DE10113249A1 - Pressure generator for flowing media - Google Patents

Pressure generator for flowing media

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Abstract

The invention relates to a pressure generator for flowing media, in which a compressor (V) is driven by means of a motor whose speed can be controlled. The flow speed in the compressor (V) is measured using sensors and control signals for the motor speed are formed therefrom. The operation of the compressor can thus be optimised (V) and conventional throttle devices are not required.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckerzeuger für strö­ mende Medien, bei dem mittels eines - insbesondere über einen Frequenzumrichter - drehzahlsteuerbaren Motors ein Verdichter antreibbar ist.The invention relates to a pressure generator for electricity media, using which - in particular via a Frequency converter - speed controllable motor a compressor is drivable.

Solche Druckerzeuger dienen zum Transport von strömenden Me­ dien, seien es Gase oder Flüssigkeiten, die dabei auch zum Transport von festen Massenteilchen einsetzbar sind. Bei vie­ len dieser technologischen Anwendungen ist es erforderlich, Prozessparameter, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Volu­ menströme, Drucke oder Massenströme einzustellen oder kon­ stant zu halten. Dies muss aber auch unabhängig von prozess­ beeinflussenden Faktoren, z. B. Füllgrad, in der pneumatischen Förderung zugeschalteten Bypassleitungen oder Drosselverlus­ ten, sichergestellt sein. Dazu werden heutzutage die Drucker­ zeuger überdimensioniert und dann durch Drosselelemente ge­ drosselt, um alle Betriebszustände abzudecken. Damit ergeben sich jedoch Strömungsgeschwindigkeiten, die zu hohem Ver­ schleiß der Rohre und Schläuche und auch zu hohem Energiever­ lust führen.Such pressure generators are used to transport flowing Me serve, be it gases or liquids, which are also used for Transport of solid mass particles can be used. With many len of these technological applications it is necessary Process parameters such as speed, volu flow rates, pressures or mass flows or con keep stant. But this also has to be independent of the process influencing factors, e.g. B. degree of filling, in the pneumatic Promotion of connected bypass lines or throttle loss ten, be ensured. These are the printers these days Oversized generators and then ge by throttle elements throttles to cover all operating conditions. With it result however, flow rates leading to high ver wear of pipes and hoses and also high energy consumption lead lust.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckerzeuger der ein­ gangs genannten Art so auszubilden, dass insbesondere hin­ sichtlich des Volumenstroms eine optimale Anpassung möglich ist.The object of the invention is to provide a pressure generator type mentioned in such a way that in particular optimal adjustment of the volume flow possible is.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe für einen Druckerzeu­ ger der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Strö­ mungsgeschwindigkeit und damit bei bekanntem Querschnitt auch der Volumenstrom mittels eines Sensors mit Geber und Wandler erfassbar ist und dass durch das Ausgangssignal des Wandlers die Drehzahl des Motors regelbar ist. Auf die bislang übli­ chen Drosselmaßnahmen kann damit völlig verzichtet werden. According to the invention, this object is achieved for a printer ger of the type mentioned solved in that the Strö mung speed and thus also with a known cross section the volume flow by means of a sensor with encoder and converter is detectable and that by the output signal of the converter the speed of the motor is adjustable. To the usual Chen throttling measures can be completely dispensed with.  

Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Geber im Stutzenbereich des Verdich­ ters, insbesondere am Saugstutzen angebracht ist. Hier lassen sich die Volumenströme relativ einfach und genau erfassen.This is a first advantageous embodiment of the invention characterized that the encoder in the nozzle area of the compression ters, in particular is attached to the suction nozzle. Leave here the volume flows can be recorded relatively easily and precisely.

