DE2429976A1

DE2429976A1 - Kompressor

Info

Publication number: DE2429976A1
Application number: DE2429976A
Authority: DE
Inventors: Franz Hoyss; Berend Voeste
Original assignee: Tamrock Maschinenbau GmbH
Current assignee: Tamrock Maschinenbau GmbH
Priority date: 1974-06-21
Filing date: 1974-06-21
Publication date: 1976-01-02
Also published as: BE829800A; FI751460A; IT1044298B; JPS5115806A; FR2278956A1; SE7505625L; DD119070A5; ZA753362B

Description

PATENTANWALT· DR. HtRMANN O. TH. CIS H L- DIPLOMPHYSIKER D.8000 MÖNCHEN 19 - FLOG GENSTRASSE 17 -TELEFON! 089/17 7 0 61

TA 1001 D

Tamrock Maschinenbau GmbH, 8192 Geretsried 1, Blumenstrasse k-6

Kompressor

Die Erfindung¹ betrifft einen Kompressor mit einem Antriebsmotor, mit einem von dessen Antriebswelle angetriebenen Verdichter, insbesondere einem Rotatlons-Schraubenverdiohter, an welchen Verbraucher für die Druckluft anschliessbar sind, und mit einem Turbolader, dessen Turbine von Abgangsgasen des Motors beaufschlagbar 1st·

Ein derartiger Kompressor, bei welchem der Turbolader für die Aufladung des die Antriebswelle antreibenden Motors dient, wird beispielsweise von der Anmelderin vertrieben« Diese Anordnungen, die bevorzugt bei fahrbaren Kompressoren verwendet werden, haben den Vorteil, dass sie mit relativ klein bauenden Motoren auskommen, welche die erwünschte Kompressorleistung liefern« Zum anderen erweisen sich aufgeladene Motoren auch im Hinblick auf ihren Wirkungsgrad zunehmend als bevorzugt, weil hierbei ein Teil der Abgasenergie über den Turbolader durch die Vorverdichtung der Verbrennungsluft wieder dem Motor zugeführt werden kann« Ein weiterer Vorteil dieser Anordnungen ergibt sich insbesondere auch im Hinblick auf die Forderungen des Umweltschutzes, da bei gleichen AussenabmesBungen des Kompressor· wirksamere Sohallsohluok- oder Sohallführungsmaßnahmen getroffen werden können«

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Po(Md)tckkonto München Nr. 94854-807 Bankhau· Reuichel & Co. München 83871

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor der eingangs beschriebenen Art im Hinblick auf einen gesteigerten Wirkungsgrad und geringere Bauabmeβsungen zu verbessern« Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst« dass der Verdichter des Turboladers als Vorverdichter in den Strömungsweg der zu komprimierenden Luft zwischen dem Binlass und dem von der Antriebswelle angetriebenen Verdichter angebracht ist· Mit dieser Anordnung gelingt gegenüber den bekannten Kompressoren, bei denen die Abgangsgase des Motors für eine Turboaufladung desselben verwendet werden, eine erhebliche Wirkungsgradsteigerung« Als besonders bevorzugt hat es sich dabei erwiesen, wenn die Turbine von unter Restdruck stehenden Abgangsgasen eines Verbrauchers und/oder eines Motorkühlgebläses und/oder eines Verdichterkühlgebläses und/oder bei Verwendung eines Verbrennungsmotors für den Antrieb des Verdichtere von dessen Abgasen beaufschlagt wird« Falls anstelle eines Verbrennungsmotors ein Elektromotor zur Anwendung kommt, welcher keine Abgase liefert, ist durch Verwendung der unter Restdruck stehenden Abgangsgase eines Verbrauchers oder auch bei Verwendung der Kühlluft von einem Gebläse eine erhebliche Vorverdichtung möglich, welche zu einer Verringerung der Kraftstoffkosten und zu einem verkleinerten Bauvolumen der Anlage führt«.Der Restdruck bei Fremdgasen, beispielsweise von Gesteinsschlaghämmern oder Gesteinsbohrhämmern, beträgt ca« 1,2 bis 1,4 bar (a), wobei dieser durch die notwendige Schalldämpfung der Ausgangsluft bedingt ist« Auch eine etwaige Wärmeenergie in den Gasen kann hierbei ausgenutzt werden«

Das Prinzip, den Abgasen eines Verbrennungsmotors noch Energie zu entziehen, die sonst verlorengehen würde, um dadurch die Energie der einer Brennkraftmaschine zugeführten Zuluft zu erhöhen, ist seit langen Jahren bekannt« So beschreibt beispielsweise die DT-PS 539 910 eine derartige Brennkraftmaschine, bei der eine Abgasturbine einen Aufladeverdichter auftreibt« Ein· von dem Motor angetriebene Kolbenpumpe verstärkt diesen Aufladeeffekt d·· Motor·,

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Im Laufe der Jahre hat die Anwendung von Turboladern für die Aufladung von Dieselmotoren und auch von Hochleistungs-Otto-Motoren erheblich zugenommen. Dies wird beispielsweise aus den VDI-Nachrichten Nr.19 vom 1o. Mai 197^ S.1o ersichtlich, sowie auch aus dem Artikel von Professor Dipl.-Ing. Axel Bahr in der MTZ Motorentechnischen Zeitschrift, Jahrgang 1935t Heft 1 - Januar 197^· Di© verstärkte Anwendung von Abgasturboladern ist teilweise auch dadurch bedingt, dass kleine und leichte Einheiten Turbinendrehzahlen bis zu I00.000 Umdrehungen pro Minute erreichen, da erst bei hohen und nahezu konstant bleibenden Drehzahlen ein guter Wirkungsgrad des Turboladers erreicht ist. Dies ist auch der .Grund, weshalb bei Kraftfahrzeugen und auch bei anderen Anwendungsgebieten, bei denen Antriebe mit rasch variierenden Drehzahlen nötig sind, die Einführung der Gasturbine noch nicht geglückt ist· Aus diesem Grunde und wegen der sioh hieraus ergebenden Probleme ist auch die praktische Ausnutzung der in den Abgasen enthaltenen Energien bisher auf die Aufladung der Motoren beschränkt geblieben.

Es fehlte zwar nicht an Versuchen, auch in anderen Bereichen als bei der Aufladung von Motoren eine Verbindung von Strömungsmaschinen und Kolbenmaschinen durchzuführen, um damit in den Abgasen enthaltene Energien besser auszunutzen. So ist beispielsweise in der DT-OS 21o5 625 und der DT-OS 22^3 573 jeweils eine Anordnung beschrieben, bei der die Motorabgase eine Turbine beaufschlagen, die auf der Abtriebswelle des Motors und axial zu dieser angeordnet ist. Aufgrund der notwendigerweise grossen Dimensionen dieser Turbinen und der damit verbundenen Trägheit gelingt es nicht, in einen Drehzahlbereich mit vernünftigen Wirkungsgraden zu gelangen, wobei desweiteren erhebliche Schwierigkeiten bestehen, wenn der Kolbenmotor, unterschiedlichen Lastbedingungen entsprechend, während seines Betriebes mit variierender Drehzahl läuft·

Wenn alle diese Probleme durch geeignete und komplizierte Maßnah men gelöst sind, dürft« der zu dem Antrieb einer derartigem Ein-

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heit benötigte Leistungsaufwand höher sein ale die vermeintliche Leistungsersparnis durch Ausnutzung der den Abgasen innewohnenden Energie· Da der insbesondere aus der DT-OS 2 2^3 573 ersichtliche komplizierte Aufbau der Turbine und die weiteren Probleme hinsichtlich einer entsprechenden Ankopplung an die Motordrehzahl zu mechanisch komplizierten Anordnungen führt, bilden auch die Herstellungskosten für eine derartige Kolbemmotoren-Turbineneinheit ein unüberwindliches Hindernis für eine praktische Anwendung.

