RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 1828612 (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 13.12.0 08249.8 (1) Int. Cl. F04C29/00 (06.01) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej 03.06.09 Europejski Biuletyn Patentowy 09/23 EP 1828612 B1 (4) Tytuł wynalazku: Kompaktowy kompresor śrubowy do ruchomego zastosowania w pojeździe (30) Pierwszeństwo: DE04060417 14.12.04 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 0.09.07 Europejski Biuletyn Patentowy 07/36 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 30.11.09 Wiadomości Urzędu Patentowego 11/09 (73) Uprawniony z patentu: KNORR-BREMSE Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH, München, DE PL/EP 1828612 T3 (72) Twórca (y) wynalazku: KÖCK Engelbert, Planegg, DE (74) Pełnomocnik: Polservice Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. rzecz. pat. Tylińska Irena 00-90 Warszawa skr. poczt. 33 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
1 49P2439PL00 EP 1 828 612 B1 Opis 1 2 [0001] Przedmiotem przedłożonego wynalazku jest kompaktowy kompresor śrubowy do ruchomego zastosowania w pojeździe, z jednostką sprężarki śrubowej napędzaną przez jednostkę silnikową. [0002] W technice pojazdowej kompresory śrubowe są stosowane wszędzie tam, gdzie mimo ciasnych warunków miejscowych musi być wytworzone sprężone powietrze do zasilania pokładowej sieci sprężonego powietrza. Znana jako taka zasada budowy kompresora śrubowego nadaje się z natury do szczególnie zwartej budowy i jest opisana przykładowo w DE 34 22 398 A1. [0003] Z ogólnego stanu techniki wiadome jest, że kompresory śrubowe stosowane w pojazdach - jak pojazdy użytkowe albo szynowe - napędzane są przez agregat napędowy pojazdu - przykładowo silnik wysokoprężny. Może to następować albo przez bezpośrednie sprzęgnięcie jednostki sprężarki śrubowej z jednostką silnikową, jak to opisano jako korzystne ukształtowanie w US 3,811,80. Alternatywnie do tego jest jednak też możliwe przewidzenie między agregatem napędowym pojazdu jako jednostką silnikową i jednostką sprężarki śrubowej przekładni o stałym przełożeniu. Przekładnia ta jest zwykle zbudowana jako przekładnia z paskiem klinowym. [0004] Wada tego stanu techniki polega na tym, że dostarczana przez jednostkę sprężarki śrubowej wydajność tłoczenia sprężonego powietrza zależy od ilości obrotów agregatu napędowego pojazdu. Tak więc
2 1 2 30 wydajność tłoczenia spada przy zwalnianiu agregatu napędowego, a więc przykładowo, kiedy pojazd jest hamowany. Odwrotnie, wraz z rosnącą ilością obrotów agregatu napędowego wzrasta wydajność tłoczenie jednostki sprężarkowej, przykładowo, kiedy pojazd jest przyśpieszany. W efekcie tego może wystąpić problem, że w momentach eksploatacji, gdzie istnieje większe zapotrzebowanie pojazdu na sprężone powietrze (np. przy hamowaniu) dla uzyskania odpowiedniej wydajności tłoczenia sprężonego powietrza do dyspozycji są jednak tylko niewielkie obroty wyjściowe agregatu napędowego, i dostarczanie sprężonego powietrza odpowiednio do zapotrzebowania nie jest już gwarantowane. [000] Żeby rozwiązać ten problem, próbowano dotychczas wyposażać sieć sprężonego powietrza pojazdu w odpowiednio duże zbiorniki magazynujące, z których powietrze jest do dyspozycji w szczytach zapotrzebowania. Jednak rozwiązanie to ma tę wadę, że takie zbiorniki sprężonego powietrza wymagają odpowiednio dużej objętości zabudowy w pojeździe, co stoi w sprzeczności z celem, którym jest możliwie zwarta budowa instalacji sprężonego powietrza. [0006] Dlatego celem przedłożonego wynalazku jest stworzenie kompaktowego kompresora śrubowego do ruchomego zastosowania w pojeździe, którego wydajność tłoczenia sprężonego powietrza jest możliwie daleko niezależna od zmieniających się obrotów agregatu napędowego. [0007] Zadanie to rozwiązano wychodząc z kompaktowego kompresora śrubowego według części niezamiennej zastrzeżenia 1 w połączeniu z jego cechami znamiennymi.
3 Następujące zastrzeżenia zależne oddają korzystne, dalsze rozwinięcia wynalazku. 1 2 30 [0008] Wynalazek obejmuje wiedzę techniczną, że obroty przyporządkowanej tylko jednostce sprężarkowej, i ukształtowanej jako dający się regulować napęd hydrauliczny jednostki silnikowej, dają się tak regulować przez jednostkę regulującą, że jednostka sprężarki śrubowej wytwarza zadaną wydajność tłoczenia sprężonego powietrza niezależnie od agregatu napędowego, przy czym jednostka sprężarki śrubowej ma specjalny, opisany następnie szczegółowo, wieloczęściowy korpus. [0009] Zaleta zgodnego z wynalazkiem, dającego się regulować zgodnie z zapotrzebowaniem napędu kompresora śrubowego polega na tym, że także w momentach eksploatacji, w których istnieje duże zapotrzebowanie powietrza, a do dyspozycji jest tylko niewielka ilość obrotów wyjściowych agregatu napędowego pojazdu, osiągana jest wystarczająca wydajność tłoczenia. Można w dalekim stopniu zrezygnować z dodatkowych, dużych zbiorników sprężonego powietrza. [00] Przez zastosowanie zgodnej z wynalazkiem jednostki regulującej wydajność tłoczenia, a tym samym zapotrzebowanie mocy zgodnego z wynalazkiem kompresora śrubowego, może być dokładnie dostosowana do wymagań odpowiedniej jednostki silnikowej i w każdym czasie, bez dalszego dozbrajania elementów mechanicznych dopasowana do zmieniających się zapotrzebowań w eksploatacji, co jest konieczne przykładowo w zmieniających się warunkach eksploatacji autobusów w ruchu miejskim i pozamiejskim.
4 1 2 30 [0011] Zastosowanie regulowanego napędu hydraulicznego pozwala na oszczędzający energię ruch jałowy zgodnego z wynalazkiem kompresora śrubowego, bez zużywających się elementów sprzęgających, jedynie przez spowodowaną przez jednostkę regulującą zmianę kąta wychylenia na pompie hydraulicznej napędu hydraulicznego. [0012] Regulowany napęd hydrauliczny zgodnie z wynalazkiem składa się z silnika hydraulicznego połączonego kołnierzowo bezpośrednio z jednostką sprężarki śrubowej, który zasilany jest odpowiednim dla pracy medium pod ciśnieniem przez nastawną pompę hydrauliczną, przy czym sterowanie nastawnej pompy hydraulicznej powodowane jest przez jednostkę regulującą. Alternatywnie do nieregulowanego silnika hydraulicznego przy jednostce sprężarkowej może być tu przewidziany regulowany silnik hydrauliczny, kiedy do dyspozycji jest istniejący ciągły obieg. [0013] Zgodnie z wynalazkiem jednostka sprężarki śrubowej składa się w korzystny sposób z trzech części korpusu, które połączone są ze sobą przez kolejny montaż bez przewodów zewnętrznych i tworzą razem jednostkę sprężarki śrubowej. Części korpusu są wykonane w korzystny sposób jako odlewy metalowe. Wewnątrz części korpusu dają się umieścić w sposób oszczędzający miejsce liczne funkcje. Dalej, przez taką budowę niepotrzebne są żadne zewnętrzne przewody związane z funkcjami kompresora. [0014] Pierwsza część wieloczęściowego korpusu zawiera przynajmniej jeden zasysający zawór zwrotny z przyłączonym układem śrub sprężających, z przyłączoną za nim jednostką oddzielania wstępnego oleju, mającą
