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EP4388199A1 - Mehrstufiger, elektrisch antreibbarer kompressor - Google Patents

Mehrstufiger, elektrisch antreibbarer kompressor

Info

Publication number
EP4388199A1
EP4388199A1 EP22757944.8A EP22757944A EP4388199A1 EP 4388199 A1 EP4388199 A1 EP 4388199A1 EP 22757944 A EP22757944 A EP 22757944A EP 4388199 A1 EP4388199 A1 EP 4388199A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compressor
cooling
cooling system
coolant
electric motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22757944.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hauke KRAUS
Arne Reiners
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF CV Systems Global GmbH
Original Assignee
ZF CV Systems Global GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF CV Systems Global GmbH filed Critical ZF CV Systems Global GmbH
Publication of EP4388199A1 publication Critical patent/EP4388199A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B25/00—Multi-stage pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/06—Cooling; Heating; Prevention of freezing
    • F04B39/064—Cooling by a cooling jacket in the pump casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation
    • F04C29/042—Heating; Cooling; Heat insulation by injecting a fluid

Definitions

  • the invention relates to a multi-stage, electrically driven compressor for generating compressed air for a compressed air supply system of a commercial vehicle, the compressor having a cooling system that can be operated using a fluid coolant and can be connected to a cooling system of the commercial vehicle.
  • the compressor is designed as a rotary compression unit and has an electric motor and an inverter, which is designed to supply energy and to control and regulate the electric motor.
  • the compressor has a first compression stage and at least one second compression stage, which are pneumatically connected to an intermediate cooler via a connecting device.
  • the invention relates to a cooling system of a multi-stage, electrically driven compressor, a cooling system of a commercial vehicle and a commercial vehicle with such a compressor cooling system.
  • reciprocating compressors have mostly been installed in commercial vehicles to generate compressed air, which use a linear air displacement movement of a piston guided in a cylinder to generate compressed air.
  • air compressors are often used which are based on air displacement by a rotating conveying element, such as screw compressors, rotary tooth compressors, rotary vane compressors or scroll compressors.
  • These compressors can be operated dry-running with non-contact gap seals between the components rotating relative to one another and only require grease lubrication of the bearing points of at least one drive shaft, while reciprocating compressors usually require oil lubrication of the piston rings, piston rods, joints, guide channels and so on.
  • the operation of the rotary compressors mentioned is also quieter compared to so-called linear compressors.
  • Air compressors can be designed as multi-stage compressors, with intermediate cooling being provided between the individual compression stages. Air compression in a compressor is essentially an isentropic process. By intercooling the pre-compressed air, which means that the system is temporarily returned to an isothermal state, the isentropic compression work required is reduced in comparison to single-stage compressors, which means that the power consumption of the driving electric motor is lower and a lower final temperature of the compressed air is achieved can. As a result, the delivery capacity of compressed air can be increased compared to a single-stage compressor and at the same time the wear on the affected components can be reduced. The cost of building a multi-stage air compressor is limited by the number of components for the additional sealing stages and for intercooling larger.
  • a device for supplying compressed air to a vehicle with a piston compressor and two compression stages is known from EP 3 331 738 B1.
  • the cylinder chambers of the two compression stages are connected to one another by a connecting line, through which the compressed air generated in the first compression stage can be fed to the second compression stage.
  • An intermediate cooler is arranged in this connecting line between the two compression stages. The intercooler is used to cool the air that is heated during compression in the first compression stage. The pressure of the compressed air in the connecting line drops. The efficiency of the second compression stage can thus be increased by the intercooler.
  • the invention is based on the object of presenting a multi-stage, electrically drivable compressor for generating compressed air for a compressed air supply system of a commercial vehicle, which is compact in design and efficient and convenient to operate.
  • This compressor is also said to have a very good cooling system.
  • the compressor should be suitable for use in an electric drive train of a commercial vehicle, i.e. it should be able to generate comparatively large amounts of compressed air per unit of time with the lowest possible energy consumption.
  • a cooling system of a multi-stage, electrically driven compressor a cooling system of a commercial vehicle for the temporally variable supply of coolant to the cooling system of the compressor mentioned, and a commercial vehicle with a cooling system and with a compressor for generating compressed air for a compressed air supply system are to be described.
  • the solution with regard to the cooling system of the compressor, the cooling system of the commercial vehicle and with regard to the commercial vehicle is defined in further independent patent claims.
  • the invention relates to a multi-stage, electrically driven compressor for generating compressed air for a compressed air supply system of a commercial vehicle, the compressor having a cooling system that can be operated using a fluid coolant and can be connected to a cooling system of the commercial vehicle.
  • the compressor is designed as a rotary compression unit and has an electric motor.
  • the compressor has an inverter, which is designed to supply energy and to control and regulate the electric motor.
  • the compressor has a first compression stage and at least one second compression stage, which are pneumatically connected to an intermediate cooler via a connecting device.
  • the cooling system has a plurality of cooling elements through which the coolant can flow, which are different in terms of their function, arrangement and geometry, which are arranged at least partially inside the housing of the compressor and which, when arranged inside of the housing have different radial distances to the axis of rotation of the drive shaft of the electric motor and are arranged with different radial alignment of their longitudinal extent.
  • the compressor Due to the radially staggered arrangement of the cooling elements of the compressor, which is preferably aligned parallel to the axis of rotation of the electric motor, the compressor has a very compact design and is nevertheless suitable for rapid heat dissipation with large compressed air generation volumes.
  • the compressor can be used advantageously in particular in electrified drive trains of commercial vehicles, but in principle it can also be advantageously used in conventional drive trains with an internal combustion engine. In any case, the compressor described is able to meet the high demands on compressed air consumption for compressed air brake systems and air suspension systems in all operating situations and to ensure their proper functioning in this regard.
  • an advantageously low-noise compressor that can be operated without oil is provided in particular for new drive technologies without an internal combustion engine, for example for commercial vehicles with a fully electrified drive.
  • This compressor is driven by means of an electric drive motor, which is advantageously designed as an electronically commutated brushless direct current motor, a so-called BLDC motor.
  • Such DC motors have a compact design, run maintenance-free and with little wear and are relatively economical in terms of power consumption.
  • Rapidly controllable and powerful power electronics are advantageously provided for the commutating motor control and motor regulation by means of a suitable inverter integrated in or on the electric machine.
  • the compressor is also advantageously designed as a multi-stage air compressor. Accordingly, at least two compression stages are provided, between which an intercooler is arranged in terms of flow. This enables a high delivery rate with comparatively low energy consumption compared to single-stage compressors.
  • the cooling system has first, hollow rod-shaped or tubular cooling elements for cooling the electric motor and the inverter, that these first cooling elements are arranged next to one another radially above the electric motor and the inverter in the circumferential direction of the compressor and are a first radial distance to the axis of rotation of the electric motor parallel to this.
  • each of these first cooling elements is connected at one end to a first leg of a second, V-shaped cooling element, that each of these second, V-shaped cooling elements is connected at its second leg to a further first cooling element, that the second, V-shaped cooling elements each on a front end of the electric motor or the inverter are arranged, and that in each case two of these first, hollow rod-shaped or tubular cooling elements are connected to one another at their other end via a third, arc-shaped cooling element for the passage of the coolant.
  • first to third cooling elements can also be referred to as motor and inverter cooling channels, because they essentially cool these two components of the compressor.
  • first cooling elements running parallel to one another are distributed within the housing of the compressor over the outer circumference of the electric motor and the inverter, which are arranged in pairs on a first end face of the electric machine by means of radially extending V-shaped second cooling elements and on the other end face of the electric machine in the circumferential direction of the compressor are offset in pairs by means of the third, arc-shaped cooling elements forming a single flow channel connected to each other.
  • a meandering, continuous channel for conducting a coolant is created radially above the electric motor and the inverter, which also partially covers the end faces of the electric machine and the inverter to cool them.
  • said intermediate cooler has or consists of fourth cooling elements, which are arranged above the electric motor and the inverter and extend parallel to the axis of rotation of the drive shaft of the electric motor at a second radial distance.
  • fourth cooling elements which are also in the form of hollow rods or tubes, the air precompressed in the first compression stage can advantageously be cooled before it is fed to the second compression stage.
  • the compressor has the already mentioned connection device with its connection channels, by means of which the two compression stages are connected pneumatically, ie for the passage of compressed air.
  • connection channels or compressed air channels are in turn via suitable connectors integrated into the cooling system of the compressor.
  • the connecting channels of the connecting device are arranged at a third radial distance from the axis of rotation of the electric motor and extend parallel to the axis of rotation of the electric motor.
  • the first radial distance mentioned is smaller than the second radial distance and that the second radial distance is smaller than the third radial distance, which is defined by the inequality a1 ⁇ a2 ⁇ a3.
  • the at least two compression stages preferably each have a coolable cooling jacket which is connected to a first cooling element on the inlet side via a first coolant connection channel and which is connected to the intercooler on the outlet side via a second coolant connection channel for coolant to flow through.
  • the radially staggered and largely axis-parallel arrangement of the cooling elements of the cooling system of the compressor make it possible to arrange an intermediate cooler in an advantageous compact design within the housing of the compressor and at the same time to cool the entire outer casing of the electric motor including the inverter.
  • an aftercooler is arranged on the compressor outlet side and is integrated into the cooling system of the compressor.
  • the compressed air produced can advantageously be further cooled after the last compression stage in the flow direction, before it is fed into the connected compressed air supply system of the commercial vehicle.
  • the aftercooler can only further cool down a proportion of the generated compressed air, for example for use in temperature-sensitive devices.
  • a geometrically contoured insert which generates turbulences in the flowing coolant, is arranged in at least one of the cooling elements. Turbulence can be generated in the coolant flow with the aid of contoured inserts, which can be placed in the coolant channels, covers or connections through which the coolant flows. While the coolant is conducted through or over the contoured inserts, such turbulences result in strong flow gradients, particularly in the boundary layer region with the contact surfaces, as a result of which the heat exchange between the coolant and the environment increases noticeably. As a result, the cooling effect of the cooling system can be further improved.
  • Suitable inserts for the cooling elements can be, for example, grid-like or nub-like structures made of plastic, which are fixed in place in the coolant channels by being pressed in.
  • the cooling system comprises cooling elements through which the coolant can flow for at least the electric motor and the inverter, with the two compression stages being pneumatically connected to one another via the intercooler mentioned.
  • the cooling elements are each designed as coolant channels, coolant pipes and/or coolant surfaces which are adapted to the external shape of these components and which enable effective heat transfer from the compressed air heated by the compression process to the fluid coolant.
  • these cooling elements can also be aligned with sections thereof radially to the axis of rotation of the electric motor or the compressor.
  • the effectiveness of the cooling system can be further increased by including the compression stages.
  • the temperature of the air is already reduced immediately during the compression process.
  • the heating of the compressor and the compressed air is reduced overall, while the delivery capacity of the compressor can be increased even further.
  • the components to be cooled that are integrated in the cooling system of the compressor, namely the electric motor, inverter, intermediate cooler, first compression stage, aftercooler and second compression stage, are arranged in series with one another in the flow of a coolant, with the cooling system of the Compressor has exactly one input-side connection and exactly one output-side connection for connecting to the cooling system of the commercial vehicle.
  • a cooling system in which the components of the compressor to be cooled, or the cooling elements of the cooling system that exchange heat with these components, are arranged in series in the flow of a coolant is comparatively simple and inexpensive to produce in terms of construction and cost.
