DE102008039044A1

DE102008039044A1 - Verdichteraggregat zur Druckluftversorgung von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE102008039044A1
Application number: DE102008039044A
Authority: DE
Original assignee: ALMIG KOMPRESSOREN GmbH
Current assignee: ALMIG KOMPRESSOREN GmbH
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verdichteraggregat zur Druckluftversorgung von Schienenfahrzeugen mit einem in das Fahrzeug eingebauten oder einbaubaren Aggregatträger (16), einem darauf angeordneten, an einen Drucklufteinlass (50) des Fahrzeugs anschließbaren Verdichter (10) für Druckluft und einem Fluidkreislauf (12) zur Kühlung und Schmierung des Verdichters. Erfindungsgemäß ist der Verdichter als Schraubenkompressor (10) ausgebildet, wobei über den Fluidkreislauf (12) Wasser oder ein Gemisch von Wasser und ölfreiem Zusatzmittel als Einspritzmedium dem Schraubenkompressor (10) zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verdichteraggregat zur Druckluftversorgung von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, mit einem in das Fahrzeug eingebauten oder einbaubaren Aggregatträger, einem darauf angeordneten, an einen Drucklufteinlass des Fahrzeugs anschließbaren Verdichter für Druckluft und einem Fluidkreislauf zur Kühlung und Schmierung des Verdichters. Die Erfindung betrifft weiter ein Schienenfahrzeug mit einem solchen eingebauten Verdichteraggregat.
Solche transportablen Verdichteraggregate werden in Schienenfahrzeugen überwiegend mit Öl als Kühl/Schmiermedium betrieben, um die Einsatzfähigkeit bei allen Umgebungsbedingungen zu gewährleisten. Mit Öl verunreinigte Druckluft kann jedoch zur Kontaminierung pneumatischer Systeme, zur Verschmutzung von Ventilöffnungen an kritischen Geräten und zur Bildung eines umweltschädlichen Kondensats führen. Darüber hinaus stellen größere Ölmengen in Fahrzeugen ein Gefahrgut dar.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik aufgetretenen Nachteile zu vermeiden und eine autarke und umwelt freundliche Anordnung zur Druckluftversorgung von Fahrzeugen anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine ölfreie Kompressortechnologie für Schienenfahrzeuge einsatzfähig zu machen. Dementsprechend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Verdichter als Schraubenkompressor ausgebildet ist, und dass über den Fluidkreislauf Wasser oder ein Gemisch von Wasser und ölfreiem Zusatzmittel als Einspritzmedium dem Schraubenkompressor zugeführt wird. Damit ist es möglich, den rauen Einsatzbedingungen wie hohe Einschalthäufigkeit mit kurzen Einschaltdauern, aber auch Dauerlauf unter extremen Umgebungsbedingungen bei einfacher Wartung unter Verzicht auf umweltschädliche Stoffe Rechnung zu tragen.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass ein außerhalb des druckbeaufschlagten Fluidkreislaufs angeordneter und unter Umgebungsdruck stehender Vorratsbehälter für Einspritzmedium saugseitig an dem Schraubenkompressor angeschlossen ist. Auf diese Weise können Wasserverluste weitgehend problemlos ausgegli chen werden, so dass ein zuverlässiger Betrieb bei einfacher Wartung ermöglicht wird.
In diesem Zusammenhang ist es für einen automatischen betrieb von Vorteil, wenn das Einspritzmedium aus dem Vorratsbehälter über einen Füllstandsregler nach Maßgabe des Füllstands des Fluidkreislaufs dem Schraubenkompressor zuführbar ist.
Die Wasserbilanz lässt sich weiter verbessern, wenn der Vorratsbehälter über mindestens eine Rückführleitung mit aus der Druckluft abgeschiedenem Einspritzmedium beaufschlagbar ist. Dabei kann in einer dem Schraubenkompressor nachgeordneten Druckluftleitung eine Abscheidevorrichtung für Einspritzmedium angeordnet sein, woebi die Abscheidevorrichtung über eine Druckreduzierstufe, insbesondere ein Rückschlagventil an dem Vorratsbehälter angeschlossen sein sollte. Vorteilhafterweise weist die Abscheidevorrichtung einen Zyklon oder Prallabscheider und einen Kondensatablass auf.
Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, dass in einer dem Schraubenkompressor nachgeordneten Druckluftleitung ein Wärmetauscher zur Druckluftkühlung angeordnet ist, und dass in dem Wärmetauscher kondensiertes Einspritzmedium in den Vorratsbehälter rückführbar ist.
Um einen zuverlässigen Einsatz auch unter extremen klimatischen Bedingungen zu gewährleisten, ist es von besonderem Vorteil, wenn das Zusatzmittel einen vorzugsweise frei von umweltgefährlichen Stoffen gehaltenen Frostschutz zur Erniedrigung des Gefrierpunkts des Einspritzmediums enthält. Hierbei ist es auch von Vorteil, wenn das Zusatzmittel über eine Dosiereinrichtung in Abhängigkeit von gemessenen Umgebungsparametern dem Einspritzmedium zudosierbar ist. Eine solche automatische Zudosierung kann dadurch erfolgen, dass ein das Zusatzmittel enthaltender Konditionierbehälter an den Vorratsbehälter (28) oder den Schraubenkompressor angeschlossen ist.
Zur Abscheidung von Einspritzwasser ist es vorteilhaft, wenn in dem Fluidkreislauf ein Druckbehälter für Einspritzmedium druckseitig dem Schraubenkompressor nachgeordnet ist.
Für eine variable Einbaubarkeit bei Berücksichtigung der Schock- und Vibrationsanforderungen im Fahrbetrieb sieht eine bevorzugte Ausführung vor, der Aggregatträger einen Gestellrahmen zur Aufnahme von Aggregatbauteilen als einheitliche Baugruppe aufweist. Denkbar ist es jedoch auch, dass ein vorhandener Einbauraum im Fahrzeug mit Einzelkomponenten bestückt wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Schienenfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Verdichteraggregat.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Verdichteraggregats mit wassereingespritztem Schraubenkompressor;
2 das Verdichteraggregat als transportable Baugruppe für Schienenfahrzeuge in einer perspektivischen Ansicht.
Das in der Zeichnung dargestellte Verdichteraggregat besteht im Wesentlichen aus einem wassereingespritzten Schraubenkompressor 10 für Druckluft, einem Wasserkreislauf 12 zur Zirkulation von Einspritzwasser durch den Kompressor, einem an dem Kompressor angeschlossenen Wasservorrat 14 und einem Aggregatträger 16 zur Aufnahme in einem Schienenfahrzeug. Die gezeigte Anordnung ermöglicht eine umweltverträgliche Druckluftversorgung in dem Fahrzeug unter den gegebenen wechselnden Einsatzbedingungen.
Der Schraubenkompressor 10 weist in an sich bekannter Bauform (z. B. DE-A 101 19 927 ) zwei mittels Motor 18 gegensinnig drehend angetriebene Schraubenrotoren auf, deren ineinandergreifende Schraubengänge das Arbeitsvolumen vom Saugeinlass 20 zum Druckauslass 22 hin stetig verkleinern, um Druckluft zu erzeugen. Zur Kühlung, Schmierung und Abdichtung wird über den Wasserkreislauf 12 Einspritzwasser in den Verdichtungsbereich des Kompressors 10 eingespritzt. Das zusammen mit der Druckluft ausgestoßene Einspritzwasser wird in dem Druckwasserbehälter 24 größtenteils aufgefangen und durch den in dem Wasserkreislauf 12 angeordneten Wasser-Rückkühler 26 gekühlt, bevor es erneut in den Kompressor 10 gelangt.
Der Wasservorrat 14 ist außerhalb des im Betrieb unter Ausgangsdruck des Kompressors 10 stehenden Wasserkreislaufs angeordnet und weist einen unter Umgebungsdruck stehenden Vorratsbehälter 28 auf, der über einen Leitungszweig 30 saugseitig an den Kompressor 10 angeschlossen ist. Das Wasser aus dem Vorratsbehälter 28 lässt sich mittels eines Füllstandsreglers 32 in Abhängigkeit von dem Füllstand des Druckwasserbehälters 24 dem Kompressor 10 in der erforderlichen Menge zuführen, um Verluste auszugleichen.
Der Vorratsbehälter 28 ist über Rückführleitungen 34, 36 mit aus der Druckluftleitung 38 abgeschiedenem Einspritzwasser beaufschlagbar. Zu diesem Zweck ist in der ersten Rückführleitung 34 eingangsseitig eine Abscheidevorrichtung 40 angeordnet, die einen Zyklon 42 und einen Kondensatablass 44 umfasst. Ein nachgeordnetes Rückschlagventil 46 hält die Druckdifferenz zu dem Vorratsbehälter 28 hin aufrecht.
Stromab von dem Zyklon 42 ist ein Trockner 48 in der Druckluftleitung 38 vorgesehen. Das in dem Trockner 48 aus der Druckluft auskondensierte Wasser lässt sich über die zweite Rückführleitung 36 ebenfalls in den Vorratsbehälter 28 zurückleiten. Die auf diese Weise getrocknete Druckluft kann dann an einem Drucklufteinlass 50 des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
Um einen sicheren Betrieb auch bei extrem tiefen Außentemperaturen bis zu –40°C zu gewährleisten, lässt sich das Einspritzwasser durch geeignete Auswahl von ölfreien Zusatzmitteln als umweltverträgliches Medium so konditionieren, dass es ggf. auch direkt in die Umwelt abgegeben werden kann. Dabei werden Stoffe oder Zubereitungen vermieden, die sofort oder später Gefahren für den Naturhaushalt herbeiführen.
Die erforderliche Gefrierpunktserniedrigung des Einspritzwassers wird durch eine automatische Dosiereinrichtung 52 sichergestellt, die das Zusatzmittel bzw. den geeigneten Frostschutz beispielsweise in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur aus einem Konditionierbehälter 54 in den Vorratsbehälter 28 eindosiert.
2 zeigt eine mögliche Anordnung der verschiedenen Aggregatbauteile als einheitliche Baugruppe auf einem Aggregatträger 16. Die einzelnen Bauteile sind mit den vorstehend beschriebenen Bezugszeichen versehen. Der transportable Träger 16 weist einen Gestellrahmen 56 auf, der sich unter Einhaltung eines begrenzten Bauraums variabel in das Fahrzeug einbauen lässt. Dabei werden durch geeignete Aussteifung und Befestigung die Schock- und Vibrationsanforderungen des Fahrzeugbetriebs erfüllt. Alternativ ist es auch möglich, die Komponenten einzeln ein einem entsprechenden fahrzeugseitigen Träger zu installieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10119927 A [0018]

Claims

Verdichteraggregat zur Druckluftversorgung von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, mit einem in das Fahrzeug eingebauten oder einbaubaren Aggregatträger (16), einem darauf angeordneten, an einen Drucklufteinlass (50) des Fahrzeugs anschließbaren Verdichter (10) für Druckluft und einem Fluidkreislauf (12) zur Kühlung und Schmierung des Verdichters, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter als Schraubenkompressor (10) ausgebildet ist, und dass über den Fluidkreislauf (12) Wasser oder ein Gemisch von Wasser und ölfreiem Zusatzmittel als Einspritzmedium dem Schraubenkompressor (10) zugeführt wird.
Verdichteraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein außerhalb des druckbeaufschlagten Fluidkreislaufs (12) angeordneter und unter Umgebungsdruck stehender Vorratsbehälter (28) für Einspritzmedium saugseitig an dem Schraubenkompressor (10) angeschlossen ist.
Verdichteraggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzmedium aus dem Vorratsbehälter (28) über einen Füllstandsregler (32) nach Maßgabe des Füllstands des Fluidkreislaufs (12) dem Schraubenkompressor (10) zuführbar ist.
Verdichteraggregat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (28) über mindestens eine Rückführleitung (34, 36) mit aus der Druckluft abgeschiedenem Einspritzmedium beaufschlagbar ist.
Verdichteraggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dem Schraubenkompressor (10) nachgeordneten Druckluftleitung (38) eine Abscheidevorrichtung (40) für Einspritzmedium angeordnet ist, und dass die Abscheidevorrichtung (40) über eine Druckreduzierstufe (46), insbesondere ein Rückschlagventil an dem Vorratsbehälter (28) angeschlossen ist.
Verdichteraggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (40) einen Zyklon (42) oder Prallabscheider und einen Kondensatablass (44) aufweist.
Verdichteraggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dem Schraubenkompressor (10) nachgeordneten Druckluftleitung (38) ein Wärmetauscher (48) zur Druckluftkühlung angeordnet ist, und dass in dem Wärmetauscher (48) kondensiertes Einspritzmedium in den Vorratsbehälter (28) rückführbar ist.
Verdichteraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmittel einen vorzugsweise frei von umweltgefährlichen Stoffen gehaltenen Frostschutz zur Erniedrigung des Gefrierpunkts des Einspritzmediums enthält.
Verdichteraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmittel über eine Dosiereinrichtung (52) in Abhängigkeit von gemessenen Umgebungsparametern dem Einspritzmedium zudosierbar ist.
Verdichteraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Zusatzmittel enthaltender Konditionierbehälter (54) an den Vorratsbehälter (28) oder den Schraubenkompressor (10) angeschlossen ist.
Verdichteraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fluidkreislauf (12) ein Druckbehälter (24) für Einspritzmedium druckseitig dem Schraubenkompressor (10) nachgeordnet ist.
Verdichteraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aggregatträger (16) einen Gestellrahmen (56) zur Aufnahme von Aggregatbauteilen als einheitliche Baugruppe aufweist.
Schienenfahrzeug mit einem Verdichteraggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche.