EP3516232A1 - Schraubenkompressorsystem für ein nutzfahrzeug - Google Patents

Schraubenkompressorsystem für ein nutzfahrzeug

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Publication number
EP3516232A1
EP3516232A1 EP17769062.5A EP17769062A EP3516232A1 EP 3516232 A1 EP3516232 A1 EP 3516232A1 EP 17769062 A EP17769062 A EP 17769062A EP 3516232 A1 EP3516232 A1 EP 3516232A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
screw compressor
valve
control
compressor system
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17769062.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gilles Hebrard
Jean-Baptiste Marescot
Jörg MELLAR
Thomas Weinhold
Engelbert KÖCK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP3516232A1 publication Critical patent/EP3516232A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/24—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being gaseous
    • B60T13/26—Compressed-air systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/02—Arrangements of pumps or compressors, or control devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C28/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
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    • F04C28/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
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    • F04C2210/10—Fluid working
    • F04C2210/1005—Air
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2210/00—Fluid
    • F04C2210/22—Fluid gaseous, i.e. compressible
    • F04C2210/221—Air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/16—Air or water being indistinctly used as working fluid, i.e. the machine can work equally with air or water without any modification

Definitions

  • the present invention relates to a screw compressor system for a commercial vehicle having at least one screw compressor with at least one control and / or regulating unit for drive control and / or regulation of the vehicle
  • Screw compressor for commercial vehicles are already known from the prior art. Such screw compressors are used to provide the necessary compressed air for, for example, the braking system of the commercial vehicle.
  • Screw compressors provides that for lubrication of the screws
  • the oil is separated from the compressed air in an oil separation device and from there e.g. returned to the integrated oil reservoir or screws of the screw compressor.
  • Screw compressor stopped (above a certain cut-off pressure).
  • Air treatment device has this a minimum pressure valve. During regeneration, there is usually a rapid pressure drop in the
  • Air treatment device until the closing pressure of the minimum pressure valve is reached.
  • the pressure differential between the screw compressor and the air treatment unit temporarily causes oil from the oil separator to accidentally enter the oil separator
  • Air treatment device passes. Another unwanted effect of the rapid pressure reduction is a foaming of the oil contained in the screw compressor, whereby damage can be caused in particular by lack of lubrication on exposed components of the screw compressor such as bearings or screws.
  • a generic screw compressor is already known, for example, from DE 10 2004 060417 [34.
  • Screw compressor simplified and can be configured reliably.
  • Screw compressor system for a commercial vehicle with at least one
  • Screw compressor and with at least one control and / or
  • Control unit for drive control and / or regulation of the
  • Screw compressor is provided, wherein the screw compressor at least one air outlet with at least one minimum pressure valve for controlling the
  • Screw compressor for a predetermined period of time is lowered, so that a closing of the minimum pressure valve is made possible.
  • the invention is based on the basic idea, the regeneration of downstream pneumatic elements (eg the air treatment device) only after a after a stop of the drive of the screw compressor, so that the pressure in the screw compressor slowly over the
  • Relief valve has dropped such that foaming of the oil or leakage of oil through the air outlet is reliably prevented. This is achieved by leaving the relief valve open until the pressure in the
  • Screw compressor has dropped so much that the minimum pressure valve due
  • Screw compressor oil is introduced from the screw compressor into the air outlet inside and thus leads to contamination of downstream or connected to the screw compressor elements. In addition, it may also come to such an exit to an oil leakage from the commercial vehicle systems in the area, which should be avoided.
  • Relief valve is achieved that in any case the pressure in
  • Screw compressor may drop below the minimum pressure at which the
  • Minimum pressure valve closes. This reliably prevents the escape of oil into the air outlet.
  • control and / or regulating unit is part of the screw compressor.
  • a compact structure is formed and it is not necessary to have access to external components.
  • control and / or regulating unit is part of an air treatment device of the commercial vehicle.
  • control and / or regulating unit is part of an air treatment device of the commercial vehicle.
  • control and / or regulating unit is part of an air treatment device of the commercial vehicle.
  • a corresponding control available, which can be easily shared.
  • control and / or regulating unit is part of an engine or vehicle control of the commercial vehicle. Again, it would be possible to access an already existing component of the commercial vehicle. In principle, however, it is also conceivable that the control and / or regulating unit is designed as a separate control and / or regulating unit. This allows, for example, a simple installation and also a simple exchange or
  • control and / or regulating unit is part of a drive of the screw compressor. In this case, it would also be possible to rely on the already provided by the drive control and / or
  • the predetermined period of time is at least about 10 seconds, in particular at least about 15 seconds. Such a period is sufficient in the conventional vent valves to ensure a safe drop in the
  • Minimum pressure valve would open or a pressure level at which the minimum pressure valve transferred from the open position to a closed position.
  • the screw compressor system at least one
  • the HeilauslassverInstitutventil is part of the screw compressor. Due to the integrated arrangement of the
  • Air outlet shut-off valve e.g. In the housing of the screw compressor, a particularly compact design can be realized.
  • the LuftauslassverInstitutventil is part of the air treatment device.
  • the air outlet valve in the air conditioning device be integrated, which also leads to a particularly compact design and functional integration.
  • Air outlet valve as a combined strictlyventil- and / or
  • Air outlet valve unit are formed. This achieves a compact design. Overall, space can thus be saved, whereby the screw compressor system can be designed to be smaller overall construction. In addition, it can be provided that the minimum pressure valve below a voltage applied to the minimum pressure valve of about half to three quarters of
  • Working pressure of the screw compressor closes. Due to the opening of the minimum pressure valve at half to three quarters of the working pressure, in particular during the initial pressure build-up, the oil can first be pressurized. As a result, first of all, reliable lubrication can take place during the start-up phase of the screw compressor until the minimum pressure valve is opened independently of the pressure of downstream pneumatic elements.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view through an inventive
  • Fig. 2 is a schematic drawing of the screw compressor system according to the present invention.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a screw compressor 10 in the sense of an embodiment of the present invention.
  • the screw compressor 10 has a mounting flange 12 for mechanical attachment of the screw compressor 10 to a drive not shown here in detail in the form of an electric motor. Shown, however, is the input shaft 14, via which the torque from the electric motor to one of the two screws 16 and 18, namely the screw 16 is transmitted.
  • the screw 18 meshes with the screw 16 and is driven by this.
  • the screw compressor 10 has a housing 20 in which the essential components of the screw compressor 10 are housed.
  • the housing 20 is filled with oil 22. Air inlet side is on the housing 20 of the screw compressor 10 a
  • Inlet port 24 is provided.
  • the inlet nozzle 24 is designed such that an air filter 26 is arranged on it.
  • an air inlet 28 is provided radially on the air inlet pipe 24.
  • a spring-loaded valve core 30 is provided, designed here as an axial seal.
  • This valve insert 30 serves as a check valve.
  • an air supply channel 32 Downstream of the valve core 30, an air supply channel 32 is provided, which supplies the air to the two screws 16, 18.
  • an air outlet pipe 34 is provided with a riser 36.
  • a temperature sensor 38 is provided, by means of which the oil temperature can be monitored. Furthermore, a holder 40 for an air de-oiling element 42 is provided in the air outlet area.
  • the holder 40 for the air de-oiling element has in the assembled state in the area facing the bottom (as shown in Fig. 1), the air de-oiling element 42.
  • the holder for the air de-oiling element 40 has a
  • Air outlet opening 46 which lead to a HeilauslassverInstitutventil 48 and a minimum pressure valve 50. According to this embodiment is thus the
  • Air outlet valve 48 Part of the screw compressor 10.
  • Air treatment device 120 be.
  • the air outlet closure valve 48 need not necessarily be part of the screw compressor 10 or the air conditioning device 120. Rather, it is generally conceivable that the screw compressor system 100 is the
  • Air outlet closure valve 48 has. Thus, it can be decided depending on the application, where the Heilauslassver gleichventil 48 within the
  • Screw compressor system 100 is to be arranged.
  • the HeilauslassverInstitutventil 48 and the minimum pressure valve 50 may also be formed in a common, combined valve. Following the Heilauslassver gleichventils 48 of the air outlet 51 is provided.
  • the air outlet 51 is connected to correspondingly known compressed air consumers in the rule.
  • a riser 52 is provided which has the outlet of the holder 40 for the air de-oiling element 42 when passing into the housing 20 a filter and check valve 54.
  • a nozzle 56 Downstream of the filter and check valve 54, a nozzle 56 is provided in a housing bore.
  • the oil return line 58 leads back approximately in the middle region of the screw 16 or the screw 18 to supply oil 22 again.
  • an oil drain plug 59 is provided within the assembled state of the bottom portion of the housing 20, an oil drain plug 59 is provided. About the oil drain plug 59, a corresponding oil drain opening can be opened, via which the oil 22 can be drained.
  • Regulation means may be provided by means of which the ⁇ ttemperatur of the oil 22 located in the housing 22 can be monitored and adjusted to a desired value.
  • Relief valve 80 which is controlled by means of a connection to the air supply 32, air can be returned to the region of the air inlet 28.
  • an oil level sensor 82 may be provided.
  • This oil level sensor 82 may, for example, be an optical sensor and designed and set up so that it can be determined from the sensor signal whether the oil level is above the oil level sensor 82 during operation or if the oil level sensor 82 is free and the oil level has dropped accordingly.
  • an alarm unit can also be provided which outputs or forwards an appropriate error message or warning message to the user of the system.
  • the function of the screw compressor 10 shown in FIG. 1 is as follows:
  • Air is supplied via the air inlet 28 and passes through the check valve 30 to the screws 16, 18, where the air is compressed.
  • the compressed air-oil mixture which rises by a factor of between 5 and 16 times compression after the screws 16 and 18 through the outlet conduit 34 via the riser 36, is blown directly onto the temperature sensor 38.
  • the air which still partially carries oil particles, is then guided via the holder 40 into the air de-oiling element 42 and, provided the corresponding minimum pressure is reached, enters the air outlet line 51.
  • the oil 22 in the housing 20 is conveyed via the oil filter 62 and possibly kept at operating temperature via the heat exchanger 74.
  • the heat exchanger 74 is not used and is not switched on.
  • the relief valve 80 has the task of lowering the pressure exerted on the output side with respect to the screws 16, 18 via the bypass line 78 until the minimum pressure valve 50 (at approximately one half to three quarters of the working pressure ) for sure closes.
  • the least! jerk valve (50) serves to control the working pressure at the air outlet (51).
  • Air treatment device 120 could arrive.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an inventive
  • Screw compressor system 100 with the screw compressor 10 shown in FIG. 1, the air outlet 51, a compressed air line 110 connected to the air outlet 51 and an air conditioning device (EAC) 120.
  • EAC air conditioning device
  • control and regulation unit 130 is provided.
  • control and regulation unit 130 is here as part of the
  • Screw compressor 10 is formed.
  • Control unit 130 part of the drive of the screw compressor 10, part of the air conditioning device 120, part of the engine control of the commercial vehicle, part of the vehicle control of the commercial vehicle or as a separate control and regulation unit 130 is formed
  • the screw compressor 10 is turned off by means of the control unit 130 so that opening the relief valve 80 lowers the working pressure within the screw compressor 10 for a predetermined period of time to allow closure of the minimum pressure valve (50).
  • This time span is about 15 seconds in the example shown. But it can for example be in a range between 10 and 15 seconds or even more.
  • the minimum pressure valve 50 and the Heilauslassver gleichventil 48 as a combined technically horrventil- and
  • Air outlet valve unit are formed.

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Schraubenkompressorsystem (100) für ein Nutzfahrzeug mit wenigstens einem Schraubenkompressor (10) und mit wenigstens einer Steuerungs¬ und/oder Regelungseinheit (130) zur Antriebssteuerung und/ oder - regelung des Schraubenkompressors (10), wobei der Schraubenkompressor (10) wenigstens einen Luftauslass (51) mit wenigstens einem Mindestdruckventil (50) zur Steuerung des Arbeitsdrucks am Luftauslass (51) und wenigstens ein Entlastungsventil (80) aufweist, wobei der Schraubenkompressor (10) mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (130) abschaltbar ist, sodass durch Öffnen des Entlastungsventils (80) der Arbeitsdruck innerhalb des Schraubenkompressors (10) für eine vorgegebene Zeitspanne gesenkt wird, damit ein Schließen des Mindestdruckventils (50) ermöglicht wird.

Description

BESCHREIBUNG
Schraubenkompressorsystem für ein Nutzfahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schraubenkompressorsystem für ein Nutzfahrzeug mit wenigstens einem Schraubenkompressor mit wenigstens einer Steuerungsund/oder Regelungseinheit zur Antriebssteuerung und/oder -regelung des
Schraubenkompressors. Aus dem Stand der Technik sind bereits Schraubenkompressoren für Nutzfahrzeuge bekannt. Derartige Schraubenkompressoren werden verwendet, um die notwendige Druckluft für beispielsweise das Bremssystem des Nutzfahrzeugs bereitzustellen.
In diesem Zusammenhang sind insbesondere öl befüllte Kompressoren, insbesondere auch Schraubenkompressoren bekannt. Das Schmierkonzept derartiger
Schraubenkompressoren sieht vor, dass das zur Schmierung der Schrauben
notwendige Öl zunächst mit der verdichteten Druckluft transportiert wird. Bevor die Druckluft der Luftaufbereitungseinrichtung zugeführt werden kann, wird das öl in einer Ölabscheideeinrichtung von der Druckluft getrennt und von dort z.B. dem integrierten Ölvorrat oder den Schrauben des Schraubenkompressors wieder rückgeführt.
Da die Luftaufbereitungseinrichtung in regelmäßigen Intervallen durch Entlüften regeneriert werden muss, wird zu diesem Zweck der Betrieb des
Schraubenkompressors (ab einem bestimmten Abschaltdruck) gestoppt. Zur
Absicherung des Drucks im Schraubenkompressor gegenüber der
Luftaufbereitungseinrichtung weist dieser ein Mindestdruckventil auf. Während der Regenerierung kommt es in der Regel zu einem schnellen Druckabfall in der
Luftaufbereitungseinrichtung bis der Schließdruck des Mindestdruckventils erreicht ist. Das Druckgefälle zwischen Schraubenkompressor und Luftaufbereitungseinrichtung sorgt temporär dafür, dass Öl von der Ölabscheideeinrichtung ungewollt in die
Luftaufbereitungseinrichtung gelangt. Ein weiterer ungewollter Effekt des schnellen Druckabbaus ist ein Aufschäumen des sich im Schraubenkompressor befindlichen Öls, wodurch Schäden insbesondere durch Mangelschmierung an Verschließ ausgesetzten Bauteilen des Schraubenkompressors wie z.B. Lager oder Schrauben entstehen können.
Zur Vermeidung des ungewollten ölübergangs werden üblicherweise zusätzliche Druckhalteventile zwischen Schraubenkompressor und Luftaufbereitungseinrichtung vorgesehen, die allerdings u.a. zusätzliche Fertigungs-, Montage- und
Entwicklungskosten verursachen.
Ein gattungsgemäßer Schraubenkompressor ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2004 060417 [34 bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schraubenkompressorsystem der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere
dahingehend, dass die Antriebssteuerung und/oder -regelung des
Schraubenkompressors vereinfacht und zuverlässig ausgestaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schraubenkompressorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein
Schraubenkompressorsystem für ein Nutzfahrzeug mit wenigstens einem
Schraubenkompressor und mit wenigstens einer Steuerungs- und/oder
Regelungseinheit zur Antriebssteuerung und/oder -regelung des
Schraubenkompressors versehen ist, wobei der Schraubenkompressor wenigstens einen Luftauslass mit wenigstens einem Mindestdruckventil zur Steuerung des
Arbeitsdrucks am Luftauslass und wenigstens ein Entlastungsventil aufweist, wobei der Schraubenkompressor mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit abschaltbar ist, sodass durch Offnen des Entlastungsventils der Arbeitsdruck innerhalb des
Schraubenkompressors für eine vorgegebene Zeitspanne gesenkt wird, damit ein Schließen des Mindestdruckventils ermöglicht wird.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, die Regeneration nachgeschalteter pneumatischer Elemente (z.B. die Luftaufbereitungseinrichtung) erst im Anschluss einer vorgegebenen Zeitspanne nach einem Stopp des Antriebs des Schraubenkompressors durchzuführen, sodass der Druck im Schraubenkompressor langsam über das
Entlastungsventil derart abgesunken ist, dass ein Aufschäumen des Öls oder ein Austritt von Öl über den Luftauslass sicher verhindert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das Entlastungsventil so lange geöffnet bleibt, bis der Druck im
Schraubenkompressor derart gefallen ist, dass das Mindestdruckventil aufgrund
Unterschreitung des Mindestdruckes für das Öffnen bzw. Schließen des
Mindestdruckventils schließt. Aufgrund des Umstandes, dass in bestimmten
Betriebssituationen die an den Luftauslass angeschlossene Leitung beispielsweise zur Regeneration nachgeschalteter Elemente und pneumatischer Systeme des
Nutzfahrzeugs entlüftet werden müssen, ist es wichtig sicherzustellen, dass in einem derartigen Zustand nicht durch zu großen vorherrschenden Arbeitsdruck im
Schraubenkompressor öl aus dem Schraubenkompressor in den Luftauslass hinein eingetragen wird und somit zu einer Verunreinigung nachgeschalteter oder mit dem Schraubenkompressor verbundener Elemente führt. Darüber hinaus kann es über einen derartigen Austritt auch zu einem ölaustritt aus den Nutzfahrzeugsystemen in die Umgebung kommen, was vermieden werden soll. Durch das öffnen des
Entlastungsventils wird erreicht, dass auf jeden Fall der Druck im
Schraubenkompressor unter den Mindestdruck absinken kann, bei dem das
Mindestdruckventil schließt. Hierdurch wird ein Austritt von öl in den Luftauslass sicher vermieden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit Bestandteil des Schraubenkompressors ist. Hierdurch wird ein kompakter Aufbau ausgebildet und es ist nicht notwendig, auf externe Komponenten zugreifen zu müssen.
Grundsätzlich denkbar ist aber auch, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit Bestandteil einer Luftaufbereitungseinrichtung des Nutzfahrzeugs ist. Hier ist bereits eine entsprechende Steuerung vorhanden, die einfach mitbenutzt werden kann.
Auch ist denkbar, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit Bestandteil einer Motor- oder Fahrzeugsteuerung des Nutzfahrzeuges ist. Auch hier wäre es möglich, auf eine bereits vorhandene Komponente des Nutzfahrzeugs zugreifen zu können. Grundsätzlich denkbar ist aber auch, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit als separate Steuerungs- und/oder Regelungseinheit ausgebildet ist. Dies ermöglicht beispielsweise eine einfache Montage und auch einen einfachen Austausch bzw.
einfache Upgrades.
Ferner ist vorstellbar, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit Bestandteil eines Antriebs des Schraubenkompressors ist. In diesem Fall wäre es ebenfalls möglich, auf die bereits durch den Antrieb bereitgestellte Steuerungs- und/oder
Regelungsinfrastruktur zuzugreifen.
Es ist denkbar, dass die vorgegebene Zeitspanne mindestens ca. 10 Sekunden beträgt, insbesondere mindestens ca. 15 Sekunden beträgt. Eine derartige Zeitspanne ist bei den üblichen Entlüftungsventilen ausreichend, um ein sicheres Absinken des
Arbeitsdruckes oder vorherrschenden Druckes im Schraubenkompressor auf ein Druckniveau zu erreichen, das unterhalb des Druckniveaus liegt, bei dem das
Mindestdruckventil öffnen würde bzw. ein Druckniveau, bei dem das Mindestdruckventil aus der geöffneten Stellung in eine geschlossene Stellung überführt.
Weiterhin ist denkbar, dass das Schraubenkompressorsystem wenigstens ein
Luftauslassverschlussventil aufweist. Dieses Ventil erhöht die Betriebssicherheit des Schraubenkompressorsystems, da es verhindert, dass Luft durch den Luftauslass des Schraubenkompressors zurückströmen kann.
Im Übrigen kann es vorgesehen sein, dass das Luftauslassverschlussventil Bestandteil des Schraubenkompressors ist. Aufgrund der integrierten Anordnung des
Luftauslassverschlussventils z.B. im Gehäuse des Schraubenkompressors kann eine besonders kompakte Bauform realisiert werden.
Ferner ist ebenfalls denkbar, dass das Luftauslassverschlussventil Bestandteil der Luftaufbereitungseinrichtung ist. Je nach Anwendungsfall, kann das Luftauslassventil in die Luftaufbereitungseinrichtung integriert sein, was ebenfalls zu einer besonders kompakten Bauform und Funktionsintegration führt.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Mindestdruckventil und das
Luftauslassverschlussventil als kombiniertes Mindestdruckventil- und/oder
Luftauslassverschlussventileinheit ausgebildet sind. Dadurch wird eine kompakte Bauweise erreicht. Insgesamt kann somit Bauraum eingespart werden, wodurch auch das Schraubenkompressorsystem insgesamt kleiner bauend ausgebildet sein kann. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Mindestdruckventil unterhalb eines am Mindestdruckventil anliegenden Druckes von ca. der Hälfte bis drei Viertel des
Arbeitsdruckes des Schraubenkompressors schließt. Aufgrund des Öffnens des Mindestdruckventils bei der Hälfte bis drei Viertel des Arbeitsdrucks kann insbesondere beim anfänglichen Druckaufbau zunächst das Öl mit Druck beaufschlagt werden. Dadurch kann zunächst eine sichere Schmierung während der Anlaufphase des Schraubenkompressors bis zum öffnen des Mindestdruckventils unabhängig vom Druck nachgeschalteter pneumatischer Elemente stattfinden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittzeichnung durch einen erfindungsgemäßen
Schraubenkompressor; und
Fig. 2 eine schematische Zeichnung des Schraubenkompressorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Schraubenkompressor 10 im Sinne eines Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung. Der Schraubenkompressor 10 weist einen Befestigungsflansch 12 zur mechanischen Befestigung des Schraubenkompressors 10 an einen hier nicht näher gezeigten Antrieb in Form eines Elektromotors auf. 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.
Die Schraube 18 kämmt mit der Schraube 16 und wird über diese angetrieben. Der Schraubenkompressor 10 weist ein Gehäuse 20 auf, in dem die wesentlichen Komponenten des Schraubenkompressors 10 untergebracht sind.
Das Gehäuse 20 ist mit Öl 22 befüllt. 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. 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.
Dieser Ventileinsatz 30 dient als Rückschlagventil.
Stromabwärts des Ventileinsatzes 30 ist ein Luftzuführkanal 32 vorgesehen, der die Luft den beiden Schrauben 16, 18 zuführt.
Ausgangsseitig der beiden Schrauben 16, 18 ist ein Luftauslassrohr 34 mit einer Steigleitung 36 vorgesehen.
Im Bereich des Endes der Steigleitung 36 ist ein Temperaturfühler 38 vorgesehen, mittels dessen die Öltemperatur überwachbar ist. Weiter vorgesehen ist im Luftauslassbereich ein Halter 40 für ein Luftentölelement 42.
Der Halter 40 für das Luftentölelement weist im montierten Zustand im dem Boden zugewandten Bereich (wie auch in Fig. 1 gezeigt) das Luftentölelement 42 auf.
Weiter vorgesehen ist im Inneren des Luftentölelements 42 ein entsprechendes
Filtersieb bzw. bekannte Filter- und ölabscheidevorrichtungen 44, die nicht näher im Einzelnen spezifiziert werden.
Im zentralen oberen Bereich, bezogen auf den montierten und betriebsfertigen Zustand (also wie in Fig. 1 gezeigt), weist der Halter für das Luftentölelement 40 eine
Luftausgangsöffnung 46 auf, die zu einem Luftauslassverschlussventil 48 und einem Mindestdruckventil 50 führen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist also das
Luftauslassverschlussventil 48 Bestandteil des Schraubenkompressors 10.
Allerdings kann das Luftauslassverschlussventil 48 auch Bestandteil der
Luftaufbereitungseinrichtung 120 sein. Jedoch muss das Luftauslassverschlussventil 48 nicht zwangsläufig Bestandteil des Schraubenkompressors 10 oder der Luftaufbereitungseinrichtung 120 sein. Vielmehr ist es im Allgemeinen vorstellbar, dass das Schraubenkompressorsystem 100 das
Luftauslassverschlussventil 48 aufweist. Somit kann je nach Anwendungsfall entschieden werden, wo das Luftauslassverschlussventil 48 innerhalb des
Schraubenkompressorsystems 100 angeordnet werden soll.
Das Luftauslassverschlussventil 48 und das Mindestdruckventil 50 können auch in einem gemeinsamen, kombinierten Ventil ausgebildet sein. Nachfolgend des Luftauslassverschlussventils 48 ist der Luftauslass 51 vorgesehen.
Der Luftauslass 51 ist mit entsprechend bekannten Druckluftverbrauchern in der Regel verbunden. 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.
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.
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.
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 einem Thermostatventil 66 geleitet. Anstelle des Thermostatventils 66 kann eine Steuerungs- und/oder
Regelungseinrichtung vorgesehen sein, mittels derer die Öttemperatur des im Gehäuse 20 befindlichen Öls 22 überwachbar und auf einen Sollwert einstellbar ist.
Stromabwärts des Thermostatventils 66 ist sodann der Öleinlass des Ötfilters 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. Der Kühler 74 ist am Ansatz 60 angeschlossen. 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. Außerdem weist das Gehäuse im oberen Bereich (bezogen auf den montierten
Zustand) ein Entlastungsventil (80) auf. Vor dem Mindestdruckventil 50 befindet sich eine Bypassleitung 78, die zu dem 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. In diesem Bereich können ein nicht näher gezeigtes Entlüftungsventil und auch eine Düse
(Durchmesserverringerung der zuführenden Leitung) vorgesehen sein.
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. 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.
Die Funktion des in Fig. 1 gezeigten Schraubenkompressors 10 ist dabei wie folgt:
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 . 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. Das im Gehäuse 20 befindliche öl 22 wird über den Ölfilter 62 und ggf. über den Wärmetauscher 74 auf Betriebstemperatur gehalten.
Sofern keine Kühlung notwendig ist, wird der Wärmetauscher 74 nicht verwendet und ist auch nicht zugeschaltet.
Die entsprechende Zuschaltung erfolgt über das Thermostatventil 68. Nach der Aufreinigung im ölfilter 64 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.
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.
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.
Im Übrigen kommt während dem temporären Stopp des Schraubenkompressors 10 dem Entlastungsventil 80 die Aufgabe zu, den ausgangsseitig bezüglich der Schrauben 16, 18 anliegenden Druck Über die Bypassleitung 78 so lange abzusenken, bis das Mindestdruckventil 50 (bei ca. der Hälfte bis drei Viertel des Arbeitsdrucks) sicher schließt. Das Mindeste! ruck ventil (50) dient dabei zur Steuerung des Arbeitsdrucks am Luftauslass (51).
Erst nach dem Schließen des Mindestdruckventils 50 kann mit der Regenerierung beispielsweise der Luftaufbereitungseinrichtung 120 (vgl. Fig. 2) begonnen werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass öl vom Schraubenkompressor 10 in die
Luftaufbereitungseinrichtung 120 gelangen könnte.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes
Schraubenkompressorsystem 100 mit dem in Fig. 1 gezeigten Schraubenkompressor 10, dem Luftauslass 51 , einer an dem Luftauslass 51 angeschlossenen Druckluftleitung 110 und einer Luftaufbereitungseinrichtung (EAC) 120.
Darüber hinaus ist eine Steuerungs- und Regelungseinheit 130 vorgesehen.
Die Steuerungs- und Regelungseinheit 130 ist hier als Bestandteil des
Schraubenkompressors 10 ausgebildet.
Grundsätzlich kann jedoch aber vorgesehen sein, dass die Steuerungs- und
Regelungseinheit 130 Bestandteil des Antriebs des Schraubenkompressors 10, Bestandteil der Luftaufbereitungseinrichtung 120, Bestandteil der Motorsteuerung des Nutzfahrzeugs, Bestandteil der Fahrzeugsteuerung des Nutzfahrzeugs oder als separate Steuerungs- und Regelungseinheit 130 ausgebildet ist
Der Schraubenkompressor 10 wird mittels der Steuerungs- und Regelungseinheit 130 abgeschaltet, sodass durch Offnen des Entlastungsventils 80 der Arbeitsdruck innerhalb des Schraubenkompressors 10 für eine vorgegebene Zeitspanne gesenkt wird, damit ein Schließen des Mindestdruckventils (50) ermöglicht wird. Diese Zeitspanne beträgt ca. 15 Sekunden im gezeigten Beispiel. Sie kann aber beispielsweise in einem Bereich zwischen 10 und 15 Sekunden liegen oder auch darüber. Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass das Mindestdruckventil 50 und das Luftauslassverschlussventil 48 als kombinierte Mindestdruckventil- und
Luftauslassverschlussventileinheit ausgebildet sind.
Grundsätzlich ist dabei vorgesehen, wie auch gemäß dem Ausführungsbeispiel wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt, dass das Mindestdruckventil 50 unterhalb eines am
Mindestdruckventil 50 anliegenden Druckes von ca. der Hälfte bis drei Viertel des Arbeitsdruckes des Schraubenkompressors 10 schließt.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Schraubenkompressor
12 Befestigungsflansch
14 Eingangswelle
16 Schrauben
18 Schrauben
20 Gehäuse
22 Öl
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 Luftauslassverschlussventil
50 Mindeste! ruckventil
51 Luftauslass
52 Steigleitung
54 Filter- und Rückschlagventil
56 Düse
58 ölrückführleitung
59 Ölablassschraube
60 Ansatz
62 Ölfilter
64 ölfiltereinlasskanal
66 Thermostatventil 68 Rückführleitung
70 Lager
72 Düse
74 Kühler, Wärmetauscher
76 Sicherheitsventil
78 Bypassleitung
80 Entlastungsventil
82 Öllevelsensor
100 Schraubenkompressorsystem
110 Druckluftleitung
120 Luftaufbereitungseinrichtung (EAC)
130 Steuerungs- und/oder Regelungseinheit

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schraubenkompressorsystem (100) für ein Nutzfahrzeug mit wenigstens einem Schraubenkompressor (10) und mit wenigstens einer Steuerungs- und/oder
Regelungseinheit (130) zur Antriebssteuerung und/oder -regelung des
Schraubenkompressors (10), wobei der Schraubenkompressor (10) wenigstens einen Luftausiass (51) mit wenigstens einem Mindestdruckventil (50) zur Steuerung des Arbeitsdrucks am Luftausiass (51) und wenigstens ein Entlastungsventil (80) aufweist, wobei der Schraubenkompressor (10) mittels der Steuerungs- und/oder
Regelungseinheit (130) abschaitbar ist, sodass durch Offnen des Entlastungsventils (80) der Arbeitsdruck innerhalb des Schraubenkompressors (10) für eine vorgegebene Zeitspanne gesenkt wird, damit ein Schließen des Mindestdruckventils (50) ermöglicht wird.
2. Schraubenkompressorsystem (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (130) Bestandteil des
Schraubenkompressors (10) ist.
3. Schraubenkompressorsystem (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (130) Bestandteil einer
Luftaufbereitungseinrichtung (120) des Nutzfahrzeugs ist.
4. Schraubenkompressorsystem (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (130) Bestandteil einer Motor- oder Fahrzeugsteuerung des Nutzfahrzeugs ist.
5. Schraubenkompressorsystem (100) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (130) als separate Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (130) ist.
6. Schraubenkompressorsystem (100) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (130) Bestandteil eines Antriebs des Schraubenkompressors (10) ist.
7. Schraubenkompressorsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die vorgegebene Zeitspanne mindestens ca. 10 Sekunden beträgt, insbesondere mindestens ca. 15 Sekunden beträgt.
8. Schraubenkompressorsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Schraubenkompressorsystem (100) wenigstens ein Luftauslassverschlussventil (48) aufweist.
9. Schraubenkompressorsystem (100) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Luftauslassverschlussventil (48) Bestandteil des Schraubenkompressors (10) ist.
10. Schraubenkompressorsystem (100) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Luftauslassverschlussventil (48) Bestandteil der Luftaufbereitungseinrichtung (120) ist.
11. Schraubenkompressorsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Mindestdruckventil (50) und das Luftauslassverschlussventil (48) als kombinierte Mindestdruckventil- und Luftauslassverschlussventileinheit ausgebildet sind.
12. Schraubenkompressorsystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestdruckventil (50) unterhalb eines am Mindestdruckventil (50) anliegenden Druckes von ca. der Hälfte bis drei Viertel des Arbeitsdruckes des
Schraubenkompressors (10) schließt.
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