DE4033154C1 - Air cooled screw compressor - has motor housing and air compressor block flanges coupled via connector - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine luftgekühlte, ölgeflutete Schraubenverdichter­ anlage für den Einsatz auf Lokomotiven zur Erzeugung von Druckluft zum Bremsen bzw. für andere pneu­ matische Aufgaben gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Wegen ihrer hohen Zuverlässigkeit (frei von Arbeitsven­ tilen), der Wartungsarmut und der einstufigen Ausführung für Drücke bis 12 bar auch bei großer Förderleistung set­ zen sich luftgekühlte, ölgeflutete Schraubenverdichter für Bahneinsatz zunehmend durch, wobei die fehlenden Mas­ senkräfte (Untergrundbelastung) und der einfache Aufbau des Verdichters mit nur wenig Bauteilen dazu beitragen.

Den besonderen Bedingungen im Bahn-Fahrbetrieb mit erheb­ lichen Belastungen durch Trägheitskräfte beim Bremsen, Beschleunigen bzw. Auflaufen entsprechen am besten direkt­ gekuppelte Aggregate (Verzicht auf Riementrieb), bei denen Antriebsmotor und Verdichtereinheit über ein Verbindungs­ teil starr miteinander verbunden sind. Diese Bauart führt zu hoher Kompaktheit mit niedriger Gesamtschwerpunktlage. Die luftgekühlte Ausführung erfordert die Anordnung eines Luft-Öl-Kühlers in sinnvoller Verbindung mit einem Lüfter. Bei bekannten Ausführungen ist das Verbindungsstück zwi­ schen den starren Motor- und Verdichterbauteilen als Ra­ diallüftergehäuse ausgebildet, das am obenliegenden Luft­ austritt, horizontal angeordnet und vertikal durchströmt, den Luft-Öl-Kühler aufnimmt, während das Radiallüfterrad, gleichzeitig als Kupplung ausgeführt, die Verbindung der rotierenden Motor- und Verdichterantriebswellen übernimmt, wobei sich ein vergrößerter Abstand zwischen Motor und Verdichterteil dabei nicht vermeiden läßt.
Gleichzeitig ist damit der axiale Lufteintritt in das Ra­ diallüftergehäuse durch Öffnungen vorgegeben, wie auch die Drehung und Drehzahl des Radiallüfters identisch mit der Drehung und Drehzahl des Antriebsmotors festgelegt. Beide Aspekte erweisen sich dabei gerade beim Einsatz auf Lokomotiven als wenig zweckmäßig, wenn von den Temperatur­ verhältnissen im Maschinenraum bei hochsommerlichem Be­ trieb einerseits bzw. der Lokinbetriebnahme (Aufrüsten für Fahrbetrieb) nach längerer Abstellzeit im Winter an­ dererseits ausgegangen wird.
Im ersteren Falle wird die Luft zur Kühlung aus dem (auch durch andere Maschinen und Geräte) aufgeheizten Maschi­ nenraum der Lok bezogen, was zu ungenügender Rückkühlung des Öles, insbesondere aber der Druckluft, führt, mit allen Nachteilen, die damit vor allem für die Wasserab­ scheidung und nachfolgende Lufttrocknung verbunden sind. Im anderen Falle wird bei Inbetriebnahme durch die di­ rekte Kupplung des Radiallüfters mit dem Motor-Verdich­ teraggregat bei niedrigen Temperaturen sofort die volle Kühlluftmenge wirksam, obwohl das steife Öl eher nach Vorwärmung als nach Kühlung verlangt und üblicherweise bei zu niedrigen Öltemperaturen ein thermostatisches Re­ gelventil einen Ölkreislauf unter Umgehung des Ölkühlers kurzschließt, der Ölkühler also keinen Wärmetausch durch­ führen soll und kann.
Der ohnehin erschwerte Motoranlauf bei niedrigen Tempera­ turen und steifem Öl wird durch das volle Gegenmoment des Radiallüfters zusätzlich belastet, so daß gelegentlich spezielle Motoren für Schweranlauf erforderlich sind.

Alle aufgeführten Probleme lassen sich auch durch eine bekanntgewordene, spezielle Ausführung nicht befriedigend lösen, bei der an Stelle des Radiallüfters ein Axiallüfter zwischen Antriebsmotor und Schraubenverdichter im Kupp­ lungsbereich angeordnet ist, der die Kühlluft über einen horizontalen Kühlluftschacht unterhalb des gekapselten Maschinenaggregates ansaugt, in vertikaler Richtung umlenkt, bevor durch seine Wirkrichtung die Kühlluft erneut in hori­ zontale Strömung gebracht und der im Kühlluftstrom ange­ ordnete Luft-Ölkühler passiert wird (DE 28 05 015 C2).

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schraubenver­ dichteranlage für Bahnbetrieb mit deutlich verbessertem thermischen Regime bei hohen wie niedrigen Umgebungstem­ peraturen zu schaffen, die Hochlauf-Probleme beim Kalt­ start zu minimieren, die Lärmdämpfung zu verbessern, die thermische Regelbarkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Spezialbaugruppe Radiallüfter mit Kupplung durch handels­ übliche Teile zu ersetzen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das Ansaugen des Lüf­ ters aus dem Maschinenraum der Lok zu vermeiden sowie den zwangsweisen Antrieb des Lüfters durch den Hauptmotor zu beseitigen.

Lösungen sind bei Komplett-Schrauben­ verdichteranlagen für andere stationäre Zwecke in der Weise bekannt, daß das gesamte Motor-Verdichteraggregat voll eingehaust, an einer geeigneten Stelle der Kapsel einen Kühllufteintritt mit Lüfter aufweist und an anderer Stelle der Kühler als Teil der Kapselwand angeordnet ist und durch ihn der Kühlluftaustritt erfolgt. Eine derarti­ ge Lösung ist der Verdichteranlagen auf Lokomotiven nicht sinnvoll, weil der Lok-Aufbau selbst als Kapsel verstanden werden kann und das Ziel der Erfindung damit nicht erreich­ bar ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß aber dadurch gelöst, daß das Verbindungsteil zwischen Antriebsmotor und Verdichtereinheit als Teil eines Kühlluftkanals zwi­ schen Lok-Boden und Lok-Dach quaderförmig ausgebildet, an seiner Oberseite horizontal angeordnet und vertikal durchströmt, der Luft-Öl-Kühler und an seiner Un­ terseite der Axiallüfter mit separatem An­ triebsmotor vorgesehen und die Kupplung für die Wellen von elektrischem Antriebsmotor und Verdichter etwa in der Mitte des Verbin­ dungsteiles angeordnet ist.

Die verbleibenden 2 Seiten des quaderförmigen Verbindungs­ teiles stehen zur Anordnung von verschließbaren Wartungs­ öffnungen zur Verfügung, durch die die Montage, Kontrolle und Wartung der in den Luftkanal gelegten Bauelemente vorgenommen werden kann.

Die Anordnung der Schraubenverdichterstufe in ihrem Öl­ vorrats- und -abscheidebehälter erfolgt so, daß bei des­ sen Anbau an das Verbindungsgehäuse der Saugstutzen der Verdichterstufe innerhalb des Kühlluftkanals zu liegen kommt, gleichfalls wie der an ihm befestigte Regler so­ wie das Luftansaugfilter. Die Lage des Luftansaugfilters innerhalb des Kühlluftkanals und zwischen Axiallüfter und Kühler sorgt nicht nur für niedrige Lufteintrittstem­ peratur in den Verdichter, sondern führt wegen des in diesem Bereich herrschenden Überdruckes zu einem leichten Aufladeefekt für den Verdichter.

Die Anordnung des Axiallüfters an der Unterseite des Ver­ bindungsgehäuses erfolgt so, daß der Lüftermotor in Strömungsrichtung hinter dem Lüfter und auf diese Weise raumsparend innerhalb des Verbindungsteiles liegt. Durch diese Lage im Kaltluftstrom wird der Eigenlüfter des Lüf­ termotors entbehrlich. Der Zugang zu den Motorklemmen ist durch einen der seitlichen Wartungsdeckel am Verbindungs­ teil leicht möglich; dabei kann durch 180° versetzten An­ bau der Lüftergruppen die vorteilhafteste Zugangsseite ge­ wählt werden. Der separate Lüftermotor kann unabhängig vom Hauptmotor temperaturabhängig zu- oder abgeschaltet werden, oder, wenn die Voraussetzungen dafür gegeben sind über Fre­ quenzwandler in stufenloser Drehzahländerung, den jewei­ ligen Erfordernissen entsprechend, arbeiten.

Mit dem Lüfter, dessen Motor und dem Ansaugfilter für die zu verdichtende Luft sind wesentliche Lärmquellen in den schalldämpfenden Kühlluftkanal verlegt, der zu diesem Zweck bei Bedarf mit Zusatzdämmstoffen aus- bzw. einge­ kleidet sein kann.

