DE10113251A1 - Druckerzeuger für strömende Medien - Google Patents

Abstract

Bei einem Druckerzeuger für strömende Medien, bei dem mittels eines drehzahlsteuerbaren Motors (M) ein Verdichter (V) antreibbar ist, wird durch mindestens einen Sensor (T) die Temperatur im Verdichter (V) erfasst und entsprechend der Temperatur wird der Motor (M) geregelt. Die thermischen Grenzen der Maschine werden dabei mit Sicherheit eingehalten und es kann auf übliche Druckbegrenzungsventile zum Schutz des Verdichters (V) verzichtet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckerzeuger für strö­ mende Medien, bei dem mittels eines, insbesondere über einen Frequenzumrichter drehzahlsteuerbaren Motors ein Verdichter antreibbar ist.

Derartige Druckerzeuger werden beispielsweise bei Vacuum- Hebegeräten eingesetzt. Die Gasaustrittstemperatur der Druck­ erzeuger überschreitet bei zu starker Drosselung jedoch die thermischen Grenzen der Maschine. Deshalb wird zur Vermeidung thermischer Überanspruchungen eine Druckbegrenzung mit Hilfe von Druckbegrenzungsventilen vorgenommen. Diese sind aller­ dings in ihrem Ansprechverhalten relativ ungenau und außerdem nicht völlig störunanfällig. Ferner wird durch den resultie­ renden Bypassbetrieb zusätzlich Energie verbraucht. Aus die­ sem Grund ist es prinzipiell auch möglich, dass die Druckdif­ ferenz erfasst wird und regelnd auf den Strom des Motors ein­ wirkt. Da jedoch kein völlig zuverlässiger Zusammenhang zwi­ schen dem Strom und der Druckdifferenz vorliegt, kann es da­ bei zu Fehlreaktionen kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckerzeuger der ein­ gangs genannten Art so auszubilden, dass dieser gegen thermi­ sche Überbeanspruchungen sicher geschützt ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens ein Sensor zur Erfassung von betriebsbedingten Temperaturen im oder am Verdichter vorgesehen ist und dass durch das Ausgangssignal des Sensors die Drehzahl des Motors regelbar ist.

Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor im Schalldämpferbereich des Verdichters vorgesehen ist. Damit sind die empfindlichen Schalldämpferelemente gegenüber Temperatur geschützt. Ebenso ist es auch möglich, dass der Sensor im Lagerbereich des Ver­ dichters vorgesehen ist, da auch das Lager ein gegenüber Tem­ peratur gefährdetes Bauteile ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass durchaus mehrere Sensoren an verschiedenen Orten vorgesehen sein können, die jeweils durch ihr spezifi­ sches Ansprechen als Einzelaggregat oder als Gesamtkomplex die Drehzahlrücknahme des Motors auslösen.

Ganz wesentlich für die Erfindung ist es auch, dass die Rege­ lung auf die maximal zulässige Temperatur der Bauteile des Verdichters ausgelegt ist, wenn dieser sich im Grenzbereich seiner Leistung befindet, oder aber, dass die Regelung auf die maximal zulässige Temperatur des vom Verdichter angetrie­ benen Mediums bzw. Fördergutes ausgelegt ist, wenn es sich dabei um ein temperaturempfindliches Medium bzw. Fördergut handelt.

Eine zuverlässige Realisierung des Druckerzeugers ist dadurch gekennzeichnet, dass als oder statt eines Verdichters eine Vakuumpumpe, ein Seitenkanalgebläse, ein Radialkompressor, ein Rootsgebläse, ein Schraubenverdichter oder eine ähnliche bzw. ähnlich wirkende Strömungsmaschine vorgesehen ist.

Dadurch, dass die Sensorsignale an weitere Einrichtungen zur Steuerung und Anzeige, insbesondere an Diagnoseeinrichtungen, weiterleitbar sind, ergibt sich ein zusätzlicher Kundennut­ zen.

Dadurch, dass die Sensorsignale über einen Umsetzer auf einen Analog-Eingang für Drehzahlsollwerte des Motors geschaltet sind, ergibt sich eine ausgesprochen einfache Schaltung und dadurch, dass der Umsetzer baulich mit dem Frequenzumsetzer vereinigt ist, ist der konstruktive Aufwand minimiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt einen Verdichter V, der von einem Motor M angetrieben wird. Bei diesem handelt es sich um einen drehzahlsteuerbaren Motor, der seine Ansteuerung über einen Frequenzumrichter FU erfährt. Die Ein- und Auslässe für den Verdichter V sind beim Ausführungsbeispiel mit zwei Schalldämpfern S1 und S2 versehen. Die weiteren Anschlüsse an die Schalldämpfer S1 und S2 sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die Gesamtanordnung ist über einen Flansch F an der Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht dargestell­ te Tragelemente befestigbar.

Wesentlich für die Erfindung ist nun, dass mindestens ein Temperatursensor - im Beispiel der durch einen verdickten Punkt angedeutete Temperatursensor T - die Temperaturverhält­ nisse im Inneren des Verdichters V erfasst. Beim gezeigten Verdichter V befindet sich der Temperatursensor T in der Nähe des Schalldämpfers S1, da hier eine Temperaturüberwachung einwandfrei sicherstellt, dass die für den Betrieb dieses Schalldämpfers S1 zulässige Temperatur nicht überschritten wird. Über die Möglichkeit, den Temperatursensor T alternativ an anderen gefährdeten Bereichen im Innenraum des Verdichters oder wärmeleitend am Verdichter V anzubringen, ist bereits eingangs berichtet worden. Ferner ist es auch möglich, dass mehrere Temperatursensoren verteilt im Verdichter V unterge­ bracht sind, die nach vorgegebenen Algorithmen ausgewertet werden, so dass stets die Gesamttemperaturbelastung unkri­ tisch bleibt.