Dadurch, dass der Wandler im Kühlluftstrom des Motors positi­ oniert ist und dass Geber und Wandler über Druckleitungen miteinander verbunden sind, kann der relativ temperaturemp­ findliche Wandler vor allzu hohen Temperaturbeeinflussungen geschützt werden. Dessen ungeachtet ist es natürlich möglich, zusätzlich Temperaturkompensationsmaßnahmen für höchste Ge­ nauigkeitserfordernisse vorzunehmen.Because the converter is positive in the cooling air flow of the engine is on and that the encoder and transducer via pressure lines are connected to each other, the relatively Temperaturemp sensitive transducers from excessive temperature influences to be protected. Nevertheless, it is of course possible additional temperature compensation measures for highest Ge to carry out accuracy requirements.

Dadurch, dass als Sensor vorteilhaft ein Differenzdrucksensor vorgesehen ist, ergibt sich eine technisch bewährte und rela­ tiv einfache Ausbildung der Erfindung. Selbstverständlich können auch Messungen mit Hilfe von Strömungssensoren, die direkt die Rohrgeschwindigkeit oder den Volumenstrom messen, vorgenommen werden. Beispiele hierzu wären Flügelradmessson­ den, Hitzdrahtsonden, Wirbelzähler, Laminarflow-Elemente und ähnliches. In jedem Fall sollte jedoch auf die Einhaltung der Schutzart geachtet werden.The fact that a differential pressure sensor is advantageous as the sensor is provided, there is a technically proven and rela tiv simple embodiment of the invention. Of course can also take measurements with the help of flow sensors directly measure the pipe speed or the volume flow, be made. Examples of this would be impeller sensors , hot wire probes, vortex counters, laminar flow elements and like. In any case, however, compliance with the Protection class must be observed.

Für den Fall, dass als Sensor ein Differenzdrucksensor vorge­ sehen ist, erweist es sich als vorteilhaft, dass ein Eingang des Differenzdrucksensors mit dem Druck der Umgebung beauf­ schlagbar ist, so dass durch den Wandler auch ein druckre­ gelndes bzw. begrenzendes Ausgangssignal generierbar ist. Ein derartiges Umschalten auf die Umgebungsverhältnisse kann durch gesonderte Schaltelemente erfolgen. Prinzipiell könnte aber auch ein weiterer kompletter Sensor zum Einsatz kommen.In the event that a differential pressure sensor is pre-selected see, it proves advantageous that an input of the differential pressure sensor with the pressure of the environment is beatable, so that the transducer can also print valid or limiting output signal can be generated. On such switching to the ambient conditions can done by separate switching elements. In principle, could but another complete sensor can also be used.

Ebenso wäre es auch denkbar, dass aus hydraulischen oder thermodynamischen Zusatzparametern auf den Massestrom schließbar ist, der über die Drehzahlregelung an den jeweili­ gen technischen Prozess optimal anpassbar ist. It would also be conceivable that hydraulic or additional thermodynamic parameters on the mass flow is closable, the speed control to the resp optimally adaptable to the technical process.  

Eine zuverlässige Ausbildung des Druckerzeugers ist dadurch gekennzeichnet, dass als oder statt eines Verdichters eine Vakuumpumpe, ein Seitenkanalgebläse, ein Radialkompressor, ein Rootsgebläse, ein Schraubenverdichter oder eine ähnliche bzw. ähnlich wirkende Strömungsmaschine vorgesehen ist.This ensures a reliable training of the pressure generator characterized in that as or instead of a compressor Vacuum pump, a side channel blower, a radial compressor, a roots blower, a screw compressor or the like or similarly acting fluid machine is provided.

Dadurch, dass die Wandlersignale über einen Umsetzer auf ei­ nen Analog-Eingang für Drehzahlsollwerte des Motors geschal­ tet sind, ergibt sich eine relativ einfache Schaltungskette, die noch dadurch konstruktiv günstig gestaltet wird, wenn der Umsetzer baulich mit dem Frequenzumrichter vereinigt oder kombiniert ist.The fact that the converter signals via a converter on egg Analog input for speed setpoints of the motor tet, there is a relatively simple circuit chain, which is still structurally favorable if the The converter is structurally combined with the frequency converter or is combined.

