DE102016011432A1

DE102016011432A1 - Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102016011432A1
Application number: DE102016011432.0A
Authority: DE
Inventors: Gilles Hebrard; Jean-Baptiste Marescot; Jörg Mellar; Thomas Weinhold
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2018-03-22
Also published as: CN109937304A; WO2018054861A1; US11286938B2; EP3516231A1; JP2019529798A; BR112019005067A2; KR20190043171A; EP3516231B1; US20190338776A1; JP2021073408A; CN109937304B; KR20210008166A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubenkompressor (10) für ein Nutzfahrzeug mit wenigstens einem Gehäuse (20) und mit wenigenstens einem am Gehäuse (20) angeordneten Luftölabscheider-Halter (40), wobei der Luftölabscheider-Halter (40) aus nicht-korrosivem Material gefertigt ist und wobei ein Entlastungsventil (80) vorgesehen ist, das im Luftölabscheider-Halter (40) angeordnet ist, mittels dessen das Innere des Schraubenkompressors (10) druckentlastbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug mit wenigstens einem Gehäuse und mit wenigstens einem am Gehäuse angeordneten Luftölabscheider-Halter.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Schraubenkompressoren für Nutzfahrzeuge bekannt. Derartige Schraubenkompressoren werden verwendet, um die notwendige Druckluft für beispielsweise das Bremssystem des Nutzfahrzeugs bereitzustellen.
In diesem Zusammenhang sind insbesondere Öl befüllte Kompressoren, insbesondere auch Schraubenkompressoren bekannt, bei denen sich als Aufgabe stellt, die Öltemperatur zu regulieren. Dies wird in der Regel dadurch bewerkstelligt, dass ein externer Ölkühler vorhanden ist, der mit dem Öl befüllten Kompressor und dem Ölkreislauf über ein Thermostatventil verbunden ist. Der Ölkühler ist dabei ein Wärmetauscher, der zwei voneinander getrennte Kreisläufe aufweist, wobei der erste Kreislauf für die heiße Flüssigkeit, also das Kompressoröl, vorgesehen ist und der zweite für die Kühlflüssigkeit. Als Kühlflüssigkeit können beispielsweise Luft, Wassergemische mit einem Frostschutzmittel oder einem anderen Öl verwendet werden.
Dieser Ölkühler muss sodann mit dem Kompressorölkreislauf über Rohre oder Schläuche verbunden werden und der Ölkreislauf muss gegen Leckagen gesichert werden.
Dieses externe Volumen muss des Weiteren mit Öl befüllt werden, so dass auch die Gesamtmenge an Öl vergrößert wird. Dadurch wird die Systemträgheit vergrößert. Darüber hinaus muss der Ölkühler mechanisch untergebracht und befestigt werden, entweder durch umliegend befindliche Halterungen oder durch eine gesonderte Halterung, was zusätzliche Bestigungsmittel, aber auch Bauraum benötigt.
Aus der DE 41 31 857 C2 ist beispielsweise ein Schraubenkompressor bekannt, der einen gehäuseseitigen Ölabscheider aufweist.
Aus der DE 44 15 875 A1 ist bereits ein Schraubenverdichter bekannt, der ein Aluminiumgehäuse aufweist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass die Korrosion von Komponenten des Schraubenkompressors verhindert werden kann bzw. gar nicht erst auftritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schraubenkompressor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug mit wenigstens einem Gehäuse und mit wenigenstens einem am Gehäuse angeordneten Luftölabscheider-Halter versehen ist, wobei der Luftölabscheider-Halter aus nicht-korrosivem Material gefertigt ist und wobei ein Entlastungsventil vorgesehen ist, das im Luftölabscheider-Halter angeordnet ist, mittels dessen das Innere des Schraubenkompressors druckentlastbar ist.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass das Entlastungsventil, dessen Anschlüsse und dessen Umgebung erfahrungsgemäß Feuchtigkeitsniederschlag anziehen, an einer Stelle im Schraubenkompressor angeordnet werden, an der keine Korrosion stattfinden kann. In diesem Zusammenhang wird vorgesehen, den Luftölabscheider-Halter aus nicht-korrosivem Material zu fertigen und dort das Entlastungsventil, mittels dessen das Innere des Schraubenkompressors druckentlastet werden kann, anzuordnen. Hierdurch wird vermieden, dass es im Gehäuse des Schraubenkompressors zu Korrosionen kommt. Die Bereiche, in denen erfahrungsgemäß bei einem Schraubenkompressor Korrosion auftritt, werden somit in Bereiche des Schraubenkompressors verlegt, in denen es zu keiner Korrosion kommen kann, weil dort lediglich nicht-korrosives Material vorhanden ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das nicht-korrosive Material zumindest teilweise aus Aluminium besteht oder zumindest teilweise aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Hierdurch wird eine einfache Fertigung beispielsweise durch Guss- oder Spanverfahren ermöglicht. Außerdem ist ausreichende Stabilität erreichbar. Aluminium oder Aluminiumlegierungen sind darüber hinaus als geeignete nicht-korrosive Materialien gut verwendbar.
Das Entlastungsventil kann mit dem Lufteinlass des Schraubenkompressors verbunden sein. Hierüber wird eine einfache Konstruktion zur Druckentlastung des Schraubenkompressors bereitgestellt. Die Querschnitte des Lufteinlasses sind darüber hinaus gut geeignet, um eine Druckentlastung herbeizuführen.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Verbindung von Entlastungsventil mit dem Lufteinlass des Schraubenkompressors zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses des Schraubenkompressors geführt ist. Hierdurch werden aufwendige Führungen und Druckluftverbindungen zwischen dem Entlastungsventil und dem Lufteinlass im Inneren des Gehäuses des Schraubenkompressors vermieden. Eine einfache und zuverlässige Verbindung, die gegebenfalls auch entsprechend gewartet oder mit Ersatzteilen versehen werden kann, ist dadurch möglich.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Verbindung von Entlastungsventil mit dem Lufteinlass des Schraubenkompressors zumindest teilweise durch einen Kunststoffschlauch ausgebildet ist. Hierüber wird eine einfache und zuverlässige nicht-korrosive Verbindung zwischen dem Entlastungsventil und dem Lufteinlass ausgebildet. Der Kunststoffschlauch kann insbesondere auch außerhalb des Gehäuses des Schraubenkompressors geführt sein.
Das Entlastungsventil kann über den Lufteinlass mit der Atmosphäre verbindbar sein. Hierüber wird ein einfacher und zuverlässiger Druckabbau über den Lufteinlass vom Entlastungsventil her ermöglicht.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse aus einem anderen Material als der Luftölabscheider-Halter besteht. Dies ermöglicht eine kostengünstigere und einfachere Herstellung, da es nicht zwingend erforderlich ist, sämtliche Bestandteile des Schraubenkompressors und auch nicht sämtliche Gehäusebestandteile des Schraubenkompressors aus nicht-korrosivem Material fertigen zu müssen. Jeweils geeignete Materialien, die auch entsprechend den Kostenanforderungen genügen, können somit gewählt werden. Die Kosten des Schraubenkompressors können hierdurch günstig beeinflusst werden.
Das Gehäuse kann aus einem Gussmaterial bestehen, insbesondere aus Gusseisen. Hierdurch wird eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittzeichnung durch einen erfindungsgemäßen Schraubenkompressor; und
2 eine perspektivische Schnittansicht auf den Schraubenkompressor mit Detaildarstellung des Luftölscheider-Halters des Schraubenkompressors.
1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Schraubenkompressor 10 im Sinne eines Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung.
Der Schraubenkompressor 10 weist einen Befestigungsflansch 12 zur mechanischen Befestigung des Schraubenkompressors 10 an einem hier nicht näher gezeigten Elektromotor auf.
Gezeigt ist jedoch die Eingangswelle 14, über die das Drehmoment vom Elektromotor auf eine der beiden Schrauben 16 und 18, nämlich die Schraube 16 übertragen wird.
Die Schraube 18 kämmt mit der Schraube 16 und wird über diese angetrieben.
Der Schraubenkompressor 10 weist ein Gehäuse 20 auf, in dem die wesentlichen Komponenten des Schraubenkompressors 10 untergebracht sind.
Das Gehäuse 20 ist mit Öl 22 befüllt.
Lufteingangsseitig ist am Gehäuse 20 des Schraubenkompressors 10 ein Einlassstutzen 24 vorgesehen. Der Einlassstutzen 24 ist dabei derart ausgebildet, dass an ihm ein Luftfilter 26 angeordnet ist. Außerdem ist radial am Lufteinlassstutzen 24 ein Lufteinlass 28 vorgesehen.
Im Bereich zwischen Einlassstutzen 24 und der Stelle, an dem der Einlassstutzen 24 am Gehäuse 20 ansetzt, ist ein federbelasteter Ventileinsatz 30 vorgesehen, hier als Axialdichtung ausgeführt.
Dieser Ventileinsatz 30 dient als Rückschlagventil.
Stromabwärts des Ventileinsatzes 30 ist ein Luftzuführkanal 32 vorgesehen, der die Luft den beiden Schrauben 16, 18 zuführt.
Ausgangsseitig der beiden Schrauben 16, 18 ist ein Luftauslassrohr 34 mit einer Steigleitung 36 vorgesehen.
Im Bereich des Endes der Steigleitung 36 ist ein Temperaturfühler 38 vorgesehen, mittels dessen die Öltemperatur überwachbar ist.
Weiter vorgesehen ist im Luftauslassbereich ein Halter 40 für ein Luftentölelement 42.
Der Halter 40 für das Luftentölelement weist im montierten Zustand im dem Boden zugewandten Bereich (wie auch in 1 gezeigt) das Luftentölelement 42 auf.
Weiter vorgesehen ist im Inneren der Luftentölelement 42 ein entsprechendes Filtersieb bzw. bekannte Filter- und Ölabscheidevorrichtungen 44, die nicht näher im Einzelnen spezifiziert werden.
Im zentralen oberen Bereich, bezogen auf den montierten und betriebsfertigen Zustand (also wie in 1 gezeigt), weist der Halter für das Luftentölelement 40 eine Luftausgangsöffnung 46 auf, die zu einem Rückschlagventil 48 und einem Mindestdruckventil 50 führen. Das Rückschlagventil 48 und das Mindestdruckventil 50 können auch in einem gemeinsamen, kombinierten Ventil ausgebildet sein.
Nachfolgend des Rückschlagventils 48 ist der Luftauslass 51 vorgesehen.
Der Luftauslass 51 ist mit entsprechend bekannten Druckluftverbrauchern in der Regel verbunden.
Um das im Luftentölelement 42 befindliche und abgeschiedene Öl 22 wieder in das Gehäuse 20 zurückzuführen, ist eine Steigleitung 52 vorgesehen, die ausgangs des Halters 40 für das Luftentölelement 42 beim Übertritt in das Gehäuse 20 ein Filter- und Rückschlagventil 54 aufweist.
Stromabwärts des Filter- und Rückschlagventils 54 ist in einer Gehäusebohrung eine Düse 56 vorgesehen. Die Ölrückführleitung 58 führt zurück in etwa den mittleren Bereich der Schraube 16 oder der Schraube 18, um dieser wieder Öl 22 zuzuführen.
Im im montierten Zustand befindlichen Bodenbereich des Gehäuses 20 ist eine Ölablassschraube 59 vorgesehen. Über die Ölablassschraube 59 kann eine entsprechende Ölablauföffnung geöffnet werden, über die das Öl 22 abgelassen werden kann.
Im unteren Bereich des Gehäuses 20 ist auch der Ansatz 60 vorhanden, an dem der Ölfilter 62 befestigt wird. Über einen Ölfiltereinlasskanal 64, der im Gehäuse 20 angeordnet ist, wird das Öl 22 zunächst zu einem Thermostatventil 66 geleitet.
Anstelle des Thermostatventils 66 kann eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung vorgesehen sein, mittels derer die Öltemperatur des im Gehäuse 20 befindlichen Öls 22 überwachbar und auf einen Sollwert einstellbar ist.
Stromabwärts des Thermostatventils 66 ist sodann der Öleinlass des Ölfilters 62, der über eine zentrale Rückführleitung 68 das Öl 22 wieder zurück zur Schraube 18 oder zur Schraube 16, aber auch zum ölgeschmierten Lager 70 der Welle 14 führt. Im Bereich des Lagers 70 ist auch eine Düse 72 vorgesehen, die im Gehäuse 20 im Zusammenhang mit der Rückführleitung 68 vorgesehen ist.
Der Kühler 74 ist am Ansatz 60 angeschlossen.
Im oberen Bereich des Gehäuses 20 (bezogen auf den montierten Zustand) befindet sich ein Sicherheitsventil 76, über das ein zu großer Druck im Gehäuse 20 abgebaut werden kann.
Vor dem Mindestdruckventil 50 befindet sich eine Bypassleitung 78, die zu einem Entlastungsventil 80 führt. Über dieses Entlastungsventil 80 das mittels einer Verbindung mit der Luftzuführung 32 angesteuert wird kann Luft in den Bereich des Lufteinlasses 28 zurückgeführt werden. In diesem Bereich kann ein nicht näher gezeigtes Entlüftungsventil und auch eine Düse (Durchmesserveringerung der zuführenden Leitung) vorgesehen sein.
Darüber hinaus kann ungefähr auf Höhe der Leitung 34 in der Außenwand des Gehäuses 20 ein Öllevelsensor 82 vorgesehen sein. Dieser Öllevelsensor 82 kann beispielsweise ein optischer Sensor sein und derart beschaffen und eingerichtet, dass anhand des Sensorsignals erkannt werden kann, ob der Ölstand im Betrieb oberhalb des Öllevelsensors 82 ist oder ob der Öllevelsensor 82 frei liegt und hierdurch der Ölstand entsprechend gefallen ist.
Im Zusammenhang mit dieser Überwachung kann auch eine Alarmeinheit vorgesehen sein, die eine entsprechende Fehlermeldung oder Warnmeldung an den Nutzer des Systems ausgibt bzw. weiterleitet.
Die Funktion des in 1 gezeigten Schraubenkompressors 10 ist dabei wie folgt:
Luft wird über den Lufteinlass 28 zugeführt und gelangt über das Rückschlagventil 30 zu den Schrauben 16, 18, wo die Luft komprimiert wird. Das komprimierte Luft-Öl-Gemisch, das mit einem Faktor zwischen 5- bis 16facher Komprimierung nach den Schrauben 16 und 18 durch die Auslassleitung 34 über das Steigrohr 36 aufsteigt, wird direkt auf den Temperaturfühler 38 geblasen.
Die Luft, die noch teilweise Ölpartikel trägt, wird sodann über den Halter 40 in das Luftentölelement 42 geführt und gelangt, sofern der entsprechende Mindestdruck erreicht wird, in die Luftauslassleitung 51.
Das im Gehäuse 20 befindliche Öl 22 wird über den Ölfilter 62 und ggf. über den Wärmetauscher 74 auf Betriebstemperatur gehalten.
Sofern keine Kühlung notwendig ist, wird der Wärmetauscher 74 nicht verwendet und ist auch nicht zugeschaltet.
Die entsprechende Zuschaltung erfolgt über das Thermostatventil 68. Nach der Aufreinigung im Ölfilter 64 wird über die Leitung 68 Öl der Schraube 18 oder der Schraube 16, aber auch dem Lager 72 zugeführt. Die Schraube 16 oder die Schraube 18 wird über die Rückführleitung 52, 58 mit Öl 22 versorgt, hier erfolgt die Aufreinigung des Öls 22 im Luftentölelement 42.
Über den nicht näher gezeigten Elektromotor, der sein Drehmoment über die Welle 14 auf die Schraube 16 überträgt, die wiederum mit der Welle 18 kämmt, werden die Schrauben 16 und 18 des Schraubenkompressors 10 angetrieben.
Über das nicht näher gezeigte Entlastungsventil 80 wird sichergestellt, dass im Bereich der Zuleitung 32 nicht der hohe Druck, der im Betriebszustand beispielsweise ausgangsseitig der Schrauben 16, 18 herrscht, eingesperrt werden kann, sondern dass insbesondere beim Anlaufen des Kompressors im Bereich der Zuleitung 32 stets ein niedriger Eingangsdruck, insbesondere Atmosphärendruck, besteht. Andernfalls würde mit einem Anlaufen des Kompressors zunächst ein sehr hoher Druck ausgangsseitig der Schrauben 16 und 18 entstehen, der den Antriebsmotor überlasten würde.
2 zeigt in schematischer Schnittdarstellung perspektivisch einen Schnitt durch den Schraubenkompressor 10.
Der Luftölabscheider-Halter 40 ist hier aus Aluminium gefertigt und auf der Außenseite des Gehäuses 20 des Schraubenkompressors 10 befestigt. Auf dem Luftölabscheider-Halter 40 ist der Luftölabscheider 42 bzw. das Luftentölelement 42 montiert.
