DE10060761B4

DE10060761B4 - Verfahren zur Regelung von Schraubenverdichter-Luftmengen bei der pneumatischen Förderung von Schüttgut und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10060761B4
Application number: DE2000160761
Authority: DE
Inventors: Dieter Heep; Michael Dipl.-Ing. Heep; Guido Dipl.-Ing. Winkhardt
Original assignee: Motan Materials Handling GmbH
Current assignee: Motan Materials Handling GmbH
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: DE10060761A1

Abstract

Verfahren zur Regelung von Schraubenverdichter-Luftmengen bei der pneumatischen Förderung von Schüttgut, wobei folgende Schritte durchlaufen werden:
Bereitstellen eines Schraubenverdichters (1) zum Erzeugen eines Fördermediums, welcher stromaufwärts mit der Umgebung verbunden ist und stromabwärts mit mindestens einer Förderleitung (2) und mindestens einer Ablassleitung (4) verbunden ist, wobei diese zueinander parallel geführt sind und die mindestens eine Förderleitung (2) stromabwärts mit einer Fördervorrichtung (3) zum Fördern von Schüttgut mittels des Fördermediums verbunden ist und die mindestens eine Ablassleitung (4) mit der Umgebung verbunden ist;
Beaufschlagen des Motors des Schraubenverdichters (1) mit elektrischer Energie, so daß Fördermedium aus der Umgebung durch die Förderleitung (2) stromabwärts gefördert wird, um mit dem zu fördernden Schüttgut vermengt zu werden und dieses stromabwärts in die Fördervorrichtung (3) zu fördern;
Ständiges Regeln des Volumenstromes des Transportmediums durch die Förderleitung (2) mittels einer Regelungsvorrichtung;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Regelungsvorrichtung innerhalb der Förderleitung (2) und/oder...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Schraubenverdichter-Luftmengen bei der pneumatischen Förderung von Schüttgut und betrifft zusätzlich eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Vorrichtungen dieser Art werden benutzt um den von einem Schraubenverdichter abgegebenen konstanten Gasvolumenstrom, der von seiner Motordrehzahl und dem ausgewählten Getriebesatz festgelegt wird, auf die Menge zur verringern, die für die nachfolgende pneumatische Förderung den optimalen Betriebspunkt bildet.
Dies geschieht nach dem Stand der Technik der DE 4424897 A1 und der DE 4328626 A1 durch die Anordnung von Lavaldüsensätzen oder verstellbaren Lavaldüsen, die stromabwärts des Verdichters eine Teilgasmenge entnehmen, während die Restluftmenge über ein Druckhalteventil mit Ausblaseschalldämpfer abströmen kann.
Da Lavaldüsen bekanntlich einen hohen Druckverlust aufweisen und einen nicht schwankenden Vordruck benötigen, muss nachteiligerweise der Druckbereich des Schraubenverdichters immer größer ausgewählt werden wie der zu erwartende Förderdruck der nachfolgenden pneumatischen Förderanlage, um die Funktion der Lavaldüsen zu gewährleisten. Das kann dazu führen, daß in vielen Fällen ein teurerer 3bar-Verdichter mit ca. 100 kW installiert wird, obwohl ein preiswerterer 2bar-Verdichter mit 60 kW für die pneumatische Förderung vollkommen ausreichen würde, dessen Getriebestufen aber für den Betriebspunkt nicht passen. Hinzu kommt, daß bei Betreiben einer Förderanlage mittels Zellenradschleuse die festgelegte Verdichtergasmenge eine Leckluftkompensation nicht zuläßt.
Die DE 4039496 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Förderung von Schüttgut, wobei im Auslaufbereich des Schleusenorgans eine Messstelle vorgesehen ist, jedoch ist u. a. eine Förderdüse an die pneumatische Leitung mit Druckregler angeschlossen.
Die DE 19840502 C1 offenbart eine zur DE 4039496 A1 ähnliche Vorrichtung zur Förderung von Schüttgut, wobei der in die Förderleitung eintretende Fördergas-Volumenstrom über eine Lavaldüse mit vorgeschaltetem Druckregler festgelegt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, so daß generell preiswertere Schraubenverdichter mit einer niedrigeren Druckstufe eingesetzt werden können, die eine niedrigere installierte Leistung aufweisen und deshalb mit einem niedrigeren Wert in kW pro Gewichtseinheit gefördertes Schüttgut arbeiten als der Stand der Technik und daß die in vielen Fällen notwendige Leckluftkompensation, d. h. der Ersatz von z. B. über die Spalte einer Zellenradschleuse verlorene Leckluft, ebenfalls möglich ist.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die technische Lehre des Verfahrensanspruches 1 und des Vorrichtungsanspruchs 7 zur Ausführung des Verfahrens gelöst.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß nun erfindungsgemäss der Schraubenverdichter unmittelbar und ohne wesentliches Strömungshindernis in die Förderleitung stromaufwärts der Zellenradschleuse arbeitet und die Luft einspeist, ohne daß in dieser Förderleitung wesentliche Strömungshindernisse enthalten sind, wie z. B. eine verstellbare Lavaldüse oder ein Regulierventil.
Die genannten Elemente nach dem Stand der Technik erhöhen nämlich in entscheidender Weise den Gegendruck gegen den Schraubenverdichter in der Förderleitung, was mit einer höheren Motorleistung und einer stärkeren Verdichtungsstufe bezahlt werden muß.
Hier setzt die Erfindung ein, die lediglich vorsieht, daß in der Förderleitung eine Druckverlust-Messstelle angeordnet ist, die lediglich z. B. eine Messblende enthält, bei der stromabwärts und stromaufwärts der jeweilige Druck in der Messkammer erfaßt wird.
Mit diesem Differenzdruck wird nun ein entsprechendes Auswertegerät gespeist, welches seinerseits ein Signal auf einen Mikroprozessor abgibt, der seinerseits über eine elektrische Signalleitung das Gasregelventil ansteuert.
Damit erfolgt also ein gesteuerte Abblassen eines überschüssigen Förderluftstromes nur im Rahmen des Soll-Istwert-Vergleiches, ohne daß es zu einem erheblichen Druckverlust zwischen den Schraubenverdichter und der Zellenradschleuse kommt.
Wesentlich ist also, daß anstelle des Druckhalteventiles ein Gasregelventil das Ablassen der überschüssigen Gasmenge vornimmt, wobei es völlig unerheblich ist, ob die Gasmengenmessung in Abzweig zur Zellenradschleuse sitzt und im Soll-Ist-Vergleich die Abluftmenge regelt, oder ob die Gasmengenmessung im Abzweig zur Atmosphäre (Abblasezweig) sitzt und im Soll-Istwert-Vergleich im Differenz-Verfahren durch Abregeln der Differenzgasmenge die Förderluftmenge fixiert. In beiden Fällen ist durch die Regelsoftware die Erhöhung der Fördergasmenge bei steigendem Druck, als eine Leckluftkompensation möglich. Damit befindet sich zwischen Verdichter und Zellenradschleuse weder eine Lavaldüse noch ein Regelventil mit hohem Druckverlust und somit können Verdichterdruck und zu erwartender Förderdruck einander angenähert werden.
In der Abbildung wird die Erfindung näher beschrieben. Aus der Zeichnung und ihrer Erläuterung ergeben sich weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung.
Ein Schraubenverdichter 1 saugt von der Atmosphäre einen Luftstrom an, der in Pfeilrichtung 14 in Leitungen 2, 4 eingeleitet wird.
Die Leitung 2 ist hierbei die Förderleitung, in welche stromabwärts der Ausgang einer Zellenradschleuse 3 mündet, während die Leitung 4 die Ablassleitung ist, über welche bei Bedarf die vom Schraubenverdichter 1 überschüssig erzeugte Luftmenge in die Atmosphäre abgelassen wird.
In der Ablassleitung 4 ist ein Gasregelventil 5 angeordnet, welches über die Einrichtung 17 mit Hilfsenergie versorgt wird. Am Ausgang des Gasregelventils 5 ist die Ablassleitung 4 fortgesetzt und mündet in einem kombinierten Schalldämpfer mit Filter 6, aus dem dann die abgelassene Luft in Pfeilrichtung 16 die Atmosphäre entweicht.
Die von dem Schraubenverdichter 1 in Pfeilrichtung 15 geförderte Förderluft gelangt in der Förderleitung 2 in eine Druckverlust-Messstelle 7, die im gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich eine, einen relativ geringen Strömungswiderstand darstellende Messblende 18 enthält.
Statt dem Druckverlustmessgerät mittels einer Messblende kann auch ein Staudruckmessgerät verwendet werden oder ein Anemometergerät, mit dem die Luftgeschwindigkeit gemessen wird.
Selbstverständlich sind auch elektronische Messgeräte möglich, z. B. elektrisch beheizte Thermistoren, welche die Strömungsgeschwindigkeit messen.
Der Druckverlust in der Druckverlust-Messstelle 7 vor und nach der Messblende 18 wird über die Messleitungen 19, 20 einem Auswertegerät 8 zugeführt, welches elektrische Signale hieraus errechnet, welche über Signalleitungen 21 einem Mikroprozessor 12 eingespeist werden.
Dieser enthält eine bestimmte Regelcharakteristik, die mindestens einen in einer Datenbank hinterlegten Sollwert mit dem Istwert an der Druckverlust-Messstelle 7 vergleicht und bei Überschreitung oder Unterschreitung des Sollwerts dann eine Stellgröße über die Signalleitung 13 an das Gasregelventil 5 leitet.
Wird also bspw. die geforderte Förderluftmenge überschritten, dann erfolgt über die Signalleitung 13 ein Öffnungsbefehl an das Gasregelventil 5, welches dementsprechend den Förderluftstrom teilweise in die Atmosphäre entweichen läßt.
Stromabwärts der Messstelle 7 ist noch in an sich bekannter Weise eine Temperatur-Messung 9 angeordnet, deren Messung ebenfalls zur Ermittlung der geforderten Förderluftmenge herangezogen wird.
Weiterhin stromabwärts der Temperaturmessung 9 ist ein Sicherheitsventil 10 zum Schutz der Zellenradschleuse 3 angeordnet.
Weiterhin stromabwärts des Sicherheitsventils 10 ist eine Förderdruckmessung 11 angeordnet, die ebenfalls mit dem Mikroprozessor 12 verbunden ist und den tatsächlichen Istwert der Förderluftmenge dem Mikroprozessor 12 mitteilt.
Damit wird also eine in sich geschlossene Regelstrecke geschildert, wobei wichtig ist, daß eben in der Förderleitung 2 nur eine Messstelle 7 mit geringem Luftwiderstand enthalten ist, so daß der Schraubenverdichter 1 keinen wesentlichen Gegendruck bei der Förderung der Luftmenge vorfindet. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik.
In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, daß die Messstelle 7 im Bereich der Förderleitung 2 entfällt und statt dessen eine Messstelle 7' in der Ablassleitung 4 enthalten ist, die dann eben in Pfeilrichtung 16 von Luft durchströmt ist.
Auch hier wird eine Druckverlustmessung durchgeführt und die Leitungen 19', 20' sind wiederum mit dem Auswertegerät 8 verbunden, so daß die Anordnung der Druckverlust-Messstelle 7 entweder in der Förderleitung 2 oder in der Ablassleitung 4 äquivalent funktioniert.
Selbstverständlich können auch an Stelle der Messblende 18 der Messstelle 7' in der Ablassleitung 4 die vorher genannten anderen Messstellen-Funktionsprinzipien der Messstelle 7 der Förderleitung 2 verwendet werden.
In der Erfindungsbeschreibung ist im übrigen angegeben, daß nun erfindungsgemäss an der Stelle, wo vorher ein Schraubenverdichter mit einer 3bar-Luftleistung und 100 kW elektrischer Antriebsleistung nun erfindungsgemäss nur noch ein Schraubenverdichter mit einer 2bar-Luftleistung mit 60 kW elektrischer Antriebsleistung verwendet werden kann. Dies ist ein wesentlicher Vorteil und eine erhebliche Kosteneinsparung bei der Regelung derartiger Schraubenverdichter-Luftmengen. Es werden demzufolge nicht nur die Investitionskosten wesentlich herabgesetzt, sondern auch die Betriebskosten.

