Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug mit wenigstens einem Gehäuse und einem Entlastungsventil.

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, bei denen sich als Aufgabe stellt, die

Öltemperatur zu regulieren. Dies wird in der Regel dadurch bewerkstelligt, dass ein externer Ölkühler vorhanden ist, der mit dem Öl befüllten Kompressor und dem

Ölkreislauf über ein Thermostatventil verbunden ist. Der Ölkühler ist dabei ein

Wärmetauscher, der zwei voneinander getrennte Kreisläufe aufweist, wobei der erste Kreislauf für die heiße Flüssigkeit, also das Kompressoröl, vorgesehen ist und der zweite für die Kühlflüssigkeit. Als Kühlflüssigkeit können beispielsweise Luft,

Wassergemische mit einem Frostschutzmittel oder einem anderen Öl verwendet werden.

Dieser Ölkühler muss sodann mit dem Kompressorölkreislauf über Rohre oder

Schläuche verbunden werden und der Ölkreislauf muss gegen Leckagen gesichert werden.

Dieses externe Volumen muss des Weiteren mit Öl befüllt werden, so dass auch die Gesamtmenge an Öl vergrößert wird. Dadurch wird die Systemträgheit vergrößert. Darüber hinaus muss der Ölkühler mechanisch untergebracht und befestigt werden, entweder durch umliegend befindliche Halterungen oder durch eine gesonderte

Halterung, was zusätzliche Bestigungsmittel, aber auch Bauraum benötigt. Aus der US 4,780,061 ist bereits ein Schraubenkompressor mit einer integrierten Ölkühlung bekannt.

Des Weiteren offenbart die DE 37 17493 A1 eine in einem kompakten Gehäuse angeordnete Schraubenverdichter-Anlage, die einen Ölkühler auf dem Elektromotor des Schraubenkompressors aufweist.

Ein gattungsgemäßer Schraubenkompressor ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2004 060417 B4 bekannt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass dieser einen verbesserten Druckabbau im Inneren des Schraubenkompressors ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug mit wenigstens einem Gehäuse und einem Entlastungsventil versehen ist, wobei das Entlastungsventil einen federbelasteten Schließmechanismus mit wenigstens einer Feder und mit wenigstens einem

Verschlusselement aufweist, wobei die Feder eine Federkraft aufweist, die derart bemessen ist, dass sie das Verschlusselement betätigt, wenn ein vordefinierter

Mindestdruck oberhalb Atmosphärendrucks erreicht wird. Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass der Druckabbauprozess des Schraubenkompressors gestoppt wird bevor der Innendruck des

Schraubenkompressors auf einen Druck gleich oder nahe Atmosphärendruck abgefallen ist. Hierdurch wird es ermöglicht, dass es zu keiner Blasenbildung oder Ölschaumbildung im Inneren des Gehäuses des Schraubenkompressors bzw. im Ölsumpf des Schraubenkompressors kommt. Durch die Vorsehung eines

federbelasteten Schließmechanismus im Zusammenhang mit dem Entlastungsventil wird es möglich, vergleichsweise einfach mittels einer Feder und wenigstens eines Verschlusselementes eine Einstellmöglichkeit zu finden, die es erlaubt, den Schließmechanismus zu schließen, bevor Atmosphärendruck erreicht wird. Hierdurch kann sicher verhindert werden, dass es zur Schaumbildung im Öl im Inneren des Gehäuses kommt. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Feder eine Schraubenfeder ist. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung. Außerdem ist die

Handhabung einer derartigen Schraubenfeder vergleichsweise einfach. Auch die Auslegung eines derartigen Standardbauelements ist vergleichsweise einfach möglich. Das Verschlusselement kann eine Kugel sein. Hierdurch kann ein einfaches und sicheres Verschließen des Schließmechanismus erreicht werden. Darüber hinaus sind Kugeln vergleichsweise einfach erhältlich und können auch ebenfalls einfach montiert werden. Eine Federbelastung durch eine Feder ist bei einer Kugel ebenfalls einfach zu realisieren. Entsprechende Oberflächenanpassungen müssen nicht erfolgen, da die Abmessungen von Feder und Kugel derart gewählt sein können, dass diese ineinander greifen und sich gegenseitig sichern.

Der federbelastete Schließmechanismus kann in der Nähe des Einlassstutzens des Schraubenkompressors angeordnet sein. Hier kann eine einfache Integration in den Schraubenkompressor, aber auch zugleich eine sinnvolle Entlüftungsmöglichkeit über den Lufteinlass erreicht werden.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der federbelastete Schließmechanismus in der Entlüftungsleitung vom Entlastungsventil zum Einlassstutzen des

Schraubenkompressors angeordnet ist. In diesem Bereich ist eine einfache und sichere Montage im beispielsweise Gehäuse des Schraubenkompressors möglich. Darüber hinaus ist ein sicherer Zugang zur Atmosphäre über den Lufteinlass des

Schraubenkompressors gewährleistet. 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 Schnittzeichnung des federbelasteten

Schließmechanismus des Entlastungsventils für den

Schraubenkompressor gemäß Fig. 1.

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 einem hier nicht näher gezeigten Elektromotor 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 Ol 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, mitteis 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 der Luftentölelement 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 Rückschlagventil 48 und einem

Mindestdruckventil 50 führen. Das Rückschlagventil 48 und das Mindestdruckventil 50 können auch in einem gemeinsamen, kombinierten Ventil ausgebildet sein.

Nachfolgend des Rückschlagventils 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. Im im montierten Zustand befindlichen Bodenbereich 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 Öltemperatur des im Gehäuse 20 befindlichen Öls 22 überwachbar und auf einen Sollwert einstellbar ist.

Stromabwärts des Thermostatventils 66 ist sodann der Öleinlass des Ölfilters 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, wie nachstehend noch in den Fig. 2 bis 4 näher erläutert wird . 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. Vor dem Mindestdruckventil 50 befindet sich eine Bypasslertung 78, die zu einem 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 kann ein nicht näher gezeigtes Entlüftungsventil und auch eine Düse (Durchmesserveringerung 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 Ollevelsensors 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 Öffilter 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 Öffilter 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 Welle 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.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittzeichnung durch einen federbelasteten

Schließmechanismus 100 für das Entlastungsventil des Schraubenkompressors 10 gemäß Fig. 1. Der federbelastete Schließmechanismus 100 weist dabei eine Feder 102 und ein Verschlusselement 104 auf.

Die Feder 102 ist als Schraubenfeder ausgebildet. Das Verschlusselement 104 ist als Kugel ausgebildet.

Der federbelastete Schließmechanismus 100 ist im Bereich der Luftzuführung des Schraubenkompressors 10 angeordnet und zwar hier in der Entlüftungsleitung vom Entlastungsventil 80 zum Einlassstutzen 24.

Die Feder 102 ist hier derart ausgebildet, dass sie eine Federkraft aufweist, die derart bemessen ist, dass sie das Verschlusselement 104 betätigt, wenn ein vordefinierter Mindestdruck oberhalb Atmosphärendrucks erreicht wird.

Die Funktion des federbelasteten Schließmechanismus 100 lässt sich dabei wie folgt beschreiben: Beim Stoppen des Kompressors 10 wird es notwendig, das Innere des Gehäuses 20 des Schraubenkompressors 10 zu entlüften und Druck abzubauen.

Dies erfolgt über das Entlastungsventil. Bei diesem Druckablass soll aber gestoppt werden, bevor Atmosphärendruck erreicht wird. Dies dient dazu, Schaumbildung im Öl 22 zu verhindern.

Mittels des federbelasteten Schließmechanismus 100 wird erreicht, dass der

Innendruck oberhalb des Atmosphärendrucks bleibt.

Hier können beispielsweise Werte zwischen 1,5 bis 2,5 bar gewählt werden. Denkbar ist insbesondere, einen Druck von ca. 1,5 bar zu wählen.

Die Einstellung dieses Grenzdruckes erfolgt über die Einstellung und Auswahl der Feder 102 und ihrer Federkraft.

Die Federkraft wird dabei derart bemessen, dass die Kugel 104 den

Schließmechanismus betätigt und damit einen weiteren Druckablass verhindert, wenn der Innendruck im Gehäuse 20 des Schraubenkompressors 10 nicht mehr ausreicht, das Verschlusselement 104 gegen die Kraft der Feder 102 aufzudrücken.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Schraubenkompressor

12 Befestigungsflansch

5 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 Rückschlagventil

50 Mindestdruckventil

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

76 Sicherheitsventil

78 Bypassleitung

80 Entlastungsventil

82 Öllevelsensor

100 federbelasteter Schließmechanismus

102 Feder

104 Verschlusselement