WO2015082432A1 - Kompressorsystem für ein schienenfahrzeugs und verfahren zum betrieb des kompressorsystems mit einem sicheren notlaufbetrieb - Google Patents

Kompressorsystem für ein schienenfahrzeugs und verfahren zum betrieb des kompressorsystems mit einem sicheren notlaufbetrieb Download PDF

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Gert Assmann
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Definitions

  • the invention relates to a compressor system for a rail vehicle, comprising a driven by an electric machine via a drive shaft compressor for generating compressed air for at least one compressed air tank, the electric machine at least indirectly via a control device for operating the electric machine with at least one between a maximum speed and a minimum speed located nominal speed is controllable, wherein at least one pressure sensor for determining the pressure for the control device is further arranged in a downstream of the compressor arranged compressed air line leading. Furthermore, the invention also relates to a method for controlling the compressor system according to the invention.
  • Compressors in rail vehicles are subject to many and sometimes contradictory requirements, such as high delivery performance, sufficient switch-on durations, low noise emissions, low energy consumption, small installation space and low start-up and live-cycle costs.
  • requirements such as high delivery performance, sufficient switch-on durations, low noise emissions, low energy consumption, small installation space and low start-up and live-cycle costs.
  • the typical problem in designing a compressor is to find the best compromise between these requirements, which is acceptable in all operating conditions of the rail vehicle.
  • compressors are used in rail vehicles, which are electrically driven. The compressors are operated in on / off operation between the lower engagement pressure and the upper shutdown pressure at a constant speed, the so-called rated speed.
  • the compressor is dimensioned so that a specified refilling time is reached and a minimum duty cycle during operation is not undershot.
  • an actuator for continuously influencing the rotational speed of the electric machine between an electrical supply and the electric machine is arranged, wherein the actuator is controllable via the control device, and wherein in the downstream of the compressor arranged compressed air line leading a pressure switch for monitoring the pressure in the at least a compressed air tank and to influence on at least the rotational speed of the electric machine is arranged.
  • the actuator is in the bathfiuss upstream of the electric machine and is thus upstream of the electric machine.
  • the actuator allows operation of the electric machine with different Speeds.
  • frequency converters or inverters are suitable for this purpose.
  • the speed of the electric machine and thus the operation of the compressor is adjusted.
  • an increase in the error probability and the failure risk of the compressor system is provided.
  • the pressure switch for monitoring the pressure in the at least one compressed air tank, the safety of such a compressor system is increased and created the possibility of a safe emergency operation.
  • the pressure switch can indirectly influence at least the rotational speed of the electric machine.
  • the compressor can be controlled in such a way, in particular the speed of the compressor can be increased to increase the pressure in at least one compressed air tank up to a certain upper pressure.
  • the pressure switch only affects at least the speed of the compressor when the pressure reaches either the minimum pressure or the upper shut-off pressure.
  • the speed is increased, with the achievement of the upper cut-off pressure at least reducing the speed or switching off the compressor.
  • a fault in the compressor system which leads to the achievement of the minimum pressure in the at least one compressed air tank, a control operation of the compressor resumed, so that the compressor is operated at rated speed.
  • the pressure switch for the indirect influence on the speed of the electric machine with the control device is operatively connected.
  • the pressure switch forwards the generated signals to the regulating device, wherein the latter, preferably via an integrated control algorithm, supplies the rotational speed of the electric machine to the control device. adjusted signal.
  • a circuit breaker for disconnecting the regulating device and the actuator from the electric machine is connected downstream of the actuator.
  • the circuit breaker is arranged in particular between the electrical supply and the electrical machine and thus represents both a bridge between the actuator and the electric machine and between the electrical supply and the electrical machine.
  • the pressure switch is connected to the power switch via a control logic unit disposed therebetween.
  • the power switch is independent of the control device and can be operated via the control logic unit which receives signals from the pressure switch.
  • the control device preferably controls, at least indirectly, a radiator fan with radiator fan arranged downstream of the compressor, wherein a speed of the radiator fan is continuously adjustable by the control device.
  • an actuator is preferably integrated in the cooler unit.
  • the actuator of the cooler unit is at least upstream.
  • an actuator has two control outputs, so that both the electric machine and the radiator fan are controlled via a common actuator.
  • the compressor is operated with a variable, between the maximum speed and the minimum speed, each intermediate value engaging speed
  • the pressure switch monitors the pressure in the at least one compressed air tank and indirectly affects at least the speed of the electric machine.
  • the radiator unit is neither directly nor indirectly connected to the compressor, a separate control of the Cooler unit and thus a separate adjustment of the speed of the radiator fan.
  • the compressor and the radiator fan can also be switched off.
  • the control device receives upon reaching the minimum pressure in the at least one compressed air tank from the pressure switch, a signal for driving the actuator for operating the compressor with at least the rated speed until the cut-off pressure is reached.
  • the control means controls the actuator in accordance with the pressure switch.
  • the control logic unit upon reaching the minimum pressure in the at least one compressed air reservoir, the control logic unit receives a signal to drive the circuit breaker and disconnect the regulator and actuator from the electrical machine, operating the compressor at rated speed through the circuit breaker the shutdown pressure is reached.
  • a higher speed than the rated speed for the electrical machine can be generated.
  • the circuit breaker connects the electrical machine directly to the electrical supply.
  • the control device can not influence the electric machine and thus the speed of the compressor.
  • a failure or a fault of the entire control device with all associated sensors and the actuator can be counteracted.
  • the minimum pressure between the at least nominal speed when the pressure drops to the minimum pressure and when the compressor is switched off. operated switching pressure.
  • the speed of the electric machine and thus the speed of the compressor is no longer varied to maintain a relatively constant pressure in at least one compressed air tank.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the inventive compressor system according to a second embodiment
  • a compressor system for a rail vehicle has an electric machine 1 which drives a compressor 3 via a drive shaft 2 to generate compressed air.
  • the compressed air generated by the compressor 3 is via a compressed air-carrying line 6 to a cooler unit 9 with a radiator fan 14th directed. Downstream of the radiator unit 9, a pressure sensor 7 and a temperature sensor 13b are arranged in the compressed air-carrying line 6.
  • the compressed air-carrying line 6 opens into a pre-separator 11 to which an air treatment plant 12 is connected downstream. The dried and particle-cleaned compressed air is then fed into a compressed air tank 4.
  • a pressure switch 16 for monitoring the pressure in the compressed air tank 4 and for indirectly influencing the rotational speed of the electric machine 1 and the radiator fan 14 is arranged in the compressed air line 6.
  • a temperature sensor 13 a which is arranged on the compressor 3, as the temperature sensor 13 b and the pressure sensor 7 all send the control device 5, the measured temperatures and the measured pressure.
  • the control device 5 also receives signals from other sensors (not shown here) or a train management system via a signal input 10.
  • the control device 5 is adapted to both control the speed of the radiator unit 9 and to direct signals to an actuator 8.
  • the actuator 8 has two outputs and thus also sets the speed of the radiator fan 14 through the regulating device 5.
  • the actuator 8 for continuously influencing the rotational speed of the electric machine 1 between an electrical supply 15 and the electric machine 1 is arranged.
  • the control device 5 receives upon reaching a minimum pressure e in the compressed air tank 4 from the pressure switch 16, a signal for driving the actuator 8 to operate the compressor 3 with the rated speed n until a cut-off pressure d is reached.
  • a power switch 17 for disconnecting the control device 5 and the actuator 8 of the electric machine 1 is followed by the actuator 8.
  • the pressure switch 16 is connected to the power switch 17 via a control logic unit 18 disposed therebetween.
  • the control 18 upon reaching a minimum pressure e in the compressed air tank 4 from the pressure switch 16, a signal for driving the circuit breaker 17 and separating the control device 5 and the actuator 8 from the electric machine 1.
  • the compressor 3 is then the power switch 17 with the Nenn - Speed n operated until a cut-off pressure d is reached.
  • FIG. 3 graphically illustrates the sequence described above for a pressure drop in the compressed air tank 4 measured by the pressure switch 16.
  • the compressor 3 is operated at a rotational speed between a minimum rotational speed i and the nominal rotational speed n, the pressure in the compressed air reservoir 4 held in a certain area.
  • the compressor 3 is in the area a in a regulated operation.
  • the speed is variable and situation-dependent.
  • the pressure in the compressed air tank 4 and the speed of the compressor 3 fall spontaneously. In other words, an error has occurred in the controlled operation in the region b, which leads to a measured pressure drop.
  • the pressure switch 16 Upon reaching the pressure in the compressed air tank 4 of the minimum pressure e, the pressure switch 16 reacts and increases in a range c indirectly either via the power switch 17 or via the actuator 8, the rotational speed of the electric machine 1 and thus the speed of the compressor 3 at rated speed n. Consequently, in the region c, the reaction of the pressure switch 16, which is to change the operation of the regulated operation to a non-regulated operation.
  • the non-regulated operation has two states. On the one hand the operation of the compressor 3 with the rated speed n and on the other hand, the shutdown of the compressor 3. Analogous to the operation of the compressor 3 and the cooler not shown here fan 14 is operated. After reaching a cut-off pressure d in the compressed air tank 4, the compressor 3 is turned off and only operated again at a speed between the minimum speed i and the rated speed n, so that the pressure in the compressed air tank 4 is maintained within a certain range.
  • Compressed air tank 4 the speed of the electric machine 1 and thus the speed of the compressor 3 to a maximum speed m instead of only to nominal speed n to increase.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kompressorsystem für ein Schienenfahrzeug, umfassend einen von einer elektrischen Maschine (1) über eine Antriebswelle (2) angetriebenen Kompressor (3) zur Erzeugung von Druckluft für mindestens einen Druckluftbehälter (4), wobei die elektrische Maschine (1) zumindest mittelbar über eine Regelungseinrichtung (5) zum Betrieb der elektrischen Maschine (1) mit zumindest einer zwischen einer maximalen Drehzahl (m) und einer minimalen Drehzahl (i) befindlichen Nenndrehzahl (n) ansteuerbar ist, wobei ferner in einer stromabwärts vom Kompressor (3) angeordneten druckluftführenden Leitung (6) zumindest ein Drucksensor (7) zur Bestimmung des Drucks für die Regelungseinrichtung (5) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist ein Stellglied (8) zur kontinuierlichen Beeinflussung der Drehzahl der elektrischen Maschine (1) zwischen einer elektrischen Versorgung (15) und der elektrischen Maschine (1) angeordnet, wobei das Stellglied (8) über die Regelungseinrichtung (5) ansteuerbar ist, und wobei in der stromabwärts vom Kompressor (3) angeordneten druckluftführenden Leitung (6) ein Druckschalter (16) zur Überwachungdes Drucks in dem mindestens einen Druckluftbehälter (4) und zur Einflussnahme auf zumindest die Drehzahl der elektrischen Maschine (1) angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Steuerung des erfindungsgemäßen Kompressorsystems, wobei der Kompressor (3) mit einer variablen, zwischen der maximalen Drehzahl (m) und der minimalen Drehzahl (i), jeden Zwischenwert einnehmenden Drehzahl, betrieben wird, wobei der Druckschalter (16) den Druck in dem mindestens einen Druckluftbehälter (4) überwacht und mittelbar zumindest auf die Drehzahl der elektrischen Maschine (1) Einfluss nimmt.

Description

Kompressorsystem für ein Schienenfahrzeugs und Verfahren zum Betrieb des Kompressorsystems mit einem sicheren Notlaufbetrieb
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Kompressorsystem für ein Schienenfahrzeug, umfassend einen von einer elektrischen Maschine über eine Antriebswelle angetriebenen Kompressor zur Erzeugung von Druckluft für mindestens einen Druckluftbehälter, wobei die elektrische Maschine zumindest mittelbar über eine Regelungseinrichtung zum Betrieb der elektrischen Maschine mit zumindest einer zwischen einer maximalen Drehzahl und einer minimalen Drehzahl befindlichen Nenndrehzahl ansteuerbar ist, wobei ferner in einer stromabwärts vom Kompressor angeordneten druckluftführenden Leitung zumindest ein Drucksensor zur Bestimmung des Drucks für die Regelungseinrichtung angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Steuerung des erfindungsgemäßen Kompressorsystems. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
An Kompressoren in Schienenfahrzeugen werden vielfältige, teilweise konträre Anforderungen gestellt, wie beispielsweise eine hohe Lieferleistung, ausreichende Ein- schaltdauern, geringe Schallemissionen, ein niedriger Energieverbrauch, ein kleiner Bauraum sowie niedrige Einstands- und Live-Cycle-Kosten. Dabei gibt es je nach Betriebszustand des Schienenfahrzeugs stark unterschiedliche Anforderungsprofile an den Kompressor. Die typische Problemstellung bei der Auslegung eines Kompressors ist, den besten Kompromiss zwischen diesen Anforderungen zu finden, der in allen Betriebszuständen des Schienenfahrzeugs akzeptabel ist. In der Regel werden in Schienenfahrzeugen Kompressoren eingesetzt, die elektrisch angetrieben werden. Die Kompressoren werden in Ein-/ Ausschaltbetrieb zwischen dem unteren Einschaltdruck und dem oberen Abschaltdruck mit einer konstanten Drehzahl, der sogenannten Nenndrehzahl, betrieben. Der Kompressor wird so dimensioniert, dass eine vorgegebene Auffüllzeit erreicht und eine minimale Einschaltdauer im Betrieb nicht unterschritten wird.
Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik geht hervor, dass der Betrieb des Kompressors nicht zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen des Schienen- fahrzeugs unterscheidet. Der Lüfter des Kühlsystems unterliegt dabei dem gleichen Betriebsregime wie der Kompressor, da der Lüfter in der Regel direkt vom Kompressor mit angetrieben wird.
Es ist ferner bekannt, dass ein vom Regelbetrieb und vom Regelaufbau abweichender komplexerer Aufbau und Betrieb des Kompressorsystems zusätzliche, insbesondere elektronischen Komponenten aufweist, die eine zusätzliche Ausfallwahrscheinlichkeit oder zumindest eine zusätzliche Fehleranfälligkeit aufweisen können. Mit anderen Worten werden durch die Einführung zusätzlicher Elektronikkomponenten im Kompressorsystem auch zusätzliche Ausfallwahrscheinlichkeiten der einzelnen Elektronikkomponenten mit in das Kompressorsystem eingeführt. Somit steigt die Fehlerwahrscheinlichkeit und das Ausfallrisiko des Kompressorsystems. Da das Kompressorsystem die Bremsanlage mit Druckluft versorgt, führt ein Ausfall des Kompressorsystems in der Regel zum Stillstand des Schienenfahrzeugs.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kompressorsystems und ein Verfahren zum Betrieb des Kompressorsystems dahingehend zu optimieren, dass ein energieeffizienter und Schallemissionen senkender Betrieb des Kompressorsystems ohne eine Erhöhung Fehlerwahrscheinlichkeit und des Ausfallrisikos des Kompressorsystems möglich ist.
Die Aufgabe wird vorrichtungstechnisch ausgehend von einem Kompressorsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe gemäß Anspruch 6 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen hervor. Erfindungsgemäß ist ein Stellglied zur kontinuierlichen Beeinflussung der Drehzahl der elektrischen Maschine zwischen einer elektrischen Versorgung und der elektrischen Maschine angeordnet, wobei das Stellglied über die Regelungseinrichtung ansteuerbar ist, und wobei in der stromabwärts vom Kompressor angeordneten druckluftführenden Leitung ein Druckschalter zur Überwachung des Drucks in dem mindestens einen Druckluftbehälter und zur Einflussnahme auf zumindest die Drehzahl der elektrischen Maschine angeordnet ist.
Mit anderen Worten befindet sich das Stellglied im Leistungsfiuss stromaufwärts der elektrischen Maschine und ist somit der elektrischen Maschine vorgeschaltet. Das Stellglied erlaubt einen Betrieb der elektrischen Maschine mit unterschiedlichen Drehzahlen. Dazu eignen sich insbesondere Frequenzumrichter oder Wechselrichter. Je nach Frequenz wird die Drehzahl der elektrischen Maschine und somit der Betrieb des Kompressors angepasst. Jedoch erwächst aus den zusätzlichen elektronischen Komponenten zur Regelung der Drehzahl, insbesondere aus den zusätzlichen Senso- ren, Kabeln und dem Stellglied eine Erhöhung der Fehlerwahrscheinlichkeit und des Ausfallrisikos des Kompressorsystems.
Durch den Druckschalter zur Überwachung des Drucks in dem mindestens einen Druckluftbehälter wird die Sicherheit eines solchen Kompressorsystems erhöht und die Möglichkeit eines sicheren Notlaufbetriebs geschaffen. Bei einem Druckabfall kann der Druckschalter nämlich mittelbar auf zumindest die Drehzahl der elektrischen Maschine Einfluss nehmen. Durch ein Signal des Druckschalters, dass ein bestimmter unterer Druck in dem mindestens einen Druckluftbehälter unterschritten ist, kann der Kompressor derart angesteuert werden, insbesondere die Drehzahl des Kompressors erhöht werden, um den Druck im mindestens einen Druckluftbehälter bis zu einem bestimmten oberen Druck zu erhöhen. Somit nimmt der Druckschalter nur dann Einfluss auf zumindest die Drehzahl des Kompressors, wenn der Druck entweder den minimalen Druck oder den oberen Abschaltdruck erreicht. Beim Erreichen des minimalen Drucks wird die Drehzahl erhöht, wobei die Erreichung des obe- ren Abschaltdrucks zumindest die Drehzahl reduziert oder den Kompressor abschaltet. Mit anderen Worten wird bei einem Fehler im Kompressorsystem, der zum Erreichen des minimalen Drucks in dem mindestens einen Druckluftbehälter führt, ein Regelbetrieb des Kompressors wieder aufgenommen, sodass der Kompressor mit Nenndrehzahl betrieben wird.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Druckschalter zur mittelbaren Einflussnahme auf die Drehzahl der elektrischen Maschine mit der Regelungseinrichtung wirkverbunden. Mit anderen Worten leitet der Druckschalter die generierten Signale an die Regelungseinrichtung weiter, wobei diese, vorzugsweise über einen integrierten Steueralgorithmus, die Drehzahl der elektrischen Maschine an das erhal- tene Signal anpasst.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Leistungsschalter zum Trennen der Regelungseinrichtung und des Stellglieds von der elektrischen Ma- schine dem Stellglied nachgeschaltet. Dabei ist der Leistungsschalter insbesondere zwischen der elektrischen Versorgung und der elektrischen Maschine angeordnet und stellt somit sowohl eine Brücke zwischen dem Stellglied und der elektrischen Maschine als auch zwischen der elektrischen Versorgung und der elektrischen Maschine dar.
Des Weiteren bevorzugt ist der Druckschalter mit dem Leistungsschalter über eine dazwischen angeordnete Steuerungslogikeinheit verbunden. Mithin ist der Leistungsschalter unabhängig von der Regelungseinrichtung und kann über die Steuerungslogikeinheit, die Signale vom Druckschalter erhält, betrieben werden.
Vorzugsweise steuert die Regelungseinrichtung zumindest mittelbar eine stromabwärts des Kompressors angeordnete Kühlereinheit mit Kühlerlüfter an, wobei eine Drehzahl des Kühlerlüfters kontinuierlich durch die Regelungseinrichtung einstellbar ist. Dazu ist in der Kühlereinheit vorzugsweise ein Stellglied integriert. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Stellglied der Kühlereinheit zumindest vorgeschaltet ist. Es ist ebenfalls denkbar, dass ein Stellglied zwei Steuerungsausgänge aufweist, sodass sowohl die elektrische Maschine als auch der Kühlerlüfter über ein gemeinsames Stellglied angesteuert werden. Verfahrenstechnisch wird der Kompressor mit einer variablen, zwischen der maximalen Drehzahl und der minimalen Drehzahl, jeden Zwischenwert einnehmenden Drehzahl, betrieben, wobei der Druckschalter den Druck in dem mindestens einen Druckluftbehälter überwacht und mittelbar zumindest auf die Drehzahl der elektrischen Maschine Einfluss nimmt. Dadurch, dass die Kühlereinheit weder direkt noch mittelbar mit dem Kompressor verbunden ist erfolgt eine separate Ansteuerung der Kühlereinheit und somit eine separate Einstellung der Drehzahl des Kühler lüfters. Vorteilhafterweise können der Kompressor und der Kühlerlüfter auch abgeschaltet werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erhält die Regelungseinrichtung bei Erreichen des minimalen Drucks in dem mindestens einen Druckluftbehälter von dem Druckschalter ein Signal zur Ansteuerung des Stellglieds zum Betreiben des Kompressors mit mindestens der Nenndrehzahl bis der Abschaltdruck erreicht wird. Dadurch können insbesondere fehlerhaften Sensoren und/oder Kabeln entgegenge- wirkt werden. Die Regelungseinrichtung steuert das Stellglied nämlich nach Maßgabe des Druckschalters an.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erhält die Steuerungslogikeinheit bei Erreichen des minimalen Drucks in dem mindestens einen Druckluftbehälter von dem Druckschalter ein Signal zur Ansteuerung des Leistungsschalters und Trennen der Regelungseinrichtung und des Stellglieds von der elektrischen Maschine, wobei der Kompressor über den Leistungsschalter mit der Nenndrehzahl betrieben wird bis der Abschaltdruck erreicht wird. Je nach Einstellung des Leistungsschalters kann auch eine höhere Drehzahl als die Nenndrehzahl für die elektrische Maschine gene- riert werden. Dazu verbindet der Leistungsschalter die elektrische Maschine direkt mit der elektrischen Versorgung. Somit kann die Regelungseinrichtung keinen Ein- fluss auf die elektrische Maschine und somit auf die Drehzahl des Kompressors nehmen. Dadurch können insbesondere ein Ausfall oder ein Fehler der gesamten Regelungseinrichtung mit allen dazugehörigen Sensoren sowie dem Stellglied entge- gengewirkt werden.
Besonders bevorzugt wird nach mindestens zwei Abfällen des Drucks im mindestens einen Druckluftbehälter auf den minimalen Druck, die elektrische Maschine intermittierend zwischen mindestens der Nenndrehzahl beim Abfallen des Drucks auf den minimalen Druck und der Abschaltung des Kompressors beim Erreichen des Ab- schaltdrucks betrieben. Mit anderen Worten wird die Drehzahl der elektrischen Maschine und somit die Drehzahl des Kompressors nicht mehr variiert, um einen relativ konstanten Druck im mindestens einen Druckluftbehälter zu halten. Es ist jedoch auch denkbar den Kompressor statt mit Nenndrehzahl, mit einer maximalen Drehzahl zu betreiben, um ein schnelleres auffüllen des mindestens einen Druckluftbehälters zu ermöglichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig.1 ein Blockschaltbild des erfindungsmäßen Kompressorsystems,
Fig.2 ein Blockschaltbild des erfindungsmäßen Kompressorsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
Fig.3 zwei zusammenhängende Diagramme, wobei im oberen Diagramm eine
Drehzahl des Kompressors über die Zeit und im unteren Diagramm ein Druck des Kompressors über die Zeit aufgetragen sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜH- RUNGSFORM
Gemäß Figur 1 weist ein Kompressorsystem für ein Schienenfahrzeug eine elektrische Maschine 1 auf, die über eine Antriebswelle 2 einen Kompressor 3 zur Erzeugung von Druckluft antreibt. Die vom Kompressor 3 erzeugte Druckluft wird über eine druckluftführende Leitung 6 zu einer Kühlereinheit 9 mit einem Kühlerlüfter 14 geleitet. Stromabwärts der Kühlereinheit 9 sind in der druckluftführenden Leitung 6 ein Drucksensor 7 und ein Temperatursensor 13b angeordnet. Desweiteren mündet die druckluftführende Leitung 6 in einen Vorabscheider 11 dem eine Luftaufbereitungsanlage 12 nachgeschaltet ist. Die getrocknete und von Partikel gesäuberte Druckluft wird dann in einem Druckluftbehälter 4 gespeist. Darüber hinaus ist in der druckluft führenden Leitung 6 ein Druckschalter 16 zur Überwachung des Drucks in dem Druckluftbehälter 4 und zur mittelbaren Einflussnahme auf die Drehzahl der elektrischen Maschine 1 und des Kühlerlüfters 14 angeordnet. Ein Temperatursensor 13 a, der am Kompressor 3 angeordnet ist, so wie der Temperatursensor 13b und der Drucksensor 7 senden allesamt der Regelungseinrichtung 5 die gemessenen Temperaturen und den gemessenen Druck zu. Ferner erhält die Regelungseinrichtung 5 auch über einen Signaleingang 10 Signale von anderen - hier nicht dargestellten - Sensoren oder einem Zug-Management-System. Darüber hinaus ist die Regelungseinrichtung 5 dazu geeignet, sowohl die Drehzahl der Kühlereinheit 9 zu steuern als auch Signale an ein Stellglied 8 zu leiten. Das Stellglied 8, das als Frequenzumrichter ausgebildet ist, stellt die Drehzahl der elektrischen Maschine 1 und somit die Drehzahl des Kompressors 3 ein. Ferner verfügt das Stellglied 8 über zwei Ausgänge und stellt so auch die Drehzahl des Kühlerlüfters 14 durch die Rege- lungseinrichtung 5 ein. Dabei ist das Stellglied 8 zur kontinuierlichen Beeinflussung der Drehzahl der elektrischen Maschine 1 zwischen einer elektrischen Versorgung 15 und der elektrischen Maschine 1 angeordnet. Dabei erhält die Regelungseinrichtung 5 bei Erreichen eines minimalen Drucks e in dem Druckluftbehälter 4 von dem Druckschalter 16 ein Signal zur Ansteuerung des Stellglieds 8 zum Betreiben des Kompressors 3 mit der Nenndrehzahl n bis ein Abschaltdruck d erreicht wird.
Gemäß Figur 2 ist ein Leistungsschalter 17 zum Trennen der Regelungseinrichtung 5 und des Stellglieds 8 von der elektrischen Maschine 1 dem Stellglied 8 nachgeschaltet. Der Druckschalter 16 ist mit dem Leistungsschalter 17 über eine dazwischen an- geordnete Steuerungslogikeinheit 18 verbunden. Dabei erhält die Steuerungslo- gikeinheit 18 bei Erreichen eines minimalen Drucks e in dem Druckluftbehälter 4 von dem Druckschalter 16 ein Signal zur Ansteuerung des Leistungsschalters 17 und Trennen der Regelungseinrichtung 5 und des Stellglieds 8 von der elektrischen Maschine 1. Der Kompressor 3 wird dann über den Leistungsschalter 17 mit der Nenn- drehzahl n betrieben bis ein Abschaltdruck d erreicht wird.
Figur 3 veranschaulicht graphisch den zuvor beschriebenen Ablauf bei einem durch den Druckschalter 16 gemessenen Druckabfall im Druckluftbehälter 4. In einem Bereich a wird der Kompressor 3 mit einer Drehzahl zwischen einer minimalen Dreh- zahl i und der Nenndrehzahl n betrieben, wobei der Druck im Druckluftbehälter 4 in einem bestimmten Bereich gehalten wird. Somit befindet sich der Kompressor 3 im Bereich a in einem geregelten Betrieb. Die Drehzahl ist variabel und situationsabhängig. In einem Bereich b fallen der Druck im Druckluftbehälter 4 und die Drehzahl des Kompressors 3 spontan ab. Mit anderen Worten ist im Bereich b ein Fehler im geregelten Betrieb aufgetreten, der zu einem gemessenen Druckabfall führt.
Bei Erreichen des Drucks im Druckluftbehälter 4 des minimalen Drucks e, reagiert der Druckschalter 16 und erhöht in einem Bereich c mittelbar entweder über den Leistungsschalter 17 oder über das Stellglied 8 die Drehzahl der elektrischen Maschine 1 und somit die Drehzahl des Kompressors 3 auf Nenndrehzahl n. Mithin erfolgt im Bereich c die Reaktion des Druckschalters 16, die zur Umstellung des Betriebs von dem geregelten Betrieb zu einem nicht geregelten Betrieb. Der nicht gere- gelte Betrieb weist zwei Zustände auf. Zum Einen den Betrieb des Kompressors 3 mit der Nenndrehzahl n und zum Anderen die Abschaltung des Kompressors 3. Analog zum Betrieb des Kompressors 3 wird auch der hier nicht dargestellte Kühler lüfter 14 betrieben. Nach Erreichen eines Abschaltdrucks d im Druckluftbehälter 4 wird der Kompressor 3 abgeschaltet und erst wieder in mit einer Drehzahl zwischen der minimalen Drehzahl i und der Nenndrehzahl n betrieben, sodass der Druck im Druckluftbehälter 4 in einem bestimmten Bereich gehalten wird.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass der Kompressor 3 eine Vielzahl von Druckluftbe- hältern 4 speist. Es ist auch möglich bei Erreichen des minimalen Drucks e im
Druckluftbehälter 4, die Drehzahl der elektrischen Maschine 1 und somit die Drehzahl des Kompressors 3 auf eine maximale Drehzahl m statt nur auf Nenndrehzahl n zu erhöhen.
Bezugszeichenliste
1 elektrischen Maschine
2 Antriebswelle
3 Kompressor
4 Druckluftb ehälter
5 Regelungseinrichtung
6 druckluftführende Leitung
7 Drucksensor
8 Stellglied
9 Kühlereinheit
10 Signaleingang
11 Vorabscheider
12 Luftaufbereitungsanlage
13a, 13b Temperatursensor
14 Kühlerlüfter
15 elektrische Versorgung
16 Druckschalter
17 Leistungsschalter
18 Steuerungslogikeinheit a, b, c Bereich
d Abschaltdruck
e minimaler Druck
i minimale Drehzahl
m maximale Drehzahl
n Nenndrehzahl

Claims

A n s p r ü c h e
1. Kompressorsystem für ein Schienenfahrzeug, umfassend einen von einer elektrischen Maschine (1) über eine Antriebswelle (2) angetriebenen Kompressor (3) zur Erzeugung von Druckluft für mindestens einen Druckluftbehälter (4), wobei die elektrische Maschine (1) zumindest mittelbar über eine Regelungseinrichtung (5) zum Betrieb der elektrischen Maschine (1) mit zumindest einer zwischen einer maximalen Drehzahl (m) und einer minimalen Drehzahl (i) befindlichen Nenndrehzahl (n) ansteuerbar ist, wobei ferner in einer stromabwärts vom Kompressor (3) ange- ordneten druckluftführenden Leitung (6) zumindest ein Drucksensor (7) zur Bestimmung des Drucks für die Regelungseinrichtung (5) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellglied (8) zur kontinuierlichen Beeinflussung der Drehzahl der elektrischen Maschine (1) zwischen einer elektrischen Versorgung (15) und der elektrischen Maschine (1) angeordnet ist, wobei das Stellglied (8) über die Regelungseinrichtung (5) ansteuerbar ist, und wobei in der stromabwärts vom Kompressor (3) angeordneten druckluftführenden Leitung (6) ein Druckschalter (16) zur Überwachung des Drucks in dem mindestens einen Druckluftbehälter (4) und zur Einflussnahme auf zumindest die Drehzahl der elektrischen Maschine (1) angeordnet ist.
2. Kompressorsystem nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Druckschalter (16)zur mittelbaren Einflussnahme auf die Drehzahl der elektrischen Maschine (1) mit der Regelungseinrichtung (5) wirkverbunden ist.
3. Kompressorsystem nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsschalter (17) zum Trennen der Regelungseinrichtung (5) und des Stellglieds (8) von der elektrischen Maschine (1) dem Stellglied (8) nachgeschaltet ist.
4. Kompressorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckschalter (16) mit dem Leistungsschalter (17) über eine dazwischen angeordnete Steuerungslogikeinheit (18) verbunden ist.
5. Kompressorsystem nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (5) zumindest mittelbar eine stromabwärts des Kompressors (3) angeordnete Kühlereinheit (9) mit Kühlerlüfter (14) ansteuert, wobei eine Drehzahl des Kühlerlüfters (14) kontinuierlich durch die Regelungseinrichtung (5) einstellbar ist.
6. Verfahren zur Steuerung eines Kompressorsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (3) mit einer variablen, zwischen der maximalen Drehzahl (m) und der minimalen Drehzahl (i), jeden Zwischenwert einnehmenden Drehzahl, betrieben wird, wobei der Druckschalter (16) den Druck in dem mindestens einen Druckluftbehälter (4) überwacht und mittelbar zumindest auf die Drehzahl der elektrischen Maschine (1) Einfluss nimmt.
7. Verfahrens nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungslogikeinheit (18) bei Erreichen des minimalen Drucks (e) in dem mindestens einen Druckluftbehälter (4) von dem
Druckschalter (16) ein Signal zur Ansteuerung des Leistungsschalters (17) und Trennen der Regelungseinrichtung (5) und des Stellglieds (8) von der elektrischen Maschine (1) erhält, wobei der Kompressor (3) über den Leistungsschalter (17) mit der Nenndrehzahl (n) betrieben wird bis der Abschaltdruck (d) erreicht wird.
8. Verfahrens nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (5) bei Erreichen des minimalen Drucks (e) in dem mindestens einen Druckluftbehälter (4) von dem Druckschalter (16) ein Signal erhält zur Ansteuerung des Stellglieds (8) zum Betreiben des Kompressors (3) mit mindestens der Nenndrehzahl (n) bis der Abschaltdruck (d) erreicht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass nach mindestens zwei Abfällen des Drucks des min- destens einen Druckluftbehälters (4) auf den minimalen Druck (e) die elektrische
Maschine (1) intermittierend zwischen mindestens der Nenndrehzahl (n) beim Abfallen des Drucks auf den minimalen Druck (e) und der Abschaltung des Kompressors (3) beim Erreichen des Abschaltdrucks (d) betrieben wird.
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