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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kompressorsystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit wenigstens einem Kompressor, der wenigstens einen Ölsumpf und wenigstens eine Temperaturüberwachungseinrichtung aufweist.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits derartige ölgeschmierte Kompressoren mit Vorrichtungen zur Überwachung der Öltemperatur bekannt.
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So zeigt die
DE 34 22 398 A1 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Betrieb einer Schraubenverdichteranlage. Eine zusätzliche Sicherheitseinrichtung ist in Abhängigkeit von der Temperatur des von der Druckluft getrennten Öls wirksam und verhindert unterhalb einer vorbestimmbaren Öltemperatur den Übergang vom Leerlaufbetrieb des Schraubenverdichters in den Stillstand.
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Darüber hinaus offenbart die
DE 10 2004 060 417 A1 einem kompakten Schraubenkompressor zum mobilen Einsatz in einem Fahrzeug. Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme kann ein Ölkreislauf, welcher zur Kühlung der Schraubenverdichtereinheit erforderlich ist, über einen Wärmeübertrager mit einem thermostatisch geregelten Kühlkreislauf des Fahrzeuges gekoppelt werden.
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Im Übrigen ist aus der
DE 10 2010 015 150 A1 eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Anzeige eines bei verschiedenen Betriebszuständen eines Schraubenverdichters schwankenden Ölstands in einem Ölsumpf des Schraubenverdichters bekannt.
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Aus der
DE 10 2010 035 559 A1 ist ferner ein Verfahren für ein definiertes Nebenverbraucherantriebsystem mit einer Synchronschalteinrichtung, eingesetzt in einem Hybridfahrzeug, gezeigt.
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Zudem offenbart die
EP 1 156 213 A1 ein Verfahren zur Regulierung eines Lüfters in einer Kompressoreinheit, wobei die Kompressoreinheit wenigstens ein Kompressorelement, einen Motor und eine Kühleinrichtung umfasst.
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Zusätzlich zeigt die
DE 603 04 555 T2 ein Verfahren zur Steuerung der Ölrückführung in einem öleingespritzten Schraubenverdichter.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten ölgeschmierten Kompressorsysteme, die beispielsweise in Hybridfahrzeugen Einsatz finden, weisen üblicherweise einen wassergekühlten Wärmeübertrager zur Kühlung des sich innerhalb des Kompressorsystems befindlichen Öls auf.
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Dabei wird die Kühlung des Öls üblicherweise durch ein Wachs-Thermostat gesteuert, welches das Öl ab einer gewissen Temperaturschwelle zur Kühlung dem Wärmeübertrager zuführt. Im Falle niedriger Umgebungstemperatur kann der sogenannte Umschaltpunkt des Wachs-Thermostats nicht erreicht werden, weil der Kompressor üblicherweise nicht kontinuierlich betrieben wird, sondern in einem Teillast-Zyklus arbeitet. Demzufolge verbleiben die Öltemperatur und die Bauteiltemperaturen des Kompressors bei niedrigen Umgebungstemperaturen im Regelfall vergleichsweise niedrig. In diesem Zusammenhang wird es schwierig, die übliche Betriebstemperatur, die im Bereich von ca. 90°C liegt, zu erreichen. Hier kann es auch zu einer nicht gewünschten Wasserkondensation oder Feuchtigkeitskondensation im Gehäuse und Ventilen des Kompressors kommen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kompressorsystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass der Kompressor hinsichtlich seines Temperaturmanagements verbessert werden kann, es erleichtert wird, die übliche Betriebstemperatur zu erreichen, insgesamt den Kompressor effizienter betreiben zu können und etwaige Kondensationen zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kompressorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein Kompressorsystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, wenigstens einen Kompressor, der wenigstens einen Ölsumpf und wenigstens eine Temperaturüberwachungseinrichtung aufweist, und wenigstens einen Wärmeübertrager umfasst, wobei der Kompressor, der Ölsumpf, der Wärmeübertrager sowie die Temperaturüberwachungseinrichtung wirkverbunden sind, wobei ferner die Temperaturüberwachungseinrichtung wenigstens einen Kompressoranlaufschaltzustand und wenigstens einen Kompressorniedertemperaturschaltzustand aufweist, wobei der Kompressoranlaufschaltzustand wenigstens einem ersten Temperaturbereich des Öls und der Kompressorniedertemperaturschaltzustand wenigstens einem zweiten Temperaturbereich des Öls zugeordnet ist, wobei im Kompressoranlaufschaltzustand das aus dem Kompressor ausströmende Öl diesem wenigstens über den Wärmeübertrager zur Erwärmung des Öls rückführbar ist und im Kompressorniedertemperaturschaltzustand das aus dem Kompressor ausströmende Öl diesem nicht über den Wärmeübertrager rückführbar ist.
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Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, das Öl des Kompressors bei niedrigen Temperaturen der Bauteile des Kompressors zum Beispiel infolge niedriger Außentemperaturen und/oder während des Anlaufvorgangs bei Bedarf, z.B. nach längerem Stillstand, zu erwärmen. Die Erwärmung des Öls erfolgt über einen Wärmeübertrager des Kompressorsystems, der mit einer Wärmequelle des Nutzfahrzeugs verbunden ist. Zur Regelung der Erwärmung des Öls weist das Kompressorsystem zusätzlich eine Temperaturüberwachungseinrichtung auf, die in Abhängigkeit der jeweiligen Betriebstemperatur des Kompressors regelbar ist. Falls sich die Temperatur des Kompressors sowie dessen Öls beispielsweise während des Anlaufvorgangs in einem ersten, niedrigen Temperaturbereich (z.B. unter 0°C) befindet, ist die Temperaturüberwachungseinrichtung derart eingerichtet, das Öl des Kompressors über den Wärmeübertrager zusätzlich zu erwärmen. Die Temperaturüberwachungseinrichtung befindet sich bei diesem ersten niedrigen Temperaurbereich in einem Kompressoranlaufschaltzustand. Da sich das Öl aufgrund des Kompressorbetriebs sowie durch das Zuführen von vorgewärmtem Öl kontinuierlich weiter erwärmt, wechselt die Temperaturüberwachungseinrichtung nach Übergang von dem ersten niedrigen in einen zweiten Temperaturbereich zu einem Kompressorniedertemperaturschaltzustand, in dem das aus dem Kompressor ausströmende Öl diesem nicht mehr über den Wärmeübertrager rückgeführt und dort erwärmt wird.
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Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass der Kompressor ferner einen Ölfilter aufweist, so dass im Kompressorniedertemperaturschaltzustand der Temperaturüberwachungseinrichtung das aus dem Kompressor ausströmende Öl diesem wenigstens über den Ölfilter rückführbar ist. Das Vorsehen eines Ölfilters ist für die Verschleißminimierung des Kompressors von Vorteil, da der Ölfilter betriebsbedingte und verschleißfördernde Partikel aus dem Öl filtert und es somit reinigt. Zudem ist es besonders vorteilhaft, während des Kompressorniedertemperaturschaltzustands der Temperaturüberwachungseinrichtung das aus dem Kompressor ausströmende Öl diesem wieder über den Ölfilter zurückzuführen, da nun das Öl bereits ungefähr die mittlere Temperatur des Wärmeübertragers erreicht hat und weiter über den Kompressorbetrieb erwärmt werden kann und um ferner den Wärmeübertrager nicht zusätzlich zu belasten.
