DE10206245A1

DE10206245A1 - To dry a gas it is cooled at a heat exchanger, where a coolant circuit has a compressor operated by a controlled electromotor with reduced energy consumption

Info

Publication number: DE10206245A1
Application number: DE10206245A
Authority: DE
Inventors: Ralf Henningsen; Harry Petri; Michael Plonski; Heiko Dreisbach; Horst Peter Wurm
Original assignee: Gustav Wurm & Co GmbH; Ultratroc Drucklufttechni GmbH
Current assignee: Gustav Wurm & Co GmbH; Ultratroc Drucklufttechni GmbH
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-06-05
Also published as: DE10206246A1

Abstract

To dry a gas, it is cooled and condensation moisture is separated. The cooling is applied at a heat exchanger, connected to a coolant circuit, which has a coolant compressor (5) coupled to an electromotor (4), and a regulator co-ordinates the operation. A control unit (16) generates control values, to be converted into a wide pulse modulated control signal, to be checked for control requirements before transmission to the electromotor. The control signal is modified on detection of a fault.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung eines Gases, bei dem das Gas gekühlt und bei der Kühlung kondensierende Flüssigkeit abgeschieden wird sowie bei dem die Abkühlung im Bereich eines Wärmetauschers erfolgt, der an einen Kältemittelkreislauf angeschlossen ist und in dem ein Kältemittel von einem Kältemittelverdichter gefördert wird, der mit einem Elektromotor gekoppelt ist, dessen Betrieb von einem Regler koordiniert wird. The invention relates to a method for drying a Gases in which the gas is cooled and in cooling condensing liquid is separated as well as in the cooling takes place in the area of a heat exchanger which is connected to a refrigerant circuit and in which a refrigerant is conveyed by a refrigerant compressor is coupled to an electric motor, the Operation is coordinated by a controller.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Trocknung eines Gases, die einen Wärmetauscher zur Kühlung des Gases und einen Sammelraum zur Abscheidung kondensierter Feuchtigkeit aufweist, sowie bei der der Wärmetauscher an einen Kältemittelkreislauf angeschlossen ist, der zur Kältemittelförderung und Kältemittelkompression einen Kältemittelverdichter aufweist, der mit einem von einer Steuerung hinsichtlich seiner Betriebsweise koordinierten Elektromotor gekoppelt ist. The invention also relates to a device for Drying a gas using a heat exchanger for cooling of the gas and a collection room for separation has condensed moisture, as well as the Heat exchanger connected to a refrigerant circuit is for refrigerant delivery and Refrigerant compression a refrigerant compressor with one of a controller with respect to its operating mode coordinated electric motor is.

Bei derartigen Verfahren und Vorrichtungen wird die Temperatur des Gases durch die Kühleinrichtung vermindert und hierdurch der Taupunkt abgesenkt. Dies hat zur Folge, daß im Gas enthaltene Feuchtigkeit kondensiert, so daß eine Trocknung des Gases verursacht wird. Gemäß einem typischen Verfahrensablauf wird das Gas vor seiner Trocknung komprimiert. Innerhalb eines unteren Teiles des Sammelraumes sammelt sich während der Durchführung des Trocknungsvorganges kondensierte Flüssigkeit an, die aus dem Sammelraum entfernt werden muß. Eine typische Steuerung gemäß dem Stand der Technik funktioniert hierbei derart, daß in festen vorgegebenen Schaltzyklen ein Ablaßventil für feste vorgegebene Zeiten geöffnet wird. In such methods and devices, the Temperature of the gas reduced by the cooling device and this lowers the dew point. As a consequence, that moisture contained in the gas condenses so that a Drying of the gas is caused. According to a typical The process flow is the gas before it dries compressed. Within a lower part of the Collecting room collects during the implementation of the Drying process condensed liquid that from the collecting room must be removed. A typical control according to the state of the art, that in fixed predetermined switching cycles a drain valve for fixed predetermined times is opened.

Eine Ansteuerung des Kältemittelverdichters erfolgt gemäß dem Stand der Technik typischerweise derart, daß zusätzlich zur unmittelbaren Antriebsregelung des Kältemittelverdichters ein Heißgas-Bypassregler verwendet wird, um eine Anpassung der resultierenden Kälteleistung an die jeweiligen Betriebsbedingungen zu erreichen. The refrigerant compressor is activated in accordance with the prior art typically such that in addition for direct drive control of the Refrigerant compressor uses a hot gas bypass controller to adjust the resulting cooling capacity to achieve the respective operating conditions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine Verminderung der erforderlichen Betriebsenergie erreicht werden kann. The object of the present invention is a method of the type mentioned in the introduction to improve such that a Reduction of the required operating energy achieved can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der Steuerung generierte Steuerwerte in ein puls-breiten- moduliertes Steuersignal transformiert werden und daß das puls-breiten-modulierte Steuersignal vor einer Zuführung zum Elektromotor hinsichtlich der Einhaltung von Steuerungsanforderungen überprüft und bei Erkennung einer fehlenden Einhaltung der Steuerungsanforderungen derart modifiziert wird, daß das modifizierte Steuersignal die Steuerungsanforderungen einhält. This object is achieved in that control values generated by the control in a pulse-wide modulated control signal are transformed and that the pulse-width-modulated control signal before a feed to the electric motor regarding compliance with Control requirements checked and when a lack of compliance with the control requirements like this is modified that the modified control signal Compliance with control requirements.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine gesteigerte Wirtschaftlichkeit erreicht wird. Another object of the present invention is a Device of the type mentioned in the introduction construct that increased economy is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerung einen Puls-Breiten-Modulator aufweist und daß der Puls-Breiten-Modulator pur Signalüberprüfung an eine Sicherheitseinheit angeschlossen ist. This object is achieved in that the Control has a pulse width modulator and that the Pulse width modulator purely signal check to one Security unit is connected.

Durch die Verwendung einer Puls-Breiten-Modulation für die Ansteuerung des Kältemittelverdichters ist es möglich, sehr kurzfristig und feinfühlig auf sich ändernde Betriebsparameter zu reagieren. Hierdurch kann die Verwendung eines Heißgas-Bypassreglers vermieden und die für einen Betrieb eines derartigen Reglers erforderliche Energie eingespart werden. By using pulse width modulation for the Activation of the refrigerant compressor is very possible short-term and sensitive to changing Operational parameters to respond. This allows the Avoid using a hot gas bypass regulator and the required for the operation of such a controller Energy can be saved.

Durch die Verwendung der Sicherheitseinheit und durch die im Hinblick auf übergeordnete Randbedingungen modifizierten puls-breiten-modulierten Signale, ist es möglich, potentielle kritische Betriebszustände bereits vor deren Auftreten zu erkennen und durch eine geeignete Modifikation des puls-breiten-modulierten Steuerungssignals derartigen kritischen Betriebszuständen vorzubeugen. Es ist somit nicht erforderlich, erst bei Erreichen eines kritischen Betriebszustandes oder bei einer Annäherung an einen derartigen kritischen Betriebszustand durch die Regelung und/oder Steuerung einem derartigen Betriebszustand entgegenzuwirken, sondern die Sicherheitseinheit vermeidet vorausschauend bereits für die überwiegende Anzahl derartiger Betriebszustände überhaupt eine Annäherung an diese Betriebszustände. Grundsätzlich umfaßt der im folgenden verwendete Begriff der Regelung auch einen offenen Regelkreis in Form einer Steuerung. By using the security unit and by the modified with regard to superordinate boundary conditions pulse-width-modulated signals, it is possible potential critical operating states even before their Recognize occurrence and by a suitable modification the pulse width modulated control signal such to prevent critical operating conditions. So it is not required, only when a critical one is reached Operating state or when approaching one such critical operating condition by the control and / or control such an operating state counteract, but avoids the security unit foresighted for the vast majority such an operating state at all an approximation these operating states. Basically, the im The following concept of regulation also used one open control loop in the form of a controller.

Eine verbesserte Betriebsweise läßt sich dadurch erreichen, daß für den Elektromotor eine Regelung durchgeführt wird. An improved mode of operation can be achieved that a regulation is carried out for the electric motor.

Zur Gewährleistung einer schnellen Reaktion auf veränderliche Umgebungsparameter sowie zur Vermeidung bleibender Sollwertabweichungen wird vorgeschlagen, daß die Regelung des Elektromotors als PID-Regelung durchgeführt wird. To ensure a quick response to changing environmental parameters as well as avoidance permanent setpoint deviations it is proposed that the Regulation of the electric motor carried out as PID control becomes.

Zur Unterstützung eines ruhigen Regelungsverhaltens wird vorgeschlagen, daß der Regelung zugeführte Istwerte einer Mittelwertbildung unterzogen werden. To support a calm control behavior proposed that the actual values supplied to the control be Be averaged.

Zur vorausschauenden Adaption an eine sich ändernde Umgebungstemperatur wird vorgeschlagen, daß ein der Regelung zugeführter Sollwert einer Sollwertverschiebung unterworfen wird. For anticipatory adaptation to a changing Ambient temperature it is suggested that one of the Control of supplied setpoint of a setpoint shift is subjected.

Eine lange Betriebsfähigkeit des Kältemittelverdichters wird dadurch unterstützt, daß für den Kältemittelverdichter eine Schaltspielbegrenzung vorgesehen wird. A long service life of the refrigerant compressor is supported by the fact that for the refrigerant compressor a switching cycle limitation is provided.

Eine Anpassung an typische konstruktive Rahmenbedingungen von Kältemittelverdichtern erfolgt dadurch, daß für den Kältemittelverdichter maximal zwölf Schaltspiele je Stunde vorgesehen werden. An adaptation to typical structural conditions of refrigerant compressors takes place in that for the Refrigerant compressor a maximum of twelve switching cycles per hour be provided.

Störungen im Bereich des Kältemittelverdichters können ebenfalls dadurch vermieden werden, daß für den Kältemittelverdichter eine minimale Einschaltdauer vorgesehen wird. Malfunctions in the area of the refrigerant compressor can can also be avoided in that for the Refrigerant compressors have a minimal duty cycle is provided.

Gemäß einer typischen Betriebsweise ist vorgesehen, daß als minimale Einschaltdauer etwa dreißig Sekunden vorgesehen werden. According to a typical mode of operation, it is provided that as minimum duty cycle of about thirty seconds is provided become.

Zur Unterstützung einer funktionssicheren Drucklufttrocknung wird vorgeschlagen, daß eine Überwachung des Drucktaupunktes durchgeführt wird. To support a reliable Compressed air drying is proposed to be monitored of the pressure dew point is carried out.

Insbesondere ist vorgesehen, daß bei Überschreitung des höchstzulässigen Taupunktes eine Zwangseinschaltung des Kältemittelverdichters durchgeführt wird. In particular, it is provided that when the maximum permitted dew point a forced activation of the Refrigerant compressor is carried out.

Zur Vermeidung von Beschädigungen durch einwirkenden Frost wird vorgeschlagen, daß eine Einfrierüberwachung durchgeführt wird. To avoid damage from exposure to frost it is proposed that a freeze monitor is carried out.

Insbesondere erweist es sich als zweckmäßig, daß bei der Detektion einer Einfriergefahr eine Zwangsabschaltung des Kältemittelverdichters durchgeführt wird. In particular, it proves to be useful that the Detection of a risk of freezing a forced shutdown of the Refrigerant compressor is carried out.

Die Betriebssicherheit kann dadurch erhöht werden, daß eine Hochdrucküberwachung durchgeführt wird. The operational reliability can be increased by the fact that a High pressure monitoring is carried out.

Zur Vermeidung von Betriebsunterbrechungen bei tolerierbaren Störungen wird vorgeschlagen, daß erst bei Überschreiten einer maximalen Anzahl von Hochdruckstörungen je Zeiteinheit eine Verriegelung des Kältemittelverdichters durchgeführt wird, die manuell wieder aufgehoben werden muß. To avoid business interruptions at tolerable disorders it is proposed that only at Exceeding a maximum number of high pressure disorders One lock of the refrigerant compressor per unit of time carried out, which are manually canceled got to.

Eine Selbstüberwachung kann dadurch erfolgen, daß eine Funktionsüberwachung für einen Temperatursensor für die Abkühltemperatur durchgeführt wird. Self-monitoring can take place in that a Function monitoring for a temperature sensor for the Cooling temperature is carried out.

Zur Unterstützung einer kurzfristigen Reaktion auf sich ändernde Umgebungsparameter sowie zur Vermeidung größerer temporärer Regelabweichungen wird vorgeschlagen, daß eine unmittelbare Rückkopplung zwischen der Sicherheitsüberwachung und der Regelung durchgeführt wird. To support a short-term response to yourself changing environmental parameters as well as to avoid larger ones Temporary control deviations it is proposed that a immediate feedback between the Security monitoring and regulation is carried out.

Zur Vermeidung unnötiger Druckverluste durch ein zu langes Öffnen des Ablaßventils wird vorgeschlagen, daß eine Ansteuerung eines Ablaßventils für bei der Drucklufttrocknung abgeschiedene Feuchtigkeit in Abhängigkeit vom puls-breiten-modulierten Steuersignal für den Kältemittelverdichter durchgeführt wird. To avoid unnecessary pressure losses due to a too long one Opening the drain valve suggests that a Control of a drain valve for the Compressed air drying separated moisture in Dependence on the pulse-width-modulated control signal for the refrigerant compressor is carried out.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings shown schematically. Show it:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Trocknung eines komprimierten Gases unter Einbeziehung von Meßinformationen eines Sensors für eine Abkühltemperatur des Gases, Fig. 1 is a schematic block diagram for illustrating a drying a compressed gas including measurement information from a sensor for a cooling temperature of the gas,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Anordnung, bei der zusätzlich ein Sensor für eine Umgebungstemperatur angeordnet ist, Fig. 2 is a comparison with FIG. 1 modified arrangement, in addition, a sensor is arranged for an ambient temperature at,

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Anordnung, bei der zusätzlich ein Saugdrucksensor zwischen einem Expansionsventil und einem Kältemittelverdichter angeordnet ist, Fig. 3 shows a comparison with FIG. 2 modified arrangement, a suction pressure sensor is disposed between an expansion valve and a refrigerant compressor in which in addition,

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer Trocknungseinrichtung, bei der ein Kältemittelverdichter über eine Puls-Breiten- Modulation angesteuert wird, Fig. 4 is a schematic block diagram of a drying means in which a refrigerant compressor via a pulse-width modulation is controlled,

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Ablaßventil zur Kondensatableitung im Bereich eines Sammelraumes, Fig. 5 shows a cross section through a drain valve for removal of condensate in the region of a collecting chamber,

Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Sollwertverschiebung und Fig. 6 is a diagram illustrating a setpoint shift and

Fig. 7 eine schematische Ablaufdarstellung beim Auftreten einer Hochdruckstörung. Fig. 7 is a schematic flow diagram when a high pressure fault occurs.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 weist die Vorrichtung zur Trocknung eines Gases einen Wärmeübertrager (1) auf, der mit einem Verdampfer (2) versehen ist. Der Verdampfer (2) ist an einen Kältemittelkreis (3) angeschlossen, innerhalb dessen ein Kältemittel zirkuliert. Die Zirkulation des Kältemittels wird von einem Antriebsmotor (4) verursacht, der einen Kältemittelverdichter (5) antreibt. According to the embodiment in Fig. 1, the device for drying a gas has a heat exchanger ( 1 ) which is provided with an evaporator ( 2 ). The evaporator ( 2 ) is connected to a refrigerant circuit ( 3 ) within which a refrigerant circulates. The circulation of the refrigerant is caused by a drive motor ( 4 ) which drives a refrigerant compressor ( 5 ).

Der Kältemittelverdichter (5) fördert das Kältemittel in einer Strömungsrichtung (6) durch einen Kältemittelverflüssiger (7) hindurch. Ein Ausgang des Kältemittelverflüssigers (7) ist mit einem Expansionsventil (8) verbunden, das über eine Meßleitung (9) mit einem Ventilsensor (10) verbunden ist. The refrigerant compressor ( 5 ) conveys the refrigerant in a flow direction ( 6 ) through a refrigerant condenser ( 7 ). An outlet of the refrigerant condenser ( 7 ) is connected to an expansion valve ( 8 ) which is connected to a valve sensor ( 10 ) via a measuring line ( 9 ).

Im Bereich eines Gaseintrittes (11) wird das zu trocknende Gas in den Wärmeübertrager (1) eingeleitet. Ausgehend vom Gaseintritt (11) strömt das zu trocknende Gas durch einen Gas/Gas-Wärmeübertrager und weiter über eine Verbindungsleitung (12) in Richtung auf den Verdampfer (2). Die Verbindungsleitung (12) verbindet einen Gas-Gas-Teil und einen Kältemittel-Gas-Teil des Wärmeübertragers (1) miteinander. In the area of a gas inlet ( 11 ), the gas to be dried is introduced into the heat exchanger ( 1 ). Starting from the gas inlet ( 11 ), the gas to be dried flows through a gas / gas heat exchanger and further via a connecting line ( 12 ) towards the evaporator ( 2 ). The connecting line ( 12 ) connects a gas-gas part and a refrigerant-gas part of the heat exchanger ( 1 ) to one another.

Nach dem Durchströmen des Verdampfers (2) und der hierbei erfolgten Kühlung erreicht das zu trocknende Gas einen Sammelraum (13) mit Kondensatabscheider. Über den Wärmeübertrager (14) strömt das getrocknete Gas zu einem Gasaustritt (15). Im Bereich des Wärmeübertragers (14) kühlt das getrocknete Gas vorzugsweise gemäß einem Gegenstromprinzip das einströmende zu trocknende Gas, so daß der Energieeinsatz für die Kühlung reduziert werden kann. After flowing through the evaporator ( 2 ) and cooling, the gas to be dried reaches a collecting space ( 13 ) with a condensate separator. The dried gas flows to a gas outlet ( 15 ) via the heat exchanger ( 14 ). In the area of the heat exchanger ( 14 ), the dried gas preferably cools the inflowing gas to be dried according to a countercurrent principle, so that the energy used for cooling can be reduced.

Der Antriebsmotor (4) ist mit einer Steuereinrichtung (16) verbunden, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Steuerleitung (18) zusätzlich an ein Ablaßventil (17) des Sammelraumes (13) angeschlossen ist. Das Ablaßventil (17) dient zur Ableitung von Kondensat, das sich innerhalb des Sammelraumes (13) befindet. Grundsätzlich ist es auch möglich, für den Antriebsmotor (4) und das Ablaßventil (17) getrennte Steuereinrichtungen zu verwenden. The drive motor ( 4 ) is connected to a control device ( 16 ) which, in the exemplary embodiment shown, is additionally connected via a control line ( 18 ) to a drain valve ( 17 ) of the collecting space ( 13 ). The drain valve ( 17 ) serves to discharge condensate, which is located within the collecting space ( 13 ). In principle, it is also possible to use separate control devices for the drive motor ( 4 ) and the drain valve ( 17 ).

Im Bereich des Sammelraumes (13) ist ein Temperatursensor (21) angeordnet, der über eine Meßleitung (22) an die Steuereinrichtung (16) angeschlossen ist. A temperature sensor ( 21 ) is arranged in the area of the collecting space ( 13 ) and is connected to the control device ( 16 ) via a measuring line ( 22 ).

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 2 ist an die Steuereinrichtung (16) ein Temperatursensor (19) angeschlossen, der die Temperatur der Umgebungsluft erfaßt. According to the embodiment in Fig. 2, a temperature sensor ( 19 ) is connected to the control device ( 16 ), which detects the temperature of the ambient air.

Durch die Implementierung einer geeigneten Steuercharakteristik im Bereich der Steuereinrichtung (16) ist es möglich, aufgrund einer Auswertung der Meßinformationen über die Temperatur im Bereich des Sammelraumes (13) und ergänzend von Informationen über die Umgebungslufttemperatur eine optimierte Ansteuerung des Ablaßventils (17) durchzuführen. Durch diese optimierte Ansteuerung werden unnötige Öffnungszeiten des Ablaßventils (17) vermieden bzw. zumindest minimiert. By implementing a suitable control characteristic in the area of the control device ( 16 ), it is possible, based on an evaluation of the measurement information about the temperature in the area of the collecting space ( 13 ) and supplementary information about the ambient air temperature, to carry out an optimized control of the drain valve ( 17 ). This optimized control avoids or at least minimizes unnecessary opening times of the drain valve ( 17 ).

Fig. 3 zeigt eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Ausführungsform, bei der zusätzlich ein Drucksensor (23) an die Steuereinrichtung (16) angeschlossen ist. Der Drucksensor (23) erfaßt den saugdruckseitigen Druck des Kältemittels, das im Kältekreis (3) zirkuliert. Der Drucksensor (23) ist über eine Meßleitung (24) mit der Steuereinrichtung (16) verbunden. FIG. 3 shows an embodiment modified from FIG. 2, in which a pressure sensor ( 23 ) is additionally connected to the control device ( 16 ). The pressure sensor ( 23 ) detects the pressure on the suction pressure side of the refrigerant which circulates in the cooling circuit ( 3 ). The pressure sensor ( 23 ) is connected to the control device ( 16 ) via a measuring line ( 24 ).

Fig. 4 zeigt eine Blockschaltbilddarstellung einer gegenüber der schematischen Darstellung in Fig. 2 und Fig. 3 abgewandelten Steuer- und Reglereinheit für die Gastrocknung. Bei dieser Ausführungsform ist die Steuereinrichtung (16) insbesondere dazu in der Lage, einen nicht dargestellten Kältemittelverdichter (5) zu steuern, der komprimiertes Kältemittel über den Kältemittelverflüssiger (7) und das Expansionsventil (8) zum Verdampfer (2) fördert. Die zentralen Bauelemente sind hierbei ein Regler (25) sowie eine Modulationseinheit (27). Der Regler (25) kann beispielsweise als ein PID-Regler realisiert sein. Es können aber auch andere Reglertypen, beispielsweise PI-Regler, eingesetzt werden. Zur Vorgabe von Eigenschaften des Reglers (25) dienen eine Verstärkungseinstellung (26), die Nachstellzeit Tn (51) und die Vorhaltezeit Tv (52). Die Einstellungen können beispielsweise elektrisch oder digital vorgenommen werden, ebenfalls ist eine programmtechnische Realisierung des Reglers (25) möglich. Fig. 4 shows a block diagram representation of a with respect to the schematic illustration in Fig. 2 and Fig. 3 modified control and regulating unit for the gas drying. In this embodiment, the control device ( 16 ) is in particular able to control a refrigerant compressor ( 5 ), not shown, which conveys compressed refrigerant via the refrigerant condenser ( 7 ) and the expansion valve ( 8 ) to the evaporator ( 2 ). The central components are a controller ( 25 ) and a modulation unit ( 27 ). The controller ( 25 ) can be implemented, for example, as a PID controller. However, other types of controller, for example PI controllers, can also be used. A gain setting ( 26 ), the reset time Tn ( 51 ) and the lead time Tv ( 52 ) are used to specify properties of the controller ( 25 ). The settings can be made, for example, electrically or digitally, and the controller ( 25 ) can also be implemented in terms of programming.

Ein Meßwert des Temperatursensors (19) für die Temperatur der Umgebungsluft sowie ein Sollwert (28) werden zunächst einer Sollwertverschiebung (29) zugeführt, die den Sollwert (28) für den Regler (25) an die jeweils erfaßte Umgebungstemperatur anpaßt. Ein hierdurch ermittelter korrigierter Sollwert (30) wird im Bereich einer Differenzbildung (31) mit einem Ausgangswert (32) einer Mittelwerteinheit (33) zusammengeführt. Der Mittelwerteinheit (33) wird eine vom Temperatursensor (21) für die Abkühltemperatur im Bereich des Sammelraumes (13) ermittelte Temperatur sowie eine Information aus der Modulationseinheit (27) zugeführt. Diese Information aus der Modulationseinheit (27) wird ebenfalls dem Regler (25) zur Verfügung gestellt. A measured value of the temperature sensor ( 19 ) for the temperature of the ambient air and a setpoint ( 28 ) are first fed to a setpoint shift ( 29 ) which adjusts the setpoint ( 28 ) for the controller ( 25 ) to the ambient temperature recorded in each case. A corrected target value ( 30 ) determined in this way is combined with an output value ( 32 ) of an average value unit ( 33 ) in the area of forming a difference ( 31 ). The mean value unit ( 33 ) is supplied with a temperature determined by the temperature sensor ( 21 ) for the cooling temperature in the region of the collecting space ( 13 ) and information from the modulation unit ( 27 ). This information from the modulation unit ( 27 ) is also made available to the controller ( 25 ).

Die Modulationseinheit (27) erhält als Steuergröße eine vorgegebene Periodendauer (34) und übermittelt einen Ausgangswert (35) an eine Sicherheitseinheit (36). Der Sicherheitseinheit (36) werden beim dargestellten Ausführungsbeispiel als weitere Eingangsgrößen die Temperaturinformationen des Temperatursensors (21) für die Abkühltemperatur im Bereich des Sammelraumes (13) sowie eine Meßinformation über den Kältemitteldruck zwischen Kältemittelverdichter (5) und Expansionsventil (8) zugeführt. Ebenfalls werden Informationen zu auftretenden Hochdruckstörungen berücksichtigt. Ein Ausgang (38) der Sicherheitseinheit (36) steuert ein Kältemittelverdichterrelais (39) des nicht dargestellten Kältemittelverdichters für die Kältemittelkomprimierung an. The modulation unit ( 27 ) receives a predetermined period ( 34 ) as a control variable and transmits an output value ( 35 ) to a safety unit ( 36 ). In the exemplary embodiment shown, the safety unit ( 36 ) is supplied with the temperature information of the temperature sensor ( 21 ) for the cooling temperature in the area of the collecting space ( 13 ) as well as measurement information about the refrigerant pressure between the refrigerant compressor ( 5 ) and expansion valve ( 8 ) as further input variables. Information on high pressure disorders that occur is also taken into account. An output ( 38 ) of the safety unit ( 36 ) controls a refrigerant compressor relay ( 39 ) of the refrigerant compressor (not shown) for the refrigerant compression.

Die grundsätzliche Funktion der Sicherheitseinheit (36) besteht darin, eine von der Modulationseinheit (27) vorgegebene Puls-Breiten-Modulation derart zu korrigieren, daß in jedem Fall eine gesicherte Arbeitsweise vorliegt. Das Korrigieren umfaßt beispielsweise die Vermeidung zu kurzer Einschaltperioden, eine Reduktion der Kühlwirkung bei drohender Einfriergefahr, einer Gewährleistung einer Mindesttrocknung des Gases bei hohen Taupunkttemperaturen, beispielsweise durch eine Zwangseinschaltung, sowie eine Zwangsabschaltung bei einer Detektion von kritischen Fehlerzuständen oder einer Einfriergefahr. The basic function of the safety unit ( 36 ) is to correct a pulse-width modulation specified by the modulation unit ( 27 ) in such a way that there is a reliable method of operation in any case. Correction includes, for example, avoiding switch-on periods that are too short, reducing the cooling effect when there is a risk of freezing, guaranteeing a minimum drying of the gas at high dew point temperatures, e.g. by forced switching on, and forced switching off when critical fault conditions are detected or there is a risk of freezing.

Ein Ausgangswert des Reglers (25) wird ebenfalls einem Steuermodul (40) zugeführt, das ein auch in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 dargestelltes Steuerrelais (41) für das Ablaßventil (17) ansteuert. Hierdurch ist eine lastabhängige Ansteuerung des Ablaßventils (17) möglich. An output value of the controller (25) is also supplied to a control module (40) which drives 3 illustrated control relay (41) also in Fig. 1, Fig. 2 and Fig. For the discharge valve (17). This enables a load-dependent control of the drain valve ( 17 ).

Gemäß einer typischen Auslegung der Sicherheitseinheit (36) wird die Anzahl der Schaltspiele des Kältemittelverdichters (5) begrenzt. Eine typische Begrenzung erfolgt auf maximal zwölf Schaltspiele je Stunde. Im Hinblick auf die Vermeidung zu kurzer Einschaltperioden des Kältemittelverdichters (5) beträgt eine typische Mindesteinschaltdauer etwa 30 Sekunden. Fig. 4 veranschaulicht insbesondere auch noch einmal, daß die vom Temperatursensor (21) ermittelte Abkühltemperatur direkt sowohl der Mittelwerteinheit (33) als auch der Sicherheitseinheit (36) zugeführt wird. Ebenfalls erfolgt in entgegengesetzter Signallaufrichtung eine unmittelbare Beeinflussung sowohl der Mittelwerteinheit (33) als auch des Reglers (25) durch die Modulationseinheit (27). Durch diese unmittelbare Beeinflussung durch die Modulationseinheit (27) werden die zeitlichen Abläufe bei der Mittelwertbildung und der Regelung beeinflußt. Nach Ablauf der für die Modulationseinheit (27) vorgesehenen Periodendauer (34) wird durch die Kopplung der Modulationseinheit (27) mit der Mittelwerteinheit (33) sowie dem Regler (25) sowohl die Ausgabe des aktuellen Mittelwertes als auch die Berechnung eines neuen Stellsignals ausgelöst. According to a typical design of the safety unit ( 36 ), the number of switching cycles of the refrigerant compressor ( 5 ) is limited. A typical limitation is a maximum of twelve switching cycles per hour. With a view to avoiding that the refrigerant compressor ( 5 ) is switched on too short, a typical minimum switch-on time is about 30 seconds. Fig. 4 illustrates in particular once again that the cooling temperature determined by the temperature sensor ( 21 ) is fed directly to both the mean value unit ( 33 ) and the safety unit ( 36 ). Likewise, in the opposite direction of the signal, both the mean value unit ( 33 ) and the controller ( 25 ) are directly influenced by the modulation unit ( 27 ). As a result of this direct influence by the modulation unit ( 27 ), the time sequences in the averaging and the regulation are influenced. After the period ( 34 ) provided for the modulation unit ( 27 ) has elapsed, the coupling of the modulation unit ( 27 ) with the mean value unit ( 33 ) and the controller ( 25 ) triggers both the output of the current mean value and the calculation of a new control signal.

Die dem Regler (25) zugeführte Regeldifferenz wird aus dem von der Mittelwerteinheit (33) bereitgestellten gemittelten Istwert sowie dem durch die Sollwertverschiebung (29) modifizierten Sollwert (28) berechnet. Eine Begrenzung der Schaltspiele des Kältemittelverdichters (5) kann insbesondere auch durch die Vorgabe der Periodendauer (34) für die Modulationseinheit (27) realisiert werden. The control difference fed to the controller ( 25 ) is calculated from the averaged actual value provided by the mean value unit ( 33 ) and the setpoint value ( 28 ) modified by the setpoint shift ( 29 ). The switching cycles of the refrigerant compressor ( 5 ) can be limited in particular by specifying the period ( 34 ) for the modulation unit ( 27 ).

Zur weiteren Gewährleistung einer sicheren Betriebsweise ist auch daran gedacht, eine Hochdrucküberwachung derart durchzuführen, daß bei der Detektion eines Fehlerzustandes im Hochdruckbereich der Kältemittelverdichter (5) abgeschaltet wird. Ebenfalls trägt es zur Betriebssicherheit bei, daß bei einem defekten Temperatursensors (21) für die Abkühltemperatur ein erneutes Einschalten des Kältemittelverdichters (5) unterbunden wird. Dies kann beispielsweise nach Ablauf der aktuellen Periode der Modulationseinheit (27) erfolgen, in der der Fehlerzustand detektiert wird. Zusätzlich erweist es sich auch als zweckmäßig, die Taupunkttemperatur zu überwachen und gegebenenfalls eine Störmeldung zu generieren. To further ensure safe operation, it is also contemplated to carry out high pressure monitoring in such a way that the refrigerant compressor ( 5 ) is switched off when a fault condition is detected in the high pressure area. It also contributes to operational safety in that a defective temperature sensor ( 21 ) for the cooling temperature prevents the refrigerant compressor ( 5 ) from being switched on again. This can take place, for example, after the current period of the modulation unit ( 27 ) in which the error state is detected. In addition, it also proves expedient to monitor the dew point temperature and, if necessary, to generate a fault message.

Fig. 4 veranschaulicht auch die unmittelbare Rückkopplung der Sicherheitseinheit (36) zum Regler (25). Durch diese Rückkopplung ist es möglich, bei einer zwangsweisen Zuschaltung oder Abschaltung des Kältemittelverdichters (5) eine unmittelbare Berücksichtigung dieser Information im Bereich des Reglers (25) vorzusehen. Die entsprechende Information kann hierdurch sofort bei der Berechnung des nächsten Stellsignals berücksichtigt werden. Das Einschaltverhalten und das Ausschaltverhalten der Regelung werden hierdurch bei stark wechselnden Lastbedingungen im Drucklufttrockner dem jeweiligen Betriebszustand angepaßt. Fig. 4 also illustrates the immediate feedback of the safety unit ( 36 ) to the controller ( 25 ). This feedback makes it possible to provide for this information to be taken into account in the area of the controller ( 25 ) when the refrigerant compressor ( 5 ) is forcibly switched on or off. The corresponding information can hereby be taken into account immediately when calculating the next actuating signal. The switch-on behavior and the switch-off behavior of the control are hereby adapted to the respective operating state in the case of strongly changing load conditions in the compressed air dryer.

Fig. 5 veranschaulicht in einer Querschnittdarstellung den grundsätzlichen Aufbau eines Ausführungsbeispiels für das Ablaßventil (17). Das Ablaßventil (17) weist einen Ventilkörper (42) auf, in dem Ausnehmungen als Zulauf (44) sowie Ablauf (43) angeordnet sind. Die Verbindung zwischen dem Zulauf (44) und dem Ablauf (43) wird von einer Ventildichtung (45) geöffnet oder geschlossen, die gegen einen Ventilsitz (46) von einem Hubanker (47) positionierbar ist. Der Hubanker (47) ist mit einer Kernfeder (48) versehen und wird seinerseits über eine Magnetspule (49) positioniert. Die Magnetspule (49) wird über einen Anschluß (50) mit elektrischer Energie versorgt. Fig. 5 illustrates in a cross-sectional view the basic structure of an embodiment for the drain valve ( 17 ). The drain valve ( 17 ) has a valve body ( 42 ) in which recesses are arranged as inlet ( 44 ) and outlet ( 43 ). The connection between the inlet ( 44 ) and the outlet ( 43 ) is opened or closed by a valve seal ( 45 ) which can be positioned against a valve seat ( 46 ) by a lifting armature ( 47 ). The lifting armature ( 47 ) is provided with a core spring ( 48 ) and is in turn positioned via a magnetic coil ( 49 ). The magnetic coil ( 49 ) is supplied with electrical energy via a connection ( 50 ).

Fig. 6 veranschaulicht die Funktionsweise der Sollwertverschiebung (29). Aufgetragen ist der korrigierte Sollwert (30) in Abhängigkeit vom Messwert des Temperatursensors (19) für die Umgebungstemperatur. Es ist zu erkennen, daß bis zu einem Mindestwert des Temperatursensors (19) keine Veränderung des Sollwertes (28) erfolgt. Zwischen dem Mindestwert und einem Maximalwert für die Umgebungstemperatur erfolgt eine lineare Sollwertanhebung und ab einem Maximalwert der Umgebungstemperatur erfolgt eine Sollwerterhöhung um einen konstanten Wert, der der Sollwertkorrektur bei der maximalen Umgebungstemperatur entspricht. Fig. 6 illustrates the operation of the setpoint shift ( 29 ). The corrected setpoint ( 30 ) is plotted as a function of the measured value of the temperature sensor ( 19 ) for the ambient temperature. It can be seen that up to a minimum value of the temperature sensor ( 19 ) there is no change in the target value ( 28 ). Between the minimum value and a maximum value for the ambient temperature there is a linear setpoint increase and from a maximum value of the ambient temperature there is a setpoint increase by a constant value which corresponds to the setpoint correction at the maximum ambient temperature.

Fig. 7 veranschaulicht die Funktionsweise der Hochdrucküberwachung. Bei einem Ansprechen der Hochdrucküberwachung wird der Kältemittelverdichter (5) ausgeschaltet. Nach einer Behebung des aufgetretenen Fehlers wird der Kältemittelverdichter (5) wieder freigegeben. Treten innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes beispielsweise innerhalb einer Stunde, mehr als eine vorgegebene Anzahl von Hochdruckstörungen auf, so erfolgt eine endgültige Abschaltung des Kältemittelverdichters (5). Ein typischer Maximalwert beträgt hierbei vier Hochdruckstörungen je Stunde. Eine Aktivierung des Kältemittelverdichters (5) nach dem Überschreiten dieser maximal zulässigen Anzahl von Hochdruckstörungen je Zeiteinheit kann lediglich durch einen gezielten Bedienungseingriff erfolgen. Ein automatisches Anlaufen ist nicht vorgesehen. Durch die erläuterte Hochdrucküberwachung wird ein Geräteausfall bei lediglich sporadisch auftretenden Hochdruckstörungen vermieden. Fig. 7 illustrates the functioning of the high pressure monitoring. If the high-pressure monitor responds, the refrigerant compressor ( 5 ) is switched off. After rectifying the error that has occurred, the refrigerant compressor ( 5 ) is released again. If more than a predetermined number of high-pressure faults occur within a predetermined period of time, for example within an hour, the refrigerant compressor ( 5 ) is finally switched off. A typical maximum value is four high pressure faults per hour. Activation of the refrigerant compressor ( 5 ) after this maximum permissible number of high-pressure faults per time unit has been exceeded can only be carried out by a targeted operator intervention. An automatic start is not provided. The explained high pressure monitoring prevents a device failure in the event of high pressure faults occurring only sporadically.

Fig. 7 veranschaulicht zusätzlich im Detail, daß bei einem Auftreten einer ersten Hochdruckstörung ein Überwachungstimer irr gestartet wird. Treten in dem nun abgelaufenen Überwachungsintervall mehr als die vorgegebene maximale Anzahl von Hochdruckstörungen auf, so erfolgt vorzugsweise über die verwendete Elektronik eine Sperrung des Kältemittelverdichters (5). Nach einem Ablauf des Überwachungstimers ÜT ohne Sperrung des Kältemittelverdichters (5) geht die Hochdrucküberwachung wieder in den Grundzustand über. FIG. 7 additionally illustrates in detail that a monitoring timer is started when a first high-pressure fault occurs. If more than the specified maximum number of high-pressure faults occur in the monitoring interval that has now expired, the refrigerant compressor ( 5 ) is preferably blocked via the electronics used. After the monitoring timer ÜT has expired without the refrigerant compressor ( 5 ) being blocked, the high-pressure monitoring returns to the basic state.

Im Hinblick auf die Taupunktüberwachung besteht eine typische Betriebsweise darin, bei Überschreiten eines Maximalwertes von 18° Celsius unverzögert eine Störmeldung zu generieren. Unterschreitet die Abkühltemperatur einen eingestellten Minimalwert von 0° Celsius, so wird zeitverzögert eine Störmeldung erzeugt. Die in diesem Fall vorgesehene Zeitverzögerung ermöglicht es, kurzfristig auftretende Abkühltemperaturen unterhalb von 0° Celsius zu tolerieren. Derartig kurzzeitig auftretende Temperaturbereiche können aufgrund der Puls-Breiten- Modulation in zulässiger Weise vorliegen. With regard to dew point monitoring, there is a typical mode of operation in it, when exceeding one A maximum of 18 ° Celsius without delay an alarm message to generate. If the cooling temperature falls below one set minimum value of 0 ° Celsius, so a fault message is generated with a time delay. The in this case provided time delay allows short-term occurring cooling temperatures below 0 ° Celsius tolerate. Such briefly occurring Temperature ranges can be due to the pulse width Modulation is present in a permissible manner.

Gemäß einer zusätzlichen Regelungsvariante wird bei einem Ansprechen der Minimumüberwachung für den Taupunkt ein Steuersignal für das Ablaßventil (17) generiert, so daß gegebenenfalls im Bereich des Sammelraumes (13) vorhandenes Wasser abgelassen wird. Die Gefahr eines Einfrierens im Bereich des Sammelraumes (13) oder des Ablaßventils (17) kann hierdurch verringert werden. According to an additional control variant, when the minimum monitoring for the dew point responds, a control signal for the drain valve ( 17 ) is generated, so that any water present in the area of the collecting space ( 13 ) is drained off. The risk of freezing in the area of the collecting space ( 13 ) or the drain valve ( 17 ) can thereby be reduced.

Claims

1.Procedure for drying a gas, in which the gas is cooled and condensed moisture is separated in the cooling, and in which the cooling takes place in the area of a heat exchanger which is connected to a refrigerant circuit and in which a refrigerant is conveyed by a refrigerant compressor which is coupled to an electric motor, the operation of which is coordinated by a controller, characterized in that control values generated by the control are transformed into a pulse-width-modulated control signal and that the pulse-width-modulated control signal before being supplied to the electric motor with regard to compliance checked by control requests and modified upon detection of a lack of compliance with the control requests such that the modified control signal complies with the control requests.

2. The method according to claim 1, characterized in that regulation and / or control for the electric motor is carried out.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the regulation of the electric motor as a PID Scheme is carried out.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the actual values supplied to the control Be averaged.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a setpoint ( 28 ) supplied to the control is subjected to a setpoint shift ( 29 ).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a switching cycle limitation is provided for the refrigerant compressor ( 5 ).

7. The method according to claim 6, characterized in that a maximum of twelve switching cycles per hour are provided for the refrigerant compressor ( 5 ).

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a minimum duty cycle is provided for the refrigerant compressor ( 5 ).

9. The method according to claim 8, characterized in that the minimum duty cycle is about thirty seconds be provided.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized characterized that monitoring the pressure dew point is carried out.

11. The method according to claim 10, characterized in that a forced activation of the refrigerant compressor ( 5 ) is carried out when the maximum permissible dew point is exceeded.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized characterized that a freeze monitoring is carried out becomes.

13. The method according to claim 12, characterized in that in the detection of a risk of freezing, a forced shutdown of the refrigerant compressor ( 5 ) is carried out.

14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized characterized that high pressure monitoring is carried out becomes.

15. The method according to claim 14, characterized in that a forced shutdown of the refrigerant compressor ( 5 ) is carried out when a maximum number of high pressure disturbances per unit time is exceeded.

16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that a function monitoring for a temperature sensor ( 21 ) for the cooling temperature is carried out.

17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized characterized in that an immediate feedback between security monitoring and regulation becomes.

18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that a control of a drain valve ( 17 ) for moisture separated in the compressed air drying is carried out in dependence on the pulse-width-modulated control signal for the refrigerant compressor ( 5 ).

19.Device for drying a gas, which has a heat exchanger for cooling the gas and a collecting space for separating condensed moisture, and in which the heat exchanger is connected to a refrigerant circuit which has a refrigerant compressor for refrigerant delivery and refrigerant compression, which is connected to a control device Coordinated electric motor with regard to its operating mode, characterized in that the control device ( 15 ) has a pulse-width modulation unit ( 27 ) and that the pulse-width modulation unit ( 27 ) is connected to a safety unit ( 36 ) for signal checking.

20. The apparatus according to claim 19, characterized in that the control device ( 16 ) has a controller ( 25 ).

21. The apparatus according to claim 19 or 20, characterized in that the controller ( 25 ) is designed as a PID controller.

22. Device according to one of claims 19 to 21, characterized in that the control device ( 16 ) is connected to a temperature sensor ( 21 ) for a cooling temperature of the gas to be dried.

23. Device according to one of claims 19 to 22, characterized in that the control device ( 16 ) is connected to a temperature sensor ( 19 ) for an ambient temperature.

24. Device according to one of claims 19 to 23, characterized in that the control device ( 16 ) is connected to a pressure sensor ( 23 ) for the pressure in the region of the refrigerant circuit ( 3 ).

25. The device according to claim 24, characterized in that the pressure sensor ( 23 ) is arranged in the region of a suction line of the refrigerant circuit ( 3 ).

26. Device according to one of claims 19 to 25, characterized in that a drain valve ( 17 ) for the controlled discharge of condensed moisture is arranged in the region of the collecting space ( 13 ).

27. The device according to one of claims 19 to 26, characterized in that a control relay ( 41 ) for the drain valve ( 17 ) is connected to the control device ( 16 ).