CN108368835B - 多级的活塞式压缩机的气缸盖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于多级的活塞式压缩机的气缸盖(1)，所述活塞式压缩机用于压缩可压缩的工作介质，所述气缸盖包括气缸盖上部件(8)和气缸盖下部件(6)，其中，‑在所述气缸盖上部件(8)和气缸盖下部件(6)之间设有隔板(7)，‑由所述气缸盖下部件(6)和隔板(7)构成冷却通道(10)，冷却剂能够通过所述冷却通道(10)被输送，‑在所述气缸盖内设有中间通道(2a、3、2b、2c)，第一压缩级的工作容积(18)能够借助中间通道与后续的压缩级的工作容积(19)相连。为了改进工作介质的中间冷却建议，所述中间通道(2a、3、2b、2c)导引穿过隔板(7)中的溢流口(3)，并且分段地至少部分地通过所述气缸盖上部件(8)和气缸盖下部件(6)限定边界。

Description

多级的活塞式压缩机的气缸盖

技术领域

本发明涉及一种用于多级的活塞式压缩机的气缸盖，所述活塞式压缩机用于压缩可压缩的工作介质、尤其空气，适用于机动车中的压力空气供给装置。

背景技术

活塞式压缩机或者说压缩机或空气泵用于压缩气体、例如空气，该气体用作工作介质用于不同的机组的运行。压缩机还使用在机动车中。在运行中，这种压缩机例如这样地被使用，使得压力空气存储器被填充压缩空气，直至到达预设的压力水平。

多级的活塞式压缩机基本上由基体和气缸盖构成，在基体中设有往复式活塞。在运行中，环境空气通过进气通道被吸入第一压缩级中，在其中被压缩，然后通过中间通道被输入另外的或后续的压缩级，并且在那里被继续压缩。然后在两级的活塞式压缩机中，被压缩的空气通过空气净化单元被输入压力空气存储器中。

在机动车内，压缩机的驱动通过车辆的驱动马达实现。通常，在驱动马达和压缩机之间不设有可开关的耦连装置，使得压缩机始终被附带地驱动，这导致能量的损耗。

为了使能量消耗最小化设置调节装置，当蓄压器到达额定填充压力时调节装置将压缩机转换到空转状态，从而至少不会再作压缩功。

由此，在压缩机和压力空气存储器之间设有调节阀，或者在流入腔室和第一压缩级之间设有怠速阀。在两种解决方案中均打开旁路，使得由压缩机输送的空气可以泄漏到周围环境中。压缩机自身则仅处于空转状态。

这种在流入腔室和第一压缩级之间设有怠速阀的活塞式压缩机例如在DE 102013 001 147 A1中被描述。

压缩级通过中间通道连接。为了节省压缩功并且为了在第一压缩级以及最后一个压缩级之后限制压缩空气的温度，在中间通道中具有换热器。换热器通常由冷却通道构成，该冷却通道集成在气缸盖或气缸盖的构件中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于多级的活塞式压缩机的气缸盖，其可以实现对预压缩的工作介质的更好的冷却。

所述技术问题按照本发明通过用于多级的活塞式压缩机的气缸盖和多级的活塞式压缩机解决，所述活塞式压缩机用于压缩可压缩的工作介质。

按照本发明建议的气缸盖包括气缸盖上部件和气缸盖下部件以及布置在所述气缸盖上部件和气缸盖下部件之间的隔板，其中，由气缸盖下部件和隔板构成冷却通道，冷却剂能够通过所述冷却通道被输送。

此外，在所述气缸盖内设有中间通道，第一压缩级的工作容积能够借助中间通道与后续的压缩级的工作容积相连。按照本发明，所述中间通道导引穿过隔板中的溢流口，其中，所述中间通道具有多个区段，这些区段至少部分地通过所述气缸盖上部件和气缸盖下部件限定边界。

当压缩机在机动车内使用时，工作介质可以是环境空气。预压缩的空气从第一压缩级至第二压缩级所必须经过的行程按照本发明在气缸盖内的两个平面上导引。

在下方的平面中，中间通道基本上由气缸盖下部件限定边界并且在上方的平面中，中间通道基本上由气缸盖上部件限定边界。这种空气导引的优点是，由于压缩而被相对较强加热的预压缩的空气在中间通道内的行程或者说停留时间被延长。由此，冷却时间延长并且通过冷却通道实现的散热效果被改进。

在优选的实施方式中，冷却通道通过气缸盖下部件和隔板限定边界。由此，有利地产生了两个重要的冷却面，即一个冷却面在气缸盖下部件上产生，另一个冷却面在朝向气缸盖上部件的隔板侧面上产生。

在优选的实施方式中，所述中间通道具有流出腔室、中间腔室和流入腔室，其中，所述中间腔室由所述气缸盖上部件和隔板构成，并且所述流出腔室和流入腔室至少部分地由所述气缸盖下部件和隔板限定边界。所述中间腔室通过所述溢流口与所述流出腔室以及流入腔室相连。

此外，在所述气缸盖下部件中除了所述流出腔室和流入腔室以外还布置有抽吸腔室和压力腔室。其中，抽吸腔室和压力腔室优选在两个气缸盖部件上延伸，其中，在隔板中设有相应的缺口。

在优选的实施方式中还规定，所述中间腔室布置在所述流出腔室和流入腔室的上方。也就是说，中间腔室布置在隔板的上方，并且流出腔室和流入腔室布置在隔板的下方。这些腔室理想地在隔板的上方和下方由相同的隔板区域限定边界。

在实施方式中，冷却通道通过在气缸盖下部件上的冷却水进口和冷却水出口与冷却水循环相连。

在另外的优选的实施方式中，由气缸盖下部件和隔板构成的冷却通道的至少50％、优选至少70％可以在所述流出腔室和中间腔室之间的区域内延伸。通过这种布置方式，在所述区域中优化了冷却效果，在该区域中预压缩的空气在离开第一压缩级时具有相对较高的温度。

此外，所述冷却通道的至少10％、优选至少20％可以在所述压力腔室的区域内延伸。由此，预压缩的空气有利地在离开第二个或最后一个压缩级之后、在预压缩的空气离开活塞式压缩机之前被有利地冷却。

用于压缩可压缩的介质的多级的活塞式压缩机可以有利地装配有相应于前述结构的气缸盖。由此，例如也可以改装现有的压缩机，以便提升其效率。

此外，所述气缸盖布置在阀座板上，所述阀座板具有用于工作介质流入的阀门和用于工作介质流出的阀门。所述阀座板还可以具有冷却通道。其中，所述冷却通道也可以与气缸盖的冷却通道相连。冷却剂例如可以首先穿流阀座板，然后穿流气缸盖。

此外，在所述阀座板中可以设有减压通道，抽吸腔室能够借助减压通道与第一压缩级的工作容积和后续的压缩级的工作容积相连，其中，在这些工作容积与减压通道之间设有可开关的怠速阀。

所述怠速阀能够单独地或同时地被控制，使得压缩级的工作容积能够时间延迟地或同时地与抽吸腔室相连。

如果怠速阀被打开，则通过压缩级抽吸的空气不再被压缩并且压缩机在空转模式下运行，在空转模式下不再作压缩功。特别重要的是，压缩机如此与机动车的驱动马达相连，使得在压力空气存储器被填充时压缩机不能被断开，也就是没有设置耦连装置。

以下结合附图根据优选的实施例的说明获得按照本发明的气缸盖和活塞式压缩机的另外的特征和本发明的优点。

以下结合草图进一步阐述本发明。

在附图中：

图1示出没有气缸盖上部件的气缸盖，

图2示出剖切活塞式压缩机得到的剖视图A-A，

图3示出剖切活塞式压缩机得到的剖视图B-B，

图4示出剖切活塞式压缩机得到的剖视图C-C。

图1示出没有气缸盖上部件8的气缸盖1，从而可以直接看到隔板7。在隔板7的下方设有气缸盖下部件6和阀座板9。如图所示，通过布置在阀座板9和隔板7之间的气缸盖下部件6构成四个腔室。在左侧是抽吸腔室4和流出腔室2a，并且在右侧是流入腔室2c以及在上方的压力腔室5。此外可以看到冷却通道10，该冷却通道通过隔板7和气缸盖下部件6构成。

此外，在该视图中还可以看到冷却通道10的走向。冷却通道的走向选择为，使得可以在流出腔室2a和未示出的中间腔室2b之间传递最大的冷却效率。冷却通道10在该区域的长度例如可以占据50％至70％。冷却通道10的另外的10％至20％的重要的长度比例例如可以在压力腔室的区域内延伸。

由中间通道在此仅示出流出腔室2a、流入腔室2c和溢流口3。中间腔室2b未示出，但其在流出腔室2a和流入腔室2c上方延伸，如图2所示。此外还可看到，在阀座板9中的排气阀11a、b和进气阀12a、b。

图2示出剖切具有气缸盖1的活塞式压缩机的剖视图A-A。在该视图中可看到完整的中间通道。中间通道2a、3、2b、2c由多个区段构成，即流出腔室2a、中间腔室2b和流入腔室2c，其中，这些腔室通过溢流口3接入隔板7中。

此外可看到，中间腔室2b由气缸盖上部件8和隔板7构成。流出腔室2a以及流入腔室2c由气缸盖下部件6、隔板7和阀座板9限定边界。

预压缩的工作介质在第一级的工作容积的运行中通过排气阀11b、中间通道2a、3、2b、2c和进气阀12a被压入第二级19的工作容积。穿过中间通道的流动走向通过箭头13示出。

图3示出剖切活塞式压缩机所得的剖视图B-B。该剖视图如此规定，使得可以更清楚地看到冷却通道10和冷却通道的作用。借助冷却通道10内的冷却介质，如图可清楚地看到，隔板7的表面和气缸盖下部件6的表面被冷却。

若运行过程中预压缩的工作介质经排气阀11b进入流出腔室2a，则工作介质在第一步骤中通过气缸盖下部件6的冷却面被冷却。但是，与穿过中间通道的流动走向13相应地，预压缩的工作介质在中间腔室2b中也与冷却面保持接触。

与现有技术相对地，通过该流动导引13，通过压缩被加热的工作介质在气缸盖1中的停留时间和在气缸盖1内与冷却面的接触时间被延长了。

在图4中示出剖视图C-C。该剖视图基本上剖切抽吸腔室4a、b和压力腔室5a、b，其中，腔室半部分别通过隔板7中的开口相互连接。

工作介质、如环境空气通过工作介质进口14到达第一级18的工作容积中。在工作介质出口15上连接有未示出的工作空气净化装置和随后的蓄压器。还可看到冷却通道10，该冷却通道10围绕着压力腔室5的贯穿区域。冷却通道10的延伸走向选择为，使得冷却通道10的局部区段在压力腔室5a、b的区域中延伸。

本发明不仅限于两级的压缩机。而是也可以是多于两级地依次连接，其中，分别在两级之间设有中间通道，其在两个所述的平面内延伸并且可以被相应地冷却。

附图标记列表

1 气缸盖

2a 流出腔室

2b 中间腔室

2c 流入腔室

3 溢流口

4a、b 抽吸腔室

5a、b 压力腔室

6 气缸盖下部件

7 隔板

8 气缸盖上部件

9 阀座板

10 冷却通道

11a、b 排气阀

12a、b 进气阀

13 通过中间通道的流动

14 工作介质进口

15 工作介质出口

16a、b 往复式活塞

17 压缩机壳体

18 第一级的工作容积

19 第二级的工作容积

20 冷却水进口

21 冷却水出口

22 减压通道

23a、b 怠速阀

24 控制空气接口

25 控制压力腔室

Claims (15)

1.一种用于多级的活塞式压缩机的气缸盖(1)，所述活塞式压缩机用于压缩可压缩的工作介质，所述气缸盖包括气缸盖上部件(8)和气缸盖下部件(6)，其中，

- 在所述气缸盖上部件(8)和气缸盖下部件(6)之间设有隔板(7)，

- 由所述气缸盖下部件(6)和隔板(7)构成冷却通道(10)，冷却剂能够通过所述冷却通道(10)被输送，

- 在所述气缸盖内设有用于将第一压缩级的工作容积(18)与后续的压缩级的工作容积(19)相连的中间通道(2a、3、2b、2c)，

其特征在于，所述中间通道(2a、3、2b、2c)导引穿过隔板(7)中的溢流口(3)，并且分段地至少部分地通过所述气缸盖上部件(8)和气缸盖下部件(6)限定边界。

2.按照权利要求1所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述中间通道(2a、3、2b、2c)具有流出腔室(2a)、中间腔室(2b)和流入腔室(2c)，其中，所述中间腔室(2b)由所述气缸盖上部件(8)和隔板(7)构成，并且所述流出腔室(2a)和流入腔室(2c)至少部分地由所述气缸盖下部件(6)和隔板(7)限定边界，其中，所述中间腔室(2b)通过所述溢流口(3)与所述流出腔室(2a)以及流入腔室(2c)相连。

3.按照权利要求2所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述气缸盖下部件(6)除了所述流出腔室(2a)和流入腔室(2c)以外还具有抽吸腔室(4)和压力腔室(5)，所述抽吸腔室(4)和压力腔室(5)至少部分地由所述气缸盖下部件限定边界。

4.按照权利要求2所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述中间腔室(2b)布置在所述流出腔室(2a)和流入腔室(2c)的上方。

5.按照权利要求2所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述气缸盖下部件(6)具有冷却水进口(20)和冷却水出口(21)。

6.按照权利要求2或5所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述冷却通道(10)的至少50%在所述流出腔室(2a)和中间腔室(2b)之间的区域内延伸。

7.按照权利要求3所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述冷却通道(10)的至少10%在所述压力腔室(5)的区域内延伸。

8.按照权利要求2或5所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述冷却通道(10)的至少70%在所述流出腔室(2a)和中间腔室(2b)之间的区域内延伸。

9.按照权利要求3所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述冷却通道(10)的至少20%在所述压力腔室(5)的区域内延伸。

10.一种多级的活塞式压缩机，用于压缩可压缩的介质，所述活塞式压缩机包括按照权利要求1至9之一所述的气缸盖(1)。

11.按照权利要求10所述的多级的活塞式压缩机，其特征在于，所述气缸盖(1)布置在具有用于工作介质流出的阀门(11a、b)和用于工作介质流入的阀门(12a、b)的阀座板(9)上。

12.按照权利要求11所述的多级的活塞式压缩机，其特征在于，所述阀座板(9)具有冷却通道。

13.按照权利要求12所述的多级的活塞式压缩机，其特征在于，所述阀座板(9)的冷却通道与气缸盖(1)的冷却通道(10)相连。

14.按照权利要求11所述的多级的活塞式压缩机，其特征在于，在所述阀座板(9)中设有减压通道，所述气缸盖下部件(6)的抽吸腔室(4)能够借助减压通道与第一压缩级的工作容积(18)和后续的压缩级的工作容积(19)相连，其中，在所述工作容积与减压通道之间设有可开关的怠速阀。

15.按照权利要求14所述的多级的活塞式压缩机，其特征在于，所述怠速阀能够单独地或同时地被控制，使得所述工作容积(18、19)能够通过所述怠速阀时间延迟地或同时地与所述抽吸腔室(4)相连。

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