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Weiter ist vorstellbar, dass die Temperaturüberwachungseinrichtung wenigstens einen Kompressornormaltemperaturschaltzustand aufweist, wobei im Kompressornormaltemperaturschaltzustand das aus dem Kompressor ausströmende Öl diesem wenigstens über den Wärmeübertrager zur Kühlung des Öls rückführbar ist. Im Normalbetriebszustand des Kompressors würde sich das Öl, falls es weiterhin nur über den Ölfilter rückgeführt wird, nach einer gewissen Betriebsdauer insoweit erwärmen, dass infolgedessen die gesetzlich zulässige Höchsttemperatur überschritten wird oder temperaturbedingte Schädigungen des Kompressor eintreten würden. Folglich wechselt die Temperaturüberwachungseinrichtung bei einer Öltemperatur, die den zweiten Temperaturbereich (z.B. ca. 80°C bis ca. 90°C) übersteigt, in einen Kompressornormaltemperaturschaltzustand, so dass das Öl dem Kompressor abermals über den Wärmeübertrager rückgeführt wird, allerdings in diesem Fall zu dessen Kühlung.
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Zudem ist denkbar, dass die Temperaturüberwachungseinrichtung wenigstens ein temperaturabhängig betätigbares Steuer- und/oder Regelventil aufweist. Das Vorsehen eines Steuer- und/oder Regelventils ermöglicht eine sehr präzise, zuverlässige und verlustfreie Zuteilung des Ölstroms auf den Ölfilter oder den Wärmeübertrager innerhalb der verschiedenen Schaltzustände der Temperaturüberwachungseinrichtung.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass das temperaturabhängig betätigbare Steuer- und/oder Regelventil, ein 4/2-Wege-Steuer- und/oder Regelventil, insbesondere ein 4/2-Wege-Magnet-Steuer- und/oder Regelventil, ist. Die Ausgestaltung als 4/2-Wege-Magnet-Steuer- und/oder Regelventil ist besonders deshalb vorteilhaft, da es in Antwort auf elektrische Steuersignale beispielsweise einer elektronischen Steuer- oder Regelungseinrichtung sehr schnell sowie mit einer großen funktionalen Variabilität steuerbar bzw. regelbar ist. Zudem kann das 4/2-Wege-Steuer- und/oder Regelventil auch als pneumatisch bzw. elektro-pneumatisch betätigbares 4/2-Wege-Steuer- und/oder Regelventil ausgebildet sein.
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Im Übrigen ist es möglich, dass sich das temperaturabhängig betätigbare Steuer- und/oder Regelventil im Kompressoranlaufschaltzustand befindet, falls die Öltemperatur kleiner oder gleich einer Temperatur eines weiteren Mediums ist, das sich in dem Wärmeübertrager befindet. Hierbei handelt es sich um eine sehr einfache und effiziente Möglichkeit, das Steuer- und/oder Regelventil mittels einer Steuerungs- oder Regelungseinrichtung zu steuern bzw. zu regeln, da im Wesentlichen die Öltemperatur mit der Temperatur des weiteren Mediums zu vergleichen ist. Dies kann beispielsweise derart geschehen, dass eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung einer Luftaufbereitungseinrichtung des Nutzfahrzeugs die Temperatursignale der Öltemperatur sowie der Temperatur des weiteren Mediums über einen CAN-Bus zunächst empfängt und vergleicht. In Abhängigkeit davon ist sodann das Steuer- und/oder Regelventil mittels eines entsprechend ausgegebenen Signals steuerbar bzw. regelbar. Im Falle eines pneumatisch bzw. elektro-pneumatisch betätigbaren 4/2-Wege-Steuer- und/oder Regelventils ist es denkbar, die entsprechenden Signale der Öltemperatur und der Temperatur des weiteren Mediums im Wärmeübertrager wie bereits zuvor beschreiben mittels der elektronischen Steuerungs- oder Regelungseinrichtung zu vergleichen und abhängig davon ein pneumatisches Schaltsignal zu erzeugen.
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Des Weiteren ist vorstellbar, dass bei einer Öltemperatur von kleiner als ca. 50°C, insbesondere kleiner als ca. 40°C, sich das temperaturabhängig betätigbare Steuer- und/oder Regelventil im Kompressoranlaufschaltzustand befindet. Insbesondere in einem Temperaturbereich der unterhalb von ca. 50°C liegt, ist die Erwärmung des Öls über den Wärmeübertrager besonders effizient, da der Wärmeübertrager üblicherweise in einem mittleren Nenntemperaturbereich von ca. 40°C bis ca. 50°C betrieben wird.
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Ebenfalls ist denkbar, dass bei einer Öltemperatur von größer als ca. 50°C, insbesondere größer als ca. 40°C, sowie bei einer Öltemperatur von kleiner als ca. 90°C, insbesondere kleiner als ca. 80°C, sich das temperaturabhängig betätigbare Steuer- und/oder Regelventil im Kompressorniedertemperaturschaltzustand befindet. In einem Temperaturbereich ab ca. 40°C ist der Kompressor bereits ausreichend vorgewärmt, so dass dieser infolge seines weiteren Betriebs nun eigenständig die weitere Erwärmung des Öls ohne zusätzliche Unterstützung durch den Wärmeübertrager gewährleisten kann.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass bei einer Öltemperatur von größer als ca. 90°C, insbesondere größer als ca. 80°C, sich das temperaturabhängig betätigbare Steuer- und/oder Regelventil im Kompressornormaltemperaturschaltzustand befindet. Je nach Lastzustand des Kompressors kann dessen Öltemperatur einen Temperaturbereich von ca. 80°C bis ca. 90°C übersteigen, wodurch im Interesse der Betriebssicherheit eine erneute Kühlung des Öls notwendig wird und deshalb das Steuer- und/oder Regelventil in den Kompressornormaltemperaturschaltzustand wechselt.
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Zusätzlich ist denkbar, dass die Temperaturüberwachungseinrichtung wenigstens ein erstes Wachsthermostatventil und wenigstens ein zweites Wachsthermostatventil aufweist. Da es sich bei Wachsthermostatventilen um verhältnismäßig günstige, vielfach erprobte und zuverlässige temperaturabhängige Schaltventile handelt, ist deren Verwendung innerhalb der Temperaturüberwachungseinrichtung besonders vorteilhaft.
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Diesbezüglich kann vorgesehen sein, dass bei einer Öltemperatur von größer als ca. -50°C, insbesondere größer als ca. -40°C, sowie bei einer Öltemperatur von kleiner als ca. 50°C, insbesondere kleiner als ca. 40°C, sich das erste Wachsthermostatventil in einem ersten Schaltzustand und sich das zweite Wachsthermostatventil in einem ersten Schaltzustand befindet, so dass das aus dem Kompressor ausströmende Öl diesem wenigstens über den Wärmeübertrager zur Erwärmung des Öls rückführbar ist. Insbesondere in einem Temperaturbereich, der zwischen ca. -50°C und ca. 50°C liegt, ist die Erwärmung des Öls über den Wärmeübertrager besonders effizient, da der Wärmeübertrager üblicherweise bei einem Temperaturbereich von ca. 40°C bis ca. 50°C betrieben wird. Das Ende von ca. 40°C bis ca. 50°C dieses Temperaturbereichs ist der Öffnungs- und Schließcharakteristik des ersten Wachsthermostatventils geschuldet.