Alle die bisher bekannten Vorschläge erweisen sich βomit mit Ausnahme der Aufladung der Motoren als ungeeignet« Selbst gegen·* über der Aufladung der Motoren ergeben sich durch die Erfindung erhebliche Vorteile. Man kommt mit Motoren geringerer Leistung aus, welche bei gleichen Aussenmaßen eine Aufladung entbehrlich machen. Insbesondere für einen Einsatz der Kompressoren in Gebieten, in denen eine ausreichende Wartung nicht eichergestellt ist, und unter klimatisch extremen Bedingungen ist die Verwendung eines einfachen, nicht aufgeladenen Motors vielfach gegenüber einem in seiner Technik aufgrund der höheren Druckbelastungen der Lager und Ventile empfindlicheren, aufgeladenen Motor vorzuziehen· Da in diesen Fällen vielfach auch ein erheblicher Transport der Kompressoren von dem Herstellerland oder der Herstellerfirma zu dem Einsatzort notwendig ist, verringern sich die Transportkosten gegenüber einem herkömmlichen Kompressor stark, bei dem aus Wartungsgründen ein einfacher aber leistungsstärkerer und nicht aufgeladener Kolbenmotor als Antriebsquelle dient·

Da zudem bei einem Kompressor die Druckenergie die dem Verbraucher zugeführte Energie ist, entfällt die bei einer Aufladung der Motoren zusätzliche Umsetzung in Wärmeenergie und in mechanische Energie, woraus der erheblich gesteigerte Wirkungsgrad verständlich wird· Obwohl zum einen die Turbolader, zum anderen die Kompressoren, seit Jahrzehnten bekannt sind, und obwohl eine ganz erheblich· Zahl von Firmen auf dea Weltmarkt sich mit den Bau und

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der Verbesserung der Kompressoren beschäftigt, wurden die erheblichen Vorteile, die sich durch die Erfindung bieten, bisher nicht erkannt«

Geinäss einer besonders bevorzugten Aus führung s form der Erfindung ist ein Zwischenkühler zwischen dem Verdichter des Turboladers und dem von der Antriebswelle angetriebenen Verdichter angebracht·

Desweiteren hat es sich als zweckmässig erwiesen, ein Startventil in dem Strömungsweg der zu komprimierenden Luft vorzusehen, welches in Abhängigkeit von einem Mindestdruck am Ausgang des Verdichters den Turbolader zuschaltet, so dass dieser seine Leistung erst nach dem Anlaufen des Motors abgibt.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, als Fremdluft die Kühlluft eines Motorgebläses und/oder eines Verdichtergebläses und/oder die mit einem Restdruck bei einem Verbraucher freigesetzte Luft stromab von dem Verdichter des Turboladers dem die Antriebswelle antreibenden Verdichter zuzuleiten, was dann geschehen kann, wenn die Fremdluft nicht grob verunreinigt ist·

Bei dieser Ausführungsform hat.es sich als besonders zweckmässig erwiesen, ein Steuerventil in die Leitung für die Zuführung der Fremdluft vor deren Einmündung in die von dem Verdichter des Turboladers zu dem die Antriebswelle antreibenden Verdichter laufende Zuführungsleitung einzubringen, welches druckabhängig gesteuert wird« Hierbei ist es zweckmässig, in der von dem Verdichter des Turboladerβ ausgehenden Zuluftleitung und in der Lei tung für die Fremdluft vor deren Einmündung ineinander je ein Rückschlagventil anzubringen«

Im Falle der Beaufschlagung der Turbine mit den Abgasen des Verbrennungsmotors ist der Turbolader bevorzugt so ausgelegt« dass

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das Verhältnis zwischen dem von der Turbine geförderten Gasvolumen zu dem von dem Verdichter geförderten Luftvolumen ItI bis 1:5, bevorzugt ca· 1>2 beträgt. Zur Steuerung des Nutzmit· teldrucks kann ein während des Betriebs verstellbarer Leitapparat für die Turbine vorgesehen sein»

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der als Vorverdichter dienende Turbolader mehrstufig ausgebildet sein· Wenn eine genügend hohe Abgasmenge oder ein genügend hoher Abgasdruck zur Verfügung steht, kann dem als Vorverdichter dienenden Turbolader ein weiterer Turbolader nach— oder parallelgeschaltet sein, welcher einer zusätzlichen Aufladung des Verbrennungsmotors dient·

Der vorbeschriebene Kompressor erweist sich als besonders günstig zum Einbau auf einem fahrbaren Chassis, wo er mit einem schallschluckenden Gehäuse umgeben ist.

Gemäss einer weiteren besonders günstigen Ausführungsform wird bei dem erfindungsgemässen Kompressor, bei dem von der Antriebswelle eines Motors ein Verdichter angetrieben wird, an den Verbraucher für die Druckluft anschliessbar sind, die Kühlluft eines Motorkühlgebläses und/oder eines Verdichterkühlgebläses und/oder mit einem Restdruck von dem Verbraucher freigesetzte Luft direkt dem von der Antriebswelle angetriebenen Verdichter zugeführt·

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Die beiliegende Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele dient der weiteren Erläuterung der Erfindung·

Figur 1 zeigt eine perspektivische Phantomansicht von einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Kompressors, bei welchem die Turbine des Turboladers mit dem Abgas des für den Antrieb verwendeten Verbrennungsmotors betrieben wird*

Figur 2 zeigt in schematisoher Darstellung die wesentlichen Teile des in Figur 1 gezeigten Kompressors im Anlaufzustand·

Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Kompressors, in der die Turbine des Turboladers von der Abluft eines Motorkühlgebläses, eines Kompressorkühlgebläses oder von Fremdgeräten beaufschlagt wird«

Figur k zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Kompressors, welche eine Verbindung der in Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen darstellt·

Figur 5 zeigt eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemässen Kompressors, bei welcher die Turbine des Turboladers von den Motorabgasen beaufschlagt wird und die Rückluft von Fremdgeräten, wie Abluft von Motorkühlgebläsen und Kompressorkühlgebläsen, direkt dem Verdichter zugeführt wird.

Figur 6 zeigt eine Variante der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kompressors, bei der eine druckabhängige Zu- und Abschaltung der Fremdluft möglich ist.

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Figur 7 zeigt eine Variante der in Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform, in der zwei parallelgeschaltete Turbolader zur Anwendung kommen, von denen der eine als Vorverdichter für den eigentlichen Verdichter und der andere zum Aufladen des Motors dient«

Figur 8 zeigt ein Leistungsdiagramm, aus dem die Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors und die Leistungsaufnahme eines Rotations-Schraubenverdichters von dessen Antriebswelle für eine Anordnung gemäss dem Stand der Technik und eine Ausführungsform der Erfindung einander gegenübergestellt sind·

Xn Figur 1 ist der erfindungsgemässe Kompressor als einachsige fahrbare Einheit ausgebildet· Auf einem Chassis 1 aus verschweisstem Profilrahmen ist ein Verbrennungsmotor 2, im dargestellten Fall ein luftgekühlter Dieselmotor, gehaltert, der über eine Kupplung 3 mittels einer aus Figur 1 nicht ersichtlichen Antriebswelle h einen Verdichter 5 antreibt, der im dargestellten Fall ein Rotations-Schraubenverdichter ist· Die von dem Verdichter 5 komprimierte Luft wird über eine Leitung 6,in der - wie aus Figur 2 ersichtlich - ein Rückschlagventil 7 angeordnet ist, zu einem Ölabscheider 8 geführt, der in seinem unteren Bereich einen Ölbehälter 9 bildet. Von dem Ölbehälter führt, wie aus Figur 2 ersichtlich, eine Druckölleitung Io zu einem Ölkühler 38 und von diesem zu dem Schraubenverdichter 5· Die in dem Ölabscheider 8 befindliche Druckluft wird über einen Filter 11, ein Mindestdruckventil 12 und eine Druckleitung 13 zu mit Verschlüssen versehenen Ansatzstücken I4a, Ikh .·· geleitet, an denen über •nicht gezeigte Schlauchverbindungen verschiedene Verbraucher, beispielsweise Gesteinsbohrhämmer oder Gesteinsschlaghämmer, angeschlossen werden können·

Die Abgase des Motors werden über eine Leitung 15 der Turbine 16 eines Turboladere 17 zugeführt und verlassen diesen über eine Auepuff leitung 18, welche - wie aus Figur 1 ersichtlich - mit einem Auspufftopf 19 versehen sein kann· Von der Turbine 16 wird in dem

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Turbolader 17 ein Radialverdichter 2o angetrieben, der über
einen Luftfilter 21 Luft von einem Einlass 22 ansaugt und komprimiert .

Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Turbine 16 und dem Radialverdichter 2o wird dabei In Abhängigkeit von der Charakteristik des Motors 2 und des Verdichters 5 gewählt« Hierbei hat es sich als günstig erwiesen, wenn das Verhältnis zwischen dem von der Turbine 16 geförderten Gasvolumen und dem des von dem
Radialverdichter 2o geförderten Luftvolumens in einem Bereich
liegt, der zwischen 1|1 und 1:5 liegt, wobei sich ein Wert von annähernd 1x2 als bevorzugt erwiesen hat, weil hierbei der von dem Motor ohne Leistungsverlust am Auslassende für die Turbine zur Verfügung stehende Druckabfall von o,3 his ο,k bar zu einer Vorverdichtung von o, 15 bis o,2 bar führt, welche sich bereite in einer erheblichen Kraftstoffeinsparung bemerkbar macht«

Zwecks optimaler Anpassung an den jeweils benötigten Nutzmitteldruck kann die Turbine 16 des Turboladers 17 mit einem während des Betriebs verstellbaren Leitapparat versehen sein«

Von dem Radialverdichter 2o strömt die vorverdichtete Luft über einen Zwischenkühler 23 durch eine Leitung Zk zu einem Ansaugventil 25 und von dort in den Verdichter 5« Das Ansaugventil drosselt den Eingangsquerschnitt zu dem Verdichter 5t wenn der Ölabscheider 8 mit Druckluft gefüllt ist. In der Leitung 2k ist ein Startventil 26, wie aus Figur 2 ersichtlich, angebracht« Das .Startventil nimmt bei der Inbetriebnahme des Kompressors die in Figur 2 gezeigte Lage ein, so dass die Ansaugluft des Verdichters 5 über den Luftfilter 21 und eine Nebenschlussleitung 27
zugeführt wird. Sobald der Druck in dem Ölabscheider 8 einen
bestimmten Wert erreicht hat, wird das Startventil 26 aus der
Sicht von Figur 2 nach links verschoben, was gegen die Kraft
einer schematisch dargestellten Feder geschieht, so dass der
Turbolader 17 nach einer entsprechenden Anlaufzeit des Motors in den Kreislauf eingeschaltet wird«

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Die weiteren aus den Figuren 1 und 2 ersichtlichen Einzelheiten sind bei Kompressoren übliche Bauelemente, deren Wirkungsweise bekannt ist· Mit 28 ist hierbei ein Entlastungsventil bezeichnet· Dieses Entlastungsventil bewirkt eine Verbindung des Ölabscheiders 8 mit der Atmosphäre« Es wird am Ende des Jeweiligen Betriebes wirksam· Es kann desweiteren über elektrische Regelungen bei einzelnen Mißfunktionen des Motors oder der Verdichter betätigt werden.

Ein Regelventil 29 dient Über ein Membranventil 3o der Verschiebung eines Gestänges 31, das zum einen die Drehzahl des Motors regelt und zum anderen das Ansaugventil 25 steuert·

Dem Motor 2 ist desweiteren ein Startzylinder 32 zugeordnet, der über einen manuell betätigbaren Schalter 33 die Einspritzung des Dieselmotors in Gang setzt· Wenn der Druck in dem Ölabscheider 8 abfällt, wird der Startzylinder 32, der mit diesem über eine Druckleitung 3k verbunden ist, derart betätigt, dass der Motor abgeschaltet wird·

Die Verbrennungsluft des Motors wird über einen Luftfilter 35 zugeführt· Stromab von den Luftfiltern 21 und 35 sind Vakuumanzeiger 36 angeordnet, welche die Notwendigkeit eines Filterwechsels anzeigen·

Auf der dem Verdichter entgegengesetzten Seite des Motors 2 ist ein Ventilator 37a angebracht, der durch geeignete Luftführungen eine Luftkühlung des Motors 2 bewirkt, durch welche die Kühlluft M, wie aus Figur 1 ersichtlich, strömt· Weitere Luftführungen bewirken über einen Ventilator 37 eine Luftströmung K zu dem Ver dichter, welche diesen kühlt. Dem Ventilator 37 ist ein Ölkühler 38 vorgeschaltet.

