WO2023161164A1 - Druckluftsystem - Google Patents

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WO2023161164A1
WO2023161164A1 PCT/EP2023/054112 EP2023054112W WO2023161164A1 WO 2023161164 A1 WO2023161164 A1 WO 2023161164A1 EP 2023054112 W EP2023054112 W EP 2023054112W WO 2023161164 A1 WO2023161164 A1 WO 2023161164A1
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WO
WIPO (PCT)
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compressed air
pressure
control
valve
air system
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/054112
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Morgenbesser
Thorsten NEUKAMM
Original Assignee
Karl Morgenbesser
Neukamm Thorsten
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Morgenbesser, Neukamm Thorsten filed Critical Karl Morgenbesser
Publication of WO2023161164A1 publication Critical patent/WO2023161164A1/de

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0269Surge control by changing flow path between different stages or between a plurality of compressors; load distribution between compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06Combinations of two or more pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, 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
    • F04B49/06Control using electricity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, 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
    • F04B49/08Regulating by delivery pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/16Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows

Definitions

  • the present invention relates to a compressed air system, in particular for supplying compressed air to at least one consumer with a fluctuating demand.
  • Compressed air systems usually consist of several fixed compressors, which can be switched on or off as required via a sequential pressure band control.
  • a pressure band control causes permanent overcompression, which results in a significant loss of energy during operation.
  • pressure ranges between about 1.0 and 2.5 bar are common. Each bar of overcompression results in about 6-7% higher energy consumption.
  • 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.
  • 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.
  • a compressed air system 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, which is set up for controlling and / or regulating the exhaust valve depending on a consumer-side target pressure and / or actual pressure.
  • 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.
  • 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 across controlled pressure reduction can enable overall efficient operation without a pressure band. This allows significant energy savings to be achieved.
  • 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.
  • 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.
  • actuation of the common blow-off valve can avoid large pressure fluctuations on the consumer side.
  • a target value of a pressure-limiting controller of the common blow-off valve can be set to the current actual value of the pressure on the consumer side.
  • 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.
  • the common blow-off valve is designed as a control valve.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 .
  • control and/or regulating device can be set up to switch, in particular to, at least one compressed air compressor depending on an operating position assumed by the blow-off valve when a lower control value is not reached and/or when an upper control value is exceeded - or switch off, and/or control and/or regulate.
  • 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.
  • the compressed air system can have a pressure increasing device which is connected upstream of at least some of the compressed air compressors for the variable increase of an admission pressure. Additionally or alternatively, the compressed air system can have a control and/or regulating device for controlling and/or regulating the pressure-increasing device is set up as a function of a target pressure and/or actual pressure on the consumer side.
  • 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 significantly increase its delivery capacity.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 air compressors in operation.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the pressure-increasing device can have at least one blower for variably increasing the admission pressure for several or all air compressors.
  • 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.
  • industrial blowers available on the market could, for example, build up an inlet 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.
  • 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 formed by such a connection. 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 upstream of the respective compressed air compressor, so that the admission pressure can be adjusted variably.
  • a connection can be equipped with a valve, for example.
  • 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.
  • the admission pressure for the respective compressed air compressor can be varied with only a small amount of design effort.
  • an identical or essentially identical admission pressure can be set for the respective compressed air compressors.
  • 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.
  • 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.
  • 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 belt filter.
  • Such an intake filter can ensure the supply of clean air for several or all air compressors.
  • the individual compressed air compressors can be designed without separate suction filters, as a result of which the design complexity 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.
  • at least one pressure compensation device can be connected in parallel with the pressure-increasing device, in particular the blower.
  • several pressure compensation devices can be connected in parallel to the pressure increasing device, in particular the blower.
  • the pressure equalization device can be arranged within a housing of the pressure-increasing 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.
  • 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.
  • 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 .
  • 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.
  • a cooling device ensures that the air compressors can be operated efficiently and therefore with relatively little 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.
  • the cooling device can run at least in sections through a housing for the pressure-increasing device. This ensures a simple and compact structure.
  • the cooling device can have a heat exchanger, in particular a liquid-operated heat exchanger.
  • 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.
  • At least some or all of the compressed air compressors can be preceded by a distributor for distributing a precompressed air flow to the respective compressed air compressors.
  • a distributor for distributing a precompressed air flow to the respective compressed air compressors.
  • a pre-compressed air flow can be directed evenly and with a high degree of certainty to the respective air compressors are distributed.
  • the pre-compression of the air flow or the variable change in the pre-pressure can be carried out in a compact housing.
  • the distributor is connected downstream of the cooling device for cooling a pre-compressed air flow.
  • 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.
  • 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.
  • At least one expansion turbine can be provided and/or connected downstream of the common exhaust 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.
  • an expansion turbine can be connected upstream of the common blow-out valve and/or compressed air blown out via the blow-out valve can be fed to an expansion turbine before it is blown out.
  • compressed air that has already been expanded can be blown out via the blow-off valve.
  • the use of an expansion turbine can in turn enable energy recovery by means of blown compressed air, so that overall energy-saving operation can be ensured.
  • a plurality of blow-off valves can be provided, in particular a plurality of blow-off valves connected in parallel with one another.
  • Such an arrangement of a plurality of blow-out valves can, in particular depending on different operating states, result in compressed air being blown out via different blow-out valves and/or blow-out lines. For example, blowing out via one blowout valve can take place as a function of and/or independently of blowing out via the respective other blowout valve.
  • At least one first blow-out valve can be connected upstream or downstream of an expansion turbine.
  • a different or second blow-off valve or a plurality of further blow-off valves can be connected in parallel with the first blow-off valve assigned to the expansion turbine. Compressed air can be blown out via a second blow-off valve that is not assigned to the expansion turbine without having to be expanded via the expansion turbine.
  • a first blow-off valve is connected upstream of an expansion turbine, it can be a supply valve for supplying compressed air to an expansion turbine.
  • a measuring device for measuring the temperature can be provided at the outlet of the expansion turbine or in a line downstream of the expansion turbine. If temperature monitoring by the measuring device detects a critical operating state, in particular a risk of icing, a supply valve for supplying compressed air to an expansion turbine can be throttled or closed. A pressure limitation of the process pressure that may be required can be carried out by a blow-off valve arranged in parallel.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the expansion turbine can be connected to a drive motor of a further unit with a rotating shaft, in particular via an interposed gear and/or via an interposed freewheel. It can be a unit that is part of the respective compressed air system or not part of the respective compressed air system, ie, with the exception of the coupling to the expansion turbine, is provided and/or designed independently of the compressed air system.
  • expansion turbine with a shaft end, in particular with a free shaft end, a unit and / or be connected to the motor.
  • a connection can in turn be implemented via an interposed gear and/or via an interposed freewheel.
  • 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.
  • 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.
  • a feed valve designed as a switching valve and/or open/close valve 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.
  • a common blow-off valve and a supply valve for the supply of compressed air to the expansion turbine can be connected in parallel. In this way, excess compressed air can be blown out via the common blow-off valve and fed in parallel to this via the feed valve of the downstream expansion turbine.
  • 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.
  • the outlet valve can preferably be downstream of the common blow-out valve. In an OPEN position of the outlet valve, 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the buffer store can be followed by a feed valve for feeding in compressed air on the consumer side.
  • 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.
  • control and/or regulating device can be set up to control the outlet valve and/or the feed valve and/or the feed valve.
  • 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 embodied as a central or common control and/or regulating device.
  • 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.
  • 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.
  • the control and/or regulation to a constant minimum pressure can ensure a high degree of energy efficiency.
  • 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 booster device but also via the outlet valve and/or the supply valve and/or the feed valve.
  • 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.
  • At least some or all of the compressed air compressors can be designed as uncontrolled fixed compressors.
  • 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.
  • At least one of the compressed air compressors can be designed as a regulated or controllable compressed air compressor.
  • 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 VS D 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.
  • 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.
  • 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%.
  • 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.
  • 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.
  • control and/or regulating device can be set up to switch, in particular switch on or off, at least one air compressor designed as a fixed compressor depending on a speed and/or an operating state of a regulated air compressor. This ensures that an advantageous number of fixed compressors is in operation for the respective operating situation or that a controlled air compressor is set or is being operated in a suitable operating range.
  • control and/or regulating device is set up to switch, in particular switch on or off, at least one compressed air compressor designed as a fixed compressor depending on an operating state assumed by a regulated compressed air compressor when passing through a limit speed. Consequently, when the controlled air compressor passes through a limit setting value, a circuit in particular switching on or off, or controlling and/or regulating at least one fixed compressor. Switching, control and/or regulation initiated in this way of at least one fixed compressor can ensure compliance with a target pressure on the consumer side with increased safety and reduced energy consumption overall.
  • control and/or regulating device can be set up to switch on at least one compressed air compressor designed as a fixed compressor depending on an operating state of a regulated compressed air compressor assumed when the speed falls below a lower limit and/or when the speed exceeds an upper limit switch, in particular switch on or off.
  • a lower speed limit of a regulated air compressor can particularly preferably be preset at 40% and/or 50% of the maximum speed and/or at a value greater than 40% and/or 50% of the maximum speed.
  • an upper limit speed of a regulated air compressor can be preset at 80% and/or 90% and/or 100% and/or at a value greater than 80% of the maximum speed.
  • Such limit setting values can be preset in a particularly advantageous manner and/or can be subsequently changed with little effort, for example to adapt or optimize the compressed air system with regard to the respective operating conditions.
  • 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.
  • 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.
  • the control and/or regulating device can also preferably be set up to, depending on 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 on and / or off and / or to control and / or regulate their operating state.
  • 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 setting range for the actual pressure on the consumer side can be implemented, and the operational flexibility and safety can thus be further improved.
  • 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.
  • control and/or regulating device can be set up to control and/or regulate the pressure-increasing device depending on a speed and/or an operating state of a regulated air compressor, in particular to control and/or to generate a variable admission pressure to settle. Energy efficiency can be further improved in this way.
  • the admission pressure can thereby be set in a further advantageous manner, taking into account further operating parameters.
  • a regulated compressed air compressor can be set or operated in an advantageous operating range in this way with even greater reliability and accuracy.
  • control and/or regulating device can be set up to activate the pressure-increasing device as a function of a to control and/or regulate regulated compressed air compressor when passing through a limit speed assumed operating state. Consequently, when the controlled air compressor passes through a limit setting value, control and/or regulation of the pressure-increasing device can be initiated.
  • a control and/or regulation of the pressure-increasing device initiated in this way can ensure compliance with a target pressure on the consumer side with increased safety and reduced energy consumption overall.
  • control and/or regulating device can be set up to control the pressure-increasing device as a function of an operating state of a regulated air compressor that is assumed when a lower speed limit is not reached and/or when an upper speed limit is exceeded and/or or to regulate.
  • a lower speed limit of a regulated air compressor can be preset at 40% or 50% of the maximum speed and/or at a value greater than 40% and/or 50% of the maximum speed.
  • an upper speed limit of a regulated air compressor can be preset at 80% and 90% or 100% of the maximum speed and/or preset at a value greater than 80%.
  • Such limit setting values can be preset in a particularly advantageous manner and/or can be subsequently changed with little effort, for example to adapt or optimize the compressed air system with regard to the respective operating conditions.
  • control and/or regulating device can be set up to continue controlling and/or regulating and/or changing the operating state of the pressure boosting device until a regulated air compressor reaches a predefined speed within a target speed range and/or or has happened.
  • 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.
  • the blow-off valve and/or the outlet valve can be designed and/or dimensioned to blow out the delivery capacity of at least one of the air compressors, in particular the air compressor with the greatest delivery capacity, preferably with a reserve of at least 30%.
  • 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.
  • 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 .
  • 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.
  • 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 parallel-connected air compressors and with a pressure increasing device, the at least is upstream of some of the air compressors for variable increase of a form.
  • 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.
  • 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 a 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.
  • 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 and with a control and/or regulating device, with at least one of the compressed air compressors being used as a fixed compressor and at least one of the compressed air compressors is designed as a regulated compressed air compressor and the control and/or regulating device is set up to switch at least one compressed air compressor designed as a fixed compressor depending on a speed and/or an operating state of a regulated compressed air compressor, in particular to switch it on or off.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • the solution shown is also particularly advantageous from an environmental point of view.
  • the energy efficiency of a technology is a key to reducing the energy requirement and thus also the CO2 emissions.
  • the specific carbon dioxide emissions vary depending on the type of electricity generation, according to a publication by the German Federal Office "Development of the specific greenhouse gas emissions of the German electricity mix in the years 1990 - 2021", the generation of one kilowatt hour of electricity in Germany in 2021 caused an average of 420 grams of CO2. In the above example, this would correspond to a total saving of around 17,640 tons of CO2 per year or an average annual saving of 176.4 tons of CO2 per system designed or converted according to the invention.
  • FIG. 1 shows a compressed air system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a compressed air system according to a further embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a compressed air system according to yet another embodiment of the present invention
  • FIG. 6 shows a compressed air system according to yet another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 shows a compressed air system according to yet another embodiment of the present invention
  • FIG. 10 shows a compressed air system according to yet another embodiment of the present invention.
  • the compressed air system 10 is designed in particular for the compressed air supply of at least one compressed air consumer (not shown in detail here) with fluctuating demand, preferably for a plurality of compressed air consumers with fluctuating demand in each case or in total.
  • the compressed air system 10 has a plurality of compressed air compressors 12 connected in parallel and a pressure increasing device 14 which is connected upstream of at least some of the compressed air compressors 12 for the variable increase of a form.
  • a check valve 16 is connected downstream of the air compressors 12 in each case.
  • the non-return flaps 16 can prevent damage to the respective air compressors 12, particularly when the status of the respective air compressor 12.
  • the non-return valves 16 prevent compressed air from escaping via a stationary air compressor 12.
  • the compressed air system 10 has a control and/or regulating device 18 which is set up for controlling and/or regulating the pressure increasing device 12 as a function of a target pressure and/or actual pressure on the consumer side.
  • An actual pressure on the consumer side can be detected by the control and/or regulating device 18 in a line section 20, for example.
  • the control and/or regulating device 18 can be set up to control and/or regulate the pressure increasing device 14 to generate a variable admission pressure as a function of a target/actual comparison of a consumer-side pressure, in particular a target/actual comparison of a consumer-side pressure in the line section 20.
  • Control and/or regulating device 18 can preferably be set up to control and/or regulate an actual pressure on the consumer side, in particular in line section 20, to a constant minimum pressure, in particular by variable adjustment of the admission pressure for at least some or all of the compressed air compressors 12 by means of the pressure-increasing device 14.
  • the pressure-increasing device 14 can be set up to variably increase the form for all air compressors 12.
  • the pressure increasing device 14 can be connected upstream of all air compressors 12 .
  • the pressure-increasing device 14 can have a blower 22 for variably increasing the admission pressure for several or all air compressors 12 .
  • the blower 22 can be driven by a drive motor 24 which is controlled by the control and/or regulating device 18 or is connected to it.
  • the control and/or regulating device 18 can suitably control the drive motor 24 for the blower 22 and thus increase or decrease the admission pressure of the air compressors 12 .
  • the pressure increasing device 14, in particular the blower 22, can be speed-regulated and/or speed-controlled.
  • a speed regulation and/or speed control of the pressure increasing device 14 or the blower 22 can be accomplished via the control and/or regulating device 18 .
  • a separate control and/or regulating device, not shown in detail here, can also be provided for this purpose.
  • the pressure increasing device 14, in particular the blower 22, can additionally or alternatively be regulated and/or controlled by an adjustable air guiding device 26.
  • the air guiding device 26 can in particular be designed as an adjustable guide grille.
  • the air guiding device 26 can be driven by a drive motor 28, which in turn is controlled by the control and/or regulating device 18 or is connected to it.
  • the control and/or regulating device 18 can suitably control the drive motor 28 for the air guiding device 26 and thus increase or decrease the admission pressure of the air compressors 12 .
  • the admission pressure for the compressed air compressors 12 can be reduced and in an open position of the air guiding device 26, the admission pressure for the compressed air compressors 12 can be increased.
  • the pressure increasing device 14 can also have a housing 30 which is connected upstream of several or all of the air compressors 12 .
  • the pressure-increasing device 14, in particular the blower 22 and/or the air-guiding device 16, can be arranged in the housing 30.
  • the pressure-increasing device 14 can also be preceded by an intake filter 32, in particular for filtering an intake stream for several or all air compressors 12.
  • the intake filter 32 can preferably be designed as a band filter.
  • the suction filter 32 can be arranged inside the housing 30 .
  • a bird protection screen 34 can be arranged upstream of the intake filter 32 . Such a bird protection screen 34 can be inserted in an opening 36 in the housing 30 or positioned in an opening 36 in the housing 30 .
  • At least one pressure-equalizing device 38 can be connected in parallel with pressure-increasing device 14, in particular fan 22.
  • Pressure-equalizing device 38 can also be arranged within a housing 30 and, together with pressure-increasing device 14, on a common housing wall section 40.
  • the pressure equalization device 38 can be designed to automatically open a pressure equalization opening 42 .
  • the pressure equalization device 38 can have a vacuum valve 46 which is loaded by a spring 44 and by means of which the pressure equalization opening 38 can be closed.
  • the pressure equalization device 38 can be set up to open the pressure equalization opening 42, in particular automatically and/or against the preload of the spring 44, if the pressure falls below a minimum admission pressure for at least one compressed air compressor 12 or for all compressed air compressors 12. Likewise, the pressure equalization device 38 can be set up to open the pressure equalization opening 42 in the event of a failure or standstill of the pressure increasing device 14 , in particular to open it automatically and/or against the bias of the spring 44 .
  • the creation of an undesired negative pressure inside the housing 30 or upstream of the air compressors 12 can be prevented with a high degree of certainty as a result.
  • the compressed air system 10 can also be equipped with a cooling device 48 .
  • the cooling device 48 can be connected downstream of the pressure-increasing device 12 for cooling a pre-compressed air flow and upstream of at least some of the air compressors 12 .
  • the cooling device 48 can run at least in sections through the housing 30 for the pressure boosting device 12 .
  • the cooling device 48 can be a heat exchanger, in particular one liquid-operated heat exchanger, have or be formed by a heat exchanger.
  • the compressed air system 10 may further include a manifold 50 upstream of at least some or all of the air compressors 12 for distributing a pre-compressed air flow to the respective air compressors 12 .
  • the distributor 50 can be arranged downstream of the cooling device 48 or between the pressure increasing device 14 and the respective air compressors 12 and/or between the cooling device 48 and the respective air compressors 12 .
  • the distributor 50 can also be designed as a component of the housing 30 for the pressure boosting device 12 or can be integrally connected to the housing 30 for the pressure boosting device 12 or can be designed in one piece.
  • the compressed air system 10 can also be equipped with a common blow-off valve 52 .
  • the common bleed valve 52 may be downstream of at least some or all of the air compressors 12 to reduce pressure on the consumer side.
  • the common blow-off valve 52 can in particular be designed as a control valve.
  • the common blow-off valve 52 can also be controlled and/or regulated by the open-loop and/or closed-loop control device 18 .
  • the control and/or regulating device 18 can also be set up to control and/or regulate the blow-off valve 52 as a function of a target pressure and/or actual pressure on the consumer side.
  • the control and/or regulating device 18 can also be set up to control and/or regulate an actual pressure on the consumer side by means of the common blow-off valve 52 to a constant minimum pressure.
  • an actual pressure on the consumer side can be detected by the control and/or regulating device 18 in a line section 20, for example.
  • the control and/or regulating device 18 can also do this be set up to control and/or regulate blow-off valve 52 as a function of a target/actual comparison of a pressure on the consumer side, in particular a target/actual comparison of a pressure on the consumer side in line section 20.
  • FIG. 2 shows a compressed air system 10 according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 2 differs from the exemplary embodiment in FIG. 1 with regard to the design downstream of the air compressors 12. Therefore, the area of the compressed air system 10 upstream of the air compressors 12 is not shown in more detail in FIG.
  • the compressed air system 10 according to FIG. 2 is equipped with at least one expansion turbine 54 .
  • the expansion turbine 54 can be connected downstream of the common exhaust valve 52 . Compressed air that has been blown out can be supplied to the expansion turbine 54 via the blow-out valve 52 .
  • the expansion turbine 54 may also be connected to a generator 56 for power generation. Excess compressed air can therefore be blown out via the common blow-off valve 52 and fed to the expansion turbine 54, which can drive the generator 56 to generate electricity.
  • a supply valve 58 for supplying compressed air to the expansion turbine 54 can be connected between the common exhaust valve 52 and the expansion turbine 54 .
  • the supply valve 58 can be designed as a switching valve and/or an open/close valve. Such a switching valve or ON/OFF valve can be switched between a fully open and a fully closed position, it being possible for it to remain in intermediate positions permanently.
  • the supply valve 58 is switched to an ON position, the regulation of the compressed air supply to the expansion turbine 54 can be carried out via the regulated or controlled blow-off valve 52 .
  • the compressed air system 10 can have an outlet valve 60 which is connected downstream of some or all of the air compressors 12 for the purpose of discharging compressed air to the atmosphere.
  • the outlet valve 60 can also be designed as a switching valve and/or AU F/ZU valve. With the exhaust valve 60 switched to an OPEN position, regulation of the discharge of compressed air to atmosphere can be accomplished via the regulated or controlled exhaust valve 52 . For this purpose, the outlet valve 60 can be connected downstream of the common blow-out valve 52 .
  • the compressed air system 10 according to FIG. 2 can also have a buffer store 62 for storing compressed air.
  • the buffer store 62 can be connected downstream of the common blow-off valve 52 .
  • Compressed air blown out via the common blow-out valve 52 can be supplied to the buffer store 62 .
  • a pressure booster 64 for increasing the pressure of the compressed air blown into the buffer store 62 can be connected upstream of the buffer store 62 .
  • the pressure booster 64 can be connected downstream of the common blow-off valve 52 , and consequently can be arranged between the common blow-off valve 52 and the buffer reservoir 62 .
  • the buffer store 62 can be followed by a feed valve 66 for feeding in compressed air on the consumer side.
  • stored compressed air can be fed from the buffer store 62 via the feed valve 66, namely into the consumer-side line section 20.
  • the feed valve 66 can be designed as a switching valve and/or open/close valve.
  • the feed valve 66 can be designed as a regulated or controlled valve, and therefore also be designed to be set in intermediate positions between a fully open and fully closed position.
  • the control and/or regulating device 18 can be set up to control and/or regulate the outlet valve 60 and/or the supply valve 58 and/or the feed valve 66 .
  • the control and / or regulating device 18 can therefore be set up to coordinate all valve positions and/or the operation of the compressed air compressors 12 and/or the pressure-increasing device 14, which is not shown in detail in FIG.
  • control and/or regulating device 18 can be set up to activate the outlet valve 60 and/or the supply valve 58 and/or the feed valve 66 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 the consumer-side pressure to control and / or to regulate.
  • the control and/or regulating device 18 can in particular be set up to use the outlet valve 60 and/or the supply valve 58 and/or the feed valve 66 to control and/or regulate an actual pressure on the consumer side to a constant minimum pressure.
  • FIG. 3 shows a compressed air system 10 according to yet another embodiment of the present invention.
  • the exemplary embodiment shown in Fig. 3 differs from the exemplary embodiment in Fig. 2 with regard to the design or arrangement of the expansion turbine 54.
  • Fig. 3 the area of the compressed air system 10 upstream of the compressed air compressors 12 is shown in more detail, as is also the case in Fig . 1.
  • the expansion turbine 54 is connected to the drive motor 24 for the pressure boosting device 14 .
  • An intermediate transmission 68 can be provided between the drive motor 24 and the expansion turbine 54 .
  • a freewheel not shown here can be provided between the drive motor 24 and the expansion turbine 54 .
  • excess compressed air can be fed to the expansion turbine 54 via the common blow-off valve 52 and via the supply valve 58 .
  • the expansion turbine 54 can drive the drive motor 24 via the transmission 68 and/or via the freewheel, which is not shown in detail. This enables energy-saving operation of the pressure boosting device 14 can be achieved since energy from excess compressed air can be used to drive the pressure boosting device 14 .
  • FIG. 4 shows a compressed air system 10 according to yet another embodiment of the present invention.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 4 differs from the exemplary embodiments in FIGS. 2 and 3 with regard to the configuration or arrangement of the expansion turbine 54.
  • FIG. 4 In the exemplary embodiment according to FIG. 4, no pressure-increasing device is shown.
  • the embodiment shown in Fig. 4 can also be equipped with a pressure increasing device as shown in Figs. 1 and 3.
  • the expansion turbine 54 is connected to at least one drive motor 70 for a compressed air compressor 12 .
  • several expansion turbines 54 can be provided according to FIG. 4, each of which is connected to a drive motor 70 for an air compressor 12.
  • An intermediate transmission 68 can be provided between the drive motor 70 of the respective air compressor 12 and the respective expansion turbine 54 .
  • a freewheel not shown here can be provided between the drive motor 70 of the respective expansion turbine 54 and the respective expansion turbine 54 .
  • a separate supply valve 58 can be provided for each of the expansion turbines 54, via which compressed air can be supplied to the respective expansion turbine 54.
  • excess compressed air can therefore be fed to the downstream expansion turbine 54 via the common blow-out valve 52 and via the respective feed valve 58 .
  • the expansion turbine 54 can have a transmission 68 and/or a freewheel, not shown in detail. drive the drive motor 70 of the respective air compressor 12. In this way, energy-saving operation of the respective compressed air compressors 12 can be achieved since energy from excess compressed air can be used to drive the compressed air compressors 12 .
  • At least some or all of the compressed air compressors 12 can be designed as uncontrolled fixed compressors.
  • Fixed compressors within the meaning of the present invention can either be switched on or off and can be operated with a predefined power when switched on.
  • At least one of the compressed air compressors 12 is designed as a regulated compressed air compressor 12 , in particular several compressed air compressors 12 are designed as regulated compressed air compressors 12 .
  • regulated compressed air compressors 12 can be set between different power levels when switched on, so that different delivery rates can be achieved.
  • the control range of a regulated air compressor 12 can be greater than the delivery capacity of another air compressor 12 or a fixed compressor, in particular greater than the delivery capacity of an air compressor 12 o- the fixed compressor with the largest delivery capacity.
  • control and/or regulating device 18 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.
  • control and/or regulating device 18 can be set up to ability of a target/actual comparison of a consumer-side pressure to switch one or more compressed air compressors 12 on and/or off and/or to control and/or regulate their operating state, in particular the flow rate.
  • the control and/or regulating device 18 can also be set up to generate a variable adjustment of the admission pressure for at least some or all of the air compressors 12 by means of the pressure increasing device 14 when one or more air compressors 12 are switched on and/or off.
  • a control and/or regulation range realized by the pressure increasing device 14 can be larger than the delivery capacity of at least one air compressor 12, in particular the air compressor 12 or fixed compressor with the greatest delivery capacity.
  • the compressed air compressors 12 can be, for example, piston compressors, screw compressors, vane compressors, turbo compressors, membrane compressors or scroll compressors.
  • the compressed air systems 10 described above can also have different types of compressed air compressors 12 .
  • FIG. 5 shows a compressed air system 10 according to yet another embodiment of the present invention.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 5 differs from the exemplary embodiments of FIGS. 2 to 4 with regard to the configuration or arrangement of the expansion turbine 54, the supply valve 58 and the blow-off valve 52.
  • FIG Air compressors 12 shown in more detail.
  • FIG. 5 no pressure-increasing device is shown.
  • the embodiment shown in Fig. 5 can also be equipped with a pressure increasing device as shown in Figs. 1 and 3.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 5 can be designed without a pressure-increasing device.
  • the expansion turbine 54 can be connected to at least one drive motor of an air compressor 12, not shown in detail here, or a direct mechanical coupling can be provided between the expansion turbine 54 and a drive component of at least one air compressor 12.
  • the supply valve 58 and the exhaust valve 52 can be connected in parallel.
  • the embodiment according to Fig. 5 the embodiment according to Fig.
  • the control and/or regulating device 18 is shown in more detail in FIG.
  • the control and/or regulating device 18 can have logic 72 and/or a valve control 74 for controlling the blow-off valve 52 .
  • the valve control 74 can control the blow-off valve 52 as a function of a consumer-side pressure in the line section 20 .
  • a pressure detection device 73 can be provided, which can in particular be a PD transmitter.
  • the pressure detection device 73 can transmit a detected pressure to the open-loop and/or closed-loop control device 18 .
  • a valve control 75 for controlling the supply valve 58 can be provided.
  • the valve control 75 can control the feed valve 58 depending on a pressure and/or a temperature downstream and/or within the expansion turbine 54 .
  • the valve control 75 can in particular control the feed valve 58 depending on a minimum temperature downstream and/or inside the expansion turbine 54, particularly preferably depending on icing downstream and/or inside the expansion turbine 54.
  • a selection circuit 77 can be arranged between the valve control 75 and the supply valve 58 .
  • the supply valve 58 can also be controlled by the control 74 via the selection circuit 77 .
  • the valve control 74 can control the supply valve 58 as a function of a consumer-side pressure in the line section 20 .
  • 6 shows a compressed air system 10 according to yet another embodiment of the present invention.
  • at least one of the compressed air compressors 12 is designed as a regulated compressed air compressor 12a, as has also been explained above in relation to the exemplary embodiments in FIGS. 6 shows the area of the compressed air system 10 downstream of the compressed air compressors 12 in more detail.
  • FIG. 6 no pressure-increasing device is shown.
  • the embodiment shown in Fig. 6 can also be equipped with a pressure increasing device as shown in Figs. 1 and 3.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 6 can likewise be designed without a pressure-increasing device.
  • a plurality of compressed air compressors 12 are provided, which are designed as fixed compressors 12b.
  • at least one controlled air compressor 12a is provided.
  • the control and/or regulating device 18 can be set up in particular to switch, in particular switch on or off, at least one air compressor 12 embodied as a fixed compressor 12b depending on a speed and/or an operating state of the regulated air compressor 12a.
  • control and/or regulating device 18 can have a control 76 for controlling the regulated air compressor 12a.
  • the regulated compressed air compressor 12a can be controlled via the control 76, in particular as a function of a consumer-side pressure in the line section 20.
  • the regulated compressed air compressor 12a can in particular be a so-called VSD compressor.
  • 7 shows a compressed air system 10 according to yet another embodiment of the present invention.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 7 corresponds to the exemplary embodiment in FIG. 7, with the region of the compressed air system 10 upstream of the compressed air compressors 12 also being shown in more detail.
  • a bird protection grid 34, an intake filter 32, a cooling device 48 and a distributor 50 can be provided.
  • Fig. 7 no pressure increasing device is shown.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 7 can also be equipped with a pressure-increasing device, as is described in more detail below with reference to FIG.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 7 can likewise be designed without a pressure-increasing device.
  • FIG. 8 shows a compressed air system 10 according to yet another embodiment of the present invention.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 8 differs from the exemplary embodiment illustrated in FIG. 7 in the arrangement of the pressure-increasing device 14.
  • the pressure-increasing device 14 corresponds to the configuration according to the embodiments in FIGS 8 is set up to control and/or regulate the pressure increasing device 14 as a function of a speed and/or an operating state of the regulated air compressor 12a, in particular to control and/or regulate to generate a variable admission pressure.
  • the control and/or regulating device 18 can have a control 76 which is designed to control the regulated air compressor 12a and also to control the pressure boosting device 14, in particular the motor 28 of the pressure boosting device 14.
  • FIG. 9 shows a compressed air system 10 according to yet another embodiment of the present invention.
  • the embodiment shown in FIG. 9 differs from the embodiment of FIG. 5 with respect to the Configuration or arrangement of the expansion turbine 54.
  • FIG. 9 shows the area of the compressed air system 10 downstream of the compressed air compressors 12 in more detail.
  • FIG. 9 no pressure-increasing device is shown.
  • the embodiment shown in Fig. 9 can also be equipped with a pressure increasing device as shown in Figs. 1 and 3.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 9 can be designed without a pressure-increasing device.
  • the expansion turbine 54 can be connected to at least one drive motor for an air compressor 12 or a direct mechanical coupling can be provided between the expansion turbine 54 and a drive component of at least one air compressor 12.
  • the expansion turbine 54 can be connected to a drive motor 28 of a pressure boosting device 14, in particular via a gear 78, preferably in the form of a spur gear, and/or via a clutch 80. Overall efficient operation of the compressed air system 10 can thus be achieved.
  • an exhaust air recirculation system 82 for the compressed air expanded by the expansion turbine 54 can be provided.
  • the compressed air expanded by the expansion turbine 54 can be supplied to at least one of the compressed air compressors 12 through the exhaust air recirculation 82 .
  • FIG. 10 shows a compressed air system 10 according to yet another embodiment of the present invention.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 10 differs from the exemplary embodiment in FIG. 2 with regard to the design or arrangement of the buffer store 62.
  • FIG. 10 shows the area of the compressed air system 10 downstream of the compressed air compressors 12 in more detail.
  • no pressure-increasing device is shown.
  • the embodiment shown in FIG. 10 can also be equipped with a pressure increasing device as shown in FIGS. 1 and 3.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 10 can also be designed without a pressure-increasing device.
  • the buffer memory 62 can be connected via a pressure booster 64 to the line section 20 in which an actual pressure is present on the consumer side.
  • the buffer store 62 can therefore be filled via the pressure booster 64 .
  • a feed valve 66 is provided, from which compressed air from the buffer store 62 can be fed parallel to the line section 20 to a consumer with fluctuating demand or with demand peaks. Compressed air from the buffer store 62 can also be fed back into the line section 20 via the feed valve 66 .
  • compressed air can also be fed directly from line section 20 with the actual pressure on the consumer side in parallel to the power section to a consumer with fluctuating demand or with demand peaks, namely via a bridging line through which buffer reservoir 62, pressure booster 64 and the feed valve 66 are bypassed.
  • control and/or regulating device 18 can be set up to switch, in particular switch on or off, at least one compressed air compressor 12 designed as a fixed compressor 12b depending on the position of the feed valve.
  • control and/or regulating device 18 in the exemplary embodiment according to FIG. 10 can be set up to switch, in particular switch on or off, at least one compressed air compressor 12 designed as a fixed compressor 12b depending on an actual pressure on the consumer side in the line section 20.
  • a compressed air system 10 as described above can be implemented on the one hand by a completely new installation or also by retrofitting individual system components and thus improve the energy and operating efficiency of existing compressed air systems.

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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 gemeinsam zumindest einigen der Druckluftkompressoren zur verbraucherseitigen Druckverringerung nachgeschaltet ist, und mit einer Steuer- und/ oder Regeleinrichtung (18), die zur Steuerung und/oder Regelung des Ausblasventils in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks eingerichtet ist.

Description

Druckluftsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckluftsystem, insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf.
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%.
Weiterhin werden Bedarfsschwankungen üblicherweise durch Zu- und Wegschalten von Druckluftkompressoren ausgeglichen. Jeder Zu- und Wegschaltvorgang von Druckluftkompressoren verursacht Temperaturveränderungen mit entsprechender Matenalausdehnung 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.
Ein energieeffizienter Betrieb verlangt schließlich nach einer verhältnismäßig großen Anzahl von Druckluftkompressoren mit unterschiedlichen Leistungsklassen. Je nach Betriebssituation werden einzelne Druckluftkompressoren stillstehen oder im Leerlauf betrieben. Es entsteht ein insgesamt hoher Betriebsmittelaufwand.
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.
Diese Aufgabe ist durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend erläutert.
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.
Ein gemeinsames Ausblasventil kann den jeweiligen Druckluftverbrauchern, die von dem Druckluftsystem mit Druckluft versorgt werden, vorgeschaltet sein.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
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.
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 Ausbla- sung 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. 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.
Noch weiter bevorzugt kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, zumindest einen Druckluftkompressor in Abhängigkeit einer bei llnter- schreitung 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.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann das Druckluftsystem eine Druckerhöhungseinrichtung aufweisen, die zumindest einigen der Druckluftkompressoren zur variablen Erhöhung eines Vordrucks vorgeschaltet ist. Zusätzlich o- der 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.
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.
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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. 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.
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.
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 strom- abwärtigen 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. 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.
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.
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.
In noch weiter bevorzugter Weise kann der Druckerhöhungseinrichtung zumindest ein Ansaugfilter vorgeschaltet sein, insbesondere zur Filterung eines An- saugstroms für mehrere oder sämtliche Druckluftkompressoren. Ein solcher An- saugfilter 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. 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.
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.
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.
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. 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.
In noch weiter bevorzugter Weise kann die Kühlvorrichtung zumindest abschnittsweise durch ein Gehäuse für die Druckerhöhungseinrichtung verlaufen. Dies gewährleistet einen einfachen und kompakten Aufbau.
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.
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 je- weiligen Druckluftkompressoren verteilt werden. Gleichzeitig kann die Vorverdichtung des Luftstroms beziehungsweise die variable Veränderung des Vordrucks in einem kompakt gehaltenen Gehäuse vorgenommen werden.
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.
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.
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.
Ebenso kann eine Expansionsturbine dem gemeinsamen Ausblasventil vorgeschaltet sein und/oder über das Ausblasventil ausgeblasene Druckluft vor dem Ausblasen einer Expansionsturbine zuführbar sein. Durch eine solche Anordnung kann bereits entspannte Druckluft über das Ausblasventil ausgeblasen werden. Gleichzeitig kann der Einsatz einer Expansionsturbine wiederum eine Energierückgewinnung mittels ausgeblasener Druckluft ermöglichen, sodass ein insgesamt energiesparender Betrieb sichergestellt werden kann. Weiter bevorzugt kann eine Mehrzahl von Ausblasventilen vorgesehen sein, insbesondere mehrere parallel zueinander geschaltete Ausblasventile. Durch eine solche Anordnung von mehreren Ausblasventilen kann, insbesondere in Abhängigkeit unterschiedlicher Betriebszustände, eine Ausblasung von Druckluft über unterschiedliche Ausblasventile und/oder Ausblasleitungen erfolgen. Beispielsweise kann eine Ausblasung über ein Ausblasventil in Abhängigkeit von und/oder unabhängig von der von einer Ausblasung über das jeweils andere Ausblasventil erfolgen.
Noch weiter bevorzugt kann bei Anordnung einer Mehrzahl von Ausblasventilen zumindest ein erstes Ausblasventil einer Expansionsturbine vorgeschaltet oder nachgeschaltet sein. Ein jeweils anderes beziehungsweise zweites Ausblasventil oder mehrere weitere Ausblasventile kann/können dem der Expansionsturbine zugeordneten ersten Ausblasventil parallelgeschaltet sein. Über ein der Expansionsturbine nicht zugeordnetes zweites Ausblasventil kann Druckluft ausgeblasen werden, ohne dass dies über die Expansionsturbine entspannt werden muss.
Soweit ein erstes Ausblasventil einer Expansionsturbine vorgeschaltet ist, kann es sich um ein Zuführventil für die Zuleitung von Druckluft zu einer Expansionsturbine handeln.
In besonders bevorzugter Weise kann eine Messvorrichtung zur Temperaturmessung am Austritt der Expansionsturbine oder in einer der Expansionsturbine nachgeschalteten Leitung vorgesehen sein. Wenn eine Temperaturüberwachung durch die Messvorrichtung einen kritischen Betriebszustand, insbesondere eine Gefahr von Vereisung, erkennt, kann ein Zuführventil für die Zuleitung von Druckluft zu einer Expansionsturbine angedrosselt oder geschlossen werden. Eine gegebenenfalls erforderliche Druckbegrenzung des Prozessdruckes kann von einem parallel angeordneten Ausblasventil vorgenommen werden. 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 System komponenten genutzt oder in ein Stromnetz eingespeist werden.
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.
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 noch weiter bevorzugter Weise kann die Expansionsturbine mit einem Antriebsmotor eines weiteren Aggregates mit rotierender Welle verbunden sein, insbesondere über ein zwischengeschaltetes Getriebe und/oder über einen zwischengeschalteten Freilauf. Es kann sich um ein Aggregat handeln, das Bestandteil des jeweiligen Druckluftsystems oder auch nicht Bestandteil des jeweiligen Druckluftsystems ist, also mit Ausnahme der Kopplung mit der Expansionsturbine unabhängig von dem Druckluftsystem vorgesehen und/oder ausgebildet ist.
Es kann weiter besonders bevorzugt die Expansionsturbine mit einem Wellenende, insbesondere mit einem freien Wellenende, eines Aggregats und/oder eines Motors verbunden sein. Eine solche Verbindung kann wiederum über ein zwischengeschaltetes Getriebe und/oder über einen zwischengeschalteten Freilauf realisiert sein. Hierdurch lässt sich eine besonders zuverlässige Kraftübertragung von der Expansionsturbine auf die jeweilige Welle des Aggregats oder des Motors sicherstellen.
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.
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.
Gemäß einer noch weiter bevorzugten Ausgestaltung können ein gemeinsames Ausblasventil und ein Zuführventil für die Druckluftzufuhr zur Expansionsturbine parallelgeschaltet sein. Auf diese Weise kann überschüssige Druckluft über das gemeinsame Ausblasventil ausgeblasen und parallel hierzu über das Zuführventil der nachgeschalteten Expansionsturbine zugeleitet werden.
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.
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.
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.
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.
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 ge- pufferte Luftmenge erhöht werden und durch eine Einspeisung aus dem Pufferspeicher kann für einen bestimmten Zeitraum ein vorbestimmtes oder erforderliches Druckniveau aufrecht erhalten werden.
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.
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.
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. 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.
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.
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 VS D-Kom pressor 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. 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%.
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.
In noch weiter bevorzugter Weise kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, zumindest einen als Fixkompressor ausgebildeten Druckluftkompressor in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Betriebszustandes eines geregelten Druckluftkompressors zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten. Hierdurch wird gewährleistet, dass für die jeweilige Betriebssituation eine vorteilhafte Anzahl von Fixkompressoren in Betrieb ist beziehungsweise ein geregelter Druckluftkompressor in einem geeigneten Betriebsbereich eingestellt ist oder betrieben wird.
Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest einen als Fixkompressor ausgebildeten Druckluftkompressor in Abhängigkeit eines durch einen geregelten Druckluftkompressor beim Durchfahren einer Grenz-Drehzahl eingenommenen Betriebszustandes zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten. Mithin kann bei Durchfahren eines Grenz-Stellwertes durch den geregelten Druckluftkompressor eine Schaltung, insbesondere Zu- oder Wegschaltung, oder eine Steuerung und/oder Regelung zumindest eines Fixkompressors initiiert werden. Eine derartig initiierte Schaltung, Steuerung und/oder Regelung von zumindest einem Fixkompressor kann die Einhaltung eines verbraucherseitigen Soll-Drucks mit erhöhter Sicherheit und insgesamt verringertem Energieverbrauch sicherstellen.
Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, zumindest einen als Fixkompressor ausgebildeten Druckluftkompressor in Abhängigkeit eines bei Unterschreitung einer unteren Grenz-Drehzahl und/oder eines bei Überschreitung einer oberen Grenz-Drehzahl eingenommenen Betriebszustandes eines geregelten Druckluftkompressors zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten. Besonders bevorzugt kann eine untere Grenz-Drehzahl eines geregelten Druckluftkompressors bei 40% und/oder 50% der maximalen Drehzahl und/oder bei einem Wert größer als 40% und/oder 50% der maximalen Drehzahl voreingestellt sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine obere Grenz-Drehzahl eines geregelten Druckluftkompressors bei 80% und/oder 90% und/oder 100% und/oder bei einem Wert größer als 80% der maximalen Drehzahl voreingestellt sein. Derartige Grenz-Stellwerte können in besonders vorteilhafter Weise voreingestellt und/oder mit geringem Aufwand nachträglich veränderbar sein, beispielsweise zur Anpassung oder Optimierung des Druckluftsystems im Hinblick auf die jeweiligen Betriebsbedingungen.
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.
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.
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 noch weiter bevorzugter Weise kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, die Druckerhöhungseinrichtung in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Betriebszustandes eines geregelten Druckluftkompressors zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere zur Erzeugung eines variablen Vordrucks zu steuern und/oder zu regeln. Die Energieeffizienz lässt sich auf diese Weise weiter verbessern. Einerseits kann der Vordruck hierdurch in weiter vorteilhafter Weise unter Berücksichtigung weiterer Betriebsparameter einstellen.
Gleichzeitig kann auf diese Weise mit noch größerer Zuverlässigkeit und Genauigkeit ein geregelter Druckluftkompressor in einem vorteilhaften Betriebsbereich eingestellt oder betrieben werden.
Noch weiter bevorzugt kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, die Druckerhöhungseinrichtung in Abhängigkeit eines durch einen ge- regelten Druckluftkompressor beim Durchfahren einer Grenz-Drehzahl eingenommenen Betriebszustandes zu steuern und/oder zu regeln. Mithin kann bei Durchfahren eines Grenz-Stellwertes durch den geregelten Druckluftkompressor eine Steuerung und/oder Regelung der Druckerhöhungseinrichtung initiiert werden. Eine derartig initiierte Steuerung und/oder Regelung der Druckerhöhungseinrichtung kann die Einhaltung eines verbraucherseitigen Soll-Drucks mit erhöhter Sicherheit und insgesamt verringertem Energieverbrauch sicherstellen.
In besonders bevorzugter Weise kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, die Druckerhöhungseinrichtung in Abhängigkeit eines bei llnter- schreitung einer unteren Grenz-Drehzahl und/oder eines bei Überschreitung einer oberen Grenz-Drehzahl eingenommenen Betriebszustandes eines geregelten Druckluftkompressors zu steuern und/oder zu regeln. Weiter bevorzugt kann eine untere Grenz-Drehzahl eines geregelten Druckluftkompressors bei 40% oder 50% der maximalen Drehzahl voreingestellt sein und/oder bei einem Wert größer als 40% und/oder 50% der maximalen Drehzahl voreingestellt sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine obere Grenz-Drehzahl eines geregelten Druckluftkompressors bei 80% und 90% oder 100% der maximalen Drehzahl voreingestellt sein und/oder bei einem Wert größer als 80% voreingestellt sein. Derartige Grenz-Stellwerte können in besonders vorteilhafter Weise voreingestellt und/oder mit geringem Aufwand nachträglich veränderbar sein, beispielsweise zur Anpassung oder Optimierung des Druckluftsystems im Hinblick auf die jeweiligen Betriebsbedingungen.
In noch weiter bevorzugter Weise kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet sein, eine Steuerung und/oder Regelung und/oder eine Veränderung des Betriebszustandes der Druckerhöhungseinrichtung solange fortzuführen, bis ein geregelter Druckluftkompressor eine vordefinierte Drehzahl innerhalb eines Soll-Drehzahlbereichs erreicht und/oder passiert hat. Die Betriebseffizienz des geregelten Druckluftkompressors lässt sich auf diese Weise in besonders vorteilhafter Weise und mit hoher Betriebssicherheit verbessern. 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.
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.
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.
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.
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.
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 und mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, wobei zumindest einer der Druckluftkompressoren als Fixkompressor und zumindest einer der Druckluftkompressoren als geregelter Druckluftkompressor ausgebildet ist und wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest einen als Fixkompressor ausgebildeten Druckluftkompressor in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Betriebszustandes eines geregelten Druckluftkompressors zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten.
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. 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.
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.
Im Hinblick auf die sich aus der vorliegenden Erfindung ergebenden Vorteile wird zusätzlich auf die folgenden Einzelheiten und Kalkulationen verwiesen.
In Anlehnung an einen Bericht des deutschen Umweltbundesamtes "Potenzialstu- die Energie-ZKosteneinsparung in der Fluidtechnik" aus dem Jahr 2021 lassen sich für Deutschland etwa 70.000 Druckluftkompressoren mit einem Gesamtstrombedarf von ca. 20 Milliarden kWh abschätzen. Rechnet man lediglich mit 0,1 €/kWh, ergeben sich Gesamtkosten in Höhe von 2 Milliarden €/Jahr.
Wenn beispielsweise allein in Deutschland 50 Druckluftanbieter pro Jahr nur jeweils 2 Anlagen mit einer durchschnittlichen Leistung von 500 kW entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung optimieren beziehungsweise umsetzen und dabei wenigstens 10% Energie einsparen würden, ergäbe sich bereits im ersten Jahr eine Einsparsumme in Höhe von 5 Millionen Euro, im zweiten Jahr bereits von 10 Millionen Euro, usw. Der Anteil von Deutschland am Weltmarkt liegt bei weniger als 10%. Für jedes Optimierungsprojekt würden beispielsweise bis zu 3 Behälter - Box für Gebläse, Filter sowie Einspritzung und Wärmetauscher und Ansaug-Manifold - benötigt. Für den Betreiber ergibt sich ein attraktiver ROI, jedenfalls geringer als drei Jahre, der - je größer die Anlage ist - sogar noch zunehmend günstiger wird.
Auch aus Umweltgesichtspunkten ist die aufgezeigte Lösung besonders vorteilhaft. Die Energieeffizienz einer Technologie ist ein Schlüssel zur Reduzierung des Energiebedarfs und damit auch des CO2-Ausstoßes. Abgesehen davon, dass die spezifische Kohlendioxid-Emissionen je nach Art der Stromerzeugung variieren, verursachte laut einer Publikation des deutschen Bundesamtes "Entwicklung der spezifischen Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 - 2021" die Erzeugung einer Kilowattstunde Strom in Deutschland 2021 durchschnittlich 420 Gramm CO2. Im vorgenannten Beispiel würde dies einer Gesamteinsparung von rund 17.640 Tonnen CO2 pro Jahr beziehungsweise einer durchschnittlichen jährlichen Einsparung von 176,4 Tonnen CO2 pro erfindungsgemäß ausgestalteter beziehungsweise umgerüsteter Anlage entsprechen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 ein Druckluftsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ein Druckluftsystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 ein Druckluftsystem gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 ein Druckluftsystem gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 5 ein Druckluftsystem gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 ein Druckluftsystem gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 ein Druckluftsystem gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
Fig. 8 ein Druckluftsystem gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 9 ein Druckluftsystem gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
Fig. 10 ein Druckluftsystem gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt ein Druckluftsystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Druckluftsystem 10 ist insbesondere für die Druckluftversorgung von zumindest einem hier nicht näher dargestellten Druckluftverbraucher mit schwankendem Bedarf ausgebildet, bevorzugt für eine Mehrzahl von Druckluftverbrauchern mit jeweils oder insgesamt schwankendem Bedarf.
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 Still- stand des jeweiligen Druckluftkompressors 12. Zudem wird durch die Rückschlagklappen 16 verhindert, dass über einen stillstehenden Druckluftkompressor 12 Druckluft entweicht.
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Wie der Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, kann das Druckluftsystem 10 ferner mit einem gemeinsamen Ausblasventil 52 ausgestattet sein. Das gemeinsame Ausblasventil 52 kann wenigstens einigen oder sämtlichen Druckluftkompressoren 12 zur verbraucherseitigen Druckverringerung nachgeschaltet sein. Das gemeinsame Ausblasventil 52 kann insbesondere als Regelventil ausgebildet sein. Dabei kann das gemeinsame Ausblasventil 52 ebenfalls durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 gesteuert und/oder geregelt sein.
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.
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.
Die Fig. 2 zeigt ein Druckluftsystem 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in Bezug auf die Ausgestaltung stromabwärts der Druckluftkompressoren 12. Daher ist in der Fig. 2 der Bereich des Druckluftsystems 10 stromaufwärts der Druckluftkompressoren 12 nicht näher dargestellt.
Das Druckluftsystem 10 gemäß Fig. 2 ist mit zumindest einer Expansionsturbine 54 ausgestattet. Die Expansionsturbine 54 kann dem gemeinsamen Ausblasventil 52 nachgeschaltet sein. Über das Ausblasventil 52 kann ausgeblasene Druckluft der Expansionsturbine 54 zugeführt werden. Die Expansionsturbine 54 kann ferner mit einem Generator 56 zur Stromerzeugung verbunden sein. Überschüssige Druckluft kann mithin über das gemeinsame Ausblasventil 52 ausgeblasen und der Expansionsturbine 54 zugeleitet werden, welche den Generator 56 zur Stromerzeugung antreiben kann.
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. Das Druckluftsystem 10 kann, wie ferner in Fig. 2 dargestellt, ein Auslassventil 60 aufweisen, das einigen oder sämtlichen Druckluftkompressoren 12 zur Druckluftabfuhr in die Atmosphäre nachgeschaltet ist. Das Auslassventil 60 kann ebenso als Schaltventil und/oder AU F-/ZU-Ventil ausgebildet sein. Ist das Auslassventil 60 in eine AUF-Stellung geschaltet, kann die Regulierung der Druckluftabfuhr in die Atmosphäre über das geregelte oder gesteuerte Ausblasventil 52 vorgenommen werden. Hierzu kann das Auslassventil 60 dem gemeinsamen Ausblasventil 52 nachgeschaltet sein.
Das Druckluftsystem 10 gemäß Fig. 2 kann ferner einen Pufferspeicher 62 zur Druckluftspeicherung aufweisen. Der Pufferspeicher 62 kann dem gemeinsamen Ausblasventil 52 nachgeschaltet sein. Über das gemeinsame Ausblasventil 52 ausgeblasene Druckluft kann dem Pufferspeicher 62 zuführbar sein. Ferner kann gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ein Druckerhöher 64 zur Erhöhung des Drucks der in den Pufferspeicher 62 ausgeblasenen Druckluft dem Pufferspeicher 62 vorgeschaltet sein. Der Druckerhöher 64 kann hierzu dem gemeinsamen Ausblasventil 52 nachgeschaltet sein, mithin zwischen dem gemeinsamen Ausblasventil 52 und dem Pufferspeicher 62 angeordnet sein.
Wie der Fig. 2 weiterhin zu entnehmen ist, kann dem Pufferspeicher 62 ein Einspeiseventil 66 zur verbraucherseitigen Drucklufteinspeisung nachgeschaltet sein. Je nach Betriebssituation des Druckluftsystems 10 kann über das Einspeiseventil 66 gespeicherte Druckluft aus dem Pufferspeicher 62 eingespeist werden, nämlich in den verbraucherseitigen Leitungsabschnitt 20. Das Einspeiseventil 66 kann als Schaltventil und/oder AUF-/ZU-Ventil ausgebildet sein. Ebenso kann das Einspeiseventil 66 als geregeltes oder gesteuertes Ventil ausgebildet sein, mithin auch zur Einstellung in Zwischenstellungen zwischen einer vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Stellung ausgebildet sein.
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 Fig. 2 nicht näher dargestellten Druckerhöhungseinrichtung 14 aufeinander abzustimmen.
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.
Die Fig. 3 zeigt ein Druckluftsystem 10 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 in Bezug auf die Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der Expansionsturbine 54. In Fig. 3 ist der Bereich des Druckluftsystems 10 stromaufwärts der Druckluftkompressoren 12 hierzu näher dargestellt, wie auch in Fig. 1.
In dem Ausführungsbeispiel des Druckluftsystems 10 gemäß Fig. 3 ist die Expansionsturbine 54 mit dem Antriebsmotor 24 für die Druckerhöhungseinrichtung 14 verbunden. Zwischen dem Antriebsmotor 24 und der Expansionsturbine 54 kann ein zwischengeschaltetes Getriebe 68 vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann zwischen dem Antriebsmotor 24 und der Expansionsturbine 54 ein hier nicht näher dargestellter Freilauf vorgesehen sein.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 kann überschüssige Druckluft über das gemeinsame Ausblasventil 52 und über das Zuführventil 58 der Expansionsturbine 54 zugeleitet werden. Die Expansionsturbine 54 kann über das Getriebe 68 und/oder über den nicht näher dargestellten Freilauf den Antriebsmotor 24 antreiben. Hierdurch kann ein energiesparender Betrieb der Druckerhöhungseinrichtung 14 erreicht werden, da Energie überschüssiger Druckluft für den Antrieb der Druckerhöhungseinrichtung 14 nutzbar ist.
Die Fig. 4 zeigt ein Druckluftsystem 10 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in der Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 in Bezug auf die Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der Expansionsturbine 54. In Fig. 4 ist der Bereich des Druckluftsystems 10 stromaufwärts der Druckluftkompressoren 12 hierzu näher dargestellt, wie auch in Fig. 1 und Fig. 3.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist keine Druckerhöhungseinrichtung gezeigt. Jedoch kann auch das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel mit einer Druckerhöhungseinrichtung, wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, ausgestattet sein.
In dem Ausführungsbeispiel des Druckluftsystems 10 gemäß Fig. 4 ist die Expansionsturbine 54 mit zumindest einem Antriebsmotor 70 für einen Druckluftkompressor 12 verbunden. Insbesondere können gemäß Fig. 4 mehrere Expansionsturbinen 54 vorgesehen sein, die jeweils mit einem Antriebsmotor 70 für einen Druckluftkompressor 12 verbunden sind. Zwischen dem Antriebsmotor 70 des jeweiligen Druckluftkompressors 12 und der jeweiligen Expansionsturbine 54 kann ein zwischengeschaltetes Getriebe 68 vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann zwischen dem Antriebsmotor 70 der jeweiligen Expansionsturbine 54 und der jeweiligen Expansionsturbine 54 ein hier nicht näher dargestellter Freilauf vorgesehen sein. Für jede der Expansionsturbinen 54 kann ein eigenes Zuführventil 58 vorgesehen sein, über welches Druckluft der jeweiligen Expansionsturbine 54 zugeleitet werden kann.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 kann mithin überschüssige Druckluft über das gemeinsame Ausblasventil 52 und über das jeweilige Zuführventil 58 der nachgeschalteten Expansionsturbine 54 zugeleitet werden. Die Expansionsturbine 54 kann über ein Getriebe 68 und/oder über einen nicht näher dargestellten Frei- lauf den Antriebsmotor 70 des jeweiligen Druckluftkompressors 12 antreiben. Hierdurch kann ein energiesparender Betrieb der jeweiligen Druckluftkompressoren 12 erreicht werden, da Energie überschüssiger Druckluft für den Antrieb der Druckluftkompressoren 12 nutzbar ist.
In einzelnen oder sämtlichen Ausführungsbeispielen des Druckluftsystems 10 gemäß Fig. 1 bis 4 können zumindest einige oder sämtliche der Druckluftkompressoren 12 als ungeregelte Fixkompressoren ausgebildet sein. Fixkompressoren im Sinne der vorliegenden Erfindung können entweder angeschaltet oder ausgeschaltet sein und im angeschalteten Zustand mit einer vordefinierten Leistung betrieben werden.
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 o- der Fixkompressors mit der größten Förderkapazität.
In einzelnen oder sämtlichen Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 4 kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 dazu eingerichtet sein, einen verbraucherseitigen Ist-Druck frei von einem Druckband auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln.
Ferner kann in einzelnen oder sämtlichen Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 4 die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks und/oder in Abhängig- keit eines Soll-Ist-Vergleichs eines verbraucherseitigen Drucks einzelne oder mehrere Druckluftkompressoren 12 zu- und/oder abzuschalten und/oder deren Betriebszustand, insbesondere die Förderleistung, zu steuern und/oder zu regeln. Dabei kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 weiterhin dazu eingerichtet sein, bei Zu- und/oder Abschaltung einzelner oder mehrerer Druckluftkompressoren 12 eine variable Anpassung des Vordrucks für zumindest einige oder sämtliche Druckluftkompressoren 12 mittels der Druckerhöhungseinrichtung 14 zu erzeugen.
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.
Schließlich kann in einzelnen oder sämtlichen Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 4 das gemeinsame Ausblasventil 52 und/oder das Auslassventil 60 dazu ausgebildet und/oder dimensioniert sein, die Förderkapazität zumindest einer der Druckluftkompressoren 12, insbesondere des Druckluftkompressors 12 oder Fixkompressors mit der größten Förderkapazität, auszublasen, bevorzugt mit einer Reserve von mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 30% oder mehr als 30%.
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.
Durch ein voranstehend beschriebenes Druckluftsystem 10 sind nennenswerte Energieeinsparungen, beispielsweise Energieeinsparungen von über 10% realisierbar. Für den Betrieb der Druckluftkompressoren 12 ergeben sich deutlich weni- ger 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.
Die Fig. 5 zeigt ein Druckluftsystem 10 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in der Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 bis 4 in Bezug auf die Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der Expansionsturbine 54, des Zuführventils 58 sowie des Ausblasventils 52. In Fig. 5 ist der Bereich des Druckluftsystems 10 stromabwärts der Druckluftkompressoren 12 hierzu näher dargestellt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist keine Druckerhöhungseinrichtung gezeigt. Jedoch kann auch das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel mit einer Druckerhöhungseinrichtung, wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, ausgestattet sein. Ebenso kann das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ohne Druckerhöhungseinrichtung ausgebildet sein.
In dem Ausführungsbeispiel des Druckluftsystems 10 gemäß Fig. 5 kann die Expansionsturbine 54 mit zumindest einem hier nicht näher dargestellten Antriebsmotor eines Druckluftkompressors 12 verbunden sein oder es kann eine unmittelbare mechanische Kopplung zwischen der Expansionsturbine 54 sowie einer Antriebskomponente zumindest eines Druckluftkompressors 12 vorgesehen sein.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 können das Zuführventil 58 sowie das Ausblasventils 52 parallelgeschaltet sein. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
5 kann mithin überschüssige Druckluft über das gemeinsame Ausblasventil 52 ausgeblasen und parallel hierzu über das Zuführventil 58 der nachgeschalteten Expansionsturbine 54 zugeleitet werden. In der Fig. 5 näher dargestellt ist die Steuer- und /oder Regeleinrichtung 18. Die Steuer- und /oder Regeleinrichtung 18 kann in bevorzugter Weise als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und/oder als Prozessleitsystem (PLS) ausgebildet sein. Dabei kann die Steuer- und /oder Regeleinrichtung 18 eine Logik 72 und/oder eine Ventilansteuerung 74 zur Ansteuerung des Ausblasventils 52 aufweisen. Die Ventilansteuerung 74 kann eine Ansteuerung des Ausblasventils 52 in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Drucks in dem Leitungsabschnitt 20 vornehmen.
Zur Erfassung des verbraucherseitigen Drucks in dem Leitungsabschnitt 20 kann eine Druckerfassungsvorrichtung 73 vorgesehen sein, bei der es sich insbesondere um einen PD-Transmitter handeln kann. Die Druckerfassungsvorrichtung 73 kann einen erfassten Druck der Steuer- und /oder Regeleinrichtung 18 übermitteln.
Ferner kann gemäß der Ausführungsform in Fig. 5 eine Ventilansteuerung 75 zur Ansteuerung des Zuführventils 58 vorgesehen sein. Die Ventilansteuerung 75 kann eine Ansteuerung des Zuführventils 58 in Abhängigkeit eines Drucks und/oder einer Temperatur stromabwärts und/oder innerhalb der Expansionsturbine 54 vornehmen. Die Ventilansteuerung 75 kann insbesondere eine Ansteuerung des Zuführventils 58 in Abhängigkeit einer Minimaltemperatur stromabwärts und/oder innerhalb der Expansionsturbine 54 vornehmen, besonders bevorzugt in Abhängigkeit einer Vereisung stromabwärts und/oder innerhalb der Expansionsturbine 54 vornehmen.
Zwischen der Ventilansteuerung 75 und dem Zuführventil 58 kann eine Auswahlschaltung 77 angeordnet sein. Über die Auswahlschaltung 77 kann das Zuführventil 58 ebenso durch die Ansteuerung 74 angesteuert werden. Dabei kann die Ventilansteuerung 74 eine Ansteuerung des Zuführventils 58 in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Drucks in dem Leitungsabschnitt 20 vornehmen. Die Fig. 6 zeigt ein Druckluftsystem 10 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist zumindest einer der Druckluftkompressoren 12 als geregelter Druckluftkompressor 12a ausgebildet, wie auch in Bezug auf die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 4 voranstehend ausgeführt worden ist. In Fig. 6 ist der Bereich des Druckluftsystems 10 stromabwärts der Druckluftkompressoren 12 hierzu näher dargestellt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist keine Druckerhöhungseinrichtung gezeigt. Jedoch kann auch das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel mit einer Druckerhöhungseinrichtung, wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, ausgestattet sein. Ebenso kann das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ohne Druckerhöhungseinrichtung ausgebildet sein.
In dem Ausführungsbeispiel des Druckluftsystems 10 gemäß Fig. 6 ist eine Mehrzahl von Druckluftkompressoren 12 vorgesehen, die als Fixkompressoren 12b ausgebildet sind. Darüber hinaus ist zumindest ein geregelter Druckluftkompressor 12a vorgesehen. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 kann in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere dazu eingerichtet sein, zumindest einen als Fixkompressor 12b ausgebildeten Druckluftkompressor 12 in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Betriebszustandes des geregelten Druckluftkompressors 12a zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten.
Ferner kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 eine Ansteuerung 76 zur Ansteuerung des geregelten Druckluftkompressors 12a aufweisen. Die Ansteuerung des geregelten Druckluftkompressors 12a kann über die Ansteuerung 76 insbesondere in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Drucks in dem Leitungsabschnitt 20 erfolgen. Bei dem geregelten Druckluftkompressor 12a kann es sich insbesondere um einen sogenannten VSD-Kompressor handeln. Die Fig. 7 zeigt ein Druckluftsystem 10 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 entspricht dem Ausführungsbeispiel in Fig. 7, wobei zusätzlich auch der Bereich des Druckluftsystems 10 stromaufwärts der Druckluftkompressoren 12 näher dargestellt ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 kann ein Vogelschutzgitter 34, ein An- saugfilter 32, eine Kühlvorrichtung 48 und ein Verteiler 50 vorgesehen sein. In Fig. 7 ist keine Druckerhöhungseinrichtung dargestellt. Jedoch kann auch das in Fig. 7 gezeigte Ausführungsbeispiel mit einer Druckerhöhungseinrichtung ausgestattet sein, wie nachfolgend noch in Bezug auf Fig. 8 näher beschrieben ist. Ebenso kann das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ohne Druckerhöhungseinrichtung ausgebildet sein.
Die Fig. 8 zeigt ein Druckluftsystem 10 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 unterscheidet sich von dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Anordnung der Druckerhöhungseinrichtung 14. Die Druckerhöhungseinrichtung 14 entspricht der Ausgestaltung gemäß den Ausführungsformen in Fig. 1 und 3. Dabei kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 8 dazu eingerichtet ist, die Druckerhöhungseinrichtung 14 in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Betriebszustandes des geregelten Druckluftkompressors 12a zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere zur Erzeugung eines variablen Vordrucks zu steuern und/oder zu regeln. Hierzu kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 eine Ansteuerung 76 aufweisen, die zur Ansteuerung des geregelten Druckluftkompressors 12a und auch zur Ansteuerung der Druckerhöhungseinrichtung 14, insbesondere des Motors 28 der Druckerhöhungseinrichtung 14, ausgebildet ist.
Die Fig. 9 zeigt ein Druckluftsystem 10 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in der Fig. 9 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 in Bezug auf die Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der Expansionsturbine 54. In Fig. 9 ist der Bereich des Druckluftsystems 10 stromabwärts der Druckluftkompressoren 12 hierzu näher dargestellt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 ist keine Druckerhöhungseinrichtung gezeigt. Jedoch kann auch das in Fig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel mit einer Druckerhöhungseinrichtung, wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, ausgestattet sein. Ebenso kann das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 ohne Druckerhöhungseinrichtung ausgebildet sein.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 kann die Expansionsturbine 54 mit zumindest einem Antriebsmotor für einen Druckluftkompressor 12 verbunden sein o- der es kann eine unmittelbare mechanische Kopplung zwischen der Expansionsturbine 54 sowie einer Antriebskomponente zumindest eines Druckluftkompressors 12 vorgesehen sein. Zusätzlich kann die Expansionsturbine 54, insbesondere über ein Getriebe 78, bevorzugt in Ausgestaltung eines Stirnradgetriebes, und/oder über eine Kupplung 80 mit einem Antriebsmotor 28 einer Druckerhöhungseinrichtung 14 verbunden sein. Damit kann ein insgesamt effizienter Betrieb des Druckluftsystem 10 bewerkstelligt werden.
Ferner kann in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 eine Abluftrückführung 82 der durch die Expansionsturbine 54 entspannten Druckluft vorgesehen sein. Durch die Abluftrückführung 82 kann die durch die Expansionsturbine 54 entspannte Druckluft zumindest einem der Druckluftkompressoren 12 zugeführt werden.
Die Fig. 10 zeigt ein Druckluftsystem 10 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in der Fig. 10 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 in Bezug auf die Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung des Pufferspeichers 62. In Fig. 10 ist der Bereich des Druckluftsystems 10 stromabwärts der Druckluftkompressoren 12 hierzu näher dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 ist keine Druckerhöhungseinrichtung gezeigt. Jedoch kann auch das in Fig. 10 gezeigte Ausführungsbeispiel mit einer Druckerhöhungseinrichtung, wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, ausgestattet sein. Ebenso kann das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 ohne Druckerhöhungseinrichtung ausgebildet sein.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 kann der Pufferspeicher 62 über einen Druckerhöher 64 mit dem Leitungsabschnitt 20, in dem ein verbraucherseitiger Ist- Druck anliegt, verbunden sein. Über den Druckerhöher 64 kann der Pufferspeicher 62 mithin befüllt werden. Ferner ist ein Einspeiseventil 66 vorgesehen, aus dem Druckluft aus dem Pufferspeicher 62 parallel zum Leitungsabschnitt 20 einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf beziehungsweise mit Bedarfsspitzen zugeleitet werden kann. Ebenso kann über das Einspeiseventil 66 Druckluft aus dem Pufferspeicher 62 zurück in den Leitungsabschnitt 20 geleitet werden.
Unabhängig von der Öffnungsstellung des Einspeiseventils 66 kann auch unmittelbar aus dem Leitungsabschnitt 20 mit anliegendem verbraucherseitigen Ist-Druck Druckluft parallel zum Leistungsabschnitt einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf beziehungsweise mit Bedarfsspitzen zugeleitet werden, nämlich über eine Überbrückungsleitung, durch die der Pufferspeicher 62, der Druckerhöher 64 und das Einspeiseventil 66 überbrückt sind.
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 kann in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 dazu eingerichtet sein, zumindest einen als Fixkompressor 12b ausgebildeten Druckluftkompressor 12 in Abhängigkeit der Stellung des Einspeiseventils zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten. Ebenso kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 dazu eingerichtet sein, zumindest einen als Fixkompressor 12b ausgebildeten Druckluftkompressor 12 in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Ist-Drucks in dem Leitungsabschnitt 20 zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten. Schließlich kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 18 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 dazu eingerichtet sein, die Stellung des Einspeiseventils 66 in Abhängigkeit des Betriebs zumindest eines Druckluftkompressors 12 und/oder in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Ist-Drucks in dem Leitungsabschnitt 20 zu stellen, insbesondere zu öffnen oder zu schließen. 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.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 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 gemeinsam 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. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sämtlichen Druckluftkompressoren (12) ein gemeinsames Ausblasventil (52) zur verbraucherseitigen Druckverringerung nachgeschaltet ist. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, einen verbraucherseitigen Ist-Druck auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere durch variable Druckverringerung mittels des Ausblasventils (52). Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Druckluftkompressor (12) in Abhängigkeit einer Betriebsstellung des Ausblasventils (52) zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten, und/oder zu steuern und/oder zu regeln. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Druckluftkompressor (12) in Abhängigkeit einer durch das Ausblasventil (52) beim Durchfahren eines Grenz-Stellwer- tes eingenommenen Betriebsstellung zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten, und/oder zu steuern und/oder zu regeln. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Druckluftkompressor (12) in Abhängigkeit einer bei Unterschreitung eines unteren Grenz-Stellwertes und/oder einer bei Überschreitung eines oberen Grenz-Stellwertes eingenommenen Betriebsstellung des Ausblasventils (52) zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten, und/oder zu steuern und/oder zu regeln. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Grenz-Stellwert des Ausblasventils (52) bei einer zu 20% geöffneten Betriebsstellung und/oder dass ein oberer Grenz-Stellwert des Ausblasventils (52) bei einer zu 80% geöffneten Betriebsstellung voreingestellt ist. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einigen oder sämtlichen Druckluftkompressoren (12) eine Druckerhöhungseinrichtung zur variablen Erhöhung eines Vordrucks vorgeschaltet ist. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) zur Steuerung und/ oder Regelung der Druckerhöhungseinrichtung (14) in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks eingerichtet ist. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, die Druckerhöhungseinrichtung (14) zur Erzeugung eines variablen Vordrucks in Abhängigkeit eines Soll-Ist-Vergleichs eines verbraucherseitigen Drucks zu steuern und/oder zu regeln.
11 . Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, einen verbraucherseitigen Ist-Druck durch variable Anpassung des Vordrucks für zumindest einige oder sämtliche Druckluftkompressoren (12) mittels der Druckerhöhungseinrichtung (14) zu steuern und/oder zu regeln.
12. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, durch variable Anpassung des Vordrucks für zumindest einige oder sämtliche Druckluftkompressoren (12) mittels der Druckerhöhungseinrichtung (14) einen verbraucherseitigen Ist-Druck auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln.
13. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhungseinrichtung (14) zur variablen Erhöhung des Vordrucks für sämtliche Druckluftkompressoren (12) eingerichtet ist und/oder dass die Druckerhöhungseinrichtung (14) sämtlichen Druckluftkompressoren (12) vorgeschaltet ist.
14. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhungseinrichtung (14) mindestens ein Gebläse (22) zur variablen Erhöhung des Vordrucks für mehrere oder sämtliche Druckluftkompressoren (12) aufweist.
15. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhungseinrichtung (14) ein Gehäuse (30) aufweist, das mehreren oder sämtlichen Druckluftkompressoren (12) vorgeschaltet ist und/oder in dem mindestens ein Gebläse (22) zur Luftverdichtung angeordnet ist.
16. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhungseinrichtung (14), insbesondere das Gebläse (22), drehzahlgeregelt und/oder drehzahlgesteuert ist.
17. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhungseinrichtung (14), insbesondere das Gebläse (22), durch eine verstellbare Luftleitvorrichtung (26), bevorzugt durch ein verstellbares Leitgitter, regelbar und/oder steuerbar ist.
18. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerhöhungseinrichtung (14) zumindest ein An- saugfilter (32) vorgeschaltet ist, insbesondere zur Filterung eines An- saugstroms für mehrere oder sämtliche Druckluftkompressoren (12), wobei der Ansaugfilter (32) bevorzugt als Bandfilter ausgebildet ist.
19. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerhöhungseinrichtung (14), insbesondere dem Gebläse (22), zumindest eine Druckausgleichsvorrichtung (38) parallelgeschaltet ist, bevorzugt mehrere Druckausgleichsvorrichtungen (38) parallelgeschaltet sind.
20. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsvorrichtung (38) innerhalb eines Gehäuses (30) der Druckerhöhungseinrichtung (14) angeordnet ist und/oder dass die Druckausgleichsvorrichtung (38) und die Druckerhöhungseinrichtung (14) an einem gemeinsamen Gehäusewandabschnitt (40) angeordnet sind. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsvorrichtung (38) zur selbsttätigen Öffnung einer Druckausgleichsöffnung (42) ausgebildet ist und/oder dass die Druckausgleichsvorrichtung (38) eine Unterdruckklappe (46), insbesondere eine federbelastete Unterdruckklappe (46), sowie eine durch die Unterdruckklappe (46) verschließbare Druckausgleichsöffnung (42) aufweist. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsvorrichtung (38) dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines Mindestvordrucks für wenigstens einen Druckluftkompressor (12) und/oder für sämtliche Druckluftkompressoren (12) und/oder bei Ausfall oder Stillstand der Druckerhöhungseinrichtung (14) eine Druckausgleichsöffnung (42) zu öffnen, insbesondere selbsttätig und/oder entgegen einer Federvorspannung zu öffnen. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einigen der Druckluftkompressoren (12) eine Kühlvorrichtung (48) vorgeschaltet ist und/oder dass der Druckerhöhungseinrichtung (14) eine Kühlvorrichtung (48) zur Kühlung eines vorverdichteten Luftstroms nachgeschaltet ist. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (48) zumindest abschnittsweise durch ein Gehäuse (30) für die Druckerhöhungseinrichtung (14) verläuft und/oder einen Wärmetauscher, insbesondere einen flüssigkeitsbetriebenen Wärmetauscher, aufweist. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einigen oder sämtlichen der Druckluftkompressoren (12) ein Verteiler (50) zur Verteilung eines vorverdichteten Luftstroms auf die jeweiligen Druckluftkompressoren (12) vorgeschaltet ist. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (50) bevorzugt der Kühlvorrichtung (48) zur Kühlung eines vorverdichteten Luftstroms nachgeschaltet ist und/oder dass der Verteiler (50) zwischen der Druckerhöhungseinrichtung (14) und den jeweiligen Druckluftkompressoren (12) und/oder zwischen der Kühlvorrichtung (48) und den jeweiligen Druckluftkompressoren (12) angeordnet ist. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (50) als Bestandteil eines Gehäuses (30) für die Druckerhöhungseinrichtung (14) ausgebildet und/oder mit einem Gehäuse (30) für die Druckerhöhungseinrichtung (14) integral verbunden oder einstückig ausgebildet ist. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Expansionsturbine (54) vorgesehen und/oder dem gemeinsamen Ausblasventil (52) nachgeschaltet ist und/oder dass über das Ausblasventil (52) ausgeblasene Druckluft einer Expansionsturbine (54) zuführbar ist und/oder dass eine Expansionsturbine (54) dem gemeinsamen Ausblasventil (52) vorgeschaltet ist und/oder dass über das Ausblasventil (52) ausgeblasene Druckluft vor dem Ausblasen einer Expansionsturbine (54) zuführbar ist. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsturbine (54) mit einem Generator (56) zur Stromerzeugung verbunden ist. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsturbine (54) mit einem Antriebsmotor (24) für die Druckerhöhungseinrichtung (14) verbunden ist, insbesondere über ein zwischengeschaltetes Getriebe (68) und/oder über einen zwischengeschalteten Frei lauf. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsturbine (54) mit zumindest einem Antriebsmotor (70) für einen Druckluftkompressor (12) verbunden ist, insbesondere über ein zwischengeschaltetes Getriebe (68) und/oder über einen zwischengeschalteten Freilauf. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 28 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Expansionsturbinen (54) vorgesehen sind, die jeweils mit einem Antriebsmotor (70) für einen Druckluftkompressor (12) verbunden sind, insbesondere über ein zwischengeschaltetes Getriebe (68) und/oder über einen zwischengeschalteten Freilauf. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem gemeinsamen Ausblasventil (52) und der Expansionsturbine (54) ein Zuführventil (58) für die Druckluftzufuhr zur Expansionsturbine (54) geschaltet ist, insbesondere ein als Schaltventil und/oder AUF-/ZU-Ventil ausgebildetes Zuführventil (58). Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einigen oder sämtlichen Druckluftkompressoren (12) ein Auslassventil (60) zur Druckluftabfuhr in die Atmosphäre nachgeschaltet ist, insbesondere ein als Schaltventil und/oder AUF-/ZU- Ventil ausgebildetes Auslassventil (60). Druckluftsystem (10) nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (60) dem gemeinsamen Ausblasventil (52) nachgeschaltet ist. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pufferspeicher (62) zur Druckluftspeicherung vorgesehen und/oder dem gemeinsamen Ausblasventil (52) nachgeschaltet ist und/oder dass über das Ausblasventil (52) ausgeblasene Druckluft einem Pufferspeicher (62) zuführbar ist. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckerhöher (64) zur Erhöhung des Drucks der in den Pufferspeicher (62) ausgeblasenen Druckluft dem Pufferspeicher (62) vorgeschaltet und/oder dem Ausblasventil (52) nachgeschaltet ist. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass dem Pufferspeicher (62) ein Einspeiseventil (66) zur verbraucherseitigen Drucklufteinspeisung nachgeschaltet ist. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, das Auslassventil (60) und/oder das Zuführventil (58) und/oder das Einspeiseventil (66) zu steuern. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, das Auslassventil (60) und/oder das Zuführventil (58) und/oder das Einspeiseventil (66) in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist- Drucks zu steuern und/oder 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. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige oder sämtliche der Druckluftkompressoren (12) als ungeregelte Fixkompressoren ausgebildet sind. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Druckluftkompressoren (12) als geregelter Druckluftkompressor (12) ausgebildet ist, insbesondere mehrere Druckluftkompressoren (12) als geregelte Druckluftkompressoren (12) ausgebildet sind.
43. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelbereich eines geregelten Druckluftkompressors (12) größer ist als die Förderkapazität eines Fixkompressors, insbesondere größer ist als die Förderkapazität des Fixkompressors mit der größten Förderkapazität.
44. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, zumindest einen als Fixkompressor ausgebildeten Druckluftkompressor (12) in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Betriebszustandes eines geregelten Druckluftkompressors (12) zu schalten, insbesondere zu- o- der wegzuschalten.
45. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, zumindest einen als Fixkompressor ausgebildeten Druckluftkompressor (12) in Abhängigkeit eines durch einen geregelten Druckluftkompressor (12) beim Durchfahren einer Grenz-Drehzahl eingenommenen Betriebszustandes zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten.
46. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 42 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, zumindest einen als Fixkompressor ausgebildeten Druckluftkompressor (12) in Abhängigkeit eines bei Unterschreitung einer unteren Grenz-Drehzahl und/oder eines bei Überschreitung einer oberen Grenz- Drehzahl eingenommenen Betriebszustandes eines geregelten Druckluftkompressors (12) zu schalten, insbesondere zu- oder wegzuschalten. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass eine untere Grenz-Drehzahl eines geregelten Druckluftkompressors (12) bei 40% oder 50% der maximalen Drehzahl und/oder bei einem Wert größer als 40% und/oder 50% der maximalen Drehzahl voreingestellt ist und/oder dass eine obere Grenz-Drehzahl eines geregelten Druckluftkompressors (12) bei 80% oder 90% oder 100% und/oder bei einem Wert größer als 80% der maximalen Drehzahl voreingestellt ist. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, einen verbraucherseitigen Ist-Druck frei von einem Druckband auf einen konstanten Mindestdruck zu steuern und/oder zu regeln. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks einzelne oder mehrere Druckluftkompressoren (18) zu- und/oder abzuschalten und/oder deren Betriebszustand zu steuern und/oder zu regeln. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, bei Zu- und/oder Abschaltung einzelner oder mehrerer Druckluftkompressoren (12) eine variable Anpassung des Vordrucks für zumindest einige oder sämtliche Druckluftkompressoren (12) mittels der Druckerhöhungseinrichtung (14) zu erzeugen. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 42 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, die Druckerhöhungseinrichtung (14) in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Betriebszustandes eines geregelten Druckluftkompressors (12) zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere zur Erzeugung eines variablen Vordrucks zu steuern und/oder zu regeln.
52. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 42 bis 51 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, die Druckerhöhungseinrichtung (14) in Abhängigkeit eines durch einen geregelten Druckluftkompressor (12) beim Durchfahren einer Grenz-Drehzahl eingenommenen Betriebszustandes zu steuern und/oder zu regeln.
53. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 42 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, die Druckerhöhungseinrichtung (14) in Abhängigkeit eines bei Unterschreitung einer unteren Grenz-Drehzahl und/oder eines bei Überschreitung einer oberen Grenz-Drehzahl eingenommenen Betriebszustandes eines geregelten Druckluftkompressors (12) zu steuern und/oder zu regeln.
54. Druckluftsystem (10) nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass eine untere Grenz-Drehzahl eines geregelten Druckluftkompressors (12) bei 40% oder 50% der maximalen Drehzahl oder bei einem Wert größer als 40% und/oder 50% der maximalen Drehzahl voreingestellt ist und/oder dass eine obere Grenz-Drehzahl eines geregelten Druckluftkompressors (12) bei 80% oder 90% oder 100% und/oder bei einem Wert größer als 80% der maximalen Drehzahl voreingestellt ist.
55. Druckluftsystem (10) nach einem der Ansprüche 42 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, eine Steuerung und/oder Regelung und/oder eine Veränderung des Betriebszustandes der Druckerhöhungseinrichtung (14) solange fortzuführen, bis ein geregelter Druckluftkompressor (12) eine vordefinierte Drehzahl innerhalb eines Soll-Drehzahlbereichs erreicht und/oder passiert hat. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die Druckerhöhungseinrichtung (14) realisierter Steuer- und/oder Regelbereich größer ist als die Förderkapazität zumindest eines Druckluftkompressors (12), insbesondere des Druckluftkompressors (12) mit der größten Förderkapazität. Druckluftsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausblasventil (52) und/oder das Auslassventil (60) dazu ausgebildet und/oder dimensioniert ist, die Förderkapazität zumindest einer der Druckluftkompressoren (12), insbesondere des Druckluftkompressors (12) mit der größten Förderkapazität, auszublasen, bevorzugt mit einer Reserve von mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 30% oder mehr als 30%. Druckluftsystem (10), insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf, mit einer Mehrzahl von parallel geschalteten Druckluftkompressoren (12) und mit einem Ausblasventil (52), das als Regelventil ausgebildet und gemeinsam zumindest einigen der Druckluftkompressoren (12) zur verbraucherseitigen Druckverringerung nachgeschaltet ist. Verfahren zum Betreiben eines Druckluftsystems, insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf,
- bei dem eine Mehrzahl von parallel geschalteten Druckluftkompressoren (12) betrieben wird und
- bei dem mittels eines Ausblasventils (52), das als Regelventil ausgebildet und gemeinsam zumindest einigen der Druckluftkompressoren (12) nach- geschaltet ist, in Abhängigkeit eines verbraucherseitigen Soll-Drucks und/oder Ist-Drucks eine verbraucherseitige Druckverringerung vorgenommen wird.
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