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Auch ist vorstellbar, dass bei einer Öltemperatur von größer als ca. 50°C, insbesondere größer als ca. 40°C, sowie bei einer Öltemperatur von kleiner als ca. 90°C, insbesondere kleiner als ca. 80°C, sich das erste Wachsthermostatventil in einem zweiten Schaltzustand und sich das zweite Wachsthermostatventil in einem ersten Schaltzustand befindet, so dass das aus dem Kompressor ausströmende Öl diesem wenigstens über den Ölfilter rückführbar ist. Bei einem Temperaturbereich ab ca. 40°C ist das Öl des Kompressors bereits ausreichend vorgewärmt und infolge seines Betriebs kann dieser nun eigenständig die weitere Erwärmung des Öls gewährleisten. Das Ende von ca. 80°C bis ca. 90°C dieses Temperaturbereichs ist der Öffnungs- und Schließcharakteristik des zweiten Wachsthermostatventils geschuldet.
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Überdies ist denkbar, dass bei einer Öltemperatur von größer als ca. 90°C, insbesondere größer als ca. 80°C, sowie bei einer Öltemperatur von kleiner als ca. 120°C, insbesondere kleiner als ca. 110°C, sich das erste Wachsthermostatventil in einem zweiten Schaltzustand und sich das zweite Wachsthermostatventil in einem zweiten Schaltzustand befindet, so dass das aus dem Kompressor ausströmende Öl diesem wenigstens über den Wärmeübertrager zur Kühlung des Öls rückführbar ist. Je nach Lastzustand des Kompressors kann dessen Öltemperatur einen Temperaturbereich von ca. 80°C bis ca. 90°C übersteigen. Im Interesse der Betriebssicherheit wird eine Kühlung des Öls erneut notwendig, woraus der jeweilige zweite Schaltzustand des ersten und zweiten Wachsthermostatventils resultiert, so dass das aus dem Kompressor ausströmende Öl diesem erneut über den Wärmeübertrager rückgeführt wird.
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Weiterhin ist vorstellbar, dass der Betrieb des Kompressors bei einer Öltemperatur von größer als ca. 120°C, insbesondere größer als ca. 110°C, abschaltbar ist. Aus Gründen der Betriebssicherheit ist es wichtig, den Betrieb des Kompressors ab einer Öltemperatur von größer als ca. 120°C abzuschalten, so dass erstens der Wärmeübertrager nicht überlastet wird bzw. auf höhere Temperaturen ausgelegt werden muss und sich somit verteuert und zweitens der Kompressor infolge des Stillstands abkühlen kann.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug, insbesondere das Nutzfahrzeug, einen Hybridantrieb, insbesondere einen Hybridhauptantrieb, oder einen elektrischen Antrieb, insbesondere einen elektrischen Hauptantrieb, aufweist. Insbesondere im Zusammenhang mit einem Hybridhauptantrieb oder einem elektrischen Hauptantrieb des Fahrzeugs bietet sich die Möglichkeit die Abwärme der elektrischen Bauteile (z.B. Elektromotoren oder Leistungselektronik) vorteilhaft als Wärmequelle zur Erwärmung des Öls des Kompressors zu verwenden.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass der Wärmeübertrager ein flüssig-flüssig Wärmeübertrager ist. Flüssig-flüssig Wärmeübertrager zeichnen sich aufgrund der verwendbaren Flüssigkeiten durch sehr hohe Wärmewirkungsgrade aus, wodurch die Erwärmung bzw. die Kühlung des Öls noch effizienter und vorteilhafter durchgeführt werden kann.
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Außerdem ist denkbar, dass der Wärmeübertrager wenigstens mit einem zu kühlenden elektrischen Bauteil des Fahrzeugs, insbesondere des Nutzfahrzeugs, fluidverbunden ist. Insbesondere die Leistungselektronik bzw. der Elektromotor eines Hybrid- oder Elektrohauptantriebs des Nutzfahrzeugs benötigen einen zusätzlichen Kühlkreislauf, der dazu verwendet werden kann, über den angesprochenen Wärmeübertrager das Öl des Kompressors zu erwärmen. Aufgrund der verhältnismäßig schnellen Erwärmung dieser elektrischen Bauteile kann insbesondere die Erwärmung des Öls des Kompressors noch schneller und dadurch noch effizienter erfolgen.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Kompressor ein Verdrängerkompressor, insbesondere ein Schraubenkompressor und/oder ein Flügelzellenkompressor, ist. Verdrängerkompressoren weisen bei kleineren bis mittleren Massen- bzw. Volumenströmen einen sehr guten Wirkungsgrad auf und können verhältnismäßig einfach und folglich gewichtsoptimiert aufgebaut werden. Andere Konzepte von Verdrängerkompressoren wie etwa Hubkolbenkompressoren, Scrollkompressoren, Flüssigkeitsringkompressoren, Freikolbenkompressoren oder Rootskompressoren können ebenfalls Verwendung finden. Zudem ist es denkbar, dass der Kompressor ein Turbokompressor ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen nun anhand von zwei in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine teilweise schematische Schnittdarstellung eines ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems mit einem Kompressor in Form eines Schraubenkompressors;
- 2 eine erste schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels des Kompressorsystems gemäß 1;
- 3 eine zweite schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung gemäß 2;
- 4 eine erste schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels des Kompressorsystems gemäß 1;
- 5 eine zweite schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung gemäß 4;
- 6 eine dritte schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung gemäß 4;
- 7 eine schematische Schnittdarstellung eines Kompressors in Form eines Flügelzellenkompressors 10' eines dritten bzw. vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems;
- 8 eine schematische perspektivische Darstellung des dritten bzw. vierten Ausführungsbeispiels des Kompressorsystems gemäß 7;
- 9 eine erste schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung des dritten Ausführungsbeispiels des Kompressorsystems gemäß 8;
- 10 eine zweite schematische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung gemäß 9;
- 11 eine erste schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung des vierten Ausführungsbeispiels des Kompressorsystems gemäß 8;
- 12 eine zweite schematische Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung gemäß 11;
- 13 eine dritte schematische Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung gemäß 11;
- 14 ein Temperatur-Zeit-Diagramm einer Erwärmung des Öls eines Kompressors sowie eines Kühlkreislaufs eines Fahrzeugs gemäß eines konventionellen Kompressorsystems;
- 15 ein Temperatur-Zeit-Diagramm einer Erwärmung des Öls eines Kompressors sowie eines Kühlkreislaufs eines Fahrzeugs gemäß eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems gemäß 1 bis 13; und
- 16 eine Gegenüberstellung der Diagramme gemäß 14 und 15.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Kompressor 10 eines Kompressorsystems 100, 200 im Sinne eines ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung.
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Der Kompressor 10 gemäß 1 ist ein Schraubenkompressor 10.
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Der Schraubenkompressor 10 weist einen Befestigungsflansch 12 zur mechanischen Befestigung des Schraubenkompressors 10 an einem hier nicht näher gezeigten Antrieb in Form eines Elektromotors 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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Das Öl 22 bildet im montierten und betriebsfertigen Zustand des Schraubenkompressors 10 in dessen unteren Gehäusebereich einen Ölsumpf 22a aus.
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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 des Luftentölelements 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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Innerhalb des im montierten Zustand befindlichen Bodenbereichs 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 einer Temperaturüberwachungseinrichtung 66 geleitet, die als ein Thermostatventil 66a ausgebildet ist.
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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.
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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.
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In diesem Bereich können ein nicht näher gezeigtes Entlüftungsventil und auch eine Düse (Durchmesserverringerung 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:
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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 Wärmeübertrager 74 auf Betriebstemperatur gehalten.
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Sofern keine Kühlung notwendig ist, wird der Wärmeübertrager 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 62 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 Schraube 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 eine erste schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 166.
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In 2 ist weiter ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems 100 eines Nutzfahrzeugs dargestellt.
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Das Kompressorsystem 100 weist einen Kompressor 10 auf.
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Der Kompressor 10 ist gemäß 2 und auch im Zusammenhang mit der weiteren Figurenbeschreibung der nachfolgenden 3 bis 6 als Schraubenkompressor 10 ausgebildet.
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Der Kompressor 10 umfasst zudem einen Öl 22 aufweisenden Ölsumpf 22a, einen Ölfilter 62, eine Temperaturüberwachungseinrichtung 166 und einen Wärmeübertrager 74.
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Die Temperaturüberwachungseinrichtung 166 ist als temperaturabhängig betätigbares Steuer- oder Regelventil 166b ausgebildet.
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Gemäß 2 ist das temperaturabhängig betätigbare Steuer- oder Regelventil 166b ein 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b.
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Ferner kann das temperaturabhängig betätigbare Steuer- oder Regelventil 166b ein pneumatisch betätigbares Steuer- oder Regelventil 166b sein.
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Der Ölsumpf 22a des Kompressors 10, der Ölfilter 62, die Temperaturüberwachungseinrichtung 166 sowie der Wärmeübertrager 74 sind wirkverbunden.
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Demnach ist der Kompressor 10 mittels einer Kompressorausgangsleitung 102 mit dem 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b verbunden.
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Das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b ist stromabwärts des Kompressors 10 angeordnet.
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Das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b ist ferner über eine Ventilausgangsleitung 104 mit dem Wärmeübertrager 74 verbunden.
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Der Wärmeübertrager 74 weist ferner eine Wärmeübertragereingangsleitung 106 und eine Wärmeübertragerausgangsleitung 108 auf.
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Das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b ist zusätzlich über eine Ventileingangsleitung 110 mit dem Wärmeübertrager 74 verbunden.
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Zusätzlich ist das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b über eine Ölfiltereingangsleitung 112 mit dem Ölfilter 62 verbunden.
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Der Ölfilter 62 ist stromabwärts des 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventils 166b angeordnet.
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Weiter ist der Ölfilter 62 über eine Kompressoreingangsleitung 114 mit dem Kompressor 10 verbunden.
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Der Ölfilter 62 ist zudem stromaufwärts des Kompressors 10 angeordnet.
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Das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b ist außerdem durch eine Signalleitung 116 mit einer elektronischen oder pneumatischen Steuer- oder Regelungseinrichtung (nicht in 2 gezeigt) elektrisch oder pneumatisch verbunden.
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Die Funktion des ersten Ausführungsbeispiels des Kompressorsystems 100 mit einer Temperaturüberwachungseinrichtung 166 in Form des 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventils 166b lässt sich wie folgt beschreiben:
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Da das Öl 22 im Ölsumpf 22a während des Betriebs des Kompressors 10 kontinuierlich mit dessen Arbeitsdruck beaufschlagt wird, strömt, sobald der Kompressor 10 seinen Betrieb aufgenommen hat, das Öl 22 des Ölsumpfes 22a in der Nähe der Kompressorausgangsleitung 102 durch diese aus dem Kompressor 10 aus.
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Das Öl 22 durchströmt sodann die Kompressorausgangsleitung 102, bis es in das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b eintritt.
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In Abhängigkeit der Öltemperatur weist das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b entsprechend den drei Temperaturbereichen zugeordnete Schaltzustände auf.
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Das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b weist dementsprechend einen Kompressoranlaufschaltzustand, einen Kompressorniedertemperaturschaltzustand sowie einen Kompressornormaltemperaturschaltzustand auf.
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Die Öltemperatur kann durch einen Temperatursensor, der die Temperatur des Öls 22 innerhalb des Ölsumpfes 22a, innerhalb des 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventils 166b oder innerhalb der Verbindungsleitung 102 erfasst, in Form eines Signals an eine mit dem Temperatursensor elektrisch verbundene Steuerungs- oder Regelungseinrichtung übertragen werden.
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In Antwort auf das Signal des Temperatursensors kann das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b mittels der Steuerungs- oder Regelungseinrichtung betätigt werden.
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Bei einer Öltemperatur von kleiner als ca. 40°C befindet sich 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b im Kompressoranlaufschaltzustand (vgl. 2).
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Der Kompressoranlaufschaltzustand ist folglich einem ersten Temperaturbereich des Öls 22 zugeordnet.
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Dieser erste Temperaturbereich von kleiner als ca. 40°C existiert dann, wenn der Kompressor 10 über einen längeren Zeitraum, z.B. bei Stillstand des Nutzfahrzeugs über Nacht, nicht in Betrieb war.
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Alternativ dazu kann sich das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b im Kompressoranlaufschaltzustand befinden, falls die Öltemperatur kleiner oder gleich einer Temperatur eines weiteren Mediums ist, das sich in dem Wärmeübertrager 74 befindet.
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Das Medium kann Wasser oder ein Wasser-/Glykol-Gemisch oder ein ähnliches Kühlmittel sein.
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Die Temperatur des Mediums kann durch einen weiteren Temperatursensor, der dessen Temperatur innerhalb des Wärmeübertragers 74, innerhalb der Wärmeübertragereingangsleitung 106 bzw. innerhalb der Wärmeübertragerausgangsleitung 108 erfasst, ebenfalls in Form eines entsprechenden Signals an eine mit dem Temperatursensor elektrisch verbundene Steuerungs- oder Regelungseinrichtung übertragen werden.
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Es ist auch möglich, dass die Steuerungs- oder Regelungseinrichtung den Temperaturwert des weiteren Mediums über den Datenbus des Nutzfahrzeugs von einer dem Fahrzeugkühlkreislauf zugeordneten Messstelle empfängt.
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In Antwort auf ein Vergleich der jeweiligen Signale beider Temperatursensoren kann das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b mittels der Steuerungs- oder Regelungseinrichtung betätigt werden.
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Im Kompressoranlaufschaltzustand ist das aus dem Kompressor 10 ausströmende Öl 22 diesem wenigstens über den Wärmeübertrager 74 zur Erwärmung des Öls 22 rückführbar.
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Folglich ist im Kompressoranlaufschaltzustand die Kompressorausgangsleitung 102 über das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b mit der Ventilausgangsleitung 104 verbunden, wodurch das Öl 22 von dem 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b zunächst in den Wärmeübertrager 74 einströmt und sich infolgedessen erwärmt.
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Nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers 74 strömt das Öl 22 durch die Ventileingangsleitung 110 wiederum zurück in das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b ein und durchströmt dieses erneut.
