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(11) | EP 0 837 243 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Schraubenkompressor, insbesondere zum Intervallbetrieb für die Druckluftversorgung von Schienenfahrzeugen |
| (57) Bei einem Schraubenkompressor, der insbesondere zum Invervallbetrieb für die Druckluftversorgung
von Schienenfahrseugen vorgesehen ist, ist die Dichtung für einen eine Gehäusewandung
durchsetzenden Wellenstummel (6) einer Schraube mit zwei unter axialem Abstand angeordneten,
am Wellenstummel unter Eigenspannung anliegenden Dichtringen (13,14) und einem zwischen
diesen befindlichen Ölraum (15) ausgebildet. Die beiden Dichtringe (13, 14) und der
Ölraum (15) können sich zweckmäßig in einem Lagerdeckel (8) befinden. Vom Ölraum (15)
führt ein Steigrohr (19) zur Saugleitung (20) des Schraubenkompressors und mündet
in diese an einer Stelle ein, welche höher liegt als der Ölraum (15). Der Ölraum (15)
ist ölvorgefüllt und weist etwa Atmosphärendruck auf. Der saugraumseitige Dichtring
(13) ist zur Aufnahme hoher Differenzdrücke geeignet ausgebildet. Der andersseitige
Dichtring (14) wird beidseitig nur von etwa Atmosphärendruck belastet. In den Ölraum
(15) durch den eventuell undicht werdenden Dichtring (13) eindringendes Lecköl wird
durch das Steigrohr (19) in die Saugleitung (20) und durch diese zum Schraubenkompressor
zurückgefördert. Bei Undichtheiten vom höher belasteten Dichtring (13) ist die Dichtheit
durch den Dichtring (14) nach außen d.h. zum atmosphärenseitigen Wellenstummel (6)
gegeben. |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Schraubenkompressor nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
[0002] Schraubenkompressoren für insbesondere stationäre Anlagen werden üblicherweise im Dauerbetrieb betrieben. Hierbei stellt sich an der üblicherweise als Nutring oder im Querschnitt L-förmig ausgebildeten Dichtung ein stationäres Druckverhältnis ein, welches relativ niedrig ist. Die Dichtung kann unter diesen günstigen Betriebsbedingungen hohe Standzeiten erreichen.
[0003] Bei Schraubenkompressoren dagegen, welche insbesondere zum Intervallbetrieb für die Druckluftversorgung von Schienenfahrzeugen vorgesehen sind, muß die Dichtung gänzlich andersartigen, hohen Belastungen standhalten. Der Schraubenkompressor muß zur Druckluftversorgung des Schienenfahrzeuges in dessen Druckluft-Vorratsbehälter einen Druck von ca. 8-11 bar aufrechterhalten. Derartige Kompressoren können im Intervallbetrieb bis zu etwa dreißig mal je Stunde ein- und ausgeschaltet werden, wobei das Ausschalten mit einem Stillstand des Schraubenkompressors verbunden ist. Aus dieser Betriebsweise des Schraubenkompressors ergibt sich, daß die Abdichtung bei jedem Abstellen des Kompressors durch Rückexpansion der Druckluft schraubenseitig mit ca. 9 bar beaufschlagt wird; anschließend erfolgt ein ggfs. mehrstufiger und mit unterschiedlichen Druckabsenkungsgradienten erfolgender Druckabbau im Saugraum bis beispielsweise ca. 2 bar oder bis auf Umgehungsdruck. Wird nachfolgend der Schraubenkompressor wieder gestartet, so können also noch einige bar Druck im Saugraum vorhanden sein, es muß also auch druckbeaufschlagt gestartet werden. Bei dieser Betriebsweise muß die Dichtung auch sicherstellen, daß kein Öl aus dem Saugraum bzw. der Drehlagerung zur Atmosphäre austritt. Die Abdichtung muß daher mit beachtlicher Vorspannung ausgestattet werden, zusätzlich besteht die Gefahr, daß sie unter der hohen Differenzdruckbelastung durchgedrückt wird. Die Abdichtung ist somit verschleiß- und beschädigungsgefährdet, es besteht die Gefahr, daß sie bereits nach relativ kurzer Betriebszeit ausgetauscht werden muß. Zum Austauschen dieser Abdichtung können jedoch, je nach Einbausituation des Schraubenkompressors, bei relativ niedrigen Materialkosten sehr umfangreiche und dementsprechend teuere Montagearbeiten erforderlich sein, welche zudem entsprechend lange Stillstandszeiten des Schienenfahrzeuges bedingen.
