JP2017190771A - Piston compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも１段、好ましくは複数段を備える、空冷式のピストン圧縮機に関する。 The present invention relates to an air-cooled piston compressor having at least one stage, preferably a plurality of stages.
ピストン圧縮機において、圧縮の際に加熱された気体を冷却するために、一般にはそれぞれ１つのピストンシリンダユニットによって形成される各圧縮機段の出口側に、冷却器もしくは中間冷却器を配置することは周知である。周知のピストン圧縮機は、ピストンを有する１つ又は複数のシリンダを備える圧縮機ユニットが、一側部で駆動ユニット、例えば電動駆動モータと接続されるように構成されていることが多い。電動駆動モータは、圧縮機ユニット内のクランクシャフトを駆動する。この周知の圧縮機において、圧縮機ユニットの、駆動モータとは反対側の長手端部に、上記クランクシャフトによって駆動される送風機が配置されている。そして、この送風機の前及び後ろの少なくとも一方に、必要な冷却器が配置されている。送風機は、一方では冷却空気が圧縮機ユニットに沿って導かれるように、他方では冷却空気が冷却器を通って送り届けられるように、作用する。しかしながら、この配置には、クランクシャフトハウジングの軸方向両端部にクランクシャフト用のフィードスルーが設けられるという欠点がある。また、全ての冷却器に均等に冷たい周囲空気を流入することができない。 In a piston compressor, in order to cool the gas heated during compression, a cooler or an intercooler is generally arranged at the outlet side of each compressor stage, each formed by one piston cylinder unit. Is well known. Known piston compressors are often configured such that a compressor unit comprising one or more cylinders with pistons is connected on one side to a drive unit, for example an electric drive motor. The electric drive motor drives a crankshaft in the compressor unit. In this known compressor, a blower driven by the crankshaft is disposed at the longitudinal end of the compressor unit opposite to the drive motor. And the required cooler is arrange | positioned at least one before and behind this air blower. The blower acts on the one hand so that the cooling air is guided along the compressor unit and on the other hand the cooling air is delivered through the cooler. However, this arrangement has the disadvantage that crankshaft feedthroughs are provided at both axial ends of the crankshaft housing. Also, it is not possible to uniformly cool ambient air into all coolers.
こうした問題点に鑑みて、本発明の課題は、コンパクトな構造で、必要な冷却器への冷却空気の流れを改善する、改良されたピストン圧縮機を提供することである。 In view of these problems, an object of the present invention is to provide an improved piston compressor that has a compact structure and improves the flow of cooling air to the required cooler.
この課題は、請求項１に記載の特徴を備えるピストン圧縮機によって解決される。好適な実施形態は、従属請求項、以下の説明、及び添付図面から推測できよう。 This problem is solved by a piston compressor comprising the features of claim 1. Preferred embodiments can be inferred from the dependent claims, the following description and the attached drawings.
本発明によるピストン圧縮機は、空冷式のピストン圧縮機であり、クランクシャフトと、クランクシャフトを介して駆動されるピストンを内部に配置した１つ以上のシリンダとを主要な構成要素として含む圧縮機ユニットを備えている。この圧縮機ユニットは、例えば電動モータ又は燃焼機関によって形成された駆動ユニットを介して駆動される。ここで、駆動ユニットは、好適には本発明によるピストン圧縮機の一部である。本発明によれば、圧縮機ユニットは、内部に可動なピストンを有する少なくとも１つのシリンダを含んで構成されている。さらに、ピストン圧縮機は、圧縮気体が冷却のために通過し得る内部流路を有する少なくとも１つの冷却器を備える。また、内部流路は、少なくとも１つのシリンダの出口に接続されている。ピストン圧縮機が直列に接続された複数のピストンシリンダユニットを備えている場合、すなわち多段で構成されている場合には、冷却器の出口側に次のシリンダ又は次の圧縮機段が連結される。 A piston compressor according to the present invention is an air-cooled type piston compressor, and includes a crankshaft and one or more cylinders having a piston driven through the crankshaft disposed therein as main components. It has a unit. The compressor unit is driven via a drive unit formed by, for example, an electric motor or a combustion engine. Here, the drive unit is preferably part of a piston compressor according to the invention. According to the present invention, the compressor unit includes at least one cylinder having a movable piston inside. In addition, the piston compressor comprises at least one cooler having an internal flow path through which the compressed gas can pass for cooling. The internal flow path is connected to the outlet of at least one cylinder. When the piston compressor includes a plurality of piston cylinder units connected in series, that is, when the piston compressor is configured in multiple stages, the next cylinder or the next compressor stage is connected to the outlet side of the cooler. .
