DE102020200642B3 - Piston accumulator system and monitoring module and monitoring method for a piston accumulator system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kolbenspeichersystem (10) mit einem Speichergehäuse (12) und einem fliegenden Kolben (14), der einen Gasraum (16) und einen Flüssigkeitsraum (18) in dem Speichergehäuse (12) voneinander trennt, wobei ein Überwachungsmodul (20) an dem Kolben (14) angeordnet ist, welches eine mittels des Kolbens (14) antreibbare Energiegewinnungseinheit (24) zum Erzeugen elektrischer Energie, eine Energiespeichereinheit (26) zum Speichern der elektrischen Energie, eine Sensoranordnung (28) zum Ermitteln von Betriebsdaten des Kolbenspeichersystems (10) und eine Funkeinheit (32) zum Übermitteln der Betriebsdaten aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Überwachungsmodul (20) zum Anordnen an einem Kolben (14) eines Kolbenspeichersystems (10) aufweisend eine mittels des Kolbens (14) antreibbare Energiegewinnungseinheit (24) mit einem Gehäuseteil und einem relativ zu dem Gehäuseteil entlang einer Längsachse (15) beweglichen Bewegungsteil, wobei die Energiegewinnungseinheit (24) dazu eingerichtet ist, aus einer Bewegung des Bewegungsteils relativ zu dem Gehäuseteil elektrische Energie zu erzeugen, eine Energiespeichereinheit (26), eine Sensoranordnung (28) und eine Funkeinheit (32). Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Kolbenspeichersystems (10) mit einem fliegenden Kolben (14), mit den Schrittena) Antreiben einer Energiegewinnungseinheit (24) mittels des Kolbens (14) und Erzeugen elektrischer Energie,b) Betreiben einer an dem Kolben (14) angeordneten Sensoranordnung (28) mit der elektrischen Energie und Ermitteln von Betriebsdaten des Kolbenspeichersystems (10) mittels der Sensoranordnung,c) Drahtloses Übermitteln der Betriebsdaten.The invention relates to a piston accumulator system (10) with an accumulator housing (12) and a flying piston (14) which separates a gas space (16) and a liquid space (18) in the accumulator housing (12), with a monitoring module (20) connected to it the piston (14) is arranged, which by means of the piston (14) drivable energy generation unit (24) for generating electrical energy, an energy storage unit (26) for storing the electrical energy, a sensor arrangement (28) for determining operating data of the piston storage system (10 ) and a radio unit (32) for transmitting the operating data. The invention also relates to a monitoring module (20) to be arranged on a piston (14) of a piston accumulator system (10) having an energy generation unit (24) which can be driven by means of the piston (14) and has a housing part and a housing part along a longitudinal axis (15). movable moving part, wherein the energy generation unit (24) is set up to generate electrical energy from a movement of the moving part relative to the housing part, an energy storage unit (26), a sensor arrangement (28) and a radio unit (32). Finally, the invention relates to a method for monitoring a piston accumulator system (10) with a flying piston (14), with the steps of a) driving an energy generation unit (24) by means of the piston (14) and generating electrical energy, b) operating a piston ( 14) arranged sensor arrangement (28) with the electrical energy and determination of operating data of the piston accumulator system (10) by means of the sensor arrangement, c) wireless transmission of the operating data.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kolbenspeichersystem mit einem Speichergehäuse und einem fliegenden Kolben, der einen Gasraum und einen Flüssigkeitsraum in dem Speichergehäuse voneinander trennt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Überwachen eines Kolbenspeichersystems.The invention relates to a piston accumulator system with an accumulator housing and a flying piston which separates a gas space and a liquid space in the accumulator housing from one another. The invention also relates to a method for monitoring a piston accumulator system.
Kolbenspeichersysteme werden zum zyklischen Zwischenspeichern und Abgeben mechanischer Energie eingesetzt, insbesondere bei kurzzeitigem Bedarf an hohen mechanischen Leistungen. Zum Speichern der mechanischen Energie wird Flüssigkeit, typischerweise Öl, in den Flüssigkeitsraum gepumpt, sodass Gas, typischerweise Stickstoff, im Gasraum mittels des Kolbens komprimiert wird. Dabei erhöht sich der Druck im Gasraum. Um den geladenen Zustand des Kolbenspeichersystems zu sichern, wird ein Abfließen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum verhindert, typischerweise durch Schließen eines Ventils. Zum Entladen des Kolbenspeichersystems wird ein Abfließen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum ermöglicht, typischerweise durch Öffnen des Ventils, sodass der Gasdruck über den Kolben Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum treibt.Piston accumulator systems are used for cyclical intermediate storage and delivery of mechanical energy, especially when there is a short-term need for high mechanical power. To store the mechanical energy, liquid, typically oil, is pumped into the liquid space, so that gas, typically nitrogen, is compressed in the gas space by means of the piston. This increases the pressure in the gas space. In order to ensure the charged state of the piston accumulator system, liquid is prevented from flowing out of the liquid space, typically by closing a valve. To discharge the piston storage system, liquid is allowed to flow out of the liquid space, typically by opening the valve, so that the gas pressure drives liquid out of the liquid space via the piston.
Aus
Aus
In vielen Fällen ist die Funktionstüchtigkeit eines Kolbenspeichersystems für die Sicherheit einer Anlage mit dem Kolbenspeichersystem von entscheidender Bedeutung. So werden Kolbenspeichersysteme beispielsweise eingesetzt, um Flügel von Windkraftanlagen bei drohender Überlastung, etwa durch Sturmböen, aus dem Wind zu drehen. Ein gefährlicher Versagensmechanismus bei Kolbenspeichersystemen ist eine Leckage am Kolben vorbei, wobei Gas aus dem Gasraum in den Flüssigkeitsraum gelangen kann oder umgekehrt Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum in den Gasraum gelangen kann.In many cases, the functionality of a piston accumulator system is of crucial importance for the safety of a system with the piston accumulator system. Piston accumulator systems are used, for example, to turn the blades of wind turbines out of the wind when there is a threat of overload, for example due to gusts of wind. A dangerous failure mechanism in piston accumulator systems is leakage past the piston, in which case gas can enter the liquid space from the gas space or, conversely, liquid can enter the gas space from the liquid space.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Betriebssicherheit von Kolbenspeichersystemen zu verbessern.It is an object of the invention to improve the operational safety of piston accumulator systems.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kolbenspeichersystem gemäß Anspruch 1, ein Überwachungsmodul gemäß Anspruch 15 sowie ein Überwachungsverfahren gemäß Anspruch 25. Die jeweiligen Unteransprüche und die Beschreibung geben vorteilhafte Ausführungsformen bzw. Varianten an.This object is achieved according to the invention by a piston accumulator system according to claim 1, a monitoring module according to
Erfindungsgemäßes KolbenspeichersystemPiston accumulator system according to the invention
Erfindungsgemäß ist ein Kolbenspeichersystem vorgesehen. Das Kolbenspeichersystem weist ein Speichergehäuse auf. Das Kolbenspeichersystem weist ferner einen fliegenden Kolben auf. Der fliegende Kolben trennt einen Gasraum und einen Flüssigkeitsraum in dem Speichergehäuse voneinander. Der fliegende Kolben weist keine mechanische Verbindung aus dem Speichergehäuse heraus auf. Insbesondere ist keine aus dem Speichergehäuse herausführende Kolbenstange vorhanden. Der Gasraum ist typischerweise mit Stickstoff gefüllt. Der Flüssigkeitsraum ist typischerweise mit Öl gefüllt. Das Kolbenspeichersystem kann eine Pumpe aufweisen, um Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum zu pumpen.According to the invention, a piston accumulator system is provided. The piston accumulator system has an accumulator housing. The piston accumulator system also has a flying piston. The flying piston separates a gas space and a liquid space in the storage housing from one another. The flying piston has no mechanical connection from the accumulator housing. In particular, there is no piston rod extending out of the storage housing. The gas space is typically filled with nitrogen. The liquid space is typically filled with oil. The piston accumulator system can have a pump in order to pump liquid into the liquid space.
Erfindungsgemäß ist ein Überwachungsmodul an dem Kolben angeordnet. Das Überwachungsmodul weist Folgendes auf:
- - eine mittels des Kolbens antreibbare Energiegewinnungseinheit zum Erzeugen elektrischer Energie,
- - eine Energiespeichereinheit zum Speichern der elektrischen Energie,
- - eine Sensoranordnung zum Ermitteln von Betriebsdaten des Kolbenspeichersystems und
- - eine Funkeinheit zum Übermitteln der Betriebsdaten.
- - an energy generation unit that can be driven by means of the piston to generate electrical energy,
- - an energy storage unit for storing electrical energy,
- - A sensor arrangement for determining operating data of the piston accumulator system and
- - a radio unit for transmitting the operating data.
Das Überwachungsmodul ist vorzugsweise ein unten beschriebenes, erfindungsgemäßes Überwachungsmodul. Das Kolbenspeichersystem kann vorteilhaft mit einem unten beschriebenen, erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren überwacht werden.The monitoring module is preferably a monitoring module according to the invention as described below. The piston accumulator system can advantageously be monitored using a monitoring method according to the invention described below.
