MX2007007132A

MX2007007132A - Compresor compacto de rueda helicoidal para uso movil en un vehiculo.

Info

Publication number: MX2007007132A
Application number: MX2007007132A
Authority: MX
Inventors: Engelbert Kock
Original assignee: Knorr Bremse Systeme
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-08-14
Also published as: EP1828612B1; JP2008523315A; DE102004060417A1; EP1828612A2; ATE433052T1; RU2378536C2; CN101103203A; WO2006063788A2; PL1828612T3; DE102004060417B4; HK1115180A1; CA2590614A1; WO2006063788A3; US7600982B2; CN100460686C; US20080044307A1; RU2007126856A; DE502005007437D1; JP4996478B2

Abstract

La invencion se relaciona con un compresor (1,2) para el uso movil en un vehiculo poseyendo una unidad (1) de compresor de rueda helicoidal impulsada por una unidad de motor en que las revoluciones por minuto de la unidad asociada unicamente con una unidad (1) de compresor de ruda helicoidal es ajustable de manera tal en funcion de una unidad (8) de regulacion que la unidad (1) de compresor de rueda helicoidal produzca independientemente de la unidad (6) motriz del vehiculo una potencia de descarga predeterminada de aire comprimido.

Description

COMPRESOR COMPACTO DE RUEDA HELICOIDAL PARA USO MÓVIL EN UN VEHÍCULO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un compresor compacto de rueda helicoidal para el uso móvil en un vehículo automotor teniendo una unidad de compresor de rueda helicoidal, accionada por una unidad motriz. En la técnica automotor se usan compresores de rueda helicoidal en todos los casos que se debe producir, en condiciones de espacio reducido, aire comprimido para la alimentación de una red a bordo de aire comprimido. El principio constructivo, en sí conocido, de un compresor de rueda helicoidal es apropiado ya desde su concepción para una forma constructiva particularmente compacta, y se describe, por ejemplo, en la solicitud de patente DE 34 22 398 Al. Se conoce del estado general de la técnica, que los compresores de rueda helicoidal usados en vehículos -como vehículos industriales o vehículos sobre rieles- son impulsados a través de la unidad de accionamiento del vehículo, por ejemplo un motor a diesel. Esto puede realizarse mediante acoplamiento directo de una unidad de compresor de rueda helicoidal a esta unidad motriz, según se describe, por ejemplo, en el documento US 3,811,805 como acondicionamiento ventajoso; alternativamente es posible también, sin embargo, prever una transmisión con proporción fija entre la unidad de accionamiento del vehículo como unidad motriz y la unidad de compresor de rueda helicoidal. Una transmisión de este tipo se configura normalmente como transmisión de correa trapezoidal. Una desventaja de este estado de la técnica consiste en que la capacidad de aire comprimido generada por la unidad de compresor de rueda helicoidal depende de las revoluciones por minuto de la unidad motriz del vehículo. Así, la capacidad de volumen de la unidad de compresor de rueda helicoidal baja al quitar revoluciones la unidad motriz, por ejemplo, cuando el vehículo es frenado. Por otro lado sube la capacidad volumétrica de la unidad de compresor de rueda helicoidal conforme aumenten las revoluciones por minuto de la unida motriz, por ejemplo, cuando el vehículo es acelerado. Se puede presentar en consecuencia el problema que en los momentos de operación, en las que se existe un fuerte requerimiento de aire comprimido para el vehículo (por ejemplo, al estar frenando) , contándose, sin embargo, con sólo pocas revoluciones por minuto de la unidad motriz para la generación del volumen correspondiente de aire comprimido, no se puede garantizar una disponibilidad de aire comprimido para cubrir la demanda.

