Die Erfindung betrifft einen Schraubenkompressor nach dem Gattungsbegriff des
Patentanspruches 1.
Schraubenkompressoren für insbesondere stationäre Anlagen werden üblicherweise
im Dauerbetrieb betrieben. Hierbei stellt sich an der üblicherweise als Nutring oder
im Querschnitt L-förmig ausgebildeten Dichtung ein stationäres Druckverhältnis ein,
welches relativ niedrig ist. Die Dichtung kann unter diesen günstigen
Betriebsbedingungen hohe Standzeiten erreichen.
Bei Schraubenkompressoren dagegen, welche insbesondere zum Intervallbetrieb für
die Druckluftversorgung von Schienenfahrzeugen vorgesehen sind, muß die
Dichtung gänzlich andersartigen, hohen Belastungen standhalten. Der Schraubenkompressor
muß zur Druckluftversorgung des Schienenfahrzeuges in dessen
Druckluft-Vorratsbehälter einen Druck von ca. 8-11 bar aufrechterhalten. Derartige
Kompressoren können im Intervallbetrieb bis zu etwa dreißig mal je Stunde ein- und
ausgeschaltet werden, wobei das Ausschalten mit einem Stillstand des Schraubenkompressors
verbunden ist. Aus dieser Betriebsweise des Schraubenkompressors
ergibt sich, daß die Abdichtung bei jedem Abstellen des Kompressors durch
Rückexpansion der Druckluft schraubenseitig mit ca. 9 bar beaufschlagt wird;
anschließend erfolgt ein ggfs. mehrstufiger und mit unterschiedlichen Druckabsenkungsgradienten
erfolgender Druckabbau im Saugraum bis beispielsweise ca. 2 bar
oder bis auf Umgehungsdruck. Wird nachfolgend der Schraubenkompressor wieder
gestartet, so können also noch einige bar Druck im Saugraum vorhanden sein, es
muß also auch druckbeaufschlagt gestartet werden. Bei dieser Betriebsweise muß
die Dichtung auch sicherstellen, daß kein Öl aus dem Saugraum bzw. der
Drehlagerung zur Atmosphäre austritt. Die Abdichtung muß daher mit beachtlicher
Vorspannung ausgestattet werden, zusätzlich besteht die Gefahr, daß sie unter der
hohen Differenzdruckbelastung durchgedrückt wird. Die Abdichtung ist somit
verschleiß- und beschädigungsgefährdet, es besteht die Gefahr, daß sie bereits
nach relativ kurzer Betriebszeit ausgetauscht werden muß. Zum Austauschen dieser
Abdichtung können jedoch, je nach Einbausituation des Schraubenkompressors, bei
relativ niedrigen Materialkosten sehr umfangreiche und dementsprechend teuere
Montagearbeiten erforderlich sein, welche zudem entsprechend lange Stillstandszeiten
des Schienenfahrzeuges bedingen.
Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, einen Schraubenverdichter der eingangs
genannten Art mit einfachen Mitteln auch hinsichtlich der Abdichtung für lange,
wartungsfreie Betriebszeiten geeignet und leckölsicher auszugestalten.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abdichtung zwei
axial zueinander versetzte funktionsgleiche Dichtringe aufweist, zwischen welchen
sich ein ölvorgefüllter Ölraum befindet, und daß vom Ölraum ein Steigrohr zu einer
an den Saugraum angeschlossenen Saugleitung führt und in diese an einer zum
Ölraum höher gelegenen Stelle einmündet.
Die Unteransprüche zeigen nach der weiteren Erfindung vorteilhafte und zweckmäßige
Ausgestaltungsmöglichkeiten für einen derartigen Schraubenkompressor.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
In Fig. 1 ist ein Schnittbild durch das saugraumseitige Ende eines Schraubenkompressors
gemäß bisheriger Ausbildung dargestellt; die Figur 2 zeigt demgegenüber
schematisch und in vergrößertem Maßstab die erfindungswesentlichen Teile eines
Ausführungsbeispiels eines nach der Erfindung ausgebildeten Schraubenkompressors.
In Fig. 1 sind die saugraumseitigen Enden zweier Schrauben 1 und 2 eines
Schraubenkompressors dargestellt. Der Saugraum 3 desselben befindet sich
innerhalb eines Gehäuses 4 mit einer stirnseitigen Trennwand 5 zur umgebenden
Atmosphäre. In den Saugraum 3 mündet wie üblich ein (in Fig. 1 nicht dargestelltes)
Saugrohr, durch welches die vom Schraubenkompressor zu verdichtende Luft von
der Atmosphäre in den Saugraum 3 strömen kann. Die Schraube 1 endet mit einem
Wellenstummel 6, der die Trennwand 5 durchsetzt und vermittels eines Wälzlagers 7
in der Trennwand 5 drehgelagert ist. Atmosphärenseitig ist an der Trennwand 5 ein
Lagerdeckel 8 vermittels nicht dargestellter Befestigungsmittel, beispielsweise
Schrauben, gehaltert; der Lagerdeckel 8 ist mit einer Bohrung 9 versehen, welche
mit Spiel vom Wellenstummel 6 durchragt ist. In der Bohrung 9 ist ein Dichtring 10
gehaltert, der mit Eigenspannung am Wellenstummel 6 anliegt; er kann in seinem
Anlagebereich eine dem Wälzlager 7 zugewandte Dichtlippe aufweisen.
Atmosphärenseitig ist der Wellenstummel 6 mit einem nicht dargestellten
Antriebsmotor für den Schraubenkompressor gekoppelt. Die Schraube 2 ist mit
einem nur kurzen Wellenstummel 11 versehen, der vermittels eines weiteren
Wälzlagers 12 in der Trennwand 5 drehgelagert ist; der Lagerdeckel 8 deckt die
Drehlagerung der Schraube 2 atmosphärenseitig dicht ab.
Bei dem insoweit wie üblich ausgebildeten Schraubenkompressor nach Fig. 1 ist
erkennbar, daß bei einem Intervallbetrieb der vorstehend geschilderten Art, wie er für
die Druckluftversorgung von Schienenfahrzeugen erforderlich ist, der Dichtring 10
beim Abstellen des Schraubenkompressors anfänglich mit dem vollen Differenzdruck
von beispielsweise 9 bar zwischen dem Saugraum 3 und der Atmospäre belastet
wird, daß nachfolgend während der Stillstandzeit des Schraubenkompressors dieser
Differenzdruck ggfs. mehrstufig und mit unterschiedlichen Druckabsenkungsgradienten
absinken kann, daß aber nachfolgend beim Wiederstart des Schraubenkompressors
dieser bei noch anstehendem Differenzdruck am Dichtring 10 von ca. 2 bar
erfolgt. Im nachfolgenden Kompressionsbetrieb sinkt der Druck im Saugraum 3 auf
zumindest Atmosphärendruck ab. Bei diesen Belastungszyklen muß der Dichtring 10
einerseits steif genug sein, um den hohen, auf ihn einwirkenden Differenzdrücken
widerstehen zu können, andererseits zum Erfüllen seiner Abdichtfunktion aber auch
mit hoher Pressung am Wellenstummel 6 anliegen. Es besteht somit infolge der
erforderlichen, relativen Steifheit des Dichtringes 10 die Gefahr eines raschen
Verschleißes oder dessen Einschleifens in den Wellenstummel 6. Bei auch nur
geringfügigem Unrundlaufen des Wellenstummels 6 sind besonders rasch
eintretende, derartige Schäden zu erwarten. Zusammenfassend besteht somit die
Gefahr, daß der Dichtring 10 bereits nach nur kurzer Betriebszeit des Schraubenkompressors
undicht wird und insbesondere auch einen unzulässig hohen
Leckölstrom durchläßt.