本発明の最も重要な点は、冷却器の新たな配置である。したがって、本発明によれば、冷却器は、冷却空気がクランクシャフトの回転軸の半径方向に自身を通して流れるように配置されている。すなわち、冷却空気用に設けられている冷却器の開口又はフィードスルーは、クランクシャフトの回転軸に対して横方向で、いわゆるクランクシャフトの回転軸の半径方向に向けられている。冷却器は平面的な広がりを有することが多いので、半径方向とは、この定義の意味においては、回転軸上の半径に平行な開口又はフィードスルーの広がりであるとも理解される。少なくとも１つの冷却器のこの配置には、少なくとも１つの冷却器をピストン圧縮機又は圧縮機ユニットの横方向側部、即ちピストン圧縮機の長手方向の両端部間に位置する側部に向けることができるという利点がある。特に、この方向においては、複数の冷却器を配置するためにより大きな空間を利用可能である。そのため、複数の冷却器の全てに等しく良好に冷却空気を流入することができる。さらに、これによって圧縮機ユニットの軸の一方端部を自由にすることができるとともに、場合によっては、クランクケースに軸のフィードスルーを不要にすることができる。なぜなら、好適には、後述するように、駆動ユニットと送風機とを圧縮機ユニットの同じ側に配置することができるためである。 The most important point of the present invention is the new arrangement of the cooler. Thus, according to the invention, the cooler is arranged such that the cooling air flows through itself in the radial direction of the rotation axis of the crankshaft. That is, the opening or feedthrough of the cooler provided for the cooling air is oriented transversely to the rotation axis of the crankshaft, in the radial direction of the so-called crankshaft rotation axis. Since the cooler often has a planar extent, radial is also understood in the sense of this definition to be an opening or feedthrough extent parallel to the radius on the axis of rotation. For this arrangement of at least one cooler, the at least one cooler may be directed to the lateral side of the piston compressor or compressor unit, ie the side located between the longitudinal ends of the piston compressor. There is an advantage that you can. In particular, in this direction, a larger space can be used for arranging a plurality of coolers. Therefore, the cooling air can flow equally and well into all of the plurality of coolers. In addition, this can free one end of the shaft of the compressor unit and, in some cases, eliminate the need for shaft feedthrough in the crankcase. This is because, preferably, the drive unit and the blower can be arranged on the same side of the compressor unit, as will be described later.
好適には、本発明によるピストン圧縮機は多段に、すなわち例えば３段又は４段に構成されている。しかしながら、他の段数もまた可能である。こうした多段構成の場合、ピストン圧縮機は、好適には、それぞれがクランクシャフトによって駆動されるピストンを有する複数のシリンダを備え、この複数のシリンダは、出口側でこのシリンダと接続される割り当てられた冷却器を備える。すなわち、この構成においては、複数の、つまり少なくとも２つの冷却器が設けられており、これらの冷却器は、上述した手法で、クランクシャフトの回転軸の横方向、即ち半径方向に自身を通って冷却空気が流れるように配置されている。複数の冷却器が配置される場合、この複数の冷却器は、例えばピストン圧縮機の２つ又は複数の横方向側部であって、互いに離れた側部に配置することが可能である。したがって、全ての冷却器がピストン圧縮機の周囲に面するとともに、冷却器を通して冷却空気を等しく良好に流すことができる。 Preferably, the piston compressor according to the invention is arranged in multiple stages, ie for example in three or four stages. However, other stages are also possible. In such a multi-stage configuration, the piston compressor preferably comprises a plurality of cylinders each having a piston driven by a crankshaft, the plurality of cylinders being assigned to be connected to this cylinder on the outlet side. A cooler is provided. That is, in this configuration, a plurality of, that is, at least two coolers are provided, and these coolers pass through themselves in the lateral direction of the rotating shaft of the crankshaft, that is, in the radial direction, in the manner described above. It arrange | positions so that cooling air may flow. If a plurality of coolers are arranged, the plurality of coolers can be arranged, for example, on two or more lateral sides of the piston compressor and on the sides remote from each other. Therefore, all the coolers face the periphery of the piston compressor and the cooling air can flow equally well through the coolers.
好適には、ピストン圧縮機は、クランクシャフト又はクランクシャフトの回転軸を水平に延伸するように配置される。そのような配置においては、冷却器は、例えばピストン圧縮機の横方向側部であって、右、左、上及び下に配置することができる。これに関して、いくつの冷却器が設けられるかにもよるが、ここで挙げた全ての横方向側部に冷却器が配置される必要はないことは理解されるべきである。本発明によるピストン圧縮機は、代替的には、垂直配置の回転軸又はクランクシャフトを有することもできる。 Preferably, the piston compressor is arranged so as to extend the crankshaft or the rotation axis of the crankshaft horizontally. In such an arrangement, the cooler can be arranged, for example, on the lateral side of the piston compressor, on the right, left, top and bottom. In this regard, it should be understood that the coolers need not be located on all lateral sides listed here, depending on how many coolers are provided. The piston compressor according to the invention can alternatively have a vertically arranged rotating shaft or crankshaft.
１つ又は複数の冷却器は、好適には、クランクシャフトの回転軸によって決まるピストン圧縮機の長手軸に対して半径方向に離隔するように、好ましくは冷却器の外側又は外面が上記長手軸と平行に延伸するように配置されている。 The outer or outer surface of the cooler is preferably connected to the longitudinal axis so that the one or more coolers are preferably spaced radially from the longitudinal axis of the piston compressor as determined by the rotational axis of the crankshaft. It arrange | positions so that it may extend | stretch in parallel.