1: Schraubenverdichter
2: Förderleitung
3: Zellenradschleuse
4: Ablassleitung
5: Gasregelventil
6: Schalldämpfer mit Filter
7: Druckverlust-Messstelle
8: Auswertegerät
9: Temperatur-Messung
10: Sicherheitsventil
11: Förderdruckmessung
12: Mikroprozessor
13: Signalleitung
14: Pfeilrichtung
15: Pfeilrichtung
16: Pfeilrichtung
17: Einrichtung
18: Messblende
19: Messleitung
20: Messleitung
21: Signalleitung

Claims

Verfahren zur Regelung von Schraubenverdichter-Luftmengen bei der pneumatischen Förderung von Schüttgut, wobei folgende Schritte durchlaufen werden: Bereitstellen eines Schraubenverdichters (1) zum Erzeugen eines Fördermediums, welcher stromaufwärts mit der Umgebung verbunden ist und stromabwärts mit mindestens einer Förderleitung (2) und mindestens einer Ablassleitung (4) verbunden ist, wobei diese zueinander parallel geführt sind und die mindestens eine Förderleitung (2) stromabwärts mit einer Fördervorrichtung (3) zum Fördern von Schüttgut mittels des Fördermediums verbunden ist und die mindestens eine Ablassleitung (4) mit der Umgebung verbunden ist; Beaufschlagen des Motors des Schraubenverdichters (1) mit elektrischer Energie, so daß Fördermedium aus der Umgebung durch die Förderleitung (2) stromabwärts gefördert wird, um mit dem zu fördernden Schüttgut vermengt zu werden und dieses stromabwärts in die Fördervorrichtung (3) zu fördern; Ständiges Regeln des Volumenstromes des Transportmediums durch die Förderleitung (2) mittels einer Regelungsvorrichtung; dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung innerhalb der Förderleitung (2) und/oder innerhalb der Ablassleitung (4) vorgesehen ist, und die Regelungsvorrichtung eine Druckverlust-Messstelle (7) beinhaltet, welche einen Druckverlust innerhalb der Förderleitung (2) bestimmt und in Abhängigkeit dieses Druckverlustes den Volumenstrom des Fördermediums in der Auslassleitung (4) über ein Stellglied (5) regelt, wodurch der Volumenstrom des Fördermediums in der Förderleitung (2) entsprechend automatisch geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Schraubenverdichter (1) geförderte Gesamt-Volumenstrom konstant gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Schraubenverdichter (1) geförderte Gesamt-Volumenstrom ebenfalls in Abhängigkeit des Druckverlustes in der Druckverlust-Messstelle (7) geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Druckverlust-Messstelle (7) entstandene Druckverlust über medienleitende Messleitungen (19, 20) einem Auswertegerät (8) zugeführt wird, welches den Druckverlust in elektrische Signale umsetzt, aus welchen eine geeignete Stellgröße errechnet wird, welche über weitere Signalleitungen (13) dem Stellglied (5) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße im Auswertegerät (8) ermittelt wird, oder in einem separaten Mikroprozessor (12), welchem über Signalleitungen (21) die elektrischen Signale des Auswertegerät (8) eingespeist werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturmessung in einer Temperaturmess-Station (9) und/oder eine Förderdruckmessung in einer Förderdruckmess-Station (11) durchgeführt wird/werden, welche in der Regelungseinheitbeinhaltet sind und welche somit die Regelung des Volumenstromes in der Förderleitung (2) mit regelt/regeln.
Vorrichtung zur Regelung von Schraubenverdichter-Luftmengen bei der pneumatischen Förderung von Schüttgut gemäß dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei ein Schraubenverdichter (1) zum Erzeugen eines Fördermediums vorgesehen ist, welcher stromaufwärts mit der Umgebung verbunden ist und stromabwärts mit mindestens einer Förderleitung (2) und mindestens einer Ablassleitung (4) verbunden ist, wobei diese zueinander parallel geführt sind und die mindestens eine Förderleitung (2) stromabwärts mit einer Fördervorrichtung (3) zum Fördern von Schüttgut mittels des Fördermediums verbunden ist und die mindestens eine Ablassleitung (4) mit der Umgebung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung innerhalb der Förderleitung (2) und/oder innerhalb der Ablassleitung (4) vorgesehen ist und eine Druckverlust-Messstelle (7; 7') beinhaltet und in der Auslassleitung (4) ein Stellglied (5) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverlust-Messstelle (7) über medienleitende Messleitungen (19, 20) mit einem Auswertegerät (8) verbunden ist, welches über elektrische Signalleitungen (13) mit dem Stellglied (5) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auswertegerät (8) und dem Stellglied (5) ein Mikroprozessor (12) mindestens zur Berechnung der Stellgröße zwischengeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung (2) ein Sicherheitsventil (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung (2) eine Temperaturmess-Station (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung (2) eine Förderdruckmess-Station (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmess-Station (9) und/oder die Förderdruckmess-Station (11) in die Regelungseinheit mit einbezogen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) ein Gasregelventil ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) mittels einer separaten Einrichtung (17) mit Hilfsenergie versorgt wird.