Weiter ist im Luftölabscheider-Halter 40 das Entlastungsventil 80 angeordnet. Der Ausgang des Entlastungsventils 80 ist über einen außerhalb des Gehäuses 20 verlaufenden Kunststoffschlauches 100 mit dem Lufteinlass 28 des Schraubenkompressors 10 verbunden, wodurch der Ausgang des Entlastungsventils 80 mit der Atmosphäre verbindbar ist.
Das Gehäuse 20 ist hier anders als der Luftölabscheider-Halter 40 aus Grauguss und damit aus einem anderen Material als der Luftölabscheider-Halter 40 gefertigt.
Durch die Anordnung des Entlastungsventils 80 im Luftölabscheider-Halter 40, der aus Aluminium gefertigt ist, wird erreicht, dass dort entstehende Feuchtigkeitsniederschläge nicht zu Korrosion führen können, da der Luftölabscheider-Halter 40 aus nicht-korrosivem Material besteht.
Durch das Verbinden des Ausgangs des Entlastungsventils 80 über den Kunststoffschlauch 100 mit dem Lufteinlass 28 wird weiter verhindert, dass die Verbindung zwischen Entlastungsventil 80 und dem Lufteinlass 28 durch das Gehäuse 20 geführt werden muss. Darüber hinaus ist bekanntermaßen eine Verbindungsleitung mit geringem Querschnitt anfällig für Feuchtigkeitsniederschlag und damit für Korrosion.
Durch den Umstand, dass die Verbindung mittels eines Kunststoffschlauches 100 hergestellt wird, wird Korrosion vermieden. Darüber hinaus kann gegebenenfalls bei einer Verstopfung der Verbindung dieser einfach ausgetauscht werden, da er außerhalb des Gehäuses 20 verläuft.
Bezugszeichenliste

10: Schraubenkompressor
12: Befestigungsflansch
14: Eingangswelle
16: Schrauben
18: Schrauben
20: Gehäuse
22: Öl
24: Einlassstutzen
26: Luftfilter
28: Lufteinlass
30: Ventileinsatz
32: Luftzuführkanal
34: Luftauslassrohr
36: Steigleitung
38: Temperaturfühler
40: Halter für ein Luftentölelement
42: Luftentölelement
44: Filtersieb bzw. bekannte Filter- bzw. Ölabscheidevorrichtungen
46: Luftausgangsöffnung
48: Rückschlagventil
50: Mindestdruckventil
51: Luftauslass
52: Steigleitung
54: Filter- und Rückschlagventil
56: Düse
58: Ölrückführleitung
59: Ölablassschraube
60: Ansatz
60a: äußerer Ring
60b: innerer Ring
62: Ölfilter
64: Ölfiltereinlasskanal
66: Thermostatventil
68: Rückführleitung
70: Lager
72: Düse
74: Kühler, Wärmetauscher
76: Sicherheitsventil
78: Bypassleitung
80: Entlastungsventil
82: Öllevelsensor
100: Kunststoffschlauch

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 4131857 C2 [0006]
DE 4415875 A1 [0007]

Claims

Schraubenkompressor (10) für ein Nutzfahrzeug mit wenigstens einem Gehäuse (20) und mit wenigenstens einem am Gehäuse (20) angeordneten Luftölabscheider-Halter (40), wobei der Luftölabscheider-Halter (40) aus nicht-korrosivem Material gefertigt ist und wobei ein Entlastungsventil (80) vorgesehen ist, das im Luftölabscheider-Halter (40) angeordnet ist, mittels dessen das Innere des Schraubenkompressors (10) druckentlastbar ist.
Schraubenkompressor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-korrosive Material zumindest teilweise aus Aluminium besteht oder zumindest teilweise aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Schraubenkompressor (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlastungsventil (80) mit dem Lufteinlass (28) des Schraubenkompressors (10) verbunden ist.
Schraubenkompressor (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Entlastungsventil (80) mit dem Lufteinlass (28) des Schraubenkompressors (10) zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses (20) des Schraubenkompressors (10) geführt ist.
Schraubenkompressor (10) nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Entlastungsventil (80) mit dem Lufteinlass (28) des Schraubenkompressors (10) zumindest teilweise durch einen Kunststoffschlauch (100) ausgebildet ist.
Schraubenkompressor (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlastungsventil (80) über den Lufteinlass (28) mit der Atmosphäre verbindbar ist.
Schraubenkompressor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) aus einem anderen Material als der Luftölabscheider-Halter (40) besteht.
Schraubenkompressor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) aus Gussmaterial besteht, insbesondere aus Gusseisen.