好適には、少なくとも１つの冷却器、場合によっては複数の冷却器を通る冷却空気の流れ方向は、いわゆるピストン圧縮機の長手軸であるクランクシャフトの回転軸に向かう外から内の半径方向である。この配置には、外部から新鮮な周辺空気を冷却器に供給することができるため、最適な冷却を達成することができるという利点がある。したがって、複数の冷却器がピストン圧縮機の周囲側部又は横方向側部の全てにわたって分散して配置されている場合には、これらの冷却器の全てに同じようにして冷却のための新鮮な周辺空気を提供することができる。 Preferably, the flow direction of the cooling air through the at least one cooler and possibly a plurality of coolers is from the outside to the inside radial towards the rotation axis of the crankshaft, which is the longitudinal axis of the so-called piston compressor. . This arrangement has the advantage that optimum cooling can be achieved since fresh ambient air can be supplied to the cooler from the outside. Thus, if multiple coolers are distributed over all of the peripheral or lateral sides of the piston compressor, all of these coolers should be freshly cooled for cooling in the same way. Ambient air can be provided.
好ましくは、ピストン圧縮機は、少なくとも１つの冷却器を通る冷却空気の流れを発生させる少なくとも１つの送風機を備えている。好ましくは、送風機は、１つ又は複数の冷却器を通して空気を吸引するように配置されている。したがって、冷却空気は、先ず１つ又は複数の冷却器を通って流れ、次いで送風機を通って流れる。 Preferably, the piston compressor comprises at least one blower that generates a flow of cooling air through the at least one cooler. Preferably, the blower is arranged to draw air through one or more coolers. Thus, the cooling air first flows through one or more coolers and then flows through the blower.
さらに好適には、少なくとも１つの送風機は、軸流送風機である。この軸流送風機は、クランクシャフトの回転軸に平行に又はこれに沿って延伸する送風機回転軸を中心として回転するとともに、さらに好適には駆動のためにクランクシャフトに直接固定されている。この軸流送風機の助けによって、全ての半径方向から冷却器を通る均等な空気流を実現することができる。さらに、後述するように、送風機の出口側に、ピストン圧縮機のさらなる冷却に利用可能な軸方向の空気流を供給することができる。クランクシャフトを介した送風機の直接駆動、すなわちクランクシャフト上に直接又はクランクシャフトに送風機を配置することは、結果として特に単純な構造をもたらす。 More preferably, the at least one blower is an axial blower. The axial fan is rotated about a fan rotating shaft extending in parallel with or along the rotating shaft of the crankshaft, and more preferably is directly fixed to the crankshaft for driving. With the help of this axial blower, an even air flow through the cooler can be achieved from all radial directions. Furthermore, as will be described later, an axial air flow that can be used for further cooling of the piston compressor can be supplied to the outlet side of the blower. Direct drive of the blower via the crankshaft, ie placing the blower directly on or on the crankshaft, results in a particularly simple structure.
特に好適には、送風機は圧縮機ユニットのフライホイール上に配置されており、さらに好適には、フライホイールの構成要素を形成する。特に、送風機はそれ自体がフライホイールを形成することが可能である。この実施形態では、フライホイールと送風機とが１つのユニットに統合されるため、特にコンパクトな構造をもたらす。代替的には、送風機とフライホイールとは、別々の構成要素であってもよい。 Particularly preferably, the blower is arranged on the flywheel of the compressor unit, and more preferably forms a component of the flywheel. In particular, the blower itself can form a flywheel. In this embodiment, the flywheel and the blower are integrated into one unit, resulting in a particularly compact structure. Alternatively, the blower and the flywheel may be separate components.
さらに好適には、送風機は軸流送風機として構成されており、出口側で圧縮機ユニットに流入する空気流を発生させるように配置されている。そのような空気流は、圧縮機ユニットの外側全体にわたって流れ、そこで圧縮機ユニットのシリンダを直接冷却することができる。すなわち、理想的には、送風機によって引き起こされた空気流は、先ず冷却器を冷却し、その後送風機を通って流れ、送風機の出口側でシリンダの外側の冷却に利用される。 More preferably, the blower is configured as an axial flow blower and is arranged to generate an air flow flowing into the compressor unit on the outlet side. Such air flow flows across the outside of the compressor unit, where the cylinders of the compressor unit can be cooled directly. That is, ideally, the air flow caused by the blower cools the cooler first, then flows through the blower and is used to cool the outside of the cylinder on the outlet side of the blower.
