CN118119767A - 压缩机和具有这种压缩机的车辆压缩空气系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于为车辆压缩空气系统(1)提供压缩空气的压缩机(2)。该压缩机(2)具有：由进入室壁(5')形成的进入室(5)，该进入室设有用于抽吸的空气的进入开口(6)；以及由排出室壁(7')形成的排出室(7)，该排出室设有用于由压缩机(2)压缩的空气的排出开口(8)。压缩机(2)还具有热流减少装置，该热流减少装置设置用于减少从压缩机的与进入室壁(5')连接的一构件到进入室(5)中的抽吸的空气的热流和从排出室(7)中的压缩的空气到压缩机的与排出室壁(7')连接的一构件的热流之中的至少一个热流。

Description

压缩机和具有这种压缩机的车辆压缩空气系统

技术领域

本发明涉及一种压缩机和一种具有这种压缩机的车辆压缩空气系统，尤其适用于轨道车辆。

背景技术

在现代压缩机中的有效压缩以大的质量流量为前提条件。为此必需的是，在压缩之前和在压缩期间使要被压缩的介质的升温保持尽可能小。为此目的，在现有技术中已知使用水冷却，该水冷却除了冷却构件之外还因而使压缩过程的效率更高。

然而，在现代轨道车辆中，风冷式压缩机是常规，因为水冷却对于额外使用的部件和在安装在轨道车辆中时要求额外耗费。

发明内容

因此，本发明基于的任务是，为车辆压缩空气系统提供一种成本有利的压缩机，该压缩机能实现高效的压缩过程。

这一任务通过一种根据权利要求1所述的压缩机和一种根据权利要求15所述的车辆压缩空气系统解决。本发明的有利的进一步研发方案包含在从属权利要求中。

根据本发明的一个方面，用于为车辆压缩空气系统提供压缩空气的压缩机包括：由进入室壁形成的进入室，该进入室设有用于抽吸的空气的进入开口；以及由排出室壁形成的排出室，该排出室设有用于由压缩机压缩的空气的排出开口。压缩机还包括热流减少装置，该热流减少装置设置用于减少从与进入室壁连接的一压缩机构件到进入室中的抽吸的空气的热流和/或从排出室中的压缩的空气到与排出室壁连接的一压缩机构件的热流。

热流减少装置减少从一与进入室连接的构件到进入室中的抽吸的空气的热流，通过该热流减少装置可防止在进入室中的空气过度升温。此外，如果附加或替代地设有一热流减少装置，该热流减少装置减少从排出室中的压缩的空气到一与排出室壁连接的构件的热流，则可以替代地或在更大程度上达到防止过度升温的效果。

在压缩机的一个有利的实施方案中，所述热流减少装置具有进入室壁的和排出室壁的至少部分，这些部分构成为使得在排出室壁的和进入室壁的两个相对的面之间构成第一气隙。

通过这种布置结构，对于进入室和排出室设置在一个共用的壳体、如例如具有共用的进入室壁和排出室壁(所述壁便是同一个壁)的缸盖中的情况，可以大大减少从排出室流到进入室的大的热流。

在压缩机的一种有利的实施方案中，所述进入室壁和所述排出室壁构成为分开的构件。

进入室和排出室的分离确保减少热流，并且相应的构件可以优化地设计，因为各构件的形状可以单独适配于进入室和排出室的配合的形状。

根据压缩机的另一有利的实施方案，所述进入室壁和所述排出室壁一体形成，并且所述第一气隙构成为使得所述进入室壁和所述排出室壁至少部分地彼此间隔开。

这种实施方案能实现减少构件和简化的装配。

在另一个有利的实施方案中，所述压缩机具有：连接区段，该连接区段具有进入室和排出室；压缩腔壳体，该压缩腔壳体构成为用于使被抽吸的空气在其中被压缩；和在连接区段和压缩腔壳体之间的阀板，使得该阀板形成进入室壁的和排出室壁的一区段；其中，所述热流减少装置至少在一方面进入室壁和排出室壁之一与另一方面阀板之间具有第一绝热材料。

