressor 1 bevat middelen 9 om de van de voedingsbron 7 opgenomen elektrische stroom I te meten en door te geven en las een gepast signaal door te geven aan de stuurdoos 8.

De compressor 1 is verder voorzien van een regelsysteem 10 dat in dit geval geïntegreerd is in de stuurdoos 8, waarbij dit regelsysteem voorzien is van een algoritme waarmee de van de voedingsbron 7 opgenomen elektrische stroom I kan beperkt worden tot een maximum waarde Imax die instelbaar is door middel van een eerste bediening 11, bijvoorbeeld in de vorm van een keuzeknop die toelaat een maximum waarde Imax van de stroom I in te stellen op een voorgeprogrammeerde keuze waarde, bijvoorbeeld uit een reeks van vooraf ingestelde keuzewaarden op een schaal 12.

Het algoritme kan er bijvoorbeeld in bestaan om continue of met intervallen te gemeten opgenomen stroom I te meten en te vergelijken met de ingestelde maximum stroom Imax en de regeling zo te doen dat, in geval de gemeten opgenomen stroom I lager is dan de ingestelde maximum stroom Imax, de normale regeling van het toerental n door de voornoemde stuurdoos 8 ongemoeid wordt gelaten, maar waarbij, wanneer de gemeten opgenomen stroom I gelijk of groter is dan de ingestelde maximum stroom Imax, de stuurdoos 8 het toerental n constant zal houden tot wanneer de gemeten opgenomen stroom I opnieuw lager zal worden dan de ingestelde maximum stroom Imax.

In figuur 2 is een variante van een compressor 1 volgens de uitvinding weergegeven, waarbij de schaal van de in te stellen maximum stroom door de stuurdoos zelf wordt bepaald in functie van de spanning V van de elektrische voeding 7 waarop de compressor 1 wordt aangesloten en die op bekende wijze kan gemeten worden met behulp van een Voltmeter 14.

Verder verschilt deze compressor 1 van figuur 2 van de vorige uitvoeringsvorm van figuur 1 in het feit dat hij is voorzien van één of meer elektrische aansluitingen 15 die stroomafwaarts van de stuurdoos 8 worden afgetakt en die bedoeld zijn voor de voeding van externe elektrische verbruikers 16.

In het voorbeeld van de figuren 1 en 2 wordt de elektrische voeding 7 afgenomen van een stekkerdoos 17 van een elektriciteitsnet, welke stekkerdoos 17 elektrisch is beveiligd door middel van een zekering 18 van het elektriciteitsnet waarvan de doorslagstroom de waarde bepaalt van de op de elektrisch aangedreven mobiele compressor 1 in te stellen maximum stroom Imax.

In figuur 3 wordt een alternatieve voeding 7 voorzien die een combinatie is van een klassiek net en van een batterijpak 19 met één of meer batterijen om het beschikbaar elektrisch vermogen te verhogen.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een mobiele elektrisch aangedreven compressor volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (4)

1. Conclusies .

   1. - Elektrisch aangedreven mobiele compressor, bevattende minstens één compressorelement (2) voor het samenpersen en leveren van gas aan pneumatisch net (3) van pneumatische verbruikers (4); een met het compressorelement (2) gekoppelde elektrische motor (5) met een variabel toerental, welke elektrische motor (5) voorzien is van een aansluiting op een elektrische voeding (7), een stuurdoos (8) voor de regeling van het toerental van de elektrische motor (5) in functie van het gevraagde debiet van het pneumatisch net (3), daardoor gekenmerkt dat de elektrisch aangedreven mobiele compressor (1) voorzien is van een regelsysteem (10) waarmee de van de voedingsbron (7) opgenomen elektrische stroom (I) kan beperkt worden tot een instelbare maximum waarde (Imax). 2. ~ Elektrisch aangedreven mobiele compressor volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het regelsysteem (10) is voorzien van een algoritme waarbij de opgenomen stroom continue of met intervallen wordt gemeten en waarbij, in geval de gemeten opgenomen stroom lager is dan de ingestelde maximum stroom, de regeling van het toerental door de voornoemde stuurdoos ongemoeid wordt gelaten, maar waarbij, wanneer de gemeten opgenomen stroom gelijk of groter is dan de ingestelde maximum stroom, de stuurdoos het toerental constant zal houden tot wanneer de gemeten opgenomen stroom opnieuw lager zal worden dan de ingestelde maximum stroom.
2. 3. - Elektrisch aangedreven mobiele compressor volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat hij is voorzien van één of meer elektrische aansluitingen (15) die stroomafwaarts van de stuurdoos (8) worden afgetakt en die bedoeld zijn voor de voeding van externe elektrische verbruikers (16).
3. 4. - Elektrisch aangedreven mobiele compressor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde elektrische voeding (7) wordt afgenomen van een stekkerdoos (17) van een elektriciteitsnet, welke stekkerdoos (17) elektrisch is beveiligd door middel van een zekering (18) van het elektriciteitsnet waarvan de doorslagstroom de waarde bepaalt van de op de elektrisch aangedreven mobiele compressor (1) in te stellen maximum stroom (Imax).
4. 5. - Elektrisch aangedreven mobiele compressor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde elektrische voeding (7) gelijktijdig wordt afgenomen van een stekkerdoos (17) van een elektriciteitsnet en van een batterijpak (19) met één of meer batterijen om het beschikbaar elektrisch vermogen te verhogen.