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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug.
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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.
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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.
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Dieser Ölkühler muss sodann mit dem Kompressorölkreislauf über Rohre oder Schläuche verbunden werden und der Ölkreislauf muss gegen Leckagen gesichert werden.
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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.
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Aus der
US 4,780,061 ist bereits ein Schraubenkompressor mit einer integrierten Ölkühlung bekannt.
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Des Weiteren offenbart die
DE 37 17 493 A1 eine in einem kompakten Gehäuse angeordnete Schraubenverdichter-Anlage, die einen Ölkühler auf dem Elektromotor des Schraubenkompressors aufweist.
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Ein gattungsgemäßer Schraubenkompressor ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2004 060 417 B4 bekannt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass eine erste Ölabscheidung bereits erfolgen kann, bevor das durch den Schraubenkompressor komprimierte Fluid, insbesondere Luft den Ölabscheider erreicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug mit einem Rotorengehäuse, in dem die Schrauben des Schraubenkompressors angeordnet sind, und mit einem ausgangsseitig des Gehäusedeckels angeordneten Luftauslassrohr mit einer Steigleitung versehen ist, wobei das Luftauslassrohr wenigstens ein Ölabscheidemittel aufweist.
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Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, bei einem Schraubenkompressor bereits ausgangsseitig des Gehäusedeckels und der Schrauben, die zur Komprimierung beispielsweise der Luft bzw. eines anderen Fluids dienen, eine erste Ölabscheidung durchzuführen. Diese erste Ölabscheidung erfolgt nicht durch einen herkömmlichen Ölabscheider sondern bereits durch das Luftauslassrohr, durch das das komprimierte Fluid, insbesondere die komprimierte Luft aus dem Rotorengehäuse bzw. nach der Komprimierung durch die Schrauben weiter im Schraubenkompressor abgeleitet wird.
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Durch diese bereits dort stattfindende Ölabscheidung im Luftauslassrohr wird es möglich, die Effizienz der Ölabscheidung deutlich zu verbessern. Hierdurch wird auch erreicht, dass der Ölabscheider ggf. anders bemessen und ausgelegt werden kann, da bereits vorher eine erste Ölabscheidung erfolgt.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Ölabscheidemittel eine Ölrückführöffnung aufweist. Eine derartige Ölrückführöffnung kann beispielsweise eine Öffnung in einer Wandung des Luftauslassrohres sein, durch das sich an den Wänden des Luftauslassrohres niederschlagendes Öl ablaufen kann.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Ölrückführöffnung das Innere des Luftauslassrohrs mit dem Ölsumpf verbindet. Hierdurch wird bereits eine einfache Ölrückführung erreicht.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Luftauslassrohr einen Ansatz aufweist, mit dem das Luftauslassrohr mit dem Gehäusedeckel verbunden ist, wobei die Ölrückführöffnung im Bereich des Ansatzes oder benachbart zum Ansatz angeordnet ist. Dadurch wird es möglich, dass die Ölrückführöffnung vergleichsweise direkt im Anschluss an den Auslass des Gehäusedeckels, d. h. an der Stelle, an der das Luftauslassrohr ansetzt, angeordnet ist. Etwaiges, sich dort bereits niedergeschlagenes Öl kann somit dort direkt aus dem Luftauslassrohr abgeführt werden.
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Die Ölrückführöffnung kann durch eine einfache Bohrung ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache Montage und auch gleichzeitig einfache Positionierung der Ölrückführöffnung.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Luftauslassrohr zumindest teilweise konisch ausgebildet ist. Durch eine konische Ausbildung des Luftauslassrohres wird es möglich, aufgrund der Schwerkraftwirkung Ölpartikel aus der Luft auszusondern und diese am Verlassen des Luftauslassrohres zu hindern.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steigleitung endseitig konisch ausgebildet ist. Durch eine derartige konische Aufweitung der Steigleitung wird es möglich, den Effekt, mittels Schwerkraftwirkung Ölpartikel und Tröpfchen aus der Luft auszusondern, verbessert. Die hierdurch abgesonderten Ölpartikel fallen zurück in das Luftauslassrohr und sammeln sich im Bereich benachbart zum Ansatz des Luftauslassrohres und können dort über die Ölrückführöffnung zurück in den Ölsumpf fließen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:
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1 eine schematische Schnittzeichnung durch einen erfindungsgemäßen Schraubenkompressor;
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2 eine perspektivische Detailansicht auf das Rotorengehäuse des Schraubenkompressors mit Luftauslassrohr des Schraubenkompressors gemäß 1, und
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3 eine perspektivische Schnittzeichnung durch das Luftauslassrohr gemäß 2.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Schraubenkompressor 10 im Sinne eines Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung.
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Der Schraubenkompressor 10 weist einen Befestigungsflansch 12 zur mechanischen Befestigung des Schraubenkompressors 10 an einem hier nicht näher gezeigten Elektromotor auf.
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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.
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Die Schraube 18 kämmt mit der Schraube 16 und wird über diese angetrieben.
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Der Schraubenkompressor 10 weist ein Gehäuse 20 auf, in dem die wesentlichen Komponenten des Schraubenkompressors 10 untergebracht sind.
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Das Gehäuse 20 ist mit Öl 22 befüllt.
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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.
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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.
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Dieser Ventileinsatz 30 dient als Rückschlagventil.
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Stromabwärts des Ventileinsatzes 30 ist ein Luftzuführkanal 32 vorgesehen, der die Luft den beiden Schrauben 16, 18 zuführt.
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Ausgangsseitig der beiden Schrauben 16, 18 ist ein Luftauslassrohr 34 mit einer Steigleitung 36 vorgesehen.
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Im Bereich des Endes der Steigleitung 36 ist ein Temperaturfühler 38 vorgesehen, mittels dessen die Öltemperatur überwachbar ist.
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Weiter vorgesehen ist im Luftauslassbereich ein Halter 40 für ein Luftentölelement 42.
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Der Halter 40 für das Luftentölelement weist im montierten Zustand im dem Boden zugewandten Bereich (wie auch in 1 gezeigt) das Luftentölelement 42 auf.
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Weiter vorgesehen ist im Inneren der Luftentölelement 42 ein entsprechendes Filtersieb bzw. bekannte Filter- und Ölabscheidevorrichtungen 44, die nicht näher im Einzelnen spezifiziert werden.
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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.
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Nachfolgend des Rückschlagventils 48 ist der Luftauslass 51 vorgesehen.
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Der Luftauslass 51 ist mit entsprechend bekannten Druckluftverbrauchern in der Regel verbunden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Kühler 74 ist am Ansatz 60 angeschlossen, wie nachstehend noch in den 2 bis 4 näher erläutert wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das im Gehäuse 20 befindliche Öl 22 wird über den Ölfilter 62 und ggf. über den Wärmetauscher 74 auf Betriebstemperatur gehalten.
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Sofern keine Kühlung notwendig ist, wird der Wärmetauscher 74 nicht verwendet und ist auch nicht zugeschaltet.
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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.
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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.
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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.
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2 zeigt in perspektivischer Ansicht den Gehäusedeckel 20a des Schraubenkompressors 10, wie in 1 gezeigt.
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Der Gehäusedeckel 20a weist einen Auslass auf, an dem das Luftauslassrohr 34 ansetzt.
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Das Luftauslassrohr 34 weist dabei einen Ansatz 34a auf, mit dem das Luftauslassrohr 34 mit dem Gehäusedeckel 20a verbunden ist.
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Das Luftauslassrohr 34 weist weiter eine Steigleitung 36 auf.
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Die Steigleitung 36 ist dabei konisch aufgeweitet, und zwar im endseitigen Bereich 36a.
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Das Luftauslassrohr 34 weist weiter im Bereich seines Ansatzes 34a eine Ölrückführöffnung 100 auf.
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Die Ölrückführöffnung 100 ist dabei als Bohrung ausgebildet.
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Die Ölrückführöffnung 100 verbindet das Innere des Luftauslassrohres 34 mit dem Ölsumpf 22a.
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Durch die konische Aufweitung und die Ölrückführöffnung 100 weist das Luftauslassrohr 34 insgesamt Ölabscheidemittel auf, die zur ersten Ölabscheidung dienen, noch bevor die durch den Schraubenkompressor 10 komprimierte Luft durch den Ölabscheider geführt wird.
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Die Ölabscheidung erfolgt dabei derart, dass aufgrund der konischen Aufweitung und der hierdurch auch erreichten Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich im Luftstrom befindliche Ölpartikel aufgrund Schwerkrafteinwirkung wieder zurückfallen können, sich an den Wänden im Inneren des Luftauslassrohres 34 niederschlagen und sodann durch die Ölrückführöffnung 100 in den Ölsumpf 22a zurückfließen können.
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3 zeigt eine perspektivische Schnittzeichnung durch das Luftauslassrohr gemäß 2.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schraubenkompressor
- 12
- Befestigungsflansch
- 14
- Eingangswelle
- 16
- Schrauben
- 18
- Schrauben
- 20
- Gehäuse
- 20a
- Gehäusedeckel
- 22a
- Ölsumpf
- 22
- Öl
- 24
- Einlassstutzen
- 26
- Luftfilter
- 28
- Lufteinlass
- 30
- Ventileinsatz
- 32
- Luftzuführkanal
- 34
- Luftauslassrohr
- 34a
- Ansatz
- 36
- Steigleitung
- 36a
- endseitiger Bereich
- 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
- 76
- Sicherheitsventil
- 78
- Bypassleitung
- 80
- Entlastungsventil
- 82
- Öllevelsensor
- 100
- Ölrückführöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4780061 [0006]
- DE 3717493 A1 [0007]
- DE 102004060417 B4 [0008]
