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Title:
COMPRESSOR DEVICE, AND METHOD FOR OPERATING A COMPRESSOR DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/174730
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a compressor device with a screw-type compressor (3), by way of which a compressed air/oil mixture can be produced; a compressor outlet (13); an oil separator (11), to which the compressed air/oil mixture can be transferred and by way of which compressed air and oil from the compressed air/oil mixture can be separated from one another, and the compressed air can be output to the compressor outlet (13); an oil return (15) which connects the oil separator (11) to the screw-type compressor (3), wherein the oil return comprises a fan device (19) at an oil cooler (17); and a control device (21), by means of which a rotational speed (n) of the fan device (19) and therefore also the cooling of the oil at the oil cooler (17) are adjustable.

Inventors:
GUTSCHE MICHAEL (DE)
BEHNER ANNIKA (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/055608
Publication Date:
September 21, 2023
Filing Date:
March 06, 2023
Export Citation:
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Assignee:
KAESER KOMPRESSOREN SE (DE)
International Classes:
F04C29/04; F04C18/16
Domestic Patent References:
WO2002046617A12002-06-13
Foreign References:
US5590539A1997-01-07
US20190242382A12019-08-08
US20170298937A12017-10-19
US11047390B22021-06-29
US5967757A1999-10-19
JP2015096731A2015-05-21
Attorney, Agent or Firm:
ISARPATENT - PATENT UND RECHTSANWÄLTE BARTH HASSA PECKMANN & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Kompressorvorrichtung mit: einem Schraubenverdichter (3) , mit welchem ein Druckluft-Öl- Gemisch erzeugbar ist; einem Kompressorauslass (13) ; einem Ölabscheider (11) , an welchen das Druckluft-Öl-Gemisch überführbar ist und mit welchem eine Druckluft und ein Öl aus dem Druckluft-Öl-Gemisch voneinander separierbar sind und die Druckluft an den Kompressorauslass (13) abgebbar ist ; einem Ölrücklauf (15) , welcher den Ölabscheider (11) mit dem Schraubenverdichter (3) verbindet, wobei der Ölrücklauf eine Ventilatoreinrichtung (19) an einem Ölkühler (17) umfasst; und einer Steuereinrichtung (21) , mittels welcher eine Drehzahl (n) der Ventilatoreinrichtung (19) und somit auch die Kühlung des Öls an dem Ölkühler (17) einstellbar ist, wobei mittels der Steuereinrichtung (21) ein aktueller Betriebspunkt der Kompressorvorrichtung (1) ermittelbar ist, wobei mittels einer in der Steuereinrichtung (21) hinterlegten, insbesondere vorbestimmten und/oder vorab ermittelten, Relation (41) abhängig von dem ermittelten aktuellen Betriebspunkt ein einstellbarer Wert für einen Ölkühlungs-Parameter ermittelbar ist, wobei die Relation (41) den Zusammenhang zwischen mehreren Betriebspunkten der Kompressorvorrichtung (1) und mehreren einstellbaren Werten des Ölkühlungs-Parameters wiedergibt, und wobei der ermittelte Wert des Ölkühlungs-Parameters mittels der Steuereinrichtung (21) einstellbar ist, insbesondere für einen Betrieb der Kompressorvorrichtung (1) mit einer definierten und/oder geringen spezifischen Leistung .

2. Kompressorvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Öltemperatursensor (36) zwischen dem Ölkühler (17) und dem Schraubenverdichter (3) und/oder wenigstens einem Lufttemperatursensor (25) für die von dem Schraubenverdichter (3) angesaugte Luft und/oder die Umgebungsluft und/oder einem Temperatursensor (29) für die Temperatur des Druckluft-Öl-Gemischs, insbesondere am Auslass (18) des Schraubenverdichters (3) , und/oder einem Drucksensor (31) für den Druck des Druckluft-Öl-Gemischs, insbesondere im oder am Ölabscheider (11) , und/oder einem Drucksensor (35) für den Druck der erzeugten Druckluft, insbesondere stromab des Ölabscheiders (11) und/oder an dem Kompressorauslass (13) , und wobei die Steuereinrichtung (21) mit zumindest einem dieser Sensoren verbunden und zum Auslesen dieser eingerichtet ist.

3. Kompressorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dass mittels der Steuereinrichtung (21) mehrere definierte und/oder variable Drehzahlen des Schraubenverdichters (3) einstellbar sind, und/oder dass mittels der Steuereinrichtung (21) mehrere definierte Drücke für die von der Kompressorvorrichtung (1) erzeugten Druckluft einstellbar sind.

4. Verfahren zum Betreiben einer Kompressorvorrichtung (1) , insbesondere einer Kompressorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Schraubenverdichter (3) , mit welchem ein Druckluft-Öl-Gemisch erzeugt wird; einem Kompressorauslass (13) ; einem Ölabscheider (11) , an welchen das Druckluft-Öl-Gemisch überführt wird und mit welchem eine Druckluft und ein Öl aus dem Druckluft-Öl-Gemisch voneinander separiert werden und die Druckluft an den Kompressorauslass (13) abgegeben wird; einem Ölrücklauf (15) , welcher den Ölabscheider (11) mit dem Schraubenverdichter (3) verbindet, wobei der Ölrücklauf eine Ventilatoreinrichtung (19) an einem Ölkühler (17) umfasst; und einer Steuereinrichtung (21) , mittels welcher eine Drehzahl der Ventilatoreinrichtung (19) und somit auch die Kühlung des Öls an dem Ölkühler (17) eingestellt wird, wobei mittels der Steuereinrichtung (21) ein aktueller Betriebspunkt der Kompressorvorrichtung (1) ermittelt wird, wobei mittels einer in der Steuereinrichtung (21) hinterlegten, insbesondere vorbestimmten und/oder vorab ermittelten, Relation (41) abhängig von dem ermittelten aktuellen Betriebspunkt ein einstellbarer Wert für einen Ölkühlungs-Parameter ermittelt wird, wobei die Relation (41) den Zusammenhang zwischen mehreren Betriebspunkten der Kompressorvorrichtung (1) und mehreren einstellbaren Werten des Ölkühlungs-Parameters wiedergibt, und wobei der ermittelte Wert des Ölkühlungs-Parameters mittels der Steuereinrichtung (21) eingestellt wird, insbesondere für einen Betrieb der Kompressorvorrichtung (1) mit einer definierten und/oder geringen spezifischen Leistung .

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei zur Ermittlung des aktuellen Betriebspunktes mehrere, insbesondere zwei, Betriebsparameter (p, n) der Kompressorvorrichtung (1) ermittelt werden, wobei die Relation (41) den Zusammenhang zwischen den Betriebsparametern (p, n) und dem Ölkühlungs- Parameter wiedergibt .

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei zur Ermittlung des aktuellen Betriebspunktes die Drehzahl (n) des Schraubenverdichters (3) als Betriebsparameter und der Druck (p) des erzeugten Druckluft-Öl-Gemischs, insbesondere stromauf des Ölabscheiders (11) oder in dem Ölabscheider (11) , als Betriebsparameter ermittelt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei zur Ermittlung des aktuellen Betriebspunktes die Drehzahl (n) des Schraubenverdichters (3) als Betriebsparameter und der Druck der erzeugten Druckluft, insbesondere stromab des Ölabscheiders und/oder an dem Kompressorauslass, als Betriebsparameter ermittelt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Ölkühlungs-Parameter durch die Drehzahl der dem Ölkühler (17) zugeordneten Ventilatoreinrichtung (19) gebildet ist, wobei zur Einstellung der aus der Relation abgeleiteten Drehzahl die Ventilatoreinrichtung (19) von der Steuereinrichtung angesteuert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Ölkühlungs-Parameter durch die Temperatur des erzeugten Druckluft-Öl-Gemischs, insbesondere an dem Auslass (37) des Schraubenverdichters (3) , gebildet ist, wobei die aus der Relation (41) abgeleitete Temperatur mittels der Steuereinrichtung (21) und der Ventilatoreinrichtung (19) eingestellt und/oder eingeregelt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Ölkühlungs-Parameter durch die Öltemperatur stromab des Ölkühlers (17) , insbesondere an dem Öleinlass (18) des Schraubenverdichters (3) , gebildet ist, wobei die aus der Relation abgeleitete Öltemperatur mittels der Steuereinrichtung (21) und der Ventilatoreinrichtung (19) eingestellt und/oder eingeregelt wird. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei die Relation (41) als, insbesondere aus einem Kennfeld abgeleitete und/oder mathematische, Formel oder als Kennfeld ausgebildet ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei mittels der Steuereinrichtung (21) die Temperatur der von der Kompressorvorrichtung angesaugten Luft und/oder der Umgebungsluft ermittelt wird, wobei der über die Relation ermittelte Ölkühlungs-Parameter gemäß einem vorgegebenen, insbesondere als Formel ausgebildeten, Korrekturmodell korrigiert wird, das die ermittelte Lufttemperatur berücksichtigt, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der mit dem Korrekturmodell korrigierte Ölkühlungs-Parameter mittels der Steuereinrichtung (21) eingestellt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei mittels der Steuereinrichtung (21) in dem aktuellen Betriebspunkt eine, insbesondere iterative, Suche nach einem zweiten, insbesondere optimalen, Wert des Ölkühlungs- Parameters durchgeführt wird, bei dem die Kompressorvorrichtung (1) mit einer geringeren spezifischen Leistung betrieben wird als bei dem aus der Relation abgeleiteten, insbesondere mit dem Korrekturmodell korrigierten, ersten Wert des Ölkühlungs-Parameters.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei, sofern bei der Suche der zweite Wert gefunden wird, dieser zweite Wert mittels der Steuereinrichtung (21) in dem aktuellen Betriebspunkt eingestellt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei für die, insbesondere iterative, Suche nach dem zweiten Wert mehrere unterschiedliche Werte für einen Ölkühlungs-Parameter mittels der Steuereinrichtung (21) eingestellt werden, wobei bei jedem eingestellten Wert mittels der Steuereinrichtung

(21) die spezifische Leistung der Kompressorvorrichtung (1) ermittelt wird.

Description:
Kompressorvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer

Kompressorvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kompressorvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Kompressorvorrichtung .

Übliche Kompressorvorrichtungen sind meist dazu eingerichtet , eine Kondensation der angesaugten Luftfeuchtigkeit im Kompressor zu verringern, wobei ein Berücksichtigen der Auswirkungen der Intensität der Kühlung auf die spezifische Leistung der Kompressorvorrichtung im jeweiligen Betriebspunkt unterbleibt oder vernachlässigt wird .

Üblicherweise kann ein Dehnstoffelement verbaut werden, wobei eine Verdichtungsendtemperatur eines Druckluft-Öl-Gemisches auf einen bestimmten Wert voreingestellt wird . Dieser Sollwert kann zu einer Verringerung der Kondensation der angesaugten Luftfeuchtigkeit im öleingespritzten Schraubenkompressor ausgelegt sein, jedoch ineffizient sein in Bezug auf die Intensität der Kühlung und der damit verbundenen erreichbaren spezifischen Leistung im jeweiligen Betriebspunkt .

Die Druckschrift WO 0246617 Al beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer Kompressoranlage , welches zumindest ein ölgekühltes Kompressorelement umfasst .

Aufgabe der Erfindung ist es , eine Kompressorvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Kompressorvorrichtung bereitzustellen, bei denen den die Kompressorvorrichtung mit besonders hoher Energieeffizienz betrieben werden kann . Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche . Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart .

Gemäß Patentanspruch 1 ist vorgesehen : eine Kompressorvorrichtung mit einem Schraubenverdichter mit welchem ein Druckluft-Öl-Gemisch erzeugbar ist ; einem Kompressorauslass ; einen Ölabscheider an welchen das Druckluft-Öl-Gemisch überführbar ist und mit welchem eine Druckluft und ein Öl aus dem Druckluft-Öl-Gemisch voneinander separierbar sind und die Druckluft an den Kompressorauslass abgebbar ist ; einem Ölrücklauf , welcher den Ölabscheider mit dem Schraubenverdichter verbindet , wobei der Ölrücklauf eine Ventilatoreinrichtung an einem Ölkühler umfasst ; und einer Steuereinrichtung, mittels welcher eine Drehzahl der Ventilatoreinrichtung und somit auch die Kühlung des Öls an dem Ölkühler einstellbar ist , wobei mittels der Steuereinrichtung ein aktueller Betriebspunkt der Kompressorvorrichtung ermittelbar ist , wobei mittels einer in der Steuereinrichtung hinterlegten, insbesondere vorbestimmten und/oder vorab ermittelten, Relation abhängig von dem ermittelten aktuellen Betriebspunkt ein einstellbarer Wert für einen Ölkühlungs- Parameter ermittelbar ist , wobei die Relation den Zusammenhang zwischen mehreren Betriebspunkten der Kompressorvorrichtung und mehreren einstellbaren Werten des Ölkühlungs-Parameters wiedergibt , und wobei der ermittelte Wert des Ölkühlungs-Parameters mittels der Steuereinrichtung einstellbar ist , insbesondere für einen Betrieb der Kompressorvorrichtung mit einer definierten und/oder geringen bzw . minimalen spezifischen Leistung . Des Weiteren ist gemäß Patentanspruch 4 vorgesehen : ein Verfahren zum Betreiben einer Kompressorvorrichtung, mit einem Schraubenverdichter, mit welchem ein Druckluft-Öl- Gemisch erzeugt wird; einem Kompressorauslass ; einem Ölabscheider, an welchen das Druckluft-Öl-Gemisch überführt wird und mit welchem eine Druckluft und ein Öl aus dem Druckluft-Öl-Gemisch voneinander separiert werden und die Druckluft an den Kompressorauslass abgegeben wird; einem Ölrücklauf , welcher den Ölabscheider mit dem Schraubenverdichter verbindet , wobei der Ölrücklauf eine Ventilatoreinrichtung an einem Ölkühler umfasst ; und eine Steuereinrichtung, mittels welcher eine Drehzahl der Ventilatoreinrichtung und somit auch die Kühlung des Öls an dem Ölkühler eingestellt wird, wobei mittels der Steuereinrichtung ein aktueller Betriebspunkt der Kompressorvorrichtung ermittelt wird, wobei mittels einer in der Steuereinrichtung hinterlegten, insbesondere vorbestimmten und/oder vorab ermittelten, Relation abhängig von dem ermittelten aktuellen Betriebspunkt ein einstellbarer Wert für einen Ölkühlungs-Parameter ermittelt wird, wobei die Relation den Zusammenhang zwischen mehreren Betriebspunkten der Kompressorvorrichtung und mehreren einstellbaren Werten des Ölkühlungs-Parameters wiedergibt , und wobei der ermittelte Wert des Ölkühlungs-Parameters mittels der Steuereinrichtung eingestellt wird, insbesondere für einen Betrieb der Kompressorvorrichtung mit einer definierten und/oder geringen bzw . minimalen spezifischen Leistung .

Auf diese Weise kann eine Beeinflussung der Intensität der

Kühlung einer luftgekühlten, fluideingespritzten

Kompressorvorrichtung ("Package" ) mit mindestens einem Ventilator mit variabler Drehzahl zur Förderung variabler Kühlluftmengen durch einen Kühler erreicht werden, mit dem Ziel die Maschine im jeweiligen Betriebspunkt mit der optimalen (minimalen) spezifischen Leistung, innerhalb vorgegebener Grenzen, zu betreiben . Durch diese Betriebsweise wird der Energieverbrauch der Kompressorvorrichtung reduziert . Bei der Kompressorvorrichtung kann es sich um eine ein- oder mehrstufige Kompressorvorrichtung handeln mit mindestens einem Schraubenverdichter, der mit fester oder variabler Drehzahl angetrieben wird .

Bei der spezifischen Leistung der Kompressorvorrichtung handelt es sich um den Quotienten der gesamten elektrischen Leistungsaufnahme der Kompressorvorrichtung (Dividend) und der erzeugten Liefermenge (Divisor) der Kompressorvorrichtung . Elektrische Leistung kann im Betrieb beispielsweise von der Steuereinrichtung, dem Antrieb der Ventilatoreinrichtung und dem Antrieb des Schraubenverdichters auf genommen werden . Bei der Liefermenge handelt es sich um den Volumenstrom der erzeugten Druckluft , vorzugsweise stromab des Ölabscheiders . Dieser Volumenstrom kann mit einer geeigneten Messeinrichtung gemessen werden .

Es wird darauf abgezielt , die Intensität der Kühlung der Kompressorvorrichtung durch Beeinflussung der Drehzahl des Ventilators so zu verändern und einzustellen, dass die spezifische Leistung der Kompressorvorrichtung im jeweiligen Betriebspunkt optimiert oder im Wesentlichen in die Nähe eines Optimums (d . h . Minimums ) gebracht wird . Für die Intensität der Kühlung kann es Ober- und Untergrenzen aufgrund von Restriktionen geben, deren Ursachen außerhalb des Verfahrens liegen, z . B . maximal zulässige Temperaturen von Komponenten bzw . Betriebsstoffen oder minimal zulässige

Temperaturen zur Vermeidung der Kondensation angesaugter Luftfeuchtigkeit in der der Kompressorvorrichtung . Die Intensität der Kühlung kann im Rahmen dieser zulässigen Grenzen verändert werden, auch wenn noch höhere oder noch geringere Intensitäten der Kühlung außerhalb dieser Grenzen weitere Verbesserungen der spezifischen Leistung erreichen könnten .

Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel kann die Kompressorvorrichtung einen luftgekühlten, einstufigen, öleingespritzten Schraubenverdichter mit variabler Antriebsdrehzahl des Schraubenverdichters und mit drehzahlvariablem Ventilator zur Förderung variabler Kühlluftmengen durch den Ölkühler im Ölkreislauf aufweisen .

Der Betriebspunkt kann bei diesem Ausführungsbeispiel charakterisiert sein durch den Druck am Austritt der Kompressorvorrichtung oder den internen Druck (Ölabscheider nasse Seite ) der Kompressorvorrichtung, die Drehzahl des Schraubenverdichters , die Temperatur und die Dichte der zur Verfügung stehenden Kühlluft an deren Eintritt in den Schraubenverdichter, die aus den Installationsbedingungen des Kompressors resultierenden Strömungswiderstände für die Kühlluft an deren Eintritt bzw . Austritt , den aktuellen Eigenschaften des Öls ( z . B . Viskositätsklasse und Viskositätsindex) , den Verschmutzungszustand der Ölabscheidepatrone und den Verschmutzungszustand des Kühlers . Dieser Betriebspunkt kann sich aus äußeren Randbedingungen, dem aktuellen Alterungszustand von Komponenten oder Betriebsstoffen im Kompressor, dem in der Kompressorsteuerung implementierten Druck- bzw . Volumenstromregelungsverfahren (Liefermengenreglungsverfahren) und/oder durch Steuerbefehle einer übergeordneten Steuerung an die Kompressorsteuerung ergeben . Der Betriebspunkt kann dabei als zeitlich veränderlich und zu jedem Zeitpunkt als vorgegeben betrachtet werden .

Eine Vergrößerung der Lüfterdrehzahl bewirkt eine höhere Leistungsaufnahme des Lüfterantriebs sowie eine Steigerung der Kühlluftmenge und damit eine intensivere Kühlung des Kompressors ( in der konkreten Ausführung : des Öls im Ölkühler) . Eine intensivere Kühlung bewirkt auch eine Absenkung der Temperatur, mit der das Öl in den Schraubenverdichter eingespritzt wird, und der Temperatur, mit der das Luft-Öl-Gemisch den Schraubenverdichter verlässt (Verdichtungsendtemperatur, VET) . Niedrigere Öltemperaturen bewirken eine höhere Betriebsviskosität des Öls und höhere Viskositätsverluste beim Transport des Öls durch den Schraubenverdichter, was dessen benötigte Wellenleistung erhöht . Eine höhere Betriebsviskosität verbessert die Dichtwirkung des Öls im Schraubenverdichter und reduziert dadurch die internen Leckageverluste im Verdichtungsvorgang, was wiederum Auswirkungen auf die Liefermenge und die benötigte Wellenleistung des Schraubenverdichters hat .

Die Stärke und das Vorzeichen der Auswirkung, die eine Vergrößerung der Lüfterdrehzahl bzw . eine Intensivierung der Kühlung auf die Liefermenge und die benötigte Wellenleistung des Schraubenverdichters haben, hängen vom Betriebspunkt und von der aktuellen Lüfterdrehzahl ab . Während beispielsweise eine Vergrößerung der Lüfterdrehzahl immer eine Erhöhung der Leistungsaufnahme des Lüfterantriebs zur Folge hat , kann eine Vergrößerung der Lüfterdrehzahl - je nach aktuellem Betriebspunkt und aktueller Lüfterdrehzahl - die Liefermenge oder die benötigte Wellenleistung des Schraubenverdichters vergrößern oder verkleinern .

Bei einer Verringerung der Lüfterdrehzahl treten analoge Effekte mit anderem Vorzeichen auf .

Eine Veränderung der Lüfterdrehzahl kann im jeweiligen Betriebspunkt zusammenfassend folgende Effekte bewirken :

• eine Veränderung der Leistungsaufnahme des Lüfterantriebs

• eine Veränderung der benötigten Wellenleistung des Schraubenverdichters

• eine Veränderung der Liefermenge des Schraubenverdichters

Diese Größen gehen gemeinsam in die spezifische Leistung (Quotient der gesamten elektrischen Leistungsaufnahme und der Liefermenge ) der Kompressorvorrichtung ein . Es gibt eine Lüfterdrehzahl , bei der in der Überlagerung der genannten Effekte die spezifische Leistung der Kompressorvorrichtung im jeweiligen Betriebspunkt optimal , d . h . minimal ist . Diese kann als optimale Lüfterdrehzahl bezeichnet werden, zu der eine optimale Intensität der Kühlung, insbesondere eine optimale VET oder eine optimale Öleinspritztemperatur, gehört .

Es soll erreicht werden, die optimale Lüfterdrehzahl bzw . die optimale Intensität der Kühlung, insbesondere die damit zusammenhängende optimale VET, im Betrieb der Kompressorvorrichtung im Wesentlichen einzustellen und der zeitlichen Veränderung des Betriebspunkts nachzuführen, sofern die Intensität der Kühlung dabei innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt , oder diesem Optimum möglichst nahe zu kommen, soweit dies unter Einhaltung der zulässigen Grenzen für die Intensität der Kühlung möglich ist .

Diese zulässigen Grenzen können sowohl fest vorgegeben oder variabel sein . Ein Beispiel für eine fest vorgegebene Grenze für die Intensität der Kühlung kann eine VET-Obergrenze sein, um der Ölalterung entgegenzuwirken .

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Kompressorvorrichtung einen Öltemperatursensor zwischen dem Ölkühler und dem Schraubenverdichter auf . Die Kompressorvorrichtung kann wenigstens einen Lufttemperatursensor für die von dem Schraubenverdichter angesaugte Luft und/oder die Umgebungsluft aufweisen . Die Kompressorvorrichtung kann weiter einen Temperatursensor für die Temperatur des Druckluft-ÖL-Gemischs , insbesondere am Auslass des Schraubenverdichters , umfassen . Weiter kann die Kompressorvorrichtung auch einen Drucksensor für den Druck des erzeugten Druckluft-Öl-Gemisch, insbesondere im oder am Ölabscheider, umfassen . Die Kompressorvorrichtung kann auch einen Drucksensor für den Druck der erzeugten Druckluft , insbesondere stromab des Ölabscheiders oder an dem Kompressorauslass , aufweisen . Die Steuereinrichtung kann mit zumindest einem dieser Sensoren verbunden und zum Auslesen dieser eingerichtet sein .

Es können mittels der Steuereinrichtung mehrere definierte Drücke für die von der Kompressorvorrichtung erzeugte Druckluft , insbesondere manuell oder automatisiert , eingestellt werden . Für einen variablen Betrieb können mittels der Steuereinrichtung mehrere definierte Drehzahlen des Schraubenverdichters eingestellt werden . Dabei kann die Steuereinrichtung beispielsweise druckabhängig verschiedene Drehzahlen anfahren, die sich aus dem Druckluftbedarf des Verbrauchers ergeben .

In einer bevorzugten Verfahrensführung können zur Ermittlung des aktuellen Betriebspunktes mehrere , insbesondere zwei , Betriebsparameter der Kompressorvorrichtung ermittelt werden, wobei die Relation den Zusammenhang zwischen den Betriebsparametern und dem Ölkühlungs-Parameter wiedergibt . Durch die Berücksichtigung von zwei den Betriebspunkt charakterisierenden Betriebsparametern in der Relation kann der Betrieb besonders einfach und effektiv optimiert werden .

Besonders bevorzugt werden zur Ermittlung des aktuellen Betriebspunktes die Drehzahl des Schraubenverdichters als Betriebsparameter und der Druck des erzeugten Druckluft-Öl- Gemischs , insbesondere in oder an dem Ölabscheider, als Betriebsparameter ermittelt . Somit wird der Ölkühlungs- Parameter abhängig von diesen zwei Betriebsparametern über die Relation ermittelt . Die Ermittlung des Drucks des Druckluft-Öl-Gemischs ist dabei vorteilhaft , da sich ein gegebenenfalls steigender Druckverlust des Ölabscheiders , insbesondere einer Ölabscheidepatrone des Ölabscheiders , nicht auf den Druck des Druckluft-Öl-Gemischs bzw . auf den Druck auf der nassen Seite des Ölabscheiders auswirkt .

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zur Ermittlung des aktuellen Betriebspunktes die Drehzahl des Schraubenverdichters als Betriebsparameter und der Druck der erzeugten Druckluft stromab des Ölabscheiders , insbesondere an dem Kompressorauslass , als Betriebsparameter ermittelt werden . Der Ölkühlungs-Parameter wird dann abhängig von diesen zwei Betriebsparametern über die Relation ermittelt . Grundsätzlich kann der Ölkühlungs-Parameter durch die Drehzahl der dem Ölkühler zugeordneten Ventilatoreinrichtung gebildet sein, wobei zur Einstellung der aus der Relation abgeleiteten Drehzahl die Ventilatoreinrichtung von der Steuereinrichtung definiert angesteuert und somit die Drehzahl eigestellt wird .

Vorzugsweise ist der Ölkühlungs-Parameter jedoch durch die Temperatur des erzeugten Druckluft-Öl-Gemischs , insbesondere an dem Auslass des Schraubenverdichters , gebildet , wobei die aus der Relation abgeleitete Temperatur des erzeugten Druckluft-Öl-Gemischs mittels der Steuereinrichtung und der Ventilatoreinrichtung eingestellt und/oder eingeregelt wird .

Eine besonders einfache Ausführung kann darin bestehen, ein üblicherweise in der Kompressorvorrichtung vorhandenes Regelverfahren für die VET, welches die Lüfterdrehzahl als Stellgröße verwendet , zu modifizieren . Die Modifikation besteht darin, für den jeweiligen Betriebspunkt einen Sollwert für die VET zu bestimmen und zu verwenden, bei dessen Einregelung sich die optimale Lüfterdrehzahl bzw . die optimale Intensität der Kühlung einstellt , welche zur optimalen bzw . minimalen spezifischen Leistung gehört .

Alternativ kann der Ölkühlungs-Parameter auch durch die Öltemperatur stromab des Ölkühlers , insbesondere an dem Öleinlass des Schraubenverdichters , gebildet sein, wobei die aus der Relation abgeleitete Öltemperatur mittels der Steuereinrichtung und der Ventilatoreinrichtung eingestellt und/oder eingeregelt wird .

Zweckmäßig kann die Relation als , insbesondere aus einem Kennfeld abgeleitete und/oder mathematische , Formel ausgebildet sein . Bevorzugt bildet die Formel dabei als Kennfeld-Approximation ein im Versuch ermitteltes Kennfeld ab . Alternativ kann die Relation auch als Kennfeld ausgebildet und in der Steuereinrichtung hinterlegt sein .

Um beispielsweise den für den jeweiligen Betriebspunkt optimalen Sollwert der VET zu ermitteln, kann in Versuchsreihen für mehrere Betriebspunkte jeweils die jenige VET bestimmt werden, bei der die spezifische Leistung optimal ist . Aus den Versuchsreihen kann ein Kennfeld erstellt werden, aus dem für jeden Betriebspunkt der optimale Sollwert der VET entnommen oder berechnet werden kann, dessen Einregelung durch Veränderung der Lüfterdrehzahl in guter Näherung eine optimale spezifische Leistung des Schraubenkompressors ergibt . Dieses erstellte Kennfeld kann zur Bestimmung des optimalen VET-Sollwertes im aktuellen Betriebspunkt verwendet werden .

Bei der Herleitung des Kennfelds kann auf einzelne den Betriebspunkt charakterisierende Größen, die eine vergleichsweise geringe Auswirkung auf die optimale Intensität der Kühlung haben, verzichtet werden . Beispielsweise kann sich ein in der Praxis zuverlässig funktionierendes und die optimale spezifische Leistung in guter Näherung erreichendes Verfahren schon dann ergeben, wenn die Betriebspunkte nur durch den Druck am Austritt der Kompressorvorrichtung und die Drehzahl des Schraubenverdichters charakterisiert und für alle anderen, den Betriebspunkt charakterisierenden Größen, jeweils feste Referenzwerte zugrunde gelegt werden .

Beispiele für feste Referenzwerte , die bei der Erstellung des Kennfeldes zugrunde gelegt werden können, können die Temperatur der zur Verfügung stehenden Kühlluft (man referenziert das zu erstellende Kennfeld auf ein Kühllufttemperatur von z . Bsp . 20 °C) und ein bestimmtes Öl im Neuzustand (Viskositätsklasse und Viskositätsindex) sein .

In einer bevorzugten Verfahrensführung kann mittels der Steuereinrichtung die Temperatur der von der Kompressorvorrichtung angesaugten Luft und/oder der Umgebungsluft ermittelt werden, wobei der über die Relation ermittelte Ölkühlungs-Parameter gemäß einem vorgegebenen, insbesondere als mathematische Formel ausgebildeten, Korrekturmodell korrigiert wird, das die ermittelte Lufttemperatur berücksichtigt , wobei bevorzugt vorgesehen ist , dass der mit dem Korrekturmodell korrigierte Ölkühlungs-Parameter dann mittels der Steuereinrichtung eingestellt wird . So kann die aktuelle Lufttemperatur einfach und effektiv berücksichtigt werden .

Ein Nachteil von Ausführungsformen, die ausschließlich auf Kennfeldern basieren, kann darin bestehen, dass das Verfahren keine Rückmeldung darüber erhält , ob bzw . in welcher Güte die auf Kennfeldwerten basierende Vorgabe von Sollwerten tatsächlich zur Einstellung einer optimalen Intensität der Kühlung bzw . einer optimalen spezifischen Leistung führt . Werden im Kennfeld relevante , den Betriebspunkt charakterisierende Größen nicht berücksichtigt , kann es relevante Unterschiede zwischen der im jeweiligen Betriebspunkt tatsächlich optimalen Intensität der Kühlung und der auf Basis der Kennfeldwerte eingestellten Intensität der Kühlung geben, so dass die tatsächliche spezifische Leistung nicht das Optimum erreicht . Verzichtet man bei der Erstellung des Kennfeldes beispielsweise auf die Berücksichtigung der Temperatur der zur Verfügung stehenden Kühlluft und führt die zur Erstellung des Kennfeldes verwendeten Versuchsreihen nur bei einer Referenztemperatur durch, dann haben bei der Ausführung des Verfahrens in der Realität unterschiedliche Temperaturen der zur Verfügung stehenden Kühlluft eine Auswirkung auf die vom Verfahren eingestellte Intensität der Kühlung . Versuchsreihen zeigen, dass sich bei einer höheren Temperatur der zur Verfügung stehenden Kühlluft und ansonsten unveränderten, den Betriebspunkt charakterisierenden Größen, die optimale spezifische Leistung bei einer höheren VET einstellt , zu der wiederum eine optimale Lüfterdrehzahl bzw . eine optimale Intensität der Kühlung gehört .

Soll beispielsweise die aktuelle Temperatur der zur Verfügung stehenden Kühlluft Berücksichtigung finden, kann beispielsweise die aus Kennfeldern bestimmte Soll-VET im Betriebspunkt mathematisch korrigiert werden . In erster Näherung können Abweichungen zur Referenztemperatur bei der Berechnung der Soll-VET wie folgt beschrieben werden,

VET soll ; korr = VET soll + [ ( t a -t r ) *n /n max ] wenn t a die Temperatur der zur Verfügung stehenden Kühlluft beschreibt und t r die Referenztemperatur ist , bei der das Kennfeld erstellt wurde und n die Drehzahl des Schraubenverdichters ist .

In einer weiteren bevorzugten Verfahrensführung kann mittels der Steuereinrichtung in dem aktuellen Betriebspunkt eine , insbesondere iterative , Suche nach einem zweiten, insbesondere optimalen, Wert des Ölkühlungs-Parameters durchgeführt werden, bei dem die Kompressorvorrichtung mit einer geringeren spezifischen Leistung betrieben wird als bei dem aus der Relation abgeleiteten, insbesondere korrigierten, ersten Wert des Ölkühlungs-Parameters . So kann eine Betriebsweise der Kompressorvorrichtung mit besonders geringer spezifischer Leistung erreicht werden .

Vorzugsweise wird, sofern bei der Suche der zweite Wert gefunden wurde , dieser zweite Wert mittels der Steuereinrichtung in dem aktuellen Betriebspunkt eingestellt .

In einer bevorzugten konkreten Ausgestaltung werden für die , insbesondere iterative , Suche nach dem zweiten Wert mehrere Werte für einen Ölkühlungs-Parameter mittels der Steuereinrichtung eingestellt , wobei bei jedem eingestellten Wert mittels der Steuereinrichtung die spezifische Leistung der Kompressorvorrichtung ermittelt und/oder abgeschätzt wird .

Handelt es sich bei dem in der Relation berücksichtigten Ölkühlungs-Parameter um die Drehzahl des Ventilators , können bei der Suche nach dem zweiten Wert mehrere Werte für die die Drehzahl des Ventilators eingestellt werden . Handelt es sich bei dem in der Relation berücksichtigten Ölkühlungs- Parameter um die VET, können bei der Suche nach dem zweiten Wert mehrere Werte für die VET oder die Drehzahl des Ventilators eingestellt werden . Handelt es sich bei dem in der Relation berücksichtigten Ölkühlungs-Parameter um die Öleinspritztemperatur, können bei der Suche nach dem zweiten Wert mehrere Werte für die Öleinspritztemperatur oder die Drehzahl des Ventilators eingestellt werden . Die iterative Suche kann beispielsweise wie folgt realisiert werden :

Ausgehend von einem Startpunkt ( z . Bsp . der Betrag von | VET soll - VET Ist | < 0 , 5 K) können zunächst iterativ inkrementelle Veränderungsschritte der Intensität der Kühlung durchgeführt werden . Nachfolgend kann die Auswirkung der Veränderungsschritte auf die spezifische Leistung beurteilt und auf dieser Basis der nächste Veränderungsschritt bestimmt werden, der die spezifische Leistung voraussichtlich verbessert . Hat sich beispielsweise die spezifische Leistung durch den vorangehenden Veränderungsschritt , in dem eine Erhöhung der Lüfterdrehzahl um ein Drehzahlinkrement durchgeführt wurde , verbes sert (d . h . reduziert ) , kann im darauf folgendem Veränderungsschritt die Lüfterdrehzahl erneut um ein Drehzahlinkrement erhöht werden . Andernfalls kann die Lüfterdrehzahl um ein Drehzahlinkrement verringert werden . Die Größe eines Drehzahlinkrements zur Veränderung der Lüfterdrehzahl , kann am Beginn der Iteration z . B . 20 U/min sein . Der Betrag des Drehzahlinkrements kann vorteilhafterweise an die im vorangehenden Veränderungsschritt beobachtete Veränderung der spezifischen Leistung in Relation zum vorangehenden Drehzahlinkrement angepasst werden ( Schrittweitensteuerung) . Dadurch können vorteilhafterweise kleine Veränderungsschritte ausgeführt werden, wenn die Intensität der Kühlung in der Nähe des Optimums liegt , und große Veränderungsschritte , wenn die aktuelle Intensität der Kühlung weit vom Optimum entfernt ist .

Für die Beurteilung der Veränderung der spezifischen

Leistung bei inkrementell iterativen Verfahren gibt es mehrere Alternativen . Beispielsweise können die gesamte elektrische Leistungsaufnahme und die Liefermenge des Schraubenverdichters durch geeignete Sensoren gemessen und die Messwerte dem Verfahren zur Verfügung gestellt werden . Daraus kann im Verfahren die spezifische Leistung als Quotient der gesamten elektrischen Leistungsaufnahme und der Liefermenge des Schraubenverdichters berechnet werden . Die Beurteilung der Veränderung besteht dann in einem Vergleich der auf Basis der Messwerte errechneten spezifischen Leistungen vor und nach dem Veränderungsschritt . Alternativ können diese Mes swerte auch ganz oder teilweise durch sog . "virtuelle Sensoren" bzw . "virtuelle Sensorwerte" ersetzt werden . Dabei handelt es sich um Werte , die auf Basis geeigneter Modelle berechnet bzw . simuliert werden und die eine gute Näherung der tatsächlichen Werte der physikalischen Größe darstellen, auch wenn für diese physikalischen Größen keine Mes swerte realer Sensoren zur Verfügung stehen oder verwendet werden . Beispielsweise stellen übliche Frequenzumrichter über ihre Schnitt stellen Näherungswerte der elektrischen Leistungsaufnahme des Frequenzumrichters bereit , die zumindest teilweise auf solchen "virtuellen Sensoren" basieren .

Die Kompressorvorrichtung kann sich vorteilhaft auch durch die bereits im Rahmen des Verfahrens genannten Merkmale und Vorteile auszeichnen und umgekehrt .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielhaft näher erläutert . Es zeigen :

Figur 1 in einer schematischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kompressorvorrichtung; Figur 2 ein Diagramm, anhand dem die Betriebsweise der Kompressorvorrichtung erläutert wird;

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Kennfelds für den Betrieb der Kompressorvorrichtung;

Figur 4 eine Tabelle , anhand der die Ermittlung des

Kennfelds erläutert wird; und

Figur 5 in einer Darstellung gemäß Figur 2 ein zweites

Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kompressorvorrichtung .

In Figur 1 ist eine Kompressoranlage als Kompressorvorrichtung 1 schematisch gezeigt . Die Kompressorvorrichtung 1 weist einen öleingespritzten Schraubenverdichter 3 zur Erzeugung von Druckluft auf . Der Verdichter 3 wird über einen Antriebsmotor 5 angetrieben, der hier als Elektromotor ausgebildet ist .

Im Betrieb des Verdichters 3 wird Luft 8 über einen Lufteinlass 6 angesaugt und in einem Verdichtungsraum des Verdichters 3 verdichtet sowie mit Öl vermischt . Das aus dem Verdichter 3 strömende Druckluft-Öl-Gemisch 9 wird einem Ölabscheidebehälter als Ölabscheider 11 zur Abscheidung von Öl aus der erzeugten Druckluft zugeführt . Ausgehend von dem Ölabscheider 11 wird die von Öl gereinigte Druckluft 12 zu einem Kompressorauslass 13 der Kompressorvorrichtung 1 geleitet . Zwischen Ölabscheider 11 und Kompressorauslass 13 kann zusätzlich ein in den Figuren nicht gezeigter Druckluf tkühler zur Kühlung der erzeugten Druckluft angeordnet sein . Das abgeschiedene Öl 15 wird über einen Ölrücklauf 16 mit einem Ölkühler 17 zurück zu dem Verdichter

3 geleitet und in dessen Verdichtungsraum eingespritzt .

Dem Ölkühler 17 ist eine Ventilatoreinrichtung 19 zugeordnet , über den Kühlluft an den Ölkühler 17 gefördert werden kann . Der Ventilator bzw . Lüfter 19 wird hier über einen drehzahlgeregelten Antriebsmotor 20 angetrieben . Die Drehzahl des Lüfters 19 kann über die Steuereinrichtung 21 der Kompressoranlage 1 variabel mit definierten Drehzahl- Werten eingestellt werden . Auf diese Weise wird auch die von dem Lüfter 19 an den Ölkühler 17 geförderte Kühlluft und somit die Kühlung des Öls 15 eingestellt .

Über die Steuerung 21 kann auch die Drehzahl des Schraubenverdichters 3 variabel mit definierten Drehzahl- Werten eingestellt werden . Zudem werden an die Steuerung 21 Messwerte mehrerer Sensoren 25 , 29 , 31 , 35 , 36 übermittelt .

Mit dem Temperatursensor 25 wird die Temperatur T der von dem Schraubenverdichter 3 angesaugten Luft 8 gemessen . Alternativ zu der Temperatur der angesaugten Luft kann auch die Temperatur der Umgebungsluft gemessen werden . Über den Temperatursensor 29 wird die Temperatur T (Verdichtungsendtemperatur, VET) des Druckluft-Öl-Gemischs 9 an dem Auslass 37 des Verdichters 3 gemessen . Mit dem Drucksensor 31 wird der interne Druck p des Druckluft-Öl- Gemischs 9 in dem Ölabscheider 11 , in Strömungsrichtung gesehen, stromauf eines Ölabscheideelements 39 bzw . auf der nassen Seite des Ölabscheiders 11 gemessen . Mit dem stromab des Ölabscheiders 11 angeordneten Drucksensor 35 wird der Druck p der erzeugten Druckluft an dem Kompressorauslass 13 (Anlageenddruck) gemessen . Zudem wird mit dem Temperatursensor 36 die Temperatur T des Öls 15 stromab des Ölkühlers 17 an dem Öleinlass 18 des Verdichters 3 (Öleinspritztemperatur) gemessen .

In der Steuerung 21 ist auch eine als mathematische Formel ausgebildete Relation gespeichert . Mit der Formel wird ein in Versuchsreihen ermitteltes Kennfelds 41 (Figur 3 ) abgebildet bzw . approximiert . Über die Formel kann durch die Steuerung 21 eine Verdichtungsendtemperatur (VET) als Ölkühlungs-Parameter ermittelt werden, bei der die Kompressoranlage 1 in ihrem aktuellen Betriebspunkt mit einer besonders geringen spezifischen Leistung und entsprechend mit besonders hoher Energieeffizienz betrieben wird . Diese VET kann über die verstellbare Drehzahl des Ventilators 19 und den Temperatursensor 29 mit der Steuerung 21 eingeregelt werden .

Gemäß Figur 3 sind in das Kennfeld 41 der interne Druck p des Druckluft-Öl-Gemischs 9 in dem Ölabscheider 11 und die aktuelle Drehzahl n des Verdichters 3 als Betriebsparameter eingetragen, die den aktuellen Betriebspunkt der Kompressorvorrichtung 1 charakterisieren . Grundsätzlich könnten auch weitere oder andere Betriebsparameter in dem

Kennfeld 41 berücksichtigt werden .

Bei drehzahlgeregelten Schraubenverdichtern kann die aktuelle Drehzahl n des Schraubenverdichters bereits in der Steuerung vorliegen, wobei dieser Wert in dem Frequenzumformer des Antriebsmotors berechnet werden kann . Es ist gleichfalls möglich die aktuelle Drehzahl n des Verdichters 3 im Betrieb zu messen .

In das Kennfeld 41 ist zudem die VET eingetragen . Bei der schematischen Darstellung des Kennfelds 41 in Figur 3 sind beispielhaft drei Temperaturbereiche 43 , 45 , 47 der VET mit unterschiedlichen Schraffierungen eingetragen . Die Temperaturbereiche 43 , 45 , 47 werden über die Temperatur- Skala 49 ersichtlich .

Das Kennfeld 41 gibt den Zusammenhang zwischen den Betriebsparametern und der VET wieder . Abhängig von den Werten der Betriebsparameter kann durch die Steuerung 21 aus dem Kennfeld 41 der zugeordnete Wert der VET abgeleitet werden . Bei dem zugeordneten Wert handelt es sich um die jenige VET, bei der die Kompressoranlage 1 in ihrem aktuellen Betriebspunkt mit einer besonders geringen spezifischen Leistung betrieben wird . Je nach Druck p und Drehzahl n können sich somit unterschiedliche VET ergeben, bei denen die Kompressoranlage 1 mit besonders geringer spezifischer Leistung betrieben wird .

Dem Kennfeld 41 kann zudem entnommen werden, das s bei einem bestimmten internen Druck p bei einer höheren Drehzahl n eine VET aus dem Kennfeld 41 abgeleitet wird, die höher ist als die VET bei einer niedrigeren Drehzahl n . Somit wird hier mit der Steuerung 21 bei einer höheren Drehzahl n eine höhere VET als bei einer niedrigeren Drehzahl n eingeregelt bzw . eingestellt , um die Kompressoranlage 1 mit einer besonders geringen spezifischen Leistung zu betreiben .

Ebenso kann dem Kennfeld 41 entnommen werden, dass bei bestimmten Drehzahlen n bei einem höheren internen Druck p eine VET aus dem Kennfeld 41 abgeleitet wird, die geringer ist als die VET bei einem geringeren internen Druck p . Die in der Steuerung 21 gespeicherte mathematische Formel zur Abbildung bzw. Approximation des Kennfelds 41 kann beispielsweise wie folgt lauten : y (x; z ) = P0+Pl*x+P2 *x 2 +P3x 3 +P4 *l/x+P5*z+P 6*z 2 +P7 *z 3 +P8*x*z

Bei PO bis P8 handelt es sich um konstante Werte , die zur Approximation des Kennfelds 41 ermittelt wurden . Bei y handelt es sich um die VET, bei x um die Drehzahl n des Schraubenverdichters 3 und bei z um den internen Druck p . Alternativ zu der Formel kann auch das Kennfeld 41 als Relation in der Steuerung 21 gespeichert sein .

Alternativ zu der Verdichtungsendtemperatur (VET) können die Öleinspritztemperatur oder die Drehzahl des Ventilators 19 als Ölkühlungs-Parameter in dem Kennfeld 41 oder der Formel berücksichtigt werden .

Alternativ zu dem internen Druck p des Ölabscheiders 11 könnte der Anlagenenddruck p als Betriebsparameter in der Relation berücksichtigt werden .

Anhand von Figur 2 wird ein beispielhafter Betrieb der Kompressorvorrichtung 1 erläutert :

Zunächst wird durch die Steuerung 21 in einem Schritt 51 eine Ermittlung der einzustellenden VET soll durchgeführt . Dabei wird in Abhängigkeit von dem ermittelten aktuellen internen Druck p und der ermittelten aktuellen Drehzahl n des Schraubenverdichters 3 über die als Formel ausgebildete Relation die jenige VET ermittelt , bei der die Kompressorvorrichtung 1 mit besonders geringer spezifischer Leistung betrieben wird . Diese ermittelte VET wird auch als VET soll bezeichnet . Die VET soll wird während des Betriebs der Kompressorvorrichtung 1 fortlaufend ermittelt .

Anschließend wird in einem Schritt 53 durch die Steuerung 21 geprüft , ob eine zusätzliche mathematische Korrektur der ermittelten VET soll durchgeführt werden soll . Ein Kriterium, ob eine mathematische Korrektur durchgeführt wird oder nicht , kann die Abweichung der aktuellen Temperatur T a der angesaugten Luft zu einer definierten Referenztemperatur T r sein, z . Bsp . | T a -T r | > 1K (Kelvin) .

Über die mathematische Korrektur kann in bestimmten Betriebssituationen eine VET mit höherer Energieeffizienz als bei der aus der Formel abgeleiteten VET soll im aktuellen Betriebspunkt , d . h . bei aktuellem internen Druck p und aktueller Drehzahl n des Verdichters 3 , ermittelt werden . Sofern keine mathematische Korrektur erforderlich ist , wird ein Wert Δ VET m auf 0 K (Kelvin) festgelegt . Sofern eine mathematische Korrektur durchgeführt werden soll , wird in einem Schritt 55 der Wert von Δ VET m in Abhängigkeit von einer definierten Referenztemperatur T r , der aktuellen Temperatur T a der angesaugten Luft , der aktuellen Drehzahl n des Verdichters 3 und einer definierten maximalen Drehzahl n ma x des Verdichters 3 ermittelt . Dabei kann beispielhaft die folgende , in der Steuerung 21 gespeicherte Formel als Korrekturmodell verwendet werden : Δ VET m = [ (T a -T r ) *n / n max ]

Die definierte Referenztemperatur T r ist dabei die Temperatur der mit dem Lüfter 19 geförderten Kühlluft , die in den Versuchsreihen zur Ermittlung des Kennfelds 41 gewählt wurde. Es wird zudem davon ausgegangen, dass die mit dem Temperatursensor 25 gemessene aktuelle Ansaugtemperatur T a des Kompressors der aktuellen Kühllufttemperatur des Kompressors entspricht.

In einem Schritt 56 wird durch die Steuerung 21 der Wert

VET soll, korr1 aus der Summe von VET soll und ΔVET m ermittelt :

VET soll, korr 1 = VET soll + ΔVET m

Schließlich wird in einem Schritt 57 durch die Steuerung 21 geprüft, ob eine zusätzliche iterative Suche nach einer VET mit einer geringeren spezifischen Leistung (zweiter VET- Wert) als bei VET soll, korr1 (erster VET-Wert) in dem aktuellen Betriebspunkt durchgeführt werden soll. Die iterative Suche kann beispielsweise durchgeführt werden, wenn es bei der Kompressorvorrichtung 1 die Möglichkeit gibt, die Auswirkungen der bei der iterativen Suche einzustellenden unterschiedlichen VET-Werte auf die spezifische Leistung der der Kompressorvorrichtung 1 zu bewerten, beispielsweise über eine geeignete Sensorik. Sofern keine zusätzliche iterative Suche durchgeführt werden soll, wird ein Wert ΔVET i auf 0 K festgelegt. Sofern eine iterative Suche durchgeführt werden soll, wird in einem Schritt 59 zunächst folgende Bedingung geprüft :

I VET soll, korr1 — VET Ist | < 0,5 K (Kelvin)

Bei VET Ist handelt es sich um die mit dem Temperatursensor 29 gemessene aktuelle Temperatur der VET. Der Wert 0,5 K stellt einen beispielhaften Wert für eine definierte Temperaturdifferenz dar. Sofern die Bedingung erfüllt ist, wird in einem Schritt 61 die iterative Suche ( Iterationsschleife ) durchgeführt . Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist , wird keine iterative Suche durchgeführt , das wäre z . Bsp . der Fall nach einem Drehzahlwechsel im Lastbetrieb, der eine neue VET soll zu Folge hat . In diesem Fall wird der Wert von ΔVET i auf 0 K festgelegt .

Bei der iterativen Suche wird bei unterschiedlichen eingeregelten VET jeweils die spezifische Leistung der Kompressorvorrichtung 1 ermittelt . Hierzu kann mittels einer geeigneten Sensorik während des Betriebs der Kompressorvorrichtung 1 die elektrische Leistungsaufnahme der Steuereinrichtung 21 , des Antriebs 5 des Verdichters 3 und des Antriebs 20 des Lüfters 19 sowie die Liefermenge der Kompressorvorrichtung 1 gemessen werden .

Beispielsweise kann bei der iterativen Suche zunächst die spezifische Leistung bei VET soll , ko r r 1 ermittelt werden . Anschließend wird die VET um definierte Werte erhöht oder verringert , wobei bei jeder eingestellten VET die spezifische Leistung ermittelt wird . Alternativ könnte auch die Drehzahl des Ventilators 19 um definierte Werte erhöht oder verringert werden, wobei bei jeder eingestellten Drehzahl die spezifische Leistung ermittelt wird .

Schließlich wird die jenige VET ermittelt , bei der die spezifische Leistung der Kompressorvorrichtung 1 vergleichsweise am geringsten und somit die Energieeffizienz am höchsten ist .

Aus dem Ergebnis der iterativen Suche wird in einem Schritt 63 der Korrekturwert ΔVET i abgeleitet . In einem Schritt 64 wird durch die Steuerung 21 der Wert

VET soll , korr 2 aus der Summe von VET soll , ko r r 1 und ΔVET i ermittelt :

VET soll , korr 2 — VET soll , korr 1 + ΔVET i

Zusätzlich wird durch die Steuerung 21 geprüft , ob die ermittelte VET soll , korr2 in dem folgenden zulässigen Wertebereich liegt :

VET min < = VET soll , korr 2 < = VET max

VET soll , korr 2 soll eine definierte VET min nicht unterschreiten, wodurch einer Kondensatbildung in der Kompressorvorrichtung 1 entgegengewirkt wird . VET min wird abhängig von der Temperatur der angesaugten Luft und der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft von der Steuerung 21 ermittelt . Zudem soll VET soll , korr 2 eine definierte VETmax nicht überschreiten, um einer Verringerung der Qualität des Öls 15 entgegenzuwirken . VETmax ist hier ein konstanter Wert . Liegt

VET soll , korr 2 nicht in dem zulässigen Wertebereich, wird entweder VET min oder VET max als VET soll , korr 2 festgelegt . Bei einer Unterschreitung von VET min wird dann VET min als VET soll , korr2 festgelegt , während bei einer Überschreitung von VETmax VETmax als VET soll festgelegt wird .

In einem Schritt 65 wird die ermittelte VET soll , korr 2 dann an eine VET-Regelungseinrichtung (VET-Regler) der Steuerung 21 übermittelt . Über diese wird in einem Schritt 67 die einzustellende Drehzahl des Lüfters 19 ermittelt . Diese Drehzahl wird in einem Schritt 69 über den Antriebsmotor 20 an dem Lüfter 19 eingestellt . Eine ähnliche Betriebsweise wie bei der Kompressorvorrichtung 1 gemäß Fig . 2 kann realisiert werden, wenn anstatt der VET die Öleinspritztemperatur als Ölkühlungs-Parameter in der Formel als Relation berücksichtigt wird .

Anhand von Figur 4 wird eine beispielhafte Ermittlung des Kennfelds 41 in Versuchsreihen erläutert :

Die Versuchsreihen werden bei definierten Referenzwerten durchgeführt . Bei den Referenzwerten handelt es sich hier um eine definierte Temperatur der Kühlluft , die mit dem Lüfter 19 an den Ölkühler 17 gefördert wird, sowie um den Typ und einen definierten Zustand, hier beispielhaft Neuzustand, des durch die Kompressoranlage 1 geförderten Öls 15 .

Gemäß Figur 4 werden in den Versuchsreihen mehrere Messungen, hier beispielhaft 18 Messungen, zur Ermittlung der spezifischen Leistung P der Kompressorvorrichtung 1 durchgeführt . Jede Ermittlung der spezifischen Leistung P erfolgt in einem anderen Betriebspunkt der Kompressorvorrichtung 1 . Die in den Versuchsreihen eingestellten Betriebspunkte werden auch als Kennfeldpunkte bezeichnet . Bei der spezifischen Leistung P handelt es sich um den Quotienten der elektrischen Leistungsaufnahme und der Liefermenge der Kompressoranlage 1 . Zur Ermittlung der spezifischen Leistung P werden die elektrische Leistungsaufnahme des sowie die Liefermenge der Kompressorvorrichtung 1 gemessen .

Es werden, hier lediglich beispielhaft , drei Messreihen 71 mit jeweils 6 Messungen bei einem definierten Druck pl , p2 und p3 als interner Druck p des Ölabscheiders 11 durchgeführt . In jeder Messreihe 71 werden beispielhaft zwei Messreihen 73 mit jeweils 3 Messungen bei einer definierten Drehzahl nl , n2 als Drehzahl n des Verdichters 3 durchgeführt . Zudem werden bei jeder Messreihe 73 definierte Temperaturen T1 , T2 und T3 als Verdichtungsendtemperatur T (VET) eingestellt . Somit ergibt sich bei jeder Messung ein anderer Betriebspunkt der Kompressorvorrichtung 1 .

Nach Durchführung der Messungen wird ermittelt , bei welchen Betriebspunkten der Kompressorvorrichtung 1 die spezifische Leistung P der Kompressorvorrichtung 1 vergleichsweise am geringsten und somit die Energieeffizienz am höchsten ist . Es wird daher ermittelt , welche VET bei einem vorgegebenen Druck p und einer vorgegebenen Drehzahl n eingestellt werden muss , um einen besonders energieeffizienten Betrieb der Kompressorvorrichtung 1 zu erreichen . Aus diesen Werten wird das Kennfeld 41 erstellt .

Anhand von Figur 5 wird nun eine Betriebsweise einer alternativen Kompressorvorrichtung 75 erläutert .

Bei der Kompressorvorrichtung 75 ist in der Steuereinrichtung eine mathematische Formel als Relation gespeichert , die den Zusammenhang zwischen dem internen Druck des Ölabscheiders 11 als Betriebsparameter, der Drehzahl des Verdichters 3 als Betriebsparameter sowie der Drehzahl n des Ventilators 19 als Ölkühlungs-Parameter wiedergibt . Abhängig von den Werten der Betriebsparameter kann die Steuerung 21 aus der Formel den zugeordneten Wert der Drehzahl n des Ventilators 19 ableiten . Bei dem zugeordneten Wert der Drehzahl n handelt es sich um die jenige Drehzahl n des Ventilators 19 , bei der die Kompressorvorrichtung 75 in ihrem aktuellen Betriebspunkt mit besonders geringer spezifischer Leistung betrieben wird . Diese Drehzahl n des Ventilators 19 wird auch als n soll bezeichnet .

Im Folgenden werden nur wesentliche Unterschiede zwischen der Betriebsweise der Kompres sorvorrichtung 75 und der Kompressorvorrichtung 1 erläutert :

Die aus der Relation abgeleitete Drehzahl n soll des Lüfters wird in Schritt 51 ermittelt . Daraus wird in der mit gestrichelten Linien hervorgehobenen Drehzahlermittlung 81 ähnlich wie bei der Kompressorvorrichtung 1 der Drehzahl- Wert n L , soll, korr2 ermittelt , der nach Schritt 64 vorliegt . Dabei liegt der zulässige Wertebereich für n L , soll, korr2 in einem Bereich von einer definierten maximalen Drehzahl n L , max bis zu einer definierten minimalen Drehzahl n L , min .

In dem Schritt 59 wird bei der Kompressorvorrichtung 75 zudem folgende Bedingung geprüft :

| Δ VET Ist / Δt | <= 0 , 01 K/s (Kelvin/Sekunde )

Bei Δ VET Ist handelt es sich um den Differenzwert , um den sich die gemessene VET Ist in dem definierten Zeitintervall Δt geändert hat . Der Wert 0 , 01 K/s stellt einen beispielhaften Wert für eine definierte zeitliche Temperaturänderung dar .

Sofern die Bedingung von Schritt 59 erfüllt ist , wird in dem

Schritt 61 die iterative Suche nach der Drehzahl n mit höherer Energieeffizienz als bei n soll, korr1 in dem aktuellen Betriebspunkt durchgeführt . Dabei kann zunächst die spezifische Leistung bei n soll , korr 1 ermittelt werden .

Anschließend wird die Drehzahl um definierte Werte erhöht oder verringert , wobei bei jeder eingestellten Drehzahl die spezifische Leistung ermittelt wird .

Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist , wird keine iterative Suche durchgeführt , das wäre z . Bsp . der Fall nach einem Drehzahlwechsel im Lastbetrieb, der eine neue n soll zur Folge hat und sich die ergebende VET gerade einstellt .

Parallel bzw . gleichzeitig zu der fortlaufenden Ermittlung von n L , soll, korr2 in der Drehzahlermittlung 81 wird durch die Steuerung fortlaufend in Schritt 77 geprüft , ob die gemessene aktuelle VET Ist folgende Bedingung erfüllt : VET ist <=VET max

Sofern diese Bedingung nicht erfüllt ist , wird mit Schritt 85 fortgefahren . Sofern die Bedingung erfüllt ist , wird durch die Steuerung in Schritt 79 geprüft , ob die gemessene aktuelle VET Ist auch folgende Bedingung erfüllt : VET Ist >= VET min

Sofern diese Bedingung nicht erfüllt ist , wird mit Schritt 87 fortgefahren .

Bei VET min und VETmax handelt es sich um dieselben Werte wie bei der Kompressorvorrichtung 1 . Sofern in den Schritten 7 7 , 79 ermittelt wird, dass die gemessene aktuelle VET Ist nicht in dem zulässigen Wertebereich zwischen VET min und VETmax liegt , wird durch die Steuerung, je nach gemessener VET Ist , der Schritt 85 oder der Schritt 87 durchgeführt . Bei dem Schritt 85 wird VET max als einzustellende VET soll von der Steuerung vorgegeben . Bei dem Schritt 87 wird VET min als einzustellende VETsoii vorgegeben . Nach Vorgabe einer einzustellenden VET soll in Schritt 85 oder 87 wird in dem Schritt 89 die VET-Regelungseinrichtung (VET-Regler ) der Steuerung 21 aktiviert . In einem folgenden Schritt 91 wird die an dem Lüfter 19 einzustellende Drehzahl n VET Regier von der VET-Regelungseinrichtung zur Verfügung gestellt .

Schließlich wird in einem Schritt 93 die an dem Lüfter 19 einzustellende Drehzahl festgelegt . Die von der VET- Regelungseinrichtung zur Verfügung gestellte Drehzahl n VET Regier hat dabei Vorrang vor der parallel ermittelten Drehzahl n , soll, ko rr2 aus der Drehzahlermittlung 81 .

Sofern somit die VET-Regelungseinrichtung der Steuereinrichtung deaktiviert ist (dies trifft zu, wenn VET Ist in dem zulässigen Wertebereich liegt ) , wird die in dem Schritt 65 ermittelte n , soll, ko rr 2 als einzustellende Drehzahl des Lüfters 19 festgelegt . Sofern die VET- Regelungseinrichtung der Steuereinrichtung aktiviert ist (dies trifft zu, wenn VET Ist nicht in dem zulässigen Wertebereich liegt ) , wird die in dem Schritt 91 zur Verfügung gestellte Drehzahl n VET Regier als einzustellende Drehzahl des Lüfters 19 festgelegt . Die auf diese Weise festgelegte Drehzahl wird in dem Schritt 69 über den Antriebsmotor 20 an dem Lüfter 19 eingestellt .

Alternativ zu der Verwendung der VET-Regelungseinrichtung kann bei einer Überschreitung der VET max die Drehzahl des Lüfters 19 auch einfach solange erhöht werden bis eine maximale Drehzahl n max des Lüfters 19 erreicht wird . Bei einer Unterschreitung der VET min wird die Drehzahl des Lüfters 19 dann solange verringert bis eine minimale Drehzahl n min des Lüfters 19 erreicht wird .