Die Energiegewinnungseinheit kann für das Überwachungsmodul nutzbare elektrische Energie aus mechanischer, insbesondere kinetischer, und/oder thermischer Energie des Kolbens gewinnen (erzeugen). Die mechanische Energie kann insbesondere kinetische Energie einer Starrkörperbewegung des Kolbens sein. Zur Erzeugung der elektrischen Energie kann die Energiegewinnungseinheit einen gegenüber einer Spule bewegbaren Magneten und/oder ein auf einem Piezoelement abgestütztes Massestück aufweisen. Eine Änderung der Beschleunigung des Kolbens führt zu einer zur Gewinnung elektrischer Energie nutzbaren Auslenkung des Magneten bzw. Massestücks. Zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie kann die Energiegewinnungseinheit einen thermoelektrischen und/oder pyroelektrischen Generator, insbesondere ein Peltierelement, aufweisen. An dem Kolben kann ein hierfür nutzbarer Temperaturgradient anliegen, da sich das Gas in dem Gasraum beim Aufladen bzw. Entladen des Kolbenspeichersystems erwärmt bzw. abkühlt.The energy generation unit can generate electrical energy that can be used for the monitoring module from mechanical, in particular kinetic, and / or thermal energy of the piston. The mechanical energy can in particular be kinetic energy of a rigid body movement of the piston. To generate the electrical energy, the energy generation unit can have a magnet that can be moved relative to a coil and / or a piece of mass supported on a piezo element. A change in the acceleration of the piston leads to a deflection of the magnet or piece of mass that can be used to generate electrical energy. To convert thermal energy into electrical energy, the energy generation unit can have a thermoelectric and / or pyroelectric generator, in particular a Peltier element. A temperature gradient that can be used for this purpose can be applied to the piston, since the gas in the gas space is heated or cooled when the piston storage system is being charged or discharged.
Die Energiegewinnungseinheit kann alternativ oder zusätzlich zur Energiegewinnung mittels des Antriebs durch den Kolben eine Fotodiode zum Umwandeln von elektro-magnetischen Wellen, insbesondere von Licht, in elektrische Energie aufweisen. Zur Bereitstellung der elektro-magnetischen Wellen kann eine Lichtquelle an dem Speichergehäuse vorgesehen sein, insbesondere dem Kolben zugewandt an einer Stirnseite des Gasraums.As an alternative or in addition to generating energy by means of the drive through the piston, the energy generation unit can have a photodiode for converting electromagnetic waves, in particular light, into electrical energy. To provide the electromagnetic waves, a light source can be provided on the storage housing, in particular facing the piston on an end face of the gas space.
Die gewonnene elektrische Energie kann in der Energiespeichereinheit vorgehalten werden, bis sie zum Betreiben der Sensoranordnung und/oder der Funkeinheit benötigt wird. Der Betrieb der Sensoranordnung und der Funkeinheit kann daher unabhängig von der aktuellen Erzeugung elektrischer Energie durch die Energiegewinnungseinheit erfolgen. Die Energiegewinnungseinheit, die Sensoranordnung und die Funkeinheit sind grundsätzlich mit der Energiespeichereinheit elektrisch verbunden. Die vorgenannten Komponenten können dadurch von der Energiespeichereinheit mit elektrischer Energie versorgt werden.The electrical energy obtained can be held in the energy storage unit until it is required to operate the sensor arrangement and / or the radio unit. The sensor arrangement and the radio unit can therefore be operated independently of the current generation of electrical energy by the energy generation unit. The energy generation unit, the sensor arrangement and the radio unit are fundamentally electrically connected to the energy storage unit. The aforementioned components can thereby be supplied with electrical energy from the energy storage unit.
Die Sensoranordnung weist wenigstens einen Sensor auf. Die Betriebsdaten können die Messwerte des Sensors bzw. der Sensoren umfassen. Alternativ oder zusätzlich können die Betriebsdaten aus den Messwerten abgeleitet sein. Die Sensoranordnung kann eine Auswerteeinheit zum Verarbeiten von Messwerten der Sensoranordnung aufweisen.The sensor arrangement has at least one sensor. The operating data can include the measured values of the sensor or sensors. Alternatively or additionally, the operating data can be derived from the measured values. The sensor arrangement can have an evaluation unit for processing measured values of the sensor arrangement.
Der Kolben weist typischerweise eine Dichtungsanordnung auf. Die ermittelten Betriebsdaten können insbesondere zur Überwachung der Dichtungsanordnung, vorzugsweise im Rahmen eines unten beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens, dienen. Die Dichtungsanordnung kann eine oder mehrere Dichtungseinrichtungen mit jeweils einem oder mehreren Dichtelementen mit jeweils einem oder mehreren dynamischen und/oder statischen Dichtabschnitten aufweisen.The piston typically has a seal arrangement. The operating data determined can be used in particular to monitor the sealing arrangement, preferably in the context of a method according to the invention described below. The sealing arrangement can have one or more sealing devices, each with one or more sealing elements, each with one or more dynamic and / or static sealing sections.
Die Funkeinheit ist grundsätzlich für ein drahtloses Übermitteln der Betriebsdaten eingerichtet. Die Funkeinheit kann hierzu einen Funksender aufweisen. Vorzugsweise ist die Funkeinheit auch zum Empfangen von Funksignalen, beispielsweise enthaltend Steuerungsinformationen für das Überwachungsmodul, eingerichtet. Die Funkeinheit kann dann einen kombinierten Funksender-/empfänger aufweisen. Die Funkeinheit kann insbesondere einen Radiofrequenzfunksender bzw. Radiofrequenzfunksender/-empfänger oder einen Lichtwellenfunksender bzw. Lichtwellenfunksender/-empfänger aufweisen. Die Funkeinheit kann ein Bluetooth-Modul aufweisen. Die Funkeinheit kann einen Mikrocontroller umfassen.The radio unit is basically set up for wireless transmission of the operating data. The radio unit can have a radio transmitter for this purpose. The radio unit is preferably also set up to receive radio signals, for example containing control information for the monitoring module. The radio unit can then have a combined radio transmitter / receiver. The radio unit can in particular have a radio frequency radio transmitter or radio frequency radio transmitter / receiver or a lightwave radio transmitter or lightwave radio transmitter / receiver. The radio unit can be a Bluetooth module exhibit. The radio unit can comprise a microcontroller.
Das erfindungsgemäße Kolbenspeichersystem erlaubt eine autarke Überwachung seines Betriebszustandes durch Erfassung und Übermittlung von Betriebsdaten. Eine externe Energiequelle bzw. eine Energieversorgung von außen ist hierzu nicht erforderlich. Durch die fortlaufende bzw. wiederholte Energieerzeugung am Kolben steht auch nach sehr langen Betriebszeiten die zur Überwachung erforderliche Energie zur Verfügung. Die Betriebsdaten können unmittelbar am (von außen nicht zugänglichen) Kolben erfasst werden und insbesondere den Kolben selbst betreffen. Unerwünschte, insbesondere gefährliche, Betriebszustände können bei dem erfindungsgemäßen Kolbenspeichersystem erkannt werden, so dass ggf. rechtzeitig geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.The piston accumulator system according to the invention allows autonomous monitoring of its operating state by recording and transmitting operating data. An external energy source or an external energy supply is not required for this. Due to the continuous or repeated generation of energy at the piston, the energy required for monitoring is available even after very long operating times. The operating data can be recorded directly on the piston (which is not accessible from the outside) and, in particular, relate to the piston itself. Undesired, in particular dangerous, operating states can be recognized in the piston accumulator system according to the invention, so that suitable countermeasures can be initiated in good time, if necessary.
Die Sensoranordnung kann
- - einen Gasdrucksensor zur Messung eines Gasdrucks im Gasraum und/oder
- - einen Flüssigkeitsdrucksensor zur Messung eines Flüssigkeitsdrucks im Flüssigkeitsraum und/oder
- - einen Temperatursensor, insbesondere zur Messung einer Temperatur im Gasraum und/oder
- - einen Beschleunigungssensor und/oder
- - einen Distanzsensor, insbesondere zur Messung eines Abstands des Kolbens von einer Wandung, vorzugsweise einer den Gasraum begrenzenden Stirnseite, des Speichergehäuses und/oder
- - einen Impedanzsensor zur Messung einer Impedanz in dem Gasraum aufweisen. Es kann ein weiterer Temperatursensor zur Messung einer Temperatur im Flüssigkeitsraum vorgesehen sein. Der Distanzsensor ist vorzugsweise ein Infrarot-Distanzsensor. Mittels der vorgenannten Sensoren können Betriebsdaten des Kolbenspeichersystems ermittelt werden. Aus der Kombination verschiedener Messwerte der Sensoren bzw. aus der Veränderung der Messwerte kann auf einen Betriebszustand des Kolbenspeichersystems geschlossen werden.
- - A gas pressure sensor for measuring a gas pressure in the gas space and / or
- - A liquid pressure sensor for measuring a liquid pressure in the liquid space and / or
- - A temperature sensor, in particular for measuring a temperature in the gas space and / or
- - an acceleration sensor and / or
- a distance sensor, in particular for measuring a distance between the piston and a wall, preferably an end face delimiting the gas space, of the storage housing and / or
- - Have an impedance sensor for measuring an impedance in the gas space. Another temperature sensor can be provided for measuring a temperature in the liquid space. The distance sensor is preferably an infrared distance sensor. Operating data of the piston accumulator system can be determined by means of the aforementioned sensors. An operating state of the piston accumulator system can be inferred from the combination of different measured values from the sensors or from the change in the measured values.
Vorteilhafterweise weist der Kolben eine Dichtungseinrichtung mit einem ersten und einem zweiten dynamischen Dichtabschnitt auf. Die beiden dynamischen Dichtabschnitte dichten den Kolben gegen das Speichergehäuse ab. Bei einer Bewegung des Kolbens gleiten die dynamischen Dichtabschnitte am Speichergehäuse entlang. Durch zwei dynamische Dichtabschnitte kann eine besonders wirksame Trennung des Flüssigkeitsraums vom Gasraum erreicht werden. Insbesondere kann einer der Dichtabschnitte vorrangig den Gasraum abdichten und der andere Dichtabschnitt vorrangig den Flüssigkeitsraum. Die beiden dynamischen Dichtabschnitte können an einem gemeinsamen Dichtelement ausgebildet sein. Dies kann die Fertigung, insbesondere die Montage am Kolben, vereinfachen.The piston advantageously has a sealing device with a first and a second dynamic sealing section. The two dynamic sealing sections seal the piston against the accumulator housing. When the piston moves, the dynamic sealing sections slide along the accumulator housing. A particularly effective separation of the liquid space from the gas space can be achieved by means of two dynamic sealing sections. In particular, one of the sealing sections can primarily seal the gas space and the other sealing section primarily the liquid space. The two dynamic sealing sections can be formed on a common sealing element. This can simplify production, in particular assembly on the piston.
Das Sensorsystem kann einen Innerdichtungsdrucksensor zur Messung eines Innerdichtungsdrucks zwischen dem ersten und dem zweiten dynamischen Dichtabschnitt aufweisen. Die Messung des Innerdichtungsdrucks eröffnet erweiterte Diagnosemöglichkeiten, insbesondere im Hinblick auf eine Leckage an dem einen oder dem anderen dynamischen Dichtabschnitt.The sensor system can have an inner seal pressure sensor for measuring an inner seal pressure between the first and the second dynamic sealing section. The measurement of the inner seal pressure opens up expanded diagnostic options, in particular with regard to a leak at one or the other dynamic sealing section.
Die Dichtungseinrichtung kann ein erstes Dichtelement mit einer Haltenut aufweisen, in der ein zweites Dichtelement angeordnet ist. Je einer der beiden dynamischen Dichtabschnitte kann an dem ersten bzw. dem zweiten Dichtelement ausgebildet sein. Alternativ können die beiden dynamischen Dichtabschnitte an dem ersten Dichtelement ausgebildet sein. Das erste Dichtelement kann seinerseits in einer Aufnahmenut des Kolbens angeordnet sein. Das erste Dichtelement kann aus einem zähelastischen bzw. elastischplastischen Material, insbesondere einem Thermoplasten, beispielsweise PTFE, bestehen. Das zweite Dichtelement kann aus einem gummielastischen bzw. hyperelastischen Material, insbesondere einem Elastomer, bestehen.The sealing device can have a first sealing element with a retaining groove in which a second sealing element is arranged. One of the two dynamic sealing sections can be formed on the first or the second sealing element. Alternatively, the two dynamic sealing sections can be formed on the first sealing element. The first sealing element can in turn be arranged in a receiving groove of the piston. The first sealing element can consist of a tough elastic or elastic plastic material, in particular a thermoplastic, for example PTFE. The second sealing element can consist of a rubber-elastic or hyper-elastic material, in particular an elastomer.
Wenigstens ein Druckkanal kann sich durch das erste Dichtelement hindurch erstrecken. Der Druckkanal dient der Übertragung des Innerdichtungsdrucks zu dem Innerdichtungsdrucksensor. Vorzugsweise sind mehrere Druckkanäle ausgebildet und insbesondere gleichmäßig über den Umfang des ersten Dichtelements verteilt angeordnet.At least one pressure channel can extend through the first sealing element. The pressure channel is used to transmit the inner seal pressure to the inner seal pressure sensor. A plurality of pressure channels are preferably formed and in particular are arranged distributed uniformly over the circumference of the first sealing element.
Bei einer ersten Weiterbildung kann der Druckkanal sich von der Haltenut, insbesondere einem Nutgrund der Haltenut, ausgehend durch das erste Dichtelement hindurch erstrecken. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden dynamischen Dichtabschnitte typischerweise an dem ersten Dichtelement ausgebildet. Das zweite Dichtelement kann einen oder zwei weitere dynamische Dichtabschnitte zur Abdichtung an dem Speichergehäuse aufweisen. Das zweite Dichtelement kann zwei statische Dichtabschnitte zur Abdichtung an dem ersten Dichtelement aufweisen. Das zweite Dichtelement kann einen V-förmigen Querschnitt aufweisen. An den Schenkeln des V-förmigen Querschnitts sind dann die beiden statischen Dichtabschnitte und an der Spitze der weitere dynamische Dichtabschnitt ausgebildet. Alternativ kann das zweite Dichtelement einen X-förmigen Querschnitt (mit zwei weiteren dynamischen und zwei statischen Dichtabschnitten) aufweisen. Der Druckkanal kann zwischen den beiden statischen Dichtabschnitten des zweiten Dichtelements in der Haltenut münden. Der Innerdichtungsdrucksensor ermöglicht dann die Diagnose einer Verdrillung des zweiten DichtelementsIn a first development, the pressure channel can extend from the retaining groove, in particular a groove base of the retaining groove, through the first sealing element. In this embodiment, the two dynamic sealing sections are typically formed on the first sealing element. The second sealing element can have one or two further dynamic sealing sections for sealing on the storage housing. The second sealing element can have two static sealing sections for sealing on the first sealing element. The second sealing element can have a V-shaped cross section. The two static sealing sections are then formed on the legs of the V-shaped cross section and the further dynamic sealing section is formed at the tip. Alternatively, the second sealing element can have an X-shaped cross-section (with two further dynamic and two static sealing sections) exhibit. The pressure channel can open into the retaining groove between the two static sealing sections of the second sealing element. The inner seal pressure sensor then enables the diagnosis of a twisting of the second sealing element
Bei einer alternativen Weiterbildung kann die Dichtungseinrichtung zwei Haltenuten aufweisen, in denen jeweils ein zweites Dichtelement angeordnet ist. An den beiden zweiten Dichtelementen kann jeweils einer der beiden dynamischen Dichtabschnitte ausgebildet sein. Wenn die beiden dynamischen Dichtabschnitte an dem ersten Dichtelement ausgebildet sind, kann an den beiden zweiten Dichtelementen jeweils ein weiterer dynamischer Dichtabschnitt ausgebildet sein. Der Druckkanal kann sich zwischen den beiden Haltenuten erstrecken. Dies ermöglicht eine Überwachung der beiden zweiten Dichtelemente.In an alternative development, the sealing device can have two retaining grooves, in each of which a second sealing element is arranged. One of the two dynamic sealing sections can each be formed on the two second sealing elements. If the two dynamic sealing sections are formed on the first sealing element, a further dynamic sealing section can be formed on each of the two second sealing elements. The pressure channel can extend between the two retaining grooves. This enables the two second sealing elements to be monitored.
Das erste Dichtelement kann einen Fortsatz aufweisen, durch welchen der Druckkanal verläuft. Dass erste Dichtelement kann beidseits des Fortsatzes über jeweils ein Vorspannelement der Dichtungseinrichtung vorgespannt sein. Die Vorspannung des ersten Dichtelements gegen das Speichergehäuse mittels der Vorspannelemente erlaubt die Verwendung von Materialien für das erste Dichtelement, welche selbst über keine ausreichende Elastizität verfügen, jedoch im Hinblick auf ihre Dichteigenschaften Vorteile besitzen, wie beispielsweise zähelastische Materialien. Durch den Fortsatz können die Vorspannelemente voneinander beabstandet sein. Die Vorspannelemente können das erste Dichtelement gegenüber dem Kolben statisch abdichten. Die Vorspannelemente können als O-Ringe, vorzugsweise aus gummielastischem Material, ausgebildet sein. In der Aufnahmenut des Kolbens kann eine Rücknehmung für einen Eingriff des Fortsatzes ausgebildet sein.The first sealing element can have an extension through which the pressure channel runs. The first sealing element can be prestressed on both sides of the extension via a prestressing element of the sealing device. The prestressing of the first sealing element against the storage housing by means of the prestressing elements allows the use of materials for the first sealing element which themselves do not have sufficient elasticity, but have advantages with regard to their sealing properties, such as tough elastic materials. The pretensioning elements can be spaced apart from one another by the extension. The prestressing elements can statically seal the first sealing element with respect to the piston. The prestressing elements can be designed as O-rings, preferably made of rubber-elastic material. A recess for engaging the extension can be formed in the receiving groove of the piston.
Das Kolbenspeichersystem kann eine einstufige Dichtungsanordnung an dem Kolben aufweisen, insbesondere mit einer zuvor beschriebenen Dichtungseinrichtung mit einem ersten und einem zweiten dynamischen Dichtabschnitt.The piston accumulator system can have a single-stage sealing arrangement on the piston, in particular with a previously described sealing device with a first and a second dynamic sealing section.
Alternativ kann der Kolben eine zweistufige Dichtungsanordnung mit einer flüssigkeitsseitigen Dichtungseinrichtung und einer gasseitigen Dichtungseinrichtung aufweisen. Dies erlaubt eine spezifische Gestaltung bzw. Auslegung der jeweils gasseitig bzw. flüssigkeitsseitig angeordneten Dichtungseinrichtung. Die gasseitige und/oder die flüssigkeitsseitige Dichtungseinrichtung können je eine zuvor beschriebene Dichtungseinrichtung mit zwei dynamischen Dichtabschnitten sein.Alternatively, the piston can have a two-stage sealing arrangement with a liquid-side sealing device and a gas-side sealing device. This allows a specific design or layout of the sealing device which is respectively arranged on the gas side or on the liquid side. The gas-side and / or the liquid-side sealing device can each be a previously described sealing device with two dynamic sealing sections.
Das Sensorsystem kann einen Zwischendichtungsdrucksensor zur Messung eines Zwischendichtungsdrucks zwischen der flüssigkeitsseitigen und der gasseitigen Dichtungseinrichtung aufweisen. Die Messung des Zwischendichtungsdrucks eröffnet erweiterte Diagnosemöglichkeiten, insbesondere im Hinblick auf eine Leckage an der flüssigkeitsseitigen und/oder der gasseitigen Dichtungseinrichtung.The sensor system can have an intermediate seal pressure sensor for measuring an intermediate seal pressure between the liquid-side and the gas-side sealing device. The measurement of the intermediate seal pressure opens up expanded diagnostic options, in particular with regard to a leak at the liquid-side and / or the gas-side sealing device.
An dem Speichergehäuse, insbesondere an einer den Gasraum begrenzenden Stirnseite des Speichergehäuses, kann eine weitere Funkeinheit angeordnet sein. Die weitere Funkeinheit kann von der Funkeinheit des Überwachungsmoduls übermittelte Betriebsdaten empfangen und vorzugsweise zur Weiterverarbeitung weiterleiten und/oder zwischenspeichern. Durch das Gas im Gasraum werden Funksignale nur wenig gedämpft, sodass die Funkeinheit des Überwachungsmoduls mit einer besonders geringen Leistung betrieben werden kann. Die weitere Funkeinheit am Speichergehäuse weist einen Funkempfänger, vorzugsweise einen kombinierten Funkempfänger/-sender, auf. In letzterem Fall kann die weitere Funkeinheit am Speichergehäuse Steuerungsinformationen für das Überwachungsmodul an die zum Empfangen von Funksignalen eingerichtete Funkeinheit des Überwachungsmoduls übermitteln.A further radio unit can be arranged on the storage housing, in particular on an end face of the storage housing that delimits the gas space. The further radio unit can receive operating data transmitted by the radio unit of the monitoring module and preferably forward and / or temporarily store them for further processing. Radio signals are only slightly attenuated by the gas in the gas space, so that the radio unit of the monitoring module can be operated with particularly low power. The further radio unit on the storage housing has a radio receiver, preferably a combined radio receiver / transmitter. In the latter case, the further radio unit on the storage housing can transmit control information for the monitoring module to the radio unit of the monitoring module which is set up to receive radio signals.
Es kann vorgesehen sein, dass der Kolben eine gasraumseitige Mulde aufweist, und dass zumindest die Energiegewinnungseinheit, die Energiespeichereinheit und die Funkeinheit des Überwachungsmoduls in der Mulde angeordnet sind. Vorzugsweise sind auch einige oder alle Sensoren der Sensoranordnung in der Mulde angeordnet. In der Mulde angeordnet bedeutet, dass die genannten Komponenten zumindest in die Mulde hineinreichen und vorzugsweise nicht aus der Mulde herausragen. Diese Anordnung erlaubt eine stabile und geschützte Befestigung der vorgenannten Komponenten.It can be provided that the piston has a depression on the gas space side, and that at least the energy generation unit, the energy storage unit and the radio unit of the monitoring module are arranged in the depression. Preferably, some or all of the sensors of the sensor arrangement are also arranged in the trough. Arranged in the trough means that the components mentioned at least extend into the trough and preferably do not protrude from the trough. This arrangement allows a stable and protected attachment of the aforementioned components.
Die Energiespeichereinheit kann einen Akkumulator und/oder einen Kondensator aufweisen. Ein Akkumulator erlaubt das Speichern größerer Mengen elektrischer Energie. Ein Kondensator kann besonders schnell geladen bzw. entladen werden.The energy storage unit can have an accumulator and / or a capacitor. An accumulator allows the storage of larger amounts of electrical energy. A capacitor can be charged or discharged particularly quickly.
Die Energiegewinnungseinheit kann einen Energiewandler zum Umwandeln von in einem thermischen und/oder mechanischen Energiespeicher gespeicherter thermischer bzw. mechanischer Energie in elektrische Energie aufweisen. Der Energiegehalt des thermischen bzw. mechanischen Energiespeichers kann mittels des Kolbens erhöht werden. Der mechanische Energiespeicher kann beispielsweise ein Schwungrad sein.The energy generation unit can have an energy converter for converting thermal or mechanical energy stored in a thermal and / or mechanical energy store into electrical energy. The energy content of the thermal or mechanical energy store can be increased by means of the piston. The mechanical energy store can be a flywheel, for example.
Dass Kolbenspeichersystem kann einen Aktor zur Beeinflussung des Kolbens aufweisen. Der Aktor ist grundsätzlich am Kolben selbst angeordnet und kann Teil des Überwachungsmoduls sein. Der Aktor kann ein aktiv steuerbares Ventil sein. Der Aktor kann ein elektrisch beeinflussbares Material, beispielsweise ein piezoelektrisches Material, aufweisen. Der Aktor kann einen Bypass zur Umgehung eines Dichtabschnitts, eines Dichtelements oder einer Dichtungseinrichtung einer Dichtungsanordnung des Kolbens eröffnen bzw. verschließen. Dadurch kann die Schmierung der Dichtungsanordnung beeinflusst, insbesondere erhöht, werden. Der Aktor ist grundsätzlich elektrisch mit der Energiespeichereinheit des Überwachungsmoduls verbunden. Der Aktor kann daher von der Energiespeichereinheit mit elektrischer Energie versorgt werden.The piston accumulator system can have an actuator for influencing the piston. The actuator is basically arranged on the piston itself and can be part of the monitoring module. The actuator can be an actively controllable valve. Of the The actuator can have an electrically influenceable material, for example a piezoelectric material. The actuator can open or close a bypass for bypassing a sealing section, a sealing element or a sealing device of a sealing arrangement of the piston. As a result, the lubrication of the sealing arrangement can be influenced, in particular increased. The actuator is basically electrically connected to the energy storage unit of the monitoring module. The actuator can therefore be supplied with electrical energy from the energy storage unit.
Das Überwachungsmodul kann weiterhin einen Spannungswandler, vorzugsweise einen Gleichspannungswandler, aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung der Energiegewinnungseinheit auf eine maximale Eingangsspannung der Energiespeichereinheit zu erhöhen. Durch Erhöhen der der Energiespeichereinheit zur Verfügung gestellten Spannung kann eine größere Menge elektrische Energie gespeichert werden. Ferner kann die Energiespeichereinheit bei größeren Spannungen größere elektrische Leistungen abgeben.The monitoring module can furthermore have a voltage converter, preferably a DC voltage converter, which is set up to increase an output voltage of the energy generation unit to a maximum input voltage of the energy storage unit. By increasing the voltage made available to the energy storage unit, a larger amount of electrical energy can be stored. Furthermore, the energy storage unit can deliver greater electrical power at higher voltages.
Das Überwachungsmodul kann lösbar an dem Kolben befestigt sein. Das Überwachungsmodul kann dann einfach vom Kolben entfernt werden, wenn das Überwachungsmodul oder der Kolben ausgetauscht werden sollen. Vorzugsweise ist das Überwachungsmodul magnetisch an dem Kolben gehalten. Das Befestigen bzw. Entfernen des Überwachungsmoduls kann dann besonders schnell und einfach erfolgen, insbesondere ohne Werkzeug.The monitoring module can be releasably attached to the piston. The monitoring module can then simply be removed from the piston when the monitoring module or the piston are to be replaced. The monitoring module is preferably held magnetically on the piston. The monitoring module can then be attached or removed particularly quickly and easily, in particular without tools.
Einer Kolbenanordnung, insbesondere für ein oben beschriebenes, erfindungsgemäßes Kolbenspeichersystem, aufweisend
- - einen Kolben mit einer Aufnahmenut,
- - ein in der Aufnahmenut angeordnetes erstes Dichtelement mit zwei dynamischen Dichtabschnitten und mit wenigstens einer Haltenut, wobei sich ein Druckkanal durch das Halteelement hindurch erstreckt,
- - zwei Vorspannelemente, die beidseits eines Fortsatzes des ersten Dichtelements, durch welchen der Druckkanal verläuft, das erste Dichtelement vorspannen, und
- - wenigstens ein zweites Dichtelement, das in der Aufnahmenut angeordnet ist, wird ein eigener erfinderischer Gehalt zugeschrieben. In die Aufnahmenut kann ein Anschlusskanal für einen (Innerdichtungs-) Drucksensor münden.
- - a piston with a receiving groove,
- - A first sealing element arranged in the receiving groove with two dynamic sealing sections and with at least one holding groove, with a pressure channel extending through the holding element,
- two prestressing elements which prestress the first sealing element on both sides of an extension of the first sealing element through which the pressure channel runs, and
- - At least one second sealing element, which is arranged in the receiving groove, is assigned an inventive content of its own. A connection channel for an (inner seal) pressure sensor can open into the receiving groove.
Ebenfalls als erfinderisch wird eine Dichtungseinrichtung, insbesondere für eine solche Kolbenanordnung, angesehen, die Folgendes aufweist:
- - ein erstes Dichtelement mit einer Haltenut, wobei sich ein Druckkanal von der Haltenut, insbesondere einem Nutgrund der Haltenut, ausgehend durch das erste Dichtelement hindurch erstreckt,
- - zwei Vorspannelemente, die beidseits eines Fortsatzes des ersten Dichtelements, durch welchen der Druckkanal verläuft, angeordnet sind,
- - ein zweites Dichtelement mit einem ersten und einem zweiten statischen Dichtabschnitt, das in der Aufnahmenut angeordnet ist, wobei der Druckkanal zwischen dem ersten und dem zweiten statischen Dichtabschnitt mündet.
- a first sealing element with a retaining groove, a pressure channel extending from the retaining groove, in particular a groove base of the retaining groove, through the first sealing element,
- - two prestressing elements, which are arranged on both sides of an extension of the first sealing element through which the pressure channel runs,
- - A second sealing element with a first and a second static sealing section, which is arranged in the receiving groove, wherein the pressure channel opens between the first and the second static sealing section.
Erfindungsgemäßes ÜberwachungsmodulMonitoring module according to the invention
In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt ferner ein Überwachungsmodul zum Anordnen an einem Kolben eines Kolbenspeichersystems, insbesondere eines oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Kolbenspeichersystems. Das Überwachungsmodul weist Folgendes auf:
- - eine mittels des Kolbens antreibbare Energiegewinnungseinheit mit einem, vorzugsweise ringförmigen, Gehäuseteil und einem relativ zu dem Gehäuseteil entlang einer Längsachse beweglichen Bewegungsteil, wobei die Energiegewinnungseinheit dazu eingerichtet ist, aus einer Bewegung des Bewegungsteils relativ zu dem Gehäuseteil elektrische Energie zu erzeugen,
- - eine Energiespeichereinheit zum Speichern der elektrischen Energie,
- - eine Sensoranordnung zum Ermitteln von Betriebsdaten des Kolbenspeichersystems und
- - eine Funkeinheit, insbesondere mit einem Bluetooth-Modul, zum Übermitteln der Betriebsdaten.
- - An energy generation unit that can be driven by means of the piston and has a, preferably ring-shaped, housing part and a moving part that is movable relative to the housing part along a longitudinal axis, the energy generation unit being set up to generate electrical energy from a movement of the moving part relative to the housing part,
- - an energy storage unit for storing electrical energy,
- - A sensor arrangement for determining operating data of the piston accumulator system and
- - A radio unit, in particular with a Bluetooth module, for transmitting the operating data.
Das erfindungsgemäße Überwachungsmodul kann weitere Merkmale des Überwachungsmoduls des erfindungsgemäßen Kolbenspeichersystems aufweisen.The monitoring module according to the invention can have further features of the monitoring module of the piston accumulator system according to the invention.
Die Energiegewinnungseinheit kann für das Überwachungsmodul nutzbare elektrische Energie aus mechanischer Energie des Kolbens gewinnen (erzeugen). The energy generation unit can generate usable electrical energy from mechanical energy of the piston for the monitoring module.
Hierzu wird eine Relativbewegung von Bewegungsteil und Gehäuseteil ausgenutzt. Das Gehäuseteil ist typischerweise an dem Kolben befestigbar. Das Bewegungsteil kann in dem Gehäuseteil aufgenommen sein. Eine Relativbewegung von Gehäuseteil und Bewegungsteil kann stattfinden, wenn sich die Beschleunigung des Kolbens, und mithin des typischerweise an dem Kolben befestigten Gehäuseteils, ändert. Typischerweise ist auch der Kolben entlang der Längsachse in einem Speichergehäuse des Kolbenspeichersystems beweglich. Zur Erzeugung der elektrischen Energie kann die Energiegewinnungseinheit ein auf einem Piezoelement abgestütztes Massestück aufweisen. Eine Änderung der Beschleunigung des Kolbens und mithin des Überwachungsmoduls führt zu einer zur Gewinnung elektrischer Energie nutzbaren Auslenkung des Massestücks. Durch die Auslenkung des Massestücks kann das Piezoelement deformiert werden, sodass es elektrische Energie erzeugt.For this purpose, a relative movement of the moving part and the housing part is used. The housing part can typically be attached to the piston. The moving part can be received in the housing part. A relative movement of the housing part and the moving part can take place when the acceleration of the piston, and thus of the housing part typically attached to the piston, changes. The piston is also typical movable along the longitudinal axis in an accumulator housing of the piston accumulator system. To generate the electrical energy, the energy generation unit can have a piece of mass supported on a piezo element. A change in the acceleration of the piston and therefore of the monitoring module leads to a deflection of the mass piece that can be used to generate electrical energy. By deflecting the mass, the piezo element can be deformed so that it generates electrical energy.
Die gewonnene elektrische Energie kann in der Energiespeichereinheit vorgehalten werden, bis sie zum Betreiben der Sensoranordnung und/oder der Funkeinheit benötigt wird. Der Betrieb der Sensoranordnung und der Funkeinheit kann daher unabhängig von der aktuellen Erzeugung elektrischer Energie durch die Energiegewinnungseinheit erfolgen. Die Energiegewinnungseinheit, die Sensoranordnung und die Funkeinheit sind grundsätzlich mit der Energiespeichereinheit elektrisch verbunden. Die vorgenannten Komponenten können dadurch von der Energiespeichereinheit mit elektrischer Energie versorgt werden.The electrical energy obtained can be held in the energy storage unit until it is required to operate the sensor arrangement and / or the radio unit. The sensor arrangement and the radio unit can therefore be operated independently of the current generation of electrical energy by the energy generation unit. The energy generation unit, the sensor arrangement and the radio unit are fundamentally electrically connected to the energy storage unit. The aforementioned components can thereby be supplied with electrical energy from the energy storage unit.
Die Sensoranordnung weist wenigstens einen Sensor auf. Die Betriebsdaten können die Messwerte des Sensors bzw. der Sensoren umfassen. Alternativ oder zusätzlich können die Betriebsdaten aus den Messwerten abgeleitet sein. Die Sensoranordnung kann eine Auswerteeinheit zum Verarbeiten von Messwerten der Sensoranordnung aufweisen. Die ermittelten Betriebsdaten können insbesondere zur Überwachung der Dichtungsanordnung, vorzugsweise im Rahmen eines unten beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens, dienen.The sensor arrangement has at least one sensor. The operating data can include the measured values of the sensor or sensors. Alternatively or additionally, the operating data can be derived from the measured values. The sensor arrangement can have an evaluation unit for processing measured values of the sensor arrangement. The operating data determined can be used in particular to monitor the sealing arrangement, preferably in the context of a method according to the invention described below.
Die Funkeinheit ist grundsätzlich für ein drahtloses Übermitteln der Betriebsdaten eingerichtet. Die Funkeinheit kann hierzu einen Funksender aufweisen. Vorzugsweise ist die Funkeinheit auch zum Empfangen von Funksignalen, beispielsweise enthaltend Steuerungsinformationen für das Überwachungsmodul, eingerichtet. Die Funkeinheit kann dann einen kombinierten Funksender-/empfänger aufweisen. Die Funkeinheit kann insbesondere einen Radiofrequenzfunksender bzw. Radiofrequenzfunksender/-empfänger oder einen Lichtwellenfunksender bzw. Lichtwellenfunksender/-empfänger aufweisen. Die Funkeinheit kann ein Bluetooth-Modul aufweisen. Die Funkeinheit kann einen Mikrocontroller umfassen.The radio unit is basically set up for wireless transmission of the operating data. The radio unit can have a radio transmitter for this purpose. The radio unit is preferably also set up to receive radio signals, for example containing control information for the monitoring module. The radio unit can then have a combined radio transmitter / receiver. The radio unit can in particular have a radio frequency radio transmitter or radio frequency radio transmitter / receiver or a lightwave radio transmitter or lightwave radio transmitter / receiver. The radio unit can have a Bluetooth module. The radio unit can comprise a microcontroller.
Das erfindungsgemäße Überwachungsmodul erlaubt eine autarke Überwachung des Betriebszustandes eines Kolbenspeichersystems durch Erfassung und Übermittlung von Betriebsdaten. Eine externe Energiequelle bzw. eine Energieversorgung von außen ist hierzu nicht erforderlich. Durch die fortlaufende bzw. wiederholte Energieerzeugung im Überwachungsmodul selbst steht auch nach sehr langen Betriebszeiten die zur Überwachung erforderliche Energie zur Verfügung. Die Betriebsdaten können unmittelbar am Überwachungsmodul erfasst werden und insbesondere den Kolben betreffen. Unerwünschte, insbesondere gefährliche, Betriebszustände eines Kolbenspeichersystems können mit dem erfindungsgemäßen Überwachungsmodul erkannt werden, so dass ggf. rechtzeitig geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.The monitoring module according to the invention allows the operating state of a piston accumulator system to be monitored independently by recording and transmitting operating data. An external energy source or an external energy supply is not required for this. Due to the continuous or repeated energy generation in the monitoring module itself, the energy required for monitoring is available even after very long operating times. The operating data can be recorded directly on the monitoring module and relate in particular to the piston. Undesired, in particular dangerous, operating states of a piston accumulator system can be detected with the monitoring module according to the invention, so that, if necessary, suitable countermeasures can be initiated in good time.
Die Energiegewinnungseinheit kann wenigstens einen an dem Bewegungsteil angeordneten Magneten und wenigstens eine an dem Gehäuseteil angeordnete Spule aufweisen, vorzugsweise mehrere symmetrisch zu der Längsachse angeordnete Magnete und/oder Spulen aufweisen. Durch Induktion aufgrund einer Relativbewegung von Magnet(en) und Spule(n) kann einfach und zuverlässig verhältnismäßig viel elektrische Energie gewonnen werden. Der wenigstens eine Magnet ist vorzugsweise an einer bezüglich der Längsachse radial außen liegenden Felge des Bewegungsteils angeordnet. Der wenigstens eine Magnet kann ein (einziger) Ringmagnet sein. Wenn mehrere Magnete vorhanden sind, kann für jeden Magneten eine eigene Spule vorgesehen sein. The energy generation unit can have at least one magnet arranged on the moving part and at least one coil arranged on the housing part, preferably have a plurality of magnets and / or coils arranged symmetrically to the longitudinal axis. By induction due to a relative movement of magnet (s) and coil (s), a relatively large amount of electrical energy can be obtained easily and reliably. The at least one magnet is preferably arranged on a rim of the moving part that is located radially outside with respect to the longitudinal axis. The at least one magnet can be a (single) ring magnet. If there are several magnets, a separate coil can be provided for each magnet.
Vorzugsweise ist das Bewegungsteil aus einer Neutralstellung heraus in beide Richtungen entlang der Längsachse gegen die Wirkung einer Federeinrichtung relativ zum dem Gehäuseteil bewegbar. Dadurch kann unabhängig von der Richtung einer Bewegungsänderung elektrische Energie erzeugt werden. Eine Resonanzfrequenz des Bewegungsteils entspricht vorzugsweise einer Taktfrequenz einer Pumpe zum Aufladen eines Kolbenspeichersystems mit dem Überwachungsmodul. Dies erlaubt die Erzeugung von besonders viel elektrischer Energie.The moving part can preferably be moved from a neutral position in both directions along the longitudinal axis against the action of a spring device relative to the housing part. As a result, electrical energy can be generated regardless of the direction of a change in movement. A resonance frequency of the moving part preferably corresponds to a clock frequency of a pump for charging a piston accumulator system with the monitoring module. This allows a particularly large amount of electrical energy to be generated.
Es kann vorgesehen sein, dass an dem Gehäuseteil wenigstens ein erster Stützmagnet und wenigstens ein zweiter Stützmagnet der Federeinrichtung angeordnet sind, zwischen denen der wenigstens eine Magnet der Energiegewinnungseinheit angeordnet ist. Der wenigstens eine Magnet dient damit einerseits zur induktiven Energiegewinnung und andererseits gleichzeitig zur federnden Lagerung des Bewegungsteils durch magnetische Levitation. Die Stützmagnete sind vorzugsweise so ausgerichtet, dass sie den Magneten der Energieerzeugungseinheit jeweils von sich abstoßen. Der Stützmagnet bzw. die Stützmagnete können auch zum Halten des Überwachungsmoduls an dem Kolben dienen.It can be provided that at least one first support magnet and at least one second support magnet of the spring device are arranged on the housing part, between which the at least one magnet of the energy generation unit is arranged. The at least one magnet thus serves on the one hand for inductive energy generation and on the other hand at the same time for resilient mounting of the moving part by magnetic levitation. The support magnets are preferably aligned in such a way that they each repel the magnet of the power generation unit from themselves. The support magnet or the support magnets can also be used to hold the monitoring module on the piston.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Federeinrichtung wenigstens ein Federelement, vorzugsweise zwei gegeneinander wirkende Federelemente aufweist. Die Verwendung von (linearen) Federelementen erlaubt es eine von der Bewegungsamplitude des Bewegungsteils unabhängige Resonanzfrequenz einzurichten. Das Federelement bzw. die Federelemente können Schraubenfedern sein. Das Federelement bzw. die Federelemente können sich einerseits an dem Bewegungsteil und andererseits an dem Gehäuseteil abstützen. Das Federelement bzw. die Federelemente können eine Führungsstange des Gehäuseteils umgreifen, an der das Bewegungsteil verschieblich geführt ist.Alternatively or additionally, it can be provided that the spring device has at least one spring element, preferably two spring elements acting against one another. The usage of (Linear) spring elements make it possible to set up a resonance frequency that is independent of the movement amplitude of the moving part. The spring element or the spring elements can be coil springs. The spring element or the spring elements can be supported on the one hand on the moving part and on the other hand on the housing part. The spring element or the spring elements can encompass a guide rod of the housing part on which the moving part is displaceably guided.
Das Bewegungsteil kann Fortsätze aufweisen, die in Nuten des Gehäuseteils geführt sind. Die Fortsätze können eine Rotation des Bewegungsteils um eine Bewegungsachse verhindern. Die Fortsätze können an einer Felge des Bewegungsteils angeordnet sein.The moving part can have extensions which are guided in grooves in the housing part. The extensions can prevent a rotation of the moving part about a movement axis. The extensions can be arranged on a rim of the moving part.
Das Gehäuseteil kann eine Führungsstange aufweisen, an der das Bewegungsteil mit einem Hülsenabschnitt geführt ist. Die Führungsstange kann eine Bewegungsrichtung des Bewegungsteils gegenüber dem Gehäuseteil definieren. Vorzugsweise ist die Führungsstange an einem Gehäusedeckel des Gehäuseteils angeordnet.The housing part can have a guide rod on which the moving part is guided with a sleeve section. The guide rod can define a direction of movement of the moving part with respect to the housing part. The guide rod is preferably arranged on a housing cover of the housing part.
Der Hülsenabschnitt ist vorzugsweise über Speichen mit einer Felge des Bewegungsteils verbunden. An der Felge können Fortsätze zur Führung in Nuten des Gehäuseteils ausgebildet sein. Zwischen den Speichen können Komponenten der Energiegewinnungseinheit, beispielsweise Akkumulatoren, und/oder oder des Sensorsystems platzsparend angeordnet sein.The sleeve section is preferably connected to a rim of the moving part via spokes. Extensions for guidance in grooves of the housing part can be formed on the rim. Components of the energy generation unit, for example accumulators, and / or or of the sensor system can be arranged in a space-saving manner between the spokes.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Gehäusedeckel des Gehäuseteils aufgedruckte Leiterbahnen aufweist, und dass wenigstens ein Sensor der Sensoranordnung an dem Gehäusedeckel angeordnet ist, vorzugsweise alle Sensoren der Sensoranordnung an dem Gehäusedeckel angeordnet sind. Vorzugsweise ist auch die Energiespeichereinheit an dem Gehäusedeckel angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte und integrierte Gestaltung des Überwachungsmoduls.It can be provided that a housing cover of the housing part has printed conductor tracks, and that at least one sensor of the sensor arrangement is arranged on the housing cover, preferably all sensors of the sensor arrangement are arranged on the housing cover. The energy storage unit is preferably also arranged on the housing cover. This enables a particularly compact and integrated design of the monitoring module.
Vorzugsweise sind das Gehäuseteil und das Bewegungsteil drehsymmetrisch bezüglich der Längsachse ausgebildet. Dies kann die Montage des Überwachungsmoduls vereinfachen. Ferner kann eine Drehsymmetrie einem Verkippen des Bewegungsteils gegenüber dem Gehäuseteil bei axialer Relativbewegung entgegenwirken. Die Drehsymmetrie kann bezüglich Drehungen um 90° oder 120° bzw. Vielfache davon eingerichtet sein.The housing part and the moving part are preferably designed to be rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis. This can simplify the assembly of the monitoring module. Furthermore, a rotational symmetry can counteract a tilting of the moving part with respect to the housing part in the event of an axial relative movement. The rotational symmetry can be established with respect to rotations by 90 ° or 120 ° or multiples thereof.
Erfindungsgemäßes ÜberwachungsverfahrenMonitoring method according to the invention
In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt weiterhin ein Verfahren zum Überwachen eines Kolbenspeichersystems mit einem Speichergehäuse und einem fliegenden Kolben, der einen Gasraum und einen Flüssigkeitsraum in dem Speichergehäuse voneinander trennt. Der fliegende Kolben weist keine mechanische Verbindung aus dem Speichergehäuse heraus auf. Insbesondere ist keine aus dem Speichergehäuse herausführende Kolbenstange vorhanden. Das Kolbenspeichersystem ist vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Kolbenspeichersystem, besonders bevorzugt mit einem erfindungsgemäßen Überwachungsmodul.The scope of the present invention also includes a method for monitoring a piston accumulator system with an accumulator housing and a flying piston which separates a gas space and a liquid space in the accumulator housing from one another. The flying piston has no mechanical connection from the accumulator housing. In particular, there is no piston rod extending out of the storage housing. The piston accumulator system is preferably a piston accumulator system according to the invention, particularly preferably with a monitoring module according to the invention.
Das Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Antreiben einer Energiegewinnungseinheit mittels des Kolbens und Erzeugen elektrischer Energie,
- b) Betreiben einer an dem Kolben angeordneten Sensoranordnung mit der elektrischen Energie und Ermitteln von Betriebsdaten des Kolbenspeichersystems mittels der Sensoranordnung,
- c) Drahtloses Übermitteln der Betriebsdaten.
- a) Driving an energy generation unit by means of the piston and generating electrical energy,
- b) operating a sensor arrangement arranged on the piston with the electrical energy and determining operating data of the piston storage system by means of the sensor arrangement,
- c) Wireless transmission of the operating data.
Die Energiegewinnungseinheit ist grundsätzlich an dem Kolben angeordnet. Die Sensoranordnung weist wenigstens einen Sensor auf. Die Betriebsdaten können die Messwerte des Sensors bzw. der Sensoren umfassen. Alternativ oder zusätzlich können die Betriebsdaten aus den Messwerten abgeleitet sein. Die Sensoranordnung kann eine Auswerteeinheit zum Verarbeiten von Messwerten der Sensoranordnung aufweisen. Die übermittelten Betriebsdaten werden typischerweise außerhalb des Speichergehäuses weiterverarbeitet.The energy generation unit is basically arranged on the piston. The sensor arrangement has at least one sensor. The operating data can include the measured values of the sensor or sensors. Alternatively or additionally, the operating data can be derived from the measured values. The sensor arrangement can have an evaluation unit for processing measured values of the sensor arrangement. The transmitted operating data are typically further processed outside of the memory housing.
Dieses Verfahren erlaubt die Überwachung eines Kolbenspeichersystems, insbesondere von dessen Kolben, vorzugsweise im Hinblick auf eine Dichtungsanordnung des Kolbens, ohne Energiezufuhr von außen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Betriebsdaten an dem fliegenden Kolben erfasst und übermittelt werden, die bisher nicht zugänglich waren. Insbesondere können die erfassten und übermittelten Betriebsdaten Rückschlüsse auf eine allfällige Leckage der Dichtungsanordnung an dem Kolben erlauben. Unerwünschte, insbesondere gefährliche, Betriebszustände des Kolbenspeichersystems können daher erkannt und behoben werden, bevor es zu Folgeschäden kommt.This method allows a piston accumulator system, in particular its piston, to be monitored, preferably with regard to a sealing arrangement of the piston, without an external energy supply. With the method according to the invention, operating data can be recorded and transmitted on the flying piston that were previously inaccessible. In particular, the recorded and transmitted operating data can allow conclusions to be drawn about a possible leakage of the sealing arrangement on the piston. Undesired, in particular dangerous, operating states of the piston accumulator system can therefore be recognized and eliminated before consequential damage occurs.
Vorzugsweise wird die elektrische Energie zwischen den Schritten a) und b) zwischengespeichert. Die Energieerzeugung und das Ermitteln und Übermitteln der Betriebsdaten können dadurch zeitlich voneinander getrennt werden. Insbesondere können auch dann Betriebsdaten ermittelt werden, wenn gerade keine elektrische Energie erzeugt werden kann, etwa in einem Ruhezustand des Kol benspeichersystems .The electrical energy is preferably temporarily stored between steps a) and b). The energy generation and the determination and transmission of the operating data can thus be separated from one another in terms of time. In particular, operating data can also be determined when no electrical energy can be generated, for example when the piston storage system is in an idle state.
Vorzugsweise wird aus den Betriebsdaten ein Funktionstüchtigkeitskennwert des Kolbenspeichersystems bestimmt. Der Funktionstüchtigkeitskennwert kann eine aktuelle Leistungsfähigkeit, insbesondere eine maximal abrufbare Energiemenge, im Verhältnis zu einer nominellen Leistungsfähigkeit des neuwertigen, insbesondere nicht durch Verschleiß deteriorierten, Kolbenspeichersystems angeben. Der Funktionstüchtigkeitskennwert kann alternativ oder zusätzlich einen Verschleißzustand einer Dichtungsanordnung des Kolbens beschreiben. Der Funktionstüchtigkeitskennwert kann angeben, wann eine Wartung des Kolbenspeichersystems erforderlich ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Funktionstüchtigkeitskennwert angeben, ob ein sicherheitsrelevantes Problem aufgetreten ist. In diesem Fall umfasst der Funktionstüchtigkeitskennwert typischerweise einen Binärwert.A functional efficiency parameter of the piston accumulator system is preferably determined from the operating data. The functional capability parameter can indicate a current performance, in particular a maximum amount of energy that can be called up, in relation to a nominal performance of the piston accumulator system that is new, in particular not deteriorated by wear. The functional capability parameter can alternatively or additionally describe a state of wear of a sealing arrangement of the piston. The functionality parameter can indicate when maintenance of the piston accumulator system is required. As an alternative or in addition, the functionality characteristic value can indicate whether a security-relevant problem has occurred. In this case, the health characteristic typically comprises a binary value.
Aus den Betriebsdaten kann eine Leckage über eine Dichtungsanordnung des Kolbens bestimmt werden. Die Leckage kann eine Leckage von Gas aus dem Gasraum in den Flüssigkeitsraum sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Leckage von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum in den Gasraum bestimmt werden. Es kann jeweils insbesondere eine Leckagerate und/oder ein Leckagevolumen bestimmt werden. Ein Versagen der Dichtungsanordnung gefährdet die Funktionstüchtigkeit des Kolbenspeichersystems. Wenn eine (unzulässige) Leckage über die Dichtungsanordnung erkannt wird, kann das Kolbenspeichersystem außer Betrieb gesetzt und repariert werden, bevor es zu einem Versagen kommt.A leak via a sealing arrangement of the piston can be determined from the operating data. The leakage can be a leakage of gas from the gas space into the liquid space. Alternatively or additionally, leakage of liquid from the liquid space into the gas space can be determined. In particular, a leakage rate and / or a leakage volume can be determined in each case. A failure of the sealing arrangement endangers the functionality of the piston accumulator system. If an (impermissible) leakage is detected via the sealing arrangement, the piston accumulator system can be put out of operation and repaired before it fails.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Überwachungsmodul des Kolbenspeichersystems, welches die Energiegewinnungseinheit, die Sensoranordnung und eine Funkeinheit zum Übermitteln der Betriebsdaten aufweist, aus einem Ruhemodus in einen Überwachungsmodus geschaltet wird, wenn ein vordefiniertes Aufwachereignis stattfindet. In dem Ruhemodus verbraucht das Überwachungsmodul besonders wenig Energie. Indem das Überwachungsmodul nur bei Bedarf aus dem Ruhemodus in den Überwachungsmodus geschaltet wird, kann erreicht werden, dass in einer Energiespeichereinheit des Überwachungsmoduls noch genügend elektrische Energie zum Erfassen von Betriebsdaten des Kolbenspeichersystems gespeichert ist. Das Aufwachereignis kann ein Überschreiten einer vordefinierten Beschleunigung des Kolbens oder eines vordefinierten Verfahrwegs des Kolbens relativ zu dem Speichergehäuse sein. Das Aufwachereignis kann das Erzeugen einer vordefinierten elektrischen Spannung oder einer vordefinierten Menge elektrischer Energie durch die Energiegewinnungseinheit sein. Das Aufwachereignis kann durch einen Betreiber auslösbar sein, beispielsweise durch Drücken eines Knopfes oder Anwählen einer Schaltfläche. Dadurch kann das Überwachungsmodul besonders lange im (energiesparenden) Ruhemodus gehalten werden; eine Überwachung findet nur auf gesonderte Anforderung durch den Betreiber hin statt.It can be provided that a monitoring module of the piston accumulator system, which has the energy generation unit, the sensor arrangement and a radio unit for transmitting the operating data, is switched from a sleep mode to a monitoring mode when a predefined wake-up event takes place. In the idle mode, the monitoring module consumes particularly little energy. By switching the monitoring module from the sleep mode to the monitoring mode only when required, it can be achieved that sufficient electrical energy is still stored in an energy storage unit of the monitoring module for the acquisition of operating data of the piston storage system. The wake-up event can be a predefined acceleration of the piston or a predefined travel path of the piston relative to the accumulator housing being exceeded. The wake-up event can be the generation of a predefined electrical voltage or a predefined amount of electrical energy by the energy generation unit. The wake-up event can be triggered by an operator, for example by pressing a button or selecting a button. This means that the monitoring module can be kept in (energy-saving) sleep mode for a particularly long time; Monitoring only takes place on special request by the operator.
Aus einem Bewegungsprofil des Kolbens kann auf einen Schmierungszustand des Kolbens geschlossen werden. Der Schmierungszustand kann insbesondere eine Dichtungsanordnung des Kolbens betreffen. Bei Überschreiten einer vorbestimmten Anzahl von Bewegungen des Kolbens, die einen Mindestverfahrweg des Kolbens nicht erreichen, kann ein Mangelschmierungszustand erkannt werden. Eine unzureichende Schmierung kann den Verschleiß der Dichtungsanordnung erhöhen und schlimmstenfalls zu deren Versagen führen. Indem Mangelschmierungszustände erkannt werden, können Wartungsmaßnahmen eingeplant und ergriffen werden, bevor Schäden auftreten.A lubrication state of the piston can be inferred from a movement profile of the piston. The lubrication state can in particular relate to a sealing arrangement of the piston. If a predetermined number of movements of the piston which do not reach a minimum travel distance of the piston are exceeded, a condition of insufficient lubrication can be recognized. Insufficient lubrication can increase the wear and tear on the sealing arrangement and, in the worst case, lead to its failure. By recognizing insufficient lubrication conditions, maintenance measures can be planned and taken before damage occurs.
Die in Schritt a) gewonnene elektrische Energie kann zur aktiven Beeinflussung des Kolbens, insbesondere zum Erhöhen der Schmierung einer Dichtungsanordnung des Kolbens, verwendet werden. Hierdurch kann ein Verschleiß der Dichtungsanordnung vermindert werden. Hierzu kann beispielsweise ein Bypass zur Umgehung einer Dichtung der Dichtungsanordnung geöffnet werden.The electrical energy obtained in step a) can be used to actively influence the piston, in particular to increase the lubrication of a sealing arrangement of the piston. This can reduce wear on the sealing arrangement. For this purpose, for example, a bypass can be opened to bypass a seal of the sealing arrangement.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Erfindungsgemäß können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen, zweckmäßigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further features and advantages of the invention emerge from the description and the drawing. According to the invention, the features mentioned above and those detailed below can be used individually or collectively in any desired, expedient combinations. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for describing the invention.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Kolbenspeichersystem mit einem fliegenden Kolben, der in einem Speichergehäuse einen Gasraum von einem Flüssigkeitsraum trennt und an dem ein erfindungsgemäßes Überwachungsmodul angeordnet ist, in einer schematischen Schnittansicht; -
2 einen gehäuseseitigen Bereich des Kolbens aus1 mit Aufnahmenuten für Dichtungseinrichtungen zur Abdichtung des Kolbens gegenüber dem Speichergehäuse, in einer schematischen Schnittansicht; -
3 eine Aufnahmenut des Kolbens aus1 mit einer darin angeordneten Dichtungseinrichtung mit einem ersten Dichtelement, das eine Haltenut für ein zweites Dichtelement aufweist, wobei sich ein Druckkanal von einem Nutgrund der Haltenut durch das erste Dichtelement erstreckt, und wobei an dem ersten und dem zweiten Dichtelement jeweils zwei dynamische Dichtabschnitte zur Abdichtung an dem Speichergehäuse ausgebildet sind, in einer schematischen Schnittansicht; -
4 eine weitere Dichtungseinrichtung mit einem ersten Dichtelement, das zwei Haltenuten für zweite Dichtelemente aufweist, wobei die zweiten Dichtelemente jeweils einen dynamischen Dichtabschnitt zur Abdichtung an dem Speichergehäuse aufweisen, und wobei sich zwischen den Haltenuten ein Druckkanal durch das erste Dichtelement erstreckt, in einer schematischen Schnittansicht; -
5 eine weitere Dichtungseinrichtung mit einem ersten Dichtelement, an dem ein erster dynamischer Dichtabschnitt ausgebildet ist und das eine Haltenut für ein zweites Dichtelement mit einem zweiten dynamischen Dichtabschnitt aufweist, wobei sich zwischen dem ersten dynamischen Dichtabschnitt und der Haltenut ein Druckkanal durch das erste Dichtelement erstreckt, in einer schematischen Schnittansicht; -
6 einen Kolben für ein erfindungsgemäßes Kolbenspeichersystem mit einem erfindungsgemäßen Überwachungsmodul, welches eine Energiegewinnungseinrichtung mit einem Gehäuseteil und einem Bewegungsteil, eine Energiespeichereinheit, eine Sensoranordnung und eine Funkeinheit aufweist, in einer schematischen Schnittansicht; -
7 das Bewegungsteil und zwei ringförmige Elemente des Gehäuseteils des Überwachungsmoduls aus6 , wobei zwischen den beiden ringförmigen Elementen eine Spule zur induktiven Erzeugung elektrischer Energie bei Bewegung des Bewegungsteils angeordnet ist, in einer schematischen Perspektivansicht; -
8 die Spule und eines der ringförmigen Elemente des Gehäuseteils sowie das Bewegungsteil des Überwachungsmoduls aus6 , in einer schematischen Perspektivansicht; -
9 eines der ringförmigen Elemente des Gehäuseteils des Überwachungsmoduls aus7 , wobei das ringförmige Element Stützmagnete zur Befestigung des Gehäuseteils an dem Kolben und zur magnetischen Levitation des Bewegungsteils aufweist, in einer schematischen Perspektivansicht; -
10 einen Gehäusedeckel des Gehäuseteils des Überwachungsmoduls aus6 , wobei an dem Gehäusedeckel eine Führungsstange zur Führung des Bewegungsteils und Speicherelemente der Energiespeichereinheit angeordnet sind, in einer schematischen Perspektivansicht; -
11 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren für ein Kolbenspeichersystem.
-
1 a piston storage system according to the invention with a flying piston which separates a gas space from a liquid space in a storage housing and on which a monitoring module according to the invention is arranged, in a schematic sectional view; -
2 a housing-side area of the piston1 with receiving grooves for sealing devices for sealing the piston against the accumulator housing, in a schematic sectional view; -
3 a receiving groove of the piston1 with a sealing device arranged therein with a first sealing element, the one Has retaining groove for a second sealing element, wherein a pressure channel extends from a groove base of the retaining groove through the first sealing element, and wherein two dynamic sealing sections are formed on the first and the second sealing element for sealing on the storage housing, in a schematic sectional view; -
4th a further sealing device with a first sealing element which has two retaining grooves for second sealing elements, the second sealing elements each having a dynamic sealing section for sealing on the storage housing, and wherein a pressure channel extends through the first sealing element between the retaining grooves, in a schematic sectional view; -
5 a further sealing device with a first sealing element on which a first dynamic sealing section is formed and which has a retaining groove for a second sealing element with a second dynamic sealing section, a pressure channel extending through the first sealing element between the first dynamic sealing section and the retaining groove, in a schematic sectional view; -
6th a piston for a piston storage system according to the invention with a monitoring module according to the invention, which has an energy generation device with a housing part and a moving part, an energy storage unit, a sensor arrangement and a radio unit, in a schematic sectional view; -
7th the moving part and two ring-shaped elements of the housing part of the monitoring module6th , wherein a coil for the inductive generation of electrical energy when the moving part is moved is arranged between the two ring-shaped elements, in a schematic perspective view; -
8th the coil and one of the annular elements of the housing part and the moving part of the monitoring module6th , in a schematic perspective view; -
9 one of the annular elements of the housing part of the monitoring module7th , wherein the annular element has support magnets for fastening the housing part to the piston and for magnetic levitation of the moving part, in a schematic perspective view; -
10 a housing cover of the housing part of the monitoring module6th , wherein a guide rod for guiding the moving part and storage elements of the energy storage unit are arranged on the housing cover, in a schematic perspective view; -
11 a schematic flow diagram of a monitoring method according to the invention for a piston accumulator system.
An dem Kolben
Das Überwachungsmodul
Das Überwachungsmodul
Das Überwachungsmodul
Die Sensoranordnung
In
Der Kolben
Die Aufnahmenuten
In eine der beiden Aufnahmenuten
Der Kolben
Die Dichtungseinrichtung
Die Dichtungseinrichtung
Das erste Dichtelement
In der Haltenut
Die beiden dynamischen Dichtabschnitte
Das erste Dichtelement
Zwischen den beiden Haltenuten
Das erste Dichtelement
Das zweite Dichtelement
Zwischen dem ersten dynamischen Dichtabschnitt
An dem Kolben
Das Überwachungsmodul weist eine Energiegewinnungseinheit
Die Energiegewinnungseinheit
Die beiden ringförmigen Elemente
Die Felge
Um zu verhindern, dass sich das Bewegungsteil
Das Bewegungsteil
An dem Gehäusedeckel
Vor Durchführung des Verfahrens kann sich das Überwachungsmodul
Sodann wird in einem Schritt
Die in der Energiespeichereinheit
Bei der Analyse der Betriebsdaten kann insbesondere ein Funktionstüchtigkeitskennwert des Kolbenspeichersystems
Ferner kann ermittelt werden, ob eine Leckage über die Dichtungsanordnung
Weiterhin kann ein Schmierungszustand des Kolbens
Die vorgenannten Analysen können alternativ bereits in der Auswerteeinheit der Sensoranordnung
Falls erforderlich, kann in einem Schritt
In einem abschließenden Schritt
Die Schritte
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Kolbenspeichersystem (
- a) Antreiben (
204 ) einer Energiegewinnungseinheit (24 ) mittels des Kolbens (14 ) und Erzeugen elektrischer Energie, - b) Betreiben (
208 ) einer an dem Kolben (14 ) angeordneten Sensoranordnung (28 ) mit der elektrischen Energie und Ermitteln (210 ) von Betriebsdaten des Kolbenspeichersystems (10 ) mittels der Sensoranordnung (28 ), - c) Drahtloses Übermitteln (
212 ) der Betriebsdaten.
- a) driving (
204 ) an energy generation unit (24 ) by means of the piston (14th ) and generating electrical energy, - b) operate (
208 ) one on the piston (14th ) arranged sensor arrangement (28 ) with the electrical energy and determining (210 ) of operating data of the piston accumulator system (10 ) by means of the sensor arrangement (28 ), - c) Wireless transmission (
212 ) the operating data.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- KolbenspeichersystemPiston accumulator system
- 1010
- SpeichergehäuseStorage enclosure
- 1212th
- Kolbenpiston
- 1414th
- LängsachseLongitudinal axis
- 1515th
- GasraumGas compartment
- 1616
- FlüssigkeitsraumFluid space
- 1818th
- ÜberwachungsmodulMonitoring module
- 2020th
- Muldetrough
- 2222nd
- EnergiegewinnungseinheitEnergy generation unit
- 2424
- EnergiespeichereinheitEnergy storage unit
- 2626th
- SensoranordnungSensor arrangement
- 2828
- StirnseiteFront side
- 3030th
- FunkeinheitRadio unit
- 3232
- weitere Funkeinheitfurther radio unit
- 3434
- Durchführungexecution
- 3636
- ZylinderwandCylinder wall
- 3838
- AufnahmenutenGrooves
- 4040
- VerbindungskanalConnection channel
- 4242
- UmfangsnutCircumferential groove
- 4343
- AnschlusskanalConnection duct
- 4444
- FührungsnutenGuide grooves
- 46 46
- DichtungseinrichtungSealing device
- 4848
- DichtungsanordnungSealing arrangement
- 5050
- erstes Dichtelementfirst sealing element
- 5252
- erster, zweiter dynamischer Dichtabschnittfirst, second dynamic sealing section
- 54a, 54b54a, 54b
- VorspannelementePrestressing elements
- 5656
- FortsatzAppendix
- 5858
- HaltenutHolding groove
- 6060
- NutgrundGroove base
- 6262
- DruckkanalPressure channel
- 6464
- zweites Dichtelementsecond sealing element
- 6666
- weitere dynamische Dichtabschnittefurther dynamic sealing sections
- 68a, 68b68a, 68b
- statische Dichtabschnittestatic sealing sections
- 70a, 70b 70a, 70b
- DichtungseinrichtungSealing device
- 7272
- erstes Dichtelementfirst sealing element
- 7474
- zweite Dichtelementesecond sealing elements
- 7676
- HaltenutenHolding grooves
- 7878
- dynamischer Dichtabschnittdynamic sealing section
- 8080
- statische Dichtabschnittestatic sealing sections
- 8282
- weitere dynamische Dichtabschnittefurther dynamic sealing sections
- 8484
- DruckkanalPressure channel
- 8686
- DichtungseinrichtungSealing device
- 8888
- erstes Dichtelementfirst sealing element
- 9090
- zweites Dichtelementsecond sealing element
- 9292
- HaltenutHolding groove
- 9494
- erster dynamischer Dichtabschnittfirst dynamic sealing section
- 9696
- zweiter dynamischer Dichtabschnittsecond dynamic sealing section
- 9898
- weitere dynamische Dichtabschnittefurther dynamic sealing sections
- 100100
- DruckkanalPressure channel
- 102 102
- FührungsbänderGuide bands
- 103103
- GehäuseteilHousing part
- 104104
- BewegungsteilMoving part
- 106106
- ringförmige Elementeannular elements
- 108a, 108b108a, 108b
- GehäusedeckelHousing cover
- 110110
- SpuleKitchen sink
- 112112
- MagneteMagnets
- 114114
- Felgerim
- 116116
- StützmagneteSupport magnets
- 118a, 118b118a, 118b
- KolbenbodenPiston crown
- 119119
- SpeichenSpokes
- 120120
- HülsenabschnittSleeve section
- 122122
- FührungsstangeGuide rod
- 124124
- FortsätzeAppendages
- 126126
- NutenGrooves
- 128128
- KondensatorenCapacitors
- 130 130
- Überwachungsmodus aktivierenActivate monitoring mode
- 202202
-
Antreiben der Energiegewinnungseinheit 24Driving the
power generation unit 24 - 204204
- ZwischenspeichernCaching
- 206206
-
Betreiben der Sensoranordnung 28Operating the
sensor assembly 28 - 208208
- Ermitteln von BetriebsdatenDetermination of operational data
- 210210
- Übermitteln der BetriebsdatenTransmission of the operating data
- 212212
- Analysieren der BetriebsdatenAnalyze the operational data
- 214214
-
Beeinflussen des Kolbens 14Influencing the
piston 14 - 216216
- Ruhemodus aktivierenActivate sleep mode
- 218218
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |