CN103429895B - 用于轨道车辆的无油空气压缩机 - Google Patents

Abstract

用于轨道车辆的无油压缩机，包括多件式压缩机壳体、支承在压缩机壳体的第一开口中的第一活塞缸、支承在压缩机壳体的第二开口中的第二活塞缸以及由压缩机壳体支承的多件式曲轴组件。所述曲轴组件通过各连杆链接至第一和第二活塞缸的活塞。所述连杆链接至与每个活塞相关联的活塞销，且所述活塞销各自由干式润滑剂套筒支承在相关联的活塞上。所述压缩机壳体可具有至少第一壳体部分和第二壳体部分。所述第一壳体部分和第二壳体部分可各自形成半个压缩机壳体，并通过机械紧固件固定在一起。

Description

用于轨道车辆的无油空气压缩机

技术领域

本发明涉及适于用在轨道车辆中、向与轨道车辆相关的气动单元供应压缩空气的空气压缩机领域，尤其涉及用于向与轨道车辆相关的各种气动单元供应压缩空气的无油空气压缩机。

背景技术

通常，为轨道车辆提供气动系统，通过气动系统来操作轨道车辆的制动器。空气压缩机用于向制动器操作中涉及的与轨道车辆相关的一个或多个气动单元供应压缩空气。空气压缩机通常由驱动单元例如电动马达、以及压缩机单元构成，所述压缩机单元通常由数个曲轴驱动的活塞-气缸装置构成。所述曲轴由驱动单元驱动，并包括连杆，以将驱动单元的旋转运动转化为每个活塞的直线运动，从而向下游装置供应压缩空气。螺杆式空气压缩机是本领域中已知的用于此目的压缩机，其也包括在本发明的范围内。此外，轨道车辆中使用的空气压缩机单元可具有单级或多级构造，所述多级构造具有至少一个低压级和一个高压级。

轨道车辆领域中使用的空气压缩机可能需连续运转，或是进行频繁的通断操作。在任一种操作模式下，压缩机运行时的摩擦都会导致形成大量热量。因此，轨道车辆领域中过去主要使用的空气压缩机采用油润滑，以确保在操作过程中能足够冷却。然而，油润滑具有这样的风险：润滑油通常位于活塞式空气压缩机外壳中的压缩机单元壳体内，其能穿透活塞-气缸接口，进入气动系统，这将导致轨道车辆的气动式操作制动器单元遭受油污染。此外，在气动系统必须进行的空气干燥期间产生的冷凝水中通常含有出于环保目的而收集的油。这种冷凝水常存储在可加热容器中，需要以规律间隔排出并处理。这一收集过程增加了保养和处理的费用，且消耗了更多的油。除上述缺点，如果油润滑压缩机单元不频繁使用，或在在有限时间段内使用，例如在寒冷的天气操作，则在这些油润滑的压缩机单元的油路中可能会形成乳化液。

近年来，干式运转的空气压缩机更多地用在轨道车辆领域中。干式运转空气压缩机在壳体内无润滑油的情形下操作，因此被称为“无油”的。在无油空气压缩机中，一种摩擦极低的动力密封装置取代了对活塞移动路径的润滑。全部旋转部件通常设置在滚子轴承上。封装的滚子轴承上设置有随温度稳定、使用寿命长的填充润滑脂。很大程度上避免了阀区的滑动导向部件的使用。由于这些措施，空气压缩机单元不需要使用油润滑。因此，可排除压缩空气被油污染的风险。省却了油路的结果是，无油空气压缩机可具相对轻的构造。在轨道车辆领域，存在着向更轻构造发展的趋势，并且轻质载体结构也更多地用于框架构造。然而，这种轻质载体结构具有多个不利的自然频率，这些自然频率与设置在轻质载体结构中的气动系统的空气压缩机的旋转速度接近。因此，难以充分遵循与结构引发的可容许噪音水平有关的所需规格。

Hartl等人的美国专利6776587和Meyer等人的美国专利7059841是关于无油空气压缩机技术的专利。Meyer等人的专利公开了一种轨道车辆上的无油压缩机设备的装置，其用于向分配给轨道车辆的气动单元供应压缩空气。该装置包括无油空气压缩机，以及与该空气压缩机相连的冷却单元。所述装置还包括具有带至少一个开口的底板的轨道车辆。空气压缩机固定至所述车辆底板的至少一侧上，从而使空气压缩机的主旋转轴大致垂直于车辆底板儿布置。Hartl等人的专利公开了一种双级活塞式空气压缩机设置，其包括曲轴和数个活塞-气缸。这种设置允许形成两个或两个以上的低压级和至少一个高压级。这种设置允许两个或两个以上低压气缸相对于高压级以这样一种方式设置：两个或两个以上的低压气缸是同相的，或偏移小于预定量的量，并压缩活塞，所述活塞相对于一个或一个以上高压气缸偏移了另一预定量。

Hartl等人的美国专利申请2007/0292289公开了一种压缩机活塞，其包括活塞和气缸、通过滚子轴承将所述活塞连接至曲轴箱中的曲轴的连杆、进气管线、以及气缸头中的出气管线。进气管线与曲轴箱之间的管道连接将冷却的空气从进气管线输送到曲轴箱。管道连接位于气缸的外部。进气阀连接至管道连接，当曲轴箱中的压力小于进气管线中的压力时，阀打开；出气阀连接至曲轴箱，当曲轴箱中的压力超过预定值时，阀打开。

此外，Hartl等人的美国专利申请2009/0016908公开了一种用于产生压缩空气的多气缸干运转活塞式压缩机。该活塞式压缩机包括具有内部的曲轴箱，以及可旋转地安装在曲轴箱中的曲轴。还包括两个安装在曲轴上的连杆，所述连杆配置为彼此反向运转。此外，还包括两个安装在曲轴箱中的气缸，以及设置在每个连杆一端部的活塞，用于相对于两个汽缸而运动。

发明内容

在一个实施例中，用于轨道车辆的无油压缩机包括压缩机壳体，其包括至少第一壳体部分和第二壳体部分、支承在压缩机壳体的第一开口中的第一活塞缸、支承在压缩机壳体的第二开口中并流体连接至第一活塞缸的第二活塞缸、以及由压缩机壳体支承的、通过各连杆连接至第一和第二活塞缸的活塞的多件式曲轴组件。

第一壳体部分和第二壳体部分可各自形成半个压缩机壳体，并通过机械紧固件固定在一起。第一活塞缸可以比第二活塞缸大。曲轴组件可包括曲轴中央节段和两个端部节段。端部节段可包含配重。曲轴中央节段的相对端部可固定在端部节段的各腔内。曲轴中央节段可包括第一臂节段，其偏离第二臂节段，且每个臂节段可限定环形凹部，用于容纳与各连杆相关联的轴承。所述端部节段可安装在曲轴的中央节段上，以紧固与各连杆相关联的轴承。

在另一实施例中，用于轨道车辆的无油压缩机包括多件式压缩机壳体、支承在压缩机壳体上第一开口中的第一活塞缸、支承在压缩机壳体上第二开口中并流体连接至第一活塞缸的第二活塞缸、以及由压缩机壳体支承的、通过各连杆连接至第一和第二活塞缸的活塞的多件式曲轴组件。所述连杆可连接至与每个活塞相关联的活塞销，而所述活塞销各自由干式润滑剂套筒支承在相关联的活塞上。

压缩机壳体可包括至少第一壳体部分和第二壳体部分。第一壳体部分和第二壳体部分可形成压缩机壳体的各半部分，并利用机械紧固件固定在一起。第一活塞缸可大于第二活塞缸。曲轴组件可包括曲轴中央节段和两个端部节段。端部节段可包含配重。曲轴中央节段的相对端部可固定在端部节段上的各腔内。曲轴中央节段可包括第一臂节段，其与第二臂节段偏移，且每个臂节段可限定环形凹部，用于容纳与各连杆相关联的轴承。所述端部节段可安装在曲轴的中央节段上，以紧固与各连杆相关联的轴承。干式样润滑剂套筒可涂覆有PEAK或包含PEAK衬垫。

在结合附图，阅读完以下的详细描述后，本发明进一步的细节和优点将清晰呈现。

附图说明

图1是与驱动电机和冷却风扇相关的轨道车辆用无油空气压缩机的透视图；

图2是图1所示的无油空气压缩机的第一透视和隔离视图；

图3是图1所示的无油空气压缩机的第二透视和隔离视图；

图4是图1所示的无油空气压缩机的第三透视和隔离视图；

图5是沿图4中线5-5的横截面视图；

图6是图1所示的无油空气压缩机的纵向截面视图；

图7是图1所示的无油空气压缩机的活塞的分解透视和隔离视图；

图8是图1所示的无油空气压缩机组装后活塞的横截面视图；

图9是图1所示的无油空气压缩机的多部件压缩机壳体的分解视图；

图10是图1所示的无油空气压缩机的多部件曲轴组件的透视图；

图11是图10的多部件曲轴组件的纵向截面视图；

图12是图1所示的无油空气压缩机的三气缸实施例用的多部件曲轴组件另一实施例的分解透视图；

图13是根据另一实施例的多部件曲轴的横截面视图。

具体实施方式

为满足下文，所使用的空间方位术语应与其所指的实施例在附图和以下说明中描述的方位相关联。然而，应该理解，下文所描述的实施例可假设有多种替代性变形和配置。应当理解，附图中示出的以及本文所描述的具体部件、装置和特征仅是示例性的，不应当理解为构成限制。

参见图1-6，展示了根据一个实施例的空气压缩机2。如图所示，空气压缩机2是多气缸空气压缩机2，其包括至少第一活塞-缸10和第二活塞-缸100。各第一和第二活塞-缸10，100（以下称“第一活塞缸10”和“第二活塞缸100”）由压缩机壳体或曲轴箱170支承，并分别由设置在压缩机壳体170内的、由压缩机壳体170旋转支承的曲轴组件240所驱动。空气压缩机2的上述部件在此将进行详细描述。

如图5的横截面所示，第一和第二活塞缸10,100具有大致相同的构造，其中第一活塞缸10作为第一气缸而操作，第二活塞缸100作为多气缸空气压缩机2中的第二气缸而操作。第一活塞缸10基本比第二活塞缸100大，并具有比第二活塞缸100更大的整体直径。第一活塞缸10包括气缸壳体12，其具有第一端部14和第二端部16，所述第一端部14适于插入如本文所述的位于压缩机壳体170上的相应开口内。气缸壳体12上形成有位于第一端部14近侧的凸缘18，用作到压缩机壳体170外部的接口。可围绕气缸壳体12设置散热片19，气缸壳体12可由提供足够强度和散热特性的任意适当材料形成，如铝。

气缸头20固定至气缸壳体12的第二端部16。气缸头20一般包括阀板22和空气连接单元24，其中空气连接单元24通过机械紧固件26将阀板22固定至气缸壳体12的第二端部16。额外的机械紧固件27将阀板22固定至空气连接单元24。空气连接单元24包括进气端口28。空气进气管线30从进气端口28延伸，并连接至压缩机壳体170，如前所述。空气连接单元24还包括排气端口32。空气连接管线34从排气端口32延伸，以直接或间接流体接合至如本文所述的设置在所述第二活塞缸100上的进气端口。此外，阀板22包括传统的簧片阀组件（图中未示出），以允许气流通过进管线30和进气口28进入气缸壳体12内，并经由排气端口32和空气连接线34被逐出气缸壳体12，以向第二活塞缸100提供加压空气。空气连接单元24、进气管线30和空气连接管线34可由提供足够强度和传传递特性的任何合适的材料形成，如铝。气缸壳体12限定了内表面36。

参见图7-8，第一活塞缸10还包括活塞40，其可在气缸壳体12内进行往复操作。活塞40包括第一端部42和第二端部44，所述活塞由能提供足够强度和传热特性的任何合适的材料制成，如铝。在活塞40主体附近靠近活塞40第一端部42设置有一个或多个磨损带或环46。磨损带或环46理想地是非金属的，与气缸壳体12的内表面36相接，并可由Torlon?聚酰胺-酰亚胺制成。一对活塞环48设置在活塞40第一端部42周围，其也与气缸壳体12的内表面36相接。活塞环48理想地也由非金属材料制成，如Teflon?（例如，聚四氟乙烯），以与气缸壳体12的内表面36形成基本液密性密封。活塞40的主体限定了轴向腔或凹部50，以及大致与轴向腔或凹部50垂直的横向腔或孔52。横向孔52支撑有活塞销54，所述活塞销54横向延伸穿过活塞40的主体。活塞销54可以是实心活塞销，或是如图所示的圆柱形活塞销54。活塞销54通过机械紧固件55保持在横向孔52内，所述机械紧固件55延伸至活塞40的第二端部44内，以接合活塞销54。设置活塞销54，以与连杆相接或相连，所述连杆与曲轴组件240相关联，如本文中进一步描述。活塞销54可由提供足够强度和传热特性的任何合适材料制成，如铝。

已知的活塞销组件一般是装有滚针轴承的实心轴活塞销。这些活塞销经精密研磨加工，用作滚针轴承的内圈。这些活塞销必须具有足够大的横截面，以承受位于其中央的弯曲应力的，且其表面必须足够硬，以承受轴承滚针的压力。滚针轴承需要高温润滑脂，以及将润滑脂含在轴承腔内的高温密封件。这些现有技术的活塞销能在滚针轴承内滑动，因此，活塞销的端部必须用紧固件和减震非金属套筒紧固至活塞，所述减震非金属套筒位于活塞销的端部与活塞销的针孔之间。

如上所述，活塞销54通过无油组件支承在横向孔52内，所述无油组件由一对干式润滑剂套筒56构成，所述套筒56压入配合至横向孔52内。干式润滑剂套筒56典型地包括具有聚合物衬垫的金属外壳。干式套筒通常是平的复合套筒，其能有边际余量地运行或无润滑运行，并具有低摩擦系数。干式套筒可包括聚合物干式套筒和合金套筒。这种无油组件允许压缩和抽吸力从活塞销54的中央部分58传递至活塞销54的相对的端部60,62，从而减小了活塞销54的弯曲力矩，使活塞销54具有均质材料的均匀横截面，而无附加部件，因此减轻了重量。干式润滑剂套筒56还提供直接经活塞40传递的轴承支承，而不是通过与曲轴组件240相关联的连杆直接传递的负载，如在此进一步所述的。因此，压缩所产生的负载由更大的支承面和更强的承载能力来支承。此外，干式润滑剂套筒56是自润滑的，这是因为干式样润滑剂套筒56涂有PEAK材料或是包括PEAK衬垫。