Ferner ist es auch möglich, dass die erfassten Prozesssignale an weitere Einrichtungen zur Steuerung und Anzeige, insbeson­ dere an Diagnoseeinrichtungen, weiterleitbar sind.Furthermore, it is also possible for the detected process signals to other control and display devices, in particular which can be forwarded to diagnostic devices.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is explained in more detail below.

Die Darstellung zeigt perspektivisch einen Verdichter V, der als Seitenkanalgebläse an einen elektrischen Motor M mit ei­ nem Frequenzumrichter FU zur Drehzahlbeeinflussung angesetzt ist. Die Zu- und Abströmung für das durch den Verdichter V strömende Medium erfolgt über Schalldämpfer S1 und S2, die im weiteren an der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigte Lei­ tungen angeschlossen sind. Zum Befestigen des gesamten Aggre­ gates dient ein Flansch F. Wesentlich für die vorliegende Er­ findung ist der Einsatz eines Drucksensors, im Beispiel eines Differenzdrucksensors. Dieser besteht aus einer nahe dem Schalldämpfer S1 angebrachten Drosselblende, vor der bzw. hinter welcher zwei Druckleitungen D1 bzw. D2 den resultie­ renden Druck aufnehmen und an einen Druckwandler DW weiter­ leiten. Dieser bildet daraus ein elektrisches Ausgangssignal, das direkt oder indirekt über einen Umsetzer als Analogsignal auf einen Eingang des Frequenzumrichters FU einwirkt. The illustration shows a compressor V in perspective as a side channel blower to an electric motor M with egg FU frequency converter used to influence the speed is. The inflow and outflow for the through the compressor V flowing medium takes place via silencers S1 and S2, which in further Lei not shown for the sake of clarity lines are connected. For fastening the entire assembly gates serves a flange F. Essential for the present Er is the use of a pressure sensor, in the example one Differential pressure sensor. This consists of a close to that Muffler S1 attached throttle orifice, in front of the or behind which two pressure lines D1 and D2 the result absorbing pressure and forwarded to a pressure transducer DW conduct. This forms an electrical output signal, that directly or indirectly via a converter as an analog signal acts on an input of the frequency converter FU.  

Sofern ein Umsetzer vor Umgebungseinflüssen zu schützen ist, erweist es sich als vorteilhaft, diesen im Innenraum des Fre­ quenzumrichters FU unterzubringen.If a converter has to be protected against environmental influences, it proves to be advantageous to use this in the interior of the Fre quenzumrichters FU.

Da die Wurzel des Differenzdrucks proportional der Geschwin­ digkeit im untersuchten Rohrabschnitt ist, kann direkt auf die Geschwindigkeit des Mediums geschlossen werden, und da das Produkt von Rohrgeschwindigkeit und Rohrfläche proportio­ nal dem Volumenstrom ist, kann mit Hilfe der Differenzdruck­ messung auch auf den Volumenstrom geschlossen werden. Erwei­ tert könnte aus gemessenen hydraulischen und thermodynami­ schen Parametern auch eine Stellgröße zur Regelung des Mas­ senstroms abgeleitet werden, wodurch ebenfalls die Drehzahl des Motors zu beeinflussen wäre.Because the root of the differential pressure is proportional to the speed in the pipe section under investigation can be directly the speed of the medium can be closed, and there the product of pipe speed and pipe area proportio nal is the volume flow can with the help of the differential pressure measurement can also be deduced from the volume flow. Erwei tert could be measured from hydraulic and thermodynami parameters also a manipulated variable for controlling the mas current are derived, which also increases the speed of the engine would be influenced.

Durch die geschilderten Maßnahmen wird im Druckerzeuger eine gegen Verschmutzung und Temperatur weitgehend unempfindliche Beeinflussung von Volumenstrom bzw. Strömungsgeschwindigkeit bzw. Massenstrom integriert. Dies kann auch die Funktion kon­ stanter Druck beinhalten. Dadurch wird eine optimale Anpas­ sung des Druckerzeugers an den jeweiligen Arbeitsprozess er­ reicht.Due to the described measures, a largely insensitive to pollution and temperature Influencing volume flow or flow velocity or mass flow integrated. This can also function con constant pressure. This will make an optimal match solution of the pressure generator to the respective work process enough.

