CN101253327B - 多缸的干式运转的带有冷却空气流的活塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多缸的干式运转的活塞式压缩机，用于产生压缩空气，该活塞式压缩机具有一个用于可旋转地支承曲轴(2)的曲轴箱(1)，在该曲轴上旋转地支承连杆(3a、3b)，连杆的数量与带有各一个配属的互相反向运动的气缸(6a、6b)的活塞(5a、5b)数量相应，其中设有用于因泵效应而产生经过曲轴箱(1)内部的冷却空气流的装置，所述泵效应通过活塞(5a、5b)的运动循环引起，其中为了支持泵效应，每个活塞(5a、5b)在一个自己的腔(10a、10b)内工作，所述的腔通过设置在曲轴箱(1)内的并且包围曲轴(2)的分隔装置产生，以便在各腔(10a、10b)内产生不同压缩比。

Description

多缸的干式运转的带有冷却空气流的活塞式压缩机

技术领域

本发明涉及一种多缸的干式运转的活塞式压缩机，用于产生压缩空气，该活塞式压缩机具有一个用于可旋转地支承曲轴的曲轴箱，在该曲轴上旋转支承连杆，连杆的数量与带有各一个配属的气缸的互相反向运动的活塞数量相应，其中设有用于因泵效应产生经过曲轴箱内部的冷却空气流的装置，所述泵效应通过活塞的运动循环引起。

背景技术

一种这样的活塞式压缩机例如用在商用车或者甚至轨道车辆的压缩空气生产系统内。当用在商用车中时由活塞式压缩机产生的压缩空气除了驱动制动设备外也用于驱动空气弹簧设备。因为随之而来的相当高的压缩空气需求量，在此大部分使用多级活塞式压缩机，所述活塞式压缩机相应构成为多级的。用这种多级活塞式压缩机可以在短的时间间隔内产生所需的压缩空气需求量。

过去尤其在商用车中使用油润滑的活塞式压缩机。无油的也就是干式运转的压缩机方案到目前为止不能实现，因为由于高的构件温度不能实现必需的构件寿命，所述高的构件温度由于在极小的结构空间内高的转数和功率密度而产生。

在油润滑的活塞式压缩机中产生的压缩空气是含油的。在空气干燥时出现的冷凝物由于含油出于环保的原因必须收集在可加热的容器内，并且在定期的时间间隔内排出和回收。这导致提高的维护成本。此外在低负荷的冬季运行时在传统的油润滑的活塞式压缩机的油循环中经常出现形成乳状液的问题。在商用车中使用油润滑的活塞式压缩机时有特殊的问题。在柴油机旁边用法兰连接的直接驱动的活塞式压缩机用高的转数和功率密度运行，由此也引起较大量的油进入到气动系统内，这必然导致串联在后面的部件的染油。在极端情况下由于高的热负荷可能出现焦化，所述焦化由压缩空气带入到气动系统中，并且导致管路横截面的变窄，这造成对串联在后面的气动设备的损坏。出于所有上述原因，干式运转的活塞式压缩机是有利的。

在一般现有技术中干式运转的活塞式压缩机是已知的，其中通过曲轴箱导入需要压缩的吸入空气，以便由此降低轴承温度。然而这造成无益地加热吸入空气，由此引起压缩最终温度的提高，由此又提高压缩机的整体温度水平。因此所述技术解决方案证明是不合适的，尤其对于高的热负荷的单级压缩机。

由DE 101 38 070 A1已知一种同类的多缸的干式运转的活塞式压缩机，该活塞式压缩机在此按两级压缩机的类型构成，并且就这点而言具有一个带有大的活塞直径的低压级和一个串联在后面的带有小的活塞直径的高压级。在所述活塞式压缩机中借助于相应止回阀由于活塞的运动循环产生泵效应。泵效应用于产生经过曲轴箱的冷却空气流。冷却空气流首先用于气缸的水套冷却，但是也用于曲轴箱的换气。然而所述实施方式的缺点在于换气装置不能完全集成到活塞式压缩机内。侧面的冷却空气输入装置和附加的用于清洁冷却空气的过滤系统是必需的，以便避免脏物和水可能聚集在曲轴箱内。然而特别的缺点在于，所述的各个活塞在曲轴箱内的泵效应在偶数个的、相同直径的、互相反向地运动的活塞的情况下实际上互相抵消。

