DE202022101073U1 - compressed air system - Google Patents
compressed air system Download PDFInfo
- Publication number
- DE202022101073U1 DE202022101073U1 DE202022101073.0U DE202022101073U DE202022101073U1 DE 202022101073 U1 DE202022101073 U1 DE 202022101073U1 DE 202022101073 U DE202022101073 U DE 202022101073U DE 202022101073 U1 DE202022101073 U1 DE 202022101073U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- compressed air
- pressure
- valve
- control
- air system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 92
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 24
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0269—Surge control by changing flow path between different stages or between a plurality of compressors; load distribution between compressors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
- F04B41/06—Combinations of two or more pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/06—Control using electricity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/08—Regulating by delivery pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
Abstract
Druckluftsystem (10), insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher,
- mit einer Mehrzahl von parallel geschalteten Druckluftkompressoren (12),
- mit einem Ausblasventil (52), das als Regelventil ausgebildet und gemein-sam zumindest einigen der Druckluftkompressoren (12) zur verbraucherseitigen Druckverringerung nachgeschaltet ist, und
- mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18), die zur Steuerung und/oder Regelung des Ausblasventils (52) in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks eingerichtet ist.
- With a plurality of parallel-connected air compressors (12),
- with a blow-off valve (52), which is designed as a control valve and is connected downstream of at least some of the compressed air compressors (12) to reduce the pressure on the consumer side, and
- With a control and/or regulating device (18) which is set up for controlling and/or regulating the blow-out valve (52) as a function of a target pressure and/or actual pressure on the consumer side.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckluftsystem, insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf.The present invention relates to a compressed air system, in particular for supplying compressed air to at least one consumer with a fluctuating demand.
Druckluftsysteme bestehen in üblicher Weise aus mehreren Fixkompressoren, die bedarfsabhängig über eine sequenzielle Druckbandsteuerung zu- oder weggeschaltet werden können. Eine solche Druckbandsteuerung bedingt eine permanente Überverdichtung, wodurch im Betrieb ein nennenswerter Energieverlust entsteht. Abhängig von der Anzahl der in dem jeweiligen Druckluftsystem integrierten Kompressoren sind Druckbänder zwischen etwa 1,0 bis 2,5 bar üblich. Jedes bar Überverdichtung hat einen um etwa 6-7% höheren Energieverbrauch zur Folge. Zudem treten in Druckluftsystemen zum Teil erhebliche Leckagen auf, die durch eine Überverdichtung weiter erhöht werden. Pro bar Druckerhöhung erhöht sich die Leckagemenge um etwa 14%.Compressed air systems usually consist of several fixed compressors that can be switched on or off as required via a sequential pressure band control. Such a pressure band control causes permanent overcompression, which results in a significant loss of energy during operation. Depending on the number of compressors integrated in the respective compressed air system, pressure ranges between around 1.0 and 2.5 bar are common. Each bar of overcompression results in about 6-7% higher energy consumption. In addition, considerable leaks sometimes occur in compressed air systems, which are further increased by overcompression. The amount of leakage increases by around 14% for every bar of pressure increase.
Weiterhin werden Bedarfsschwankungen üblicherweise durch Zu- und Wegschalten von Druckluftkompressoren ausgeglichen. Jeder Zu- und Wegschaltvorgang von Druckluftkompressoren verursacht Temperaturveränderungen mit entsprechender Materialausdehnung und entsprechendem Verschleiß. Darüber hinaus verursacht jeder Zu- und Wegschaltvorgang einen zusätzlichen Luftverlust (Zu- und Wegschaltverlust). Nur Kompressoren mit geringer Antriebsleistung dürfen beliebig oft zu- und wieder weggeschaltet werden. Kompressoren in der mittleren Leistungsklasse werden nicht direkt abgeschaltet, sondern davor im Leerlauf betrieben. Ein solcher Leerlauf geht einher mit etwa 30% Leistungsbedarf ohne Luftförderung. Die Häufigkeit und Dauer der zulässigen Schaltvorgänge richten sich nach den Vorgaben der jeweiligen Hersteller für die Motoren der Druckluftkompressoren sowie des jeweiligen Stromnetzbetreibers.Furthermore, fluctuations in demand are usually compensated for by switching compressed air compressors on and off. Each switching on and off process of air compressors causes temperature changes with corresponding material expansion and corresponding wear. In addition, each connection and disconnection process causes an additional air loss (connection and disconnection loss). Only compressors with low drive power may be switched on and off again as often as you like. Compressors in the medium performance class are not switched off directly, but are operated before idling. Such idling is associated with about 30% power requirement without air delivery. The frequency and duration of the permitted switching operations depend on the specifications of the respective manufacturers for the motors of the air compressors and the respective power grid operator.
Ein energieeffizienter Betrieb verlangt schließlich nach einer verhältnismäßig gro-ßen Anzahl von Druckluftkompressoren mit unterschiedlichen Leistungsklassen. Je nach Betriebssituation werden einzelne Druckluftkompressoren stillstehen oder im Leerlauf betrieben. Es entsteht ein insgesamt hoher Betriebsmittelaufwand.After all, energy-efficient operation requires a relatively large number of air compressors with different performance classes. Depending on the operating situation, individual air compressors are idle or idle. The result is a total of high operating costs.
Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Druckluftsystem anzugeben, das einen Betrieb mit erhöhter Effizienz und Stabilität bei gleichzeitig verbesserter Wirtschaftlichkeit ermöglicht.Against this background, the object of the present invention was to specify a compressed air system that enables operation with increased efficiency and stability while at the same time being more economical.
Diese Aufgabe ist durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend erläutert.This object has been solved by the subject matter of claim 1. Advantageous configurations are specified in the dependent claims and are explained below.
Ein erfindungsgemäßes Druckluftsystem, insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf, weist eine Mehrzahl von parallel geschalteten Druckluftkompressoren, ein Ausblasventil, das als Regelventil ausgebildet und gemeinsam zumindest einigen der Druckluftkompressoren zur verbraucherseitigen Druckverringerung nachgeschaltet ist, und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung auf, die zur Steuerung und/oder Regelung des Ausblasventils in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks eingerichtet ist.A compressed air system according to the invention, in particular for the compressed air supply of at least one consumer with fluctuating demand, has a plurality of compressed air compressors connected in parallel, a blow-off valve, which is designed as a control valve and is connected downstream of at least some of the compressed air compressors to reduce the pressure on the consumer side, and a control and/or Control device that is set up to control and / or regulate the exhaust valve depending on a consumer-side target pressure and / or actual pressure.
Ein gemeinsames Ausblasventil kann den jeweiligen Druckluftverbrauchern, die von dem Druckluftsystem mit Druckluft versorgt werden, vorgeschaltet sein.A common blow-off valve can be connected upstream of the respective compressed air consumers that are supplied with compressed air by the compressed air system.
Durch eine variabel und kontrollierte Druckverringerung auf Verbraucherseite können die jeweiligen Druckluftkompressoren permanent in ihrem Auslegungspunkt und damit in einem Betriebsbereich ihres höchsten oder eines hohen Wirkungsgrades gefahren werden. Durch die Variation des verbraucherseitigen Drucks über eine kontrollierte Druckverringerung kann ein insgesamt effizienter Betrieb ohne Druckband ermöglicht werden. Hierdurch lassen sich wesentliche Energieeinsparungen erzielen.By means of a variable and controlled pressure reduction on the consumer side, the respective air compressors can be operated permanently in their design point and thus in an operating range of their highest or high efficiency. By varying the consumer-side pressure via a controlled pressure reduction, an overall efficient operation without a pressure band can be enabled. This allows significant energy savings to be achieved.
Schließlich wird durch eine Variation des verbraucherseitigen Drucks gewährleistet, dass im Betrieb des Druckluftsystems weniger Zu- oder Wegschaltungen von Druckluftkompressoren erfolgen. Geringerer Instandhaltungsaufwand und damit verringerte Betriebskosten können somit sichergestellt werden.Finally, varying the pressure on the consumer side ensures that fewer air compressors are switched on or off during operation of the compressed air system. Lower maintenance costs and thus reduced operating costs can thus be ensured.
Insbesondere ermöglicht ein gemeinsames Ausblasventil das Zu- und/oder Wegschalten einzelner Druckluftkompressoren ohne störende Einflüsse auf den jeweils nachgeschalteten Prozess. Eine sprunghafte Veränderung des Druckniveaus durch Zu- und/oder Wegschalten einzelner Druckluftkompressoren kann durch gesteuertes oder geregeltes Verfahren des gemeinsamen Ausblasventils kompensiert werden.In particular, a common blow-off valve enables individual compressed air compressors to be switched on and/or off without disturbing the downstream process in each case. A sudden change in the pressure level caused by switching individual compressed air compressors on and/or off can be compensated for by controlled or regulated movement of the common blow-off valve.
Beispielsweise kann ein Ausfall einer nachfolgend beschriebenen Druckerhöhungseinrichtung das Zuschalten zumindest eines Druckluftkompressors oder mehrerer Druckluftkompressoren erforderlich machen. Die Betätigung des gemeinsamen Ausblasventils kann in einem solchen Fall große verbraucherseitige Druckschwankungen vermeiden. Ein Sollwert eines Druckbegrenzungsreglers des gemeinsamen Ausblasventils kann hierbei auf den aktuellen Ist-Wert des verbraucherseitigen Drucks gesetzt werden. Die Anordnung eines gemeinsamen Ausblasventils kann schließlich den Einsatz von Pufferbehältern entbehrlich machen, sodass ein insgesamt einfacher Systemaufbau gewährleistet werden kann.For example, failure of a pressure-increasing device described below can make it necessary to switch on at least one air compressor or a plurality of air compressors. In such a case, actuation of the common blow-off valve can avoid large pressure fluctuations on the consumer side. A setpoint of a pressure relief controller of the common exhaust valve can here on the current actual value of the pressure on the consumer side. Finally, the arrangement of a common blow-off valve can make the use of buffer tanks unnecessary, so that an overall simple system structure can be guaranteed.
Erfindungsgemäß ist das gemeinsame Ausblasventil als Regelventil ausgebildet. Mit einer erfindungsgemäß vorgesehenen Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann eine verbraucherseitige Druckverringerung zuverlässig und reproduzierbar erzielt werden. Insbesondere kann auf diese Weise mittels des gemeinsamen Ausblasventils eine hohe Einstellgenauigkeit für das verbraucherseitige Druckniveau erzielt werden.According to the invention, the common blow-off valve is designed as a control valve. With a control and/or regulating device provided according to the invention, a pressure reduction on the consumer side can be achieved reliably and reproducibly. In this way, in particular, a high setting accuracy for the consumer-side pressure level can be achieved by means of the common blow-off valve.
Weiter bevorzugt kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, das gemeinsame Ausblasventil in Abhängigkeit eines Soll-Ist-Vergleichs des verbraucherseitigen Drucks zu steuern und/oder zu regeln.More preferably, the control and/or regulating device can be set up to control and/or regulate the common blow-off valve as a function of a target/actual comparison of the pressure on the consumer side.
Zusätzlich oder alternativ kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, einen verbraucherseitigen Ist-Druck auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere mittels des gemeinsamen Ausblasventils. Es können auf diese Weise unerwünschte Überdrücke beziehungsweise hohe verbraucherseitige Druckschwankungen vermieden werden. Ein gemeinsames Ausblasventil kann demnach in vorteilhafter Weise dazu eingesetzt werden, den verbraucherseitigen Förderdruck durch Abblasen auf einem konstanten Mindestdruck zu halten. Die Betriebssicherheit kann hierdurch verbessert und die Beibehaltung eines jeweils gewünschten oder eingestellten verbraucherseitigen Drucks gewährleitet werden.Additionally or alternatively, the control and/or regulating device can be set up to control and/or regulate an actual pressure on the consumer side to a constant minimum pressure, in particular by means of the common blow-off valve. In this way, undesired overpressures or high pressure fluctuations on the consumer side can be avoided. A common blow-off valve can therefore be used in an advantageous manner to keep the delivery pressure on the consumer side at a constant minimum pressure by blowing off. As a result, the operational reliability can be improved and the retention of a respectively desired or set pressure on the consumer side can be guaranteed.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, zumindest einen Druckluftkompressor in Abhängigkeit einer Betriebsstellung des Ausblasventils zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten, und/oder zu steuern und/oder zu regeln. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass für die jeweilige Betriebssituation eine geeignete Anzahl von Druckluftkompressoren in Betrieb ist beziehungsweise die jeweiligen Druckluftkompressoren geeignet eingestellt sind. Es kann hierdurch beispielsweise vermieden werden, dass aufgrund einer für die jeweilige Betriebssituation zu großen Anzahl an aktiven Druckluftkompressoren eine unnötig große Ausblasung überschüssiger Druckluft über das Ausblasventil vorgenommen werden muss. Ebenso kann durch die Stellung des Ausblasventils detektiert werden, dass das Zuschalten von Druckluftkompressoren oder die Erhöhung der Fördermenge von steuerbaren oder regelbaren Druckluftkompressoren erforderlich ist oder kurzfristig erforderlich werden wird, um ein bestimmtes verbraucherseitiges Druckniveau aufrecht erhalten zu können. Die Betriebssicherheit und -genauigkeit des Druckluftsystems kann auf diese Weise weiter verbessert werden.According to a further preferred embodiment, the control and/or regulating device can be set up to switch, in particular to switch on or off, and/or to control and/or regulate, at least one compressed air compressor depending on an operating position of the blow-out valve. In this way it can be ensured that a suitable number of compressed air compressors is in operation for the respective operating situation or that the respective compressed air compressors are suitably adjusted. It can thereby be avoided, for example, that an unnecessarily large amount of excess compressed air has to be blown out via the blow-off valve because the number of active compressed air compressors is too large for the respective operating situation. Likewise, the position of the blow-off valve can be used to detect that the switching on of air compressors or the increase in the flow rate of controllable or regulatable air compressors is necessary or will be necessary in the short term in order to be able to maintain a specific pressure level on the consumer side. The operational safety and accuracy of the compressed air system can be further improved in this way.
Weiter bevorzugt kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, zumindest einen Druckluftkompressor in Abhängigkeit einer durch das Ausblasventil beim Durchfahren eines Grenz-Stellwertes eingenommenen Betriebsstellung zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten, und/oder zu steuern und/oder zu regeln. Mithin kann bei Durchfahren eines Grenz-Stellwertes durch das Ausblasventil eine Schaltung, insbesondere Zu- oder Wegschaltung, oder eine Steuerung und/oder Regelung zumindest eines Druckluftkompressors initiiert werden. Eine derartig initiierte Schaltung, Steuerung und/oder Regelung von zumindest einem Druckluftkompressor kann die Einhaltung eines verbraucherseitigen Soll-Drucks mit erhöhter Sicherheit und insgesamt verringertem Energieverbrauch sicherstellen.More preferably, the control and/or regulating device can be set up to switch, in particular to switch on or off, and/or to control and/or regulate, at least one compressed air compressor as a function of an operating position assumed by the blow-off valve when a limit setting value is passed . Consequently, when the blow-off valve passes through a limit setting value, switching, in particular switching on or off, or controlling and/or regulating at least one compressed air compressor can be initiated. Switching, controlling and/or regulating at least one compressed air compressor initiated in this way can ensure compliance with a target pressure on the consumer side with increased safety and reduced energy consumption overall.
Noch weiter bevorzugt kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, zumindest einen Druckluftkompressor in Abhängigkeit einer bei Unterschreitung eines unteren Grenz-Stellwertes und/oder einer bei Überschreitung eines oberen Grenz-Stellwertes eingenommenen Betriebsstellung des Ausblasventils zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten, und/oder zu steuern und/oder zu regeln. Besonders bevorzugt kann ein unterer Grenz-Stellwert des Ausblasventils bei einer zu 20% geöffneten Betriebsstellung und/oder ein oberer Grenz-Stellwert des Ausblasventils bei einer zu 80% geöffneten Betriebsstellung voreingestellt sein. Etwaige Grenz-Stellwerte können beispielsweise voreingestellt und/oder mit geringem Aufwand nachträglich veränderbar sein, beispielsweise zur Anpassung oder Optimierung des Druckluftsystems im Hinblick auf die jeweiligen Betriebsbedingungen.Even more preferably, the control and/or regulating device can be set up to switch, in particular on or off, at least one compressed air compressor depending on an operating position assumed by the blow-off valve when the value falls below a lower limit value and/or when an upper limit value is exceeded switch off, and/or control and/or regulate. Particularly preferably, a lower limit control value of the blow-out valve can be preset at an operating position that is 20% open and/or an upper limit control value of the blow-out valve can be preset at an operating position that is 80% open. Any set limit values can, for example, be preset and/or subsequently changed with little effort, for example to adapt or optimize the compressed air system with regard to the respective operating conditions.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann das Druckluftsystem eine Druckerhöhungseinrichtung aufweisen, die zumindest einigen der Druckluftkompressoren zur variablen Erhöhung eines Vordrucks vorgeschaltet ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Druckluftsystem eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung aufweisen, die zur Steuerung und/oder Regelung der Druckerhöhungseinrichtung in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks eingerichtet ist.According to a further preferred embodiment, the compressed air system can have a pressure-increasing device which is connected upstream of at least some of the compressed-air compressors for variably increasing an admission pressure. In addition or as an alternative, the compressed air system can have a control and/or regulating device that is set up to control and/or regulate the pressure-increasing device as a function of a target pressure and/or actual pressure on the consumer side.
Die Anbindung zumindest einiger oder sämtlicher Druckluftkompressoren eines Druckluftsystems an eine erfindungsgemäße Druckerhöhungseinrichtung ermöglicht es, deren Förderkapazität nennenswert zu erhöhen. Auf dem Markt erhältliche Industriegebläse könnten beispielsweise einen Vordruck von ca. 400 mbar aufbauen, was wiederum einer Erhöhung des Massestroms von ca. 40% entspricht. Hierdurch lässt sich die Gesamtanzahl der Druckluftkompressoren reduzieren, was die Anfangsinvestitionen verringert.The connection of at least some or all of the compressed air compressors of a compressed air system to a pressure-increasing device according to the invention makes it possible to increase its delivery capacity to increase significantly. Industrial blowers available on the market could, for example, build up an admission pressure of approx. 400 mbar, which in turn corresponds to an increase in the mass flow of approx. 40%. This allows the total number of air compressors to be reduced, which reduces the initial investment.
Durch eine Variation des Vordrucks beziehungsweise des Ansaugdrucks können die jeweiligen Druckluftkompressoren als Regelkompressoren oder gesteuerte Kompressoren fungieren. Eine Variation des Vordrucks ermöglicht es ferner, die angeschlossenen Druckluftkompressoren permanent in ihrem Auslegungspunkt und damit in einem Betriebsbereich ihres höchsten oder eines hohen Wirkungsgrades zu fahren.By varying the admission pressure or the suction pressure, the respective compressed air compressors can act as variable-speed compressors or controlled compressors. A variation of the inlet pressure also makes it possible to run the connected air compressors permanently in their design point and thus in an operating range of their highest or high efficiency.
Mit einer erfindungsgemäß vorgesehenen Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann eine Variation des Vordrucks der jeweiligen Druckluftkompressoren zuverlässig und reproduzierbar erzielt werden. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann mithin zur Steuerung und/oder Regelung der Druckerhöhungseinrichtung und auch des gemeinsamen Ausblasventils eingerichtet sein, wodurch sich ein besonders hohes Maß an Einstellgenauigkeit und Flexibilität im Betrieb des Druckluftsystems ergibt.With a control and/or regulating device provided according to the invention, a variation of the admission pressure of the respective air compressor can be achieved reliably and reproducibly. The control and/or regulating device can therefore be set up to control and/or regulate the pressure-increasing device and also the common blow-off valve, resulting in a particularly high degree of setting accuracy and flexibility in the operation of the compressed air system.
Durch die Variation des Vordrucks kann ein effizienter Betrieb ohne Druckband und ohne Überverdichtung ermöglicht werden. Hierdurch lassen sich wesentliche Energieeinsparungen bis zu etwa 15% erzielen. Diese Energieeinsparungen können einen etwaigen Energieaufwand für die Druckerhöhungseinrichtung zu einem großen Teil kompensieren.By varying the pre-pressure, efficient operation without a pressure band and without over-compression can be made possible. This allows significant energy savings of up to about 15% to be achieved. These energy savings can largely compensate for any energy expenditure for the pressure boosting device.
Schließlich wird durch eine Variation des Vordrucks und damit variabler Förderkapazität der Druckluftkompressoren gewährleistet, dass im Betrieb des Druckluftsystems weniger Zu- oder Wegschaltungen erfolgen. Geringerer Instandhaltungsaufwand und damit verringerte Betriebskosten können somit sichergestellt werden.Finally, by varying the admission pressure and thus the variable delivery capacity of the air compressor, it is ensured that fewer connections or disconnections take place during operation of the compressed air system. Lower maintenance costs and thus reduced operating costs can thus be ensured.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, die Druckerhöhungseinrichtung zur Erzeugung eines variablen Vordrucks in Abhängigkeit eines Soll-Ist-Vergleichs eines verbraucherseitigen Netzdruckes zu steuern und/oder zu regeln. Hierdurch wird eine präzise Einstellung des verbraucherseitigen Netzdruckes ermöglicht. Zudem kann im laufenden Betrieb eine schnelle Anpassung des verbraucherseitigen Ist-Drucks an einen neuen Soll-Druck vorgenommen werden.According to a preferred embodiment, the control and/or regulating device can be set up to control and/or regulate the pressure-increasing device for generating a variable admission pressure as a function of a target/actual comparison of a network pressure on the consumer side. This enables precise adjustment of the network pressure on the consumer side. In addition, the actual pressure on the consumer side can be quickly adjusted to a new target pressure during operation.
Weiter bevorzugt kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, einen verbraucherseitigen Ist-Druck durch variable Anpassung des Vordrucks für zumindest einige oder sämtliche Druckluftkompressoren mittels der Druckerhöhungseinrichtung zu steuern und/oder zu regeln. Mithin kann über die Anpassung des Vordrucks mittels der Druckerhöhungseinrichtung in geeigneter Weise auf den verbraucherseitigen Ist-Druck Einfluss genommen werden, insbesondere ohne dass der Betrieb oder die Anzahl der im Betrieb befindlichen Druckluftkompressoren verändert werden muss.More preferably, the control and/or regulating device can be set up to control and/or regulate an actual pressure on the consumer side by variable adjustment of the admission pressure for at least some or all of the air compressors by means of the pressure increasing device. Consequently, the actual pressure on the consumer side can be influenced in a suitable manner by adjusting the admission pressure by means of the pressure increasing device, in particular without having to change the operation or the number of compressed air compressors in operation.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, einen verbraucherseitigen Ist-Druck auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln. Insbesondere kann eine Steuerung und/oder Regelung durch variable Anpassung des Vordrucks für zumindest einige oder sämtliche Druckluftkompressoren mittels der Druckerhöhungseinrichtung vorgenommen werden. Durch die Einstellung eines konstanten Mindestdrucks beziehungsweise eines Minimaldrucks kann ein besonders energiesparender Druckluftbetrieb sichergestellt werden.According to a further preferred embodiment, the control and/or regulating device can be set up to control and/or regulate an actual pressure on the consumer side to a constant minimum pressure. In particular, control and/or regulation can be carried out by variable adjustment of the admission pressure for at least some or all of the compressed air compressors by means of the pressure-increasing device. A particularly energy-saving compressed air operation can be ensured by setting a constant minimum pressure or a minimum pressure.
In noch weiter bevorzugter Weise kann die Druckerhöhungseinrichtung zur variablen Erhöhung des Vordrucks für sämtliche Druckluftkompressoren eingerichtet sein. Die Druckerhöhungseinrichtung kann sämtlichen Druckluftkompressoren vorgeschaltet sein. Der verbrauchsseitige Ist-Druck kann hierdurch über einen besonders großen Bereich eingestellt werden und ein besonders effizienter Betrieb des Druckluftsystems wird gewährleistet.In an even more preferred manner, the pressure-increasing device can be set up to variably increase the admission pressure for all air compressors. The pressure increasing device can be connected upstream of all compressed air compressors. The actual pressure on the consumption side can be set over a particularly large range and particularly efficient operation of the compressed air system is guaranteed.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann die Druckerhöhungseinrichtung mindestens ein Gebläse zur variablen Erhöhung des Vordrucks für mehrere oder sämtliche Druckluftkompressoren aufweisen. Ein solches Gebläse kann bevorzugt als regelbares Gebläse ausgebildet sein. Ein Gebläse ist kostengünstig bereitzustellen lässt sich mit nur geringem konstruktiven Aufwand den jeweiligen Druckluftkompressoren vorschalten. Wie voranstehend dargelegt könnten auf dem Markt erhältliche Industriegebläse beispielsweise einen Vordruck von ca. 400 mbar aufbauen. Der Energieaufwand für den Betrieb eines solchen Gebläses kann durch die Energieeinsparungen aufgrund des effizienten Betriebs ohne Druckband und ohne Überverdichtung im Druckluftsystem zu einem großen Teil kompensiert werden.According to a further preferred embodiment, the pressure-increasing device can have at least one blower for variably increasing the admission pressure for several or all air compressors. Such a fan can preferably be designed as a controllable fan. A blower can be provided inexpensively and can be connected upstream of the respective compressed air compressors with only little design effort. As explained above, industrial blowers available on the market could, for example, build up a pre-pressure of approx. 400 mbar. The energy required to operate such a blower can be largely offset by the energy savings due to efficient operation with no pressure band and no over-compression in the compressed air system.
Zusätzlich oder alternativ kann die Druckerhöhungseinrichtung einen Anschluss an eine Druckluftabführung, insbesondere eine Druckluftabführung für überschüssige Druckluft, zur variablen Erhöhung des Vordrucks für mehrere oder sämtliche Druckluftkompressoren aufweisen. Die Druckerhöhungseinrichtung kann auch durch einen solchen Anschluss gebildet sein. Über einen Anschluss an eine Druckluftabführung kann überschüssige Druckluft, beispielsweise aus einer stromabwärtigen Stelle eines Druckluftsystems oder aus einem weiteren Druckluftsystems, an eine stromaufwärts der jeweiligen Druckluftkompressoren befindlichen Stelle geleitet werden, sodass der Vordruck variabel eingestellt werden kann. Ein derartiger Anschluss kann beispielsweise mit einem Ventil ausgestattet sein.In addition or as an alternative, the pressure-increasing device can have a connection to a compressed air outlet, in particular a compressed air outlet for excess compressed air, for the variable increase in the admission pressure for several or all of the compressed air compressors. The pressure-increasing device can also be connected by such a connection be educated. Via a connection to a compressed air outlet, excess compressed air, for example from a downstream point of a compressed air system or from another compressed air system, can be routed to a point located upstream of the respective compressed air compressor, so that the admission pressure can be variably adjusted. Such a connection can be equipped with a valve, for example.
Es kann weiter von Vorteil sein, wenn die Druckerhöhungseinrichtung ein Gehäuse aufweist, das mehreren oder sämtlichen Druckluftkompressoren vorgeschaltet ist und/oder in dem mindestens ein Gebläse zur Luftverdichtung angeordnet ist. Auf diese Weise kann mit nur geringem konstruktivem Aufwand eine Variation des Vordrucks für die jeweiligen Druckluftkompressoren bewerkstelligt werden. Insbesondere kann hierdurch für die jeweiligen Druckluftkompressoren ein identischer oder im Wesentlichen identischer Vordruck eingestellt werden.It can also be advantageous if the pressure-increasing device has a housing which is connected upstream of several or all air compressors and/or in which at least one blower for air compression is arranged. In this way, the admission pressure for the respective compressed air compressor can be varied with only a small amount of design effort. In this way, in particular, an identical or essentially identical admission pressure can be set for the respective compressed air compressors.
In noch weiter bevorzugter Weise kann die Druckerhöhungseinrichtung, insbesondere das Gebläse, drehzahlgeregelt und/oder drehzahlgesteuert sein. Dies ermöglicht es, mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine besonders präzise Einstellung des Vordrucks für die jeweiligen Druckluftkompressoren vorzunehmen.In an even more preferred manner, the pressure increasing device, in particular the blower, can be speed-regulated and/or speed-controlled. This makes it possible to carry out a particularly precise setting of the admission pressure for the respective air compressors with relatively little effort.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann die Druckerhöhungseinrichtung, insbesondere das Gebläse, durch eine verstellbare Luftleitvorrichtung, bevorzugt durch ein verstellbares Leitgitter, regelbar und/oder steuerbar sein. Eine Luftleitvorrichtung beziehungsweise ein verstellbares Leitgitter ist kostengünstig in der Anschaffung.According to a further preferred embodiment, the pressure increasing device, in particular the blower, can be regulated and/or controlled by an adjustable air guiding device, preferably by an adjustable guide grille. An air guiding device or an adjustable guide grille is inexpensive to purchase.
In noch weiter bevorzugter Weise kann der Druckerhöhungseinrichtung zumindest ein Ansaugfilter vorgeschaltet sein, insbesondere zur Filterung eines Ansaugstroms für mehrere oder sämtliche Druckluftkompressoren. Ein solcher Ansaugfilter kann bevorzugt als Bandfilter ausgebildet sein. Ein solcher Ansaugfilter kann für mehrere oder sämtliche Druckluftkompressoren die Zuführung sauberer Luft sicherstellen. Zudem können die einzelnen Druckluftkompressoren frei von gesonderten Ansaugfilter ausgebildet sein, wodurch sich der konstruktive Aufwand sowie auch der Wartungsbedarf der Druckluftkompressoren reduzieren lässt. Eine Ausgestaltung als Bandfilter ist zudem besonders wartungsarm beziehungsweise erfordert ein Bandfilter nur seltene manuelle Eingriffe zwecks Durchführung von Instandhaltungsarbeiten.In an even more preferred manner, at least one intake filter can be connected upstream of the pressure-increasing device, in particular for filtering an intake flow for several or all air compressors. Such an intake filter can preferably be designed as a band filter. Such an intake filter can ensure the supply of clean air for several or all air compressors. In addition, the individual compressed air compressors can be designed without separate intake filters, as a result of which the design effort and the maintenance requirements of the compressed air compressors can be reduced. A configuration as a band filter is also particularly low-maintenance or a band filter requires only rare manual intervention for the purpose of carrying out maintenance work.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann der Druckerhöhungseinrichtung, insbesondere dem Gebläse, zumindest eine Druckausgleichsvorrichtung parallelgeschaltet sein. Bevorzugt können der Druckerhöhungseinrichtung, insbesondere dem Gebläse, mehrere Druckausgleichsvorrichtungen parallelgeschaltet sein. Durch eine solche Druckausgleichsvorrichtung ist sichergestellt, dass die Kompressoren auch bei einem Ausfall des Gebläses noch mit gefilterter Ansaugluft versorgt werden.According to a further preferred embodiment, at least one pressure compensation device can be connected in parallel with the pressure-increasing device, in particular the blower. Preferably, several pressure compensation devices can be connected in parallel to the pressure increasing device, in particular the blower. Such a pressure compensation device ensures that the compressors are still supplied with filtered intake air even if the blower fails.
In besonders bevorzugter Weise kann die Druckausgleichsvorrichtung innerhalb eines Gehäuses der Druckerhöhungseinrichtung angeordnet sein. Die Druckausgleichsvorrichtung und die Druckerhöhungseinrichtung können weiter bevorzugt an einem gemeinsamen Gehäusewandabschnitt angeordnet sein. Hierdurch kann ein insgesamt kompakter und robuster Aufbau sichergestellt werden.In a particularly preferred manner, the pressure compensation device can be arranged within a housing of the pressure boosting device. The pressure compensation device and the pressure increasing device can more preferably be arranged on a common housing wall section. In this way, an overall compact and robust construction can be ensured.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann die Druckausgleichsvorrichtung zur selbsttätigen Öffnung einer Druckausgleichsöffnung ausgebildet sein. Die Druckausgleichsvorrichtung kann bevorzugt eine Unterdruckklappe, zum Beispiel eine federbelastete Unterdruckklappe, sowie eine durch die Unterdruckklappe verschließbare Druckausgleichsöffnung aufweisen. Eine solche Ausgestaltung gewährleistet eine geringe Störanfälligkeit und ist konstruktiv einfach zu bewerkstelligen.According to a further preferred embodiment, the pressure equalization device can be designed to automatically open a pressure equalization opening. The pressure compensation device can preferably have a vacuum flap, for example a spring-loaded vacuum flap, and a pressure compensation opening that can be closed by the vacuum flap. Such an embodiment ensures low susceptibility to failure and is structurally simple to implement.
In noch weiter bevorzugter Weise kann die Druckausgleichsvorrichtung dazu eingerichtet sein, bei Unterschreiten eines Mindestvordrucks für wenigstens einen Druckluftkompressor und/oder für sämtliche Druckluftkompressoren und/oder bei Ausfall oder Stillstand der Druckerhöhungseinrichtung eine Druckausgleichsöffnung zu öffnen, insbesondere selbsttätig und/oder entgegen einer Federvorspannung zu öffnen. Der Betrieb der Druckluftkompressoren bei einem zu geringen Vordruck beziehungsweise Ansaugdruck kann auf diese Weise mit hoher Sicherheit vermieden werden.In an even more preferred manner, the pressure equalization device can be set up to open a pressure equalization opening, in particular automatically and/or against a spring preload, if the pressure falls below a minimum admission pressure for at least one compressed air compressor and/or for all compressed air compressors and/or if the pressure boosting device fails or is at a standstill . In this way, the operation of the compressed air compressors when the initial pressure or intake pressure is too low can be avoided with a high degree of certainty.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann der Druckerhöhungseinrichtung eine Kühlvorrichtung zur Kühlung eines vorverdichteten Luftstroms nachgeschaltet sein. Die Kühlvorrichtung kann bevorzugt zumindest einigen der Druckluftkompressoren oder sämtlichen Druckluftkompressoren vorgeschaltet sein. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Druckerhöhungseinrichtung kann es aufgrund der variablen Erhöhung des Vordrucks beziehungsweise Ansaugdrucks zu einer Temperaturerhöhung der vorverdichteten Prozessluft kommen. Eine Temperaturerhöhung wirkt sich zunächst nachteilhaft auf das Fördervolumen und/oder den Wirkungsgrad der Druckluftkompressoren aus. Über eine Kühlvorrichtung können derartige Auswirkungen jedoch in geeigneter Weise und mit geringem Aufwand kompensiert werden. Insbesondere gewährleistet eine Kühlvorrichtung, dass die Druckluftkompressoren effizient und daher mit verhältnismäßig geringem Energieaufwand betrieben werden können. Insgesamt trägt dies dazu bei, dass Energieeinsparungen aufgrund des effizienten Betriebs ohne Druckband und ohne Überverdichtung im Druckluftsystem einen etwaigen Energieaufwand für die Druckerhöhungseinrichtung zu einem großen Teil kompensieren.According to a further preferred embodiment, the pressure-increasing device can be followed by a cooling device for cooling a pre-compressed air flow. The cooling device can preferably be connected upstream of at least some of the air compressors or all of the air compressors. The pressure increasing device provided according to the invention can lead to a temperature increase in the precompressed process air due to the variable increase in the admission pressure or intake pressure. An increase in temperature initially has a disadvantageous effect on the delivery volume and/or the efficiency of the air compressor. However, such effects can be compensated for in a suitable manner and with little effort by means of a cooling device. In particular, a cooling device ensures that the air compressors run efficiently and therefore proportionately can be operated with moderately low energy consumption. Overall, this contributes to the fact that energy savings due to efficient operation without a pressure band and without overcompression in the compressed air system largely compensate for any energy expenditure for the pressure boosting device.
In noch weiter bevorzugter Weise kann die Kühlvorrichtung zumindest abschnittsweise durch ein Gehäuse für die Druckerhöhungseinrichtung verlaufen. Dies gewährleistet einen einfachen und kompakten Aufbau.In an even more preferred manner, the cooling device can run at least in sections through a housing for the pressure-increasing device. This ensures a simple and compact structure.
Weiter bevorzugt kann die Kühlvorrichtung einen Wärmetauscher, insbesondere einen flüssigkeitsbetriebenen Wärmetauscher, aufweisen. Ein solcher Wärmetauscher kann mit kaltem Flusswasser betrieben werden und sichert damit auch bei hohen Ansaugtemperaturen, beispielsweise im Hochsommer, eine ausreichende Luftmenge für die Druckluftkompressoren.More preferably, the cooling device can have a heat exchanger, in particular a liquid-operated heat exchanger. Such a heat exchanger can be operated with cold river water and thus ensures a sufficient volume of air for the compressed air compressors even at high intake temperatures, for example in midsummer.
Noch weiter bevorzugt kann zumindest einigen oder sämtlichen der Druckluftkompressoren ein Verteiler zur Verteilung eines vorverdichteten Luftstroms auf die jeweiligen Druckluftkompressoren vorgeschaltet sein. Durch einen solchen Verteiler kann ein vorverdichteter Luftstrom gleichmäßig und mit hoher Sicherheit auf die jeweiligen Druckluftkompressoren verteilt werden. Gleichzeitig kann die Vorverdichtung des Luftstroms beziehungsweise die variable Veränderung des Vordrucks in einem kompakt gehaltenen Gehäuse vorgenommen werden.Even more preferably, at least some or all of the compressed air compressors can be preceded by a distributor for distributing a pre-compressed air flow to the respective compressed air compressors. Such a distributor allows a pre-compressed air flow to be distributed evenly and with a high degree of certainty to the respective compressed air compressors. At the same time, the pre-compression of the air flow or the variable change in the pre-pressure can be carried out in a compact housing.
Es kann weiter von Vorteil sein, wenn der Verteiler der Kühlvorrichtung zur Kühlung eines vorverdichteten Luftstroms nachgeschaltet ist. Insbesondere kann der Verteiler zwischen der Druckerhöhungseinrichtung und den jeweiligen Druckluftkompressoren und/oder zwischen der Kühlvorrichtung und den jeweiligen Druckluftkompressoren angeordnet sein. Der bereits vorverdichtete und/oder nachgekühlte Prozessluftstrom kann auf diese Weise den jeweiligen Druckluftkompressoren zugeleitet werden.It can also be advantageous if the distributor is connected downstream of the cooling device for cooling a pre-compressed air flow. In particular, the distributor can be arranged between the pressure increasing device and the respective compressed air compressors and/or between the cooling device and the respective compressed air compressors. In this way, the already pre-compressed and/or post-cooled process air flow can be fed to the respective compressed air compressors.
Noch weiter bevorzugt kann der Verteiler als Bestandteil eines Gehäuses für die Druckerhöhungseinrichtung ausgebildet und/oder mit einem Gehäuse für die Druckerhöhungseinrichtung integral verbunden oder einstückig ausgebildet sein. Dies gewährleistet einen konstruktiv robusten und platzsparenden Aufbau sowie eine einfache Montage des Druckluftsystems.Even more preferably, the distributor can be designed as a component of a housing for the pressure-increasing device and/or can be integrally connected or designed in one piece with a housing for the pressure-increasing device. This ensures a structurally robust and space-saving design as well as easy assembly of the compressed air system.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann zumindest eine Expansionsturbine vorgesehen und/oder dem gemeinsamen Ausblasventil nachgeschaltet sein. Über das Ausblasventil kann ausgeblasene Druckluft einer Expansionsturbine zuführbar sein. Der Einsatz einer Expansionsturbine kann in vorteilhafter Weise zur Energierückgewinnung mittels ausgeblasener Druckluft genutzt werden, sodass ein insgesamt energiesparender Betrieb sichergestellt werden kann.According to a further preferred embodiment, at least one expansion turbine can be provided and/or connected downstream of the common blow-off valve. Compressed air that has been blown out can be fed to an expansion turbine via the blow-off valve. The use of an expansion turbine can be used in an advantageous manner for energy recovery by means of blown compressed air, so that overall energy-saving operation can be ensured.
In bevorzugter Weise kann die Expansionsturbine mit einem Generator zur Stromerzeugung verbunden sein. Ausgeblasene Druckluft kann mithin zur Stromgewinnung genutzt werden, womit die Energieeffizienz insgesamt weiter gesteigert werden kann. Insbesondere kann auf diese Weise erzeugter Strom für den Betrieb einzelner oder mehrerer Systemkomponenten genutzt oder in ein Stromnetz eingespeist werden.The expansion turbine can preferably be connected to a generator for generating electricity. Compressed air that is blown out can therefore be used to generate electricity, which means that overall energy efficiency can be further increased. In particular, electricity generated in this way can be used to operate one or more system components or fed into a power grid.
Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn die Expansionsturbine mit einem Antriebsmotor für die Druckerhöhungseinrichtung verbunden ist, insbesondere über ein zwischengeschaltetes Getriebe und/oder über einen zwischengeschalteten Freilauf. Die durch ausgeblasene Druckluft zurückgewonnene Energie kann mithin zur Energieeinsparung für den Antrieb der Druckerhöhungseinrichtung genutzt werden.It can also be advantageous if the expansion turbine is connected to a drive motor for the pressure-increasing device, in particular via an interposed gear and/or via an interposed freewheel. The energy recovered by compressed air blown out can therefore be used to save energy for driving the pressure boosting device.
In weiter bevorzugter Weise kann die Expansionsturbine mit zumindest einem Antriebsmotor für einen Druckluftkompressor verbunden sein, insbesondere über ein zwischengeschaltetes Getriebe und/oder über einen zwischengeschalteten Freilauf. Die durch ausgeblasene Druckluft zurückgewonnene Energie kann mithin für den Antrieb eines Druckluftkompressors genutzt werden. Der Bedarf an extern bezogener Energie für den Betrieb des jeweiligen Druckluftkompressors lässt sich auf diese Weise reduzieren.In a further preferred manner, the expansion turbine can be connected to at least one drive motor for a compressed air compressor, in particular via an interposed gear and/or via an interposed freewheel. The energy recovered by blown compressed air can therefore be used to drive an air compressor. The need for externally obtained energy for the operation of the respective air compressor can be reduced in this way.