  • At least two of the components to be cooled that are integrated into the cooling system of the compressor namely the first compression stage, electric motor, inverter, intermediate cooler, second compression stage and aftercooler, are arranged parallel to one another in the flow of a coolant, with an inlet-side connection and an output-side connection of the cooling system of the compressor each branch several times.
  • the components to be cooled that are integrated into the cooling system of the compressor, namely the first compression stage, electric motor, inverter, intercooler, second compression stage and aftercooler, are arranged in several separate flow branches of only one coolant or of several different coolants ,
  • the cooling system having a plurality of inlet-side connections and a plurality of outlet-side connections.
  • the invention also relates to a cooling system of a multi-stage, electrically drivable compressor for generating compressed air for a compressed air supply system, which has the features of at least one of the preceding device claims.
  • the invention also relates to a cooling system of a commercial vehicle for supplying coolant to a cooling system of a compressor, which has the features of at least one of the preceding device claims, the cooling system of the commercial vehicle having a coolant pump whose pump capacity can be controlled. It is advantageous, but not absolutely necessary for the compressor's cooling system to function properly, if the commercial vehicle's cooling system has a coolant pump whose pump capacity can be controlled to supply coolant to the compressor's cooling system. Accordingly, it can be provided, for example, that the speed of the coolant pump can be varied continuously or in stages. This allows the cooling capacity to be changed in order to adapt the compressor's thermal management to the requirements of the commercial vehicle's cooling system.
  • the invention also relates to a commercial vehicle with a cooling system and with a compressor for generating compressed air for a compressed air supply system, which has the features of at least one of the device claims relating to the cooling system and/or the compressor.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a compressor according to the invention without a housing, but recognizable with an electric motor, an inverter and with a first of two existing compression stages, as well as with cooling elements of a cooling system according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic detailed view of cooling elements of the cooling system of the compressor according to FIG. 1 ,
  • FIG. 3 shows a detailed view of the cooling system according to FIGS. 1 and 2, but without an electric motor and inverter, with two front covers and a cover for an intermediate cooler of the compressor according to FIG. 1,
  • FIG. 4a shows a rear view of the first cover facing the first compression stage according to FIG. 3,
  • Fig. 4b shows a front view of the first cover according to Fig. 4,
  • 5a shows a rear view of the cover according to FIG. 3 for the intercooler
  • 5b shows a front view of the cover according to FIG. 3 for the intercooler
  • FIG. 6 shows a detailed view of the cooling elements of the cooling system as in FIG. 2, but with an insight into a cut-open first cooling element with a contoured insert arranged there,
  • Fig. 7 shows a longitudinal section through a compressor according to the invention including the housing and two compression stages arranged axially at the ends therein
  • Fig. 8 shows a schematic circuit diagram of a compressor with a compressed air circuit and a serial cooling system according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 9 shows the circuit diagram according to Fig. 8 with an additional switching valve for switching the coolant flow direction
  • FIG. 10 shows a schematic circuit diagram of a compressor with the compressed air circuit according to FIG. 8, but with a cooling system having coolant branches parallel to one another, and
  • FIG. 11 shows a schematic circuit diagram of a compressor with the compressed air circuit according to FIG. 8 and with a cooling system having separate coolant branches.
  • FIG. 1 accordingly shows a perspective partial view of a multi-stage electrically drivable compressor 1 for generating compressed air for a compressed air supply system of a commercial vehicle.
  • the compressor 1 is shown with its most important electrical components and a cooling system 7.1, but without a housing 32.
  • FIGS. 2 to 6 show components of this cooling system 7.1 in different views and detailed representations.
  • a longitudinal section through the complete compressor 1 including its housing 32 is shown in FIG.
  • the compressor 1 has, within its largely pot-shaped housing 32, an electric motor 2 designed as an electronically commutated, brushless direct current motor (BLDC motor) with an electrical inverter 3.
  • BLDC motor brushless direct current motor
  • a first compression stage 4 and a second compression stage 5 are arranged in the housing 32 of the compressor 1 for generating compressed air, the second compression stage 5 being visible only in FIG.
  • the two compression stages 4, 5 are arranged axially opposite one another in the region of the two end faces of the compressor 1.
  • the drive shaft 33 of the electric motor 2 carries its rotor 34, which is surrounded by a hollow-cylindrical stator 35 of the electric motor 2.
  • the two compression stages 4, 5 are designed as so-called dry-running scroll compressors.
  • Such a compressor 4, 5 consists of two or more spirals arranged one inside the other without contact, of which one spiral is stationary and the other spiral is rotatably arranged by its attachment to the drive shaft 33 of the electric motor 2.
  • the two spirals therefore mesh with one another, with the spiral passages formed between the spirals becoming increasingly narrow, so that when the drive shaft 33 rotates, ambient air 40 sucked in from the outside is compressed further and further in the passages, and the compressed air is discharged at a central outlet.
  • the precise structure and mode of operation of scroll compressors or spiral compressors are well known to those skilled in the art.
  • a first cooling system 7.1 is integrated into the compressor 1, which is connected to the cooling system 10 of a commercial vehicle on the input side via a supply line 8.1 and on the output side via a return line 9.1.
  • the cooling system 10 of the commercial vehicle is only shown symbolically in the circuit diagrams of FIGS. Only that part of the cooling system 10 of the utility vehicle that relates to the compressor 1 is relevant to the following description of the invention.
  • the cooling system 7.1 of the compressor 1 according to FIGS. 1 and 7 has first, hollow rod-shaped or tubular cooling elements 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, 11g, 11 h, 11 i, 11 j, 11 k, 111 for cooling the electric motor 2 and the inverter 3.
  • These first cooling elements 11a - 111 are arranged radially just above the stator 35 of the electric motor 2 and the inverter 3 and extend at a first radial distance a1 parallel to the axis of rotation 6 of the drive shaft 33 of the electric motor 2.
  • Each of these first cooling elements 11a - 111 is connected at one axial end to a first leg of a second, V-shaped cooling element 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f.
  • each of these second, V-shaped cooling elements 12a-12f is connected at its second leg to a further first cooling element 11a-111.
  • the second, V-shaped cooling elements 12a - 12f are each arranged on a front end of the electric motor 2 or the inverter 3 . In the exemplary embodiment shown here, the second, V-shaped cooling elements 12a-12f are arranged on the free end face of the inverter 3, for example without touching it.
  • two of the first, hollow rod-shaped or tubular cooling elements 11a - 111 at their other end have a third, arc-shaped cooling element 13a, 13b, 13c, 13d, 13e for the passage of the coolant are connected to each other. From these curved cooling elements 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, the coolant reaches the first compression stage 4 of the compressor 1 via an intermediate cooler 19 with fourth cooling elements 19.1 and intermediate cooling channels 20.
  • V-shaped, second cooling elements 12a - 12f are arranged on the end face of the compressor 1 facing away from the first compression stage 4, the pointed end of which is aligned radially inward to the axis of rotation 6 and thereby additionally cool the associated end face of the electric machine.
  • fifth arcuate, third cooling elements 13a, 13b, 13c, 13d, 13e are arranged radially on the outside.
  • Fig. 1 the direction of flow of the sucked-in ambient air 40 or the compressed air is drawn with dashed line arrows and the flow Flow direction of the coolant made recognizable with solid line drawn arrows.
  • the V-shaped, second cooling elements 12a - 12f are covered by a first cover 14 on the end face of the electric motor 2 facing away from the first compression stage 4 .
  • the first cover 14 fixes the position of the V-shaped cooling elements 12a - 12f in relation to one another.
  • this first cover 14 can also have flow channels in the form of circular segments, which are not visible here and which, instead of the V-shaped cooling elements 12a-12f, conduct the coolant between the respectively assigned first cooling elements 1a-111.
  • the third, arcuate cooling elements 13a-13e are arranged on the axially opposite end face of the electric motor 2, ie facing the first compression stage 4.
  • arcuate flow channels are formed in a second cover 15, the positions of which are marked with the reference numerals of the arcuate cooling elements 13a-13e for simplification.
  • 4a shows the second cover 15 viewed from its rear side close to the electric motor, with which this second cover 15 rests on the front side of the stator 34 of the electric motor 2.
  • FIG. 4 b shows the second cover 15 seen from its front side, that is to say from the side facing away from the electric motor 2 , which therefore points towards the first compression stage 4 .
  • the second cover 15 also has a first coolant connection channel 16, which connects the last hollow-rod-shaped or tubular cooling element 111 with regard to the direction of flow of the coolant to the cooling jacket 17 of the first compression stage 4, either directly or via the intercooler 19.
  • This cooling jacket 17 surrounds the first compression stage 4 axially and at least partially radially.
  • the cooling jacket 17 is used to cool the spirals of the first compression stage 4, with which the intake air is compressed into compressed air.
  • the cooling jacket 17 of the first compression stage 4 is connected via a second coolant connection channel 18 to an aftercooler 29 that cannot be seen in FIGS.
  • the aftercooler 29 serves to cool down the coolant heated in the first compression stage 4 . From the aftercooler 29, the coolant reaches a second compressor 5, shown for example in FIG. 8, and from there via a return line 9.1 to the cooling system 10 of the utility vehicle.
  • the second cover 15 shown in FIGS. 3, 4a, 4b, 5a, 5b in an assembled situation and a third cover 24 are each used as an adapter for transferring coolant and/or for transferring compressed air between the named cooling components and between the named pneumatic components provided and trained accordingly.
  • Figures 5a and 5b show the third cover 24 of the intercooler 19 in a view from its rear side (Fig. 5a), which faces the electric motor 2, and in a view from its front side (Fig. 5b), which faces the electric motor 2 faces away.
  • intermediate cooling ducts 20 can be connected to an outlet-side connection 9 of the cooling system 10 of the commercial vehicle via an intermediate cooler connection line 21 and ultimately a return line 9.1.
  • the first cooling elements 11a - 111 and possibly other cooling elements that are present can therefore be designed or equipped with geometrically contoured inserts 30, by means of which turbulence is caused in the coolant when it flows through the cooling elements, which improves heat transfer from the flowing coolant to the inner wall these cooling elements 11 a - 111 allow.
  • This is shown schematically using the example of a first cooling element 11a in the form of a hollow rod which has been cut open in FIG.
  • This insert 30 is designed, for example, as a plastic inlay and has been pressed into said cooling element 11a. In principle, all those surfaces which come into contact with the flowing coolant, be provided with such or similar inserts 30.
  • the hollow rod-shaped or tubular first cooling elements 11a-111 are arranged with the smallest radial distance a1 to the axis of rotation 6 of the drive shaft 33 of the electric motor 2 and extend parallel to this axis of rotation 6.
  • the intermediate cooling channels 20 have the second greatest radial distance a2 from the axis of rotation 6
  • the pneumatic connecting channels 23 for forwarding the compressed air are arranged furthest radially outwards and parallel to the axis of rotation 6 at a third radial distance a3 .
  • these pneumatic connecting channels 23 are best protected against the heat of the electric motor 2, the inverter 3 and the compression stages 4 during operation of the compressor.
  • this first cooling system 7.1 corresponds to a second cooling system 7.2, also connected in series, according to the compressor circuit diagram shown in FIG.
  • a cooling system is a circulatory system in which a coolant is constantly circulating, it is only important with series connection that the components to be cooled are flowed through one after the other, but not in what order. This is also just one possible example.
  • Those skilled in the art will be able to adapt the V-shaped second cooling elements 12a-13f, the arcuate third cooling elements 13a-13e and the covers 14, 15 to form other cooling systems with serial, parallel or separate flow branches. Examples of different possible switching schemes are given in the compres- sor circuit diagrams of Figures 8 to 1 1 shown, which are described below.
  • the coolant flows from the cooling system 10 of the commercial vehicle into the cooling system 7.2 of the compressor 1 via the inlet-side connection 8, and the coolant flows from the cooling system 7.2 of the compressor 1 back into the cooling system 10 of the commercial vehicle via the outlet-side connection 9.
  • the coolant circulates in a continuous cycle.
  • the coolant flow is controlled by means of a controllable coolant pump 26 of the cooling system 10 of the utility vehicle, insofar as such a pump is provided in the cooling system 10 .
  • the coolant in the cooling systems 7.2, 7.3 according to Figures 8 and 9 is conducted to the intermediate cooler 19 after the first cooling of the electric motor 2 and, if applicable, the inverter 3, in which the air compressed by the first compression stage 4 is cooled. Only then is the cooling medium out to the first compression stage 4 to cool the components. The coolant is then routed to an aftercooler 29 where air compressed by the second compression stage 5 is cooled. Finally, the coolant is fed to the second compression stage 5 in order to cool its components there. Ultimately, the coolant is routed from the second compression stage 5 via the return line 9.1 back to the cooling system 10 of the commercial vehicle.
  • the first compression stage 4 driven by the electric motor 2 sucks in ambient air 40 via an air inlet P1, compresses it and then directs the compressed air thus generated via a compression stage outlet 22 of the first compression stage 4, at least one connecting duct 23 and further via a first check valve P7 and the intermediate cooler 19 to the pneumatic inlet 23.1 of the second compression stage 5 shown in FIGS. 7 and 8.
  • the second compression stage 5 can also have a cooling jacket as described or similar.
  • the pneumatic compression stage outlet 22 of the first compression stage 4 and the connecting ducts 23 form a pneumatic connecting device 25 for pneumatically connecting the two compression stages 4, 5 via the intermediate cooler 19. Because of their proximity, the intermediate cooling ducts 20 act on the pneumatic connecting ducts 23 in order to cool the compressed air flowing therein to cool (see Fig. 7).
  • the second compression stage 5 is also driven by the electric motor 2 and draws in the air that has been precompressed in the first compression stage 4 .
  • the compressed air then flows via the aftercooler 29 in the direction of a first compressed air outlet P2.
  • valve block P4 which has a 5/3-way valve P5 and a 2/2-way valve P6, which are designed as electrically controllable solenoid valves.
  • a second check valve P8 is also shown.
  • This switching means are used in the first Compression stage 4 and/or the compressed air generated in the second compression stage 5 to the first compressed air outlet P2 and/or to a second compressed air outlet P3, and to exclude a backflow of compressed air into the two compressors 4, 5 by means of the two check valves P7, P8.
  • this is not relevant to the invention and therefore does not need to be explained further here.
  • FIG. 9 shows a third cooling system 7.3, in which a changeover valve 31 is additionally arranged between the connection 8 on the inlet side and the connection 9 on the outlet side.
  • a changeover valve 31 is additionally arranged between the connection 8 on the inlet side and the connection 9 on the outlet side.
  • the direction of flow of the coolant can be reversed during operation of the compressor 1 .
  • the third cooling system 7.3 is structurally identical to the second cooling system 7.2 according to FIG. 8.
  • FIG. 10 shows a fourth cooling system 7.4, in which the inlet-side connection 8 is divided into five coolant branches 7.4a, 7.4b, 7.4c, 7.4d, 7.4e, which are connected parallel to one another in the coolant flow.
  • a coolant branch 7.4a, 7.4b, 7.4c, 7.4d, 7.4e is assigned to each of the components electric motor 2, first compression stage 4, second compression stage 5, intercooler 19 and aftercooler 29.
  • the compressed air circuit P is designed as in the cooling systems 7.2 and 7.3 described above.
  • Fig. 11 shows a fifth cooling system 7.5, in which a separate coolant branch 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e with one input-side connection 8a, 8b, 8c, 8d, 8e and one output-side connection 9a, 9b, 9c, 9d, 9e for connection to the cooling system 10 of the commercial vehicle.
  • This fifth cooling system 7.5 can be controlled and regulated in a very variable manner, since each of the five coolant branches 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e can be operated independently of each other. If suitable means for controlling and regulating as well as switching means are present in the cooling system 10 of the commercial vehicle, these coolant branches can be controlled and regulated in a very variable manner, since each of the five coolant branches 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e can be operated independently of each other. If suitable means for controlling and regulating as well as switching means are present in the cooling system 10 of the commercial vehicle, these coolant branches
  • 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e can be switched on or off individually.
  • the five coolant branches 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e in this exemplary embodiment can be operated with different coolants if required.
  • Inlet-side connection for the cooling system 7.2.1 Flow line a Inlet-side connection for the coolant branch 7.5ab Inlet-side connection for the coolant branch 7.5bc Inlet-side connection for the coolant branch 7.5cd Inlet-side connection for the coolant branch 7.5de Inlet-side connection for the coolant branch 7.5e
  • Outlet-side connection for the cooling system 7.2.1 Return line a Outlet-side connection for the coolant branch 7.5ab Outlet-side connection for the coolant branch 7.5bc Outlet-side connection for the coolant branch 7.5cd Outlet-side connection for the coolant branch 7.5de Outlet-side connection for the coolant branch 7.5e0 Cooling system of the commercial vehicle 1 a - 1 11 First cooling elements, motor and inverter cooling channels 12a - 12f Second cooling elements, V-shaped connectors

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Abstract

Die Anmeldung betrifft einen mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressor (1) zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage eines Nutzfahrzeugs, wobei der Kompressor ein mittels eines fluiden Kühlmittels betreibbares Kühlsystem (7.1) aufweist, welches an ein Kühlsystem (10) des Nutzfahrzeugs anschließbar ist. Der Kompressor ist als eine Drehverdichtungseinheit ausgebildet und weist einen Elektromotor (2) sowie einen Wechselrichter (3) auf, welcher zur Energieversorgung sowie zur Steuerung und Regelung des Elektromotors ausgebildet ist. Zudem weist der Kompressor eine erste Verdichtungsstufe (4) sowie wenigstens eine zweite Verdichtungsstufe (5) auf, welche über eine Verbindungseinrichtung (25) mit einem Zwischenkühler (19) pneumatisch verbunden sind. Das Kühlsystem (7.1) weist zur Erzielung eines besonders kompakten Aufbaus sowie einer sehr guten Kühlwirkung eine Mehrzahl von hinsichtlich deren Funktion, Anordnung und Geometrie unterschiedlichen, von dem Kühlmittel durchströmbare Kühlelemente (11a - 111; 12a -12f; 13a -13e; 16, 17, 18, 19.1, 20, 21) auf, welche zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses (32) des Kompressors (1) angeordnet sind, und welche bei deren Anordnung innerhalb des Gehäuses (32) unterschiedliche radiale Abstände (a1, a2, a3) zur Drehachse (6) der Antriebswelle (33) des Elektromotors (2) aufweisen sowie mit unterschiedlicher radialer Ausrichtung derer Längserstreckung angeordnet sind.

Description

Mehrstufiger, elektrisch antreibbarer Kompressor
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressor zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage eines Nutzfahrzeugs, wobei der Kompressor ein mittels eines fluiden Kühlmittels betreibbares Kühlsystem aufweist, welches an ein Kühlsystem des Nutzfahrzeugs anschließbar ist. Der Kompressor ist als eine Drehverdichtungseinheit ausgebildet und weist einen Elektromotor sowie einen Wechselrichter auf, welcher zur Energieversorgung sowie zur Steuerung und Regelung des Elektromotors ausgebildet ist. Zudem weist der Kompressor eine erste Verdichtungsstufe sowie wenigstens eine zweite Verdichtungsstufe auf, welche über eine Verbindungseinrichtung mit einem Zwischenkühler pneumatisch verbunden sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kühlsystem eines mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressors, ein Kühlsystem eines Nutzfahrzeugs und ein Nutzfahrzeug mit einem solchen Kompressor-Kühlsystem.
Derartige Kompressoren werden im Laufe der zunehmenden Elektrifizierung der Antriebsstränge von Nutzfahrzeugen die bisherigen meistens verbrennungsmotorisch antreibbaren Kompressoren ablösen. Elektrisch antreibbare Kompressoren zur Drucklufterzeugung in Fahrzeugen sind daher bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt und beispielsweise in der DE 10 2018 121 058 A1 sowie in der DE 10 2013 003 513 A1 beschrieben.
Insbesondere für zukünftige Nutzfahrzeuge mit vollelektrischem Antrieb soll eine möglichst geräuscharme und ölfreie Kompressionstechnik zur Druckluftversorgung zur Verfügung stehen, mit welcher beispielsweise Druckluftbremsanlagen oder Luftfederungsanlagen von Nutzfahrzeugen betrieben werden können. Der Druckluftverbrauch für derartige Vorrichtungen an Nutzfahrzeugen ist allerdings relativ hoch und kann durch zusätzlich angeschlossene oder anschließbare Nebenaggregate weiter ansteigen. Außerdem soll eine solche elektrische Drucklufterzeugungsanlage im Betrieb möglichst energiesparend sein, um den elektrischen Energiespeicher sowie das Bordnetz des Nutzfahrzeugs im Kompressorbetrieb mit Batteriestrom beziehungsweise mit Bordnetzstrom nicht zu überlasten. Ein Ziel bei der Weiterentwicklung der elektrischen Druckluftbremsanlagen besteht daher darin, das Verhältnis zwischen der geförderten Druckluftmenge und den dafür notwendigen Energieverbrauch zu verbessern.
Bisher wurden in Nutzfahrzeugen zur Drucklufterzeugung meistens Hubkolbenkompressoren verbaut, welche zur Drucklufterzeugung eine lineare Luftverdrängungsbewegung eines in einem Zylinder geführten Kolbens nutzen. In anderen Bereichen der Technik, beispielsweise in der Klimatechnik und in der Medizintechnik, werden hingegen oft Luftverdichter genutzt, welche auf einer Luftverdrängung eines drehenden Förderelements beruhen, wie beispielsweise Schraubenverdichter, Drehzahnverdichter, Drehschieberverdichter oder Scroll-Verdichter. Diese Kompressoren können trockenlaufend mit berührungsfreien Spaltdichtungen zwischen den relativ zueinander drehenden Komponenten betrieben werden und erfordert lediglich eine Fettschmierung der Lagerstellen wenigstens einer Antriebswelle, während bei Hubkolbenkompressoren in der Regel eine Ölschmierung der Kolbenringe, Kolbenstangen, Gelenke, Führungskanäle und so weiter notwendig ist. Der Betrieb der erwähnten Drehverdichter ist zudem geräuschärmer im Vergleich zu sogenannten Linearverdichtern.
Druckluftkompressoren können als mehrstufige Kompressoren ausgebildet sein, wobei zwischen den einzelnen Verdichtungsstufen eine Zwischenkühlung vorgesehen sein kann. Die Luftverdichtung in einem Kompressor ist im Wesentlichen ein isentro- per Prozess. Durch eine Zwischenkühlung der vorverdichteten Luft, welche gleichbedeutend ist mit einer zwischenzeitlichen Rückführung des Systems auf einen isothermen Zustand, wird im Vergleich zu einstufigen Verdichtern die aufgewendete isentrope Verdichtungsarbeit verringert, wodurch der Stromverbrauch des antreibenden Elektromotors geringer ist und eine niedrigere Endtemperatur der verdichteten Luft erreicht werden kann. In der Folge kann die Lieferleistung an verdichteter Luft gegenüber einem einstufigen Kompressor vergrößert und zugleich der Verschleiß der betroffenen Bauteile verringert werden. Der Bauaufwand für einen mehrstufigen Druckluftkompressor ist zwar durch die Anzahl der Bauteile für die zusätzlichen Ver- dichtungsstufen und für die Zwischenkühlung größer. Demgegenüber können jedoch die genannten Vorteile der mehrstufigen Verdichtung überwiegen. Dies setzt allerdings eine effektive Ableitung der im Betrieb des Kompressors entstehenden Abwärme voraus. Daher ist ein effektives und effizientes Kühlsystem mit einer entsprechend hohen Kühlleistung bei mehrstufigen Kompressoren notwendig.
