CN109072897B - 具有扩大的调节范围的活塞式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种具有至少一个缸体的活塞式压缩机，所述至少一个缸体用于利用可运动地设置在所述缸体中的活塞在设置在所述缸体中活塞上方的压缩室中压缩空气。所述压缩室与用于待压缩空气的进气组件并且与用于已压缩空气的排气组件连接，其中，所述活塞式压缩机能由第一驱动装置驱动。所述进气组件具有能由第二驱动装置以可改变的功率驱动的预压缩装置，所述预压缩装置用于提高在空气入口处的抽吸压力。

Description

具有扩大的调节范围的活塞式压缩机
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个缸体的活塞式压缩机，所述至少一个缸体用于利用可运动地设置在所述缸体中的活塞在设置在所述缸体中活塞上方的压缩室中压缩空气，所述压缩室与用于待压缩空气的进气组件并且与用于已压缩空气的排气组件连接。
背景技术
用于轨道车辆的活塞式压缩机、例如尤其是无油的活塞式压缩机用于填充压缩空气容器，从所述压缩空气容器中尤其是以不规则的间隔取出压缩空气。活塞式压缩机通常针对填充运行来确定尺寸，在所述填充运行中压力容器应被快速填充，因此提供最大体积流。对于调节运行，在该调节运行中压缩机可能在较长间断时间之后并且仅为了再填充被取出的压缩空气才短时间运行，以最大体积流运行意味着更不利的运行状态，该运行状态在符合需求地调节这样的活塞式压缩机的供应功率时能够被避免。
已知的活塞式压缩机的可调节性受取决于结构型式的最大和最小转速限制。因此，尤其是无油的干式运行的活塞式压缩机的转速上限受干式运行的滑动副的最大相对速度限制。而在低转速时，由于在活塞式压缩机中的自由惯性力而产生振动，由此在活塞式压缩机运行时转速下限也受到限制。由此产生仅小的活塞式压缩机转速变化性，该转速变化性在大多数应用情况下要求在间断运行中的压缩空气输送。
在已知的活塞式压缩机中，压缩空气输送的间断调节通过如下方式实现：一旦系统压力达到切断压力时，将压缩机切换到停止运转状态。然后，如果系统压力尤其是由于压缩空气被取走而下降至接通压力，则将活塞式压缩机切换到负载运行，该活塞式压缩机在该负载运行中在额定转速下供应最大体积流。如果从压缩空气容器或压缩空气系统中不同时取出较大量的压缩空气，则压缩空气容器被相对快速地填充，从而活塞式压缩机在短的接通时间之后再次被切断较长时间。因此，该已知解决方案的调节范围被约束于停止运转状态和负载运行并且由于与此相关联的相应冷起动以及由于活塞式压缩机的较高磨损和较长停止时间而是不利的并且对于特定的使用条件甚至是不合适的。
在活塞式压缩机的一种备选构造方案中，以不同的预定义转速实现间断运行，例如通过将电机在四极与六极之间转换来实现或者经由能在50Hz与60Hz之间切换的逆变器来实现。然而，通过在此固定的电机转速在相应的压缩机中也仅能够实现相对有限的调节范围。高的电机转速在此也引起尤其是无油的滑动副的强烈热负荷，从而活塞式压缩机的寿命显著下降。虽然该解决方案是调节体积流的简单方法，但是调节范围被固定的电机转速所约束，并且在特定的使用条件下由转换不能产生足够的体积流。
由德国专利申请DE102013113555和DE102013113556分别已知一种压缩机系统和一种用于根据轨道车辆的运行状态或根据轨道车辆的当前情形来运行该压缩机系统的方法，其中设置有用于持续影响活塞式压缩机的电驱动装置的转速的执行机构，其中，经由调节装置实现对所述执行机构的操控。所述执行机构允许通过不同转速使驱动装置的并且因此活塞式压缩机的运行与轨道车辆的当前运行状态或说当前情形匹配。
发明内容
因此，本发明基于如下任务：提供一种改进的活塞式压缩机，所述活塞式压缩机具有在能量效率和功率密度改善的情况下调节范围较大的供应功率。
为了解决该任务，提出一种按照本发明所述的活塞式压缩机以及一种按照本发明所述的用于控制这样的活塞式压缩机的方法。