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Sodann verlässt das Öl 22 das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b und strömt über die Ölfiltereingangsleitung 112 in den Ölfilter 62 ein und wird dort gereinigt.
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Anschließend strömt das erwärmte Öl 22 aus dem Ölfilter 62 aus und strömt über die Kompressoreingangsleitung 114 wiederum in den Kompressor 10 ein.
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Durch das Einströmen des durch den Wärmeübertrager 74 vorgewärmten Öls 22 wird so die Erwärmung des Kompressors 10 insgesamt beschleunigt.
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Das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b verbleibt bis zu einer Öltemperatur von kleiner als ca. 40°C im Kompressoranlaufschaltzustand.
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Bei einer Öltemperatur von größer als ca. 40°C sowie bei einer Öltemperatur von kleiner als ca. 80°C, befindet sich das temperaturabhängig betätigbare 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b im Kompressorniedertemperaturschaltzustand.
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Somit ist der Kompressorniedertemperaturschaltzustand einem zweiten Temperaturbereich des Öls 22 zugeordnet.
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3 zeigt diesbezüglich eine zweite schematische Darstellung des 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventils 166b gemäß 2 im Kompressorniedertemperaturschaltzustand.
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Im Kompressorniedertemperaturschaltzustand ist das aus dem Kompressor 10 ausströmende Öl 22 diesem nicht über den Wärmeübertrager 74 rückführbar.
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Folglich ist im Kompressorniedertemperaturschaltzustand des 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventils 166b das aus dem Kompressor 10 ausströmende Öl 22 diesem wenigstens über den Ölfilter 62 rückführbar.
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Hierbei ist die Kompressorausgangsleitung 102 direkt über das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b mit der Ölfiltereingangsleitung 112 verbunden, wodurch der Wärmeübertrager 74 überbrückt wird.
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Folglich strömt das Öl 22 über die Kompressorausgangsleitung 102 zunächst in das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b ein.
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Sodann verlässt das Öl 22 das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b und strömt über die Ölfiltereingangsleitung 112 in den Ölfilter 62 ein und wird dort gereinigt.
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Anschließend strömt das Öl 22 aus dem Ölfilter 62 aus und strömt über die Kompressoreingangsleitung 114 wiederum in den Kompressor 10 ein.
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Das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b verbleibt bis zu einer Öltemperatur von kleiner als ca. 80°C im Kompressorniedertemperaturschaltzustand.
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Bei einer Öltemperatur von größer als ca. 80°C befindet das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b im Kompressornormaltemperaturschaltzustand.
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Folglich ist der Kompressornormaltemperaturschaltzustand einem dritten Temperaturbereich des Öls 22 zugeordnet.
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Da das Öl 22 im Kompressornormaltemperaturschaltzustand erneut durch den Wärmeübertrager 74 (in diesem Fall allerdings zu dessen Kühlung) strömt, ergibt sich die gleiche Schaltstellung des 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventils 166b wie schon beim Kompressoranlaufschaltzustand (vgl. 2).
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Im Kompressornormaltemperaturschaltzustand ist das aus dem Kompressor 10 ausströmende Öl 22 diesem daher erneut wenigstens über den Wärmeübertrager 74 zur Kühlung des Öls 22 rückführbar.
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Folglich ist im Kompressornormaltemperaturschaltzustand die Kompressorausgangsleitung 102 über das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b mit der Ventilausgangsleitung 104 verbunden, wodurch das Öl 22 von dem 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b in den Wärmeübertrager 74 einströmt und sich infolgedessen abkühlt.
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Schließlich wird der Wärmeübertrager 74 üblicherweise bei einer mittleren Temperatur von ca. 40°C bis 50°C betrieben.
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Nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers 74 strömt das Öl 22 durch die Ventileingangsleitung 110 wiederum zurück in das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b ein und durchströmt dieses erneut.
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Sodann verlässt das Öl 22 das 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b und strömt über die Ölfiltereingangsleitung 112 in den Ölfilter 62 ein und wird dort gereinigt.
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Anschließend strömt das abgekühlte Öl 22 aus dem Ölfilter 62 aus und strömt über die Kompressoreingangsleitung 114 wiederum in den Kompressor 10 ein.
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Durch das Einströmen des durch den Wärmeübertrager 74 gekühlten Öls 22 wird so die weitere Erwärmung des Kompressors 10 während dessen weiteren Betrieb verlangsamt.
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Der Wärmeübertrager 74 als flüssig-flüssig Wärmeübertrager 74 ausgebildet.
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Das Medium, welches das Öl 22 des Kompressors 10 je nach Schaltzustand des 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil 166b kühlt oder wärmt ist Wasser oder ein Wasser-/Glykol-Gemisch oder ein ähnliches Kühlmittel.
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Das Medium (Kühlmittel) wird dem Wärmeübertrager 74 mittels eines weiteren Fluidkreises in Form eines Kühlkreislaufs des Nutzfahrzeugs mittels der Wärmeübertragereingangsleitung 106 und der Wärmeübertragerausgangsleitung 108 zu- und wieder abgeführt.
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Ferner ist der Wärmeübertrager 74 mit einem zu kühlenden elektrischen Bauteil (nicht in 3 gezeigt) des Nutzfahrzeugs, fluidverbunden.
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4 zeigt weiter eine erste schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 266.
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In 4 ist weiter ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kompressorsystems 200 gemäß 1 eines Nutzfahrzeugs dargestellt.
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Das Kompressorsystem 200 weist einen Kompressor 10 mit einem Gehäuse 20 auf.
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Der Kompressor 10 umfasst zudem einen Öl 22 aufweisenden Ölsumpf 22a, einen Ölfilter 62, eine Temperaturüberwachungseinrichtung 266 und einen Wärmeübertrager 74.
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Die erfindungsgemäße Temperaturüberwachungseinrichtung 266 weist ein erstes Wachsthermostatventil 266c und ein zweites Wachsthermostatventil 266d auf.
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Der Ölsumpf 22a ist über eine Kompressorausgangsleitung 202 mit dem ersten Wachsthermostatventil 266c verbunden.
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Das erste Wachsthermostatventil 266c ist stromabwärts des Ölsumpfs 22a angeordnet.
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Das erste Wachsthermostatventil 266c ist ferner über eine erste Thermostatventilleitung 204 mit dem zweiten Wachsthermostatventil 266d verbunden.
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Zusätzlich zweigt von der ersten Thermostatventilleitung 204 eine zweite Thermostatventilleitung 206 ab, welche die erste Thermostatventilleitung 204 zusätzlich mit dem zweiten Wachsthermostatventil 266d verbindet.
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Das zweite Wachsthermostatventil 266d ist stromabwärts des ersten Wachsthermostatventils 266c angeordnet.
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Das zweite Wachsthermostatventil 266d ist ferner über eine Ölfiltereingangsleitung 208 mit dem Ölfilter 62 verbunden.
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Der Ölfilter 62 ist stromabwärts des zweiten Wachsthermostatventils 266d angeordnet.
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Zusätzlich ist das zweite Wachsthermostatventil 266d über eine Thermostatventilausgangsleitung 210 mit dem Wärmeübertrager 74 verbunden.
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Der Wärmeübertrager 74 ist stromabwärts des zweiten Wachsthermostatventils 266d angeordnet.
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Im Übrigen ist das erste Wachsthermostatventil 266c über eine Thermostatventilbypassleitung 212 mit der Thermostatventilausgangsleitung 210 verbunden.
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Der Wärmeübertrager 74 ist zudem über eine zweite Ölfiltereingangsleitung 214 mit dem Ölfilter 62 verbunden.
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Der Ölfilter 62 ist weiter über eine Kompressoreingangsleitung 216 mit dem Kompressor 10 verbunden.
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Die Kompressorausgangsleitung 202, die erste Thermostatventilleitung 204, die zweite Thermostatventilleitung 206, die erste Ölfiltereingangsleitung 208, die Thermostatventilbypassleitung 212 und die Kompressoreingangsleitung 216 sind innerhalb eines Gehäuseansatzes 218 des Gehäuses 20 des Kompressors 10 angeordnet.
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Die Thermostatventilausgangsleitung 210 sowie die zweite Ölfiltereingangsleitung 214 sind wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuseansatzes 218 angeordnet.
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Außerhalb des Gehäuseansatzes 218 sind Thermostatventilausgangsleitung 210 sowie die zweite Ölfiltereingangsleitung 214 als Freileitungen ausgebildet und über entsprechende Anschlüsse mit dem Gehäuseansatz 218 verbunden.
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An einer dem Gehäuse 20 abgewandten Stirnseite des Gehäuseansatzes 218 ist zudem der Ölfilter 62 angeordnet.
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Die Funktion des zweiten Ausführungsbeispiels des Kompressorsystems 200 mit einer Temperaturüberwachungseinrichtung 266 in Form des ersten und zweiten Wachsthermostatventils 266c, 266d lässt sich wie folgt beschreiben:
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Bei einer Öltemperatur von größer als ca. -40°C sowie bei einer Öltemperatur von kleiner als ca. 40°C befindet sich das erste Wachsthermostatventil 266c in einem ersten Schaltzustand und das zweite Wachsthermostatventil 266d ebenfalls in einem ersten Schaltzustand.
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Dadurch ist das aus dem Kompressor 10 ausströmende Öl 22 diesem wenigstens über den Wärmeübertrager 74 zur Erwärmung des Öls 22rückführbar.
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Da der Ölsumpf 22a mit Arbeitsdruck des Kompressors 10 beaufschlagt wird, kann das Öl 22 überhaupt erst aus diesem ausströmen.
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Im ersten Schaltzustand des ersten Wachsthermostatventils 266c sind die Kompressorausgangsleitung 202 und die Thermostatventilbypassleitung 212 über das erste Wachsthermostatventil 266c miteinander fluidverbunden.
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Das zweite Wachsthermostatventil 266d wird also überbrückt.
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Das Öl 22 strömt folglich aus dem Ölsumpf 22a über die Kompressorausgangsleitung 202, das erste Wachsthermostatventil 266c, die Thermostatventilbypassleitung 212 und über die Thermostatventilausgangsleitung 210 in den Wärmeübertrager 74 ein und wird dort erwärmt.
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Das erwärmte Öl 22 strömt wiederum aus dem Wärmeübertrager 74 aus und wird mittels der zweiten Ölfiltereingangsleitung 214 dem Ölfilter 62 zugeführt, wo es gereinigt wird.
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Nach der Reinigung strömt das vorgewärmte Öl 22 aus dem Ölfilter 62 aus und strömt über die Kompressoreingangsleitung 216 wiederum in den Kompressor 10 ein, wo es zu dessen zusätzlicher Erwärmung beiträgt.
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Der erste Schaltzustand des ersten Wachsthermostatventils 266c sowie der erste Schaltzustand des zweiten Wachsthermostatventils 266d ist somit einem Kompressoranlaufschaltzustand zugeordnet.
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Der Kompressor 10 erwärmt sich infolge seines Betriebs sowie durch die kontinuierliche Zufuhr von vorgewärmtem Öl 22 immer weiter, bis eine Öltemperatur von ca. 40°C erreicht ist.
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Ab dieser Temperatur wird der sogenannte Umschaltpunkt des ersten Wachsthermostatventils 266c erreicht.
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Es wechselt sodann von dem ersten Schaltzustand in seinen zweiten Schaltzustand.
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Ziel ist es, dass das Wachsthermostatventil 266c bei ca. 40°C voll geöffnet ist.
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Dies wird durch den in 5 dargestellten Schaltzustand des gezeigten Ausführungsbeispiels auch erreicht.
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5 zeigt diesbezüglich eine zweite schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung 266 in Form des ersten und zweiten Wachsthermostatventils 266c, 266d gemäß 4.
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Bei einer Öltemperatur von größer als ca. 40°C sowie bei einer Öltemperatur von kleiner als ca. 80°C befinden sich das erste Wachsthermostatventil 266c in einem zweiten Schaltzustand und das zweite Wachsthermostatventil 266d in einem ersten Schaltzustand.
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Hierdurch ist das aus dem Kompressor 10 ausströmende Öl 22 diesem wenigstens über den Ölfilter 62 rückführbar.
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Im zweiten Schaltzustand des ersten Wachsthermostatventils 266c sowie im ersten Schaltzustand des zweiten Wachsthermostatventils 266d ist die erste Ölfiltereingangsleitung 208 über das zweite Wachsthermostatventil 266d mit der ersten Thermostatventilleitung 204 fluidverbunden sowie ferner die erste Thermostatventilleitung 204 über das erste Wachsthermostatventil 266c mit der Kompressorausgangsleitung 202 fluidverbunden.
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Das Öl 22 aus dem Ölsumpf 22a strömt demnach durch die Kompressorausgangsleitung 202, über das erste Wachsthermostatventil 266c, durch die erste Thermostatventilleitung 204, über zweite Wachsthermostatventil 266d sowie durch die erste Ölfiltereingangsleitung 208 in den Ölfilter 62 ein und wird dort gereinigt.
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Nach der Reinigung strömt das Öl 22 aus dem Ölfilter 62 aus und strömt über die Kompressoreingangsleitung 216 wiederum in den Kompressor 10 ein, wo es dem Kompressor 10 wieder zugeführt wird.
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Der zweite Schaltzustand des ersten Wachsthermostatventils 266c sowie der erste Schaltzustand des zweiten Wachsthermostatventils 266d ist somit einem Kompressorniedertemperaturschaltzustand zugeordnet.
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Der Kompressor 10 erwärmt sich infolge seines Betriebs kontinuierlich weiter, bis eine Öltemperatur von ca. 80°C erreicht ist.
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Ab dieser Temperatur von ca. 80°C wird der sogenannte Umschaltpunkt des zweiten Wachsthermostatventils 266d erreicht.
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Es wechselt sodann von dem ersten Schaltzustand in seinen zweiten Schaltzustand.
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6 zeigt diesbezüglich eine dritte schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung 266 in Form des ersten und zweiten Wachsthermostatventils 266c, 266d gemäß 4.
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Bei einer Öltemperatur von größer als ca. 80°C sowie bei einer Öltemperatur von kleiner als ca. 110°C befinden sich das erste Wachsthermostatventil 266c in einem zweiten Schaltzustand und das zweite Wachsthermostatventil 266d in einem zweiten Schaltzustand.
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Folglich ist das aus dem Kompressor 10 ausströmende Öl 22 diesem wenigstens über den Wärmeübertrager 74 zur Kühlung des Öls 22 rückführbar.