在操作中，自润滑的干式润滑剂套筒56对位于干式润滑剂套筒56与活塞销54之间的滑动接头进行润滑。之前描述的干式样润滑剂套筒56和活塞销54免除了现有技术中使用“厚”活塞销的需求，这是因为压缩载荷从活塞销54的中央部分58切换至活塞销54的两个端部60,62。由于活塞销54在其中央部分58无需承受弯曲应力，因此，活塞销54的表面不必硬到足以承受滚针轴承的负载，如本文所述曲轴组件240。此外，也未要求高温润滑脂和使轴承腔中包含润滑脂的高温密封件。另外，活塞销不能在滚针轴承内滑动，这是因为活塞销54压扣在连杆的环箍内。因此，活塞销54d的端部60,62可自由浮动，而无任何紧固件。也免去使用前面所讨论的现有技术中的活塞销所需的减震非金属套筒。这些特征也体现在本文所讨论的与第二活塞缸100相连的活塞销中。

在操作中，活塞40往复运动式操作，所述往复运动通过曲轴组件240产生。作为活塞40向下运动的结果，压缩机壳体170内的空气经由进气管线30和进气端口28被吸入气缸壳体12内，并在活塞40向上运动期间被压缩。与阀板22相关联的簧片阀具有在活塞40向下运动期间打开的部分，将空气从进气管线30和进气端口28吸入气缸壳体12，并在向上运动期间闭合。另外，簧片阀（图中未示出）具有另一部分，该部分在活塞40向下运动期间闭合，而在活塞40向上运动期间打开，借此，气缸壳体12中的空气被压缩，并经排气端口32和空气连接管线34从气缸壳体12导出，再被输送至如在此所讨论的与所述第二活塞缸100相关联的进气端口。

如前所述，第二活塞缸100具有与第一活塞缸10基本相同的结构，如以下将描述的。第一活塞缸10基本大于第二活塞缸100，并具有大于第二活塞缸100的整体直径。第二活塞筒100包括气缸壳体112，所述壳体112具有第一端部114和第二端部116，所述第一端部114适于插入如本文所述的压缩机壳体170上相应的开口内。气缸壳体112上形成有位于第一端部114近侧的凸缘118，其用于与压缩机壳体170的外部相接。散热片119可设置在气缸壳体112周围，且气缸壳体112可由提供足够强度和散热特性的任何合适的材料制成，如铝。

气缸头120固定至气缸壳体112的第二端部116。气缸头120大致包括阀板122和空气连接单元124，其中空气连接单元124通过机械紧固件126将阀板122固定至气缸壳体112的第二端部116。额外的机械紧固件127将阀板122固定至空气连接单元124。空气连接单元124包括流体连接（直接或间接）至空气连接管线34的进气端口128，所述空气连接管线34从与第一活塞气缸10的空气连接单元24相关联的出气端口32延伸。如图1所示，可设置空气歧管300，以作为从与第一活塞气缸10的空气连接单元24相关联的出气端口32延伸至第二活塞缸100的空气连接单元上的进气端口128的空气连接管线34的中间装置。空气连接单元124还包括出气端口132，其经过空气连接管线134连接下游装置，如出口空气岐管302。此外，阀板122包括传统簧片阀组件（图中未示出），以允许空气经由空气连接管线34和进气端口128进入气缸壳体112，并经由排气端口132和空气连接管线134从气缸壳体112中排出，以通过空气连接管线134向下游装置提供加压空气，例如出气岐管302。连接单元124和连接线134可由提供足够强度和传热特性的任何合适材料制成，如铝。气缸壳体112形成了内部表面136。

继续参见图1-8，第二活塞缸100还包括活塞140，所述活塞140可在气缸壳体112内往复操作。活塞140包括第一端部142和第二端部144。围绕活塞140的主体在靠近活塞140第一端部142附近设置有一个或多个磨损带或环146。磨损带或环146理想地是非金属的，与气缸壳体112的内表面136相接，并可由Torlon?聚酰胺-酰亚胺制成。一对活塞环148设置在活塞140第一端部142周围，其也与气缸壳体112的内表面136相接。活塞环148理想地也由非金属材料制成，如Teflon?（例如，聚四氟乙烯），以与气缸壳体112的内表面136形成基本液密性密封。活塞140的主体限定了轴向腔或凹部150，以及大致与轴向腔或凹部150垂直的横向腔或孔152。横向孔152支撑有活塞销154，所述活塞销154横向延伸穿过活塞140的主体。活塞销154可以是实心活塞销，或是如图所示的圆柱形活塞销154。活塞销154通过机械紧固件155保持在横向孔152内，所述机械紧固件155延伸至活塞140的第二端部144内，以接合活塞销154。设置活塞销154，以与连杆相接或相连，所述连杆与曲轴组件240相关联，如本文中进一步描述的。活塞销154可由提供足够强度和传热特性的任何合适材料制成，如铝。

以与活塞销54类似的方式，活塞销154也通过无油组件支承在横向孔152内，所述无油组件由一对干式润滑剂套筒156构成，所述套筒156压入配合至横向孔152内。干式润滑剂套筒156典型地包括具有聚合物衬垫的金属外壳。无油组件允许压缩和抽吸力从活塞销154的中央部分158传递至活塞销154的相对端部160,162，从而减小了活塞销154的弯曲力矩，使活塞销154具有均质材料的均匀横截面，而无附加部件，因此减轻了重量。干式润滑剂套筒156还提供轴承支承，其直接经活塞140传递，而不是通过与曲轴组件240相关联的连杆直接传递负载，如在此所述的。因此，压缩所产生的负载由更大的支承面和更强的承载能力来支承。此外，干式润滑剂套筒156是自润滑的，这是因为干式样润滑剂套筒156涂有PEAK材料或包括PEAK衬垫。在操作中，自润滑的干式润滑剂套筒156对位于干式润滑剂套筒156与活塞销154之间的滑动接头进行润滑。前述关于活塞销54的各种优点也适用于活塞销154。

在操作中，活塞140往复运动式操作，所述往复运动通过曲轴组件240产生。作为活塞140向下运动的结果，空气经由空气连接管线130和进气端口128被吸入气缸壳体12内，并在活塞140向上运动期间被压缩。与阀板122相关联的簧片阀组件（图中未示出）具有在活塞140向下运动期间打开的部分，将空气从空气连接管线130和进气端口128吸入气缸壳体112内，并在向上运动期间闭合。另外，簧片阀（图中未示出）具有另一部分，该部分在活塞140向下运动期间闭合，而在活塞140向上运动期间打开，借此，气缸壳体112中的空气被压缩，经空气连接管线134从气缸壳体112导出，并经空气连接管线134送至下游装置，例如出气歧管302。

另外参见图9，压缩机壳体或曲轴箱170理想地是一种复合结构，包括至少第一壳体部分172和第二壳体部分174。第一和第二壳体部分172,174每个都大致为矩形结构，并适于连接在一起，以形成整体的压缩机壳体170。为实现这一目的，第一和第二壳体部分172,174具有相应的横向凸缘176,178，其适于用传统机械紧固件177、如螺栓和螺母组合接合在一起。定位套筒179可设置在横向凸缘176,178上，以正确地对准横向凸缘176,178上的对应开口，从而接纳机械紧固件177。第一壳体部分172限定了开口180，所述开口180的大小适于接纳第一活塞缸10的气缸壳体12的第一端部14。类似地，第二壳体部分174限定了开口182的大小，所述开口182的大小适于接纳第二活塞缸100的气缸壳体112的第一端部114。安装元件184可焊接或以其他方式固定在各开口180,182周围的位置上。安装元件184可以是骨钉或螺栓，其适于接合在第一和第二活塞缸10,100的气缸壳体12,112上各凸缘18,118中的开口（图中未示出）内，以利用传统的螺钉或类似紧固部件将活塞气缸10,100紧固在开口180,182内的位置上。

如图4所示，第一壳体部分172还包括相对的侧壁186。进气管线30与进气端口或开口188流体连通，且可形成于其中一个相对侧壁186上的第一壳体部分172内，并通过机械紧固件紧固至第一壳体部分172的侧壁186上，以使第一活塞气缸10与压缩机壳体170的内部流体连通。作为一种替代例，空气进气端口或开口188可设置在支承第一活塞缸10的第一壳体部分170的相同壁上，且图2-3以及图6的横截面视图也示出了这种改进例。图9展示了进气端口188的位置，在不使用时，未用的进气端口188由盖板189覆盖。第二壳体部分174还包括进气端口190，用于提供大致到组装压缩机壳体170内部的进气。进气端口190可适于与连接至过滤装置304的进气管线192相接或相连，以过滤进入压缩机壳体170的空气，如图1所示。

当进行前述组装时，第一壳体部分172和第二壳体部分174形成压缩机壳体170。当第一活塞缸10和第二活塞缸100固定在第一壳体部分172和第二壳体部分174的相应开口180,182上时，相应的第一和第二活塞缸10,100从压缩机壳体170的相对纵向壁194向外延伸。压缩机壳体170的两个端壁196通过所述第一和第二壳体部分172,174的组装而限定，这些端部壁196限定了压缩机壳体170内相应的轴向开口198,200。

综上所述，所描述的压缩机壳体170是由至少两个分离的、以壳体部分172,174形式的“一半”构成的，所述壳体部分172,174被组装在一起，并加工为一体。两个一半通过定位套筒179相对于彼此置位，并通过机械紧固件177固定在一起。这种分割的压缩机壳体170的优点涉及到例如制造和装配成本。由于压缩机壳体170至少有两个主要零件，因此，铸造压缩机壳体170所需的模具可以更小，并且能制造该组件的铸造厂也更多。这种制造优势可带来比大的单件式壳体更节约的成本，因为单件式壳体需要大型铸造模具和设备。如本领域公知的，单件式压缩机的曲轴箱必须是大的，因为曲轴需先组装再放入曲轴箱中，因此曲轴箱设置的开口必须足够大，以允许组装的曲轴从中穿过。通过单件式曲轴箱中大小正好足以容纳曲轴的开口来安装组装后的曲轴，是耗时而困难的。通常情况下，必须小心地将曲轴拧入曲轴箱中，同时不断地重新定位连杆，以避免接触所述曲轴箱的内部。单件式曲轴的重量可超过80磅，因此其操纵是非常困难的。

本发明公开的压缩机壳体170允许对曲轴组件240进行组装并使其保持静止，同时所述至少两个壳体部分172,174被放置在曲轴的任一侧并固定。这一组装步骤消除了现有技术中操纵沉重曲轴的需要。总体而言，通过设置复合式压缩机壳体170，所述压缩机壳体170可以作得更小、更轻、更易于铸造加工且更于组装。形成压缩机壳体170的第一和第二壳体部分172,174可由提供足够强度和散热特性的任何合适的材料制成，如铝。

压缩机壳体170的第一轴向开口198支承了第一曲轴安装元件202，该第一曲轴安装元件202基本封闭了第一轴向开口198，且通过机械紧固件203支承在压缩机壳体170的端部壁196上。第一曲轴安装元件202包括环形部分204，其坐落于由第一外壳部分172和第二外壳部分174组装形成的接纳环形部分206内。第一曲轴安装元件202的环形部分204支承着第一主曲轴轴承208，该第一主曲轴轴承208反过来又支承曲轴组件240的一个端部。第一主曲轴轴承208通过第一轴密封件210和第二轴密封件212密封在位，所述第一轴密封件210适于抵住曲轴组件240而密封置位，第二轴密封件212位于第一曲轴安装元件202内部。第一曲轴安装元件202还支承外部安装箱214，用于安装与驱动部件、例如驱动电机306相关联的空气压缩机2。

压缩机壳体170中的第二轴向开口200支持着第二曲轴安装元件222，所述第二曲轴安装元件222大致包围了第二轴向开口200，并通过机械紧固件223支撑在压缩机壳体170的相对端壁196。所述第二曲轴安装元件222包括环形部分224，其落座于由第一外壳部分172和第二外壳部分174组装形成的环形接纳部分226内。第二曲轴安装元件222的环形部分224支持着第二主曲轴轴承228，该第二主曲轴轴承228反过来又支持着曲轴组件240的另一端部。第二主曲轴轴承228通过第一轴密封件230和第二轴密封件232密封，所述第一轴密封件230适于抵住曲轴组件240而密封，所述第二轴密封件232位于第二曲轴安装元件222的环状部分224的内部。各第一和第二曲轴安装元件202,222支承着曲轴组件240的相对端部，并包围了由形成压缩机壳体170的第一和第二壳体部分172,174界定的第一和第二轴向开口198,200。如图1-4和图9所示，第一和第二壳体部分172,174定义了方便进入压缩机壳体170内部的一些附加开口234，或提供了用于使附加的空气处理管道连接到压缩机壳体170的连接点。这些附加开口234可覆盖有额外的盖236，这些额外的盖236通过适当的机械紧固件固定在压缩机壳体170上。

参见图10-12，曲轴组件240是一个复合组件，大致由曲轴中央节段242和两个曲轴端节段244,246构成。第一曲轴端节段244被第一曲轴安装元件202的第一主曲轴轴承208支承。如前所述，第一曲轴安装元件202支承着外部安装箱214，用于安装与驱动组件、如驱动电机306相关联的空气压缩机2，如图1所示。因此，第一曲柄轴端节段244以与驱动马达相接，以使曲轴组件240进行旋转运动。相反的曲轴端节段246由第二曲轴安装元件222中的第二主曲轴轴承228支承，该端节段246被置位以与与空气压缩机2与相关联的冷却空气扇308相接。曲轴中央部分242的相对端部248通过压扣连接件或类似连接件固定在曲轴端节段244,246的相应腔250内。

如图10-11所示，曲轴组件240包括至少两个连杆252,254，其分别链接至所述第一和第二活塞缸10,100的各活塞40,140。连杆252,254各包括第一圆形端部凸缘256，所述第一圆形端部凸缘256通过相应的球面滚子轴承258支承在曲轴中央节段242，所述球面滚子轴承258压入配合到相应的周向凹部260内，所述凹部260与曲轴中央部分242的各端部248相邻而界定。球面滚子轴承258通过各压入配合的曲轴端节段244,246保持在凹部260内的适当位置上。简要地参见图12，尽管前面的讨论涉及的是具有由第一和第二活塞缸10,100提供的两个压缩活塞缸的空气压缩机2，然而，空气压缩机2中可包括额外的活塞缸。图12展示了如果空气压缩机2中增加一个或多个附加的活塞气缸（图中未示出），则额外连杆262可安装至与连杆254相邻的曲轴的中央部分242，以提供用于操作额外活塞缸（未示出）的动力。在本实施例中，也可根据需要，将预定长度的间隔件264安装至曲轴中央节段242的各连杆252,254,26上。

连杆252,254每个都包括支承在各自的活塞销54,154的第二环形端部凸缘266，所述活塞销54,154通过各个滚针轴承268与活塞40,140相关联。轴密封件270设置在每个球面滚子轴承258的任一侧部上，并围绕着曲轴中央节段242，以密封球面滚子轴承258。同样，轴密封件272设置在每个滚针轴承268的任一侧部上，并围绕着各活塞销54,154，以密封滚针轴承268。另外，如图11的横截面视图所示，曲轴中央节段242大致包括由终止于端部248的两个相对的轴部或臂节段274,276界定的偏移结构。各内部通路278,280形成在轴臂节段274,276中，每个利用插塞282密封。曲轴中央节段242、端部244、246和连杆252、254、262可由提供足够强度的任何合适的材料形成，如钢。

多片式曲轴组件240可用于代替大而重的单件式曲轴。这样的单件曲轴由需要昂贵模具的大型机械铸造或锻造而成。此外，要加工和平衡单件式曲轴，需要特殊的机械。使用单件式曲轴，连杆用的轴承需具有使其能安装在单件式曲轴上的尺寸，这常常超过了曲轴主轴承用的轴承座的尺寸。这意味着，连杆轴承要比需要的更大，这样增大了重量和体积。此外，这种现有技术的装置需要额外增加螺栓配重，这有可能变松动，导致压缩机故障。

上述的单件式曲轴组件240由曲轴中央节段242构成，所述曲轴中央节段242相对较小，且可铸造或锻造而成。两个曲轴端节段244,246也包含作为不可分割的部件的配重，并且无需紧固件。上述部件足够小，因此不用大型设备便可铸造或锻造。因此，专门的曲轴生产设备也是不必要的。由于与连杆252,254,262相关联的球面滚子轴承258不用向单件式曲轴中那样越过曲轴主轴承座或越过曲轴弯曲，因此其尺寸可根据活塞的40,140的载荷而定，因此可以更小。

曲轴中央节段242可基于预期应用而设计为具有适当的行程，包括具有相同行程和适当的端部配重节段244的电机端轴臂节段274，以及具有相同行程和适当的端部配重节段246的风扇端轴臂节段276。间隔件264也可用于保持球面滚子轴承258，并将其置于多连杆布置中适当的位置上，如图12所示。设置曲轴中央节段242，以通过将球面滚子轴承258固定在恰当位置上而保持连杆252,254,262。如前所述，对于两个以上活塞缸的空气压缩机2，间隔件264通过压在每个轴承258的内轴承座圈上，而使相关联的球面滚子轴承258保持在位。设置曲轴中央节段242，还使相对的端部248压入配合至曲轴端部节段244,246的各个腔250内。两个曲轴端部节段244,246包含曲轴中央部分242，并压入球面滚子轴承258的内座圈，或压入间隔件264内，所述间隔件264压入图12所示的多连杆装置中的球面滚子轴承258的内圈中。球面滚子轴承258与曲轴中央节段242之间的接口不是压入配合接口，这是因为曲轴端部节段244,246或间隔件264足以固定内圈，以防其旋转。为方便地拆卸曲轴组件240，以检修和更换连杆轴承268，可在曲轴中央节段242上钻孔，以与内部通道278,280连通??，所述孔形成在轴臂部分274,276上，从而可连接液压泵，以从中央部分242推离两个曲轴端部节段244,246。

此外，如图13所示，在另一个实施例中，曲轴中央节段242包括由终止于端部248的两个相对的分离轴部或臂节段274,276形成的偏移结构。各个内部通路278,280未在图13中示出，但其可以是前述图11中所示的形式，可形成在轴臂节段274,276中，且可用相应的插塞282密封。图13中的曲轴中央节段242定义了一对通孔292，其接纳各轴部或臂节段274,276的匹配端部298。多部件的曲轴中央节段242可很容易地替换前述的单件式或单条曲轴的中央节段242。多部件的曲轴中央节段242可更方便地制造。可通过机械紧固或摩擦配合方法，或机械领域中已知的方法，将匹配端部298固定在通孔292内。

尽管在前面的描述中提供的是用于铁路车辆的无油空气压缩机的实施例，然而，本领域技术人员可在不脱离本发明的范围和精神之下作出修改和变更。因此，以上说明旨在是阐述性的而非限制性的。上述的本发明由所附权利要求而定，对本发明作出的落在权利要求含义和等同表达范围内的各种变化都包括在其范围之内。

Claims (18)

1.用于轨道车辆的无油压缩机，包括：

压缩机壳体，其包括至少第一壳体部分和第二壳体部分；

第一活塞缸，其支承在所述压缩机壳体的第一开口中；

第二活塞缸，其支承在所述压缩机壳体的第二开口中，并流体连接至所述第一活塞缸；以及多件式曲轴组件，其由所述压缩机壳体支承，并通过各连杆连接至所述第一和第二活塞缸的活塞，

其中所述曲轴组件包括曲轴中央节段，该曲轴中央节段包括两个相对的朝外突出的端部，所述连杆安装以通过各轴承在曲轴中央节段上旋转，且其中所述中央节段和所述相对的朝外突出的端部形成为单个单元。

2.根据权利要求1所述的无油压缩机，其特征在于，所述第一壳体部分和所述第二壳体部分各自形成半个压缩机壳体，并通过机械紧固件固定在一起。

3.根据权利要求1所述的无油压缩机，其特征在于，所述第一活塞缸比所述第二活塞缸大。

4.根据权利要求1所述的无油压缩机，其特征在于，所述曲轴组件包括两个端部节段，这两个端部节段各安装至曲轴中央节段的相对的朝外突出的端部。

5.根据权利要求4所述的无油压缩机，其特征在于，所述端部节段包含配重。

6.根据权利要求4所述的无油压缩机，其特征在于，所述曲轴中央节段的所述相对的朝外突出的端部固定在所述端部节段的各腔内。

7.根据权利要求4所述的无油压缩机，其特征在于，所述曲轴中央节段包括第一臂节段，所述第一臂节段偏离第二臂节段，且每个臂节段形成环形凹部，所述环形凹部用于容纳与各连杆相关联的轴承。

8.根据权利要求7所述的无油压缩机，其特征在于，所述端部节段安装在所述曲轴中央节段上，以紧固与各所述连杆相关联的所述轴承。

9.无油压缩机，包括：

多件式压缩机壳体；

第一活塞缸，其支承在所述压缩机壳体的第一开口中；

第二活塞缸，其支承在所述压缩机壳体的第二开口中，并流体连接至所述第一活塞缸；以及多件式曲轴组件，其由所述压缩机壳体支承，并通过各连杆连接至所述第一和第二活塞缸的活塞；其中，所述连杆连接至与每个所述活塞相关联的活塞销，所述活塞销各自通过干式润滑剂套筒支承在相关联的活塞上，并且

其中所述曲轴组件包括曲轴中央节段，该曲轴中央节段包括两个相对的朝外突出的端部，所述连杆安装以通过各轴承在曲轴中央节段上旋转，且其中所述中央节段和所述相对的朝外突出的端部形成为单个单元。

10.根据权利要求9所述的无油压缩机，其特征在于，所述压缩机壳体包括至少第一壳体部分和第二壳体部分。

11.根据权利要求10所述的无油压缩机，其特征在于，所述第一壳体部分和所述第二壳体部分各自形成半个压缩机壳体，并通过机械紧固件固定在一起。

12.根据权利要求9所述的无油压缩机，其特征在于，所述第一活塞缸比所述第二活塞缸大。

13.根据权利要求9所述的无油压缩机，其特征在于，所述曲轴组件包括两个端部节段，这两个端部节段各安装至曲轴中央节段的相对的朝外突出的端部。

14.根据权利要求13所述的无油压缩机，其特征在于，所述端部节段包含配重。

15.根据权利要求13所述的无油压缩机，其特征在于，所述曲轴中央节段的所述相对的朝外突出的端部固定在所述端部节段的各腔内。

16.根据权利要求13所述的无油压缩机，其特征在于，所述曲轴中央节段包括第一臂节段，所述第一臂节段偏离第二臂节段，且每个臂节段形成环形凹部，所述环形凹部用于容纳与各连杆相关联的轴承。

17.根据权利要求16所述的无油压缩机，其特征在于，所述端部节段安装在所述曲轴中央节段上，以紧固与各所述连杆相关联的所述轴承。

18.根据权利要求9所述的无油压缩机，其特征在于，所述干式润滑剂套筒包括PEAK衬垫。