ピストン圧縮機は、さらに好ましくは、ハウジング及び流れ誘導要素の少なくとも一方を備えており、これらは、冷却空気の流れの誘導が少なくとも１つの冷却器又は場合によっては複数の冷却器を通して行われるように配置されている。そのようなハウジング及び流れ誘導要素の少なくとも一方は、特に、冷却空気の流れを先ず放射方向に１つ又は複数の冷却器を通って進み、それから軸方向に軸流送風機として構成された送風機を通ってさらに進むように確保することができる。さらに、ハウジングが適切に閉鎖されて構成されている場合には、望ましくない二次的な流れを回避することができるので、好適には送風機によって発生された空気流の略全てが１つ又は複数の冷却器を通って導かれる。 The piston compressor further preferably comprises at least one of a housing and a flow directing element, such that the induction of the cooling air flow takes place through at least one cooler or possibly multiple coolers. Has been placed. At least one of such a housing and a flow directing element, in particular, advances the flow of cooling air first radially through one or more coolers and then axially through a blower configured as an axial blower. Can be secured to go further. In addition, if the housing is properly closed and configured, undesirable secondary flows can be avoided, preferably substantially all of the air flow generated by the blower is one or more. Led through the cooler.
１つ又は複数の冷却器は、特に、送風機を包囲するハウジングの壁の少なくとも一部を形成することができる。したがって、送風機は、ハウジングの内部で空気を吸引する。これにより、空気は、ハウジングの壁の一部を形成する冷却器を通って、外部からハウジング内に流れ込む。 The one or more coolers may in particular form at least part of the wall of the housing that surrounds the blower. Accordingly, the blower sucks air inside the housing. Thereby, air flows into the housing from the outside through a cooler that forms part of the wall of the housing.
特に好適には、ハウジングは、少なくとも４つの側部を備えており、そのうち少なくとも１つの側部、好ましくは全ての側部に、それぞれ少なくとも１つの冷却器が配置されている。ハウジングは、４つの側部を備えている場合には、好適には圧縮機の長手軸であって、いわゆるクランクシャフトの回転軸に対して横方向に、四角形、特に正方形の横断面を有する。したがって、この横断面において、冷却器は四角形又は正方形の側縁に沿って広がる。４つの側部は、例えば４つの直列に接続されたピストンシリンダユニットを備える４段圧縮機の場合のように、４つの冷却器を配置するのに特に適している。さらに多くの冷却器が直列又は並列に接続される方法で配置されてもよい。４つよりも少ない冷却器が設けられる場合には、ハウジングの１つ又は複数の側部は、冷却器がなく、壁要素によって閉鎖されるとよい。４つよりも多くの圧縮機段が設けられており、ハウジングが４つの側部を備えている場合には、側部のうち１つに２つの冷却器を配置することも可能である。この場合、これらの冷却器は、それでもなお両者に同じようにして外部から冷却空気が流入するように配置又は設計されるのが好ましい。これは、特に管式冷却器（tubular cooler）を使用して実現することができる。 Particularly preferably, the housing comprises at least four sides, of which at least one cooler is arranged on at least one side, preferably on all sides. If the housing is provided with four sides, it preferably has a rectangular, in particular a square cross section, which is the longitudinal axis of the compressor and is transverse to the rotation axis of the so-called crankshaft. Thus, in this cross section, the cooler extends along the side edges of a square or square. The four sides are particularly suitable for arranging four coolers, for example in the case of a four-stage compressor with four piston cylinder units connected in series. More coolers may be arranged in a way that is connected in series or in parallel. If fewer than four coolers are provided, one or more sides of the housing may be closed by wall elements without a cooler. If more than four compressor stages are provided and the housing has four sides, it is possible to arrange two coolers on one of the sides. In this case, these coolers are nevertheless preferably arranged or designed in such a way that cooling air flows from the outside in the same way. This can be achieved in particular using a tubular cooler.
複数の冷却器が設けられている場合には、これらは好適には、冷却空気の流れに関して略同一の流動抵抗を備えるように配置及び設計される。これにより、冷却空気流の発生のために中心的な送風機が設けられている場合に、この送風機が冷却空気を均等に全ての冷却器を通して吸引し、即ち全ての冷却器を通して導くことを保証する。したがって、冷却器には、一定の方法で、即ち同じようにして必要な冷却空気が供給される。 Where multiple coolers are provided, they are preferably arranged and designed to have substantially the same flow resistance with respect to the flow of cooling air. This ensures that when a central blower is provided for the generation of cooling air flow, this blower draws cooling air evenly through all coolers, i.e. directs through all coolers. . The cooler is therefore supplied with the required cooling air in a certain manner, ie in the same way.
少なくとも１つの冷却器は、ブロック冷却器として、又は管式冷却器として構成することができる。複数の冷却器がある場合には、これらは、全てが管式冷却器として構成されていてもよいし、又は全てがブロック冷却器として構成されていてもよい。代替的には、複数の冷却器の配置にあたり、冷却器の一部をブロック冷却器として構成し、冷却器の一部を管式冷却器として構成することも可能である。管式冷却器は、前述したハウジングの１つの側部に複数の冷却器が配置される場合に特に適している。これは、必要なパイプ巻線（pipe winding）が同じようにして冷却空気流によって冷却されるように、相互に入り組んで又は互いに隣り合うようにして配置することができるためである。また、管式冷却器は、ブロック冷却器が必要な耐圧性をもはや有しない高圧段に有利である。ブロック冷却器の使用にあたっては、（長手軸に関して）半径方向内側に、例えばさらなる段の１つ以上の管式冷却器をさらに配置することが、追加的に可能であろう。これは、ハウジングの外側に複数のブロック冷却器を配置する場合には、ハウジングの内部に、さらなる冷却器、特に管式冷却器の配置のための十分な空間が残るためである。これにより、冷却器配置の特にコンパクトな構成が保たれる。管式冷却器は、場合によって、周知の手法でフィン付き又はフィンなしで構成することができる。 The at least one cooler can be configured as a block cooler or as a tubular cooler. If there are multiple coolers, these may all be configured as tube coolers, or all may be configured as block coolers. Alternatively, in arranging a plurality of coolers, a part of the cooler can be configured as a block cooler and a part of the cooler can be configured as a tubular cooler. The tubular cooler is particularly suitable when a plurality of coolers are arranged on one side of the housing described above. This is because the necessary pipe windings can be arranged adjacent to each other or adjacent to each other so that they are cooled by the flow of cooling air in the same way. The tube cooler is also advantageous for high pressure stages where the block cooler no longer has the required pressure resistance. In the use of block coolers, it may additionally be possible to further arrange one or more tubular coolers, for example in further stages, radially inward (with respect to the longitudinal axis). This is because when a plurality of block coolers are arranged outside the housing, there remains sufficient space inside the housing for the placement of additional coolers, particularly tubular coolers. This maintains a particularly compact configuration of the cooler arrangement. The tube cooler can optionally be configured with or without fins in a well-known manner.
上述したように、本発明によるピストン圧縮機は、好適には、例えば電動モータ又は燃焼機関で形成することができる、クランクシャフトを駆動する駆動ユニットを備える。ここで好適には、少なくとも１つの冷却器が、駆動ユニットと圧縮機ユニットとの間の領域に配置される。このため、駆動ユニットと圧縮機ユニットとは、前述したようにこれらの間に好適にはハウジングもしくは中間ハウジングのための空間が残るように、クランクシャフトの回転軸の方向に互いに離隔している。このハウジングの外側には、１つ以上の冷却器を配置することができる。このとき、ハウジングは、好ましくは、冷却器を通って半径方向に流れる空気流を内部で偏向するとともに、場合によっては上述したようにハウジングの内部に配置された送風機を通して導くのに役立つ。駆動ユニットと圧縮機ユニットとの間の領域における冷却器の配置とは、軸方向（クランクシャフトの回転軸の方向）に見て、単に、冷却器が駆動ユニットと圧縮機ユニットとの両軸位置間にある領域に配置されていることを意味している。ここで、１つ以上の冷却器は、駆動ユニット及び圧縮機ユニットの少なくとも一方の外側よりも回転軸からさらに、（回転軸に関して）半径方向に完全に離隔されてもよい。 As mentioned above, the piston compressor according to the invention preferably comprises a drive unit for driving the crankshaft, which can be formed, for example, by an electric motor or a combustion engine. Here, preferably, at least one cooler is arranged in the region between the drive unit and the compressor unit. Therefore, as described above, the drive unit and the compressor unit are separated from each other in the direction of the rotation axis of the crankshaft so that a space for the housing or the intermediate housing is preferably left between them. One or more coolers can be located outside the housing. At this time, the housing preferably serves to internally deflect the air flow flowing radially through the cooler and possibly guide it through a blower located inside the housing as described above. The arrangement of the cooler in the region between the drive unit and the compressor unit is simply the axial position of the cooler between the drive unit and the compressor unit when viewed in the axial direction (the direction of the rotation axis of the crankshaft). It means that it is arranged in the area between. Here, the one or more coolers may be further separated radially (with respect to the rotation axis) further from the rotation axis than outside of at least one of the drive unit and the compressor unit.
好適には、送風機を内部に配置して備え、冷却器を収容したハウジングが上述した方法で設けられている。この場合、このハウジングは、駆動ユニットと圧縮機ユニットとの間に配置されている。ここで、クランクシャフトを駆動する軸は、駆動ユニットから出てこのハウジングを貫通して延伸し、好ましくは、上述したように圧縮機のフライホイールの機能も同時に果たすことができる送風機も同様に支持する。送風機が軸流送風機として構成されている場合には、ハウジング内では、１つ以上の冷却器を通る半径方向の空気流の、送風機を通り抜ける軸方向への偏向が行われる。ハウジングは、送風機の吸引側で、好ましくは１つ以上の冷却器の流通開口を除き、略閉鎖された構成となっているので、好適には、送風機によって送り届けられる冷却空気の全部が１つ以上の冷却器を通って導かれる。代替的には、例えば軸方向の空気を吸引して半径方向に吐き出すラジアル送風機が用いられてもよく、したがって半径方向に吐き出された空気は、冷却器を通り、特に半径方向内側から半径方向外側へと導かれる。 Preferably, a housing having a blower disposed therein and containing a cooler is provided in the manner described above. In this case, the housing is arranged between the drive unit and the compressor unit. Here, the shaft that drives the crankshaft extends out of the drive unit and extends through this housing, and preferably also supports a blower that can simultaneously function as a compressor flywheel as described above. To do. If the blower is configured as an axial blower, the radial air flow through the one or more coolers is deflected in the housing in the axial direction through the blower. Since the housing has a substantially closed configuration on the suction side of the blower, preferably except for the flow opening of one or more coolers, preferably one or more of all the cooling air delivered by the blower is provided. Led through the cooler. Alternatively, for example, a radial blower that sucks axial air and sucks it out radially may be used, so that the radially blown air passes through the cooler, in particular from the radially inner side to the radially outer side. Led to.
特に好適には、ハウジングは、駆動ユニットに向かって略閉鎖されて構成されており、圧縮機ユニットに対向して、送風機によって発生された空気流のための少なくとも１つの出口開口を備える。この配置においては、送風機は１つ以上の冷却器を通して冷却空気をハウジング内へと吸い込み、出口側、すなわち送風機の放出側又は圧力側で冷却空気を圧縮機ユニットに向かって吐き出す。このとき、冷却空気は、圧縮機ユニットの外側を軸方向に流れて行き、そこでシリンダを周知の手法で冷却する。シリンダは、より良好な放熱のために、周知の手法でフィン付きで構成されていてもよい。 Particularly preferably, the housing is configured to be substantially closed towards the drive unit and is provided with at least one outlet opening for the air flow generated by the blower, facing the compressor unit. In this arrangement, the blower draws cooling air into the housing through one or more coolers and discharges the cooling air toward the compressor unit on the outlet side, i.e., the discharge side or pressure side of the blower. At this time, the cooling air flows in the axial direction outside the compressor unit, where the cylinder is cooled by a well-known method. The cylinder may be configured with fins in a well-known manner for better heat dissipation.
以下では、添付の図面を参照して、本発明を例示的に説明する。
図示する本発明によるピストン圧縮機は、主に３つのユニットから成る。本例においては、電動駆動モータによって形成されている駆動ユニット２と、圧縮機ユニット４と、駆動ユニット２と圧縮機ユニット４との間に配置されたハウジングもしくは中間ハウジング６とである。中間ハウジング６は、必要な冷却器を収容しており、それによって冷却ユニットを形成している。 The piston compressor according to the present invention shown is mainly composed of three units. In this example, there are a drive unit 2 formed by an electric drive motor, a compressor unit 4, and a housing or an intermediate housing 6 disposed between the drive unit 2 and the compressor unit 4. The intermediate housing 6 contains the necessary coolers and thereby forms a cooling unit.
圧縮機ユニット４はクランクケース８を備え、その内部には、本例においては水平に延伸するクランクシャフト１０が配置されている。クランクシャフト１０は、図示省略のピストンをシリンダ１２内で駆動する。シリンダ１２は、周知の手法でクランクケース８の外側に取り付けられている。この図示する例においては、４つのシリンダ１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）がクランクケース８に配置されており、そのうち２つのシリンダ１２ａ（図２及び３においては外側のシリンダ１２ａ）が入口段又は低圧段として並列に接続されている。これらには、さらに、２つのシリンダ１２ｂ及び１２ｃが順次直列に接続されており、中圧段１２ｂ及び高圧段１２ｃを形成している。各シリンダ１２は、図１〜３には図示省略の配管１３を介して相互に接続されている。ここで、このシリンダ間の接続は、中間ハウジング６に配置された冷却器１４又は中間冷却器を介して行われる。冷却器１４はそれぞれ、各々が連結部１６で終結する内部流路を備える。連結部１６には、シリンダ１２への入口及び出口を作る、図１〜３では図示省略の配管１３が連結されている。したがって、例えば２つのシリンダ１２ａの各々は、自身の出口管によって、それぞれ１つの冷却器１４の第１の連結部１６と接続されている。これらの冷却器の出口として機能する連結部１６は、さらにシリンダ１２ｂの入口と接続されており、その一方でシリンダ１２ｂの出口は、別の冷却器１４の入口として機能する連結部１６と接続されている。この冷却器１４の出口として機能する連結部１６は、さらにシリンダ１２ｃの入口と接続され、シリンダ１２ｃの出口は、４つ目の冷却器１４の入口として機能する連結部１６と接続されている。この場合、この４つ目の冷却器１４の第２の連結部１６は、圧縮機ユニット全体、即ちピストン圧縮機全体の出口を表す。第１の段、即ち入口段として機能するシリンダ１２ａは、空気フィルタ１８を介して周囲から空気を吸引する。 The compressor unit 4 includes a crankcase 8, and a crankshaft 10 that extends horizontally in this example is disposed therein. The crankshaft 10 drives a piston (not shown) within the cylinder 12. The cylinder 12 is attached to the outside of the crankcase 8 by a known method. In this illustrated example, four cylinders 12 (12a, 12b, 12c) are arranged in the crankcase 8, and two cylinders 12a (the outer cylinder 12a in FIGS. 2 and 3) are the inlet stage or the low pressure. They are connected in parallel as stages. In addition, two cylinders 12b and 12c are sequentially connected in series to form an intermediate pressure stage 12b and a high pressure stage 12c. The cylinders 12 are connected to each other via a pipe 13 (not shown in FIGS. 1 to 3). Here, the connection between the cylinders is performed via a cooler 14 or an intermediate cooler disposed in the intermediate housing 6. Each of the coolers 14 includes an internal flow path that terminates at a connecting portion 16. A pipe 13 (not shown in FIGS. 1 to 3), which creates an inlet and an outlet to the cylinder 12, is connected to the connecting portion 16. Therefore, for example, each of the two cylinders 12a is connected to the first connecting portion 16 of one cooler 14 by its own outlet pipe. The connecting portion 16 that functions as the outlet of these coolers is further connected to the inlet of the cylinder 12b, while the outlet of the cylinder 12b is connected to the connecting portion 16 that functions as the inlet of another cooler 14. ing. The connecting portion 16 that functions as the outlet of the cooler 14 is further connected to the inlet of the cylinder 12 c, and the outlet of the cylinder 12 c is connected to the connecting portion 16 that functions as the inlet of the fourth cooler 14. In this case, the second connecting portion 16 of the fourth cooler 14 represents the outlet of the whole compressor unit, that is, the whole piston compressor. The cylinder 12 a that functions as the first stage, that is, the inlet stage, sucks air from the surroundings through the air filter 18.
中間ハウジング６の内部では、駆動ユニット２の従動軸２０がフライホイール４４と接続されている。さらに、フライホイール４４は、回転に関して固定されて（in a rotationally fixed manner）クランクシャフト１０と接続されている。 Inside the intermediate housing 6, the driven shaft 20 of the drive unit 2 is connected to the flywheel 44. Further, the flywheel 44 is connected to the crankshaft 10 in a rotationally fixed manner.
フライホイール４４は、本実施例においては、同時に送風機又は軸流送風機として構成されている。中間ハウジング６は、ピストン圧縮機の長手軸Ｘを形成するクランクシャフト１０の回転軸Ｘに対して横方向に正方形の横断面を備えており、その４つの側部は４つの冷却器１４によって形成される。中間ハウジング６は、駆動ユニット２に対向する軸方向側が壁４６によって略閉鎖されている。フライホイール４４によって形成される軸流送風機は、クランクシャフト１０の回転方向が想定されている場合には、駆動ユニット２から圧縮機ユニット４へと、図１及び４の矢印Ａの方向に向けられた空気流を発生させるように構成されている。中間ハウジング６は、圧縮機ユニット４に対向する軸方向側に複数の開口４８（図２及び３を参照）を備えており、送風機４４によって発生される冷却空気流が、これらの開口４８を通って矢印Ａの方向に出て行けるようになっている。これにより、冷却空気流は、シリンダ１２に沿って流れ、シリンダ１２を冷却することができる。送風機４４によって送り届けられた冷却空気は、中間ハウジング６の側部、即ち周囲壁を形成する４つの冷却器１４を通して、矢印Ｂの方向に吸引される。すなわち、冷却器１４を冷却するための冷却空気は、長手軸Ｘに対して半径方向、即ち横方向に外部から冷却器１４内に進入し、冷却器１４を通って中間ハウジング６の内部へと流れる。ハウジング内では、送風機４４への流れの偏向が行われ、その結果、空気が軸方向の流れＡで送風機４４から出て行く。こうした冷却器１４の配置によって、冷却空気が外部から４つの冷却器１４の全てに同じように導かれることが保証される。したがって、４つの冷却器１４の全てが均等に冷却される。４つの冷却器１４の全てを通る均等な流れを保証するために、冷却器１４は、略同じ流動抵抗を有するように構成されるのが望ましい。この配置にはさらに、クランクケース８がクランクシャフト１０用のフィードスルーを１つしか有する必要がないという利点がある。これは、フライホイール４４の形態をした送風機が、クランクケース８の、駆動ユニット２が位置しているのと同じ側に配置されているためである。反対側の正面５０はむき出しであるため、圧縮機ユニット４はこの側からアクセスしやすく、保守が容易になる。 In this embodiment, the flywheel 44 is configured as a blower or an axial blower at the same time. The intermediate housing 6 has a square cross section transverse to the rotational axis X of the crankshaft 10 forming the longitudinal axis X of the piston compressor, its four sides being formed by four coolers 14. Is done. The intermediate housing 6 is substantially closed by a wall 46 on the axial direction facing the drive unit 2. The axial blower formed by the flywheel 44 is directed from the drive unit 2 to the compressor unit 4 in the direction of arrow A in FIGS. 1 and 4 when the rotation direction of the crankshaft 10 is assumed. The air flow is configured to be generated. The intermediate housing 6 is provided with a plurality of openings 48 (see FIGS. 2 and 3) on the axial side facing the compressor unit 4, and the cooling air flow generated by the blower 44 passes through these openings 48. To go out in the direction of arrow A. Thereby, a cooling air flow can flow along the cylinder 12 and can cool the cylinder 12. The cooling air delivered by the blower 44 is sucked in the direction of arrow B through the four coolers 14 that form the sides of the intermediate housing 6, that is, the peripheral walls. That is, the cooling air for cooling the cooler 14 enters the cooler 14 from the outside in the radial direction, that is, the transverse direction with respect to the longitudinal axis X, and passes through the cooler 14 into the intermediate housing 6. Flowing. Within the housing, the flow is deflected to the blower 44 so that air exits the blower 44 with an axial flow A. Such an arrangement of the coolers 14 ensures that the cooling air is guided equally from the outside to all four coolers 14. Accordingly, all the four coolers 14 are evenly cooled. In order to ensure an even flow through all four coolers 14, the coolers 14 are preferably configured to have approximately the same flow resistance. This arrangement has the further advantage that the crankcase 8 need only have one feedthrough for the crankshaft 10. This is because the blower in the form of the flywheel 44 is arranged on the same side of the crankcase 8 as the drive unit 2 is located. Since the front surface 50 on the opposite side is exposed, the compressor unit 4 is easily accessible from this side, and maintenance is facilitated.
このようにして、中間ハウジング６における冷却器１４の全体的に非常にコンパクトな配置が達成される。そして、この配置は、４つの冷却器１４の全てを通る均等な冷却空気流を保証する。冷却器１４の適切な配置は、４つよりも多くのシリンダ１２又は圧縮機段にも適用することできる、ということは理解されるべきである。したがって、例えば中間ハウジング６の１つの側部に２つの冷却器１４が配置されてもよい。図示された例においては、４つの冷却器１４がブロック冷却器として構成されている。もっとも、ブロック冷却器に代えて、中間ハウジング６の１つの側部又は複数の側部に、蛇状に曲がりくねったパイプの形態をした１つ又は複数の管式冷却器が配置されてもよい。そのような管式冷却器は、ブロック冷却器よりも高耐圧であることから、特に高圧段に適している。さらに、管式冷却器は、２つの冷却器の周りに冷却空気が均等に流れるように、簡単な手法で、中間ハウジング６の同一の側部に上記２つの冷却器を配置することができる。もっとも、１つの側部に長手軸Ｘに対して半径方向に２つの冷却器を重ねて配置することも可能であろう。その場合、半径方向内側にある冷却器が冷却空気流の方向で、半径方向外側にある冷却器よりも下流に位置するということは認められるであろう。中間ハウジング６の内部は、ピストン圧縮機の全体寸法を増大させることなく、そのようなさらなる冷却器を配置するのに十分な空間を備えている。 In this way, a very very compact arrangement of the cooler 14 in the intermediate housing 6 is achieved. This arrangement then ensures an even cooling air flow through all four coolers 14. It should be understood that a suitable arrangement of coolers 14 can be applied to more than four cylinders 12 or compressor stages. Thus, for example, two coolers 14 may be arranged on one side of the intermediate housing 6. In the illustrated example, four coolers 14 are configured as block coolers. However, instead of the block cooler, one or more tubular coolers in the form of serpentine pipes may be arranged on one side or a plurality of sides of the intermediate housing 6. Such a tubular cooler is particularly suitable for a high-pressure stage because it has a higher pressure resistance than a block cooler. Furthermore, the two coolers can be arranged on the same side of the intermediate housing 6 in a simple manner so that the cooling air flows evenly around the two coolers. Of course, it would also be possible to place two coolers on one side in the radial direction with respect to the longitudinal axis X. In that case, it will be appreciated that the radially inner cooler is located downstream of the radially outer cooler in the direction of the cooling air flow. The interior of the intermediate housing 6 has sufficient space to place such further coolers without increasing the overall dimensions of the piston compressor.
２…駆動ユニット
４…圧縮機ユニット
６…中間ハウジング
８…クランクケース
１０…クランクシャフト
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…シリンダ又は圧縮機段
１３…配管
１４…冷却器
１６…連結部
１８…空気フィルタ
２０…従動軸
２２…継手
４４…フライホイール又は送風機
４６…壁
４８…開口
５０…正面
Ａ，Ｂ…流れの方向
Ｘ…長手軸及び回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Drive unit 4 ... Compressor unit 6 ... Intermediate housing 8 ... Crankcase 10 ... Crankshaft 12, 12a, 12b, 12c ... Cylinder or compressor stage 13 ... Piping 14 ... Cooler 16 ... Connection part 18 ... Air filter 20 ... driven shaft 22 ... joint 44 ... flywheel or blower 46 ... wall 48 ... opening 50 ... front A, B ... direction of flow X ... longitudinal axis and rotating shaft
Claims (15)
前記冷却器（１４）は、冷却空気が前記クランクシャフト（１０）の回転軸（Ｘ）の半径方向（Ｂ）に通って流れるように配置されていることを特徴とする、ピストン圧縮機。 A compressor unit (4) comprising at least one cylinder (12) having a piston driven by a crankshaft (10), and an internal flow path connected to the outlet of the at least one cylinder (12) A piston compressor comprising: at least one cooler (14) configured to include:
The piston compressor according to claim 1, wherein the cooler (14) is arranged so that the cooling air flows in a radial direction (B) of the rotation axis (X) of the crankshaft (10).
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