Claims (9)

1. Druckerzeuger für strömende Medien, bei dem mittels eines - insbesondere über einen Frequenzumrichter - drehzahlsteuer­ baren Motors ein Verdichter antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwin­ digkeit und damit bei bekanntem Querschnitt auch der Volumen­ strom mittels eines Sensors mit Geber (DB) und Wandler (DW) erfassbar ist und dass durch das Ausgangssignal des Wandlers (DW) die Drehzahl des Motors (M) regelbar ist.1. Pressure generator for flowing media, in which a compressor can be driven by means of a speed-controllable motor, in particular via a frequency converter, characterized in that the flow speed and thus, with a known cross section, also the volume flow by means of a sensor with encoder (DB) and Converter (DW) can be detected and that the speed of the motor (M) can be regulated by the output signal of the converter (DW). 2. Druckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Geber (DB) im Stutzenbe­ reich des Verdichters (V), angebracht ist.2. Pressure generator according to claim 1, characterized ge indicates that the encoder (DB) is in the nozzle area range of the compressor (V). 3. Druckerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (DW) im Kühlluftstrom des Motors (M) positioniert ist und das Geber (DB) und Wandler (DW) über Druckleitungen (D1, D2) miteinander verbunden sind.3. Pressure generator according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the converter (DW) in Cooling air flow of the motor (M) is positioned and the encoder (DB) and converter (DW) with each other via pressure lines (D1, D2) are connected. 4. Druckerzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass als Sensor vorteilhaft ein Differenzdrucksensor vorgesehen ist.4. Pressure generator according to one of the preceding claims, since characterized by that as a sensor a differential pressure sensor is advantageously provided. 5. Druckerzeuger nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein Eingang des Differenz­ drucksensors mit dem Druck der Umgebung beaufschlagbar ist, so dass durch den Wandler ein druckregelndes bzw. begrenzen­ des Ausgangssignal generierbar ist.5. Pressure generator according to claim 4, characterized ge indicates that an input of the difference pressure sensor can be acted upon with the pressure of the environment, so that a pressure regulating or limiting by the converter of the output signal can be generated. 6. Druckerzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass aus hydrau­ lischen oder thermodynamischen Zusatzparametern auf einen je­ weiligen Massenstrom schließbar ist, der über die Drehzahlre­ gelung an den jeweiligen technischen Prozess optimal anpass­ bar ist. 6. Pressure generator according to one of the preceding claims, there characterized by that from hydrau mical or thermodynamic additional parameters to one each mass flow is closable via the speed re optimally adapt to the respective technical process is cash.   7. Druckerzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass als oder statt eines Verdichters (V) eine Vakuumpumpe, ein Seitenka­ nalgebläse, ein Radialkompressor, ein Rootsgebläse, ein Schraubverdichter oder eine ähnliche bzw. ähnlich wirkende Strömungsmaschine vorgesehen ist.7. Pressure generator according to one of the preceding claims, there characterized by that as or instead of a compressor (V) a vacuum pump, a Seitenka nal blower, a radial compressor, a roots blower, a Screw compressor or a similar or similar acting Flow machine is provided. 8. Druckerzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Wand­ lersignale über einen Umsetzer auf einen Analog-Eingang für Drehzahlsollwerte des Motors (M) geschaltet sind.8. Pressure generator according to one of the preceding claims, since characterized by that the wall signals via a converter to an analog input for Motor speed setpoints (M) are switched. 9. Druckerzeuger nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Umsetzer baulich mit dem Frequenzumsetzer (FU) vereinigt oder kombiniert ist.9. Pressure generator according to claim 8, characterized ge indicates that the converter is structurally compatible with the Frequency converter (FU) is combined or combined.
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