发明内容

因此本发明的目的是，如下进一步改进上述类型的多缸的干式运转的活塞式压缩机，即使在由于反向的活塞泵效应不够时也产生足够的冷却空气流。

所述目的利用一种多缸的干式运转的活塞式压缩机来解决，该活塞式压缩机用于产生压缩空气，该活塞式压缩机具有一个用于可旋转地支承曲轴的曲轴箱，在该曲轴上旋转地支承连杆，连杆的数量与带有各一个配属的气缸的互相反向运动的活塞数量相应，其中设有用于因泵效应而产生经过曲轴箱内部的冷却空气流的装置，所述泵效应通过活塞的运动循环引起，其特征在于：为了支持泵效应，每个活塞在一个自己的腔内工作，所述的腔通过设置在曲轴箱内的并且包围曲轴的分隔装置产生，使得在各腔内产生不同压缩比。

本发明包括如下的技术教导，为了支持泵效应，每个活塞在一个自己的腔内工作，所述的腔通过设置在曲轴箱内且包围曲轴的分隔装置产生，以便在各腔内产生不同压缩比。

按本发明的解决方案的优点尤其在于，现在例如即使在带有两个相同直径的反向活塞时通过运动循环可以实现用于产生冷却空气流的泵效应。在此产生腔的分隔装置不必绝对互相密封地隔开两个腔。少量的溢流损失完全是可以容忍的。结果可以建立高输送效率的环保的干式运转的活塞式压缩机，该活塞式压缩机的温度水平保持在临界之下。因此按本发明的多缸的干式运转的活塞式压缩机也适合于直接用法兰连接在商用车的柴油机旁边。在此存在的受限制狭窄的安装空间证明是足够的，因为由于按本发明的解决方案，多缸的干式运转的活塞式压缩机的结构相当小的实施方式是可能的。

优选作为用于构成配属于活塞的腔的分隔装置可以设有一个用于曲轴的装入到曲轴箱内的密封的中间轴承。中间轴承除了附加的用于曲轴的支承位置之外也保证曲轴箱的腔之间的足够密封的分开。此外也可能的是，使用一个代替中间轴承装入到曲轴箱内的动态的径向密封元件作为分隔装置。径向密封元件当然也可以位置固定地设置在曲轴上，并且相对于曲轴箱动态地密封。

有利地，至少一个按止回阀类型构成的用于冷却空气的进气阀设置在气缸盖的进气接管区域内。因为在该位置上过滤的来自环境的用于按本发明的措施的冷却空气是可以分岔的。此外也可能的是，用于冷却空气的进气阀集成在一个与气缸盖相邻设置的带有压缩机阀的阀板内。在所述情况中可以放弃一个单独的用于设置在气缸盖内的压缩空气进气阀的阀板。这减少了所需构件的数量。

优选一个同样按止回阀类型构成的用于冷却空气的排气阀设置在曲轴箱的底面上。因为在该位置上用过的被加热的冷却空气可以以合适的方式排出到环境中。不仅进气阀而且排气阀可以构成为耐用的片式阀。

按另一种改进本发明的措施建议，由进气阀吸入的冷却空气汇集在阀板的腔内，并且紧接着通过由此开始的通道到达到曲轴箱内。通道优选构成为外置的管路，以便避免在经过气缸区域时加热冷却空气。此外也可以想象的是，将通道集成到气缸壁内，以便冷却空气从气缸盖区域出发被输送到曲轴箱的配属的腔内。

附图说明

下面与对本发明的一种优选实施例的描述一起借助于唯一的附图详细给出其他改进本发明的措施。附图示出一种双缸的干式运转的带有内部冷却空气流导向装置的活塞式压缩机的纵向剖面图。

具体实施方式

按照附图，由未进一步示出的驱动单元产生的旋转运动用于驱动可旋转地支承在曲轴箱1内的曲轴2。在曲轴2上通过设置在其间的滚动轴承4a和4b互相相邻地支承连杆3a和3b。在配属的连杆3a或3b的每个与滚动轴承4a和4b对置的端部上设置一个活塞5a和5b。两个活塞5a、5b在各一个配属的气缸6a和6b内运行，并且按照曲轴2的限制反向运动。两个活塞5a和5b具有相同大小的直径。

由活塞5a和5b吸入的过滤的环境空气通过相应配属的进气接管7a或7b到达到压缩机内部内。进气接管7a和7b设置在活塞式压缩机的气缸盖8上。一个位于气缸盖8与气缸6a和6b之间的阀板9具有对于压缩环境空气必需的止回阀结构。

活塞式压缩机具有用于产生经过曲轴箱1内部的冷却空气流的装置。冷却空气流通过活塞5a和5b的运动循环产生。为了实现由此引起的泵效应，每个活塞5a和5b在一个自己的曲轴箱侧的腔10a和10b内工作。腔10a和10b由一个作为分隔装置装入到曲轴箱1内的密封的中间轴承11构成。

在进气接管7a或7b区域内，每个腔10a和10b配设一个用于冷却空气的进气阀12a或12b。进气阀12a和12b构成为片式阀(Lammellenventil)。从这儿开始吸入的冷却空气到达到阀板9的一个腔13a或13b内，并且由此通过外置的通道14a和14b到达到曲轴箱1内，也就是到相应配属的腔10a或10b内。加热的冷却空气通过相应配属的排气阀15a或15b离开腔10a和10b。排气阀15a和15b同样构成为片式阀。

本发明不局限于上面描述的优选实施例。因此更确切地说包括在权利要求书的保护范围内的变化也是可以想像的。

例如也可能的是，活塞式压缩机构成为带有至少一个低压级和至少一个接着的高压级的多级活塞式压缩机。按本发明的用于改进泵效应的技术解决方案在可以用在反向运动的偶数和/或奇数个活塞由于数量、冲程或直径不能产生足够大的内部冷却空气流的情况中。

此外不必为每个单独的由分隔装置产生的腔设置一个自己的进气阀或排气阀和自己的冷却空气通道。通过一根共同的通道的相应分岔或者通过附加的通道可以降低所需进气阀和排气阀的数量。

附图标记列表

1   曲轴箱

2   曲轴

3   连杆

4   滚动轴承

5   活塞

6   气缸

7   进气接管

8   气缸盖

9   阀板

10  腔

11  中间轴承

12  进气阀

13  腔

14  通道

15  排气阀

Claims (14)

1.多缸的干式运转的活塞式压缩机，用于产生压缩空气，该活塞式压缩机具有一个用于可旋转地支承曲轴(2)的曲轴箱(1)，在该曲轴上旋转地支承连杆(3a、3b)，连杆的数量与带有各一个配属的气缸(6a、6b)的互相反向运动的活塞(5a、5b)数量相应，其中设有用于因泵效应而产生经过曲轴箱(1)内部的冷却空气流的装置，所述泵效应通过活塞(5a、5b)的运动循环引起，其特征在于：为了支持泵效应，每个活塞(5a、5b)在一个自己的腔(10a、10b)内工作，所述的腔通过设置在曲轴箱(1)内的并且包围曲轴(2)的分隔装置产生，使得在各腔(10a、10b)内产生不同压缩比。

2.根据权利要求1所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：设有一个用于曲轴(2)的、装入到曲轴箱(1)内的、密封的中间轴承(11)作为分隔装置。

3.根据权利要求1所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：设有一个装入到曲轴箱(1)内的动态的径向密封元件作为分隔装置。

4.根据权利要求1所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：至少一个按止回阀类型构成的用于冷却空气的进气阀(12a、12b)设置在气缸盖(8)的进气接管(7a、7b)的区域内。

5.根据权利要求1所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：至少一个按止回阀类型构成的用于冷却空气的进气阀(12a、12b)集成在一个与气缸盖(8)相邻设置的带有压缩机阀的阀板(9)内。

6.根据权利要求4所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：至少一个按止回阀类型构成的用于冷却空气的排气阀(15a、15b)设置在曲轴箱(1)的底面上。

7.根据权利要求5所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：至少一个按止回阀类型构成的用于冷却空气的排气阀(15a、15b)设置在曲轴箱(1)的底面上。

8.根据权利要求6所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：进气阀(12a、12b)和排气阀(15a、15b)构成为片式阀。

9.根据权利要求7所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：进气阀(12a、12b)和排气阀(15a、15b)构成为片式阀。

10.根据权利要求5所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：由进气阀(12a、12b)吸入的冷却空气汇集在阀板(9)的腔(13a、13b)内，并且紧接着通过由此开始的通道(14a、14b)到达到曲轴箱(1)内。

11.根据权利要求10所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：通道(14a、14b)构成为外置的管路，以便避免冷却空气在经过气缸区域时加热。

12.根据权利要求1至11中任何一项所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：设有偶数个的、互相反向运动的、带有各一个配属的气缸(6a、6b)的活塞(5a、5b)，其中活塞(5a、5b)具有基本上相同大小的直径。

13.根据权利要求1至11中任何一项所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：所述活塞式压缩机构成为多级的，包括至少一个低压级和至少一个接着的高压级。

14.根据权利要求1至11中任何一项所述的多缸的干式运转的活塞式压缩机，其特征在于：所述活塞式压缩机构成为用于通过商用车的内燃机运行的法兰式总成。

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