Aus Fig. 2 ist demgegenüber ersichtlich, daß im Lagerdeckel 8 - es ist nur ein den
Wellenstummel 6 umgebender Abschnitt desselben dargestellt - durch die Anordnung
zweier axial zueinander versetzter Dichtringe 13 und 14 ein Ölraum 15
zwischen diesen beiden Dichtringen geschaffen ist. Der drehlagerseitige Dichtring 13
ist im Querschnitt etwa L-förmig ausgebildet und liegt mit seiner drehlagerseitigen
Dichtlippe 16 unter Eigenspannung am Wellenstummel 6 an. Er ist derart ausgebildet,
daß er die auftretende Druckdifferenz zwischen dem Saugraum und der
Atmosphäre sicher aufzunehmen vermag. Durch Ölvorbefüllung im Ölraum 15 kann
sich ein Schmiermittelfilm an der Anlagestelle des Dichtringes 13 am Wellenstummel
6 ausbilden, wodurch der Verschleiß am Dichtring 13 entscheidend vermindert, ein
Einschleifen des Dichtringes 13 in den Wellenstummel 6 ausgeschlossen und der
Reibungswiderstand zwischen beiden wesentlich vermindert wird. Der andersseitige,
zweite Dichtring 14 weist eine der Dichtlippe 16 des Dichtringes 13 entsprechende
Dichtlippe 17 und zusätzlich, ölraumabgewandt, eine etwa radial verlaufende,
ebenfalls unter Eigenspannung am Wellenstummel 6 anliegende Dichtkante 18 auf.
Die Dichtlippe 17 dieses Dichtringes 14 braucht nur sehr geringen Differenzdrücken
zu widerstehen. Die erwähnte zusätzliche Dichtkante 18 schließt ein Eindringen von
Verschmutzungen und Feuchtigkeit in den Bereich zwischen Dichtring 14 und
Wellenstummel 6 oder gar bis zum Ölraum 15 aus. Der Dichtring 14 kann somit
ebenfalls eine hohe Betriebszeit mit nur äußerst kleinem Ausfallrisiko erreichen.
Der Ölraum 15 ist ölvorgefüllt, von seiner Oberseite geht ein Steigrohr 19 aus,
welches radial in die Saugleitung 20 einmündet. Die Saugleitung 20 ihrerseits
mündet, wie vorstehend bereits erwähnt, in nicht dargestellter Weise in den
Saugraum 3 des Schraubenkompressors ein. Die Einmündung des Steigrohres 19 in
die Saugleitung 20 befindet sich an einer Stelle, welche höher gelegen ist als der
Ölraum 15.
Im Ölraum 15 herrscht bei allen Betriebs- und Stillstandszuständen des Schraubenkompressors
etwa Atmosphärendruck; der, wie vorstehend erwähnt, gut geschmierte
Dichtring 13 hält etwaigen Überdruck fern. Durch den Dichtring 13 aus dem
Saugraum 3 zum Ölraum 15 eventuell durchtretendes Lecköl wird durch das
Steigrohr 19 in die Saugleitung 20 gefördert und gelangt durch diese zum
Schraubenkompressor zurück. Die beiden Dichtringe 13 und 14 werden so unter
jeweils optimalen Bedingungen betrieben, es ist somit auch während eines langen
Intervallbetriebes des Schraubenkompressors eine störungsfreie Funktion dieser
Dichtringe 13 und 14 zu erwarten, so daß durch diese keine aufwendigen Wartungs- und
Montagearbeiten bedingt werden.
Der Ölraum 15 wird mit Öl vorgefüllt. Das Einfüllen kann durch eine (nicht dargestellte)
Öleinfüllöffnung mit Verschlußschraube erfolgen; in Abänderung ist es auch
möglich, anstelle der Öleinfüllöffnung mit Verschlußschraube im Bereich des
Steigrohres 19 eine (nicht dargestellte) dicht verschließbare Einrichtung zum
Öleinfüllen in den Ölraum 15 vorzusehen.
In weiterer Abänderung des Erfindungsgegenstandes ist es möglich, die Dichtringe
13 u. 14 sowie den Ölraum 15 nicht in einem Lagerdeckel 8, sondern unmittelbar in
der Trennwand 5 des Schraubenkompressors anzuordnen.
Bezugszeichenliste
- 1
- Schraube
- 2
- Schraube
- 3
- Saugraum
- 4
- Gehäuse
- 5
- Trennwand
- 6
- Wellenstummel
- 7
- Wälzlager
- 8
- Lagerdeckel
- 9
- Bohrung
- 10
- Dichtring
- 11
- Wellenstummel
- 12
- Wälzlager
- 13
- Dichtring
- 14
- Dichtring
- 15
- Ölraum
- 16
- Dichtlippe
- 17
- Dichtlippe
- 18
- Dichtkante
- 19
- Steigrohr
- 20
- Saugleitung