Con la finalidad de resolver este problema, se intentado hasta ahora equipar la red de aire comprimido de un vehículo con unos tanques de reserva suficientemente grandes para el aire comprimido que ofrecen la disponibilidad del aire comprimido necesario en caso de picos de requerimiento. Pero esta solución tiene la desventaja de que recipientes de aire comprimido de esta naturaleza requieren de un volumen constructivo correspondientemente grande en el vehículo, lo que se opone al objetivo de una instalación de aire comprimido de construcción en general tan compacta como posible. Es el objetivo de la presente invención, por lo tanto, crear un compresor de rueda helicoidal compacto para el uso móvil en un vehículo cuya potencia generadora de aire comprimido es independiente en alto grado de las revoluciones por minuto variables de la unidad motriz. Este objetivo se cumple, partiendo de un compresor de rueda helicoidal compacto según el preámbulo de la reivindicación 1 en asociación con las características distintivas de ésta. Las reivindicaciones subsiguientes reflejan perfeccionamientos ventajosos de la invención. La invención comprende la enseñanza técnica de que las revoluciones por minuto de la unidad motriz asociada sólo con la unidad de compresor de rueda helicoidal puedan ajustarse -en función de una unidad reguladora- de manera tal que la unidad de compresor de rueda helicoidal produce una capacidad de generación de aire comprimido predeterminada independientemente de la unidad motriz del vehículo. La ventaja del accionamiento, regulable inventivamente según requerimiento, del compresor de rueda helicoidal consiste en que aún en los momentos de operación en que existe una gran demanda de aire comprimido, pero se cuenta sólo con pocas revoluciones por minuto de la unidad motriz del vehículo, se puede generar una capacidad generadora de aire comprimido suficiente. Se puede prescindir ampliamente de tanques de aire comprimido adicionales . Mediante el uso de la unidad reguladora inventiva se puede ajustar la capacidad volumétrica y con esto el consumo de potencia del compresor de rueda helicoidal inventivo con precisión a los requerimientos de una unidad motriz apropiada y se puede adaptar en todo momento sin modificación de componentes mecánicas a los requerimientos cambiantes en la operación, según se requieren, por ejemplo, en el uso cambiante de autobuses en el tránsito público de los centros o las periferias de las ciudades. La unidad motriz que acciona exclusivamente la unidad de compresor de rueda helicoidal puede estar configurada a manera de un accionamiento hidráulico o a manera de un electromotor. Lo decisivo es en la selección de la unidad motriz en el marco de la presente invención que esté apropiada como elemento de ajuste en el marco de la regulación de revoluciones por minuto, orientada en el requerimiento, que aquí se practica. El uso de un accionamiento hidráulico regulable permite que el compresor de rueda helicoidal inventivo esté en reposo -ahorrando energía-, sin necesidad de elementos de embrague asociados con desgaste, sólo mediante un cambio del ángulo de pivote -iniciado mediante una unidad reguladora- en la bomba hidráulica del accionamiento hidráulico. El accionamiento hidráulico regulable consiste, preferentemente, de un motor hidráulico unido con brida directamente a la unidad de compresor de rueda helicoidal, que es alimentado por una bomba hidráulica ajustable para los medios de presión necesarios para la operación, siendo realizado el control de la bomba hidráulica ajustable por una unidad reguladora. Como alternativa al motor hidráulico no regulable en la unidad de compresor de rueda helicoidal puede preverse para ella también un motor hidráulico regulable, si se cuenta con un circuito permanentemente presente. Es imaginable, además, intercambiar el motor hidráulico como alternativa por un electromotor. Un electromotor puede usarse, por ejemplo, de manera preferente como unidad motriz, si el vehículo es configurado a manera de un vehículo híbrido. En un vehículo híbrido, el accionamiento del vehículo se realiza en primera línea mediante un electromotor para el cual se genera corriente eléctrica mediante un generador accionado con un motor diesel. El exceso de corriente eléctrica puede acumularse en esto en un acumulador. Por lo tanto, en semejante vehículo híbrido se cuenta de todas maneras con corriente eléctrica que permite alimentar, por lo tanto, también el electromotor separado del compresor de rueda helicoidal. El electromotor separado es preferentemente configurado como electromotor trifásico que recibe su energía de operación partiendo de la corriente directa generado por el generador a través de un ondulador. Según otra medida que mejora la invención, la unidad de compresor de rueda helicoidal consiste de preferentemente tres partes de caja que están unidas entre sí mediante ensamble, una en la otra, libre conducciones externas y que forman en su conjunto la unidad de compresor de rueda helicoidal. Las partes de caja se fabrican preferentemente de metal fundido. Dentro de las partes de caja pueden alojarse muchas funciones de manera que ocupan poco espacio. Además se suprimen, gracias a este modo constructivo, todas las tuberías externas de la función de compresor. Una primera parte de caja de la caja de varias partes comprende ventajosamente por lo menos una válvula de retención de aspiración, seguida por una disposición de compresor de rueda helicoidal, seguido por una unidad de separación previa de aceite que contiene un colector de aceite con amortiguación de Traqueteo, seguida por una unidad de descarga de presión (al apagarse) . Todos estos componentes funcionales de la unidad de compresor de rueda helicoidal pueden integrarse eficientemente en una primera parte de caja compartida. En una segunda parte de la caja, asociada a la primera, se encuentra conformado preferentemente el contorno de flujo de salida de la unidad de compresor de rueda helicoidal, así como medios para el retorno del aceite del colector de aceite, por lo menos un filtro de aceite con termostato opcional de aceite y al menos un manguito de llenado de aceite. Con las dos partes de caja precedentemente referidas puede combinarse ventajosamente una tercera parte de la caja que contiene, preferentemente, medios para el alojamiento de un filtro ultra fino de aceite, medios para la aspiración de aceite, medios de válvula para retener la presión, así como medios de válvula de retención.

En las preferentemente tres partes de caja precedentemente referidas con la unidad de compresor de rueda helicoidal consistiendo en cada caso de componentes integrados, es posible prescindir de todas las tuberías externas e internas que son usuales, normalmente, en particular para la descarga en al apagado, para el retorno de aceite del separador fino, etc. Según otra medida que mejora la invención está previsto que el motor hidráulico es acoplado mediante un disco de arrastre con la unidad de compresor con rueda helicoidal, en que se enganchan los extremos de flecha del motor hidráulico y de la unidad de compresor de rueda helicoidal, siendo el disco de arrastre amortiguado y lubricado por una circulación de aceite o una lubricación permanente con grasa. Mediante el uso de un disco de arrastre así amortiguado se garantiza un acoplamiento particularmente libre de desgaste de motor hidráulico a la unidad de compresor de rueda helicoidal. Usualmente se emplean para este fin unos embragues elásticos o rígidos, en la medida en que no se realiza un accionamiento de transmisión mediante correas trapezoidales o una caja de engranes. Todos estos medios de acoplamiento son sujetos a un desgaste, respectivamente permiten sólo una conexión rígida entre los módulos de motor hidráulico y la unidad de compresor de rueda helicoidal.

Según otra medida que mejora la invención puede acoplarse la circulación de aceite, que es necesaria para el enfriamiento de la unidad de compresor de rueda helicoidal, mediante un cambiador de calor con una circulación de enfriamiento del vehículo, regulada termostáticamente . Gracias a esta medida puede prescindirse por completo de una regulación propia de la temperatura de la circulación de aceite para el enfriamiento de la unidad de compresor de rueda helicoidal. Como circulación de enfriamiento del vehículo puede aprovecharse la circulación de enfriamiento para la lubricación del árbol del vehículo, del diferencial, etc., o del enfriamiento de motor. Por esta condición se ofrece también la opción de conectar el cambiador de calor directamente con la unidad de compresor de rueda helicoidal o, como alternativa, con la unidad motriz del vehículo. Medidas adicionales que mejoran la invención son representadas a continuación con más detalle junto con la descripción de un ejemplo de realización preferido de la invención mediante figuras. En éstas muestran: Fig. 1 una representación de conexión de bloques de un compresor de rueda helicoidal con los módulos constructivos periféricos, Fig. 2 una vista externa en perspectiva de un compresor de rueda helicoidal compacto, y Fig. 3 una representación gráfica de una adaptación de la capacidad volumétrica de aire comprimido, ajustada al requerimiento mediante una regulación apropiada. Según la Fig. 1, el compresor de rueda helicoidal consiste de una unidad 1 de compresor de rueda helicoidal, que es accionada por un motor 2 hidráulico. El motor 2 hidráulico está acoplado en esto a la unidad 1 de compresor de rueda helicoidal mediante un disco 3 de arrastre. En el disco 3 de arrastre enganchan los dos extremos de flecha del motor 2 hidráulico, respectivamente de la unidad 1 de compresor de rueda helicoidal. El disco 3 de arrastre es amortiguado y lubricado por un circuito de aceite -aquí no mostrado-. El motor 2 hidráulico está unido con brida directamente a la unidad 1 de compresor de rueda helicoidal . El motor 2 hidráulico es alimentado a través de una tubería 4 de aceite, separada en alimentación y retorno, con el medio de presión necesario para la operación. Para esto sirve una bomba 5 hidráulica ajustable que alimenta la tubería 4 de aceite. El accionamiento de la bomba 5 hidráulica es realizado mediante un accionamiento secundario de la unidad 6 de accionamiento del vehículo mediante una transmisión 7 puesta en medio, que aquí está realizada en forma de una caja de engranes. El control de la bomba 5 hidráulica ajustable, es decir, el ajuste de ángulo de la parte motriz que sirve para este fin se realiza según definición de una unidad 8 reguladora electrónica. Gracias a esta disposición se logra que la capacidad volumétrica de aire comprimido producida por la unidad 1 de compresor de rueda helicoidal sea independiente de las revoluciones por minuto de la unidad 6 de accionamiento del vehículo. La unidad 1 de compresor de rueda helicoidal es enfriada aquí mediante un circuito 9 de enfriamiento del vehículo, que aquí no se muestra. Con esta finalidad se acopla el circuito 10 de aceite necesario para el enfriamiento de la unidad 1 de compresor de rueda helicoidal mediante un cambiador 11 de calor con el circuito 9 de enfriamiento del vehículo que es regulado en forma termostática. La Fig. 2 muestra el compresor de rueda helicoidal compacto con el motor 2 hidráulico, unido mediante brida con la unidad 1 de compresor de rueda helicoidal. La unidad 1 de compresor de rueda helicoidal consiste de una caja de partes múltiples, alojando en esto una primera parte 12 de caja una válvula 13 de retención de aspiración, seguida internamente por una disposición de rueda helicoidal de compresión -aquí no visible-, seguida internamente por una unidad de separación previa de aceite (conteniendo el colector de aceite con amortiguación de Traqueteo) , seguida por la unidad de descarga de presión. Una segunda parte 14 de caja de la unidad 1 de compresor de rueda helicoidal representa el contorno de salida de flujo de la unidad 1 de compresor de rueda helicoidal y posee medios para el retorno del aceite del colector de aceite de la primera parte 12 de caja, así como una cabeza 15 de filtro de aceite. Adyacente a la cabeza 15 de filtro de aceite se encuentra en la segunda parte 14 de caja un manguito 16 de llenado de aceite. Una tercera parte 17 de caja está dispuesta en la segunda parte 14 de caja para alojar un filtro 18 ultra fino de aceite. En la tercera parte 17 de caja se encuentra también una válvula 19 para mantener la presión, así como una válvula 20 de retención. (Todos estos componentes funcionales son unidades funcionales conocidos de compresores de rueda helicoidal y no es necesario, por lo tanto, describirlos en este momento detalladamente en cuanto a su acción en conjunto.) El diagrama según la Fig. 3 muestra la capacidad volumétrica en l/min. del compresor de rueda helicoidal compacto del tipo precedentemente descrito en función de las revoluciones por minuto de la unidad motriz del vehículo. Se desprende que se puede ofrecer, independientemente de las revoluciones por minuto de la unidad motriz del vehículo, la capacidad volumétrica de aire comprimido para dos áreas A y B de consumo principal. Esto permite -según descrito detalladamente en lo precedente- la unidad reguladora que procura un ajuste según requerimiento del accionamiento hidráulico ajustable. Lista de símbolos de referencia 1 Unidad de compresor de rueda helicoidal 2 Motor hidráulico 3 Disco de arrastre 4 Tubería de aceite 5 Bomba hidráulica 6 Unidad motriz 7 Transmisión 8 Unidad reguladora 9 Circuito de enfriamiento 10 Circuito de aceite 11 Cambiador de calor 12 Primera parte de caja 13 Válvula de retención de aspiración 14 Segunda parte de caja 15 Cabeza de filtro de aceite 16 Manguito de llenado 17 Tercera parte de caja 18 Filtro ultra fino de aceite 19 Válvula para mantener la presión 20 Válvula de retención

Claims

REIVINDICACIONES

1. Compresor de rueda helicoidal compacto para la alimentación de una red a bordo de aire comprimido en un vehículo, comprendiendo una unidad de compresor de rueda helicoidal accionada por una unidad motriz, estando la unidad motriz en esto formada a manera de un accionamiento hidráulico regulable, caracterizado porque el accionamiento hidráulico consiste de un motor hidráulico unido con brida directamente a la unidad de compresor de rueda helicoidal al qué una bomba hidráulica ajustable alimenta con el medio de presión necesario para la operación a través de una tubería de aceite, realizándose en esto el control de la bomba hidráulica ajustable a través de una unidad reguladora y pudiéndose en esto ajustar las revoluciones por minuto de la unidad motriz asociada exclusivamente a la unidad de compresor de rueda helicoidal según define la unidad reguladora de manera tal que una unidad de compresor de rueda helicoidal produce independientemente de la unidad de accionamiento del vehículo una capacidad volumétrica de aire comprimido predeterminada, consistiendo en esto la unidad de compresor de rueda helicoidal de una caja de varias partes, cuya primera parte de caja contiene al menos una válvula de retención de aspiración, seguida por una disposición de rueda helicoidal de compresor, seguida por una unidad de separador previo de aceite, y cuya segunda parte de caja contiene el contorno de flujo de salida de la unidad de compresor de rueda helicoidal, y cuya tercera parte de caja contiene medios para el alojamiento de un filtro ultra fino de aceite.

2. Compresor de rueda helicoidal compacto según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de separador previo de aceite contiene un colector de aceite con una amortiguación de traqueteo, seguida por una unidad de descarga de presión durante el apagado.

3. Compresor de rueda helicoidal compacto según la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda parte de caja comprende además medios para el retorno de aceite del colector de aceite, por lo menos una cabeza de filtro de aceite y por lo menos un manguito de llenado de aceite.

4. Compresor de rueda helicoidal compacto según la reivindicación 1, caracterizado porque la tercera parte de caja contiene además medios para la aspiración de aceite, para válvula para mantener la presión, así como para válvula de retención.

5. Compresor de rueda helicoidal compacto según la reivindicación 1, caracterizado porque las tres partes de caja están unidas entre sí mediante montaje una junto a la otra, libres de conductos externos, para formar la unidad de compresor de rueda helicoidal.

6. Compresor de rueda helicoidal compacto según la reivindicación 1, caracterizado porque el motor hidráulico está acoplado mediante un disco de arrastre directamente a la unidad de compresor de rueda helicoidal en que encajan los extremos de flecha del motor hidráulico y de la unidad de compresor de rueda helicoidal, estando en esto el disco de arrastre amortiguado y lubricado por un circuito de aceite o una lubricación permanente de grasa.