Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug.

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

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass dieser einfacher aufgebaut ist und die thermische Trägheit des Gesamtsystems verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schraubenkompressor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein

Schraubenkompressor für ein Nutzfahrzeug mit einem Gehäuse versehen ist, wobei das Gehäuse mit öl befüllt ist, wobei der Schraubenkompressor weiter wenigstens ein paar Kompressorschrauben (auch Kompressorrotoren genannt), die im Gehäuse gelagert sind und zur Kompression von dem Schraubenkompressor zugeführten Fluid, insbesondere Luft dienen, wobei im montierten Zustand des Schraubenkompressors direkt auf das Gehäuse ein Wärmetauscher aufgesetzt und montiert ist, mittels dessen die Temperatur des im Gehäuse enthaltenen Öls regulierbar ist.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass durch das direkte Aufsetzen des Wärmetauschers auf dem Gehäuse das insgesamt benötigte Volumen und auch Todvolumen an Öl verringert werden kann. Insbesondere werden durch das direkte Aufsetzen des Wärmetauschers auf dem Gehäuse des Schraubenkompressors keine großen Verbindungswege aus dem Schraubenkompressorgehäuse heraus in den Wärmetauscher hinein benötigt. Vielmehr kann das Öl direkt aus dem

Schraubenkompressor in den Wärmetauscher hinein eingeleitet werden. Das benötigte Ölvolumen wird somit vergleichsweise gering gehalten. Die thermische Trägheit des Systems wird verringert. Mit anderen Worten wird somit das Totvolumen verringert, bzw. das Volumen, das mit öl befüllt sein muss, um die Leitungen zwischen

Gehäuseinnerem und Wärmetauscher mit Öl zu befallen und eine Ölzirkulation zu ermöglichen. Außerdem wird hierdurch die Gefahr von Leckagen deutlich reduziert, weil die erforderlichen Leitungen außerhalb des Gehäuses vermieden oder zumindest mit geringerer Länge vorgesehen sein müssen.

Im Vergleich zu den bislang bekannten Schraubenkompressoren wird insbesondere in der Anlaufphase das öl schnell auf Betriebstemperatur gebracht, wenn das Öl geregelt durch das Thermostat zunächst gar nicht durch den Wärmetauscher/Kühler fließt und dadurch schnell Betriebstemperatur erreicht..

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen Ringansatz zur

Aufnahme des Wärmetauschers aufweist. Mittels des Ringansatzes wird es möglich, eine einfache und korrekte Positionierung des Wärmetauschers auf dem Gehäuse zu ermöglichen. Über den Ringansatz ist darüber hinaus auch eine einfache und zuverlässige Dichtmöglichkeit sowohl in axialer als auch radialer Richtung einfach realisierbar.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass zwei Ringansätze im Gehäuse vorgesehen sind, die zur Befestigung des Wärmetauschers auf dem Gehäuse des

Schraubenkompressors dienen können. Über den doppelten Ringansatz kann die Dichtwirkung verbessert werden, da hierüber beispielsweise eine Art Labyrinthdichtung ermöglicht werden kann. Auch kann vorgesehen sein, den Zwischenraum zwischen den Wandungen der Ringansätze als Fluidleitung zwischen Gehäuse und Wärmetauscher zu nutzen.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Ringansätze konzentrisch ausgebildet sind. Dies erleichtert eine Positionierung des Wärmetauschers auf dem Gehäuse.

Darüber hinaus ist eine konzentrische Anordnung der Ringansätze auch dienlich im Hinblick auf die Dichtwirkung, die benötigt wird, um den auf dem Gehäuse aufgesetzten Wärmetauscher an der Schnittstelle zum Gehäuse entsprechend abzudichten. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse eine Aufnahme für eine

Schraube zur Befestigung des Wärmetauschers aufweist. Hierüber kann eine einfache Befestigung des Wärmetauschers mittels einer Schraube am Gehäuse ermöglicht werden. Insbesondere ist denkbar, dass die Aufnahme für die Schraube im Inneren der beiden Ringaufsätze aufgenommen ist. Hierdurch lässt sich mit im Wesentlichen in einem einfachen Arbeitsschritt das Zentrieren des Wärmetauschers über die beiden

Ringansätze sowie das Befestigen mittels der Schraube, die im Inneren der beiden Ringansätze aufgenommen ist, bewerkstelligen.

Es kann vorgesehen sein, dass die Schraube zur Befestigung des Wärmetauschers eine Hohlschraube ist. Über die Hohlschraube wird es möglich, Öl dem Wärmetauscher zuzuführen bzw. über die Hohlschraube öl aus dem Wärmetauscher in das Gehäuse des Schraubenkompressors zurückzuführen.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Hohlschraube als Fluidkanal für das zum Wärmetauscher geführte öl bzw. das vom Wärmetauscher zurück ins Gehäuse geführte Öl dient.

Denkbar ist ,dass der Wärmetauscher luftgekühlt ausgeführt ist.

Der Wärmetauscher kann wassergekühlt ausgeführt sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Kühlwasser mit Frostschutzmittel versetzt ist, beispielsweise Methylene-Glycol oder dergleichen.

Des Weiteren kann ein Thermostat sowie eine Steuerungs- und/oder

Regelungseinrichtung vorgesehen sein, mittels derer die Öltermperatur des im Gehäuse befindlichen Öls überwachbar und auf einen Sollwert einstellbar ist. Hierüber wird es möglich, den Wärmetauscher nur dann zu verwenden, wenn dies auch notwendig ist. Dadurch wird es möglich, beispielsweise beim Anlaufen des Schraubenkompressors schneller die Betriebstemperatur zu erreichen. 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;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf einen Schraubenkompressor;

Fig. 3 eine weitere perspektivische Ansicht auf einen Schraubenkompressor gemäß Fig. 2; und

Fig. 4 eine schematische, perspektivische Schnittzeichnung durch den

Wärmetauscher und einen Teil des Gehäuses des Schraubenkompressors gemäß Fig. 2.

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 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 Steile, 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 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 Bypassleitung 78, die zu einem Entiastungsventii 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 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 16f acher 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 Zuschattung 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.

Ober den nicht näher gezeigten Elektromotor, der sein Drehmoment über die Welte 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.

In Fig. 2 ist nun in perspektivischer Ansicht der Wärmetauscher 74 gezeigt, der direkt auf dem Gehäuse 20 aufgesetzt ist. Im montierten Zustand ist also der Wärmetauscher 74 direkt auf das Gehäuse 20 aufgesetzt und montiert, wobei mittels des Wärmetauschers 74 die Temperatur des im Gehäuse 20 enthaltenen Öls 22 regulierbar ist. Wie weiter in Fig. 3 gezeigt, ist zur Befestigung des Wärmetauschers 74 ein doppelter, konzentrischer Radialansatz 60 mit einem äußeren Ring 60a und einem inneren Ring 60b vorgesehen.

Im Inneren des Radialansatzes 60b ist eine Aufnahme 90 vorgesehen, die zum

Einschrauben einer Hohlschraube 92 dient.

Die Hohlschraube 92 dient dabei zum einen zur Fixierung des Ölkühlers 74,

andererseits aber auch, wie dies aus Fig.4 gezeigt ist, zur Rückführung des durch den Ölkühler 74 geführten und gekühlten Öles 22 zurück ins Gehäuse 20 durch den Hohlschraubeninnenkanal 92a. Der Bereich 98 zwischen den konzentrischen

Ringansätzen 60a und 60b wird verwendet, um Öl 22 dem Ölkühler 74 zuzuführen.

Der Ölkühler 74 ist dabei als wassergekühlter (insbesondere wassergekühlt mit Zusatz von Frostschutzmittel) ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform kann auch ein luftgekühlter Wärmetauscher verwendet werden.

Die Zuführung des Kühlmittels erfolgt über die Anschlüsse 94, 96 (siehe Fig. 2 und 4).

Wie in Fig.4 gezeigt ist, ist die Wärmetauscherstruktur hier lamellenartig ausgebildet bzw. hier als bekannte und bewährte Multi-Platten-Struktur.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Schraubenkompressor

12 Befestigungsflansch

14 Eingangswelle

16 Schrauben

18 Schrauben

20 Gehäuse

22 Ol

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

60a äußerer Ring

60b innerer Ring

62 Ölfilter 64 ölfiltereinlasskanal

66 Thermostatventil

68 Rückführleitung

70 Lager

72 Düse

74 Kühler, Wärmetauscher

76 Sicherheitsventil

78 Bypassleitung

80 Entlastungsventil

82 Öllevelsensor

90 Aufnahme

92 Hohlschraube

92a Hohlschraubeninnenkanal

94 Anschluss

96 Anschluss

98 Bereich