Die Erfindung betrifft ein Regelventil für einen öleingespritzten

Schraubenverdichter, insbesondere für einen Fahrzeugeinbau, wobei in einem Schraubenverdichtergehäuse befindliches Öl über das Regelventil gesteuert einem Wärmetauscher und/oder einem Bypass in der Form zuführbar ist, dass kaltes Öl durch einen den Wärmetauscher umgehenden Bypass und warmes Öl durch den Wärmetauscher geleitet wird.

Ein derartiges Regelventil in Form eines Olthermostats ist aus der DE 10 2006 010 723 AI bekannt. Dieses Regelventil ist separat in einer Antriebsträgerplatte integriert und fluidisch und/oder elektrisch über die Trägerplatte mit zumindest einer der Komponenten der beschriebenen Verdichteranordnung verbunden. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist es, dass keine separate Vorrichtung zur Aufnahme des Regelventils notwendig ist, da diese direkt an/in der Trägerplatte befestigt werden kann. Ein besonderer Vorteil ist die Zugänglichkeit des Regelventils von der

Außenseite der Vorrichtung, woraus sich eine hohe Wartungsfreundlichkeit ergibt. Das Regelventil ist so ausgestaltet, dass bei kaltem Öl dieses durch einen dem Wärmetauscher umgebenden Bypass und bei warmem Öl durch den Wärmetauscher leitet. Nähere Details, wie dies konkret geschieht, sind diesem Dokument nicht zu entnehmen. Die Regelventile des Standes der Technik verfügen zur Vermeidung von

Ventilschwingen nicht über sauber definierte Bypassöffnungen, sondern vielmehr über so große Leckageströme über den Kühler, dass die hierüber betriebenen

Verdichter im Aussetzbetrieb nicht richtig warm werden. Die Steueröffnungen sind zudem so ausgebildet, dass recht schlagartig geschaltet wird. Eine gerade

Steuerkante im Kolben fährt dabei über eine gerade Steuerkante im Gehäuse.

Reduziert man hier lediglich die Spalte, so verschärft man den Temperaturschock, den das Regelelement durch das kalte Öl im Kühler, aber auch umgekehrt, erhält und das Regelelement schaltet ständig hin und her. Eine Ausformung der Steueröffnung als Kreis bringt bereits eine Verbesserung, reicht jedoch ebenfalls noch nicht aus, um ein Schwingen komplett zu unterbinden. Da die Dichtungen im Regelelement aufgrund mechanischen Verschleißes nur eine begrenzte Anzahl von Schalthüben verkraften, würde beständiges Schwingen zu einer drastischen Verkürzung der Lebensdauer des Regelventils führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Regelventil für einen

öleingespritzten Schraubenverdichter bereitzustellen, welches eine schnelle

Erwärmung des Öls des Schraubenverdichters auch bei niedriger Einschaltdauer bei gleichzeitig stabilem Regelverhalten des Ventils sicherstellt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Regelventil einen von einem

Steuerelement betätigten Steuerkolben aufweist, der mit jeweils einer in einem Reglerventilgehäuse angeordneten Wärmetauscheröffnung und Bypassöff ung zusammenwirkt und dass der Steuerkolben zumindest eine mit der

Wärmetauscheröffnung zusammenwirkende weitere Bypassöffnung beherrscht.

Dieser Ausgestaltung liegt zunächst einmal die Erkenntnis zu Grunde, dass bei bisherigen Konstruktionen die Umschaltung von dem Bypass zu dem Wärmetauscher zu einem schlagartigen Zufluss gekühlten Öls zu dem Schraubenverdichter geführt hat und dadurch ein ständiges Hin- und Herschalten des Regelventils verursacht wurde. Durch die erfindungsgemäß mit der Wärmetauscheröffnung

zusammenwirkende Bypassöffnung wird bewirkt, dass schon vor dem eigentlichen Umschaltvorgang eine bestimmte Menge Öl durch den Wärmetauscher geleitet wird und dadurch einerseits starke Temperaturänderungen vermieden werden und andererseits ein problemloses„Freispülen" des Wärmetauschers bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen erreicht wird. Denn bei sehr kalten

Umgebungstemperaturen ist das Öl zähflüssig und die Strömungskanäle durch den Wärmetauscher bewirken einen hohen Strömungswiderstand. Die weitere Bypassöffnung im Steuerkolben ist also der entscheidende Zusatz, da damit zusätzlich verhindert wird, dass beim Umschalten mittels der Steueröffnung von Bypass auf Kühler auf einen Schlag vorher nicht vorgewärmtes Öl aus dem Kühler auf das Regelelement trifft und dieses damit in die Ausgangsposition zurückschalten würde. Da dann der Kühler wieder abgeklemmt wäre, würde beim Stand der Technik ein Verdichter wieder sehr schnell heiß werden und das

Regelventil wiederum würde sofort wieder in die andere Richtung regeln. Ein stabiler Zustand wird damit nicht erreicht, das Regelventil„schwingt" hin und her, wie vorstehend erläutert.

Die weitere Bypassöffnung kann in dem Steuerkolben angeordnet sein. Dies ist die bevorzugte Ausführungsform, da derart die Bypassöffnung einfach beispielsweise in Form einer Bohrung oder einer Ausnehmung in den Steuerkolben eingearbeitet werden kann. Hierbei können auch unterschiedliche Regelcharakteristika leicht berücksichtigt werden. Es ist aber im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Bypassöffnung in dem Regelventilgehäuse anzuordnen und beispielsweise durch einen zusätzlichen Kanal darzustellen, der mit der Wärmetauscheröffnung in dem Regelventilgehäuse zusammenwirkt, wobei dann der Kanal seitlich versetzt zu der Wärmetauscheröffnung zusammenwirkend mit einem Steueraustritt in dem

Steuerkolben mündet. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bypassöffnung eine Leckageöffnung. Durch diese Leckageöffnung wird ständig eine bestimmte Menge Öl dem

Wärmetauscher zugeführt.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Bypassöffnung kreisförmig (mit einem kleineren Durchmesser als der Steueraustritt) ausgestaltet. Eine kreisförmig ausgestaltete Bypassöffnung ist besonders einfach herzustellen, wobei auch mehrere kreisförmige Öffnungen, die ggf. unterschiedliche Durchmesser aufweisen und unterschiedlich angeordnet sein können in dem Steuerkolben angebracht sein können.

In Weiterbildung der Erfindung ist auch die Steueröffnung kreisförmig (mit einem größeren Durchmesser als der Bypassaustritt) ausgestaltet. Eine kreisförmig ausgestaltete Steueröffnung ist ebenfalls besonders einfach herzustellen, wobei auch mehrere kreisförmige Öffnungen, die gegebenenfalls unterschiedliche Durchmesser aufweisen, nebeneinander oder ineinander übergehend in dem Steuerkolben angeordnet sein können. Dadurch wird erreicht, dass eine kontinuierliche Änderung des Durchflusses durch den Wärmetauscher erreicht wird. Zur Erreichung des gleichen Effekts kann die Steueröffnung auch dreieckig oder trapezförmig

ausgestaltet sein beziehungsweise auch beliebige andere Ausgestaltungen mit einer sich ändernden Öffnungsgröße aufweisen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerelement ein Dehnstoffelement. Ein Dehnstoffelement ist als Standardbauelement verfügbar und kann somit in das erfindungsgemäße Regelventil eingesetzt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind das Steuerventilgehäuse und der Steuerventilkolben aus einem Material mit ähnlichem Wärmedehnverhalten gefertigt. Dadurch wird erreicht, dass aufgrund von ähnlichen Ausdehnungsverhalten bei Temperaturänderungen eine enge Passung ermöglich ist ohne dass die

Bewegungsfreiheit des Steuerelements behindert wird. Durch diese Ausgestaltung wird der fertigungsbedingte Leckagestrom zwischen dem Steuerventilkolben und dem Steuerventilgehäuse minimiert. Letzteres ist Voraussetzung für die präzise Steuerung auch kleiner Leckageströme über eine gezielt dimensionierte

Bypassöffnung.

Zusammenfassend wird durch das erfindungsgemäß ausgestaltete Regelventil erreicht, dass der Schraubenkompressor auch bei niedriger Einschaltdauer schnell und ohne ein ständiges Hin- und Herschalten zwischen der Bypassöffnung und der Wärmetauscheröffnung auf Betriebstemperatur kommt. Dadurch wird einem

Kondensatanfall und den damit verbundenen Folgewirkungen entgegengewirkt. Die bisher z.B. für Schienenfahrzeuge im allgemeinen geltende Mindesteinschaltdauer von 30%, die nötig ist, um Kondensatanfall zu vermeiden beziehungsweise bereits angefallenes Kondensat zum Verdampfen zu bringen, kann so bis unter 15% abgesenkt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der

Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der einzigen Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.

Das erfindungsgemäße Regelventil weist ein Regelventilgehäuse 1 auf, das an beliebiger Stelle an einem Schraubenverdichter oder einer sonstigen Komponente der mit dem Schraubenverdichter zusammenwirkenden Baueinheit angeordnet ist.

Alternativ kann das Regelventilgehäuse 1 auch Teil des

Schraubenverdichtergehäuses beziehungsweise als Teil eines von dessen

Komponenten ausgeführt sein. Letzteres kann beispielsweise durch einen Anguss am Deckel des Schraubenverdichtergehäuses dargestellt werden. Das Regelventil steuert den Ölfiuss durch einen Bypass und einen Wärmetauscher der Baueinheit. Das Öl wird zur Kühlung, Schmierung und zur Abdichtung des Schraubenverdichters durch diesen geleitet, wobei das kalte Öl durch den den Wärmetauscher umgehenden Bypass und das warme Öl durch den Wärmetauscher geleitet wird.

Diese Steuerfunktion übernimmt ein Steuerkolben 2, der in dem Steuerventilgehäuse 1 verschiebbar angeordnet ist. Die Verstellbewegung des Steuerkolbens 2 wird von einem als Dehnstoffelement ausgebildeten Steuerelement 3 bewirkt, das sich mit einem aus dem Steuerelement 3 ausfahrbaren Kolben 4 an einer Verschlussschraube 5, die in die den Steuerkolben 2 aufnehmende Bohrung in das Regelventilgehäuse 1 endseitig eingeschraubt ist, abstützt. Das Steuerelement 3 ist in einen Durchbruch in einer Trägerwand 6 des Steuerkolbens 2 eingesetzt, wobei weiterhin zwischen der Trägerwand 6 und einer gegenüberliegend zu der Verschlussschraube 5 die Bohrung begrenzenden Wand 14 eine Ventilfeder 7 eingespannt ist. Die Ventilfeder 7 drückt den Steuerkolben 2 und damit auch das Steuerelement 3 in Richtung auf die

Verschlussschraube 5.

Das Öl wird dem Regelventil durch eine Öffnung 8 in der Wand 14 von dem

Ölsumpf des Schraubenverdichters zugeführt und durchströmt den Ventilfederraum 9 des Regelventils und umspült dabei den Dehnstoff bereich des Steuerelements 3, bevor es durch einen Steueraustritt 10 in dem Steuerkolben 2 in eine Steueröffnung 11 in dem Regelventilgehäuse 1 eintritt. Die Steueröffnung 10 ist mit der

Bypassleitung zur Umgehung des Wärmetauschers verbunden. Diese

Strömungsverbindung ist bei kaltem Öl geschaltet und wird bei zunehmender Erwärmung des Öls kontinuierlich durch eine Verschiebung des Steuerkolbens 2 nach rechts in Richtung zu der Wand 14 verschlossen.

Zusätzlich weist der Steuerkolben 2 eine Bypassöffnung 12 auf, die mit einer Wärmetauscheröffnung 13 in dem Ventilgehäuse 1 zusammenwirkt. Die

Bypassöffnung 12 ist so in Bezug zu dem Steueraustritt 10 in dem Steuerkolben 2 angeordnet, dass schon zu dem Zeitpunkt, zu dem normalerweise noch die gesamte Ölmenge durch die Bypassöffnung 11 geleitet wird, eine Teilmenge des Ölstroms in die Wärmetauscheröffnung 13 eingeleitet wird. Dadurch wird eine Konditionierung des Ölstroms durch den Wärmetauscher erreicht, bevor der Steuerkolben 2 soweit in Richtung zu der Wand 14 verstellt ist, dass der Steueraustritt 10 in dem Steuerkolben 2 mit der Wärmetauscheröffnung 13 zusammenwirkt und der Eintritt in die

Bypassöffnung 11 verschlossen ist.

Bezugszeichenliste

1 Regelventilgehäuse

2 Steuerkolben

3 Steuerelement

4 Kolben

5 Verschlussschraube

6 Trägerwand

7 Ventilfeder

8 Öffnung

9 Ventilfederraum

10 Steueraustritt

11 Bypassöffnung

12 Bypassöffnung

13 Wärmetauscherö ff ung

14 Wand