如果在进入室壁和阀板之间设有第一绝热材料，则减少从阀板到进入室壁的热流，从而减少进入室壁的升温并且也减少到待抽吸的气体上的热量。当在排出室壁和阀板之间设置绝热材料时，附加地或替代地减少到阀板的热流。

在压缩机的另一个有利的实施方案中，所述第一绝热材料设置在一方面不仅进入室壁而且排出室壁与另一方面阀板之间。

通过这一措施，不仅减少从排出室壁到阀板的热流，而且减少从阀板到进入室壁的热流。

根据另一个有利的实施方案，压缩机具有：连接区段，该连接区段具有进入室和排出室；压缩腔壳体，该压缩腔壳体构成为用于将抽吸的空气在其中压缩；以及在连接区段和压缩腔壳体之间的阀板，使得在一方面进入室壁和排出室壁与另一方面阀板之间形成第一接触面。所述热流减少装置在第一接触面旁边具有在进入室壁、排出室壁和阀板之中的至少一个中的第一凹槽，使得第一凹槽构成为用于在第一接触面旁边形成第二气隙。

通过设置第二气隙，减少在一方面进入室壁或排出室壁与另一方面阀板之间的第一接触面，从而也减少从阀板到进入室壁或从排出室壁到阀板的热流，以减少从在排出室中的空气到在进入室中的空气的热传递。

在另一个有利的实施方案中，压缩机具有压缩腔壳体，该压缩腔壳体构成为用于将抽吸的空气在其中压缩，并且所述热流减少装置在一方面进入室壁和排出室壁中的至少一个与另一方面压缩腔壳体之间具有第二绝热材料。

在本实施方案中，一方面减少从排出室经由压缩腔壳体到进入室的热流。此外也减少经由压缩腔壳体到压缩机个别部件(如例如活塞环、活塞涂层或轴承)的热流，从而降低它们的热负荷并且可放弃单独冷却。

根据另一个有利的实施方式，压缩机包括压缩腔壳体，该压缩腔壳体构成为用于将抽吸的空气在其中压缩，其中，在一方面压缩腔壳体和另一方面进入室壁与排出室壁之间形成第二接触面，并且所述热流减少装置在第二接触面旁边在进入室壁、排出室壁和压缩腔壳体中的至少一个中具有第二凹槽，该第二凹槽构成为，使得在第二接触面旁边形成第三气隙。

通过第三气隙减小在进入室壁和排出室壁中的至少一个与压缩腔壳体之间的接触面，从而也减小了从排出室壁到压缩腔壳体以及从压缩腔壳体到进入室壁的热流。此外也减少经由压缩腔壳体到压缩机的个别部件(如例如活塞环、活塞涂层或轴承)的热流，从而降低了它们的热负荷并且可放弃单独的冷却。

在另一个有利的实施方案中，压缩机具有：连接区段，该连接区段具有进入室和排出室；压缩腔壳体，该压缩腔壳体构成为用于将抽吸的空气在其中压缩；以及在连接区段和压缩腔壳体之间的阀板；并且作为热流减少装置，阀板包含从连接区段和压缩腔壳体伸出的区域。

利用这种设计的阀板可以将导入阀板中的热流经由伸出的区域导出，从而减少到进入室中和到压缩腔壳体中和至包含在其中的压缩机部件的热输入。

在压缩机的下一个有利的实施方案中，冷却肋的伸出的区域构成为用作冷却肋。

在用作冷却肋时，导入阀板中的热量经由突出的区域散发，从而其不被导入压缩腔壳体中。

在压缩机的其他有利的实施方案中，作为热流减少装置，进入室在进入阀的区域中的横截面积接近等于进入阀在进入室中的部件的横截面积，和/或排出室在排出阀的区域中的横截面积接近等于排出阀在排出室中的部件的横截面积。

通过这一特性，减小要抽吸的气体在进入室中与进入室壁的接触面，和/或减小要排出的气体在排出室中与排出室壁的接触面，从而减小两者之间的热流。

根据压缩机的另一有利的实施方案，作为所述热流减少装置，进入室的沿轴向连接在进入开口上的区段的横截面积接近等于进入开口的横截面积，和/或排出室的沿轴向连接在排出开口上的区段的横截面积接近等于排出开口的横截面积。

通过这一特性，减小要抽吸的气体在进入室中与进入室壁的接触面，和/或减小要排出的气体在排出室中与排出室壁的接触面，从而减小两者之间的热流。

根据本发明的另一方面，车辆压缩空气系统包括上述的压缩机。

附图说明

下面，参照附图依据实施例对本发明进行解释。特别是：

图1示意性地示出包括压缩机的车辆压缩空气系统的带有连接区段和压缩腔壳体一部分的剖视图以及在压缩机中发生的热流；

图2示出根据本发明的压缩机的第一实施方式；

图3示出压缩机的在图2中所示的第一实施方式的一种变型方案；

图4示出压缩机的第二实施方式；

图5示出压缩机的第三实施方式；

图6示出压缩机的第四实施方式；

图7示出压缩机的第五实施方式；

图8示出压缩机的第六实施方式；以及

图9示出压缩机的第七实施方式。

具体实施方式

图1示意性地示出一个车辆压缩空气系统1的带有连接区段3和压缩腔壳体4一部分的剖视图，该车辆压缩空气系统包括用于为车辆压缩空气系统提供压缩空气的压缩机2。车辆压缩空气系统1还具有未示出的部件，如例如空气制备单元、管路、阀等等。

连接区段3，在往复活塞式压缩机中通常是缸盖，具有带有用于被抽吸的空气的进入开口6的进入室5和带有用于由压缩机2压缩的空气的排出开口8的排出室7。进入室5由进入室壁5'形成，而排出室7由排出室壁7'形成。在替代的实施方式中，压缩机2并非构造成往复活塞式压缩机，而是利用其他工作原理、例如按照螺杆式压缩机构造。

此外，压缩机2具有带有一个进入阀10和一个排出阀11的阀板9。阀板9被引入在连接区段3和压缩腔壳体4之间，并且借助螺钉(未示出)——连接区段3和压缩腔壳体4利用所述螺钉相互连接——夹紧在其间，并且不仅密封进入室5、排出室7而且密封在压缩腔壳体4中的压缩腔。阀板9在进入室5那侧的区段中被定义为进入室壁5'并且在排出室7那侧的区段中被定义为排出室壁7'。在替代的实施方式中，不是设有分开的阀板9，而是进入阀10和排出阀11分别包含在连接区段3的一个壁内、即在进入室壁5'和排出室壁7'内。在其他替代的实施方式中，阀板9也可以具有其他数量的进入阀10和排出阀11，或者要么仅设有至少一个进入阀10、要么仅设有至少一个排出阀11。

在图1中还示意性地示出在压缩机2中发生的热流。用“I”标出从热气侧、即从排出室7经由缸盖、即排出室壁7'和进入室壁5'(该排出室壁和进入室壁在这里示出构成为整体的)至冷气侧、即至进入室5的热流。用“II”标出从热气侧、即从排出室7经由阀板9至冷气侧、即进入室5的热流。用“III”标出从热气侧、即连接区段3至压缩腔壳体4和至其他部件、例如活塞(未示出)并经由曲轴壳体(未示出)至曲轴机构(未示出)的热流。

图2示出根据本发明的压缩机2的第一实施方式。压缩机2具有一热流减少装置，该热流减少装置构成为用于减少从压缩机2的一与进入室壁5'连接的构件——在这里排出室壁7'——到进入室5中的抽吸的空气的热流I和从排出室7中的压缩的空气到压缩机2的一与排出室壁7'连接的构件——在这里进入室壁5'——的热流I之中的至少一个热流。

为此，热流减少装置在压缩机2的第一实施方式中具有一个进入室壁5'和一个排出室壁7'，它们具有两个相对的面12、13。在这两个相对的面12、13之间，通过作为热流减少装置的组成部分的排出室壁7'和进入室壁5'形成热流减少装置的第一气隙14。

在本实施方式中，进入室壁5'和排出室壁7'作为分开的构件形成。

在压缩机2的第一实施方式的在图3中所示的一个变型方案中，进入室壁5'和排出室壁7'一体形成或者说具有将它们连接起来的区段，其中，第一气隙14将进入室壁5'的和排出室壁7'的剩余部分彼此分隔开或者说间隔开。

图4示出压缩机2的第二实施方式。在这里，压缩机2也具有带有进入室5和排出室7的连接区段3以及压缩腔壳体4，该压缩腔壳体构成为用于将抽吸的空气在其中压缩。此外，压缩机2在连接区段3和压缩腔壳体4之间具有阀板9，这样阀板9形成进入室壁5'的和还有排出室壁7'的一个区段。

此外，该实施方式在一方面进入室壁5'和排出室壁7'与另一方面阀板9之间具有第一绝热材料15作为热流减少装置。在替代的实施方式中，也可以仅要么在进入室壁5'和阀板9之间、要么在排出室壁7'和阀板9之间设有第一绝热材料15。

图5示出压缩机2的第三实施方式。在该实施方式中，在连接区段3和阀板9之间，通过进入室壁5'和排出室壁7'分别形成与阀板9接触的第一接触面16。在形成第一接触面16的阀板9的面的延续的方向上，在各自的接触面16旁边设有第二气隙17，该第二气隙由进入室壁5'和排出室壁7'中的第一凹槽形成。由于第一凹槽作为热流减少装置，与进入室壁5'的和排出室壁7'的邻接于第一凹槽远离阀板9的横截面积相比，第一接触面16有所减小。进入室壁5'和排出室壁7'及阀板9利用第二气隙17旁的第一接触面16密封进入室5和排出室7。在替代的实施方式中，第二气隙17可以要么仅在进入室壁5'和阀板9之间、要么在排出室壁7'和阀板9之间形成。在另一个替代的实施方式中，第一凹槽并不仅仅设置在进入室壁5'和排出室壁7'中，而是取而代之地或附加地设置在阀板9中。

图6示出压缩机2的第四实施方式。在该实施方式中，在阀板9和压缩腔壳体4之间设有第二绝热材料18。第二绝热材料18设置在压缩腔壳体4和阀板9的接触面上。在没有设置限定为进入室壁5'和排出室壁7'的分开的阀板9的实施方式中，第二绝热材料被引入在一方面进入室壁5'和排出室壁7'和另一方面压缩腔壳体4之间。在另外的替代的实施方式中，第二绝热材料要么仅设置在进入室壁5'和压缩腔壳体4之间、要么在排出室壁7'和压缩腔壳体4之间。

图7示出压缩机2的第五实施方式。在该实施方式中，在阀板9和压缩腔壳体4之间，通过限定为进入室壁5'和排出室壁7'的阀板9和压缩腔壳体4的壁形成第二接触面19。在形成第二接触面19的阀板9的面的延续的方向上，在接触面19旁边设有第三气隙20，该第三气隙通过在压缩腔壳体4的壁中的第二凹槽形成。由于第二凹槽作为热流减少装置，与压缩腔壳体4的所述壁的邻接于第二凹槽远离阀板9的横截面积相比，第二接触面19有所减小。压缩腔壳体4和阀板9利用第三气隙20旁边的第二接触面19密封压缩腔。在替代的实施方式中，第三气隙20可以要么仅在进入室壁5'和压缩腔壳体4之间、要么在排出室壁7'和压缩腔壳体4之间形成。在另一个替代的实施方式中，第二凹槽并不仅仅设置在压缩腔壳体4中，而是取而代之或附加地设置在限定为进入室壁5'和排出室壁7'的阀板9中。在另一个替代的实施方式中，不存在阀板9，而是一个或多个所述凹槽设置在进入室壁5'和/或排出室壁7'中。

图8示出压缩机2的第六实施方式。在这里，阀板9具有伸出的区域21作为热流减少装置，该区域从连接区段3和压缩腔壳体4向外伸出并且该区域构成为用作冷却肋。

在替代的实施方式中，阀板9不必如所示的那样在两侧突出，而是也可以仅仅具有局部伸出的区域21。

作为热流减少装置的伸出的区域21在这里引起：将热量从阀板9辐射到周围环境中，从而减少从与进入室壁5'连接的构件到进入室5中的抽吸的空气的热流和从排出室7中的压缩的空气到与排出室壁7'连接的部件的热流。

图9示出压缩机2的第七实施方式。在该实施方式中，热流减少装置这样设置，使得进入室壁5'的和/或排出室壁7'的分别与压缩的热空气和与抽吸的冷空气接触的面被最小化，以减少热流。

为此，如图9所示，进入室5的与阀板9的面向连接区段3的面平行的在进入阀10的区域内的横截面积接近与进入阀10在进入室5中的部件的横截面积相等。此外，排出室7的与阀板9的面向连接区段3的面平行的在排出阀11的区域内的横截面积接近与排出阀11的在排出室7中的部件的横截面积相等。进入室5和排出室7的分别在进入阀10和排出阀11的区域内的横截面积可以分别接近与进入阀10和排出阀11的横截面积相等这一特性意味着：进入室5和排出室7的横截面积可以分别至少与进入阀10和排出阀11的分别设置在进入室5和排出室7中的部件的横截面积相等或者也可以略微更大，以便能实现使空气不受干扰地从进入室5流出或流入排出室7中。在替代的实施方式中，在各自的阀10、11的区域中的横截面积之中的仅一个横截面积接近与各自的阀10、11的部件的横截面积相等。在未设置阀板9的替代的实施方式中，各自的横截面积分别与进入阀10和排出阀11设置所在的连接区段3的进入室壁5'和/或排出室壁7'平行。

此外，如图9所示，进入室5的沿轴向连接在进入开口6上的区段所具有的横截面接近与进入开口6的横截面相等，而排出室7的沿轴向连接在排出开口8上的区段所具有的横截面接近与排出开口8的横截面相等。进入室5和排出室7的分别沿轴向连接在进入开口6和排出开口8上的区段的横截面积分别接近与进入开口6和排出开口8的横截面积相等这一特性意味着：连接的所述区段的横截面积分别至少与进入开口6和排出开口8的横截面积相等，或者尽可能如此之小、但大更多，使得空气可以正好不受干扰地流入进入室5中和空气可以正好不受干扰地从排出室7中流出。在替代的实施方式中，仅沿轴向连接的横截面积之一接近与各自开口6、8的横截面积相等。

所有在说明书、后续权利要求书和附图中示出的特征不仅可以单独地、而且可以以任意的相互组合对本发明来说是重要的；特别是，所有实施方式的组合都是可能的。

附图标记列表

1 车辆压缩空气系统

2 压缩机

3 缓冲区段

4 压缩腔壳体

5 进入室

5' 进入室壁

6 进入开口

7 排出室

7' 排出室壁

8 排出开口

9 阀板

10 进入阀

11 排出阀

12、13面

14 第一气隙

15 第一绝热材料

16 第一接触面

17 第二气隙

18 第二绝热材料

19 第二接触面

20 第三气隙

21 伸出的区域。

Claims (16)

1.用于为车辆压缩空气系统(1)提供压缩空气的压缩机(2)，包括：

由进入室壁(5')形成的进入室(5)，该进入室设有用于抽吸的空气的进入开口(6)，以及

由排出室壁(7')形成的排出室(7)，该排出室设有用于由压缩机(2)压缩的空气的排出开口(8)，

其中，压缩机(2)具有热流减少装置，该热流减少装置设置用于减少从与进入室壁(5')连接的压缩机构件到进入室(5)中的抽吸的空气的热流和从排出室(7)中的压缩的空气到与排出室壁(7')连接的压缩机构件的热流之中的至少一个热流。

2.根据权利要求1所述的压缩机(2)，其中，所述热流减少装置具有进入室壁(5')和排出室壁(7')的至少部分，这些部分构成为用于在排出室壁(7')的和进入室壁(5')的两个相对的面(12、13)之间构成第一气隙(14)。

3.根据权利要求2所述的压缩机(2)，其中，所述进入室壁(5')和所述排出室壁(7')构成为分开的构件。

4.根据权利要求2所述的压缩机(2)，其中，所述进入室壁(5')和所述排出室壁(7')一体形成，并且所述第一气隙(14)构成为使得所述进入室壁(5')和所述排出室壁(7')至少部分地彼此间隔开。

5.根据前述权利要求之一所述的压缩机(2)，其中，所述压缩机(2)具有：

连接区段(3)，该连接区段具有进入室(5)和排出室(7)；

压缩腔壳体(4)，该压缩腔壳体构成为用于将抽吸的空气在其中压缩；和

在连接区段(3)和压缩腔壳体(4)之间的阀板(9)，使得阀板(9)形成进入室壁(5')的和排出室壁(7')的一区段；并且

所述热流减少装置至少在一方面进入室壁(5')和排出室壁(7')之一与另一方面阀板(9)之间具有第一绝热材料(15)。

6.根据权利要求5所述的压缩机(2)，其中，所述第一绝热材料(15)设置在一方面不仅进入室壁(5')而且排出室壁(7')与另一方面阀板(9)之间。

7.根据前述权利要求之一所述的压缩机(2)，其中，所述压缩机(2)具有：

连接区段(3)，该连接区段具有进入室(5)和排出室(7)；

压缩腔壳体(4)，该压缩腔壳体构成为用于将抽吸的空气在其中压缩；和

在连接区段(3)和压缩腔壳体(4)之间的阀板(9)；

在一方面进入室壁(5')和排出室壁(7')与另一方面阀板(9)之间形成第一接触面(16)，并且

所述热流减少装置在第一接触面(16)旁边具有在进入室壁(5')、排出室壁(7')和阀板(9)之中的至少一个中的第一凹槽，使得第一凹槽构成为用于在第一接触面(16)旁边形成第二气隙(17)。

8.根据前述权利要求之一所述的压缩机(2)，其中，

所述压缩机(2)具有压缩腔壳体(4)，该压缩腔壳体构成为用于将抽吸的空气在其中压缩，并且

所述热流减少装置在一方面进入室壁(5')和排出室壁(7')中的至少一个与另一方面压缩腔壳体(4)之间具有第二绝热材料(18)。

9.根据前述权利要求之一所述的压缩机(2)，其中，

所述压缩机(2)具有压缩腔壳体(4)，该压缩腔壳体构成为用于将抽吸的空气在其中压缩，其中，在一方面压缩腔壳体(4)和另一方面进入室壁(5')与排出室壁(7')之间形成第二接触面(19)，并且

所述热流减少装置在第二接触面(19)旁边在进入室壁(5')、排出室壁(7')和压缩腔壳体(4)中的至少一个中具有第二凹槽，该第二凹槽构成为，使得在第二接触面(19)旁边形成第三气隙(20)。

10.根据前述权利要求之一所述的压缩机(2)，其中，

压缩机(2)具有：

连接区段(3)，该连接区段具有进入室(5)和排出室(7)；

压缩腔壳体(4)，该压缩腔壳体构成为用于将抽吸的空气在其中压缩；和

在连接区段(3)和压缩腔壳体(4)之间的阀板(9)；并且

作为热流减少装置，阀板(9)具有从连接区段(3)和压缩腔壳体(4)伸出的区域。

11.根据权利要求10所述的压缩机(2)，其中，从压缩腔壳体(4)伸出的区域构成为用作冷却肋。

12.根据前述权利要求之一所述的压缩机(2)，其中，作为热流减少装置，进入室(5)在进入阀(10)的区域中的横截面积接近等于进入阀(10)在进入室(5)中的部件的横截面积。

13.根据前述权利要求之一所述的压缩机(2)，其中，作为所述热流减少装置，排出室(7)在排出阀(11)的区域中的横截面积接近等于排出阀(11)在排出室(7)中的部件的横截面积。

14.根据前述权利要求之一所述的压缩机(2)，其中，作为所述热流减少装置，进入室(5)的沿轴向连接在进入开口(6)上的区段具有的横截面积接近等于进入开口(6)的横截面积。

15.根据前述权利要求之一所述的压缩机(2)，其中，作为所述热流减少装置，排出室(7)的沿轴向连接在排出开口(8)上的区段具有的横截面积接近等于排出开口(8)的横截面积。

16.具有根据前述权利要求之一所述的压缩机(2)的车辆压缩空气系统(1)。