为了解决所述任务提出一种具有至少一个缸体的活塞式压缩机，所述至少一个缸体用于利用可运动地设置在所述缸体中的活塞在设置在所述缸体中活塞上方的压缩室中压缩空气。所述压缩室具有空气入口和空气出口并且在所述空气入口处与用于待压缩空气的进气组件连接以及在所述空气出口处与用于已压缩空气的排气组件连接。所述活塞式压缩机能由第一驱动装置驱动。所述进气组件具有用于提高抽吸压力的预压缩装置和用于冷却待压缩空气的冷却装置，所述预压缩装置能由第二驱动装置以可改变的功率驱动。
所提出的解决方案能够通过抽吸空气的提高的抽吸压力和抽吸空气的降低的抽吸温度来实现提高活塞式压缩机的体积流，由此该活塞式压缩机的供应功率上升。
所述活塞式压缩机是已知结构型式的具有如下缸体的活塞式压缩机，在所述缸体中，设置在其中的活塞能轴向运动并且在往复运动中将待压缩空气尤其是经由设置在空气入口处的进气阀从进气组件中吸入、压缩并且尤其是经由设置在空气出口处的排气阀克服压力在排气组件中排出。所述活塞式压缩机在此能由第一驱动装置驱动。根据活塞式压缩机的使用情形，第一驱动装置是内燃机、电驱动装置或其它合适的驱动装置。
按照本发明的活塞式压缩机不仅可以是干式运行的、亦即无油的活塞式压缩机，而且可以是非无油地构造的活塞式压缩机。虽然在本发明的范畴内也说明对于不同于干式运行的活塞式压缩机的活塞式压缩机不可应用的优点或实施方式，但是与此无关的其它优点和实施方式又可应用于非干式运行地构造的活塞式压缩机。
在所提出的活塞式压缩机中，所述进气组件具有能由第二驱动装置以可改变的功率驱动的预压缩装置。利用该预压缩装置，通过所述可改变的功率能够将尤其是在空气入口处的抽吸压力可变地从输出压力p0提高直至最大压力pmax。通过在多级活塞式压缩机的情况下第一缸体的或者在单级活塞式压缩机的情况下唯一缸体的较高抽吸压力，实现体积流以ΔV上升，因为缸体的压缩室被处于较高压力下的待压缩空气所填充。
用于驱动预压缩装置的第二驱动装置也可以根据使用情形是电驱动装置或其它合适的驱动装置。同样地，第二驱动装置的驱动功率也可以从第一驱动装置或其它可用的驱动装置传递到其上，例如借助传动比可改变的传动机构。尤其是，由第二驱动装置传递的功率能可变地被调整。
在所提出的解决方案中，所述进气组件具有冷却装置，该冷却装置通过合适的措施冷却流过所述进气组件的待压缩空气。所述冷却装置在此尤其是沿抽吸空气的流动方向设置在所述预压缩装置下游，因为空气由于预压缩而被加热。但也可能的是，沿流动方向在所述预压缩装置上游设置冷却装置，尤其是当这由于结构性条件是有利的时候。在该布置结构中需要较大的温度下降，因为空气温度由于预压缩而被再次提高。在活塞式压缩机的一种实施方式中也可以规定，在预压缩装置上游和下游对抽吸空气进行冷却。
所述进气组件尤其是也具有至少一个引导装置，所述至少一个引导装置将抽吸空气引导至所述至少一个冷却装置和至所述至少一个压缩装置并且将所述至少一个冷却装置和所述至少一个压缩装置相互连接和/或与压缩室的空气入口连接。尤其是也可以在外部在引导装置上设置有冷却装置。作为进气组件的合适的冷却装置例如可以是冷却剂热交换器或用于增大进气组件或引导装置的外表面的装置、例如引导环或冷却肋条(其例如与鼓风机结合地使用)或者任何其它合适类型的装置，借助它们能从在进气组件中流动的抽吸空气中取走热量。
所提出的解决方案能够实现以预压缩装置的系数pmax/p0提高活塞式压缩机的体积流。通过抽吸空气的提高的抽吸压力和抽吸空气的降低的抽吸温度，活塞式压缩机的供应功率上升。预压缩装置的可改变的功率能够与活塞式压缩机的功率上升相结合地实现活塞式压缩机的向上较宽的调节范围。因此，也能够实现使用结构尺寸总体更小的活塞式压缩机，因为通过提高抽吸压力实现较高的体积流。所提出的解决方案能够在填充运行(活塞式压缩机的体积流大)时实现具有短时间内非常高的功率的受调节的压缩机运行并且在调节运行时实现具有低功率(活塞式压缩机的体积流较小)的恒定运行。因此，在转速低时不会由于自由惯性力而产生振动危险并且能够维持尤其是无油的滑动副的最大相对速度。此外，通过所提出的解决方案能够降低活塞式压缩机的总温度水平。
因此，所提出的解决方案增大体积流的调节范围并且因此增大压缩机的供应功率的调节范围，导致相关温度水平下降并且同时使得活塞式压缩机的能量效率和功率密度上升。
活塞式压缩机经由在曲轴箱中被可转动地支承的曲轴来驱动。一个或多个分别与活塞连接的连杆被这样可转动地支承在曲轴的偏心位置上，使得其转动运动作为往复运动被传递到在缸体内轴向运动的活塞上。活塞式压缩机具有至少一个用于压缩空气的缸体，但也可以具有两个或更多个相继设置或平行设置的缸体，这些缸体设置用于分别借助可运动地设置在其中的活塞来压缩空气，从而活塞式压缩机可以构成为单级的或多级的。
在活塞式压缩机的一种实施方式中，该活塞式压缩机具有曲轴箱，在该曲轴箱中设置有曲轴，与活塞连接的至少一个连杆可转动地被支承在所述曲轴上，其中，所述至少一个缸体的抽吸空气被引导通过所述曲轴箱。
在该实施方式中，所述至少一个缸体的抽吸空气被引导通过所述曲轴箱，其中，其流动经过曲轴传动机构的各个元件，主要为曲轴、连杆、一个或多个活塞的下侧以及设置在其间的支承元件并且在此冷却这些元件。所述抽吸空气主要是被稍后抽吸到活塞式压缩机的所述至少一个缸体中的并且在那里被压缩的空气。
在所述活塞式压缩机的一种实施方式中，所述进气组件具有空气导出装置。该实施方式能够实现相比于稍后作为抽吸空气被容纳在活塞式压缩机的所述至少一个缸体中并且在那里被压缩的体积流将更大的体积流引导通过曲轴箱。因此，在曲轴箱中的冷却空气体积流能够被提高并且同时减少抽吸空气在流过曲轴箱时的受热。
所述空气导出装置例如可以以止回阀或安全阀的形式构成，所述止回阀或安全阀自抽吸空气的预定压力起打开。但所述空气导出装置也可以构成使得该空气导出装置能根据预定的参数值尤其是通过控制装置打开和关闭。在空气导出装置的一种实施方式中，尤其是多余的抽吸空气从进气组件被导出到环境中，在空气导出装置的另一种实施方式中，抽吸空气的经冷却的体积流的预定份额例如可以被引回到曲轴箱中。
在所述活塞式压缩机的进一步的实施方式中，设置有用于将经过活塞式压缩机的所述至少一个缸体之后的已压缩的空气进行冷却的再冷却装置。尤其是，所述排气组件具有用于冷却已压缩空气的再冷却装置。空气在缸体中由于压缩而被加热，从而通过空气出口从压缩室排出的已压缩空气具有提高的温度。在经过所述至少一个缸体之后借助排气组件的至少一个再冷却装置来冷却已压缩空气例如简化了空气的后续存储或简化了空气的再处理、例如除湿。在所述活塞式压缩机的一种实施方式中，所述排气组件的再冷却装置由用于冷却进气组件的抽吸空气的冷却装置的一部分形成。
在另一种实施方式中，所述活塞式压缩机具有调节装置，利用该调节装置能尤其是无级地调节预压缩装置的功率并且因此调节在空气入口处的抽吸压力。所述调节装置在此与第二驱动装置作用连接，所述第二驱动装置以可改变的功率驱动预压缩装置。所述调节装置在此获取信号和/或测量值，所述信号和/或测量值尤其是与活塞式压缩机的所需要的供应功率相关联并且所述调节装置借助所述信号和/或测量值调整第二驱动装置的功率并且因此调整预压缩装置的功率。以该方式，借助预压缩装置调节通过进气组件流入到缸体中的空气的预压缩度。
为了解决所述任务，此外还提出一种用于控制上述类型的活塞式压缩机的方法，其中，所述调节装置在最大值与最小值之间调节预压缩装置的功率，所述最大值相应于在空气入口处的最大抽吸压力(pmax)，所述最小值相应于在空气入口处的由在缸体中的活塞往复运动而产生的抽吸压力(p0)。因此，通过按照本发明的方法能在空气入口处的最大抽吸压力与最小抽吸压力之间的扩大的调节范围内尤其是无级地调整活塞式压缩机的供应功率。以该方式扩大压缩机的体积流的调节范围，其中，能量效率和功率密度提高。
在用于控制活塞式压缩机的方法的一种实施方式中，所述调节装置与至少一个信号发送器和/或至少一个传感器信号连接，其中，所述调节装置根据所述至少一个信号发送器和/或传感器的至少一个值和/或信号调节预压缩装置的功率。在此，针对活塞式压缩机的相应当前所需要的供应功率，由至少一个传感器和/或至少一个信号发送器将相关的值或信号传输给所述调节装置，所述调节装置由此确定当前所需要的体积流并且根据该需求调节预压缩装置的功率。以该方式，借助调节装置例如根据具有压缩机的系统(例如轨道车辆)的当前要求、运行状态或当前情形来匹配活塞式压缩机的体积流。
在所述方法的另一种实施方式中，所述调节装置获取至少一个传感器的值。出于该目的，所述至少一个传感器选自尤其是具有压力传感器、温度传感器、体积流传感器、转速传感器或其它合适的传感器的组。这些传感器尤其是为了调节预压缩装置而检测相关的参数值。合适的压力传感器例如检测由活塞式压缩机供给的压力系统中的压力。该压力传感器例如可以在排气组件上被定位在必要时设置在那里的再冷却装置的上游或下游或者被定位在压缩空气容器中。根据压缩空气系统中的所检测到的压力值，可能需要快速的填充，其中需要活塞式压缩机的高供应功率，或者可能需要再填充较少量的被取出的压缩空气，这能够较经济地以较小的供应功率实现。
借助体积流传感器能够直接检测从压缩空气系统被取出的体积流。该值例如在活塞式压缩机的再填充运行中也影响所需要的压缩空气量。在用于控制活塞式压缩机的方法中，借助将曲轴的转速传输给调节装置的转速传感器可以导出用于流过抽吸组件的体积流的值。利用温度传感器例如能检测在曲轴箱中的、在进气组件中的、在排气组件中的或在压缩空气系统中的空气温度，由此同样能导出对活塞式压缩机的供应功率的不同要求，所述供应功率可以借助调节装置来匹配。
在用于控制活塞式压缩机的方法的一种实施方式中，所述调节装置与至少一个信号发送器信号连接，所述至少一个信号发送器选自具有运行管理系统、控制装置(如第一驱动装置的控制装置)或其它合适的装置的组，它们处理与活塞式压缩机的供应功率的控制相关的信息。用于活塞式压缩机的调节装置从车辆管理系统中例如获取涉及车辆当前运行状态的值，例如行驶速度、制动运行或线路运行(Streckenbetrieb)等，由此能推导出压缩空气系统的当前压缩空气消耗以及当前所需要的填充水平。基于第一驱动装置的控制装置的信号，所述调节装置也可以导出关于当前使用所述活塞式压缩机的系统的当前运行情形以及运行状态的信息，并且能够由此确定并应用用于该活塞式压缩机的所需体积流的控制值。
在用于控制活塞式压缩机的方法的一种实施方式中，所述调节装置与预压缩装置的功率无关地调节冷却装置的功率。在此，用于冷却装置的功率的期望值可以被直接传输给调节装置。同样地，所述调节装置也可以尤其是根据传感器值或信号发送器值来确定要调整的期望值，所述传感器值或信号发送器值例如包括环境温度、曲轴箱中的或压缩空气容器中的温度。在此，与预压缩装置的功率无关地可能需要冷却装置的较强或较小的冷却功率，以便例如引起空气在活塞式压缩机中的较强或较小的压缩，或者以便通过活塞式压缩机的抽吸空气的较低或较高的温度而间接地影响压力系统的温度水平。
附图说明
本发明的进一步优点、特征和应用可能性由后续结合附图的说明得出。
图1示出示例性的按照本发明的活塞式压缩机的第一实施方式的示意图；
图2示出示例性的按照本发明的活塞式压缩机的第二实施方式的示意图；以及
图3示出如下曲线图，在该曲线图中示出由于输入压力提高引起的体积流变化。
具体实施方式
图1示出示例性的按照本发明的活塞式压缩机10的第一实施方式的示意图。在该实施例中无油的、亦即干式运行的活塞式压缩机10具有曲轴箱20和设置在该曲轴箱中的曲轴21，该曲轴与第一驱动装置22连接并且由该第一驱动装置驱动。在该实施例中单级地构成的活塞式压缩机10具有带有压缩室14的缸体11，该缸体用于借助设置在该缸体11中的活塞12来压缩空气，该活塞经由偏心地在曲轴21上可转动地被支承的连杆13来驱动。
缸体11具有与进气组件31连接的空气入口30，所述进气组件将待压缩空气引导至压缩室14的空气入口30。此外，缸体11具有与排气组件34连接的空气出口33，所述排气组件接收来自压缩室14的已压缩空气。曲轴21连同连杆13和设置在它们上和它们之间的支承件一起形成曲轴传动机构15，该曲轴传动机构在活塞式压缩机10运行时在曲轴箱20内受热。
该示例性实施方式的曲轴箱20经由空气输送管路25与空气过滤器26连接，环境空气经由所述空气过滤器被抽吸并且经由所述空气输送管路25被引导到曲轴箱20中。在曲轴箱20的远离空气输送管路25的接口的区域上设置所述进气组件31，从而由空气输送管路25引导到曲轴箱20中的空气在流过曲轴箱20之后能够再次通过进气组件31离开该曲轴箱。在此构成的空气流尤其是流经曲轴传动机构15的各个元件并且在此在冷却曲轴传动机构15的同时吸收热量。
进气组件31具有外部的高功率鼓风机形式的预压缩装置28，该高功率鼓风机由预压缩器驱动器(第二驱动装置)29驱动。通过预压缩装置28的作用，环境空气通过空气过滤器26被吸入到曲轴箱20中，环境空气在那里流经曲轴传动机构15的各个元件并且在此从这些元件中取走热能。预压缩装置28将在流过曲轴箱20之后被加热的空气吸入到进气组件31中、压缩该空气并且在此根据预压缩器驱动器29的当前功率在空气入口30处在缸体11上游建立相对于环境空气提高的压力。通过在空气入口30处的该提高的压力，在活塞12的抽吸行程期间更多空气能够流到压缩室14中，由此活塞式压缩机10的供应功率和效率提高。
在图1的示例性实施方式中，进气组件31在预压缩装置28与缸体11之间具有冷却装置32，该冷却装置冷却流过进气组件31的空气。抽吸空气不仅在流过曲轴箱20时被加热，而且也由于在预压缩装置28中的预压缩而被加热，这导致体积增大，该体积增大引起在抽吸行程期间能被容纳到压缩室14中的空气量减少。为了克服该效应，进气组件31沿抽吸空气的流动方向在预压缩装置28下游具有冷却装置32，该冷却装置冷却已被预压缩的空气。由此，在压缩室14中能够容纳较大的空气量。通过该措施进一步提高活塞式压缩机10的供应功率和效率。
预压缩器驱动器29在活塞式压缩机10的该示例性实施方式中与调节装置40连接，该调节装置调节预压缩装置28的功率并且因此调节在空气入口31处的抽吸压力。在活塞式压缩机10的进气组件31上和在排气组件34上，在合适的部位上设置有多个压力传感器41a、41b、41c和多个温度传感器42a、42b、42c，它们分别与调节装置40信号连接(未示出)。压力传感器41a、41b、41c和温度传感器42a、42b、42c分别将其在进气组件31上和在排气组件34上的相应位置处存在的空气温度和压力传输给调节装置40。
此外，调节装置40与设备管理系统45信号连接，该设备管理系统将另外的与活塞式压缩机10的压缩空气供应相关的数据传输给调节装置40。由调节装置40尤其是从压力传感器41a、41b、41c、温度传感器42a、42b、42c和从设备管理系统45获取的数据中，调节装置40确定压缩空气供应系统的当前需求并且因此确定活塞式压缩机10的所需要的供应功率。利用由此得出的需求要求，调节装置40通过适当地调节预压缩器驱动器29相应地匹配在空气入口31处的抽吸空气的借助预压缩装置28的预压缩程度。
在按照本发明的活塞式压缩机10的另一种未示出的示例性实施方式中，冷却装置32以及再冷却装置35的功率控制部也与调节装置40连接。在此，这两个冷却装置32、35的冷却功率则也能够借助调节装置40被调节至尤其是分别确定的所需要的冷却功率。
图2示出示例性的按照本发明的活塞式压缩机10的第二实施方式的示意图。图2中的活塞式压缩机10大部分与图1中所示出的并且对此已描述的活塞式压缩机10相同，从而用相同的附图标记表示活塞式压缩机10的相同元件。以下仅仅阐述这两种示意性示出的活塞式压缩机10的不同之处。
在图2中示出的活塞式压缩机10相对于图1中的活塞式压缩机10具有设置在进气组件31上的安全阀形式的空气导出装置36。在该示出的实施方式中，一旦在进气组件31中沿抽吸空气的流动方向在冷却装置32下游的压力超过预定值，则空气导出装置36的安全阀打开并且将进气组件31中的多余抽吸空气导出到活塞式压缩机10的环境中。以该方式，用于冷却曲轴箱20的空气体积流可以大于活塞式压缩机10的供应功率，因为在流过曲轴箱20之后并且在预压缩之后的多余空气能够从进气组件31中被导出。
在该示例性实施方式中能实现基本上任意大的通过曲轴箱20的空气体积流，其中，冷却装置32可以相对于图1中的活塞式压缩机10针对增大的体积流被设计得更大。在与图1中的活塞式压缩机10相比相同的供应功率的情况下，抽吸通过空气过滤器26的空气量的量也上升。
图3示出阐明由活塞式压缩机10所输送的体积流由于抽吸空气在流过进气组件31时被预压缩和冷却而引起的变化的曲线图。在该曲线图中示出在空气入口30处的抽吸空气关于由活塞式压缩机10所输送的体积流的压力。
由按照现有技术的活塞式压缩机10所输送的体积流51通过虚线表示的曲线示出。由按照本发明的活塞式压缩机10所输送的体积流52通过实线表示的曲线示出。
如由该曲线图可读出的那样，由于通过抽吸空气的预压缩和冷却使抽吸压力pe0以Δpe提高至pe1，实现体积流以ΔV上升至V1，因为压缩室的工作容积V0以比在按照现有技术的活塞式压缩机10的情况下更大的空气量所填充。
本发明的在上述说明书中以及在附图中所公开的特征不仅可以单独地、而且可以以任意组合的方式对于实现本发明是重要的。
附图标记列表
10 活塞式压缩机
11 缸体
12 活塞
13 连杆
14 压缩室
15 曲轴传动机构
20 曲轴箱
21 曲轴
22 第一驱动装置
25 空气输送管路
26 空气过滤器
28 预压缩装置
29 预压缩器驱动器
30 空气入口
31 进气组件
32 冷却装置
33 空气出口
34 排气组件
35 再冷却装置
36 空气导出装置
40 调节装置
41a、b、c 压力传感器
42a、b、c 温度传感器
45 设备管理系统
51 现有技术的活塞式压缩机的体积流
52 按照本发明的活塞式压缩机的体积流

Claims (8)

1.具有至少一个缸体(11)的活塞式压缩机，所述至少一个缸体用于利用可运动地设置在所述缸体中的活塞(12)在设置在所述缸体(11)中所述活塞(12)上方的压缩室(14)中压缩空气，其中，所述压缩室(14)具有空气入口(30)和空气出口(33)并且在所述空气入口(30)处与用于待压缩空气的进气组件(31)连接以及在所述空气出口(33)处与用于已压缩空气的排气组件(34)连接，所述活塞式压缩机(10)能由第一驱动装置(22)驱动，其特征在于，所述进气组件(31)具有用于提高抽吸压力的预压缩装置(28)和用于冷却待压缩空气的冷却装置(32)，所述预压缩装置能由第二驱动装置(29)以可改变的功率驱动，其中，所述活塞式压缩机包括曲轴箱(20)，在该曲轴箱中设置有曲轴(21)，与活塞(12)连接的至少一个连杆(13)被可转动地支承在所述曲轴上，其中，所述至少一个缸体(11)的抽吸空气被引导通过所述曲轴箱(20)，其中，所述进气组件(31)设置在曲轴箱(20)的远离空气输送管路(25)的接口的区域上，并且因此由空气输送管路(25)引导到曲轴箱(20)中的空气在流过曲轴箱(20)之后能够再次通过进气组件(31)离开曲轴箱并且所述进气组件(31)具有空气导出装置(36)。
2.根据权利要求1所述的活塞式压缩机，其特征在于，设有用于对在经过所述活塞式压缩机(10)的所述至少一个缸体(11)之后的已压缩空气进行冷却的再冷却装置(35)。
3.根据权利要求1或2所述的活塞式压缩机，其特征在于，设有调节装置(40)，利用该调节装置能调节所述预压缩装置(28)的功率并且因此能调节在所述空气入口(30)处的抽吸压力。
4.用于控制根据权利要求3所述的活塞式压缩机的方法，其特征在于，所述调节装置(40)在最大值与最小值之间调节所述预压缩装置(28)的功率，所述最大值相应于在所述空气入口(30)处的最大抽吸压力(pmax)，所述最小值相应于在所述空气入口(30)处的由在所述缸体(11)中的活塞往复运动而产生的抽吸压力(p0)。
5.根据权利要求4所述的用于控制活塞式压缩机的方法，其特征在于，所述调节装置(40)与至少一个信号发送器(45)和/或至少一个传感器(41a、41b、41c、42a、42b、42c)信号连接，其中，所述调节装置(40)根据所述至少一个信号发送器(45)和/或传感器(41a、41b、41c、42a、42b、42c)的至少一个值和/或信号调节所述预压缩装置(28)的功率。
6.根据权利要求5所述的用于控制活塞式压缩机的方法，其特征在于，所述至少一个传感器(41a、41b、41c、42a、42b、42c)选自具有压力传感器(41a、41b、41c)、温度传感器(42a、42b、42c)、体积流传感器和转速传感器的组。
7.根据权利要求5或6所述的用于控制活塞式压缩机的方法，其特征在于，所述至少一个信号发送器(45)选自具有运行管理系统(45)或控制装置的组。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的用于控制活塞式压缩机的方法，其特征在于，所述调节装置(40)与所述预压缩装置(28)的功率无关地调节所述冷却装置(32)的功率。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016105145A1 (de) * 2016-03-21 2017-09-21 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Kolbenkompressor mit erweitertem Regelbereich
EP3739209B1 (en) * 2019-05-13 2022-03-23 Cattani S.P.A. Piston compressor for medical use
DE102019126103A1 (de) * 2019-09-27 2021-04-01 Amk Holding Gmbh & Co. Kg Druckluftkompressor für ein Fahrzeug
DE102019131921A1 (de) * 2019-11-26 2021-05-27 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Kompressorsystem für ein Schienenfahrzeug und Verfahren zur Steuerung einer Kühleinrichtung eines Kompressorsystems
JP2021143596A (ja) * 2020-03-10 2021-09-24 ナブテスコ株式会社 圧縮装置及び車両用圧縮装置ユニット
DE102020115300A1 (de) 2020-06-09 2021-12-09 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Kompressorsystem und Verfahren zur Steuerung einer Kühleinrichtung eines Kompressorsystems

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1402814A (zh) * 1999-10-26 2003-03-12 艾拉斯科普库空气动力股份有限公司 多级压缩机装置和调节这种多级压缩机装置的方法
CN101307754A (zh) * 2007-05-16 2008-11-19 阿耐思特岩田株式会社 多级气体压缩装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1445073A (en) * 1919-10-25 1923-02-13 Corpl Domenico Portable compressor
US1891083A (en) * 1928-10-18 1932-12-13 Adiel Y Dodge Air compressor
AT135585B (de) * 1931-05-09 1933-11-25 Linde Air Prod Co Verfahren zur Einrichtung zum Kühlen gasförmiger Mittel.
US2539896A (en) * 1946-10-28 1951-01-30 American Brake Shoe Co Air compressor
US2849173A (en) * 1956-01-31 1958-08-26 Charles J Surdy Compressor system
US2881749A (en) * 1956-11-13 1959-04-14 Studebaker Packard Corp Combination accumulator and starting pump for fuel injection system
US3066609A (en) * 1959-11-16 1962-12-04 Sundstrand Corp Piston return mechanism
GB1027416A (en) * 1964-03-02 1966-04-27 Boulton Aircraft Ltd Hydrostatic power transmission
JPS53145106A (en) * 1977-05-24 1978-12-18 Tokico Ltd Multistage compressor
DE3211598A1 (de) * 1982-03-30 1983-11-03 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Hubkolben-luftpresser
CH684020A5 (de) * 1990-04-18 1994-06-30 Bauer Kompressoren Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor.
JP3352187B2 (ja) * 1993-12-03 2002-12-03 株式会社神戸製鋼所 ２段型オイルフリースクリュ圧縮機
DE19960152C2 (de) * 1999-12-14 2001-10-18 Compair Drucklufttechnik Gmbh Verdichteranlage zur Erzeugung von Druckluft
RU2298692C2 (ru) * 2001-07-25 2007-05-10 Леоберсдорфер Машиненфабрик Аг Многоступенчатый компрессор для сжатия газов
RU29328U1 (ru) 2003-01-04 2003-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЮганскНИПИнефть" Шарнирное устройство крепления подвесного оборудования к погружной насосной установке
US7509233B2 (en) * 2004-02-09 2009-03-24 General Electric Company Diagnostics for identifying a malfunctioning component in an air compressor system onboard a locomotive
JP2007024005A (ja) * 2005-07-21 2007-02-01 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 圧縮設備
JP2007051615A (ja) * 2005-08-19 2007-03-01 Anest Iwata Corp 往復ピストン式気体圧縮機
FR2890418A1 (fr) * 2005-09-02 2007-03-09 Atlas Copco Crepelle S A S Installation de compression haute pression a plusieurs etages
US8215922B2 (en) * 2008-06-24 2012-07-10 Aurora Sfc Systems, Inc. Compressible fluid pumping system for dynamically compensating compressible fluids over large pressure ranges
DE102009017826A1 (de) 2009-04-20 2010-11-04 Compart Compressor Technology Gmbh Vorrichtung zur kurbelseitigen Druckentlastung und Saugdruckregelung eines doppeltwirkenden, ein- oder mehrstufigen Kolbenverdichters
US9856866B2 (en) * 2011-01-28 2018-01-02 Wabtec Holding Corp. Oil-free air compressor for rail vehicles
DE102011013440A1 (de) 2011-03-09 2012-09-13 Wabco Gmbh Verfahren zur Drucksteuerung in einem Fahrzeug sowie Drucksteuereinrichtung
US8984930B2 (en) * 2011-09-15 2015-03-24 General Electric Company System and method for diagnosing a reciprocating compressor
CN102384074A (zh) 2011-11-30 2012-03-21 中国科学院工程热物理研究所 离心式与活塞式串联的空气压缩机组
DE102011121056A1 (de) * 2011-12-14 2013-06-20 Wabco Gmbh Verdichter zum Einsatz in einem Luftfedersystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Luftfedersystems
DE102013113555A1 (de) 2013-12-05 2015-06-11 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Kompressorsystem und Verfahren zum Betrieb des Kompressorsystems in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Schienenfahrzeugs
DE102013113556A1 (de) 2013-12-05 2015-06-11 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Kompressorsystem und Verfahren zum Betrieb des Kompressorsystems in Abhängigkeit der aktuellen Situation des Schienenfahrzeugs
DE102016105145A1 (de) * 2016-03-21 2017-09-21 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Kolbenkompressor mit erweitertem Regelbereich

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1402814A (zh) * 1999-10-26 2003-03-12 艾拉斯科普库空气动力股份有限公司 多级压缩机装置和调节这种多级压缩机装置的方法
CN101307754A (zh) * 2007-05-16 2008-11-19 阿耐思特岩田株式会社 多级气体压缩装置

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Publication number Publication date
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