JP2004530824A - 乾式のピストン圧縮機（クランク駆動装置潤滑） - Google Patents

Abstract

特にレール車両のための、乾式のピストン圧縮機であって、該圧縮機の内部に回転可能に支承されたクランクシャフト１５のためのクランクケース３を備えており、該クランクケース３に、少なくとも１つのポット状のシリンダ４ａ，４ｂ，４ｃが、対応する内側のピストン１２ａ，１２ｃと共に配置されており、クランクシャフト１５が、第１の支承部として設けられたコンロッド支承体１６を介してコンロッド１４ａ，１４ｃの１つの端部に結合されており、これにより、回転運動を、第２の支承部として設けられたピストンピン支承体１７を介して、コンロッド１４ａ，１４ｃの別の端部に支承されたピストン１２ａ，１２ｃのための線状の運動に変換し、支承部への潤滑剤充填のために、本発明により、コンロッド１４ａ，１４ｃの外側に少なくとも１つの潤滑用ニップル１８ａ，１８ｃが取り付けられており、この潤滑用ニップル１８ａ，１８ｃから、対応する内側の潤滑通路２２が延びており、この潤滑通路２２が、コンロッド支承体１６で、かつ／またはピストンピン支承体１７で開口している。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にレール車両のための、乾式のピストン圧縮機であって、このピストン圧縮機の内部に回転可能に支承されたクランクシャフトのためのクランクケースを備えており、このクランクケースに、少なくとも１つのポット状のシリンダが、対応配置された内側のピストンと共に配置されており、クランクシャフトが、第１の支承部として設けられたコンロッド支承体を介してコンロッドの端部に結合されており、これによって、回転運動を、第２の支承部としてのピストンピン支承体を介して、コンロッドの別の端部に支承されたピストンのための線状の運動に変換させる形式のものに関する。
【０００２】
このようなピストン圧縮機には、クランクシャフトのための回転運動を発生させるために、通常は別個の駆動ユニットが固定されている。多くの場合、駆動ユニットとして電動モータまたはこれに類するものが使用される。ピストン圧縮機と駆動ユニットとによって形成されているこれまでのピストンコンプレッサは、例えば、ブレーキまたはこれに類する、車両専用の圧縮手段機構を作動させるために必要とされる圧縮空気を発生させるための車両範囲において使用される。
【０００３】
車両範囲に使用されるピストンコンプレッサは、通常は長い継続運転または頻繁なスイッチオン・オフにさらされ、このことが摩擦に基づく高い熱発生につながってしまう。それゆえこの使用範囲には、これまで主にオイル潤滑式のピストン圧縮機が使用されてきた。このようなオイル潤滑式のピストン圧縮機は、常時最適な運転温度を確保するために、必要に応じて、オイル冷却循環回路を介して過剰な熱を十分に排出する必要がある。
【０００４】
最近では、様々な工業分野においても乾式のピストン圧縮機が使用されている。このような乾式のピストン圧縮機は、ケーシング内にある潤滑油なしで作動する。代わりにピストン軌道における潤滑剤充填は、特に摩擦の少ない動的なシール装置によって代用される。回転する構成部分は全て、さらにころ軸受により支承されている。カプセル状に密閉されたころ軸受は、この場合、耐熱性が良く耐用寿命の長いグリース充填部を備えている。弁範囲では、滑り案内された構成部材が広範囲で回避される。これらの手段の組合せによって、ピストン圧縮機内のオイル潤滑は不要になる。結果として、例えばピストン圧縮機により発生した圧縮空気のオイル汚れの危険性も除外される。オイル循環回路および付加的な大きな補償部材が省略されるので、乾式のピストン圧縮機をさらに相応に軽量に構成することもできる。
【０００５】
上に述べた、乾式のピストン圧縮機に関する本発明は、Ｖ字形配置または列型機械の形式の配置のように、クランクケースにおける全く異なる様々なシリンダ配置において使用可能である。さらに、ピストン圧縮機は、低圧段とこれに続く少なくとも１つの別の高圧段とを備えた複数段式に形成することもできる。さらに、車両における全く異なる固定、例えば、車両フロア（床下）に吊すような固定、車両またはこれに類する上部構造（内部構造）での水平方向または垂直方向の固定（内側組み込み）が可能である。
【０００６】