1 2 30 miskę olejową z tłumieniem przelewu, z przyłączoną za nią jednostką redukcji ciśnienia, (przy wyłączeniu). Wszystkie te elementy funkcjonalne jednostki sprężarki śrubowej dają się efektywnie zintegrować w pierwszej wspólnej części korpusu. [001] W przyporządkowanej pierwszej części korpusu części drugiej uformowany jest zarys wylotowy jednostki sprężarki śrubowej, jak też, w korzystny sposób znajduje się tam środek do recyrkulacji zwrotnej oleju z miski olejowej, przynajmniej jeden filtr olejowy z opcjonalnym termostatem olejowym, i przynajmniej jeden króciec do napełniania olejem. [0016] Z opisanymi wcześniej obu częściami korpusu daje się kombinować trzecia część korpusu, która zawiera przynajmniej środek przyjmujący olejowy filtr dokładnego oczyszczania, i w korzystny sposób także środek dla odsysania oleju, środek dla zaworu stabilizacji ciśnienia jak i zaworu zwrotnego. [0017] Przy jednostce sprężarki śrubowej składającej się zgodnie z wynalazkiem z trzech przedstawionych poprzednio części korpusu z każdorazowo zintegrowanymi elementami konstrukcyjnymi można zrezygnować ze wszystkich zewnętrznych i wewnętrznych przewodów, które zwykle są potrzebne zwłaszcza dla redukcji ciśnienia przy wyłączaniu, do prowadzenia oleju z filtra dokładnego oczyszczania, itp. [0018] Zgodnie z dalszym, ulepszającym wynalazek środkiem jest przewidziane, że silnik hydrauliczny sprzęgnięty jest z jednostką sprężarkową poprzez tarczę zabierakową, w którą wchodzą końce wałów silnika
6 1 2 30 hydraulicznego i jednostki sprężarkowej, przy czym tarcza zabierakowa jest tłumiona i smarowana przez obieg oleju. Przez zastosowanie tego typu tłumionej tarczy zabierakowej zapewnione jest szczególnie nie podlegające zużyciu sprzęgnięcie silnika hydraulicznego z jednostką sprężarkową. Do tego celu stosowane są zwykle sprzęgła elastyczne lub sztywne, o ile nie stosuje się napędu przekładniowego, realizowanego przez pasek klinowy lub przekładnię. Wszystkie takie środki sprzęgające podlegają zużyciu, względnie umożliwiają tylko sztywne połączenie między silnikiem hydraulicznym i jednostką sprężarki śrubowej. [0019] Zgodnie z innym, polepszającym wynalazek środkiem, obieg oleju, który konieczny jest do chłodzenia jednostki sprężarkowej może być sprzężony poprzez wymiennik ciepła z regulowanym termostatycznie obiegiem chłodzenia pojazdu. Przez ten środek można całkowicie zrezygnować z własnej regulacji temperatury w obiegu oleju dla chłodzenia jednostki sprężarki śrubowej. Jako obieg chłodzenia pojazdu może być wykorzystany obieg chłodzenia do smarowania wału pojazdu, przekładni różnicowej itp., albo obieg chłodzenia silnika. Uwarunkowana tym, pojawia się także możliwość bezpośredniego przyłączenia wymiennika ciepła do jednostki sprężarki śrubowej, albo alternatywnie do agregatu napędowego pojazdu. [00] Dalsze środki ulepszające wynalazek będą następnie bliżej przedstawione na podstawie figur rysunku razem z opisem preferowanego przykładu wykonania wynalazku. Pokazują one: Fig. 1 schemat blokowy kompresora śrubowego z
7 peryferyjnymi podzespołami; Fig. 2 widok perspektywiczny kompaktowego kompresora śrubowego, i 1 2 30 Fig. 3 graficzne przedstawienie dopasowania przez odpowiednią regulację, uwarunkowanej zapotrzebowaniem, wydajności tłoczenia sprężonego powietrza. [0021] Zgodnie z fig. 1 kompresor śrubowy składa się z jednostki sprężarki śrubowej 1, która jest napędzana silnikiem hydraulicznym 2. Przy tym, silnik hydrauliczny 2 jest sprzężony z jednostką sprężarki śrubowej poprzez tarczę zabierakową 3. Tarcza zabierakowa 3 chwyta oba końce wałów