DE102004044530A1 - Air compressor, has drive activated based on operation and/or condition of electric driving motor, such that ball bearings are supplied more grease during higher number of revolutions than during lower number of revolutions - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Verdichter mit elektrischem Antriebsmotor, wobei der Antriebsmotor fettgeschmierte Wälzlager und eine mit einem Antrieb versehene Nachschmiereinrichtung für die Wälzlager aufweist und vorzugsweise mit einer über 3000 oder 3600 U/min liegenden Drehzahl betrieben wird.The Invention relates to a compressor with electric drive motor, wherein the drive motor grease lubricated bearings and one with a Drive provided relubricating the rolling bearing and preferably with over 3000 or 3600 rev / min lying speed is operated.
Stationäre Kompressoranlagen können mit einem elektrischen Antriebsmotor versehen sein. Die Übertragung der Leistung vom Antriebsmotor auf den Verdichter erfolgt typischerweise durch ein Riemengetriebe oder direkt – ohne Drehzahlübersetzung – durch eine Kupplung zum Ausgleich von Wellenversatz.Stationary compressor systems can be provided with an electric drive motor. The transfer The power from the drive motor to the compressor typically occurs through a belt transmission or directly - without speed ratio - by a clutch to compensate for shaft misalignment.
Zur besseren Anpassung der Drucklufterzeugung an den Bedarf ist es bekannt, elektrische Antriebe mit Drehzahlregelung zu verwenden, wobei die Drehzahlregelung typischerweise durch einen Frequenzumrichter für einen Drehstrommotor erfolgt. Die Lagerung der Drehstrommotoren erfolgt regelmäßig durch fettgeschmierte Wälzlager. Bei den hohen erwarteten Lebensdauern der Kompressoren ist die Gebrauchsdauer des Schmierfetts in den Wälzlagern oft kritisch. Meist ist die Gebrauchsdauer des Schmierfetts kürzer als die Lebensdauer des Kompressors und es muss nachgeschmiert werden. Dieses Nachschmieren erfolgt in der Regel durch einen Wartungstechniker von Hand mit einer Fettpresse. Da die Kompressorenwartung mitunter vergessen wird, ergibt sich dadurch eine Gefährdung der Betriebssicherheit. Durch Schmierstoffversagen nach Ende der Gebrauchsdauer (des Schmierfettes) werden die Wälzlager defekt, mit ihnen der Drehstrommotor, und es kann zum Ausfall der Druckluftversorgung kommen.to better adaptation of compressed air generation to the needs it is known to use electric drives with speed control, the Speed control typically by a frequency converter for one Three-phase motor is done. The bearing of the three-phase motors takes place regularly through grease lubricated bearings. With the high expected lifetimes of the compressors is the service life of grease in rolling bearings often critical. Usually, the service life of the grease is shorter than the life of the compressor and it must be relubricated. This relubrication is usually done by a maintenance technician by hand with a grease gun. As the compressor maintenance sometimes is forgotten, this results in a threat to operational safety. Due to lubricant failure after the end of the service life (of the grease) become the rolling bearings defective, with them the three - phase motor, and it can cause the failure of the Compressed air supply come.
Ab Werk sind die Drehstrommotoren üblicherweise mit einer Gebrauchsdauer des Schmierfettes in den Wälzlagern projektiert, die einen Betrieb mit einer am Drehstromnetz üblichen Drehzahl voraussetzt, zum Beispiel 3.000 bzw. 3.600 U/min. Jedoch werden die über einen Frequenzumrichter angesteuerten Drehstrommotoren in Verbindung mit Kompressoren mitunter mit höheren Drehzahlen betrieben, etwa zur Einsparung eines Übersetzungsgetriebes und der dann anfallenden Übersetzungsverluste. Bei höheren Drehzahlen ist die Fettgebrauchsdauer besonders kurz.From Factory are the three-phase motors usually with a service life of the grease in the rolling bearings projected, the operation with a usual on the three-phase network Speed requires, for example, 3,000 and 3,600 rpm. however be the over a frequency converter controlled three-phase motors in conjunction with compressors sometimes with higher ones Operated speeds, such as to save a transmission gear and the then incurred translation losses. At higher Speeds is the grease life is especially short.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll eine zuverlässige Schmierung der Wälzlager des elektrischen Antriebsmotors über die Lebensdauer des Verdichters gewährleistet werden.With the device according to the invention should be a reliable Lubrication of rolling bearings of the electric drive motor the life of the compressor can be guaranteed.
Der erfindungsgemäße Verdichter ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Nachschmiereinrichtung in Abhängigkeit vom Betrieb und/oder Zustand des Antriebsmotors und/oder des Verdichters aktivierbar ist, derart, dass den Wälzlagern bei mindestens einer höheren Drehzahl mehr Fett zuführbar ist als bei einer demgegenüber niedrigeren Drehzahl. Vorteilhafterweise ist die Funktion der Nachschmiereinrichtung in Abhängigkeit von der Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors regelbar.Of the inventive compressor is characterized in that the drive of the relubricating dependent on from the operation and / or state of the drive motor and / or the compressor can be activated, such that the rolling bearings in at least one higher Speed more fat fed is as opposed to one lower speed. Advantageously, the function of the relubrication device dependent on adjustable by the speed of the electric drive motor.
Eine entsprechend eingerichtete Steuereinrichtung regelt die Ansteuerung der Nachschmiereinrichtung und damit die Fettzufuhr in Abhängigkeit von den genannten Parametern, vorzugsweise auch die Ansteuerung des Antriebsmotors.A appropriately configured control device controls the control the relubrication device and thus the fat supply depending from the above parameters, preferably also the control of the drive motor.
Grundsätzlich kann es sich um einen Verdichter beliebiger Art handeln. Vorzugsweise ist ein Schraubenverdichter, insbesondere mit Öleinspritzkühlung, vorgesehen. Vorteilhafterweise handelt es sich um einen Verdichter für Luft bzw. zur Erzeugung von Druckluft. Die Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit der Verdichtung von anderen Gasen zur Anwendung kommen. Schließlich ist ein Direktantrieb des Verdichters, das heißt ohne Riemengetriebe oder Drehzahlübersetzung, vorgesehen.Basically it is a compressor of any kind. Preferably is a screw compressor, especially with oil injection cooling, provided. advantageously, it is a compressor for air or for the production of Compressed air. However, the invention can also in connection with the Compression of other gases are used. Finally is a direct drive of the compressor, that is without a belt drive or Speed transfer, intended.
Die Erfindung wird bevorzugt im Zusammenhang mit drehzahlregelbaren elektrischen Antriebsmotoren angewendet, die mit einer höheren maximalen Drehzahl drehen als bei Netzbetrieb üblich. Möglich ist aber auch eine Anwendung mit Antriebsmotoren anderer Art. Als maximale Drehzahl kann irgendeine Drehzahl definiert werden. Zweckmäßig ist die Verwendung der vom Hersteller des elektrischen Antriebsmotors angegebenen Nenndrehzahl oder die sich konstruktiv und in Abhängigkeit von der Netzfrequenz sich einstellende Drehzahl, etwa bei Drehstrommotoren. Auch darüber liegende Drehzahlen können aber in Abhängigkeit von der benötigten Verdichterdrehzahl als maximale Drehzahl definiert werden, etwa eine zur Erzielung der Verdichternennleistung oder einer maximalen Verdichterdrehzahl erforderliche Drehzahl des Antriebsmotors.The Invention is preferred in connection with variable speed electric drive motors applied with a higher maximum Turn speed as usual in mains operation. But it is also possible an application with drive motors of other kind. As a maximum speed can be any Speed can be defined. Appropriately, the use of the specified by the manufacturer of the electric drive motor rated speed or constructively and depending on the grid frequency self-adjusting speed, as in three-phase motors. Also overlying Speeds can but in dependence from the needed Compressor speed can be defined as maximum speed, about one to achieve the compressor rated power or a maximum Compressor speed required speed of the drive motor.
Vorzugsweise weist die Nachschmiereinrichtung einen elektrischen oder pneumatischen Antrieb auf. Der elektrische Antrieb ist einfach regelbar. Vorzugsweise wird der elektrische Antrieb für die Nachschmiereinrichtung nur dann eingeschaltet, wenn auch der elektrische Antriebsmotor für den Verdichter eingeschaltet ist. Bei Verwendung eines pneumatischen Antriebs (für die Nachschmiereinrichtung) kann dieser seinen Druck direkt aus dem Verdichter beziehen.Preferably the relubricating device has an electric or pneumatic Drive up. The electric drive is easy to control. Preferably becomes the electric drive for the relubricating only switched on, if the electric drive motor for the compressor is switched on. When using a pneumatic Drive (for the relubricating) this can its pressure directly from refer to the compressor.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist eine Proportionalität zwischen der Drehzahl und der Fettzufuhr gegeben. Als Fettzufuhr wird eine von der Nachschmiereinrichtung je Zeiteinheit abgegebene Fettmenge verstanden. In Abhängigkeit von der Drehzahl kann auch eine progressive oder stufenweise ansteigende Fettzufuhr vorgesehen sein.In an advantageous embodiment of the invention, a proportionality between the speed and the fat supply is given. As a fat intake is a understood by the relubrication per unit of time delivered amount of fat. Depending on the speed, a progressive or gradually increasing supply of fat may be provided.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die von der Nachschmiereinrichtung abgegebene Fettmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors regelbar sein, nämlich wie folgt:
- a) eine Drehzahl ist als Maximaldrehzahl definiert,
- b) eine Fettzufuhr ist als maximale Fettzufuhr definiert,
- c) wenn die aktuelle Drehzahl weniger als 50% der maximalen Drehzahl beträgt, erfolgt eine Fettzufuhr von weniger als 40% der maximalen Fettzufuhr,
- d) wenn die aktuelle Drehzahl mehr als 70% der maximalen Drehzahl beträgt, erfolgt eine Fettzufuhr von mehr als 60% der maximalen Fettzufuhr.
- a) a speed is defined as maximum speed,
- b) a fat intake is defined as maximum fat intake,
- c) if the current speed is less than 50% of the maximum speed, the amount of fat delivered is less than 40% of the maximum fat intake,
- d) If the current speed is more than 70% of the maximum speed, a grease supply of more than 60% of the maximum grease supply takes place.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die von der Nachschmiereinrichtung abgegebene Fettmenge in Abhängigkeit von der Temperatur der Wälzlager regelbar. Dabei können auch mehrere Temperatursensoren zum Einsatz kommen, etwa ein Sensor je Wälzlager. Auch ist eine Kombination mit der drehzahlabhängigen Regelung möglich, etwa über temperatur- oder drehzahlabhängige Kennlinien.To Another idea of the invention is that of the relubricating device delivered amount of fat depending on from the temperature of the rolling bearings adjustable. It can Several temperature sensors are used, such as one sensor each Roller bearing. A combination with the speed-dependent control is also possible, for example via temperature or speed-dependent characteristics.
Vorteilhafterweise ist die abgegebene Fettmenge bzw. Fettzufuhr in Abhängigkeit von Temperaturen am oder im Verdichter oder Antriebsmotor regelbar. Entsprechende Temperatursensoren können beispielsweise die Verdichtungsendtemperatur, die Zulufttemperatur, die Wicklungstemperatur oder die Lagertemperaturen des Antriebsmotors erfassen. Die temperaturabhängige Regelung ist grundsätzlich unabhängig von der drehzahlabhängigen Regelung, wird aber vorteilhaft in Kombination mit derselben eingesetzt.advantageously, is the delivered amount of fat or fat supply in dependence of temperatures on or in the compressor or drive motor controllable. Corresponding temperature sensors can, for example, the compression end temperature, the supply air temperature, the winding temperature or the storage temperatures of the drive motor. The temperature-dependent control is basically independent of the speed-dependent Control, but is advantageously used in combination with the same.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die Fettzufuhr zu den Wälzlagern in Abhängigkeit von einer geschätzten Temperatur der Wälzlager regelbar, wobei in die Schätzung insbesondere eine oder mehrere Temperaturen am und im Verdichter und der zeitliche Verlauf von Drehzahl und Motorleistung einfließen.To Another idea of the invention is the supply of fat to the roller bearings dependent on from an estimated Temperature of the rolling bearings controllable, taking into the estimate in particular one or more temperatures on and in the compressor and the time course of speed and engine power flow.
Ein
Teil der für
eine Schätzung
der Temperatur benötigten
Daten ist konstruktionsbedingt vorhanden oder berechenbar, während ein
anderer Teil aus den Signalen bereits vorhandener Sensoren ermittelt wird.
In der Steuereinrichtung werden beispielsweise Schätzwerte
für die
Lagertemperatur in Zeitintervallen von ¼ Minute berechnet als:
- – TLager,n und TLager,n–1, die als Schätzwerte berechneten Lagertemperaturen zum aktuellen Zeitpunkt n und zum vorherigen Zeitpunkt n – 1 sind,
- – ΔTVerlustwärme die Temperaturerhöhung aus der im Lager und der im Motor jeweils auftretenden Verlustwärme ist (zu berechnen aus Motorleistung und -wirkungsgrad, wobei die Motorleistung von der Steuerung aus Druck und Drehzahl bestimmt werden kann und der Wirkungsgrad einem drehzahl- und leistungsabhängigen Kennfeld entnommen wird – Verdichterdruck und -drehzahl werden in größeren Kompressoranlagen ohnehin überwacht und zur Regelung verarbeitet) geteilt durch Wärmekapazität und multipliziert mit dem Zeitintervall (z. B. als ΔTVerlustwärme = Verlustleistung·Zeitintervall/Wärmekapazität),
- – ΔTKühlung die Temperatursenkung aus der Kühlwirkung ist (zu berechnen aus Motoroberfläche, von der Drehzahl des Motorlüfters abhängiger Wärmeübergangszahl α, Temperaturdifferenz zwischen Lagertemperatur TLager,n–1 und Kühllufttemperatur TKühl – letztere beträgt üblicherweise maximal 40° C und ist gleich der Verdichtereintrittstemperatur, die in manchen Kompressoranlagen ohnehin erfasst und zur Regelung verarbeitet wird) geteilt durch Wärmekapazität der Wälzlager und multipliziert mit dem Zeitintervall, das in diesem Beispiel ¼ Minute beträgt, (z. B. als ΔTKühlung = Oberfläche·α (TLager,n–1 – TKühl)·Zeitintervall/Wärmekapazität).
- T bearings, n and T bearings, n-1 , which are estimated bearing temperatures at the current time n and at the previous time n-1,
- - ΔT heat loss is the temperature increase from the heat loss occurring in the bearing and in the engine (to be calculated from engine power and efficiency, whereby the engine power can be determined by the controller from pressure and speed and the efficiency is taken from a speed and power dependent map - Compressor pressure and speed are in any case monitored in larger compressor systems and processed for control) divided by heat capacity and multiplied by the time interval (eg as ΔT heat loss = power dissipation · time interval / heat capacity),
- - ΔT cooling is the reduction in temperature from the cooling effect (to be calculated from the motor surface, the heat transfer coefficient α dependent on the speed of the motor fan, temperature difference between storage temperature T bearing, n-1 and cooling air temperature T cooling - the latter is usually maximum 40 ° C and is equal to the compressor inlet temperature , which in some compressor systems is already detected and processed for control) divided by the heat capacity of the rolling bearings and multiplied by the time interval, which in this example is ¼ minute (eg as ΔT cooling = surface · α (T bearing, n 1 - T cooling ) · time interval / heat capacity).
Ausgehend von einer geschätzten Anfangstemperatur beim Einschalten der Steuerung kann so bei jedem Zeitintervall der Schätzwert für die Lagertemperatur entsprechend der jeweiligen Motorbelastung und Kühlwirkung korrigiert werden. Auf diese Weise kann ohne zusätzliche Messwertaufnehmer die Schmierstoffalterung in den Lagern berechnet und entsprechend die Fettzuführung gesteuert werden.outgoing from an estimated Start temperature when switching on the controller can be so at each Time interval of the estimated value for the Storage temperature according to the respective engine load and cooling effect Getting corrected. In this way, without additional transducers the Lubricant aging in the bearings calculated and accordingly the fat feed to be controlled.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung erfolgt die Fettzufuhr zusätzlich oder alternativ in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des Antriebsmotors, etwa über Kennlinien oder Strommessungen.To Another idea of the invention, the fat is added or alternatively in dependence from the power consumption of the drive motor, about characteristic curves or current measurements.
Die Leistung des Antriebsmotors ist abgestimmt auf den Bedarf des Verdichters. Beispielsweise hat ein Antriebsmotor bei einer Drehzahl von über 4.500 U/min eine Leistungsaufnahme von mehr als 22 kW. Ein anderer, ebenfalls im Zusammenhang mit der Erfindung bevorzugter Antriebsmotor, hat bei über 5.000 U/min eine Leistungsaufnahme von mehr als 37 kW.The Power of the drive motor is tuned to the needs of the compressor. For example, a drive motor has a speed of over 4,500 Rpm a power consumption of more than 22 kW. Another, too in the context of the invention preferred drive motor has at over 5,000 rpm, a power consumption of more than 37 kW.
Schließlich kann jedem Wälzlager ein eigenes Fettreservoir und ein eigener Antrieb für die Fettzufuhr zugeordnet sein. Vorteilhafterweise führt von jedem Fettreservoir ein direkter Kanal zum Wälzlager, ohne Verzweigung, Ventil oder Drossel.Finally, each roller bearing can be assigned its own fat reservoir and its own drive for the supply of fat. Advantageously, leads from each grease reservoir a direct channel to the rolling bearing, without branch, valve or throttle.
Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung erläutert:
Ein
Verdichter
A compressor
Die
Welle
Die
Nachschmiereinrichtungen
In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung arbeitet die Steuereinrichtung
Üblich ist
eine Ansteuerung des Antriebsmotors
Je
nach Zielsetzung und Komplexität
der Steuereinrichtung können
die Nachschmiereinrichtungen
Einzelne
Aggregate, Abschnitte oder Teile der beschriebenen Vorrichtung insgesamt
können mit
Sensoren oder Signalgebern versehen sein, deren Informationen in
der Steuereinrichtung
Temperatursensor
Temperatursensor
Drehzahlsensor
Temperatursensor
Temperatursensor
Temperatursensor
temperature sensor
temperature sensor
Speed sensor
temperature sensor
temperature sensor
temperature sensor
Die
Steuerung der Nachschmiereinrichtungen
Vorteilhaft
ist eine überproportionale,
drehzahlabhängige
Regelung, so dass bei höheren
Drehzahlen des Antriebsmotors
In ähnlicher
Weise kann eine überproportionale
oder andere Versorgung der Wälzlager
Die
Nachschmiereinrichtungen
- 1010
- Verdichtercompressor
- 1111
- Antriebsmotordrive motor
- 1212
- Wellewave
- 1313
- Wellewave
- 1414
- Kupplungclutch
- 1515
- Wälzlagerroller bearing
- 1616
- Wälzlagerroller bearing
- 1717
- Nachschmiereinrichtungregreasing
- 1818
- Nachschmiereinrichtungregreasing
- 1919
- Fettvorratfat stock
- 2020
- Fettvorratfat stock
- 2121
- Antriebdrive
- 2222
- Antriebdrive
- 2323
- Leitungmanagement
- 2424
- Leitungmanagement
- 2525
- Steuereinrichtungcontrol device
- 2626
- elektrische Leitungelectrical management
- 2727
- elektrische Leitungelectrical management
- 2828
- elektrische Leitungelectrical management
- 2929
- elektrische Leitungelectrical management
- 3030
- Temperatursensortemperature sensor
- 3131
- Temperatursensortemperature sensor
- 3232
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 3333
- Temperatursensortemperature sensor
- 3434
- Temperatursensortemperature sensor
- 3535
- Temperatursensortemperature sensor
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200410044530 DE102004044530A1 (en) | 2004-09-15 | 2004-09-15 | Air compressor, has drive activated based on operation and/or condition of electric driving motor, such that ball bearings are supplied more grease during higher number of revolutions than during lower number of revolutions |
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DE102004044530A1 true DE102004044530A1 (en) | 2006-03-30 |
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ID=36011423
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DE200410044530 Withdrawn DE102004044530A1 (en) | 2004-09-15 | 2004-09-15 | Air compressor, has drive activated based on operation and/or condition of electric driving motor, such that ball bearings are supplied more grease during higher number of revolutions than during lower number of revolutions |
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- 2004-09-15 DE DE200410044530 patent/DE102004044530A1/en not_active Withdrawn
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