Das Ausgangssignal des Temperatursensors T wird an einen kleinen Umsetzer in Form einer Reglerplatine geleitet, die sich im Innenraum des Frequenzumrichters FU befindet und die an den Analog-Eingang des Frequenzumrichters FU zur Drehzahl­ beeinflussung angeschlossen ist.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, dass hier eine thermische Schutzfunktion optimal in­ tegriert ist, so dass sonstige Schutzeinrichtungen, wie z. B. Druckventile, weitgehend entfallen können. Die erfindungsge­ mäße Regelung gibt dabei direkt eine Stellgröße in analoger Form für die Drehzahl vor und kann somit an jedem üblichen Frequenzumrichter mit Analog-Eingang aufgeschaltet werden. Die Stellgröße "Temperatur" berücksichtigt die Umgebungstem­ peratur und die Temperatur des Mediums, beispielsweise des Fördergases. Der Vorteil der unmittelbaren Temperaturüberwa­ chung gegenüber einer Druckbegrenzungsmaßnahme kommt insbe­ sondere bei Aufstellung des Aggregats in großer Höhe, bei­ spielsweise im Hochgebirge zum Tragen. Dort würde nämlich ei­ ne Druckbegrenzung zu einem völlig anderen Ansprechverhalten als in Meereshöhe führen. Dazu mag folgende Angabe hilfreich sein. Bei Normalhöhe NN und einem Umgebungsdruck der Atmo­ sphäre von 1013 mbar möge ein Differenzdruck am Begrenzungs­ ventil auf 300 mbar eingestellt sein. Das führt zu einem Grenzwert von 713 mbar. Das Druckverhältnis im Verdichter, bei dem das Ventil anspricht, ist dann 1013/716 = 1,42.

Im Falle, dass das Aggregat in 2000 m über dem Meer aufge­ stellt sei, würde dort unter gleichen Umständen ein atmosphä­ rischer Druck von 800 mbar vorliegen. Bei einem Differenz­ druck von ebenfalls 300 mbar würde der Grenzwert in diesem Fall 500 mbar betragen. Das Druckverhältnis von 800 mbar zu 500 mbar führt nun auf einen Wert von 1,6. Die Druckverhält­ nisse am Verdichter von 1,42 im ersten Fall und 1,6 im zwei­ ten Fall unterscheiden sich um etwa 15% und damit ganz erheb­ lich. Da mit steigendem Druckverhältnis während des Betriebs die Gastemperatur im Verdichter ansteigt, müsste im Fall der Aufstellung des Gerätes im Hochgebirge mit einer thermischen Überbeanspruchung gerechnet werden. Demzufolge müsste je nach Aufstellungshöhe des Aggregates der Differenzdruck verschie­ den hoch eingestellt werden. Eine derartige Anpassmaßnahme ist bei der Temperaturregelung gemäß der Erfindung aber gera­ de nicht erforderlich.

Weiter sei noch ausgeführt, dass die elektrische Ausgangsgrö­ ße der Reglerplatine auch dazu verwendet werden kann, um mit Hilfe von elektronischen Systemen wie Steuerungen, Bussysteme und Computer die Temperatur des Druckerzeugers zentral oder dezentral zu erfassen und beispielsweise zum Zweck der Steue­ rungsanzeige und Maschinendiagnostig weiter zu verarbeiten.

Claims (9)

1. Druckerzeuger für strömende Medien, bei dem mittels eines, insbesondere über einen Frequenzumrichter drehzahlsteuerbaren Motor ein Verdichter antreibbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (T) zur Erfassung von betriebsbedingten Temperaturen im oder am Verdichter (V) vorgesehen ist und dass durch das Ausgangssig­ nal des Sensors (T) die Drehzahl des Motors (M) regelbar ist.

2. Druckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Sensor (T) im Schall­ dämpferbereich des Verdichters (V) vorgesehen ist.

3. Druckerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (T) im Lager­ bereich des Verdichters (V) vorgesehen ist.

4. Druckerzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Rege­ lung auf die maximal zulässige Temperatur der Bauteile des Verdichters (V) ausgelegt ist.

5. Druckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass die Rege­ lung auf die maximal zulässige Temperatur des vom Verdichter (V) getriebenen Mediums bzw. Fördergutes ausgelegt ist.

6. Druckerzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass als oder statt eines Verdichters (V) eine Vakuumpumpe, ein Seitenka­ nalgebläse, ein Radialkompressor, ein Rootsgebläse, ein Schraubenverdichter oder eine ähnliche bzw. ähnlich wirkende Strömungsmaschine vorgesehen ist.

7. Druckerzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Sensorsignale an weitere Einrichtungen zur Steuerung und Anzeige, insbesondere an Diagnoseeinrichtungen, weiterleitbar sind.

8. Druckerzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Sensor­ signale über einen Umsetzer auf einen Analogeingang für Dreh­ zahlsollwerte des Motors (M) geschaltet sind.

9. Druckerzeuger nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Umsetzer baulich mit dem Frequenzumsetzer (FU) vereinigt oder kombiniert ist.