In noch weiter bevorzugter Weise können mehrere Expansionsturbinen vorgesehen sein, die jeweils mit einem Antriebsmotor für einen Druckluftkompressor gekoppelt sind, insbesondere über ein zwischengeschaltetes Getriebe und/oder über einen zwischengeschalteten Freilauf. Die durch ausgeblasene Druckluft zurückgewonnene Energie kann mithin für den Antrieb mehrere Druckluftkompressoren genutzt werden. Der Bedarf an extern bezogener Energie für den Betrieb der mehreren Druckluftkompressoren lässt sich auf diese Weise reduzieren. Die Energieeffizienz des Druckluftsystems kann hierdurch noch weiter verbessert werden.In an even more preferred manner, a plurality of expansion turbines can be provided, each of which is coupled to a drive motor for an air compressor, in particular via an interposed gear and/or via an interposed freewheel. The energy recovered from the compressed air blown out can therefore be used to drive several air compressors. The need for externally obtained energy for the operation of the multiple air compressors can be reduced in this way. The energy efficiency of the compressed air system can be further improved as a result.
Gemäß einer noch weiter bevorzugten Ausgestaltung kann zwischen dem gemeinsamen Ausblasventil und der Expansionsturbine ein Zuführventil für die Druckluftzufuhr zur Expansionsturbine geschaltet sein, insbesondere ein als Schaltventil und/oder AUF-/ZU-Ventil ausgebildetes Zuführventil. Je nach Betriebssituation kann eine koordinierte Druckluftzufuhr zur Expansionsturbine gewährleistet werden. Sofern eine Druckluftzufuhr zur Expansionsturbine im jeweiligen Betriebszustand nicht erforderlich ist, kann das Schaltventil in einer ZU-Stellung verbleiben. According to an even more preferred embodiment, a feed valve for the compressed air feed to the expansion turbine can be connected between the common exhaust valve and the expansion turbine, in particular a feed valve designed as a switching valve and/or open/close valve. Depending on the operating situation, a coordinated Compressed air supply to the expansion turbine can be guaranteed. If a supply of compressed air to the expansion turbine is not required in the respective operating state, the switching valve can remain in a CLOSED position.
Weiter bevorzugt kann wenigstens einigen oder sämtlichen Druckluftkompressoren ein Auslassventil zur Druckluftabfuhr in die Atmosphäre nachgeschaltet sein, insbesondere ein als Schaltventil und/oder AUF-/ZU-Ventil ausgebildetes Auslassventil. Über ein solches Auslassventil kann überschüssige Druckluft mit nur geringem Aufwand in die Umgebung abgelassen werden.More preferably, at least some or all of the compressed air compressors can be downstream of an outlet valve for discharging compressed air into the atmosphere, in particular an outlet valve designed as a switching valve and/or an open/close valve. Excess compressed air can be released into the environment with little effort via such an outlet valve.
Bevorzugt kann das Auslassventil dem gemeinsamen Ausblasventil nachgeschaltet sein. In einer AUF-Stellung des Auslassventils kann ein Abblasen überschüssiger Druckluft in die Umgebung erfolgen, wobei eine geeignete Steuerung und/oder Regelung der ausgeblasenen Menge überschüssiger Druckluft über das gemeinsame Ausblasventil erfolgen kann.The outlet valve can preferably be downstream of the common blow-out valve. When the outlet valve is in an OPEN position, excess compressed air can be blown off into the environment, with suitable control and/or regulation of the amount of excess compressed air blown out being able to take place via the common blow-off valve.
Weiter bevorzugt kann das Auslassventil dem Zuführventil für die Druckluftzufuhr zur Expansionsturbine parallelgeschaltet sein. Über das gemeinsame Ausblasventil kann überschüssige Druckluft dem Auslassventil und/oder zum Zuführventil zugeleitet werden. Die über das gemeinsame Ausblasventil geleitete Druckluft kann mithin dem Auslassventil zugeleitet und in die Umgebung abgeblasen oder über das Zuführventil zur Expansionsturbine geleitet werden.More preferably, the outlet valve can be connected in parallel with the feed valve for the compressed air feed to the expansion turbine. Excess compressed air can be fed to the outlet valve and/or to the supply valve via the common blow-off valve. The compressed air routed via the common blow-off valve can therefore be fed to the outlet valve and blown off into the environment or fed to the expansion turbine via the feed valve.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann ein Pufferspeicher zur Druckluftspeicherung vorgesehen und/oder dem gemeinsamen Ausblasventil nachgeschaltet sein. Über das Ausblasventil ausgeblasene Druckluft kann einem Pufferspeicher zuführbar sein. Die in einem Pufferspeicher gespeicherte Druckluft kann bei einem kurzfristigen Druckabfall oder bei kurzfristig höherem Druckbedarf den jeweiligen Druckluftverbrauchern zugeführt werden. Hiermit kann eine verbesserte Betriebssicherheit beziehungsweise eine zuverlässigere Druckluftversorgung gewährleistet werden.According to a further preferred embodiment, a buffer store for storing compressed air can be provided and/or connected downstream of the common blow-off valve. Compressed air blown out via the blow-off valve can be supplied to a buffer store. The compressed air stored in a buffer store can be supplied to the respective compressed air consumers in the event of a short-term drop in pressure or in the event of a short-term higher pressure requirement. This can ensure improved operational safety or a more reliable compressed air supply.
Es kann weiter von Vorteil sein, wenn ein Druckerhöher zur Erhöhung des Drucks der in den Pufferspeicher ausgeblasenen Druckluft dem Pufferspeicher vorgeschaltet und/oder dem Ausblasventil nachgeschaltet ist. Durch einen solchen Druckerhöher kann das Druckniveau und damit die innerhalb des Pufferspeichers gepufferte Luftmenge erhöht werden und durch eine Einspeisung aus dem Pufferspeicher kann für einen bestimmten Zeitraum ein vorbestimmtes oder erforderliches Druckniveau aufrecht erhalten werden.It can also be advantageous if a pressure booster is connected upstream of the buffer store and/or downstream of the blow-off valve to increase the pressure of the compressed air blown into the buffer store. Such a pressure booster can increase the pressure level and thus the amount of air buffered within the buffer store, and a predetermined or required pressure level can be maintained for a specific period of time by feeding it in from the buffer store.
Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann dem Pufferspeicher ein Einspeiseventil zur verbraucherseitigen Drucklufteinspeisung nachgeschaltet sein. Ein solches Einspeiseventil kann als gesteuertes und/oder geregeltes Ventil oder auch als Schaltventil beziehungsweise AUF-/ZU-Ventil ausgebildet sein. Je nach Betriebsstellung kann das Einspeiseventil betätigt und damit eine verbraucherseitige Drucklufteinspeisung in kontrollierter Weise vorgenommen werden.According to a further preferred embodiment, the buffer store can be followed by a feed valve for feeding in compressed air on the consumer side. Such a feed valve can be designed as a controlled and/or regulated valve or also as a switching valve or an open/close valve. Depending on the operating position, the feed valve can be actuated and thus compressed air fed in on the consumer side in a controlled manner.
Nach einer noch weiter bevorzugten Ausgestaltung kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, das Auslassventil und/oder das Zuführventil und/oder das Einspeiseventil zu steuern. Ebenso kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung bei entsprechender Ausgestaltung des jeweiligen Ventils dazu eingerichtet sein, das Auslassventil und/oder das Zuführventil und/oder das Einspeiseventil zu regeln. Mithin kann die die Steuer- und/oder Regeleinrichtung als zentrale oder gemeinsame Steuer- und/oder Regeleinrichtung ausgebildet sein. Insbesondere können über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung mehrere oder sämtliche Komponenten oder Ventile des Druckluftsystems gesteuert und/oder geregelt werden, sodass mehrere oder sämtliche Einstellungen von einer einzelnen Einheit initiiert werden können.According to an even more preferred embodiment, the control and/or regulating device can be set up to control the outlet valve and/or the feed valve and/or the feed valve. Likewise, the control and/or regulating device can be set up to regulate the outlet valve and/or the supply valve and/or the feed valve with a corresponding configuration of the respective valve. Consequently, the control and/or regulating device can be designed as a central or common control and/or regulating device. In particular, several or all of the components or valves of the compressed air system can be controlled and/or regulated via the control and/or regulating device, so that several or all of the settings can be initiated by a single unit.
In noch weiter bevorzugter Weise kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, das Auslassventil und/oder das Zuführventil und/oder das Einspeiseventil in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks und/oder in Abhängigkeit eines Soll-Ist-Vergleichs eines verbraucherseitigen Drucks zu steuern und/oder zu regeln und/oder mittels des Auslassventils und/oder des Zuführventils und/oder des Einspeiseventils einen verbraucherseitigen Ist-Druck auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln. In an even more preferred manner, the control and/or regulating device can be set up to activate the outlet valve and/or the supply valve and/or the feed valve as a function of a target pressure on the consumer side and/or actual pressure and/or as a function of a target Actual comparison of a consumer-side pressure to control and / or to control and / or by means of the outlet valve and / or the supply valve and / or the feed valve to control a consumer-side actual pressure to a constant minimum pressure and / or to regulate.
Die Steuerung und/oder Regelung auf einen konstanten Mindestdruck kann einerseits ein hohes Maß an Energieeffizienz gewährleisten. Gleichzeitig wird durch eine solche Ausgestaltung die Flexibilität möglicher Einstellungen erhöht, da nicht nur über die Druckerhöhungseinrichtung, sondern auch über das Auslassventil und/oder das Zuführventils und/oder das Einspeiseventil Einfluss auf den verbraucherseitigen Ist-Druck genommen werden kann. Zudem kann über eine solche Steuer- und/oder Regeleinrichtung die Steuerung und/oder Regelung einer Mehrzahl von Ventilen bewerkstelligt werden, insbesondere über die Steuerung und/oder Regelung der Druckerhöhungseinrichtung hinaus.On the one hand, the control and/or regulation to a constant minimum pressure can ensure a high degree of energy efficiency. At the same time, such a configuration increases the flexibility of possible settings, since the actual pressure on the consumer side can be influenced not only via the pressure increasing device but also via the outlet valve and/or the supply valve and/or the feed valve. In addition, such a control and/or regulation device can be used to control and/or regulate a plurality of valves, in particular beyond the control and/or regulation of the pressure-increasing device.
In weiter bevorzugter Weise können zumindest einige oder sämtliche der Druckluftkompressoren als ungeregelte Fixkompressoren ausgebildet sein. Solche Fixkompressoren können im Sinne der vorliegenden Erfindung mit voreingestellten und unveränderten Betriebsparametern beziehungsweise mit voreingestellter und unveränderbarer Drehzahl betrieben werden. Fixkompressoren sind kostengünstig in der Anschaffung, erfordern nur geringen Instandhaltungsaufwand und gewährleisten einen effizienten Betrieb zur Drucklufterzeugung und/oder Druckerhöhung.In a further preferred manner, at least some or all of the compressed air compressors can be designed as uncontrolled fixed compressors be. Such fixed compressors can be operated within the meaning of the present invention with preset and unchanged operating parameters or with preset and unchangeable speed. Fixed compressors are inexpensive to purchase, require little maintenance and ensure efficient operation for compressed air generation and/or pressure boosting.
Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens einer der Druckluftkompressoren als geregelter oder steuerbarer Druckluftkompressor ausgebildet sein. Ebenso können mehrere Druckluftkompressoren als geregelte oder steuerbare Druckluftkompressoren ausgebildet sein. Geregelte oder steuerbare Druckluftkompressoren können im Sinne der vorliegenden Erfindung hinsichtlich Fördermenge und/oder Betriebsleistung und/oder Drehzahl einstellbar sein und demnach hinsichtlich ihrer Betriebsparameter den jeweiligen Betriebssituationen angepasst werden. Bei einem solchen geregelten oder gesteuerten Kompressor kann es sich beispielsweise um einen VSD-Kompressor handeln. Ein VSD-Kompressor mit variabler Drehzahlregelung kann hinsichtlich Motor- und Verdichterdrehzahl an den jeweiligen Bedarf angepasst werden. Der Einsatz eines geregelten oder steuerbaren Druckluftkompressors erhöht die Flexibilität des Druckluftsystems im Hinblick auf unterschiedliche Betriebssituationen und dient damit der Aufrechterhaltung des jeweils gewünschten oder erforderlichen Soll-Drucks auf der Verbraucherseite. Additionally or alternatively, at least one of the compressed air compressors can be designed as a regulated or controllable compressed air compressor. Likewise, several compressed air compressors can be designed as regulated or controllable compressed air compressors. Regulated or controllable compressed air compressors can be adjustable in terms of the present invention with regard to flow rate and/or operating power and/or speed and can therefore be adapted to the respective operating situations with regard to their operating parameters. Such a regulated or controlled compressor can be a VSD compressor, for example. A VSD compressor with variable speed control can be adjusted in terms of motor and compressor speed to meet the needs of the moment. The use of a regulated or controllable air compressor increases the flexibility of the compressed air system with regard to different operating situations and thus serves to maintain the desired or required target pressure on the consumer side.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann wenigstens einer der Druckluftkompressoren als geregelter oder steuerbarer Druckluftkompressor ausgebildet und als Fixkompressor mit fest voreingestellter Drehzahl betrieben werden. Ein solcher Druckluftkompressor kann in einem hinsichtlich des Wirkungsgrads optimalen Bereich betrieben werden, beispielswiese mit einer Förderleistung von mehr als 70% oder weniger als 90%, insbesondere etwa 80%.According to a further preferred embodiment, at least one of the compressed air compressors can be designed as a regulated or controllable compressed air compressor and operated as a fixed compressor with a fixed preset speed. Such a compressed air compressor can be operated in a range that is optimal in terms of efficiency, for example with a delivery rate of more than 70% or less than 90%, in particular around 80%.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann der Regelbereich oder Steuerbereich eines geregelten oder steuerbaren Druckluftkompressors größer sein als die Förderkapazität eines Fixkompressors, insbesondere größer als die Förderkapazität des Fixkompressors mit der größten Förderkapazität. Auf diese Weise kann durch Einstellung des zumindest einen geregelten oder steuerbaren Druckluftkompressor die Förderkapazität eines Fixkompressors kompensiert werden, wodurch im Betrieb die Anzahl der erforderlichen Zu- oder Wegschaltungen von Druckluftkompressoren weiter verringert werden kann.According to a further preferred embodiment, the regulation range or control range of a regulated or controllable compressed air compressor can be greater than the delivery capacity of a fixed compressor, in particular greater than the delivery capacity of the fixed compressor with the greatest delivery capacity. In this way, the delivery capacity of a fixed compressor can be compensated for by adjusting the at least one regulated or controllable compressed air compressor, as a result of which the number of necessary switching on or off of compressed air compressors can be further reduced during operation.
Noch weiter bevorzugt kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, einen verbraucherseitigen Ist-Druck frei von einem Druckband auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln. Die Energieeffizienz des Druckluftsystems kann auf diese Weise besonders vorteilhaft verbessert werden, insbesondere durch Vermeidung überschüssiger Drucklufterzeugung beziehungsweise durch Vermeidung eines zu hohen Überdrucks auf der Verbraucherseite.Even more preferably, the control and/or regulating device can be set up to control and/or regulate an actual pressure on the consumer side free of a pressure band to a constant minimum pressure. In this way, the energy efficiency of the compressed air system can be improved in a particularly advantageous manner, in particular by avoiding excess compressed air generation or by avoiding excessive overpressure on the consumer side.
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann noch weiter bevorzugt dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks und/oder in Abhängigkeit eines Soll-Ist-Vergleichs eines verbraucherseitigen Drucks einzelne oder mehrere Druckluftkompressoren zu- und/oder abzuschalten und/oder deren Betriebszustand zu steuern und/oder zu regeln. Der verbraucherseitige Ist-Druck kann über die variable Einstellung des Vordrucks durch die Druckerhöhungseinrichtung mithin auch durch das Zu- und/oder Abschalten und/oder durch die Veränderung des Betriebszustands einzelner oder mehrerer Druckluftkompressoren erfolgen. Es lässt sich hierdurch ein insgesamt größerer Einstellbereich für den verbraucherseitigen Ist-Druck realisieren und damit die Betriebsflexibilität und -sicherheit weiter verbessern.The control and/or regulating device can even more preferably be set up to switch individual or multiple air compressors on and/or off depending on a target pressure on the consumer side and/or actual pressure and/or depending on a target/actual comparison of a pressure on the consumer side. or to switch off and/or to control and/or regulate their operating status. The actual pressure on the consumer side can also be achieved via the variable setting of the admission pressure by the pressure boosting device by switching on and/or off and/or by changing the operating state of one or more compressed air compressors. As a result, an overall larger adjustment range for the actual pressure on the consumer side can be implemented and thus the operational flexibility and safety can be further improved.
In noch weiter bevorzugter Weise kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, bei Zu- und/oder Abschaltung einzelner oder mehrerer Druckluftkompressoren eine variable Anpassung des Vordrucks für zumindest einige oder sämtliche Druckluftkompressoren mittels der Druckerhöhungseinrichtung zu erzeugen. Durch Zu- oder Wegschaltungen von Druckluftkompressoren verursachte Störungen oder starke Druckschwankungen auf Verbraucherseite lassen sich hierdurch vermeiden oder zumindest verringern.In an even more preferred manner, the control and/or regulating device can be set up to generate a variable adjustment of the admission pressure for at least some or all of the air compressors by means of the pressure increasing device when one or more air compressors are switched on and/or off. Disturbances or strong pressure fluctuations on the consumer side caused by switching air compressors on or off can be avoided or at least reduced in this way.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann ein durch die Druckerhöhungseinrichtung realisierter Steuer- und/oder Regelbereich größer sein als die Förderkapazität zumindest eines Druckluftkompressors, insbesondere des Druckluftkompressors mit der größten Förderkapazität. Auf diese Weise kann durch variable Einstellung des Vordrucks mittels der Druckerhöhungseinrichtung die Förderkapazität eines Druckluftkompressors kompensiert werden, wodurch im Betrieb die Anzahl der erforderlichen Zu- oder Wegschaltungen von Druckluftkompressoren noch weiter verringert werden kann.According to a further preferred embodiment, a control and/or regulation range implemented by the pressure boosting device can be larger than the delivery capacity of at least one compressed air compressor, in particular the compressed air compressor with the greatest delivery capacity. In this way, the delivery capacity of an air compressor can be compensated for by variable adjustment of the admission pressure by means of the pressure-increasing device, as a result of which the number of the necessary switching on or off of air compressors can be reduced even further during operation.
Gemäß einer noch weiter bevorzugten Ausgestaltung kann das Ausblasventil und/oder das Auslassventil dazu ausgebildet und/oder dimensioniert sein, die Förderkapazität zumindest einer der Druckluftkompressoren, insbesondere des Druckluftkompressors mit der größten Förderkapazität, auszublasen, bevorzugt mit einer Reserve von mindestens 30%. Auf diese Weise kann die Förderkapazität eines Druckluftkompressors vollständig ausgeblasen werden, beispielsweise für einen verhältnismäßig kurzen Zeitraum, wodurch im Betrieb die Anzahl der erforderlichen Zu- oder Wegschaltungen von Druckluftkompressoren noch weiter verringert werden kann.According to an even more preferred embodiment, the blow-off valve and/or the outlet valve can be designed and/or dimensioned to increase the delivery capacity of at least one of the compressed air compressors, in particular the compressed air compressor with the greatest capacity, preferably with a reserve of at least 30%. In this way, the delivery capacity of an air compressor can be blown out completely, for example for a relatively short period of time, as a result of which the number of times air compressors have to be switched on or off can be reduced even further during operation.
Ein weiterer unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Druckluftsystem, insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf, mit einer Mehrzahl von parallel geschalteten Druckluftkompressoren und mit einem Ausblasventil, das als Regelventil ausgebildet und gemeinsam zumindest einigen der Druckluftkompressoren zur verbraucherseitigen Druckverringerung nachgeschaltet ist. In bevorzugter Weise kann ein solches Druckluftsystem mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung ausgestattet sein, die zur Steuerung und/oder Regelung des Ausblasventils eingerichtet ist.Another independent aspect of the present invention relates to a compressed air system, in particular for the compressed air supply of at least one consumer with fluctuating demand, with a plurality of compressed air compressors connected in parallel and with a blow-off valve, which is designed as a control valve and is connected downstream of at least some of the compressed air compressors to reduce the pressure on the consumer side . Such a compressed air system can preferably be equipped with a control and/or regulating device which is set up to control and/or regulate the blow-out valve.
Ein weiterer unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Druckluftsystem, insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf, mit einer Mehrzahl von parallel geschalteten Druckluftkompressoren und mit einer Druckerhöhungseinrichtung, die zumindest einigen der Druckluftkompressoren zur variablen Erhöhung eines Vordrucks vorgeschaltet ist. In bevorzugter Weise kann ein solches Druckluftsystem mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung ausgestattet sein, die zur Steuerung und/oder Regelung der Druckerhöhungseinrichtung eingerichtet ist.A further independent aspect of the present invention relates to a compressed air system, in particular for the compressed air supply of at least one consumer with fluctuating demand, with a plurality of compressed air compressors connected in parallel and with a pressure increasing device which is connected upstream of at least some of the compressed air compressors for variably increasing an admission pressure. In a preferred manner, such a compressed air system can be equipped with a control and/or regulating device that is set up to control and/or regulate the pressure-increasing device.
Ein noch weiterer unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Druckluftsystem, insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf, mit einer Mehrzahl von parallel geschalteten Druckluftkompressoren, mit einer Druckerhöhungseinrichtung, die zumindest einigen der Druckluftkompressoren zur variablen Erhöhung eines Vordrucks vorgeschaltet ist, sowie mit eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, die zur Steuerung und/oder Regelung der Druckerhöhungseinrichtung in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks eingerichtet ist.Yet another independent aspect of the present invention relates to a compressed air system, in particular for the compressed air supply of at least one consumer with fluctuating demand, with a plurality of compressed air compressors connected in parallel, with a pressure increasing device which is connected upstream of at least some of the compressed air compressors for variably increasing an admission pressure, and with a control and/or regulating device that is set up to control and/or regulate the pressure boosting device as a function of a target pressure and/or actual pressure on the consumer side.
Ein noch weiterer unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Druckluftsystems, insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf, bei dem eine Mehrzahl von parallel geschalteten Druckluftkompressoren betrieben wird und bei dem mittels einer Druckerhöhungseinrichtung der Vordruck zumindest einiger der Druckluftkompressoren variabel und in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks erhöht wird.Yet another independent aspect of the present invention relates to a method for operating a compressed air system, in particular for the compressed air supply of at least one consumer with fluctuating demand, in which a plurality of compressed air compressors connected in parallel are operated and in which the admission pressure of at least some of the compressed air compressors is increased by means of a pressure increasing device is increased variably and as a function of a target pressure and/or actual pressure on the consumer side.
Ein noch weiterer unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Druckluftsystems, insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf, bei dem eine Mehrzahl von parallel geschalteten Druckluftkompressoren betrieben wird und bei dem mittels eines Ausblasventil, das als Regelventil ausgebildet und gemeinsam zumindest einigen der Druckluftkompressoren nachgeschaltet ist, in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks eine verbraucherseitige Druckverringerung vorgenommen wird.Yet another independent aspect of the present invention relates to a method for operating a compressed air system, in particular for supplying compressed air to at least one consumer with a fluctuating demand, in which a plurality of compressed air compressors connected in parallel are operated and in which by means of a blow-off valve, which is designed as a control valve and is jointly downstream of at least some of the air compressors, depending on a consumer-side target pressure and / or actual pressure, a consumer-side pressure reduction is carried out.
Die voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteile bezüglich des Druckluftsystems gelten in gleicher Weise auch für die voranstehend beschriebenen weiteren unabhängigen Aspekte sowie für die beschriebenen Verfahren zum Betreiben eines Druckluftsystems.The preferred configurations and advantages described above with regard to the compressed air system also apply in the same way to the further independent aspects described above and to the methods described for operating a compressed air system.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch:
-
1 ein Druckluftsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, -
2 ein Druckluftsystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, -
3 ein Druckluftsystem gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, -
4 ein Druckluftsystem gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
1 a compressed air system according to an embodiment of the present invention, -
2 a compressed air system according to a further embodiment of the present invention, -
3 a compressed air system according to yet another embodiment of the present invention, -
4 a compressed air system according to yet another embodiment of the present invention.
Die
Das Druckluftsystem 10 weist eine Mehrzahl von parallel geschalteten Druckluftkompressoren 12 sowie eine Druckerhöhungseinrichtung 14 auf, die zumindest einigen der Druckluftkompressoren 12 zur variablen Erhöhung eines Vordrucks vorgeschaltet ist. Den Druckluftkompressoren 12 ist jeweils eine Rückschlagklappe 16 nachgeschaltet. Durch die Rückschlagklappen 16 kann eine Beschädigung der jeweiligen Druckluftkompressoren 12 verhindert werden, insbesondere bei Stillstand des jeweiligen Druckluftkompressors 12. Zudem wird durch die Rückschlagklappen 16 verhindert, dass über einen stillstehenden Druckluftkompressor 12 Druckluft entweicht.The
Ferner weist das Druckluftsystem 10 eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 auf, die zur Steuerung und/oder Regelung der Druckerhöhungseinrichtung 12 in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks eingerichtet ist. Ein verbraucherseitiger Ist-Druck kann von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 beispielsweise in einem Leitungsabschnitt 20 erfasst werden. Dabei kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 dazu eingerichtet sein, die Druckerhöhungseinrichtung 14 zur Erzeugung eines variablen Vordrucks in Abhängigkeit eines Soll-Ist-Vergleichs eines verbraucherseitigen Drucks zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere eines Soll-Ist-Vergleichs eines verbraucherseitigen Drucks in dem Leitungsabschnitt 20.Furthermore, the
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 kann bevorzugt dazu eingerichtet sein, einen verbraucherseitigen Ist-Druck, insbesondere in dem Leitungsabschnitt 20, auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere durch variable Anpassung des Vordrucks für zumindest einige oder sämtliche Druckluftkompressoren 12 mittels der Druckerhöhungseinrichtung 14. Die Druckerhöhungseinrichtung 14 kann zur variablen Erhöhung des Vordrucks für sämtliche Druckluftkompressoren 12 eingerichtet sein. Die Druckerhöhungseinrichtung 14 kann hierzu sämtlichen Druckluftkompressoren 12 vorgeschaltet sein.Control and/or regulating
Die Druckerhöhungseinrichtung 14 kann ein Gebläse 22 zur variablen Erhöhung des Vordrucks für mehrere oder sämtliche Druckluftkompressoren 12 aufweisen. Das Gebläse 22 kann durch einen Antriebsmotor 24 angetrieben sein, der von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 angesteuert wird beziehungsweise mit dieser in Verbindung steht. Je nach gewünschtem Soll-Druck und/oder vorherrschendem Ist-Druck auf Verbraucherseite kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 den Antriebsmotor 24 für das Gebläse 22 geeignet ansteuern und damit den Vordruck der Druckluftkompressoren 12 erhöhen oder verringern.The pressure-increasing
Die Druckerhöhungseinrichtung 14, insbesondere das Gebläse 22, kann drehzahlgeregelt und/oder drehzahlgesteuert ausgebildet sein. Eine Drehzahlregelung und/oder Drehzahlsteuerung der Druckerhöhungseinrichtung 14 beziehungsweise des Gebläses 22 kann über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 bewerkstelligt werden. Ebenso kann hierfür eine gesonderte und hier nicht näher dargestellte Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen sein.The
Die Druckerhöhungseinrichtung 14, insbesondere das Gebläse 22, kann zusätzlich oder alternativ durch eine verstellbare Luftleitvorrichtung 26 regelbar und/oder steuerbar sein. Die Luftleitvorrichtung 26 kann insbesondere als verstellbares Leitgitter ausgebildet sein. Die Luftleitvorrichtung 26 kann durch einen Antriebsmotor 28 angetrieben sein, der wiederum von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 angesteuert wird beziehungsweise mit dieser in Verbindung steht. Je nach gewünschtem Soll-Druck und/oder vorherrschendem Ist-Druck auf Verbraucherseite kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 den Antriebsmotor 28 für die Luftleitvorrichtung 26 geeignet ansteuern und damit den Vordruck der Druckluftkompressoren 12 erhöhen oder verringern. Beispielsweise kann in einer geschlossenen Stellung der Luftleitvorrichtung 26 der Vordruck für die Druckluftkompressoren 12 verringert und in einer geöffneten Stellung Luftleitvorrichtung 26 der Vordruck für die Druckluftkompressoren 12 vergrößert werden.The
Die Druckerhöhungseinrichtung 14 kann ferner ein Gehäuse 30 aufweisen, das mehreren oder sämtlichen Druckluftkompressoren 12 vorgeschaltet ist. Die Druckerhöhungseinrichtung 14, insbesondere das Gebläse 22 und/oder die Luftleitvorrichtung 16, kann in dem Gehäuse 30 angeordnet sein.The
Der Druckerhöhungseinrichtung 14 kann ferner ein Ansaugfilter 32 vorgeschaltet sein, insbesondere zur Filterung eines Ansaugstroms für mehrere oder sämtliche Druckluftkompressoren 12. Der Ansaugfilter 32 kann bevorzugt als Bandfilter ausgebildet ist. Der Ansaugfilter 32 kann innerhalb des Gehäuses 30 angeordnet sein. Stromaufwärts des Ansaugfilters 32 kann schließlich ein Vogelschutzgitter 34 angeordnet sein. Ein solches Vogelschutzgitter 34 kann in einer Öffnung 36 des Gehäuses 30 eingesetzt beziehungsweise in einer Öffnung 36 des Gehäuses 30 positioniert sein.The pressure-increasing
Der Druckerhöhungseinrichtung 14, insbesondere dem Gebläse 22, kann zumindest eine Druckausgleichsvorrichtung 38 parallelgeschaltet sein, bevorzugt mehrere Druckausgleichsvorrichtungen 38. Die Druckausgleichsvorrichtung 38 kann ebenso innerhalb eines Gehäuses 30 angeordnet sein und zusammen mit der Druckerhöhungseinrichtung 14 an einem gemeinsamen Gehäusewandabschnitt 40 angeordnet sein. Die Druckausgleichsvorrichtung 38 kann zur selbsttätigen Öffnung einer Druckausgleichsöffnung 42 ausgebildet sein. Hierzu kann die Druckausgleichsvorrichtung 38 eine durch eine Feder 44 belastete Unterdruckklappe 46 aufweisen, durch welche die Druckausgleichsöffnung 38 verschließbar ist.At least one pressure-equalizing
Dabei kann die Druckausgleichsvorrichtung 38 dazu eingerichtet sein, bei Unterschreiten eines Mindestvordrucks für wenigstens einen Druckluftkompressor 12 beziehungsweise für sämtliche Druckluftkompressoren 12 die Druckausgleichsöffnung 42 zu öffnen, insbesondere selbsttätig und/oder entgegen der Vorspannung der Feder 44 zu öffnen. Ebenso kann die Druckausgleichsvorrichtung 38 dazu eingerichtet sein, bei Ausfall oder Stillstand der Druckerhöhungseinrichtung 14 die Druckausgleichsöffnung 42 zu öffnen, insbesondere selbsttätig und/oder entgegen der Vorspannung der Feder 44 zu öffnen. Das Entstehen eines unerwünschten Unterdrucks innerhalb des Gehäuses 30 beziehungsweise stromaufwärts der Druckluftkompressoren 12 lässt sich hierdurch mit hoher Sicherheit verhindern.The
Das Druckluftsystem 10 kann ferner mit einer Kühlvorrichtung 48 ausgestattet sein. Die Kühlvorrichtung 48 kann der Druckerhöhungseinrichtung 12 zur Kühlung eines vorverdichteten Luftstroms nachgeschaltet und zumindest einigen der Druckluftkompressoren 12 vorgeschaltet sein. Die Kühlvorrichtung 48 kann zumindest abschnittsweise durch das Gehäuse 30 für die Druckerhöhungseinrichtung 12 verlaufen. Die Kühlvorrichtung 48 kann einen Wärmetauscher, insbesondere einen flüssigkeitsbetriebenen Wärmetauscher, aufweisen oder durch einen Wärmetauscher gebildet sein.The
Das Druckluftsystem 10 kann weiterhin einen Verteiler 50 aufweisen, der zumindest einigen oder sämtlichen Druckluftkompressoren 12 zur Verteilung eines vorverdichteten Luftstroms auf die jeweiligen Druckluftkompressoren 12 vorgeschaltet ist. Der Verteiler 50 kann der Kühlvorrichtung 48 nachgeschaltet beziehungsweise zwischen der Druckerhöhungseinrichtung 14 und den jeweiligen Druckluftkompressoren 12 und/oder zwischen der Kühlvorrichtung 48 und den jeweiligen Druckluftkompressoren 12 angeordnet sein. Der Verteiler 50 kann ferner als Bestandteil des Gehäuses 30 für die Druckerhöhungseinrichtung 12 ausgebildet beziehungsweise mit dem Gehäuse 30 für die Druckerhöhungseinrichtung 12 integral verbunden oder einstückig ausgebildet sein.The
Wie der
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 kann ferner dazu eingerichtet sein, das Ausblasventil 52 in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks zu steuern und/oder zu regeln. Dabei kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 ferner dazu eingerichtet sein, einen verbraucherseitigen Ist-Druck mittels des gemeinsamen Ausblasventils 52 auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln.The control and/or regulating
Wie voranstehend bereits dargelegt kann ein verbraucherseitiger Ist-Druck von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 beispielsweise in einem Leitungsabschnitt 20 erfasst werden. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 kann ferner dazu eingerichtet sein, das Ausblasventil 52 in Abhängigkeit eines Soll-Ist-Vergleichs eines verbraucherseitigen Drucks zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere eines Soll-Ist-Vergleichs eines verbraucherseitigen Drucks in dem Leitungsabschnitt 20.As already explained above, an actual pressure on the consumer side can be detected by the control and/or regulating
Die
Das Druckluftsystem 10 gemäß
Zwischen dem gemeinsamen Ausblasventil 52 und der Expansionsturbine 54 kann ferner ein Zuführventil 58 für die Druckluftzufuhr zur Expansionsturbine 54 geschaltet sein. Das Zuführventil 58 kann als Schaltventil und/oder AUF-/ZU-Ventil ausgebildet sein. Ein solches Schaltventil beziehungsweise AUF-/ZU-Ventil kann zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Stellung geschaltet werden, wobei der dauerhafte Verbleib in Zwischenstellungen ausgeschlossen sein kann. Ist das Zuführventil 58 in eine AUF-Stellung geschaltet, kann die Regulierung der Druckluftzufuhr zur Expansionsturbine 54 über das geregelte oder gesteuerte Ausblasventil 52 vorgenommen werden.Furthermore, a
Das Druckluftsystem 10 kann, wie ferner in
Das Druckluftsystem 10 gemäß
Wie der
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 kann dazu eingerichtet sein, das Auslassventil 60 und/oder das Zuführventil 58 und/oder das Einspeiseventil 66 zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 kann mithin dazu eingerichtet sein, sämtliche Ventilstellungen und/oder den Betrieb der Druckluftkompressoren 12 und/oder der in
Insbesondere kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 dazu eingerichtet sein, das Auslassventil 60 und/oder das Zuführventil 58 und/oder das Einspeiseventil 66 in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks und/oder in Abhängigkeit eines Soll-Ist-Vergleichs des verbraucherseitigen Drucks zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, mittels des Auslassventils 60 und/oder des Zuführventils 58 und/oder des Einspeiseventils 66 einen verbraucherseitigen Ist-Druck auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln.In particular, the control and/or regulating
Die
In dem Ausführungsbeispiel des Druckluftsystems 10 gemäß
In dem Ausführungsbeispiel gemäß
Die
In dem Ausführungsbeispiel gemäß
In dem Ausführungsbeispiel des Druckluftsystems 10 gemäß
In dem Ausführungsbeispiel gemäß
In einzelnen oder sämtlichen Ausführungsbeispielen des Druckluftsystems 10 gemäß
Ebenso ist es möglich, dass wenigstens einer der Druckluftkompressoren 12 als geregelter Druckluftkompressor 12 ausgebildet ist, insbesondere mehrere Druckluftkompressoren 12 als geregelte Druckluftkompressoren 12 ausgebildet sind. Im Sinne der vorliegenden Erfindung können geregelte Druckluftkompressoren 12 im eingeschalteten Zustand zwischen unterschiedlichen Leistungsniveaus eingestellt werden, sodass unterschiedliche Förderleistungen realisierbar sind. Der Regelbereich eines geregelten Druckluftkompressors 12 kann größer sein als die Förderkapazität eines weiteren Druckluftkompressors 12 oder eines Fixkompressors, insbesondere größer sein als die Förderkapazität eines Druckluftkompressors 12 oder Fixkompressors mit der größten Förderkapazität.It is also possible that at least one of the
In einzelnen oder sämtlichen Ausführungsbeispielen gemäß
Ferner kann in einzelnen oder sämtlichen Ausführungsbeispielen gemäß
Ein durch die Druckerhöhungseinrichtung 14 realisierter Steuer- und/oder Regelbereich kann größer sein als die Förderkapazität zumindest eines Druckluftkompressors 12, insbesondere des Druckluftkompressors 12 oder Fixkompressors mit der größten Förderkapazität.A control and/or regulation range realized by the
Schließlich kann in einzelnen oder sämtlichen Ausführungsbeispielen gemäß
Bei den Druckluftkompressoren 12 kann es sich beispielsweise um Kolbenkompressoren, Schraubenkompressoren, Lamellenkompressoren, Turbokompressoren, Membrankompressoren oder Scrollkompressoren handeln. Die voranstehend beschriebenen Druckluftsysteme 10 können auch unterschiedliche Typen von Druckluftkompressoren 12 aufweisen.The
Durch ein voranstehend beschriebenes Druckluftsystem 10 sind nennenswerte Energieeinsparungen, beispielsweise Energieeinsparungen von über 10% realisierbar. Für den Betrieb der Druckluftkompressoren 12 ergeben sich deutlich weniger Schaltungen, was sich auf die Instandhaltungskosten positiv auswirkt. Die Vorverdichtung mittels der Druckerhöhungseinrichtung 14 ermöglicht es, gezielt Einfluss auf das Fördervolumen der Druckluftkompressoren 12 zu nehmen, ohne einzelne Druckluftkompressoren 12 zu- oder wegzuschalten oder deren Förderleistung beziehungsweise Betriebsdrehzahl zu verändern.Significant energy savings, for example energy savings of more than 10%, can be achieved with a
Ein voranstehend beschriebenes Druckluftsystem 10 kann einerseits durch eine vollständige Neuinstallation oder aber auch durch Nachrüstung einzelner Systemkomponenten realisiert werden und mithin die Energie- und Betriebseffizienz bestehender Druckluftsysteme verbessern.A
Claims (49)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202022101073.0U DE202022101073U1 (en) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | compressed air system |
| PCT/EP2023/054112 WO2023161164A1 (en) | 2022-02-24 | 2023-02-17 | Compressed-air system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202022101073.0U DE202022101073U1 (en) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | compressed air system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE202022101073U1 true DE202022101073U1 (en) | 2022-03-08 |
Family
ID=80817967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE202022101073.0U Active DE202022101073U1 (en) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | compressed air system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202022101073U1 (en) |
| WO (1) | WO2023161164A1 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE92654T1 (en) * | 1987-01-28 | 1993-08-15 | Savile Burdett | METHOD OF CONTROLLING MULTIPLE MACHINES. |
| US5586574A (en) * | 1994-03-03 | 1996-12-24 | Smith; Dean E. | Air system control |
| US6652240B2 (en) * | 2001-08-20 | 2003-11-25 | Scales Air Compressor | Method and control system for controlling multiple throttled inlet rotary screw compressors |
| US6816795B2 (en) * | 2001-09-14 | 2004-11-09 | David Vanderbeek | Compressed gas system |
| JP2013231396A (en) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Anest Iwata Corp | Compressed gas supply unit |
-
2022
- 2022-02-24 DE DE202022101073.0U patent/DE202022101073U1/en active Active
-
2023
- 2023-02-17 WO PCT/EP2023/054112 patent/WO2023161164A1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023161164A1 (en) | 2023-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2518716C2 (en) | Turbocharged internal combustion engine | |
| DE69922124T2 (en) | Method and device for the production of variable gas quantities | |
| DE10013098C2 (en) | Plant for generating compressed air | |
| DE2909825C2 (en) | Device for adjusting the angle of attack of the compressor guide vanes of a gas turbine engine | |
| DE10047940A1 (en) | Screw air compressor has a frequency controlled drive motor protected from overload by a valve venting to the atmosphere. | |
| DE10216953B4 (en) | Apparatus and method for supplying a fuel cell with process air and their use | |
| DE2536447B2 (en) | SYSTEM FOR STORAGE OF ENERGY OF AN ELECTRICAL SUPPLY NETWORK USING COMPRESSED AIR AND FOR RECYCLING IT | |
| EP3619065B1 (en) | Method for operating a pressure control system comprising a multi-stage compressor, and pressure control system | |
| EP3619063B1 (en) | Method for operating a pressure control system comprising a multi-stage compressor, and pressure control system | |
| DE1964758B2 (en) | CONTROL PROCEDURE FOR A METALLURGICAL FURNACE SYSTEM | |
| DE102004017879B4 (en) | Air treatment system | |
| DE102017107601B4 (en) | Method for controlling a screw compressor | |
| DE202022101073U1 (en) | compressed air system | |
| DE202022101072U1 (en) | compressed air system | |
| DE202022101276U1 (en) | compressed air system | |
| WO2014095237A1 (en) | Method for operating a gas turbine | |
| DE19951592B4 (en) | Device for regulating the braking power of an internal combustion engine | |
| DE884131C (en) | Gas turbine plant with device for load control | |
| DE4221734C2 (en) | Charging system for internal combustion engines | |
| DE3101623C2 (en) | Internal combustion engine | |
| DE4304403A1 (en) | Hydraulic control system for hydrostatic power transmission - uses two-level pressure limiting valve, and leakage oil circuit | |
| DE681492C (en) | Rotary piston compressor, especially for performance that can be changed without changing the speed | |
| DE2258138C2 (en) | Hydrostatic drive for the auxiliary units of an internal combustion engine of a motor vehicle | |
| DE1576222C3 (en) | Multi-cylinder two-stroke diesel internal combustion engine with exhaust gas turbocharging | |
| DE615186C (en) | Steam power plant with a low-pressure consumer network, which is fed with the exhaust steam of a steam turbine that can be regulated by changing the application, and with an auxiliary engine to drive the operating medium conveyor devices for the steam generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |