KR20150118175A - 전자 변환기를 구비한 공기 공급 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 모터(1)에 의해 구동되며 압축 공기를 형성하기 위한 압축기(2), 형성된 압축 공기의 탈습을 위한 공기 건조 시스템(3), 필요에 따른 압축기 제어를 위한 전자 변환기(4) 및 전기 신호들의 생성을 위한 다수의 아날로그 센서 및/또는 디지털 센서(5)를 포함하는 공기 공급 시스템에 관한 것으로, 전자 변환기(4)의 제어를 위해 그리고 압축기(2)의 모니터링 및 제어를 위해 전기 신호들이 이용되고, 센서(5)에 의해 전자 변환기(4)에서 생성된 전기 신호들은 버스 신호로 처리되고, 상기 버스 신호들은 평가를 위해 버스 인터페이스(6)에 제공될 수 있다.

Description

전자 변환기를 구비한 공기 공급 시스템{AIR SUPPLY SYSTEM WITH ELECTRONIC CONVERTER}
본 발명은, 모터에 의해 구동되며 압축 공기를 형성하기 위한 압축기, 형성된 압축 공기의 탈습을 위한 공기 건조 시스템, 필요에 따른 압축기 제어를 위한 전자 변환기 및 전기 신호들의 생성을 위한 다수의 아날로그 센서 및/또는 디지털 센서를 포함하는 공기 공급 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 이용 분야는 특히 철도 차량이고, 상기 철도 차량의 압축 공기 공급 시스템은 특히 차량 브레이크를 위한 브레이크 압력의 제공에 이용된다. 그러나 모든 종류의 상용차에서 압축 공기 순환을 관리하기 위해 공기 공급 시스템을 배치하는 것이 고려될 수도 있다.
일반적인 선행기술에서는 소위 보조 작동 변환기에 의해 철도 차량 내의 공기 공급 시스템을 위한 압축기 구동을 제공하는 것이 공개되어 있다. 이 경우 입력 변환기는 입력 전압의 조정을 제공하고, 다수의 출력 변환기는 다양한 소비장치에 대한 조정을 실시한다. 보조 작동 변환기에 의해 공기 공급 시스템만이 작동되는 것이 아니라, 다른 장치, 예를 들어 장치 팬 및 공조 시스템도 작동된다.
공기 공급 시스템의 압축기의 구동을 제공하는 별도의 변환기는 특히 철도 차량에서 특수한 것이다. 압축기를 위한 진단장치가 사용되는 경우에, 상기 진단장치는 추가 제어부로서 변환기와 별도로 구현된다. 또한 특히 열차 작동을 위해 설계된 변환기는 크기가 크고 이로 인해 대부분 큰 중량과 함께 많은 조립 공간을 필요로 한다. 각각의 소비장치가 각자의 변환기를 포함하는 것이 구동 기술에 있어서 점점 증가하는 추세이다. 이로 인해 제어의 새로운 가능성이 생기고, 이 경우 변환기에 통합된 추가 전자장치에 의해 장치 진단 및 변환기에 의한 신호 처리가 이루어질 수 있다.
DE 10 2009 050 720 A1호에 철도 차량의 압축기 장치가 공개되어 있고, 이 경우 제어장치는 압축기 장치에 연결 가능하다. 회수되어 이용 가능한 브레이크 에너지의 검출을 위해 제 1 검출 수단이 제공된다. 또한 제 1 검출 수단에 의해 검출된 브레이크 에너지에 기초하여 압축기 장치를 작동하기 위해 제어 수단이 제공된다. 제어 수단은, 제 1 검출 수단이 이용 가능한 브레이크 에너지의 미리 정해진 크기를 검출하는 즉시 압축 공기 장치를 작동하도록 구성된다. 또한 철도 차량의 압축 공기 라인 시스템 내의 압력의 검출을 위해 제 2 검출 수단이 제공된다. 제어장치의 역할은 철도 차량의 압축기 장치를 위한 에너지 소비의 감소를 달성하는 것이다.
본 발명의 과제는 필요에 따라 압축기의 속도를 제어하고, 압축기의 진단 신호를 처리하는 공기 공급 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항의 특징과 함께 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 공기 공급 시스템에 의해 해결된다.
본 발명의 바람직한 개선예들은 후속하는 종속 청구항에 제시된다.
본 발명에 따라 전자 변환기의 제어를 위해 그리고 압축기의 모니터링 및 제어를 위해 전기 신호들이 이용되고, 이 경우 센서에 의해 전자 변환기에서 생성된 전기 신호들은 버스 신호로 처리되고, 상기 버스 신호들은 평가를 위해 버스 인터페이스에 제공될 수 있다. 바람직하게 전자 변환기는 전기 신호를 처리하여 CAN-버스 신호를 형성한다. 압축기와 모터의 전자 모니터링을 위한 별도의 제어부는 절감될 수 있다. 또한 압축기 제어의 진단 신호들은 변환기의 다른 진단 신호 및 제어 신호에 지능형으로 결합, 후속 처리될 수 있고, 압축기 및/또는 공기 공급 시스템을 위한 제어부들 간의 통신에 의해 바람직한 작동 상태를 제공할 수 있다.
본 발명은, 전자 변환기가 프로그래밍 가능 논리 제어장치를 포함하는 주파수 변환기라는 기술적 교리를 포함한다. 통합된 프로그래밍 가능 논리 제어장치에 의해 전자 변환기에서 사용자 정의형 제어 프로그램이 실행된다. 이러한 프로그램은 신호들을 아날로그 입력부 및 디지털 입력부에 판독 입력하고, 상기 신호들을 후속 처리하고, 프로그래밍에 따라 출력 주파수를 조절한다. 전자 변환기는 바람직하게 압축기의 모니터링을 위한 센서 신호들의 처리를 위해 8개의 아날로그 입력부를 포함한다.
바람직한 실시예에 따라 제어 명령을 포함하는, 한계값을 인식하고 경고 신호를 형성하기 위한 소프트웨어가 중앙 브레이크 제어부에 저장된다. 바람직한 변형예에서 마스터 기능이 중앙 브레이크 제어부에 의해 직접 구현된다. 이로 인해 압축기 맞춤형 평가 소프트웨어의 개발이 생략된다. 평가 소프트웨어에 의해 한계값 인식을 계산하고 경고 신호를 형성하는 프로그램은 바람직하게는 버스-마스터에 저장된다.
다른 바람직한 실시예에 따라 제어 명령을 포함하는, 한계값을 인식하고 경고 신호를 형성하기 위한 소프트웨어는 전자 변환기의 프로그래밍 가능 논리 제어장치에서 실행된다. 변환기에 의한 구현의 장점은 마스터(BSG)의 컴퓨팅 능력의 배제이며, 그 이유는 상기 마스터는 신호를 처리하기만 하면 되고 계산은 생략하기 때문이다.
바람직하게 압축기는 무오일 윤활 방식 또는 오일 윤활 방식의 2단 피스톤 압축기이다. 무오일 윤활 방식 또는 오일 윤활 방식의 1단 피스톤 압축기가 고려될 수도 있다. 특히 적어도 하나의 실린더벽 온도, 냉각 공기 온도, 흡기 온도 및 흡입 필터의 최종 압력, 중간 압력 및 부압과 같은 압력들을 모니터링하는 센서들로 이루어진 무오일 2단 피스톤 압축기에서 압축기의 모니터링이 이루어진다. 오일 윤활 방식의 압축기에서는 그와 달리, 특히 오일 온도 및 배출 공기 온도를 모니터링하는 것이 또한 바람직하다.
또한 바람직하게, 압축기는 회전 압축기이다. 압축기는 바람직하게 1단 스크루 압축기이다.
본 발명에 따라, 전자 변환기가 모터에 직접 고정되는 더욱 개선된 조치가 제안된다. 이로 인해 콤팩트한 구조가 달성될 수 있다.
바람직한 실시예에 따라 모터와 압축기는 금속 캡슐 내에 배치되고, 이 경우 금속 캡슐과 전자 변환기 사이에 배치되어 금속 캡슐 외부에서 연장되는 센서 라인 에는 전자기 간섭에 대한 차폐를 위해 차폐부가 제공된다. 전자 변환기는 그 구조로 인해 전자기 간섭을 발생시킨다. 이는 진단 신호의 센서 라인에 장애를 일으킬 수 있고, 오류 신호를 야기할 수 있다. 윤활 방식의 센서 라인들은 바람직하게는 플러그에 의해 금속 캡슐에 고정된다. 금속 캡슐 내의 케이블은 차폐되지 않은 채 안내되는데, 그 이유는 캡슐 자체가 차폐부로서 이용되기 때문이다. 주어진 조립 공간에 따라, 변환기를 캡슐 내에 설치하는 것이 고려될 수도 있다.
바람직하게 센서 라인은 차폐부를 가진 개별 와이어로 구성된다. 금속 캡슐로부터 센서 신호들은 차폐되어 변환기에 안내된다. 차폐된 다중 와이어 케이블의 사용 시 차폐부는 전자 변환기 내의 플러그 커넥터까지 안내될 수 없다. 각각의 개별 센서 신호는 케이블을 통해 바람직하게 전자 변환기의 하우징에 있는 수집 접속부에 의해 안내되는 것이 특히 바람직한 것으로 입증되었다.
또한 바람직하게, 모터는 3상 모터이다. 교류 모터는 직류 모터와 달리 더 작은 크기 및 더 높은 출력 밀도를 갖는다. 또한 교류 모터는 마모 없이 작동하는데, 그 이유는 브러시 마모가 없기 때문이다. 또한 전기 모터는 작동 시 소음 방출이 더 약하다.
본 발명을 개선하는 다른 조치들은 하기에서 공통적으로 본 발명의 바람직한 실시예의 설명에 의해 도면을 참고로 제시된다.
도 1은 금속 캡슐을 포함하는 본 발명에 따른 공기 건조 시스템의 간단한 블록 회로도.
도 2는 모터에 배치된 전자 변환기를 포함하는 본 발명에 따른 공기 건조 시스템의 간단한 블록 회로도.
도 1에 따르면, 본 발명에 따른 공기 공급 시스템은 모터(1)에 의해 작동되는 압축기(2)를 포함한다. 압축기(2)에 생성된 압축 공기의 탈습을 위한 공기 건조 시스템(3)이 할당된다. 모터(1)는 3상 모터이고, 압축기(2)는 1단 스크루 압축기이다. 공기 건조 시스템(3)은 흡착 건조 원리에 따라 작동한다. 또한 압축기(2)에 다양한 아날로그 센서 및 디지털 센서(5)가 할당되고, 상기 센서들은 다양한 정보를 수신하고, 센서 라인(9)을 통해 다양한 정보를 전자 변환기(4)에 제공한다. 모터(1), 압축기(2) 및 센서들(5)은 금속 캡슐(8) 내에 배치된다. 센서들(5)과 전자 변환기(4) 사이에 배치된 센서 라인(9)은 금속 캡슐(8)과 전자 변환기(4) 사이에 차폐부(10)를 포함한다. 센서들(5)에 의해 생성된 전기 신호들은 전자 변환기(4)의 제어를 위해 그리고 압축기(2)의 모니터링을 위해 이용된다. 센서(5)에 의해 전자 변환기(4)에서 생성된 전기 신호들은 버스 신호로 처리된다. 이러한 버스 신호들은 평가를 위해 버스 인터페이스(6)에 제공된다. 중앙 브레이크 제어부(7)에는 제어 명령을 포함하는, 한계값을 인식하고 경고 신호를 생성하기 위한 소프트웨어가 저장된다.
도 2에는 본 발명에 따른 다른 공기 건조 시스템이 도시되고, 이 경우 전자 변환기(4)는 모터(1)에 직접 고정된다. 모터(1)는 압축 공기의 형성을 위해 압축기(2)를 구동한다. 공기 건조 시스템(3)의 역할은 형성된 압축 공기를 탈습하는 것이다. 도 1과 달리 제어 명령을 포함하는, 한계값을 인식하고 경고 신호를 형성하기 위한 소프트웨어는 전자 변환기(4)의 프로그래밍 가능 논리 제어장치에서 실행된다. 센서(5)와 전자 변환기(4) 사이의 전기 접속은 차폐부(10)를 포함하는 센서 라인(9)에 의해 이루어진다.
본 발명은 전술한 바람직한 실시예에 제한되지 않는다. 오히려 상기 실시예들의 변형이 고려될 수도 있고, 이러한 변형은 후속하는 청구항들의 보호 범위에 포함된다. 즉 예를 들어, 센서 라인(9)을 다수의 개별 와이어로 형성하는 것이 가능하고, 상기 개별 와이어들은 이러한 경우에 반드시 차폐부(10)를 포함한다. 또한 압축기는 무오일 윤활 방식 또는 오일 윤활 방식의 2단 피스톤 압축기일 수 있다.
보완적으로, "포함하는" 이란, 다른 부재 또는 단계들을 배제하는 것이 아니고, "하나"는 다수를 배제하는 것이 아님에 주의해야 한다. 또한 상기 실시예들 중 하나의 실시예를 참고로 설명된 특징 및 단계는 전술한 다른 실시예의 다른 특징 및 단계와 조합해서 사용될 수 있는 것이 언급된다. 청구범위의 도면부호들은 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
1 모터
2 압축기
3 공기 건조 시스템
4 전자 변환기
5 센서
6 버스 인터페이스
7 브레이크 제어부
8 금속 캡슐
9 센서 라인
10 차폐부

Claims (10)

  1. 모터(1)에 의해 구동되며 압축 공기를 형성하기 위한 압축기(2), 형성된 압축 공기의 탈습을 위한 공기 건조 시스템(3), 필요 시 압축기 제어를 위한 전자 변환기(4) 및 전기 신호들의 생성을 위한 다수의 아날로그 센서 및/또는 디지털 센서(5)를 포함하는 공기 공급 시스템에 있어서,
    상기 전자 변환기(4)의 제어를 위해 그리고 상기 압축기(2)의 모니터링 및 제어를 위해 전기 신호들이 이용되고, 센서(5)에 의해 상기 전자 변환기(4)에서 생성된 전기 신호들은 버스 신호로 처리되고, 상기 버스 신호들은 평가를 위해 버스 인터페이스(6)에 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 변환기(4)는 프로그래밍 가능 논리 제어장치를 포함하는 주파수 변환기인 것을 특징으로 하는 공기 공급 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제어 명령을 포함하는, 한계값을 인식하고 경고 신호를 형성하기 위한 소프트웨어는 상기 전자 변환기(4)의 프로그래밍 가능 논리 제어장치에서 실행되는 것을 특징으로 하는 공기 공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제어 명령을 포함하는, 한계값을 인식하고 경고 신호를 형성하기 위한 소프트웨어는 중앙 브레이크 제어부(7)에 저장되는 것을 특징으로 하는 공기 공급 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기(2)는 무오일 윤활 방식 또는 오일 윤활 방식의 2단 피스톤 압축기인 것을 특징으로 하는 공기 공급 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기(2)는 회전 압축기인 것을 특징으로 하는 공기 공급 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 변환기(4)는 상기 모터(1)에 직접 고정되는 것을 특징으로 하는 공기 공급 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터(1)와 상기 압축기(2)는 금속 캡슐(8) 내에 배치되고, 상기 금속 캡슐(8)과 상기 전자 변환기(4) 사이에 배치되어 상기 금속 캡슐(8) 외부에서 연장되는 센서 라인(9)에는 전자기 간섭에 대한 차폐를 위해 차폐부(10)가 제공되는 것을 특징으로 하는 공기 공급 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 센서 라인(9)은 차폐부를 가진 개별 와이어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 공급 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터(1)는 3상 모터인 것을 특징으로 하는 공기 공급 시스템.
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