An einem Ausführungsbeispiel, Figur, wird die Erfindung erläutert. An dem quaderförmig ausgebildeten Verbindungsteil 1 sind beidseitig der Elektromotor 2 und der Verdichterblock 3 befestigt, während an der Oberseite horizontal angeord­ net und vertikal durchströmt der Luft-Öl-Kühler 4 und an der Unterseite der Lüfter 5 vorgesehen sind. Dessen An­ triebsmotor 6 ist in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Lüfter 5 angeordnet, durch die seitlichen Montage­ fenster 7 im Verbindungsteil 1 leicht erreichbar und auf Grund seiner Lage im Kaltluftstrom ohne eigenen Lüfter zu betreiben. Die Wellen von Elektromotor 2 und Verdichterblock 3 sind etwa in Mitte des Verbindungsteiles 1 durch eine übliche Kupplung 8 miteinander verbunden. Die Anordnung des ei­ gentlichen Schraubenverdichters 9 im Verdichterblock 3 erfolgt so, daß Ansaugstutzen, Ansaugregler und Ansaug­ filter innerhalb des Verbindungsteiles 1 zu liegen kommen. Durch entsprechende Anschlußteile 10 läßt sich der Kühl­ luftkanal in gewünschter Weise nach oben bis zum Dach und nach unten zum Lokboden hin verlängern.

Die vorgeschlagene Konzeption führt zu außerordentlicher Kompaktheit, vorteilhafter Regelbarkeit, günstigen Kalt­ startbedingungen, niedrigem Geräuschpegel und optisch auf­ geräumtem Gesamteindruck durch die Anordnung wesentlicher Baugruppen und Bauteile im Inneren des Kühlluftkanals. Lüf­ ter und Kupplung sind handelsüblich. Grundsätzlich kann bei sonst unveränderter technischer Kon­ zeption der Kühlluftkanal um 90° um die Wellenachse in die Horizontale gedreht werden, wenn der Kühlluftstrom im Lok­ raum von einer Seite zur anderen geführt werden soll. Charakteristisch bleibt der ohne jede Umlenkung vom Luft­ eintritt zum Luftaustritt mit niedrigstem Druckverlust ge­ führte geradlinige Kühlluftstrom.

Claims (5)

1. Luftgekühlte, ölgeflutete Schraubenverdichteranlage für den Einsatz auf Lokomotiven, mit direkter Kupp­ lung der Wellen des Verdichters und eines elektri­ schen Antriebsmotors, mit starrer Verflanschung eines Motorgehäuses und eines Verdichterblocks über ein Ver­ bindungsteil und mit einem im Luftstrom eines Axial­ lüfters angeordneten Luft-Ölkühler, gekennzeichnet dadurch, daß das Verbindungsteil (1) als Teil eines rechteckigen Kühlluftkanals zwischen Lokboden und Lokdach quaderförmig ausgebildet, an seiner Oberseite, horizontal angeordnet und vertikal durchströmt, der Luft-Ölkühler (4) aufgesetzt, an der Unterseite der Axiallüfter (5) mit separatem Antriebsmotor (6) vorgesehen und die Kupplung (8) für die Wellen von elektrischem Antriebsmotor (2) und Verdichter (9) etwa in der Mitte des Verbindungsteiles (1) angeordnet ist.

2. Schraubenverdichteranlage nach Anspruch 1, gekennzeich­ net dadurch, daß die Anordnung des Schraubenverdichters (9) im Verdichterblock (3) so erfolgt, daß das Ansaug­ filter (11) innerhalb des Verbindungsteiles (1) liegt.

3. Schraubenverdichteranlage nach Ansprüchen 1 und 2, ge­ kennzeichnet dadurch, daß der separate Antriebsmotor (6) des Axiallüfters (5) in Strömungsrichtung hinter diesem und zumindest teilweise innerhalb des Verbindungsteiles (1) angeordnet ist.

4. Schraubenverdichteranlage nach Ansprüchen 1-3, gekenn­ zeichnet dadurch, daß durch Anschlußteile (10) oder- und unterhalb des Verbindungsteiles (1) der durchgängige Kühlluftkanal zwischen Lokboden und Lokdach gebildet ist.

5. Schraubenverdichteranlage nach Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß durch sich gegenüberlie­ gende Öffnungen (7) an den freien Seiten des Verbin­ dungsteiles (1) die Zugängigkeit zu den im Verbindungs­ teil (1) liegenden Bauelementen gewährleistet ist.