Mit 39 ist schliesslich in Figur 1 ein Armaturenbrett bezeichnet, auf welchem die wesentlichen Anzeigegeräte für einen sicheren und exakten Betrieb des Kompressors an übersichtlicher Stelle zusammengefasst sind«

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Die ge saunt θ auf das Chassis 1 montierte Einheit ist von aufklappbaren Gehäuseteilen 4ο abgeschlossen, welche derart ausgebildet sind, dass sie zum einen einen einfachen Zugang zu den Bauelementen des Kompressors ermöglichen und zum anderen eine wirksame Geräuschdämpfung bewirken»

An der Vorderseite des Kompressors ist eine Anhängergabel 1*1 befestigt, welche an ihrem vorderen Ende ein Kupplungselement trägt· An der Anhängergabel ist ein mit einer Kurbel einfahrbares Feststellrad kZ gelagert.

Sobald der Motor 2 durch Schliessen des Schalters 33 In Betrieb genommen ist, beginnt sich der Verdichter 5 zu drehen, wobei er über den Luftfilter 21,die Leitung 27, das Startventil 26 und das Ansaugventil 25, welche letztere die in Figur 2 dargestellte Lage einnehmen, Luft ansaugt· Diese Luft wird über die Leitung dem Ölabscheider 8 zugeführt« Sobald sich ein bestimmter durch das Mindestdruckventil 12 einstellbarer Druck ausgebildet hat, wird das Startventil 26 aus der Sicht von Figur 2 nach links verschoben, so dass der Turbolader 17t welcher von den Abgasen des Motors 2 betrieben wird, eine Vorverdichtung durchführt·

Der sich in dem Ölabscheider 8 aufbauende Druck bewirkt des-, weiteren über die Leitungen Io eine Schmierung und Kühlung des Verdichters 5·

Da der Betrieb eines Kompressors im übrigen bekannt ist, braucht nicht näher auf den weiteren Betriebsablauf eingegangen werden«

Die in den weiteren Ausführungsbeispielen beschriebenen Kompressoren stimmen mit Ausnahme der im folgenden jeweils einzeln hervorgehobenen Unterschiede mit dem vorstehend anhand der Figuren und 2 beschriebenen Beispiel überein, wobei jeweils gleiche Teil« mit gleichen Bezugszeichen belegt sind·

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Bei der in Figur 3 beschriebenen Ausführungsform kann der Motor 2 beispielsweise von einem Elektromotor gebildet sein, wobei in diesem Fall der Schalter 33 und das Startventil 32 ein Schlieesen oder Unterbrechen des RegelStromkreises des Motors bewirken. Der Turbolader 17 wird in diesem Falle über eine Leitung 42 mit Fremdluft F beschickt· Diese Fremdluft kann beispielsweise von der Motorkühlluft und/oder der Verdichterkühlluft und/oder von der einen Restdruck aufweisenden Abgangsluft von Verbrauchern wie Gesteinsbohrhämmern usw. gebildet werden. Der Restdruck bei derartigen Fremdgeräten beträgt normalerweise ca. 1,2 bis 1,5 bar (a) und ist durch die Schalldämpfung der Austrittsluft bedingt.

Die in Figur 4 dargestellte Aueführungsform stellt eine Verbindung der Beispiele von Figur 2 und von Figur 3 dar« Die Turbine 16 wird hierbei sowohl über die Leitung 42 mit Fremdluft als auch über die Leitung 15 mit den Motorabgasen beaufschlagt·

Wenn die Fremdluft F nicht verunreinigt ist, kann diese entsprechend der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform über eine Leitung 43 sowie gegebenenfalls einen Zwischenkühler 44 dem Startventil 26a direkt zugeführt werden, welches in diesem Fall mit weiteren Einlassen versehen ist· In der Leitung 24 sowie in der Leitung 43 ist hierbei jeweils ein Rückschlagventil 45 und 46 angebracht« Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform bewirken die Fremdluft F und die von dem Radialverdichter 2o kommende Luft gemeinsam eine Vorverdichtung, sobald nach Durchlaufen des in Figur 5 dargestellten Anlaufvorganges der Druck in dem Ölabscheider 8 das Startventil 26a nach links verschiebt·

Figur 6 zeigt eine Variante der in Figur 5 dargestellten Aueführungsform, bei der ein Steuerventil 47 in die Leitung 43 eingebracht ist. Dieses Steuerventil bewirkt eine druckabhängige

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Zu- und Abschaltung der Fremdluft F. Die Regelung kann hierbei derart erfolgen, dass im unteren Drehzahlbereich des Motors 2 die Fremdluft F und die von dem Radialverdichter 2o gelieferte Luft über das Startventil 26 und das Ansaugventil 25 dem Verdichter 5 zugeführt werden. Sobald jedoch der Motor 2 eine Drehzahl erreicht, bei welcher der Turbolader 17 allein die benötigte Nennmenge und den benötigten Nenndruck abgibt, wird die Zufuhr der Fremdluft F durch Schliessen des Steuerventils ht beendet« Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines nahezu über den gesamten Betriebsdrehzahlbereich dee Motors 2 konstant bleibenden Vorverdichtungsdrucks·

Umgekehrt ist es jedoch auch möglich, allein mit der Fremdluft F die notwendige Vorverdichtung durchzuführen, so dass unter Umständen der Turbolader 17 entfallen oder zu einem Aufladen des Motors 2 herangezogen werden kann·

Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kompressors kommt eine Parallelschaltung von zwei Turboladern 17a und 17b zur Anwendung. Der Turbolader 17a dient hierbei entsprechend dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 für eine Vorverdichtung der Luft, die dem Verdichter 5 zugeführt wird. Der Turbolader 17b bewirkt seinerseits eine Aufladung des Motors. Xn den von der Abgasleitung 15 zu den Turbinen 16a und 16b gehenden Zweigleitungen sind Rückschlagventile k8 und Λ9 vorgesehen. Diese Ausführungsform und eine hier nicht im einzelnen dargestellte Reihenschaltung zweier Turbolader werden möglich, wenn die Abgasmenge bzw. der Abgasdruck des Motors 2 sehr gross ist.

Xn den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die bekannten vom Motor angetriebenen Umsteuerschiober nicht dargestellt, die es ermöglichen, den Druck der Verbrennungsluft und den Druck der Abgase zur Spülung des Motorzylinderraums auszugleichen· Selbstverständlich ist ·β möglich, derartige Umsteuer-

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schieber auch, bei den erfindungsgemässen Kompressoren vorzusehen· Desweiteren sind jedoch auch schon Motoren bekannt, di· ohne Zylinderspülung auskommen, vie dies zum Beispiel bei Gleich- oder Staudruckabgasturboladern verlangt wird«

Das Leistungsdiagramm von Figur 8 macht die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Fortschritte ersichtlich« Xn Figur 8 bezeichnet A.. die Leistungsabgabe eines Motors in Abhängigkeit von seiner Drehzahl. Die an einem Schraubenverdichter gemessene Leistungsaufnahme, welche dieser Leistungsabgabe des Motors entspricht, wird von der Kurve B₁ wiedergegeben« Mittels einer Vorverdichtung der dem Verdichter 5 zugeführten Luft auf die in der Tabelle der Zeichnung angegebenen Werte sinkt die Leistungsaufnahme der Verdichterschrauben auf die mit B₂ bezeichnete Kurve ab, so dass man zum Betrieb des Kompressors mit einem Motor auskommen kann, dessen Leistungsabgabe der Kurve A₂ entspricht ·

Aus dem Leistungsdiagramm der Figur 8 wird somit ersichtlich, dass man zur Erzielung der gleichen Kompressorleistung mit einem schwächeren und damit auch kleiner bauenden und billigeren Motor auskommen kann« Hierdurch gelingt es, die Gesamtabmessungen leistungsgleicher Kompressoren gegenüber den bisherigen Konstruktionen zu vermindern, so dass auch das Chassis und das Gehäuse verringert werden können, falls man den verminderten Raumbedarf der Kompressoreinheit nicht zu einer verbesserten Lärmdämmung verwendet, der im Zeichen des verstärkten Umweltschutzes steigende Bedeutung zukommt·

Desweiteren gelingt es mit den erfindungsgemässen Kompressoren, den Treibstoffverbrauch bei gleichbleibender Kompressorleistung zu vermindern· Im Hinblick auf die Energieverknappung und die steigenden Treibstoffpreise kommt auch, diesem Faktor «in· wesent liche Bedeutung zu·

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Die Erfindung war vorstehend im Zusammenhang: mit Schraubenkompressoren beschrieben worden« Sie ist jedoch auch auf andere Kompressoren wie Kolbenkompressoren, Laraellenkompres· soren. Vielzellenverdichter usv· anwendbar.