Aus der EP 3 331 738 B1 ist eine Vorrichtung zur Druckluftversorgung für ein Fahrzeug mit einem Kolbenkompressor und zwei Verdichtungsstufen bekannt. Die Zylinderräume der beiden Verdichtungsstufen sind durch eine Verbindungsleitung miteinander verbunden, durch welche die in der ersten Verdichtungsstufe erzeugte Druckluft der zweiten Verdichtungsstufe zuführbar ist. Im Betrieb des Kolbenkompressors wird der Umgebungsdruck in der ersten Verdichtungsstufe mithilfe eines sich in der anschließenden Verbindungsleitung aufbauenden Gegendrucks verdichtet. In dieser Verbindungsleitung zwischen den beiden Verdichtungsstufen ist ein Zwischenkühler angeordnet. Der Zwischenkühler dient zum Kühlen der beim Verdichten in der ersten Verdichtungsstufe erwärmten Luft. Dabei sinkt der Druck der Druckluft in der Verbindungsleitung. Durch den Zwischenkühler kann somit der Wirkungsgrad der zweiten Verdichtungsstufe erhöht werden. Ferner können vor oder nach der ersten Verdichtungsstufe weitere Einrichtungen zur Aufbereitung der verwendeten Luft angeordnet sein, wie beispielsweise weitere Kühleinrichtungen oder Lufttrocknungseinrichtungen. Ungünstig ist, dass der beschriebene Kompressor als Hubkolbenkompressor ausgebildet ist, welcher wie erwähnt nachteilig ein Schmiermittel benötigt. Außerdem ist die konstruktive Ausbildung des Kühlsystems nicht näher beschrieben.
Nach alldem besteht weiterer Verbesserungsbedarf bei Luftkompressoren für zukünftige Antriebsstränge in Nutzfahrzeugen, mit einem Entwicklungsschwerpunkt hinsichtlich der Effizienz und der Effektivität der Kühlung solcher Systeme. Insbesondere beim Einsatz in elektrischen Antriebssträngen von Nutzfahrzeugen, und wenn der Kompressor bei einer hohen angeforderten Lieferleistung, was in Nutzfahrzeugen häufig der Fall ist, stark belastet wird, ist eine hochwirksame Kühlung notwendig. Andernfalls drohen eine Überhitzung und/oder ein großer elektrischer Energiever- brauch, wodurch der Kompressor heruntergeregelt werden müsste und gegebenenfalls dem angeforderten Druckluftbedarf nicht nachkommen könnte. Schlimmstenfalls könnte dadurch eine einwandfreie Funktion einer Druckluftbremsanlage oder einer Luftfederungsanlage nachteilig beeinträchtigt werden. Außerdem wäre eine ständig bemerkbare Geräuschentwicklung durch den Betrieb des Kompressors in elektrischen Antriebssträngen besonders störend. Der Verbrauch von flüssigen Schmierstoffen wie Öl sollte in solchen Nutzfahrzeugen zudem möglichst gering sein. Aufgrund von zunehmend strikteren Bauvorschriften für moderne Antriebsstränge sind außerdem der Bauraumbedarf und das Aggregatgewicht bei der Konzeption eines solchen Kompressors zu berücksichtigen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressor zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage eines Nutzfahrzeugs vorzustellen, welcher kompakt aufgebaut sowie effizient und komfortabel im Betrieb ist. Dieser Kompressor soll außerdem ein sehr gutes Kühlsystem aufweisen. Zudem soll der Kompressor für den Einsatz in einem elektrischen Antriebsstrang eines Nutzfahrzeugs geeignet sein, also vergleichsweise große Druckluftmengen pro Zeiteinheit bei möglichst geringem Energieverbrauch erzeugen können.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Kompressor erreicht, welcher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Kompressors sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Außerdem sollen ein Kühlsystem eines mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressors, ein Kühlsystem eines Nutzfahrzeugs zur zeitlich variablen Kühlmittelversorgung des Kühlsystems des erwähnten Kompressors, und ein Nutzfahrzeug mit einem Kühlsystem sowie mit einem Kompressor zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage beschrieben werden. Die Lösung hinsichtlich des Kühlsystems des Kompressors, des Kühlsystems des Nutzfahrzeugs sowie bezüglich des Nutzfahrzeugs ist in jeweils weiteren unabhängigen Patentansprüchen definiert.
Demnach betrifft die Erfindung einen mehrstufigen, elektrisch antreibbarer Kompressor zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage eines Nutzfahrzeugs, wobei der Kompressor ein mittels eines fluiden Kühlmittels betreibbares Kühlsystem aufweist, welches an ein Kühlsystem des Nutzfahrzeugs anschließbar ist. Dabei ist der Kompressor als eine Drehverdichtungseinheit ausgebildet und weist einen Elektromotor auf. Zudem weist der Kompressor einen Wechselrichter auf, welcher zur Energieversorgung sowie zur Steuerung und Regelung des Elektromotors ausgebildet ist. Außerdem weist der Kompressor eine erste Verdichtungsstufe sowie wenigstens eine zweite Verdichtungsstufe auf, welche über eine Verbindungseinrichtung mit einem Zwischenkühler pneumatisch verbunden sind.
Zur Lösung der hinsichtlich des Kompressors gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass das Kühlsystem eine Mehrzahl von hinsichtlich deren Funktion, Anordnung und Geometrie unterschiedliche, von dem Kühlmittel durchströmbare Kühlelemente aufweist, welche zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses des Kompressors angeordnet sind, und welche bei deren Anordnung innerhalb des Gehäuses unterschiedliche radiale Abstände zur Drehachse der Antriebswelle des Elektromotors aufweisen sowie mit unterschiedlicher radialer Ausrichtung derer Längserstreckung angeordnet sind.
Durch die radial gestaffelte und vorzugsweise parallel zur Drehachse des Elektromotors ausgerichtete Anordnung der Kühlelemente des Kompressors ist dieser sehr kompakt aufgebaut und dennoch für eine schnelle Wärmeabfuhr bei großen Drucklufterzeugungsvolumina geeignet. Der Kompressor ist insbesondere in elektrifizierten Antriebsträngen von Nutzfahrzeugen vorteilhaft einsetzbar, grundsätzlich aber auch zum Einsatz in herkömmlichen Antriebssträngen mit einem Verbrennungsmotor vorteilhaft nutzbar. In jedem Fall ist der beschriebene Kompressor in der Lage, die hohen Anforderungen an den Druckluftverbrauch für Druckluftbremsanlagen und Luft- federungsanlagen in allen Betriebssituationen zu erfüllen und in dieser Hinsicht deren einwandfreie Funktion zu gewährleisten.
Demnach wird insbesondere für neue Antriebstechnologien ohne Verbrennungsmotor, beispielsweise für Nutzfahrzeuge mit einem vollelektrifizierten Antrieb, ein vorteilhaft geräuscharmer und ölfrei betreibbarer Kompressor bereitgestellt. Der Antrieb dieses Kompressors erfolgt mittels eines elektrischen Antriebsmotors, welcher vorteilhaft als ein elektronisch kommutierter bürstenloser Gleichstrommotor, ein sogenannter BLDC-Motor (engl.: Brushless DC Motor), ausgebildet ist. Solche Gleichstrommotoren weisen eine kompakte Bauform auf, laufen wartungsfrei sowie ver- schleißarm und sind relativ sparsam im Stromverbrauch. Für die kommutierende Motorsteuerung und Motorregelung mittels eines geeigneten, in oder an die Elektromaschine integrierten Wechselrichters ist vorteilhaft eine schnell steuerbare und leistungsfähige Leistungselektronik vorgesehen.
Der Kompressor ist zudem vorteilhaft als ein mehrstufiger Luftverdichter ausgebildet. Demnach sind mindestens zwei Verdichtungsstufen vorgesehen, zwischen denen strömungstechnisch ein Zwischenkühler angeordnet ist. Dadurch ist eine hohe Lieferleistung bei vergleichsweise niedrigem Energieverbrauch im Vergleich zu einstufigen Verdichtern möglich.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Kühlelemente dieses Kompressors ist vorgesehen, dass das Kühlsystem erste, hohlstabförmige oder rohrförmige Kühlelemente zur Kühlung des Elektromotors und des Wechselrichters aufweist, dass diese ersten Kühlelemente radial oberhalb des Elektromotors sowie des Wechselrichters in Umfangsrichtung des Kompressors nebeneinander angeordnet sind und sich mit einem ersten radialen Abstand zur Drehachse des Elektromotors parallel zu dieser erstrecken. Zudem ist vorgesehen, dass jedes dieser ersten Kühlelemente mit dessen einem Ende mit einem ersten Schenkel eines zweiten, V-förmigen Kühlelementes verbunden ist, dass jedes dieser zweiten, V-förmigen Kühlelemente an seinem zweiten Schenkel mit einem weiteren ersten Kühlelement verbunden ist, dass die zweiten, V-förmigen Kühlelemente jeweils an einem stirnseitigen Ende des Elektromotors oder des Wechselrichters angeordnet sind, und dass jeweils zwei dieser ersten, hohlstabförmige oder rohrförmigen Kühlelemente an deren anderem Ende über ein drittes, bogenförmiges Kühlelement zur Durchleitung des Kühlmittels miteinander verbunden sind.
Diese ersten bis dritten Kühlelemente können zusammenfassend auch als Motor- und Wechselrichter-Kühlkanäle bezeichnet werden, denn sie kühlen im Wesentlichen diese beiden Bauteile des Kompressors. Demnach sind innerhalb des Gehäuses des Kompressors über den äußeren Umfang des Elektromotors und des Wechselrichters verteilt zueinander parallel verlaufende erste Kühlelemente angeordnet, welche jeweils paarweise an einer ersten Stirnseite der Elektromaschine mittels radial verlaufenden V-förmigen zweiten Kühlelementen und an der anderen Stirnseite der Elektromaschine in Umfangsrichtung des Kompressors versetzt jeweils paarweise mittels den dritten, bogenförmigen Kühlelementen einen einzigen Strömungskanal bildend miteinander verbunden sind. Im Ergebnis ist radial oberhalb des Elektromotors und des Wechselrichters ein mäanderförmiger, durchgehender Kanal zur Durchleitung eines Kühlmittels geschaffen, welcher abschnittweise auch die Stirnseiten der Elektromaschine und des Wechselrichters kühlend abdeckt.
Weiter kann bei diesem Kompressor vorgesehen sein, dass der genannte Zwischenkühler vierte Kühlelemente aufweist oder aus diesen besteht, welche oberhalb des Elektromotors sowie des Wechselrichters angeordnet sind, und sich mit einem zweiten radialen Abstand parallel zur Drehachse der Antriebswelle des Elektromotors erstrecken. Mittels dieser vierten Kühlelemente, welche ebenfalls hohlstabförmig oder rohrförmig ausgebildet sind, kann die in der ersten Verdichtungsstufe vorverdichtete Luft vorteilhaft gekühlt werden, bevor diese der zweiten Verdichtungsstufe zugeleitet wird.
Der Kompressor weist hierzu die bereits erwähnte Verbindungseinrichtung mit deren Verbindungskanälen auf, mittels welcher die beiden Verdichtungsstufen pneumatisch, also zur Durchleitung von Druckluft, verbunden sind. Diese Verbindungskanäle beziehungsweise Druckluftkanäle sind wiederum über geeignete Verbindungsstücke in das Kühlsystem des Kompressors integriert. Die Verbindungskanäle der Verbindungseinrichtung sind in diesem Ausführungsbeispiel in einem dritten radialen Abstand zur Drehachse des Elektromotors angeordnet und erstrecken sich parallel zur Drehachse des Elektromotors.
Vorzugsweise ist bei diesem Kompressor vorgesehen, dass der erwähnte erste radiale Abstand kleiner ist als der zweite radiale Abstand, und dass der zweite radiale Abstand kleiner ist als der dritte radiale Abstand, welches durch die Ungleichung a1 < a2< a3 definiert ist.
Für die Leistungsfähigkeit des Kühlsystems des Kompressors ist es vorteilhaft, wenn an mindestens einer der Verdichtungsstufen weitere Kühlelemente angeordnet oder ausgebildet sind, und diese in das Kühlsystem des Kompressors integriert sind. So weisen die mindestens zwei Verdichtungsstufen bevorzugt jeweils einen kühlbaren Kühlmantel auf, welcher eingangsseitig über einen ersten Kühlmittelverbindungskanal mit einem ersten Kühlelement verbunden ist, und welcher ausgangsseitig über einen zweiten Kühlmittelverbindungskanal mit dem Zwischenkühler zum Durchströmen von Kühlmittel verbunden ist.
Die radial gestaffelte sowie weitgehend achsparallele Anordnung der Kühlelemente des Kühlsystems des Kompressors ermöglichen es, in einer vorteilhaften kompakten Bauform innerhalb des Gehäuses des Kompressors einen Zwischenkühler anzuordnen und zugleich den gesamten äußeren Mantel des Elektromotors einschließlich des Wechselrichters zu kühlen.
Zur weiteren Steigerung der Kühlfähigkeit des beschriebenen Kühlsystems kann vorgesehen sein, dass am Kompressor ausgangsseitig ein Nachkühler angeordnet und in das Kühlsystem des Kompressors integriert ist. Dadurch kann die erzeugte Druckluft nach der in Strömungsrichtung letzten Verdichtungsstufe vorteilhaft noch weiter heruntergekühlt werden, bevor diese in die angeschlossene Druckluftversorgungsanlage des Nutzfahrzeugs eingespeist wird. Der Nachkühler kann beispielsweise nur einen Anteil der erzeugten Druckluft weiter herunterkühlen, beispielsweise zur Nutzung in temperatursensiblen Vorrichtungen.
Zur Steigerung der Wärmeübertragungsfähigkeit der genannten Kühlelemente kann zusätzlich vorgesehen sein, dass in mindestens einem der Kühlelemente eine geometrisch konturierte, Turbulenzen im strömenden Kühlmittel erzeugende Einlage angeordnet ist. Mit Hilfe von konturierten Einlagen, die in den Kühlmittelkanälen, Abdecklungen oder Verbindungen, welche von dem Kühlmittel durchströmt werden, eingelegt werden können, lassen sich in der Kühlmittelströmung Turbulenzen erzeugen. Während das Kühlmittel durch oder über die konturierten Einlagen geleitet wird, entstehen durch derartige Turbulenzen insbesondere im Grenzschichtbereich mit den Kontaktflächen starke Strömungsgradienten, in deren Folge sich der Wärmeaustausch des Kühlmittels mit der Umgebung merklich erhöht. Dadurch lässt sich die Kühlwirkung des Kühlsystems weiter verbessern. Geeignete Einlagen für die Kühlelemente können beispielsweise aus Kunststoff gefertigte, gitterartige oder noppenartige Strukturen sein, welche durch Einpressen in den Kühlmittelkanälen fixiert sind.
Das hier ebenfalls beanspruchte erfindungsgemäße Kühlsystem ist derart konzipiert, dass die erwähnten Komponenten des Kompressors hinsichtlich ihrer Funktionalität und Effizienz bestmöglich Zusammenwirken. Demnach umfasst das Kühlsystem von dem Kühlmittel durchströmbare Kühlelemente für zumindest den Elektromotor und den Wechselrichter, wobei die beiden Verdichtungsstufen über den erwähnten Zwischenkühler pneumatisch miteinander verbunden sind. Die Kühlelemente sind jeweils als an die äußere Form dieser Komponenten angepasste Kühlmittekanäle, Kühlmittelrohre und/oder Kühlmittelflächen ausgebildet, welche eine wirksame Wärmeübertragung von der durch den Kompressionsvorgang erwärmten Druckluft zu dem fluiden Kühlmittel ermöglichen. Diese Kühlelemente können neben ihrer vorzugsweise achsparallelen Ausrichtung auch mit Abschnitten derselben radial zur Drehachse des Elektromotors beziehungsweise des Kompressors ausgerichtet sein.
Die Wirksamkeit des Kühlsystems kann durch eine Einbeziehung der Verdichtungsstufen noch weiter erhöht werden. Insbesondere wird die Temperatur der Luft schon unmittelbar beim Verdichtungsprozess verringert. Die Erwärmung des Kompressors und der verdichteten Luft wird insgesamt abgesenkt, während die Lieferleistung des Kompressors noch weiter erhöht werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die in dem Kühlsystem des Kompressors integrierten zu kühlenden Komponenten, nämlich Elektromotor, Wechselrichter, Zwischenkühler, erste Verdichtungsstufe, Nachkühler und zweite Verdichtungsstufe im Strömungsfluss eines Kühlmittels in Reihe zueinander angeordnet sind, wobei das Kühlsystem des Kompressors genau einen eingangsseitigen Anschluss sowie genau einen ausgangsseitigen Anschluss zum Anschließen an das Kühlsystem des Nutzfahrzeugs aufweist.
Ein Kühlsystem, bei dem die zu kühlenden Komponenten des Kompressors, beziehungsweise die mit diesen Komponenten im Wärmeaustausch stehenden Kühlelemente des Kühlsystems, im Strömungsfluss eines Kühlmittels in Reihe angeordnet sind, ist vom Konstruktions- und Kostenaufwand vergleichsweise einfach und kostengünstig herstellbar.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei der in das Kühlsystem des Kompressors integrierten zu kühlenden Komponenten, nämlich erste Verdichtungsstufe, Elektromotor, Wechselrichter, Zwischenkühler, zweite Verdichtungsstufe und Nachkühler, im Strömungsfluss eines Kühlmittels parallel zueinander angeordnet sind, wobei sich ein eingangsseitiger Anschluss sowie ein ausgangsseitiger Anschluss des Kühlsystems des Kompressors jeweils mehrfach verzweigen.
Dadurch, dass mehrere Komponenten des Kühlsystems im Strömungsfluss des Kühlmittels in parallelen Zweigen angeordnet sind, kann ein, zumindest temporär auftretendes, Temperaturgefälle des Kühlmittels in dem Kreislauf vermieden werden. Insbesondere kann eine gleichmäßigere Kühlung der betreffenden Komponenten erreicht werden. Querverbindungen und/oder Überbrückungen und dergleichen Konstruktionselemente in parallelen Kühlzweigen ermöglichen zudem eine besonders kompakte Bauform des Kühlsystems. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die in das Kühlsystem des Kompressors integrierten zu kühlenden Komponenten, nämlich erste Verdichtungsstufe, Elektromotor, Wechselrichter, Zwischenkühler, zweite Verdichtungsstufe und Nachkühler, in mehreren separaten Strömungszweigen nur eines Kühlmittels oder mehrerer verschiedener Kühlmittel angeordnet sind, wobei das Kühlsystem mehrere eingangsseitige Anschlüsse sowie mehrere ausgangsseitige Anschlüsse aufweist.
Dadurch, dass mehrere separate Strömungszweige mit jeweiligen Eingängen und Ausgängen angeordnet sind, ergibt sich bei dieser Ausführungsform die Besonderheit, dass es möglich ist, diese Strömungszweige individuell mit verschiedenen Kühlmitteln zu befüllen, welche unterschiedliche Spezifikationen aufweisen können. Die einzelnen Strömungszweige können dadurch an eine unterschiedliche Wärmeentwicklung am Elektromotor, am Wechselrichter, am Zwischenkühler, an den Verdichtungsstufen und am Nachkühler angepasst sein. Dadurch ist ein sehr variables und zugleich sehr genau steuerbares Wärmemanagement des Kompressors möglich.
Die Erfindung betrifft auch einen Kühlsystem eines mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressors, zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage, welcher die Merkmale von wenigstens einem der vorherigen Vorrichtungsansprüche aufweist.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Kühlsystem eines Nutzfahrzeugs zur Kühlmittelversorgung eines Kühlsystems eines Kompressors, welcher die Merkmale von wenigstens einem der vorherigen Vorrichtungsansprüche aufweist, wobei das Kühlsystem des Nutzfahrzeugs eine in ihrer Pumpleistung regelbare Kühlmittelpumpe aufweist. Es ist dabei vorteilhaft, jedoch für eine einwandfreie Funktion des Kühlsystems des Kompressors nicht zwingend erforderlich, wenn das Kühlsystem des Nutzfahrzeugs zur Kühlmittelversorgung des Kühlsystems des Kompressors eine in ihrer Pumpleistung regelbare Kühlmittelpumpe aufweist. Demnach kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Drehzahl der Kühlmittelpumpe stufenlos oder in Stufen variiert werden kann. Dadurch kann die Kühlleistung verändert werden, um das Wärmemanagement des Kompressors an die Anforderungen des jeweiligen Kühlsystems des Nutzfahrzeugs anzupassen.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Nutzfahrzeug mit einem Kühlsystem sowie mit einem Kompressor zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage, welches die Merkmale von wenigstens einem der das Kühlsystem und/oder den Kompressor betreffenden Vorrichtungsansprüche aufweist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kompressors ohne Gehäuse, jedoch erkennbar mit einem Elektromotor, einem Wechselrichter und mit einer ersten von zwei vorhandenen Verdichtungsstufen, sowie mit Kühlelementen eines Kühlsystem gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Detailansicht von Kühlelementen des Kühlsystems des Kompressors gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Detailansicht des Kühlsystems gemäß den Figuren 1 und 2, jedoch ohne Elektromotor und Wechselrichter, mit zwei stirnseitigen Abdeckungen und einer Abdeckung für einen Zwischenkühler des Kompressors gemäß Fig. 1 ,
Fig. 4a eine Rückseitenansicht der der ersten Verdichtungsstufe gemäß Fig. 3 zugewandten ersten Abdeckung,
Fig. 4b eine Vorderseitenansicht der ersten Abdeckung gemäß Fig. 4,
Fig. 5a eine Rückseitenansicht der Abdeckung gemäß Fig. 3 für den Zwischenkühler, Fig. 5b eine Vorderseitenansicht der Abdeckung gemäß Fig. 3 für den Zwischenkühler,
Fig. 6 eine Detailansicht der Kühlelemente des Kühlsystems wie in Fig. 2, jedoch mit einem Einblick in ein aufgeschnittenes erstes Kühlelement mit einer dort angeordneten konturierten Einlage,
Fig. 7 ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kompressor samt Gehäuse und zwei axial endseitig darin angeordneten Verdichtungsstufen, Fig. 8 ein schematisches Schaltbild eines Kompressors mit einem Druckluftkreis und einem seriellen Kühlsystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 9 das Schaltbild gemäß Fig. 8 mit einem zusätzlichen Umschaltventil zur Umschaltung der Kühlmittelströmungsrichtung,
Fig. 10 ein schematisches Schaltbild eines Kompressors mit dem Druckluftkreis gemäß Fig. 8, jedoch mit einem zueinander parallele Kühlmittelzweige aufweisenden Kühlsystem, und
Fig. 1 1 ein schematisches Schaltbild eines Kompressors mit dem Druckluftkreis gemäß Fig. 8 sowie mit einem separate Kühlmittelzweige aufweisenden Kühlsystem.
Einige Bauelemente in den Figuren stimmen überein, sodass diese mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Zur besseren Unterscheidung von Kühlleitungen und Druckluftleitungen sowie zur besseren Abgrenzung zu den Bezugsziffern der übrigen Bauteile ist zudem in den Schaltbildern allen Bezugsziffern von Druckluftleitungen, Druckluftanschlüssen und Druckluft schaltenden Elementen ein Präfix „P“ vorangestellt.
Die Fig. 1 zeigt demnach eine perspektivische Teilansicht eines mehrstufigen elektrisch antreibbaren Kompressors 1 zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage eines Nutzfahrzeugs. Der Kompressor 1 ist dabei mit seinen wichtigsten elektrischen Komponenten und einem Kühlsystem 7.1 dargestellt, jedoch ohne Gehäuse 32. Die Figuren 2 bis 6 zeigen Bauteile dieses Kühlsystems 7.1 in unterschiedlichen Ansichten und Detaildarstellungen. In der Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch den vollständigen Kompressor 1 einschließlich seines Gehäuses 32 dargestellt. Der Kompressor 1 weist gemäß den Figuren 1 und 7 innerhalb seines weitgehend topfförmigen Gehäuses 32 einen als elektronisch kommutierter, bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) ausgebildeten Elektromotor 2 mit einem elektrischen Wechselrichter 3 auf. Im Gehäuse 32 des Kompressors 1 sind zur Drucklufterzeugung eine erste Verdichtungsstufe 4 und eine zweite Verdichtungsstufe 5 angeordnet, wobei die zweite Verdichtungsstufe 5 lediglich in Fig. 7 sichtbar ist. Die beiden Verdichtungsstufen 4, 5 sind axial gegenüberliegend im Bereich der beiden Stirnseiten des Kompressors 1 angeordnet. Die Antriebswelle 33 des Elektromotors 2 trägt dessen Rotor 34, welcher von einem Stator 35 des Elektromotors 2 hohlzylindrisch umgeben ist.
Die beiden Verdichtungsstufen 4, 5 sind als sogenannte trockenlaufende Scroll- Verdichter ausgebildet. Ein solcher Verdichter 4, 5 besteht aus zwei oder mehr berührungslos ineinander angeordneten Spiralen, von denen eine Spirale ortsfest und die andere Spirale durch deren Befestigung an der Antriebswelle 33 des Elektromotors 2 drehbar angeordnet ist. Die beiden Spiralen kämmen demnach miteinander, wobei sich zwischen den Spiralen ausgebildete Spiralgänge zunehmend verengen, sodass bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 33 von außen angesaugte Umgebungsluft 40 in den Gängen immer weiter verdichtet wird, und die verdichtete Luft an einem zentralen Ausgang abgeführt wird. Der genaue Aufbau und die Arbeitsweise von Scroll-Verdichtern beziehungsweise Spiral-Verdichtern sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.
In den Kompressor 1 ist demnach ein erstes Kühlsystem 7.1 integriert, welches eingangsseitig über eine Vorlaufleitung 8.1 und ausgangsseitig über eine Rücklaufleitung 9.1 mit dem Kühlsystem 10 eines Nutzfahrzeugs verbunden ist. Das Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs ist in den Schaltbildern der Figuren 8 bis 1 1 lediglich symbolisch dargestellt. Für die nachfolgende Beschreibung der Erfindung relevant ist nur der den Kompressor 1 betreffende Teil des Kühlsystems 10 des Nutzfahrzeugs.
Das Kühlsystem 7.1 des Kompressors 1 gemäß den Figuren 1 und 7 weist erste, hohlstabförmige oder rohrförmige Kühlelemente 1 1 a, 1 1 b, 1 1 c, 1 1 d, 1 1 e, 11 f, 1 1 g, 11 h, 11 i, 11 j, 11 k, 111 zur Kühlung des Elektromotors 2 und des Wechselrichters 3 auf. Diese ersten Kühlelemente 11 a - 111 sind radial dicht oberhalb des Stators 35 des Elektromotors 2 sowie des Wechselrichters 3 angeordnet und erstrecken sich mit einem ersten radialen Abstand a1 parallel zur Drehachse 6 der Antriebswelle 33 des Elektromotors 2. Jedes dieser ersten Kühlelemente 11 a - 111 ist mit dessen einem axialen Ende mit einem ersten Schenkel eines zweiten, V-förmigen Kühlelementes 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f verbunden. Zudem ist jedes dieser zweiten, V-förmigen Kühlelemente 12a - 12f an seinem zweiten Schenkel mit einem weiteren ersten Kühlelement 11 a - 111 verbunden. Die zweiten, V-förmigen Kühlelemente 12a - 12f sind jeweils an einem stirnseitigen Ende des Elektromotors 2 oder des Wechselrichters 3 angeordnet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zweiten, V-förmigen Kühlelemente 12a - 12f an der freien Stirnseite des Wechselrichters 3 angeordnet, beispielsweise ohne diese zu berühren.
Um einen durchgehenden Strömungspfad für ein Kühlmittel zu bilden, ist vorgesehen, dass jeweils zwei der ersten, hohlstabförmigen oder rohrförmigen Kühlelemente 11 a - 111 an deren anderem Ende über ein drittes, bogenförmiges Kühlelement 13a, 13b, 13c, 13d, 13e zur Durchleitung des Kühlmittels miteinander verbunden sind. Von diesen bogenförmigen Kühlelementen 13a, 13b, 13c, 13d, 13e gelangt das Kühlmittel über einen Zwischenkühler 19 mit vierten Kühlelementen 19.1 und Zwischenkühlkanäle 20 zu der ersten Verdichtungsstufe 4 des Kompressors 1 .
An der von der ersten Verdichtungsstufe 4 abgewandten Stirnseite des Kompressors 1 sind demnach sechs V-förmige, zweite Kühlelemente 12a - 12f angeordnet, welche mit deren spitzen Ende radial nach innen zur Drehachse 6 ausgerichtet sind und dadurch die zugeordnete Stirnseite der Elektromaschine zusätzlich kühlen. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Kompressors 1 sind radial außen fünf bogenförmige, dritte Kühlelemente 13a, 13b, 13c, 13d, 13e angeordnet.
In der Fig. 1 ist die Strömungsrichtung der angesaugten Umgebungsluft 40 beziehungsweise der Druckluft mit gestrichelter Linie gezeichneten Pfeilen und die Strö- mungsrichtung des Kühlmittels mit durchgezogener Linie gezeichneten Pfeilen erkennbar gemacht.
Wie insbesondere die Fig. 3 zeigt, sind die V-förmigen, zweiten Kühlelemente 12a - 12f an der von der ersten Verdichtungsstufe 4 abgewandten Stirnseite des Elektromotors 2 mittels einer ersten Abdeckung 14 abgedeckt. In dieser Ausführungsform fixiert die erste Abdeckung 14 die Position der V-förmigen Kühlelemente 12a - 12f zueinander. Diese erste Abdeckung 14 kann an ihrer dem ersten Verdichter 4 zugewandten Seite aber auch hier nicht erkennbare kreissegmentförmige Strömungskanäle aufweisen, welche anstelle der V-förmigen Kühlelemente 12a - 12f das Kühlmittel zwischen den jeweils zugeordneten ersten Kühlelementenl 1 a - 1 11 weiterleiten.
An der axial gegenüberliegenden Stirnseite des Elektromotors 2, also der ersten Verdichtungsstufe 4 zugewandt, sind gemäß Fig. 1 die dritten, bogenförmigen Kühlelemente 13a - 13e angeordnet. Gemäß einer dazu alternativen und in den Figuren 4a und 4b dargestellten Ausführungsform sind anstelle der bogenförmigen Kühlelemente 13a - 13e in einer zweiten Abdeckung 15 bogenförmige Strömungskanäle ausgebildet, deren Positionen zur Vereinfachung mit den Bezugsziffern der bogenförmigen Kühlelemente 13a - 13e markiert sind. Die Fig. 4a zeigt die zweite Abdeckung 15 in der Ansicht von ihrer elektromotornahen Rückseite betrachtet, mit welcher diese zweite Abdeckung 15 stirnseitig an dem Stator 34 des Elektromotors 2 anliegt. Die Fig. 4b zeigt die zweite Abdeckung 15 von deren Vorderseite aus gesehen, also von der dem Elektromotor 2 abgewandten Seite, welche demnach zur ersten Verdichtungsstufe 4 hin zeigt.
Die zweite Abdeckung 15 trägt gemäß Fig. 3 zudem einen ersten Kühlmittelverbindungskanal 16, welcher das hinsichtlich der Strömungsrichtung des Kühlmittels letzte hohlstabförmige oder rohrförmige Kühlelement 111 direkt oder über den Zwischenkühler 19 mit dem Kühlmantel 17 der erster Verdichtungsstufe 4 verbindet. Dieser Kühlmantel 17 umgibt die erste Verdichtungsstufe 4 axial und zumindest teilweise radial. Der Kühlmantel 17 dient zum Abkühlen der Spiralen der ersten Verdichtungsstufe 4, mit welcher die angesaugte Luft zu Druckluft verdichtet wird. Ausgangsseitig ist der Kühlmantel 17 der ersten Verdichtungsstufe 4 über einen zweiten Kühlmittelverbindungskanal 18 mit einem in den Figuren 1 bis 7 nicht erkennbaren Nachkühler 29 verbunden. Der Nachkühler 29 dient zur Abkühlung des in der ersten Verdichtungsstufe 4 erwärmten Kühlmittels. Von dem Nachkühler 29 gelangt das Kühlmittel zu einem zum Beispiel in der Fig. 8 dargestellten zweiten Verdichter 5, und von dort über eine Rücklaufleitung 9.1 zum Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs.
Die in den Figuren 3, 4a, 4b, 5a, 5b in einer Zusammenbausituation dargestellte zweite Abdeckung 15 und eine dritte Abdeckung 24 sind jeweils als Adapter zur Übertragung von Kühlmittel und/oder zur Übertragung von Druckluft zwischen den genannten Kühlbauteilen sowie zwischen den genannten pneumatischen Bauteilen vorgesehen und entsprechend ausgebildet. Die Figuren 5a und 5b zeigen die dritte Abdeckung 24 des Zwischenkühlers 19 in der Ansicht von ihrer Rückseite (Fig. 5a), welche dem Elektromotor 2 stirnseitig zugewandt ist, sowie in der Ansicht von ihrer Vorderseite (Fig. 5b), welche vom Elektromotor 2 stirnseitig abgewandt ist. Mittels der dritten Abdeckung 24 sind Zwischenkühlkanäle 20 über eine Zwischenkühlerverbindungsleitung 21 und letztlich eine Rücklaufleitung 9.1 an einen ausgangsseitigen Anschluss 9 des Kühlsystems 10 des Nutzfahrzeugs anschließbar.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Detail. Die ersten Kühlelemente 11 a - 111 und gegebenenfalls weitere der vorhandenen Kühlelemente können demnach mit geometrisch kon- turierten Einlagen 30 ausgebildet oder bestückt sein, mittels denen beim Durchströmen der Kühlelemente im Kühlmittel Turbulenzen verursacht werden, welche eine verbesserte Wärmeübertragung von dem strömenden Kühlmittel an die Innenwand dieser Kühlelemente 11 a - 111 ermöglichen. Dies ist schematisch am Beispiel eines aufgeschnittenen hohlstabförmigen ersten Kühlelements 11 a in Fig. 6 dargestellt, in dem eine zickzackförmig ausgebildete Einlage 30 angeordnet ist. Diese Einlage 30 ist beispielsweise als ein Kunststoff-Inlay ausgebildet und in das genannte Kühlelement 11 a eingepresst worden. Grundsätzlich können all diejenigen Flächen, welche mit dem strömenden Kühlmittel in Kontakt kommen, mit solchen oder ähnlichen Einlagen 30 versehen sein.
In Fig. 7 ist zudem deutlich erkennbar, dass die hohlstabförmigen oder rohrförmigen ersten Kühlelemente 1 1 a - 1 11 mit dem geringsten radialen Abstand a1 zur Drehachse 6 der Antriebswelle 33 des Elektromotors 2 angeordnet sind und sich parallel zu dieser Drehachse 6 erstrecken. Die Zwischenkühlkanäle 20 weisen den zweitgrößten radialen Abstand a2 zur Drehachse 6 auf, während die pneumatischen Verbindungskanäle 23 zur Weiterleitung der komprimierten Druckluft mit einem dritten radialen Abstand a3 am weitesten radial außen und parallel zur Drehachse 6 angeordnet sind. Hierdurch sind diese pneumatischen Verbindungskanäle 23 im Betrieb des Kompressors am besten gegen die Wärme des Elektromotors 2, des Wechselrichters 3 und der Verdichtungsstufen 4 geschützt.
Im vorliegenden Beispiel sind die hohlstabförmigen oder rohrförmigen ersten Kühlelemente 1 1 a - 1 11, die V-förmigen zweiten Kühlelemente 12a - 13f, die bogenförmigen dritten Kühlelemente 13a - 13e, der Kühlmantel 17 der ersten Verdichtungsstufe 4, die Zwischenkühlkanäle 20 und die Abdeckungen 14, 15 im Strömungsfluss des Kühlmittels in Reihe zueinander angeordnet. Dieses erste Kühlsystem 7.1 entspricht hinsichtlich der Reihenschaltung des Kühlmittelflusses einem ebenfalls in Reihe geschalteten zweiten Kühlsystem 7.2 gemäß dem in Fig. 8 gezeigten Kompressor- Schaltbild, wobei die Reihenfolge der durchströmten Komponenten abweichen kann.
Da es sich bei einem Kühlsystem um einen Kreislaufsystem handelt, in dem ein Kühlmittel ständig zirkuliert, ist bei der Reihenschaltung lediglich wichtig, dass die zu kühlenden Komponenten nacheinander durchströmt werden, jedoch nicht in welcher Reihenfolge. Dies ist auch nur ein mögliches Beispiel. Der Fachmann wird die V- förmigen zweiten Kühlelemente 12a - 13f, die bogenförmigen dritten Kühlelemente 13a - 13e und die Abdeckungen 14, 15 derart anpassen können, um weitere Kühlsysteme mit seriellen, parallelen oder separaten Strömungszweigen auszubilden. Beispiele für verschiedene mögliche Schaltschemata sind in den Kompres- sor-Schaltbildern der Figuren 8 bis 1 1 dargestellt, welche nachfolgend beschrieben werden.
Die Fig. 8 zeigt demnach ein Schaltschema eines dem bisher beschriebenen ersten Kühlsystem 7.1 in seiner Funktionalität weitgehend vergleichbaren zweiten Kühlsystem 7.2 und ein zugehöriges Schema eines Druckluftkreises P des Kompressors 1. Das zweite Kühlsystem 7.2 ist demnach über eine Vorlaufleitung 8.1 an den eingangsseitigen Anschluss 8 sowie über eine Rücklaufleitung 9.1 an den ausgangsseitigen Anschluss 9 des Kühlsystems 10 eines Nutzfahrzeugs angeschlossen. Über den eingangsseitigen Anschluss 8 strömt das Kühlmittel aus dem Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs in das Kühlsystem 7.2 des Kompressors 1 ein, und über den ausgangsseitigen Anschluss 9 strömt das Kühlmittel aus dem Kühlsystem 7.2 des Kompressors 1 zurück in das Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs. Auf diese Weise zirkuliert das Kühlmittel in einem fortwährenden Kreislauf. Dabei wird die Kühlmittelströmung mittels einer regelbaren Kühlmittelpumpe 26 des Kühlsystems 10 des Nutzfahrzeugs, soweit eine solche in dem Kühlsystem 10 vorgesehen ist, gesteuert.
Bei den Kühlsystemen 7.2, 7.3, 7.4 gemäß den Figuren 8 bis 10 ist zur Steuerung und Regelung des Wärmeübergangs sowie zur optimalen Kühlleistung jeweils eine erste regelbare Drossel 27 in Strömungsrichtung hinter dem eingangsseitige Anschluss 8 angeordnet, welche den Volumenstrom des Kühlmittels regelt. Diese Regelung erfolgt derart, dass im Falle eines erhöhten Kühlmittelgegendruckes der überschüssige Volumenstrom über eine zweite regelbare Drossel 28 direkt über den ausgangsseitigen Anschluss 9 abgeleitet werden kann. Der Kühlmittelfluss bezieht den Elektromotor 2, den Zwischenkühler 19, die erste Verdichtungsstufe 4, den Nachkühler 29 und die zweite Verdichtungsstufe 5 in einem durchgehenden Kreislauf ein.
Im Unterschied zu dem ersten Kühlsystem 7.1 des Kompressors 1 gemäß den Figuren 1 bis 7 wird das Kühlmittel bei den Kühlsystemen 7.2, 7.3 gemäß den Figuren 8 und 9 nach dem zuerst erfolgenden Kühlen des Elektromotors 2 und gegebenenfalls des Wechselrichters 3 zu dem Zwischenkühler 19 geleitet, in dem die von der ersten Verdichtungsstufe 4 verdichtete Luft gekühlt wird. Erst anschließend wird das Kühl- mittel zu der ersten Verdichtungsstufe 4 geführt, um deren Bauteile zu kühlen. Sodann wird das Kühlmittel zu einem Nachkühler 29 geleitet, wo von der zweiten Verdichtungsstufe 5 komprimierte Luft gekühlt wird. Schließlich wird das Kühlmittel zu der zweiten Verdichtungsstufe 5 geführt, um dort deren Bauteile zu kühlen. Letztlich wird das Kühlmittel von der zweiten Verdichtungsstufe 5 über die Rücklaufleitung 9.1 zurück zu dem Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs geleitet.
In dem Druckluftkreis P saugt die durch den Elektromotor 2 angetriebene erste Verdichtungsstufe 4 über einen Lufteinlass P1 Umgebungsluft 40 an, verdichtet diese und führt die so erzeugte Druckluft dann über einen Verdichtungsstufenausgang 22 der ersten Verdichtungsstufe 4, mindestens einem Verbindungskanal 23 und weiter über ein erstes Rückschlagventil P7 und den Zwischenkühler 19 zu dem pneumatischen Eingang 23.1 der in Fig. 7 und Fig. 8 dargestellten zweiten Verdichtungsstufe 5. Die zweite Verdichtungsstufe 5 kann ebenfalls einen Kühlmantel wie beschrieben oder ähnlich aufweisen.
Der pneumatische Verdichtungsstufenausgang 22 der ersten Verdichtungsstufe 4 und die Verbindungskanäle 23 bilden eine pneumatische Verbindungseinrichtung 25 zum pneumatischen Verbinden der zwei Verdichtungsstufen 4, 5 über den Zwischenkühler 19. Die Zwischenkühlkanäle 20 wirken wegen deren Nähe auf die pneumatischen Verbindungskanäle 23 ein, um die darin strömende Druckluft zu kühlen (siehe Fig. 7).
Die zweite Verdichtungsstufe 5 wird ebenfalls durch den Elektromotor 2 angetrieben und saugt die in der ersten Verdichtungsstufe 4 vorverdichtete Luft an. Anschließend strömt die Druckluft über den Nachkühler 29 in Richtung zu einem ersten Druckluftauslasses P2.
In dem Kompressor-Schaltbild gemäß Fig. 8 ist zudem ein Ventilblock P4 dargestellt, welcher ein 5/3-Wegeventil P5 und ein 2/2-Wegeventil P6 aufweist, welche als elektrisch ansteuerbare Magnetventile ausgebildet sind. Außerdem ist ein zweites Rückschlagventile P8 vorhanden. Diese Schaltmittel dienen dazu, die in der ersten Verdichtungsstufe 4 und/oder die in der zweiten Verdichtungsstufe 5 erzeugte Druckluft an den ersten Druckluftauslass P2 und/oder an einen zweiten Druckluftauslass P3 zu führen, sowie mittels der beiden Rückschlagventile P7, P8 eine Rückströmung von Druckluft in die beiden Verdichter 4, 5 auszuschließen. Dies ist für die Erfindung jedoch nicht relevant und muss daher hier nicht weiter erläutert werden.
Zudem sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Strömungsrichtungen des Kühlmittels und der Luft parallel oder entgegengesetzt zueinander gerichtet sein können. Dies kann gemäß Fig. 8 vorab durch ein einfaches Vertauschen des eingangsseitigen Anschlusses 8 und des ausgangsseitigen Anschlusses 9 eingerichtet werden.
Die Fig. 9 zeigt ein drittes Kühlsystem 7.3, bei dem zwischen dem eingangsseitigen Anschlusses 8 und des ausgangsseitigen Anschlusses 9 zusätzlich ein Umschaltventil 31 angeordnet ist. Dadurch kann die Strömungsrichtung des Kühlmittels im Betrieb des Kompressors 1 entgegengesetzt umgeschaltet werden. Im Übrigen ist das dritte Kühlsystem 7.3 baugleich mit dem zweiten Kühlsystem 7.2 gemäß Fig. 8.
Fig. 10 zeigt ein viertes Kühlsystem 7.4, bei dem sich der eingangsseitigen Anschlusses 8 in fünf Kühlmittelzweige 7.4a, 7.4b, 7.4c, 7.4d, 7.4e aufteilt ist, welche im Kühlmittelfluss parallel zueinander geschaltet sind. Jeder der Komponenten Elektromotor 2, erste Verdichtungsstufe 4, zweite Verdichtungsstufe 5, Zwischenkühler 19 und Nachkühler 29 ist jeweils ein Kühlmittelzweig 7.4a, 7.4b, 7.4c, 7.4d, 7.4e zugeordnet. Der Druckluftkreis P ist so wie bei den zuvor beschrieben Kühlsystemen 7.2 und 7.3 ausgebildet.
Schließlich zeigt Fig. 11 ein fünftes Kühlsystem 7.5, bei dem für die fünf Komponenten Elektromotor 2, erste Verdichtungsstufe 4, zweite Verdichtungsstufe 5, Zwischenkühler 19 und Nachkühler 29 jeweils ein eigener Kühlmittelzweig 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e mit jeweils einem eingangsseitigen Anschlusses 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und jeweils einem ausgangsseitigen Anschlusses 9a, 9b, 9c, 9d, 9e zum Anschließen an das Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs vorhanden ist. Dieses fünfte Kühlsystem 7.5 ist sehr variabel steuerbar und regelbar, da jeder der fünf Kühlmittelzweige 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e unabhängig voneinander betrieben werden kann. Sofern geeignete Mittel zur Steuerung und Regelung sowie Schaltmittel in dem Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs vorhanden sind, können diese Kühlmittelzweige
7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e einzeln eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Grundsätzlich können die fünf Kühlmittelzweige 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e bei diesem Ausführungsbeispiel bei Bedarf mit verschiedenen Kühlmitteln betrieben werden.
Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)
Kompressor
Elektromotor
Wechselrichter
Erste Verdichtungsstufe
Zweite Verdichtungsstufe
Drehachse der Antriebswelle des Elektromotors.1 Erstes Kühlsystem des Kompressors (1 . Ausführungsform).2 Zweites Kühlsystem des Kompressors (2. Ausführungsform).3 Drittes Kühlsystem des Kompressors (3. Ausführungsform).4 Viertes Kühlsystem des Kompressors (4. Ausführungsform).4a - 7.4e Kühlmittelzweige des Kühlsystems 7.4 .5 Fünftes Kühlsystem des Kompressors (5. Ausführungsform).5a - 7.5e Kühlmittelzweige des Kühlsystems 7.5
Eingangsseitiger Anschluss für das Kühlsystem 7.2.1 Vorlaufleitung a Eingangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5ab Eingangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5bc Eingangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5cd Eingangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5de Eingangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5e
Ausgangsseitiger Anschluss für das Kühlsystem 7.2.1 Rücklaufleitung a Ausgangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5ab Ausgangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5bc Ausgangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5cd Ausgangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5de Ausgangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5e0 Kühlsystem des Nutzfahrzeugs 1 a - 1 11 Erste Kühlelemente, Motor- und Wechselrichter-Kühlkanäle 12a - 12f Zweite Kuhlelemente, V-formige Verbindungsstücke
13a - 13e Dritte Kühlelemente, bogenförmige Verbindungsstücke
14 Erste Abdeckung
15 Zweite Abdeckung
16 Erster Kühlmittelverbindungskanal
17 Kühlmantel der ersten Verdichtungsstufe 4
18 Zweiter Kühlmittelverbindungskanal
19 Zwischenkühler
19.1 Viertes Kühlelement
20 Zwischenkühlkanal des Zwischenkühlers
21 Zwischenkühlerverbindungsleitung
22 Pneumatischer Ausgang der ersten Verdichtungsstufe 4
23 Verbindungskanal der ersten Verdichtungsstufe 4
23.1 Pneumatischer Eingang der zweiten Verdichtungsstufe 5
24 Dritte Abdeckung
25 Pneumatische Verbindungseinrichtung
26 Kühlmittelpumpe
27 Erste Drossel
28 Zweite Drossel
29 Nachkühler
30 Konturierte Einlage
31 Umschaltventil
32 Gehäuse des Kompressors
33 Antriebswelle des Elektromotors
34 Rotor des Elektromotors
35 Stator des Elektromotors
40 Luft, Umgebungsluft a1 Erster radialer Abstand von der Drehachse der Antriebswelle a2 Zweiter radialer Abstand von der Drehachse der Antriebswelle a3 Dritter radialer Abstand von der Drehachse der Antriebswelle
P Druckluftkreis
P1 Lufteinlass P2 Erster Druckluftauslass
P3 Zweiter Druckluftauslass
P4 Ventilblock
P5 5/3-Wegeventil
P6 2/2-Wegeventil
P7 Erstes Rückschlagventil
P8 Zweites Rückschlagventil

Claims

26 Patentansprüche
1. Mehrstufiger elektrisch antreibbarer Kompressor (1 ) zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage eines Nutzfahrzeugs, wobei der Kompressor (1 ) ein mittels eines fluiden Kühlmittels betreibbares Kühlsystem (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4, 7.5) aufweist, welches an ein Kühlsystem (10) des Nutzfahrzeugs anschließbar ist, wobei der Kompressor (1 ) als eine Drehverdichtungseinheit ausgebildet ist und einen Elektromotor (2) aufweist, wobei der Kompressor (1 ) einen Wechselrichter (3) aufweist, welcher zur Energieversorgung sowie zur Steuerung und Regelung des Elektromotors (2) ausgebildet ist, und bei dem der Kompressor (1 ) eine erste Verdichtungsstufe (4) sowie wenigstens eine zweite Verdichtungsstufe (5) aufweist, welche über eine Verbindungseinrichtung (25) mit einem Zwischenkühler (19) pneumatisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4, 7.5) eine Mehrzahl von hinsichtlich deren Funktion, Anordnung und Geometrie unterschiedlichen, von dem Kühlmittel durchströmbare Kühlelemente (11 a, 11 b, 11 c, 11 d, 11 e,
11f, 11g, 11 h, 11 i, 11 j, 11 k, 111; 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f; 13a, 13b, 13c, 13d, 13e; 16, 17, 18, 19.1 , 20, 21 ) aufweist, welche zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses (32) des Kompressors (1 ) angeordnet sind, und welche bei deren Anordnung innerhalb des Gehäuses (32) unterschiedliche radiale Abstände (a1 , a2, a3) zur Drehachse (6) der Antriebswelle (33) des Elektromotors (2) aufweisen sowie mit unterschiedlicher radialer Ausrichtung derer Längserstreckung angeordnet sind.
2. Kompressor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Kühlsystem (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4, 7.5) erste, hohlstabförmige oder rohrförmige Kühlelemente (11 a, 11 b, 11 c, 11 d, 11 e, 11 f , 11g, 11 h, 11 i, 11 j, 11 k, 111) zur Kühlung des Elektromotors (2) und des Wechselrichters (3) aufweist, dass diese ersten Kühlelemente (11 a - 111) radial oberhalb des Elektromotors (2) sowie des Wechselrichters (3) in Umfangsrichtung des Kompressors (1 ) nebeneinander angeordnet sind und sich mit einem ersten radialen Abstand (a1 ) zur Drehachse (6) des Elektromotors (2) parallel zu dieser erstrecken, dass jedes dieser ersten Kühlelemente (11 a - 111) mit dessen einem Ende mit einem ersten Schenkel eines zweiten, V-förmigen Kühlelementes (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f) verbunden ist, dass jedes dieser zweiten, V-förmigen Kühlelemente (12a - 12f) an seinem zweiten Schenkel mit einem weiteren ersten Kühlelement (11 a - 111) verbunden ist, dass die zweiten, V-förmigen Kühlelemente (12a - 12f) jeweils an einem stirnseitigen Ende des Elektromotors (2) oder des Wechselrichters (3) angeordnet sind, und dass jeweils zwei dieser ersten, hohlstabförmigen oder rohrförmigen Kühlelemente (11 a - 111) an deren anderem Ende über ein drittes, bogenförmiges Kühlelement (13a, 13b, 13c, 13d, 13e) zur Durchleitung des Kühlmittels miteinander verbunden sind.
3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkühler (19) vierte Kühlelemente (19.1 ) aufweist, welche radial oberhalb des Elektromotors (2) und des Wechselrichters (3) angeordnet sind und sich mit einem zweiten radialen Abstand (a2) parallel zur Drehachse (6) des Elektromotors (2) erstrecken.
4. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (25) zum pneumatischen Verbinden der Verdichtungsstufen (4, 5) mit deren Verbindungskanälen (23) in einem dritten radialen Abstand (a3) parallel zur Drehachse (6) des Elektromotors (2) angeordnet ist.
5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste radiale Abstand (a1 ) kleiner ist als der zweite radiale Abstand (a2), und dass der zweite radiale Abstand (a2) kleiner ist als der dritte radiale Abstand (a3).
6. Kompressor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungsstufen (4, 5) jeweils einen kühlbaren Kühlmantel (17) aufweisen, welcher eingangsseitig über einen ersten Kühlmittelverbindungskanal (16) mit einem ersten Kühlelement (111) verbunden ist, und welcher ausgangsseitig über einen zweiten Kühlmittelverbindungskanal (18) mit einem Zwischenkühler (19) verbunden ist. 7. Kompressor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Kühlsystem (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4,
7.5) des Kompressors (1 ) ausgangsseitig ein Nachkühler (29) integriert ist.
8. Kompressor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Kühlelemente (1 1 a - 1 11, 12a - 12f, 13a -13e, 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 29) eine geometrisch konturierte, Turbulenzen im strömenden Kühlmittel erzeugende Einlage (30) angeordnet ist.
9. Kompressor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Kühlsystem (7.1 , 7.2, 7.3) des Kompressors (1 ) integrierten zu kühlenden Komponenten, nämlich Elektromotor (2), Wechselrichter (3), Zwischenkühler (19), erste Verdichtungsstufe (4), Nachkühler (29) und zweite Verdichtungsstufe (5) im Strömungsfluss eines Kühlmittels in Reihe zueinander angeordnet sind, wobei das Kühlsystem (7.1 , 7.2, 7.3) des Kompressors (1 ) genau einen eingangsseitigen Anschluss (8) sowie genau einen ausgangsseitigen Anschluss (9) zum Anschließen an das Kühlsystem (10) des Nutzfahrzeugs aufweist.
10. Kompressor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der in das Kühlsystem (7.4) des Kompressors (1 ) integrierten zu kühlenden Komponenten, nämlich erste Verdichtungsstufe (4), Elektromotor (2), Wechselrichter (3), Zwischenkühler (19), zweite Verdichtungsstufe (5) und Nachkühler (29), im Strömungsfluss eines Kühlmittels parallel zueinander angeordnet sind, wobei sich ein eingangsseitiger Anschluss (8) sowie ein ausgangsseitiger Anschluss (9) des Kühlsystems (7.4) des Kompressors (1 ) jeweils mehrfach verzweigen.
11 . Kompressor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Kühlsystem (7.5) des Kompressors (1 ) integrierten zu kühlenden Komponenten, nämlich erste Verdichtungsstufe (4), Elektromotor (2), Wechselrichter (3), Zwischenkühler (19), zweite Verdichtungsstufe (5) und Nachkühler (29), in mehreren separaten Strömungszweigen (7.5a - 7.5e) nur eines Kühlmittels oder 29 mehrerer verschiedener Kühlmittel angeordnet sind, wobei das Kühlsystem (7.5) mehrere eingangsseitige Anschlüsse (8a - 8e) sowie mehrere ausgangsseitige Anschlüsse (9a - 9e) aufweist.
12. Kühlsystem (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4, 7.5) eines mehrstufigen elektrisch antreibbaren Kompressors (1 ), zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage, welcher die Merkmale von wenigstens einem der vorherigen Vorrichtungsansprüche aufweist.
13. Kühlsystem (10) eines Nutzfahrzeugs zur Kühlmittelversorgung eines Kühlsystems (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4, 7.5) eines Kompressors (1 ), welcher die Merkmale von wenigstens einem der vorherigen Vorrichtungsansprüche aufweist, wobei das Kühlsystem (10) des Nutzfahrzeugs eine in ihrer Pumpleistung regelbare Kühlmittelpumpe (26) aufweist.
14. Nutzfahrzeug, mit einem Kühlsystem (10) sowie mit einem Kompressor (1 ) zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage, welches die Merkmale von wenigstens einem der vorherigen Vorrichtungsansprüche aufweist.
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