DE19604447A1 - Spiralverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter, insbesondere zum Einsatz bei der Drucklufterzeugung für Schienenfahrzeuge.

Bei der Drucklufterzeugung für Schienenfahrzeuge sind infolge der großen zu erzeugenden Luftmengen und der extremen klimatischen Bedingungen besondere Anforderungen an die Kompressor- bzw. Verdichtertechnik zu stellen. Selbst bei niedrigsten Temperaturen und rauhen Umweltbedingungen (Temperatur, Schwingungen, Stöße) ist auch im Langzeitbetrieb stets die volle Betriebsfähigkeit zu gewährleisten. In neuerer Zeit wird daher auch im Schienenfahrzeugbereich den ölfreien Spiralkompressoren erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt. Aufgrund der gegenüber heutigen handelsüblichen Spiralverdichtern stark zu vergrößernden Leistung (z. B. Ansaugvolumenstrom/Lufterzeugung: 1600 l/min) und der damit verbundenen hohen Kraftbelastungen des Verdichters ist eine einfache "Vergrößerung" der handelsüblichen Kompressoren nicht möglich. Ein besonderes Problem tritt infolge der bei 1600 l/min sehr großen Axialkräfte auf, welche die Spiralen des Verdichters auseinanderdrücken. Problematisch bei einer einseitigen Spiralanordnung ist insbesondere die Abstützung der auf die Spirale wirkenden Axialkraft, die sehr große Lager erforderlich macht. Verschärft wird diese Problematik durch die Ölfreiheit, aufgrund der die Reibleistung der Lager nur sehr schwer abführbar ist. Einseitige Spiralanordnungen wurden daher bisher im Schienenfahrzeugbereich als nicht einsetzbar betrachtet. Zweiseitige Spiralanordnungen sind im Bezug auf das erzielbare Verdichtungsverhältnis problematisch.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, einen Spiralverdichter zu schaffen, der auch bei hohem Luftdurchsatz einen sicheren Betrieb gewährleistet.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1. Mit Hilfe der Erfindung wird ein komplett ölfreier Spiralverdichter realisierbar, der sowohl große Ansaugvolumenströme als auch ein großes Verdichtungsverhältnis ermöglicht.

Weitere vorteilhafte Varianten der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Spiralverdichter;

Fig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 1.

Die Erfindung gewährleistet insbesondere bei einem Spiralverdichter mit einer einseitigen Spiralanordnung eine Kompensation der hohen von den Lagern aufzunehmenden Axialkräfte. Die Axialkraftkompensation wird nach Fig. 1 dadurch erreicht, daß bei einem Spiralverdichter 1 mit einem Gehäuse 2, in dem zwei ineinandergreifende Spiralen 3 (angetriebene Spirale), 4 (mitgeschleppte Spirale) angeordnet sind, die mitgeschleppte Spirale 4 von einem Druckkranz 5 umgriffen wird, der mit der Spirale 3 fest verschraubt ist, so daß die relative Stellung der beiden Spiralen zueinander nicht verändert wird. Zwischen dem Druckkranz 5 und einer auf der Rückseite der Spirale 4 angebrachten Ringscheibe 6 sind Druckkammern 7 vorgesehen, die über trocken laufende Dichtungen zur Umgebung hin abgedichtet sind. Die Druckluftversorgung erfolgt über Bohrungen 8, welche direkt Verdichtungstaschen 9 anzapfen. Somit wird die auf die Spiralen wirkende Axialkraft durch ein "Luftpolster" in vorteilhafter Weise ganz oder teilweise kompensiert; die Lager 10 werden entlastet.

Gut zu erkennen ist neben Kühlrippen 11 ferner eine (von drei) Stützrollen 12, die an der mitgetriebenen Spirale befestigt ist und die zur korrekten Relativstellung der beiden Spiralen beiträgt. Die Kühlluft gelangt vom Lufteintritt 13 zu den als Radiallüfter fungierenden, radialen Kühlrippen und von dort über den Kühlluftaustritt in Freie (14). Dabei werden sowohl die Lagersitze als auch die Spiralen gekühlt. Der Luftansaugkanal 15 und der Luftaustritt 16 verdeutlichen den Weg der Prozeßluft von außen durch die Kammern 9.

Nach Fig. 2 rollen die Stützrollen 12 jeweils in einer Bohrung 17 ab. Die Bohrungen 17 sind zwischen den Druckkammern 7 des Druckkranzes 5 angeordnet, während die Stützrollen 12 an der mitgetriebenen Spirale 4 befestigt sind (Schraube 19). Um geringe thermische Dehnungen verspannungsfrei aufnehmen zu können, laufen die Stützrollen 12 in einer elastischen Kunstoffhülse 18 (oder sie sind kunststoffbeschichtet). Für die Realisierung des gesamten Antirotations-Mechanismusses sind damit nur noch drei Wälzlager erforderlich, was eine deutliche bauliche Vereinfachung bedeutet.

Bezugszeichenliste

Spiralverdichter 1
Gehäuse 2
Spiralen 3, 4
Druckkranz 5
Ringscheibe 6
Druckkammern 7
Bohrungen 8
Verdichtungstaschen 9
Lager 10
Kühlrippen 11
Stützrollen 12
Kühllufteintritt 13
Kühlluftaustritt 14
Luftansaugkanal 15
Luftaustritt 16
Bohrung 17
Kunstoffhülse 18
Schraube 19

Claims (6)

1. Spiralverdichter (1), insbesondere zum Einsatz bei der Drucklufterzeugung für Schienenfahrzeuge, mit wenigstens zwei in einem Gehäuse (2) angeordneten, ineinanderlaufenden Spiralen (3, 4), dadurch gekennzeichnet, daß eine der Spiralen (4) durch eine Kraftaufnahmeeinrichtung an der anderen Spirale (3) des Verdichters (1) abgestützt wird.

2. Spiralverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaufnahmeeinrichtung einen Druckkranz (5) aufweist, welcher mit der Spirale (3) fest verschraubt ist.

3. Spiralverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaufnahmeeinrichtung abgedichtete Druckkammern (7) aufweist.

4. Spiralverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaufnahmeeinrichtung eine auf der Spirale (4) befestigte Ringscheibe (6) aufweist.

5. Spiralverdichter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (7) insbesondere über Bohrungen (8) mit Druckluft versorgt werden, die von den Verdichtungstaschen (9) abgezapft wird.

6. Spiralverdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewährleistung der korrekten Relativstellung - insbesondere im Winkel von 120° zueinander angeordnete - Stützrollen (12) vorgesehen sind.