特にレール車両においては、車両範囲でピストンコンプレッサの長い走行時間およびメンテナンス間隔が要求される。したがって、レール車両構造に使用されるピストンコンプレッサは、早くても６年後に初めてオーバホールすることが望ましい。これは平均で約１２，０００運転時間に相当する。このような側面が、これまで乾式の、すなわち無給油のコンプレッサを車両範囲において使用する妨げとなっていた。なぜならば、支承部損傷なしにこのメンテナンス間隔を確実に得るためには、耐用寿命にわたる潤滑形式のころ軸受におけるグリース耐用寿命は、圧縮機内の通常の温度範囲では十分ではないからである。中間冷却によって複数段式の圧縮機の運転温度を下げた場合でさえも、グリースの耐用寿命には限界がある。さらに、支承箇所への潤滑剤の充填（補充）は、クランクケースの内部におけるアクセスが悪いので、かなりの問題である。さらに別の問題が、潤滑剤充填時に流出したグリースがピストン機械のシリンダ摺動面に達しかねず、このことが、乾式のピストンリングにおける高い摩耗およびピストン被覆層につながってしまう、という事実から生じる。
【０００７】
そこで本発明の課題は、寿命の長い乾式のピストン圧縮機を提供し、簡単な形式で、クランク駆動装置の支承部の最適な潤滑が得られるようにすることである。
【０００８】
この課題は、請求項１の上位概念部に記載の乾式のピストン圧縮機から出発した、請求項１に記載の特徴部によって解決される。本発明を改良する別の手段が、後続の請求項２〜請求項１０に記載されている。
【０００９】
本発明は、クランク駆動装置の支承部に潤滑剤補充するために、それぞれのコンロッドの外側に少なくとも１つの潤滑用ニップルが取り付けられており、この潤滑用ニップルから、対応する内側の潤滑通路が延びており、この潤滑通路が、コンロッド支承体で、かつ／またはクランクシャフト支承体で開口している、という技術的な手段を含む。
【００１０】
構造的に簡単に実現可能なこの解決の利点は、それ自体常時潤滑された支承体の調量可能な潤滑剤充填が可能なことである。コンロッドの内部に延びる潤滑通路が、コンロッドの強度を運転中に著しく損なうことはないということが証明されている。潤滑用ニップルは、外側からの良好なアクセスが得られるようにコンロッドに配置されている。
【００１１】
有利には、クランクケースは少なくとも１つの閉鎖可能な開口を備えており、この開口を介して、潤滑工具によって、外側から潤滑用ニップルへの潤滑剤の供給が行われる。クランクケース内に設けられた開口は、この場合、カバーによって閉じることができ、このカバーは、ねじ結合によってクランクケースに解離可能に固定されている。
【００１２】
上に述べた装置において、潤滑剤充填が、調量注入器によって手動で行われると特に有利である。潤滑剤の注入量の調量は、遮断弁を介して実施することができる。潤滑剤の充填は、交換可能なグリースカートリッジを介して行うことができる。グリース調量注入器は、この場合電気的に駆動することができ、またはレバー装置によって手動で操作することもできる。
【００１３】
有利には、潤滑工具には、潤滑剤を送り出すための管状の突出部が形成されている。潤滑用ニップルはクランクケースの内部にあるので、潤滑工具には、球ケーシングの内部にある潤滑剤充填範囲を照らすために、電気的な照明手段を取り付けると有利である。
【００１４】
特に有利には、潤滑用ニップルはコンロッドのシャフト範囲に配置されている。なぜならば、この配置では、クランクケースに設けられた開口を介して特に好都合なアクセスを得ることができるからである。このことは特に、クランクケース内のクランク駆動装置のほぼ水平な配置についていえる。
【００１５】
潤滑用ニップルから延びる潤滑通路は、有利な形式で、シャフトを通って延びる唯一の貫通孔として製造することができる。この貫通孔は、閉鎖体によって、それぞれ１つの支承体に対応配置された２つの部分通路に分割されている。この場合、それぞれの部分通路には、固有の潤滑用ニップルも対応配置されている。閉鎖体は、有利には球エレメントとして形成されており、この球エレメントは、段付けされた孔の形式で形成された貫通孔の段付け部の範囲に圧入されている。さらに選択的に、潤滑通路をシャフトに沿って延びる２つのベース孔として製造し、これらのベース孔がそれぞれ１つの支承体に通じており、かつこれらのベース孔に固有の潤滑用ニップルがそれぞれ対応配置されているようにすることも考えられる。さらに有利には、コンロッド支持体の範囲に、かつ／またはクランクシャフト支承体の範囲には、潤滑剤を貯蔵するためのグリース収容室がコンロッド内に設けられている。これにより、潤滑剤を供給したい支承部のために潤滑剤を十分に貯蔵し、同時に支承範囲からの潤滑剤の不都合な流出を防止することができる。
【００１６】
次に本発明を改良する別の手段を、本発明の有利な実施例の説明を用いて図面に基づき詳しく説明する。
【００１７】
図１に示した乾式のピストンコンプレッサは、主に、フランジ留めされた駆動ユニット２を備えた２段式の圧縮機ユニット１から成っている。駆動ユニット２は電動モータとして構成されており、圧縮機ユニット１のクランクケース３にねじ結合を介して解離可能に固定されている。駆動ユニット２は、クランクケース３内に配置されたクランクシャフト（図示していない）を回転運動させ、この回転運動が、ピストンのための行程運動に変換される。前記ピストンは、クランクケース３に固定された、圧縮空気発生のためのポット状のシリンダ４ａ，４ｂ，４ｃの内部に収納されている。ピストン行程運動によって、大気中から空気が入口側のフィルタ装置５を介して吸い込まれ、シリンダ４ａ，４ｂ，４ｃの内部で段階的に圧縮される。このようにして発生した圧縮空気は、冷却装置６を通過し、その後、接続部７を介してレール車両の圧縮空気システムに供給される。
【００１８】
この実施例では、圧縮機ユニット１は、低圧段と高圧段とを備えた多段式のピストン圧縮機として構成されている。低圧段には、シリンダ４ｂおよびシリンダ４ｃが対応配置されている。高圧段にはシリンダ４ａが属している。すべてのシリンダ４ａ，４ｂ，４ｃは、圧縮機ユニット１のクランクケース３に向かい合うように１８０°のＶ字形構成形式で配置されている。フランジ留めされた駆動ユニット２を備えた圧縮機ユニット１を、レール車両の支持構造（図示していない）に固定するためには、結合手段８が設けられている。
【００１９】
図２は、圧縮機ユニット１の内部の概観を、向かい合って位置するシリンダ４ａおよびシリンダ４ｃの範囲を例として示している。シリンダ４ａおよびシリンダ４ｃの端面は、それぞれ弁プレート９ａおよび弁プレート９ｃを介して、それぞれシリンダヘッド１０ａ若しくは１０ｃによって閉じられている。シリンダ４ａおよびシリンダ４ｃ内には、摩擦力最小の固い材料より成るシリンダライナ１１ａ若しくはシリンダライナ１１ｃがそれぞれ挿入されており、これらのシリンダライナ１１ａ若しくはシリンダライナ１１ｃの内部には、圧縮空気を発生させるためのピストン１２ａ若しくはピストン１２ｃが、往復運動可能に配置されている。シリンダライナ１１ａ，１１ｃと、これらに対応配置されたピストン１２ａ若しくはピストン１２ｃとの間の動的なシール部として、この場合にはシールリング１３ａ若しくはシールリング１３ｃが、ピストン１２ａ若しくはピストン１２ｃの上側の縁部範囲の溝状の切欠きの内部に設けられている。これらのシールリング１３ａおよびシールリング１３ｂは、同様に摩擦力最小の材料から成っている。ピストン１２ａおよびピストン１２ｃの線状の駆動は、クランク駆動装置を介してコンロッド１４ａ若しくはコンロッド１４ｃによって得られる。コンロッド１４ａおよびコンロッド１４ｃは、ピストン１２ａおよび１２ｃに向かい合う側で、コンロッド支承体１６を介してクランクシャフト１５に結合されている。コンロッド１４ａ，１４ｃのピストン側の固定は、対応配置されたピストンピン支承体１７を介して行われる。コンロッド支承体１６もピストンピン支承体１７も、常時潤滑されたころ軸受の形で形成されている。
【００２０】
両支承部に潤滑剤を補充するために、それぞれのコンロッド１４ａ，１４ｃの外側には、２つの潤滑用ニップル１８ａ，１８ｃがそれぞれ取り付けられている。クランクケース３の下側の面には、コンロッド１４ａおよびコンロッド１４ｃにそれぞれ対応配置された２つの開口１９ａ，１９ｃが設けられており、これらの開口１９ａ，１９ｃを介して、潤滑工具２０によって、外側から潤滑剤を潤滑用ニップル１８ａ，１８ｃに供給することが可能である。クランクケース３内に設けられた開口１９ａおよび開口１９ｃは、ねじ込み可能なカバー２１を介して、それぞれ閉鎖可能である。
【００２１】
図３において個別部材として示したコンロッド１４の内部には、潤滑通路２２が延びている。この潤滑通路２２は、コンロッド１４のシャフト２３を通って延びる唯一の貫通孔として形成されている。この貫通孔は、球エレメントとしての閉鎖体２４によって、支承部にそれぞれ対応配置された２つの部分通路に分割されており、この場合それぞれの部分通路には、固有の潤滑用ニップル（図示していない）が対応配置されている。一方の部分通路はピストンピン支承体１７に通じており、他方の部分通路はコンロッド支承体１６に対応配置されている。コンロッド支承体１６並びにピストンピン支承体１７への潤滑剤の供給を保証するために、それぞれ部分通路に対応して、コンロッド支承体１６並びにピストンピン支承体１７の外側リング内には、種々異なる貫通孔２５が設けられており、これらの貫通孔２５を通って、潤滑剤は転動体の範囲内に到達する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】レール車両構造内に挿入されたピストンコンプレッサを形成する、駆動ユニットを備えた乾式のピストン圧縮機の外観の斜視図である
【図２】図１のピストン圧縮機のクランク機構のコンロッドの長手方向断面図である
【図３】図１のピストン圧縮機の、向かい合って位置する２つのシリンダの範囲の横断面図である
【符号の説明】
【００２３】
１ ピストン圧縮機
２ 駆動ユニット
３ クランクケース
４ シリンダ
５ フィルタ装置
６ 冷却装置
７ 接続部
８ 結合手段
９ 弁プレート
１０ シリンダヘッド
１１ シリンダライナ
１２ ピストン
１３ シールリング
１４ コンロッド
１５ クランクシャフト
１６ コンロッド支承体
１７ ピストンピン支持体
１８ 潤滑用ニップル
１９ 開口
２０ 潤滑工具
２１ カバー
２２ 潤滑通路
２３ シャフト
２４ 閉鎖体
２５ 貫通孔

Claims (10)

1. 特にレール車両のための、乾式のピストン圧縮機であって、内部に回転可能に支承されたクランクシャフト（１５）のためのクランクケース（３）を備えており、クランクケース（３）に、少なくとも１つのポット状のシリンダ（４ａ，４ｂ，４ｃ）が、対応配置された内側のピストン（１２ａ，１２ｃ）と共に配置されており、クランクシャフト（１５）が、第１の支承部として設けられたコンロッド支承体（１６）を介して、コンロッド（１４ａ，１４ｃ）の１つの端部に結合されており、これにより、回転運動を、第２の支承部として設けられたピストンピン支承体（１７）を介して、コンロッド（１４ａ，１４ｃ）の別の端部に支承されたピストン（１２ａ，１２ｃ）のための線状の運動に変換する形式のものにおいて、支承部への潤滑剤充填のために、それぞれのコンロッド（１４ａ，１４ｃ）の外側に、少なくとも１つの潤滑用ニップル（１８ａ，１８ｃ）が取り付けられており、この潤滑用ニップル（１８ａ，１８ｃ）から、対応する内側の潤滑通路（２２）が延びており、この潤滑通路（２２）が、コンロッド支承体（１６）で、かつ／またはピストンピン支承体（１７）で開口していることを特徴とする、乾式のピストン圧縮機。
2. クランクケース（３）が、少なくとも１つの閉鎖可能な開口（１９ａ，１９ｃ）を備えており、この開口（１９ａ，１９ｃ）を介して、潤滑工具（２０）によって、外側から潤滑用ニップル（１８ａ，１８ｃ）への潤滑剤の供給が行われる、請求項１記載の乾式のピストン圧縮機。
3. クランクケース（３）に設けられた開口（１９ａ，１９ｃ）が、ねじ結合を介して解離可能に固定されたカバー（２１）によって閉鎖可能になっている、請求項２記載の乾式のピストン圧縮機。
4. 潤滑用ニップル（１８ａ，１８ｃ）が、コンロッド（１４ａ）若しくはコンロッド（１４ｃ）のシャフト範囲内に配置されている、請求項２または３記載の乾式のピストン圧縮機。
5. 潤滑通路（２２）が、シャフト（２３）を通って延びる唯一の貫通孔として形成されており、該貫通孔が、閉鎖体（２４）によって、支承部にそれぞれ対応配置された２つの部分通路に分割されており、それぞれの部分通路に、固有の潤滑用ニップル（１８ａ，１８ｃ）が対応配置されている、請求項１記載の乾式のピストン圧縮機。
6. 貫通孔が、段づけされた孔の形式で形成されており、段付け部の範囲内に、球エレメントが閉鎖体（２４）として嵌め込まれている、請求項５記載の乾式のピストン圧縮機。
7. 潤滑通路（２２）が、シャフト（２３）に沿って延びる２つのベース孔として形成されており、これらのベース孔が、それぞれ支承部に通じており、かつこれらの支承部に、固有の潤滑用ニップルがそれぞれ対応配置されている、請求項１記載の乾式のピストン圧縮機。
8. コンロッド支承体（１６）の範囲内に、かつ／またはピストンピン支承体（１７）に、潤滑剤を貯蔵しておくためのグリース収容室が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の乾式のピストン圧縮機。
9. 潤滑剤充填が、グリース調量注入器として形成された潤滑工具（２０）によって手動で行われる、請求項１から８までのいずれか１項記載の乾式のピストン圧縮機。
10. 潤滑工具（２０）に、クランクケース（３）内部にある潤滑剤充填範囲を照らすための電気的な照明手段が取付けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の乾式のピストン圧縮機。