silnika hydraulicznego 2, względnie jednostki sprężarkowej 1. Tarcza zabierakowa 3 jest tłumiona i smarowana przez - tu bliżej nie pokazany - obieg oleju. Silnik hydrauliczny 2 przyłączony jest kołnierzowo bezpośrednio do jednostki sprężarki śrubowej 1. [0022] Silnik hydrauliczny 2 zasilany jest niezbędnym do pracy medium ciśnieniowym przez przewody olejowe 4 podzielone na obieg zasilający i powrotny. Do tego celu służy zasilająca przewód olejowy 4 regulowana pompa olejowa. Pompa hydrauliczna napędzana jest przez napęd dodatkowy agregatu napędowego 6 pojazdu z pośrednio włączoną przekładnią 7, która tu zbudowana jest jako rodzaj przekładni zębatej. Sterowanie regulowanej pompy hydraulicznej, to znaczy służące do tego celu kątowe przestawianie części napędowej następuje według elektronicznej jednostki sterującej 8. Przez taki układ osiąga się to, że wydajność tłoczenia sprężonego powietrza jednostki sprężarki śrubowej jest
8 niezależna od prędkości obrotowej agregatu napędowego 6 pojazdu. 1 2 30 [0023] Jednostka sprężarki śrubowej 1 jest tu chłodzona przez obieg chłodzenia 9 dalej nie pokazanego pojazdu. W tym celu potrzebny do chłodzenia jednostki sprężarki śrubowej 1 obieg oleju przyłączony jest przez wymiennik ciepła 11 do regulowanego termostatycznie obiegu chłodzenia 9 pojazdu. [0024] Fig. 2 pokazuje kompaktowy kompresor śrubowy z silnikiem hydraulicznym 2 połączonym kołnierzowo z jednostką sprężarki śrubowej 1. Jednostka sprężarki śrubowej 1 składa się z wieloczęściowego korpusu, przy czym pierwsza część korpusu 12 zawiera zasysający zawór zwrotny 13 z przyłączonym tu niewidocznym - leżącym wewnątrz układem śrub sprężających, z przyłączoną, leżącą wewnątrz jednostką oddzielacza wstępnego oleju ( zawierającego miskę olejowa z tłumieniem przelewu) i z przyłączoną jednostką redukcji ciśnienia. Druga część korpusu 14 jednostki sprężarki śrubowej przedstawia zarys wypływowy jednostki sprężarkowej 1 i posiada środki do recyrkulacji oleju z miski olejowej pierwszej części korpusu 12, jak też głowicę filtra oleju 1. W sąsiedztwie głowicy filtra oleju 1 na drugiej części korpusu 14 znajduje się króciec do napełniania oleju 16. Trzecia część korpusu 17 wyposażona jest w środki do mocowania filtra dokładnego oczyszczania 18. Również na trzeciej części korpusu 17 umieszczony jest zawór stabilizacji ciśnienia 19, jak też zawór zwrotny.( Wszystkie te elementy funkcjonalne są znanymi elementami kompresorów śrubowych i nie ma potrzeby opisywania w tym miejscu pojedynczo ich
9 współdziałania.) [002] Na wykresie według fig. 3 przedstawiona jest wydajność tłoczenia w l/min kompaktowego kompresora śrubowego wcześniej opisanego rodzaju, w zależności od prędkości obrotowej 1/min agregatu napędowego pojazdu. Daje się zauważyć, że niezależnie od prędkości obrotowej agregatu napędowego, wydajność tłoczenia sprężonego powietrza daje się dopasowywać do dwóch głównych obszarów zapotrzebowania A i B. Umożliwia to - jak to poprzednio detalicznie opisano - jednostka regulacyjna, która zapewnia dostosowane do zapotrzebowania przestawienie regulowanego napędu hydraulicznego. Oznaczenia odsyłające 1 1 jednostka sprężarki śrubowej 2 silnik hydrauliczny 3 tarcza zabierakowa 4 przewód olejowy pompa hydrauliczna 6 agregat napędowy 7 przekładnia 8 jednostka regulacyjna 9 obieg chłodzenia obieg oleju 2 11 wymiennik ciepła 12 pierwsza część korpusu 13 zasysający zawór zwrotny
14 druga część korpusu 1 głowica filtra oleju 16 króciec napełniania oleju 17 trzecia część korpusu 18 filtr olejowy dokładnego oczyszczania 19 zawór stabilizacji ciśnienia zawór zwrotny KNORR-BREMSE Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Pełnomocnik:
1 49P2439PL00 EP 1 828 612 B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Kompaktowy kompresor śrubowy (1, 2) dla zasilania pokładowej sieci sprężonego powietrza w pojeździe, z napędzaną przy pomocy jednostki silnikowej jednostką sprężarki śrubowej (1), przy czym jednostka napędowa zbudowana jest jako rodzaj regulowanego napędu hydraulicznego (2,), znamienny tym, że napęd hydrauliczny składa się z silnika hydraulicznego (2) przymocowanego kołnierzowo bezpośrednio do jednostki sprężarki śrubowej (1), który nastawna pompa hydrauliczna () zasila przez przewód olejowy (4) niezbędnym do pracy medium ciśnieniowym, przy czym sterowanie nastawnej pompy ciśnieniowej () następuje przez jednostkę regulacyjną (8), i przy czym ilość obrotów przynależnej tylko jednostce sprężarki śrubowej(1) jednostki silnikowej nastawialna jest według jednostki regulacyjnej (8) w ten sposób, że jednostka sprężarki śrubowej (1) wytwarza niezależnie od agregatu napędowego(6) pojazdu zadaną wydajność tłoczenia sprężonego powietrza, przy czym jednostka sprężarki śrubowej (1) składa się z wieloczęściowego korpusu, którego pierwsza część korpusu (12) zawiera przynajmniej jeden zasysający zawór zwrotny (13)z
2 przyłączonym za nim układem śrub sprężających, z przyłączoną za nim jednostką do oddzielania oleju, i jego druga cześć korpusu (14) zawiera zarys wypływowy jednostki sprężarki śrubowej(1) i którego trzecia część korpusu(17) zawiera środek do przyjęcia olejowego filtra dokładnego oczyszczania (18). 2. Kompaktowy kompresor śrubowy według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że jednostka wstępnego oddzielania oleju zawiera miskę olejową z tłumieniem przelewu z przyłączoną za nią jednostką do redukcji ciśnienia przy wyłączaniu. 3. Kompaktowy kompresor śrubowy według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że druga część korpusu (14) zawiera dalej środki do zawracania do obiegu oleju z miski olejowej, przynajmniej jedną głowicę filtra (1), jak też przynajmniej jeden króciec do napełniania oleju. 4. Kompaktowy kompresor śrubowy według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że trzecia część korpusu (17) dalej zawiera środki do odsysania oleju, zawór stabilizacji ciśnienia(19), jak też zawór zwrotny().. Kompaktowy kompresor śrubowy według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że dla utworzenia jednostki sprężarki śrubowej (1), trzy części korpusu (12, 14, 17) połączone są przez wzajemny montaż bez przewodów zewnętrznych. 6. Kompaktowy kompresor śrubowy według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że silnik hydrauliczny (2) sprzężony jest bezpośrednio z jednostką sprężarki śrubowej(1) za pomocą tarczy zabierakowej (3), w którą
3 wchodzą końce wałów silnika hydraulicznego (2) i jednostki sprężarki śrubowej( 1), przy czym tarcza zabierakowa (3) jest tłumiona i smarowana przez obieg oleju, albo przez smarowanie smarem stałym. KNORR-BREMSE Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Pełnomocnik: