VERFAHREN ZUR STEUERUNG VON ZUMINDEST EINEM RADIALGEBLÄSE IN EINER KÄLTEANLAGE SOWIE RADIALGEBLÄSE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von zumindest einem Radialgebläse in einer Kälteanlage sowie einer Kälteanlage.

[0002] Aus der DE 10 2010 001 538 A1 ist ein Radialgebläse für einen Gaslaser bekannt. Ein solches Radialgebläse umfasst zwischen einem ersten und zweiten Radiallager, insbesondere einem Radialgaslager, einen Motor, der durch einen Rotor und einen Stator gebildet ist. An einer Welle im Gehäuse des Radialgebläses, welche durch den Motor rotierend angetrieben wird, ist ein Laufrad vorgesehen, um das Lasergas einer Laserbaugruppe umzuwälzen. Dieses Radialgebläse umfasst des Weiteren ein Axialgaslager, welches entfernt zum Laufrad positioniert ist, wobei zwischen dem Axialgaslager und dem Laufrad der Motor mit dem direkt benachbart dazu angeordneten ersten und zweiten Radiallager positioniert ist. Durch Kanäle im Gehäuse wird den Radialgaslagern und dem Axialgaslager ein Druckmedium zugeführt, um eine hydrodynamische Lagerung auszubilden.

[0003] Solche Radialgebläse eignen sich auch zu einer Einbindung in eine Kälteanlage. Beim Betrieb der Kälteanlage, insbesondere dem oder den Radialgebläsen, ist es erforderlich, dass die Betriebspunkte der Radialgebläse überwacht werden. Aufgrund von einer fortlaufend sich ändernden Umgebungstemperatur, zu kühlender Wärmemenge und geforderten Temperatur der Kälteanlage ändern sich die Betriebspunkte einer solchen Kälteanlage fortdauernd. Diese Änderungen wirken sich auf die Radialgebläse aus. Entweder kann es zu einer Überbelastung der Radialgebläse und somit zu Beschädigungen kommen oder der Betriebsbereich wird nicht optimal ausgenutzt.

[0004] Aus der DE 10 2013 102 648 A1 ist ein Elektromotor mit einer Funktionsüberwachung der Motorlager bekannt. Dieser Elektromotor umfasst einen Stator mit einem relativ zu diesem drehbar in Lageranordnungen gelagerten Rotor sowie ein Motorgehäuse und einen Schwingungssensor zur Aufnahme von im Elektromotor auftretenden Schwingungen, die durch Funktionsstörungen an den Lageranordnungen verursacht werden.

[0005] Aus der DE 10 2006 011 613 A1 ist eine einstufige Kreiselpumpe mit einer Axialschubausgleichseinrichtung bekannt, wobei im Gehäuse der Kreiselpumpe ein mit einer Welle verbundenes Laufrad rotierend angeordnet ist. Mindestens eine zwischen Laufrad und Gehäuse angeordnete Spaltringabdichtung bildet einen Entlastungsraum, wobei der Entlastungsraum mit einer druckübertragenden Verbindung an den Druckbereich der Kreiselpumpe angeschlossen ist. Zwischen Welle und Gehäuse ist eine Wellenabdichtung angeordnet. Diese Welle ist mit zumindest einem Axialkräfte aufnehmenden Wälzlager versehen.

[0006] Aus der DE 43 27 506 A1 ist eine Turbovakuumpumpe bekannt. Diese weist ein Gehäuse auf, das mit einer Ansaugöffnung und einer Förderöffnung versehen ist. Eine in dem Gehäuse angeordnete Evakuierungspumpe verdichtet das durch die Ansaugöffnung angesaugte Gas, welches durch die Förderöffnung abgeführt wird. Des Weiteren ist ein Motor für den Antrieb der Evakuierpumpe vorgesehen.

[0007] Aus der KR 2001 0081670 A ist ein Turbokompressor bekannt. Dieser Turbokompressor umfasst ein Gehäuse mit einem Deckel, in welchem ein Rotor mit jeweils einem stirnseitig daran angeordneten Laufrad rotierend positioniert ist. In dem Deckel ist den Schaufelenden des Laufrades zugeordnet ein Schwingungssensor vorgesehen, um die Schaufelenden auf einen möglichen Schaufelbruch hin zu überwachen.

[0008] Aus der KR 2016 0087299 A ist des Weiteren ein Turbokompressor bekannt. Dieser Turbokompressor umfasst eine Welle, welche durch zwei zueinander beabstandete radiale Folienluftlager rotierend gelagert ist. Des Weiteren ist ein axiales Folienluftlager vorgesehen. Über eine Metallplatte, welche dem axialen Folienluftlager und dem dazu benachbarten radialen Folienluftlager zugeordnet ist, werden Schwingungen an einen am Außenumfang der Metallplatte vorgesehenen Schwingungssensor übertragen.

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung von zumindest einem Radialgebläse in einer Kälteanlage sowie ein Radialgebläse vorzuschlagen, wodurch ein Energieeffizienzmaximum des oder der Radialgebläse und somit der Kälteanlage erreicht wird.

[0010] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung von zumindest einem Radialgebläse in einer Kälteanlage gelöst, bei welchem das Radialgebläse ein Gehäuse umfasst, in welchem eine Welle rotierend gelagert ist, die an einem Ende zumindest ein Laufrad eines Verdichters aufnimmt, der an dem Gehäuse befestigt ist und zumindest ein Radiallager und zumindest ein Axialgaslager umfasst, durch welche die Welle rotierend im Gehäuse gelagert ist und einen Motor aufweist, der durch einen Rotor und einen Stator angetrieben wird, wobei der Motor zwischen dem ersten und zweiten Radiallager vorgesehen ist, wobei ein Vibrometer zur Welle ausgerichtet wird und ein weiteres Vibrometer einem stirnseitigen Ende der Welle zugeordnet und in der Rotationsachse der Welle positioniert wird und mit den Vibrometern, welche der Welle zugeordnet sind, Betriebspunkte der Welle erfasst und an eine Steuerung zur Ermittlung eines Betriebszustandes des Radialgebläses weitergeleitet werden. Durch die Überwachung der Welle, durch welche das zumindest eine Laufrad des Radialgebläses angetrieben und die Kühlung aufgrund des durch das zumindest eine Laufrad beschleunigte und/oder verdichtete Druckmedium oder Kältemittel erzielt wird, kann der aktuelle Betriebszustand des Radialgebläses erfasst und gleichzeitig auch ein kritischer Betriebszustand überwacht werden. Durch die unmittelbare Überwachung der Welle kann aufgrund der aktuell erfassten Betriebssituation eine entsprechende Ansteuerung ermöglicht sein, um einerseits ein Überschreiten eines kritischen Betriebszustandes oder eines Grenzwertes des Radialgebläses zu verhindern und andererseits einen optimalen Effizienzwert anzusteuern.

[0011] Bevorzugt wird ein kritischer Grenzwert durch die Steuerung des Radialgebläses erfasst und ein Überschreiten des Grenzwertes durch die Steuerung des Radialgebläses selbst oder wahlweise durch die Steuerung der Kälteanlage verhindert. Die Steuerung kann dabei dahingehend eingreifen, dass der Motor bezüglich seiner Ansteuerung in der Drehzahl begrenzt oder reduziert wird, um unterhalb des kritischen Grenzwertes die Welle rotierend anzutreiben.

[0012] Des Weiteren werden bevorzugt bei mehreren in der Kälteanlage vorgesehenen Radialgebläsen durch die jeweiligen Vibrometer Betriebspunkte erfasst, die jeweiligen Betriebspunkte der Radialgebläse miteinander verglichen und auf die maximale Energieeffizienz des jeweiligen Radialgebläses eingestellt. Eine solche Ansteuerung und Überwachung weist den Vorteil auf, dass die jeweiligen Steuerungen für die Radialgebläse selbständig eine Kontrolle zur Erreichung eines Energieeffizienzmaximums durchführen, das heißt, dass jedes Radialgebläse unabhängig voneinander in seinem eigenen Energieeffizienzmaximum arbeiten kann und somit in der Gesamtheit eine optimale Effizienz der Kälteanlage erzielt wird. Dies führt dazu, dass ein Verbund von mehreren Radialgebläsen in einem geregelten Energieminimum für die Kälteanlage betrieben werden kann. Unabhängig davon bleibt bevorzugt die Selbstschutzfunktion jedes einzelnen Radialgebläses bezüglich dessen kritischen Grenzwertes aufrechterhalten.

[0013] Bei mehreren Radialgebläsen in der Kälteanlage sind diese bevorzugt mit Datenleitungen in einem Netzwerk miteinander verbunden. Insbesondere ist ein Bus-System vorgesehen. Dadurch können eine schnelle Kommunikation und ein gegenseitiger Austausch der einzelnen Betriebspunkte ermöglicht sein.

[0014] Des Weiteren werden bevorzugt bei mehreren Radialgebläsen in der Kälteanlage eines der Radialgebläse als Master und die weiteren Radialgebläse als Slave betrieben. Dadurch werden durch den Master auf Basis seiner vorhandenen Messwerte die weiteren als Slave betriebenen Radialgebläse jeweils entsprechend derart zugeschaltet, dass dieser Verbund der Radialgebläse in einem geregelten Energieminimum arbeitet.

[0015] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die durch die Vibrometer erfassten Signale permanent ausgewertet werden. Dadurch kann eine vollständige Kontrolle und Überwachung erzielt werden.

[0016] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Radialgebläse gelöst, welches ein Gehäuse umfasst, in welchem eine Welle rotierend gelagert ist, die an einem Ende zumindest ein Laufrad eines Verdichters aufnimmt, der an dem Gehäuse befestigt ist und zumindest ein Radiallager und zumindest ein Axialgaslager aufweist, durch welches die Welle rotierend am Gehäuse gelagert ist, wobei die Welle durch einen Motor mit einem Rotor und Stator angetrieben wird, wobei zumindest ein Vibrometer vorgesehen ist, welches der Welle zugeordnet ist. Durch die Ermittlung der Betriebspunkte unmittelbar an der Welle kann eine exakte Erfassung eines Betriebszustands des Radialgebläses erzielt werden. Dadurch können kritische Betriebspunkte oder ein Überschreiten von Grenzwerten der Lager und/oder des Radialgebläses sofort erkannt und diesen entgegengewirkt werden. Die von dem Vibrometer erfassten Daten werden an die Steuerung für das Radialgebläse weitergeleitet.

[0017] Das Vibrometer ist radial zur Welle des Radialgebläses ausgerichtet. Dadurch können bei einer Rotation der Welle entstehende Schwingungen ermittelt werden. Ein kritischer Betriebszustand der Welle kann über die Frequenz und/oder die Amplitude eines Vibrometersignals definiert werden.

[0018] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Radialgebläses sieht vor, dass das zumindest eine Vibrometer zwischen dem Rotor des Motors und dem benachbart dazu vorgesehenen Radiallager oder Axialgaslager der Welle zugeordnet ist. Dadurch können kritische Betriebszustände unmittelbar benachbart zur Erzeugung der Rotationsbewegung der Welle erfasst werden.

[0019] Des Weiteren ist an einem stirnseitigen Ende der Welle ein Vibrometer vorgesehen. Dadurch kann eine zusätzliche Überwachung beziehungsweise ein weiterer Parameter erfasst werden, um kritische Betriebszustände zu bewerten.

[0020] Das zumindest eine Vibrometer ist bevorzugt in einer Gehäuseöffnung positioniert, sodass dieses unmittelbar der Welle zugeordnet ist. Bevorzugt ist das Vibrometer druckmediendicht in der Gehäuseöffnung vorgesehen. Dadurch kann einerseits das benachbart dazu angeordnete Radialgaslager und/oder Axialgaslager hydrodynamisch angetrieben werden, und andererseits ist eine unmittelbare Erfassung der Welle ermöglicht.

[0021] Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert.

[0022] Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Radialgebläses,

Figur 2 eine schematisch vergrößerte Ansicht eines Axialgaslagers benachbart zum Verdichter, und

Figur 3 eine schematische Ansicht einer Kälteanlage.

[0023] In Figur 1 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Radialgebläses 11 dargestellt. Durch dieses Radialgebläse 11 wird ein Kältemittel, von zumindest einem Laufrad 16, 26 eines Verdichters 27 radial beschleunigt und in Leitungen einer Kälteanlage 1 gelenkt, welche beispielhaft in Figur 3 dargestellt ist.

[0024] Durch dieses Radialgebläse 11 wird das Kühlmedium von zumindest einem Laufrad 16, 26 eines Verdichters 27 radial beschleunigt und komprimiert in die Gasdruckleitung 75 (Figur 3) der Kompressionsseite der Kälteanlage 1 geführt. Das Laufrad 16, 26 sitzt auf einer Welle 17, welche im mittleren Bereich des Motorengehäuses 21 von einem Motor 20 angetrieben wird. Dieser Motor 20 besteht aus einem mit der Welle 17 verbundenen Rotor 18 und einem am Motorengehäuse 21 befestigten Stator 19. Der Bereich, der von der Welle 17 her gesehen außerhalb des Laufrades 16, 26 angeordnet ist, bildet die Druckseite des Gebläses. Im oberen und unteren Bereich der Welle 17 sind jeweils ein Radiallager 22, 23, insbesondere ein unteres Radialgaslager 22 und ein oberes Radialgaslager 23, angeordnet. Diese Radialgaslager 22, 23 umfassen stationäre Lagerflächen, die als Radialstator 24 bezeichnet werden. Des Weiteren umfasst die Welle 17 im Bereich der Radialgaslager 22, 23 rotierende Lagerflächen 25. Das Druckmedium für die Gaslager ist vorteilhaft das Kühlmedium. Zwischen dem Laufrad 16 des Verdichters 27 und dem unteren Radialgaslager 22 ist ein Axialgaslager 31 vorgesehen. Dieses Axialgaslager 31 umfasst eine rotierende Scheibe 32 sowie benachbart zur Scheibe 32 beziehungsweise an deren Oberseite und Unterseite Axialstatoren 34, welche jeweils stationäre Lagerflächen 35 aufweisen. Die Scheibe 32 umfasst rotierende Lagerflächen 36, die der stationären Lagerfläche 35 gegenüberliegen. Zwischen Axialgaslager 31 und Laufrad 16 führt ein Kanal 41, der mit der Kompressionsseite der Kälteanlage 1 verbunden ist, unter das Laufrad 16. Durch diesen Kanal 41 wird das unter Druck stehende Kühlmedium in gasförmigem Zustand unter das Laufrad 16 geführt, um das Axialgaslager 31 gegen den Eintritt von Partikeln zu schützen.

[0025] Bevorzugt weisen die rotierenden Lagerflächen 25 des Radialgaslagers 22 und/oder die rotierenden Lagerflächen 36 des Axialgaslasers 31 Oberflächen auf, die Nuten umfassen. Bevorzugt sind Fischgrätenmuster vorgesehen. Solche Nuten oder Oberflächenvertiefungen werden bevorzugt mit einem Ultrakurzpuls-Laser, insbesondere Pikosekunden-Laser, eingebracht. Dies ermöglicht eine Bearbeitung mit sehr kurzen Bearbeitungszeiten. Darüber hinaus ist dieser Bearbeitungsschritt nacharbeitungsfrei und erfüllt die hohen Anforderungen an die präzise Ausgestaltung. Durch die sehr kurzen Laserimpulse im Mikrosekundenbereich kommt es zu einer direkten Sublimierung des Materials. Dadurch kann eine nacharbeitungsfreie, insbesondere gratfreie, Herstellung dieser Nuten vorgesehen sein. Insbesondere wird ein lonenstrahlverfahren eingesetzt. Alternativ kann auch eine Mikrozerspanung vorgesehen sein.

[0026] Das Radialgebläse 11 ist in einer Einbausituation in der Kälteanlage 1 vertikal ausgerichtet. Dabei sind der Verdichter 27 nach unten ausgerichtet und das Motorengehäuse 21 vertikal nach oben ausgerichtet. Das Radialgebläse 11 kann vorteilhaft direkt über einem überfluteten Verdampfer 66 angeordnet sein, sodass ggf. im Stillstand der Kälteanlage 1 entstehendes Kondensat nach unten in den Verdampfer 66 zurückfließt.

[0027] In Figur 2 ist eine schematisch vergrößerte Ansicht des Axialgaslagers 31 sowie eine Anbindung des Verdichters 27 an das Motorengehäuse 21 des Radialgebläses 11 dargestellt. Die Anbindung des Verdichters 27 mit dessen Gehäuse 52 an das Motorengehäuse 21 des Radialgebläses 11 erfolgt ohne die Verwendung einer Labyrinthdichtung oder dergleichen. Die Zuführung des unter Druck stehenden Kühlmediums über den Kanal 41 wird dafür eingesetzt, einen Eintritt von Partikeln in das Axialgaslager 31 zu verhindern. Das Axialgaslager 31 selbst verfügt über einen so schmalen Spalt zwischen den Lagerflächen 35 des Stators 34 und den Lagerflächen 36 der rotierenden Scheibe 32, dass durch das Axialgaslager 31 selbst eine Abdichtung zwischen einem Rotorraum 46 im Gehäuse 21 und einem Gasraum 49 im Verdichter 27 gebildet wird. Der Rotorraum 46 ist in radialer Richtung gesehen zwischen einer Durchgangsbohrung 47 im Motorengehäuse 21 und der darin gelagerten Welle 17 gebildet. Der Gasraum 49 ist zwischen einem Gehäuseabschnitt 51 des Motorengehäuses 21 beziehungsweise Gehäuse 52 des Verdichters 27 und dem Laufrad 16 gebildet. Bevorzugt umgreift ein Gehäuse 52 des Verdichters 27 den Gehäuseabschnitt 51 und ist außerhalb dieses Gehäuseabschnitts 51 fest mit dem Motorengehäuse 21 verbunden.

[0028] An dem Motorengehäuse 21 ist ein Druckanschluss 54 für das unter Druck stehende Kühlmedium vorgesehen, welches dem Kanal 41 zugeführt wird. In einem Bereich, in dem der Rotorraum 46 und der Gasraum 49 aneinandergrenzen, strömt das Kühlmedium hauptsächlich in Richtung des Gasraumes 49, in der Gegenrichtung wird der Gasstrom durch das Axiallager 31 abgehalten, welches den Rotorraum 46 abdichtet.

[0029] Durch diese Anordnung kann somit eine Abdichtung zwischen einer Druckseite des Verdichters 27 und dem Motorengehäuse 21 erfolgen. Der Verdichter 27 ist bevorzugt als ein mehrstufiger Verdichter oder Turboverdichter ausgebildet. Eine erste Stufe bildet das Laufrad 26, und die zweite Stufe bildet das Laufrad 16. Insbesondere kann die Abdichtung zwischen der Druckseite der zweiten Stufe beziehungsweise des Laufrades 16 des Verdichters 27 und dem Motorengehäuse 21 des Radialgebläses 11 erfolgen. Im Motorengehäuse kann so ein niedrigerer Druck als an der Druckseite des Verdichters 27 eingestellt werden, wodurch eine Kondensation des Kühlmediums in den Radiallagern 22, 23 verhindert wird. Des Weiteren kann bevorzugt der Druckanschluss 54 ein Filterelement aufweisen. Dieses dient dazu, dass keine Partikel in den Verdichter 27 und/oder das Axialgaslager 31 gelangen.

[0030] Dieses Radialgebläse 11 kann des Weiteren im Bereich des Axialgaslagers 31 oder an einen Axialstator 34 angrenzend oder zwischen den beiden Axialstatoren 34 eine Heizeinrichtung 56 aufweisen. Eine solche Heizeinrichtung 56 dient der Erwärmung des Axialgaslagers 31 auf eine Temperatur, die über dem Taupunkt des Kühlmediums bei einem anliegenden Druck liegt. Dadurch kann eine Kondensation des Kühlmediums verhindert werden. Eine solche Heizeinrichtung 56 kann als eine elektrisch angetriebene Heizung, wie beispielsweise durch ein Widerstands-Heizelement oder ein PTC-Element, ausgebildet sein.

[0031] Zwischen dem Motor 20 und dem unteren Radialgaslager 22 ist bevorzugt ein Vibrometer 61 vorgesehen, welches der Welle 17 zugeordnet ist. Bei diesem Vibrometer 61 handelt es sich um ein Messgerät zur Quantifizierung von mechanischen Schwingungen. Ein solches Vibrometer 61 kann zur Messung von Schwingungsfrequenz und Schwingungsamplitude verwendet werden. Beispielsweise kann ein sogenanntes Laser-Doppler-Vibrometer eingesetzt werden. Dieses Vibrometer 61 ist in eine Gehäuseöffnung 62 des Motorengehäuses 21 eingesetzt und vorzugsweise druckdicht angeordnet. Dies kann beispielsweise mittels einer O-Ringdichtung 63 erfolgen. Dadurch kann der Druck im Rotorraum 46 für den hydrodynamischen Betrieb des Radial- und Axialgaslagers 22, 23, 31 aufrechterhalten bleiben. Eine Messfläche des Vibrometers 61 ist tangential zur Umfangsfläche der Welle 17 ausgerichtet. Dabei kann die Messfläche vorteilhaft auch auf einer ein Radialgaslager 22, 23 umgebenden Lagerhülse liegen. Während des Betriebs des Radialgebläses 11 können durch das Vibrometer 61 permanent die Frequenz und die Amplitude erfasst und an eine Steuerung 71 des Radialgebläses oder der Kälteanlage weitergegeben werden. Dadurch kann der aktuelle Betriebspunkt beziehungsweise die während der Kühlung herrschenden Betriebspunkte des Radialgebläses 11 ermittelt werden. Zudem kann gleichzeitig ein Vergleich mit einem Grenzwert vorgenommen werden. Ein solcher Grenzwert kann ein kritischer Betriebszustand sein, bei dem mit einer Schädigung des oder der Lager oder weiteren Komponenten des Radialgebläses zu rechnen ist. Insbesondere dahingehend, dass ein Blockieren der Welle 17 im Motorengehäuse 21 oder der Laufräder 16, 26 im Verdichter 27 gegeben ist.

[0032] Alternativ kann ergänzend zwischen dem Motor 20 und dem oberen Radialgaslager 23 ebenfalls ein Vibrometer 61 vorgesehen sein.

[0033] Für eine zusätzliche Überwachung von Betriebszuständen des Radialgebläses 11 kann ein weiteres Vibrometer 64 vorgesehen sein, das in der Rotationsachse der Welle 17 positioniert ist und bezüglich einer Messfläche auf ein stirnseitiges Ende der Welle 17 weist. Auch dadurch können Exzentrizitäten bei dem rotierenden Antrieb der Welle 17 erfassend ausgewertet werden.

[0034] Dieses zusätzliche Vibrometer 64 ist in Analogie zum Vibrometer 61 wiederum mediendicht in einem Gehäusedeckel 65 positioniert.

[0035] In Figur 3 ist eine schematische Ansicht einer Kälteanlage 1 dargestellt. Diese Kälteanlage 1 ist nur beispielhaft und arbeitet insbesondere nach dem Prinzip der Verdunstungskälte. In einem Verdampfer 66 befindet sich ein Kältemittel. Die notwendige Energie beziehungsweise Wärme zum Verdampfen des Kältemittels wird aus der Umgebung entzogen. Das Kältemittel nimmt diese Energie auf und geht in einen gasförmigen Zustand über. Über eine Leitung 67 wird das Kältemittel im gasförmigen Zustand einem oder gemäß dem Ausführungsbeispiel mehreren Radialgebläsen 11 zugeführt, welche jeweils einen Verdichter 27 aufweisen. Das Kältemittel wird auf einen hohen Druck und eine hohe Temperatur, die jeweils höher als der Eingangsdruck und die Eingangstemperatur vor dem Verdichter 11 ist, verdichtet. Darauffolgend wird das Kältemittel einem Verflüssiger beziehungsweise einem Kondensator 68 zugeführt. In diesem Verflüssiger wird das Kältemittel durch Abkühlung verflüssigt. Darauffolgend wird das Kältemittel mit hohem Druck durch ein Drosselorgan, insbesondere ein Expansionsventil 69, geleitet. Das Kältemittel expandiert beziehungsweise wird auf Niederdruck übergeführt und kann in flüssigem Zustand dem Verdampfer 66 zugeführt werden, um aus der Umgebung wiederum die Wärme zu entziehen. Es handelt sich bei der Kälteanlage 1 um einen geschlossenen Kältekreislauf.

[0036] Zur Ansteuerung der einzelnen Radialgebläse 11 ist eine Steuerung 71 der Kälteanlage 1 vorgesehen, durch welche die einzelnen Radialgebläse 11 ansteuerbar sind. Bevorzugt sind die Radialgebläse 11 jeweils durch ein Bussystem 72 mit der Steuerung 71 verbunden. Die Verdichtersteuerung beziehungsweise eine Radialgebläsesteuerung arbeitet bevorzugt nach dem Master-Slave-Prinzip. Einem der Radialgebläse 11 wird die Masterfunktion zugeordnet. Die weiteren Radialgebläse 11 werden als sogenannte Slave im Verbund betrieben. Die Steuerung 71 erfasst von dem Master die Messwerte der Sensoren des Radialgebläses. Ausgehend von diesen erfassten beziehungsweise vorhandenen Messwerten werden die weiteren Radialgebläse jeweils zugeschalten, sodass der Verbund der Radialgebläse 11 in einem geregelten Energieminimum betrieben wird. Dabei bleibt eine Schutzfunktion eines jeden einzelnen Radialgebläses 11 beibehalten.

[0037] Um einen sicheren Betriebsbereich der Radialgebläse 11 in der Kälteanlage 1 zu erzielen, werden steuer- und regelungstechnische Algorithmen in der Steuerung 71 für die Ansteuerung der Radialgebläse 11 derart eingesetzt, dass für das jeweilige Radialgebläse 11 kein kritischer Betriebspunkt entstehen kann. Des Weiteren können die Radialgebläse 11 über das Bussystem 72 auch miteinander kommunizieren, um selbständig die Kontrolle zur Erreichung eines Energieeffizienzmaximums auf Basis der im Radialgebläse 11 selbst vorhandenen Messwerte, insbesondere auf Basis der im Master-Radialgebläse 11 vorhandenen Messwerte, zu erzielen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung von zumindest einem Radialgebläse (11) in einer Kälteanlage (1), bei dem das Radialgebläse (11) ein Gehäuse (21) umfasst, in welchem eine Welle (17) rotierend gelagert ist, die an einem Ende zumindest ein Laufrad (16, 26) eines Verdichters (27) aufnimmt, der an dem Gehäuse (21) befestigt ist und das Gehäuse (21) zumindest ein Radiallager (22, 23) und zumindest ein Axialgaslager (31) umfasst, durch welches die Welle (17) rotierend in dem Gehäuse (21) gelagert ist und einem durch einen Rotor (18) und Stator (19) angetriebenen Motor (20), der die Welle (17) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vibrometer (61) radial zur Welle (17) ausgerichtet wird und ein weiteres Vibrometer (64) einem stirnseitigen Ende der Welle (17) zugeordnet und in der Rotationsachse der Welle (17) positioniert ist und dass mit den Vibrometern (61, 64), welche der Welle (17) zugeordnet sind, Betriebspunkte der Welle (17) erfasst und an eine Steuerung (71) zur Ermittlung von einem Betriebszustand des Radialgebläses (11) weitergeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein kritischer Grenzwert durch die Steuerung (71) des Radialgebläses (11) erkannt und ein Überschreiten der Grenzwerte durch die Steuerung (71) des Radialgebläses (11) selbst oder wahlweise durch die Steuerung (71) der Kälteanlage verhindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von mehreren in der Kälteanlage vorgesehenen Radialgebläsen (11) durch die jeweiligen Vibrometer (61, 64) Betriebspunkte erfasst und die jeweiligen Betriebspunkte miteinander verglichen und auf die maximale Energieeffizienz des jeweiligen Radialgebläses (11) eingestellt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Radialgebläse (11) in der Kälteanlage mit einem Netzwerk aus Datenleitungen, insbesondere einem Bus-System, zum Datenaustausch miteinander verbunden werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Radialgebläse (11) als Master und die weiteren Radialgebläse (11) als Slave betrieben werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Vibrometer (61, 64) erfassten Signale permanent ausgewertet werden und das jeweilige Radialgebläse (11) dauerhaft überwacht wird.

7. Radialgebläse, insbesondere für eine Kälteanlage (1),

- mit einem Gehäuse (21), in welchem eine Welle (17) rotierend gelagert ist, die an einem Ende zumindest ein Laufrad (16, 26) eines Verdichters (27) aufnimmt, der an dem Gehäuse (21) befestigt ist,

- mit zumindest einem Radiallager (22, 23) und mit zumindest einem Axialgaslager (31), durch welches die Welle (17) rotierend im Gehäuse (21) gelagert ist,

- mit einem durch einen Rotor (18) und einen Stator (19) angetriebenen Motor (20), der die Welle (17) antreibt,

- mit zumindest einem Vibrometer (61, 64), welcher der Welle (17) zugeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

- dass das zumindest eine Vibrometer (61) radial zur Welle (17) ausgerichtet ist, und

- dass ein weiteres Vibrometer (64) einem stirnseitigen Ende der Welle (17) zugeordnet und in der Rotationsachse der Welle (17) positioniert ist.

8. Radialgebläse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Vibrometer (61) zwischen dem Rotor (18) des Motors (20) und dem benachbart dazu vorgesehenen Radiallager (22, 23) oder Axialgaslager (31) der Welle (17) zugeordnet ist.

9. Radialgebläse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Vibrometer (61, 64) in einer Gehäuseöffnung (62) des Gehäuses (21) positioniert und druckmediendicht in der Gehäuseöffnung (62) vorgesehen ist.

Claims

1. A method for controlling at least one radial fan (11) in a cooling system (1), in which the radial fan (11) comprises a housing (21) in which a shaft (17) is rotatably mounted which, on one end, receives at least one impeller (16, 26) of a compressor (27), which is fixed on the housing (21), and the housing (21) comprises at least one radial bearing (22, 23) and at least one axial gas bearing (31), by means of which the shaft (17) is rotatably mounted in the housing (21), and an engine (20) driven by a rotor (18) and stator (19), said engine driving the shaft (17), characterized in, that a vibrometer (61) is aligned radially to the shaft (17) and a further vibrometer (64) is allocated to an end-face of the shaft (17) and positioned in the rotational axis of the shaft (17) and that operating points of the shaft (17) are detected by the vibrometers (61, 64), which are allocated to the shaft (17), and are forwarded on to a controller (71) for ascertaining an operating state of the radial fan (11).

2. The method of claim 1, characterized in, that a critical threshold value is recognised by the controller (71) of the radial fan (11), and exceeding the threshold values is prevented by the controller (71) of the radial fan (11) itself or alternatively by the controller (71) of a cooling system.

3. The method of claim 1 or 2, characterized in, that the operating points are detected by several radial fans (11) provided in the cooling system by means of the respective at least one vibrometer (61, 64), and the respective operating points are compared to one another and set to the maximum energy efficiency of the respective radial fan (11).

4. The method of any one of the preceding claims, characterized in, that several radial fans (11) are connected to one another in the cooling system with a network of data lines of a bus system for exchanging data.

5. The method of any one of claim 3 or 4, characterized in, that one of the radial fans (11) is operated as a master and the further radial fans (11) as slaves.

6. The method of any one of the preceding claims, characterized in, that the signals detected by the vibrometer (61, 64) are permanently evaluated, and the respective radial fan (11) is constantly monitored.

7. A radial fan for a cooling system (1), comprising:

- a housing (21) in which a shaft (17) is rotatably mounted which, on one end, receives at least one impeller (16, 26) of a compressor (27), which is fixed on the housing (21),

- at least one radial bearing (22, 23) and having at least one axial gas bearing (31) by means of which the shaft (17) is rotatably mounted in the housing (21),

- an engine (20) driven by a rotor (18) and a stator (19), said engine driving the shaft (17),

- at least one vibrometer (61, 64) which is allocated to the shaft (17), characterized in,

- that the at least one vibrometer (61) is aligned radially to the shaft (17),

- that a further vibrometer (64) is allocated to the shaft (17) to an end-face of the shaft (17) and positioned in the rotational axis of the shaft (17).

8. The radial fan of claim 7, characterized in, that the at least one vibrometer (61) is allocated to the shaft (17) between the rotor (18) of the engine (20) and the radial bearing (22, 23) or axial gas bearing (31) arranged adjacently thereto.

9. The radial fan according to claim 7 or 8, wherein the at least one vibrometer (61, 64) is positioned in a housing opening (62) of the housing (21) and is provided in the housing opening (62) in a pressure medium-tight manner.

Revendications

1. Procédé destiné à commander au moins un ventilateur radial (11) dans une installation frigorifique (1), dans lequel le ventilateur radial (11) comprend un carter (21) à l'intérieur duquel est logé un arbre (17) de manière à pouvoir tourner lequel reçoit à une extrémité au moins une roue mobile (16, 26) d'un compresseur (27) qui est fixé au carter (21), et dans lequel le carter (21) comprend au moins un palier radial (22, 23) et au moins un palier axial à gaz (31) grâce auquel l'arbre (17) est logé dans le carter (21) de manière à pouvoir tourner, et un moteur (20) qui est entraîné par un rotor (18) et par un stator (19) et qui entraîne ledit arbre (17), caractérisé en ce qu'un vibromètre (61) est orienté de manière radiale par rapport à l'arbre (17) et qu'un autre vibromètre (64) est affecté à une extrémité frontale de l'arbre (17) et est positionné dans l'axe de rotation dudit arbre (17), et en ce que grâce aux vibromètres (61, 64) qui sont affectés à l'arbre (17), des points de fonctionnement de l'arbre (17) sont saisis et sont transmis à une commande (71) en vue de déterminer un état de fonctionnement du ventilateur radial (11).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une valeur limite critique est reconnue par la commande (71) du ventilateur radial (11) et qu'un dépassement des valeurs limites est empêché par la commande (71) dudit ventilateur radial (11) ou, au choix, par la commande (71) de l'installation frigorifique.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des points de fonctionnement de plusieurs ventilateurs radiaux (11) prévus dans l'installation frigorifique sont saisis par les vibromètres respectifs (61, 64) et que les points de fonctionnement respectifs sont comparés entre eux et sont réglés de manière à obtenir l'efficacité énergétique maximale du ventilateur radial respectif (11).

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs ventilateurs radiaux (11) prévus dans l'installation frigorifique sont reliés entre eux par un réseau de lignes de données, en particulier par un système de bus, pour l'échange de données.

5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'un desdits ventilateurs radiaux (11) fonctionne en tant que maître et que les autres ventilateurs radiaux (11) fonctionnent en tant qu'esclaves.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signaux saisis par les vibromètres (61, 64) sont évalués en permanence et que le ventilateur radial respectif (11) est surveillé de manière continue.

7. Ventilateur radial, en particulier pour une installation frigorifique (1), pourvu

- d'un carter (21) dans lequel est logé un arbre (17) de manière à pouvoir tourner lequel reçoit à une extrémité au moins une roue mobile (16, 26) d'un compresseur (27) qui est fixé au carter (21),

- d'au moins un palier radial (22, 23) et d'au moins un palier axial à gaz (31) grâce auquel l'arbre (17) est logé dans le carter (21) de manière à pouvoir tourner,

- d'un moteur (20) qui est entraîné par un rotor (18) et par un stator (19) et qui entraîne l'arbre (17),

- d'au moins un vibromètre (61, 64) qui est affecté à l'arbre (17),

caractérisé en ce que

- ledit au moins un vibromètre (61) est orienté de manière radiale par rapport à l'arbre (17), et

- un autre vibromètre (64) est affecté à une extrémité frontale de l'arbre (17) et est positionné dans l'axe de rotation dudit arbre (17).

8. Ventilateur radial selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit au moins un vibromètre (61) est affecté à l'arbre (17) entre le rotor (18) du moteur (20) et, situé de manière contiguë à celui-ci, le palier radial (22, 23) ou le palier axial à gaz (31).

9. Ventilateur radial selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit au moins un vibromètre (61, 64) est positionné dans une ouverture de carter (62) du carter (21) et est prévu dans ladite ouverture de carter (62) de manière à être étanche aux fluides de pression.

Zeichnung