[0004] Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, einen Schraubenverdichter der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln auch hinsichtlich der Abdichtung für lange, wartungsfreie Betriebszeiten geeignet und leckölsicher auszugestalten.
[0005] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abdichtung zwei axial zueinander versetzte funktionsgleiche Dichtringe aufweist, zwischen welchen sich ein ölvorgefüllter Ölraum befindet, und daß vom Ölraum ein Steigrohr zu einer an den Saugraum angeschlossenen Saugleitung führt und in diese an einer zum Ölraum höher gelegenen Stelle einmündet.
[0006] Die Unteransprüche zeigen nach der weiteren Erfindung vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungsmöglichkeiten für einen derartigen Schraubenkompressor.
[0007] Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
[0008] In Fig. 1 ist ein Schnittbild durch das saugraumseitige Ende eines Schraubenkompressors gemäß bisheriger Ausbildung dargestellt; die Figur 2 zeigt demgegenüber schematisch und in vergrößertem Maßstab die erfindungswesentlichen Teile eines Ausführungsbeispiels eines nach der Erfindung ausgebildeten Schraubenkompressors.
[0009] In Fig. 1 sind die saugraumseitigen Enden zweier Schrauben 1 und 2 eines Schraubenkompressors dargestellt. Der Saugraum 3 desselben befindet sich innerhalb eines Gehäuses 4 mit einer stirnseitigen Trennwand 5 zur umgebenden Atmosphäre. In den Saugraum 3 mündet wie üblich ein (in Fig. 1 nicht dargestelltes) Saugrohr, durch welches die vom Schraubenkompressor zu verdichtende Luft von der Atmosphäre in den Saugraum 3 strömen kann. Die Schraube 1 endet mit einem Wellenstummel 6, der die Trennwand 5 durchsetzt und vermittels eines Wälzlagers 7 in der Trennwand 5 drehgelagert ist. Atmosphärenseitig ist an der Trennwand 5 ein Lagerdeckel 8 vermittels nicht dargestellter Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, gehaltert; der Lagerdeckel 8 ist mit einer Bohrung 9 versehen, welche mit Spiel vom Wellenstummel 6 durchragt ist. In der Bohrung 9 ist ein Dichtring 10 gehaltert, der mit Eigenspannung am Wellenstummel 6 anliegt; er kann in seinem Anlagebereich eine dem Wälzlager 7 zugewandte Dichtlippe aufweisen. Atmosphärenseitig ist der Wellenstummel 6 mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor für den Schraubenkompressor gekoppelt. Die Schraube 2 ist mit einem nur kurzen Wellenstummel 11 versehen, der vermittels eines weiteren Wälzlagers 12 in der Trennwand 5 drehgelagert ist; der Lagerdeckel 8 deckt die Drehlagerung der Schraube 2 atmosphärenseitig dicht ab.
[0010] Bei dem insoweit wie üblich ausgebildeten Schraubenkompressor nach Fig. 1 ist erkennbar, daß bei einem Intervallbetrieb der vorstehend geschilderten Art, wie er für die Druckluftversorgung von Schienenfahrzeugen erforderlich ist, der Dichtring 10 beim Abstellen des Schraubenkompressors anfänglich mit dem vollen Differenzdruck von beispielsweise 9 bar zwischen dem Saugraum 3 und der Atmospäre belastet wird, daß nachfolgend während der Stillstandzeit des Schraubenkompressors dieser Differenzdruck ggfs. mehrstufig und mit unterschiedlichen Druckabsenkungsgradienten absinken kann, daß aber nachfolgend beim Wiederstart des Schraubenkompressors dieser bei noch anstehendem Differenzdruck am Dichtring 10 von ca. 2 bar erfolgt. Im nachfolgenden Kompressionsbetrieb sinkt der Druck im Saugraum 3 auf zumindest Atmosphärendruck ab. Bei diesen Belastungszyklen muß der Dichtring 10 einerseits steif genug sein, um den hohen, auf ihn einwirkenden Differenzdrücken widerstehen zu können, andererseits zum Erfüllen seiner Abdichtfunktion aber auch mit hoher Pressung am Wellenstummel 6 anliegen. Es besteht somit infolge der erforderlichen, relativen Steifheit des Dichtringes 10 die Gefahr eines raschen Verschleißes oder dessen Einschleifens in den Wellenstummel 6. Bei auch nur geringfügigem Unrundlaufen des Wellenstummels 6 sind besonders rasch eintretende, derartige Schäden zu erwarten. Zusammenfassend besteht somit die Gefahr, daß der Dichtring 10 bereits nach nur kurzer Betriebszeit des Schraubenkompressors undicht wird und insbesondere auch einen unzulässig hohen Leckölstrom durchläßt.
[0011] Aus Fig. 2 ist demgegenüber ersichtlich, daß im Lagerdeckel 8 - es ist nur ein den Wellenstummel 6 umgebender Abschnitt desselben dargestellt - durch die Anordnung zweier axial zueinander versetzter Dichtringe 13 und 14 ein Ölraum 15 zwischen diesen beiden Dichtringen geschaffen ist. Der drehlagerseitige Dichtring 13 ist im Querschnitt etwa L-förmig ausgebildet und liegt mit seiner drehlagerseitigen Dichtlippe 16 unter Eigenspannung am Wellenstummel 6 an. Er ist derart ausgebildet, daß er die auftretende Druckdifferenz zwischen dem Saugraum und der Atmosphäre sicher aufzunehmen vermag. Durch Ölvorbefüllung im Ölraum 15 kann sich ein Schmiermittelfilm an der Anlagestelle des Dichtringes 13 am Wellenstummel 6 ausbilden, wodurch der Verschleiß am Dichtring 13 entscheidend vermindert, ein Einschleifen des Dichtringes 13 in den Wellenstummel 6 ausgeschlossen und der Reibungswiderstand zwischen beiden wesentlich vermindert wird. Der andersseitige, zweite Dichtring 14 weist eine der Dichtlippe 16 des Dichtringes 13 entsprechende Dichtlippe 17 und zusätzlich, ölraumabgewandt, eine etwa radial verlaufende, ebenfalls unter Eigenspannung am Wellenstummel 6 anliegende Dichtkante 18 auf. Die Dichtlippe 17 dieses Dichtringes 14 braucht nur sehr geringen Differenzdrücken zu widerstehen. Die erwähnte zusätzliche Dichtkante 18 schließt ein Eindringen von Verschmutzungen und Feuchtigkeit in den Bereich zwischen Dichtring 14 und Wellenstummel 6 oder gar bis zum Ölraum 15 aus. Der Dichtring 14 kann somit ebenfalls eine hohe Betriebszeit mit nur äußerst kleinem Ausfallrisiko erreichen.
[0012] Der Ölraum 15 ist ölvorgefüllt, von seiner Oberseite geht ein Steigrohr 19 aus, welches radial in die Saugleitung 20 einmündet. Die Saugleitung 20 ihrerseits mündet, wie vorstehend bereits erwähnt, in nicht dargestellter Weise in den Saugraum 3 des Schraubenkompressors ein. Die Einmündung des Steigrohres 19 in die Saugleitung 20 befindet sich an einer Stelle, welche höher gelegen ist als der Ölraum 15.
[0013] Im Ölraum 15 herrscht bei allen Betriebs- und Stillstandszuständen des Schraubenkompressors etwa Atmosphärendruck; der, wie vorstehend erwähnt, gut geschmierte Dichtring 13 hält etwaigen Überdruck fern. Durch den Dichtring 13 aus dem Saugraum 3 zum Ölraum 15 eventuell durchtretendes Lecköl wird durch das Steigrohr 19 in die Saugleitung 20 gefördert und gelangt durch diese zum Schraubenkompressor zurück. Die beiden Dichtringe 13 und 14 werden so unter jeweils optimalen Bedingungen betrieben, es ist somit auch während eines langen Intervallbetriebes des Schraubenkompressors eine störungsfreie Funktion dieser Dichtringe 13 und 14 zu erwarten, so daß durch diese keine aufwendigen Wartungs- und Montagearbeiten bedingt werden.
[0014] Der Ölraum 15 wird mit Öl vorgefüllt. Das Einfüllen kann durch eine (nicht dargestellte) Öleinfüllöffnung mit Verschlußschraube erfolgen; in Abänderung ist es auch möglich, anstelle der Öleinfüllöffnung mit Verschlußschraube im Bereich des Steigrohres 19 eine (nicht dargestellte) dicht verschließbare Einrichtung zum Öleinfüllen in den Ölraum 15 vorzusehen.
[0015] In weiterer Abänderung des Erfindungsgegenstandes ist es möglich, die Dichtringe 13 u. 14 sowie den Ölraum 15 nicht in einem Lagerdeckel 8, sondern unmittelbar in der Trennwand 5 des Schraubenkompressors anzuordnen.
Bezugszeichenliste
1. Schraubenkompressor, insbesondere zum Intervallbetrieb für die Druckluftversorgung
von Schienenfahrzeugen, mit wenigstens einer Schraube (1), die saugseitig mit einem
eine Trennwand (5) von einem Saugraum (3) zur Atmosphäre durchsetzenden Wellenstummel
(6) endet, wobei der Wellenstummel (6) axial zueinander versetzt schraubenseitig eine
Drehlagerung und atmosphärenseitig eine Abdichtung zur Trennwand (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zwei unter axialem Abstand geführte, am Wellenstummel (6) unter
Eigenspannung anliegende Dichtringe (13,14) aufweist, zwischen welchen sich ein ölvorgefüllter
Ölraum (15) befindet, und daß vom Ölraum (15) ein Steigrohr (19) zu der an den Saugraum
(3) des Schraubenkompressors angeschlossenen Saugleitung (20) führt und in diese an
einer zum Ölraum (15) höher gelegenen Stelle einmündet.
2. Schraubenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der drehlagerzugewandte Dichtring (13) mit einer im Querschnitt L-artigen, unter
elastischer Eigenspannung am Wellenstummel (6) anliegenden Dichtlippe (16) und der
andere Dichtring (14) mit einer im wesentlichen funktionsgleichen Dichtlippe (17)
und zusätzlich, ölraumabgewandt, mit einer etwa radial verlaufenden, ebenfalls unter
Eigenspannung am Wellenstummel (6) anliegenden Dichtkante (18) versehen ist.
3. Schraubenkompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung in einem den Wellenstummel (6) umgebenden, an die Trennwand (5)
atmosphärenseitig dicht anflanschbaren Lagerdeckel (8) ausgebildet ist.
4. Schraubenkompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölraum (15) zum Zwecke des Vorfüllens mit einer verschließbaren Öleinfüllöffnung
verbunden ist.
5. Schraubenkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öleinfüllöffnung am Steigrohr (19) befindet.
6. Schraubenkompressor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Öleinfüllöffnung oberhalb des Ölraumes (15) befindet.