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Claims

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Patentansprüche

Kompressor mit einem Antriebsmotor, mit einem von dessen Antriebewelle angetriebenen Verdichter, insbesondere einem Rotations-Schraubenverdichter, an welchen Verbraucher für di· Druckluft anschliessbar sind, und mit einem Turbolader, dessen Turbine von Abgangsgasen des Motors beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (Zo) des Turboladers (I7) als Vorverdichter in den Strömungsveff der zu komprimierenden Luft zwischen dem Einlass (22) und dem von der Antriebswelle (k) angetriebenen Verdichter (5) angebracht ist.

2« Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (16) von unter Restdruck stehenden Abgangsgasen (f) eines Verbrauchers und/oder eines Motorkühlgebläses (37a) und/oder eines Verdichterkühlgebläses (37) und/oder bei Verwendung eines Verbrennungsmotors (2) für den Antrieb des Verdichters von dessen Abgasen beaufschlagbar ist«

3· Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenkühler (23) zwischen dem Verdichter (2o) des Turboladers (I7) und dem von der Antriebswelle (k) angetriebenen Verdichter (5) angebracht ist·

k» Kompressor nach Anspruch 2 oder 3# gekennzeichnet durch ein Startventil (26), das in dem Strömungsweg der zu komprimierenden Luft vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von einem Mindestdruck am Ausgang des Verdichtere (5) den Turbolader (17) zuschaltet·

5. Kompressor nach einem der Ansprüche 2 mit 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Fremdluft (P) die Kühlluft «ines MotorkUhlgebläses (37) und/oder eines Verdichterkühlgobläsea (37I 37«) und/oder die mit einem Restdruck bei einem Verbraucher

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freigesetzte Luft stromab von dem Verdichter (2o) des Turboladers (I7) dem Verdichter (5) zugeleitet wird.

6« Kompressor nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerventil (kj) in die Leitung (^3) für die Zuführung der Fremdluft vor deren Einmündung in die von dem Verdichter (2o) des Turboladers (I7) zu dem Verdichter (5) laufende Zuführungsleitung (2k) eingebracht ist, welches druckabhängig gesteuert wird.

7· Kompressor nach Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, dass in der von dem Radialverdichter (2o) ausgehenden Zuluftleitung (2k) und in der Leitung (^3) vor deren Einmündung ineinander Je ein Rückschlagventil (k5_tk6) angebracht ist«

8« Kompressor nach einem der Ansprüche 2 mit 7ι dadurch gekenn zeichnet, dass im Falle der Beaufschlagung der Turbine (16) mit den Abgasen des Verbrennungsmotors (2) der Turbolader (17) so ausgelegt ist, dass das Verhältnis zwischen dem von der Turbine (16) geförderten Gasvolumen zu dem von dem Verdichter (2o) des Turboladers (I7) geförderten Luftvolumen 1x1 bis 1x5» bevorzugt ca. 1x2 beträgt·

9· Kompressor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen während des Betriebs verstellbaren Leitapparat für die Turbine (16) zur Steuerung des Nutzmitteldrucks·

10. Kompressor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als Vorverdichter dienende Turbolader (17) mehrstufig ausgebildet ist·

11. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 mit 9» dadurch gekenn zeichnet, dass dem als Vorverdichter dienenden Turbolader (17a) ein weiterer Turbolader (I7b) nach- oder parallelgeschaltet ist, welcher der Aufladung des Verbrennungsmotors (2) dient.

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12· Kompressor nach, einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser auf einem fahrbaren Chassis (1) montiert und mit einem schallschluckenden Gehäuse (^o) umgeben ist,

13· Kompressor nach einem der Ansprüche 1 mit 3» ^mit einem von dessen Antriebswelle angetriebenen Verdichter, an welchem Verbraucher für die Druckluft anschliessbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft eines Motorkühlgebläseβ (37a) und/oder eines Verdichterkühlgebläses (37) und/oder mit einem Restdruck von dem Verbraucher freigesetzter Luft direkt dem von der Antriebswelle (3) angetriebenen Verdichter (5) zugeführt wird.

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