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Im zweiten Schaltzustand des ersten Wachsthermostatventils 266c sowie im zweiten Schaltzustand des zweiten Wachsthermostatventils 266d ist die Thermostatventilausgangsleitung 210 über das zweite Wachsthermostatventil 266d mit der ersten und zweiten Thermostatventilleitung 204, 206 fluidverbunden sowie ferner die erste Thermostatventilleitung 204 über das erste Wachsthermostatventil 266c mit der Kompressorausgangsleitung 202 fluidverbunden.
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Das Öl 22 aus dem Ölsumpf 22a strömt demnach durch die Kompressorausgangsleitung 202 über das erste Wachsthermostatventil 266c in die erste und in die zweite Thermostatventilleitung 204, 206 sowie weiter über das zweite Wachsthermostatventil 266d und über die Thermostatventilausgangsleitung 210 in den Wärmeübertrager 74 ein und wird dort gekühlt.
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Das gekühlte Öl 22 strömt wiederum aus dem Wärmeübertrager 74 aus und wird mittels der zweiten Ölfiltereingangsleitung 214 dem Ölfilter 62 zugeführt, wo es gereinigt wird.
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Nach der Reinigung strömt das gekühlte Öl 22 aus dem Ölfilter 62 aus und strömt weiter über die Kompressoreingangsleitung 216 wiederum in den Kompressor 10 ein, wo es zu dessen Kühlung beiträgt.
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Der zweite Schaltzustand des ersten Wachsthermostatventils 266c sowie der zweite Schaltzustand des zweiten Wachsthermostatventils 266d ist somit einem Kompressornormaltemperaturschaltzustand zugeordnet.
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Der Kompressor 10 wird sich infolge seines Betriebs nicht über eine Öltemperatur von ca. 110°C weiter erwärmen, da der Wärmeübertrager 74 ausreichend dimensioniert ist, um eine weitere Erwärmung zu vermeiden.
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Der Betrieb des Kompressors 10 ist zudem bei einer Öltemperatur von größer als ca. 110°C abschaltbar.
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Der Wärmeübertrager 74 ist als flüssig-flüssig Wärmeübertrager 74 ausgebildet.
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Das Medium, welches das Öl 22 des Kompressors 10 je nach Schaltzustand des ersten und zweiten Wachsthermostatventils 266c, 266d kühlt oder wärmt ist Wasser oder ein Wasser-/Glykol-Gemisch oder ein ähnliches Kühlmittel.
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Das Medium (Kühlmittel) wird dem Wärmeübertrager 74 mittels eines weiteren Fluidkreislaufs in Form eines Kühlkreislaufs (nicht in 2 bis 6 gezeigt) des Nutzfahrzeugs über die Wärmeübertragereingangsleitung 106 und die Wärmeübertragerausgangsleitung 108 zu- und wieder abgeführt.
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Der weitere Fluidkreislauf dient also je nach Öltemperatur des Kompressors 10 als Wärmequelle oder als Wärmesenke.
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Der Wärmeübertrager 74 ist daher mit einem zu kühlenden elektrischen Bauteil (nicht in 3 gezeigt) des Nutzfahrzeugs fluidverbunden.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Wärmeübertrager 74 mit einem zu kühlenden elektrischen und/oder elektronischen Modul des Nutzfahrzeugs fluidverbunden sein.
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Das Nutzfahrzeug weist hierzu einen Hybridhauptantrieb oder einen elektrischen Hauptantrieb auf.
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7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Kompressors 10' in Form eines Flügelzellenkompressors 10' eines dritten bzw. vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems 100', 200'.
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Der Kompressor 10' gemäß 7 ist ein Flügelzellenkompressor 10' (engl. rotary vane compressor).
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Der Kompressor 10 ist gemäß 7 und auch im Zusammenhang mit der weiteren Figurenbeschreibung der nachfolgenden 8 bis 13 als Flügelzellenkompressor 10' ausgebildet.
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Der Flügelzellenkompressor 10' weist einen exzentrisch gelagerten Rotationskolben 16' mit sieben darin radial verschieblich geführten und federbelasteten Trennschiebern 17' auf.
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Der Rotationskolben 16' ist von einem hohlzylindrischen Gehäuse 20' umschlossen, an dessen Gehäuseinnenwand die Trennschieber 17' dichtend abschließen.
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Zwischen der Gehäuseinnenwand und dem Rotationskolben 16' ist eine sichelförmige Kammer ausgebildet, die in eine Einlasskammer 21' und in eine Kompressionskammer 23' unterteilt ist.
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Die sichelförmige Kammer wird im Übrigen durch die Trennschieber 17' in einzelne Sichelkammerbereiche unterteilt.
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Die Einlasskammer 21' ist zudem mit einer Lufteinlassöffnung 32' im Gehäuse 20' fluidverbunden.
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Die Kompressionskammer 23' ist ferner mit einem Luftauslassöffnung 34' im Gehäuse 20' fluidverbunden.
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Die Funktion des Flügelzellenkompressors 10' lässt sich nun wie folgt beschreiben:
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Infolge der Drehung des Rotationskolbens 16' und der Trennschieber 17' strömt Luft von der Lufteinlassöffnung 32' in die Einlasskammer 21' ein, wo sie zwischen zwei benachbarten Trennschiebern 17' in einem Sichelkammerbereich eingeschlossen wird.
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Durch die weitere Drehung des Rotationskolbens 16' durchläuft die eingeschlossene Luft zunächst die Einlasskammer 21' sowie die daran anschließende Kompressionskammer 23', wo sie sodann aufgrund der Querschnittsverjüngung der Kompressionskammer 23' verdichtet wird.
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In diesem verdichteten Zustand wird die Druckluft der mit der Kompressionskammer 23' fluidverbundenen Luftauslassöffnung 34' zugeführt, von wo sie sodann weiteren Drucklufteinrichtungen oder Druckluftverbrauchern eines Nutzfahrzeugs bereitgestellt werden kann.
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8 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung das dritte bzw. vierte Ausführungsbeispiel des Kompressorsystems 100', 200' mit dem Flügelzellenkompressor 10' gemäß 7.
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Der Flügelzellenkompressor 10' ist mittels des Befestigungsflanschs 12' an einen Elektromotor 13' angeflanscht, der eine mit ihm wirkverbundene Steuerungseinrichtung 13a' zu dessen Steuerung aufweist.
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Das Gehäuse 20' des Flügelzellenkompressors 10' ist zudem mit Öl 22' befüllt.
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Das Öl 22' bildet im montierten und betriebsfertigen Zustand des Flügelzellenkompressors 10' in dessen unteren Gehäusebereich einen Ölsumpf 22a' aus.
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Der Flügelzellenkompressor 10' weist zusätzlich einen Luftfilter 26' sowie ein Luftentölelement 42' auf.
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Über den Luftfilter 26' ist ein Lufteinlass 28' mit der Lufteinlassöffnung 32' (nicht in 8 gezeigt) im Gehäuse 20' des Flügelzellenkompressors 10' fluidverbunden.
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Ferner ist über das Luftentölelement 42' die Luftauslassöffnung 34' (nicht in 8 gezeigt) im Gehäuse 20' des Flügelzellenkompressors 10' mit dem Luftauslass 51' fluidverbunden.
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Zwischen Elektromotor 13' und dem Flügelzellenkompressor 10' ist ferner ein Wärmeübertrager 74' angeordnet.
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9 zeigt eine erste schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 166' des dritten Ausführungsbeispiels des Kompressorsystems 100' gemäß 8.
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Das in 9 gezeigte dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 166' weist im Wesentlichen die gleichen strukturellen und funktionalen Merkmale wie das in 2 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 166 auf.
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Identische oder vergleichbare Merkmale bzw. Elemente sind mit demselben, allerdings mit zusätzlichen Strich versehenen Bezugszeichen versehen.
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Lediglich der folgende strukturelle Merkmalsunterschied soll aufgezeigt werden:
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Das dritte Ausführungsbeispiel des Kompressorsystems 100' weist einen Flügelzellenkompressor 10' auf.
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10 zeigt eine zweite schematische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung 166' gemäß 9.
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Das in 10 gezeigte dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 166' weist ferner im Wesentlichen die gleichen strukturellen und funktionalen Merkmale wie das in 3 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 166 auf.
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Identische oder vergleichbare Merkmale bzw. Elemente sind mit demselben, allerdings mit zusätzlichen Strich versehenen Bezugszeichen versehen.
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11 zeigt eine erste schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 266' des vierten Ausführungsbeispiels des Kompressorsystems 200' gemäß 8.
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Identische oder vergleichbare Merkmale bzw. Elemente sind mit demselben, allerdings mit zusätzlichen Strich versehenen Bezugszeichen versehen.
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Das in 11 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 266' weist im Wesentlichen die gleichen strukturellen und funktionalen Merkmale wie das in 4 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 266 auf.
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Identische oder vergleichbare Merkmale bzw. Elemente sind mit demselben, allerdings mit zusätzlichen Strich versehenen Bezugszeichen versehen.
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Lediglich der folgende strukturelle Merkmalsunterschied soll aufgezeigt werden:
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Das vierte Ausführungsbeispiel des Kompressorsystems 200' weist einen Flügelzellenkompressor 10' auf.
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12 zeigt eine zweite schematische Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung 266' gemäß 11.
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Das in 12 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 266' weist ferner im Wesentlichen die gleichen strukturellen und funktionalen Merkmale wie das in 5 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 266 auf.
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Identische oder vergleichbare Merkmale bzw. Elemente sind mit demselben, allerdings mit zusätzlichen Strich versehenen Bezugszeichen versehen.
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13 zeigt eine dritte schematische Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Temperaturüberwachungseinrichtung 266' gemäß 11.
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Das in 13 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 266' weist zudem im Wesentlichen die gleichen strukturellen und funktionalen Merkmale wie das in 6 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungseinrichtung 266 auf.
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Identische oder vergleichbare Merkmale bzw. Elemente sind mit demselben, allerdings mit zusätzlichen Strich versehenen Bezugszeichen versehen.
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14 zeigt ein Temperatur-Zeit-Diagramm einer Erwärmung des Öls eines Kompressors sowie einer Erwärmung eines Kühlkreislaufs eines Nutzfahrzeugs mit einem konventionellen Kompressorsystem.
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15 zeigt ein Temperatur-Zeit-Diagramm einer Erwärmung des Öls eines Kompressors 10, 10' sowie einer Erwärmung eines Kühlkreislaufs eines Nutzfahrzeugs gemäß eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems 100, 200; 100', 200' gemäß 1 bis 13.
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16 zeigt eine Gegenüberstellung der Temperatur-Zeit-Diagramme gemäß 14 und 15.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schraubenkompressor
- 12
- Befestigungsflansch
- 14
- Eingangswelle
- 16
- Schraube
- 18
- Schraube
- 20
- Gehäuse
- 22
- Öl
- 22a
- Ölsumpf
- 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
- 62
- Ölfilter
- 64
- Ölfiltereinlasskanal
- 66
- Temperaturüberwachungseinrichtung
- 66a
- Thermostatventil
- 68
- Rückführleitung
- 70
- Lager
- 72
- Düse
- 74
- Wärmeübertrager
- 76
- Sicherheitsventil
- 78
- Bypassleitung
- 80
- Entlastungsventil
- 82
- Öllevelsensor
- 100
- Kompressorsystem
- 102
- Kompressorausgangsleitung
- 104
- Ventilausgangsleitung
- 106
- Wärmeübertragereingangsleitung
- 108
- Wärmeübertragerausgangsleitung
- 110
- Ventileingangsleitung
- 112
- Ölfiltereingangsleitung
- 114
- Kompressoreingangsleitung
- 116
- Signalleitung166 Temperaturüberwachungseinrichtung
- 166b
- 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil
- 200
- Kompressorsystem
- 202
- Kompressorausgangsleitung
- 204
- erste Thermostatventilleitung
- 206
- zweite Thermostatventilleitung
- 208
- erste Ölfiltereingangsleitung
- 210
- Thermostatventilausgangsleitung
- 212
- Thermostatventilbypassleitung
- 214
- zweite Ölfiltereingangsleitung
- 216
- Kompressoreingangsleitung
- 218
- Gehäuseansatz
- 266
- Temperaturüberwachungseinrichtung
- 266c
- erstes Thermostatventil
- 266d
- zweites Thermostatventil
- 10'
- Flügelzellenkompressor
- 12'
- Befestigungsflansch
- 13'
- Elektromotor
- 13a'
- Steuerungseinrichtung des Elektromotors
- 16'
- Rotationskolben
- 17'
- Trennschieber
- 20'
- Gehäuse
- 21'
- Einlasskammer
- 22'
- Öl
- 22a'
- Ölsumpf
- 23'
- Kompressionskammer
- 26'
- Luftfilter
- 28'
- Lufteinlass
- 32'
- Lufteinlassöffnung
- 34'
- Luftauslassöffnung
- 42'
- Luftentölelement
- 51'
- Luftauslass
- 62'
- Ölfilter
- 74'
- Wärmeübertrager
- 100'
- Kompressorsystem
- 102'
- Kompressorausgangsleitung
- 104'
- Ventilausgangsleitung
- 106'
- Wärmeübertragereingangsleitung
- 108'
- Wärmeübertragerausgangsleitung
- 110'
- Ventileingangsleitung
- 112'
- Ölfiltereingangsleitung
- 114'
- Kompressoreingangsleitung
- 116'
- Signalleitung
- 166'
- Temperaturüberwachungseinrichtung
- 166b'
- 4/2-Wege-Magnet-Steuer- oder Regelventil
- 200'
- Kompressorsystem
- 202'
- Kompressorausgangsleitung
- 204'
- erste Thermostatventilleitung
- 206'
- zweite Thermostatventilleitung
- 208'
- erste Ölfiltereingangsleitung
- 210'
- Thermostatventilausgangsleitung
- 212'
- Thermostatventilbypassleitung
- 214'
- zweite Ölfiltereingangsleitung
- 216'
- Kompressoreingangsleitung
- 218'
- Gehäuseansatz
- 266'
- Temperaturüberwachungseinrichtung
- 266c'
- erstes Thermostatventil
- 266d'
- zweites Thermostatventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3422398 A1 [0003]
- DE 102004060417 A1 [0004]
- DE 102010015150 A1 [0005]
- DE 102010035559 A1 [0006]
- EP 1156213 A1 [0007]
- DE 60304555 T2 [0008]
