TWM506205U - 車用空氣壓縮機系統 - Google Patents

Description

車用空氣壓縮機系統

本創作是有關於一種空氣壓縮機系統，尤指一種在系統壓力低的狀態下，降低空氣出口含油量及避免系統部件損壞的車用空氣壓縮機系統。

作為設置於鐵道車輛且生成該鐵道車輛中所使用之壓縮空氣之鐵道車輛用空氣壓縮裝置，已知有日本專利特開2002-227785號公報、日本專利特開2003-200826號公報及日本專利特開2005-76481號公報等技術揭示。如所述的三篇專利文獻中，設置有用以將所吸入之空氣壓縮之壓縮機、具有電動馬達且驅動壓縮機之壓縮機驅動部、冷卻送風機及後冷卻器等元件。冷卻送風機構成為藉由來自電動馬達之驅動力進行旋轉驅動，從而產生冷卻空氣流。藉由設置此種冷卻送風機，使裝置內之機器得到冷卻。習知之鐵道車輛用空氣壓縮裝置中，將壓縮機、壓縮機驅動部、冷卻送風機、後冷卻器等緊湊地收容於收容箱內進行封裝化。藉此便可實現對鐵道車輛之安裝性極其優異之鐵道車輛用空氣壓縮裝置。

當壓縮機壓力過低時，風量會變大，原本系統應該要過濾或分離的油，卻因風量增大而隨著系統出口一起排出。也就是說，由於系統單位時間要處理的油量變多，導致系統過濾油的效率降低，因此不但增加了系統出口的油耗，同時還造成潤滑油和水同時進入客戶端設備的狀況，含油氣較高的壓縮空氣極容易損耗客戶端的設備。

有業者為解決上述問題而選擇較大的過濾處理設備，然此類設備因需要較高壓力才能確保乾燥的濾效(efficiency of filtration)，因此，將會產生成本增加與系統大型化的問題。另，在空壓機建壓初期因壓力小風量大，亦會造成膜管式乾燥器充滿油水阻塞，或是客戶端設備的空氣油水含量偏高。為避免前述問題，有些業者選擇將單一的壓力維持閥壓力值從一般的3.5~4.5巴調高到7~8巴，但是卻造成壓縮機內壓力過高洩壓緩慢，容易產生冷凝水。此時，若加快壓縮機內壓力的洩放速度，則會造成油泡、耗油等問題，甚至使壓縮機因失油而損壞。

有鑑於此，本創作人特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本創作人研發之目標。

本創作主要目的之一，在於提供一種車用空氣壓縮機系統，避免在系統壓力低的狀態下，造成空氣處理量過高，而導致過濾系統濾效降低，以及油耗過高的問題。

為了達成上述之目的，本創作是提供一種車用空氣壓縮機系統，包括一壓縮機及一第二段保壓閥。壓縮機用以生成一壓縮空氣。壓縮機包含一儲油槽及與儲油槽連接的一第一段保壓閥，第一段保壓閥設有一第一預設壓力值。第二段保壓閥與第一段保壓閥連接並設有一第二預設壓力值，其中第一段保壓閥的空氣壓力值大於第一預設壓力值時，排放壓縮空氣至第二段保壓閥。於第二段保壓閥且壓縮空氣大於第二預設壓力值時，排放壓縮空氣送入系統使用。

較佳地，儲油槽與第一段保壓閥之間更設有一油細分離器， 所述油細分離器用以分離出含油量(大部分油量)的壓縮空氣。第一段保壓閥與該第二段保壓閥間更設有一後冷卻器及一洩放電磁閥。

較佳地，本創作更包含一過濾分離器。過濾分離器設置於後冷卻器與洩放電磁閥之間。所述過濾分離器更包含一水分離器及一乾燥器，水分離器與乾燥器用以分別分離水氣與乾燥該壓縮空氣。後冷卻器更包含一散熱風扇與散熱風扇連接的一空氣冷卻器。空氣冷卻器藉由散熱風扇用以冷卻超過第一預設壓力值的壓縮空氣，洩放電磁閥則用以消耗過多的壓縮空氣。

本創作還具有以下功效：在第一段保壓閥與整體系統出口間增設第二段保壓閥。此第二段保壓閥設定的第二預設壓力值略低於系統額定壓力(一般車用系統需求為9~10巴)而調整在約7~8巴，以確保壓縮空氣(風量)接近系統額定風量以及各用氣單位處理量。此時，若壓縮空氣超過預設的第一預設壓力值時，第一段保壓閥將壓縮空氣洩放至第二段保壓閥。在這段路徑中，可選擇性地經過濾分離器過濾/分離水氣或者是將超過額定的第二預設壓力值的壓縮空氣，再經過濾分離器過濾/分離水氣，以得到含油及水量均低的壓縮空氣送入系統端使用。如此可減少油耗、增加過濾濾效以及解決潤滑油變質軟化的問題。

1‧‧‧電動馬達

1a‧‧‧聯軸器

2‧‧‧油過濾器

2a‧‧‧止回閥

3‧‧‧洩放閥

4‧‧‧空氣濾清器

5‧‧‧進氣閥

6‧‧‧油細分離器

7‧‧‧第一段保壓閥

8‧‧‧壓縮機

9‧‧‧儲油槽

10‧‧‧溫控閥

11‧‧‧油冷卻器

11a‧‧‧散熱風扇

12‧‧‧後冷卻器

12a‧‧‧散熱風扇

13‧‧‧水分離器

14‧‧‧乾燥器

15‧‧‧洩放電磁閥

16‧‧‧第二段保壓閥

17‧‧‧過濾分離器

20‧‧‧車用空氣壓縮系統

圖1為繪示本創作車用空氣壓縮機系統之系統流程圖。

圖2為繪示本創作車用空氣壓縮機系統之元件操作示意圖。

圖3為繪示本創作車用空氣壓縮機系統之另一元件操作示意圖。

有關本創作之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

如圖1及圖2所示，本創作是一種車用空氣壓縮機系統20，至少包括一壓縮機8及一第二段保壓閥16。在如圖2所示的實施例中，車用空氣壓縮系統20更包含一電動馬達1、一止回閥2a、一洩放閥3、與壓縮機8連結的一聯軸器1a、一空氣濾清器4、一進氣閥5、一油細分離器6、一儲油槽9、一溫控閥10、一油冷卻器11等部件所構成。藉由電動馬達1透過聯軸器1a，使壓縮機8用以生成一壓縮空氣(圖略)。車用空氣壓縮系統20將自進氣閥5所吸入之空氣，利用壓縮機8進行壓縮而生成壓縮空氣。在此過程中，外部空氣通過進氣閥5時，更利用空氣濾清器4過濾沙塵、粉塵等雜質，以進入壓縮機8中。

壓縮機8包含但不限於具有互相朝反方向旋轉而壓縮空氣之一對轉子的螺旋式空氣壓縮機、滾動式空氣壓縮機，或使來自電動馬達1之旋轉驅動力經由曲柄軸轉換成往復驅動力的往復式空氣壓縮機。在本創作中僅以壓縮機8作為螺旋式空氣壓縮機為例進行說明。聯結器1a配置於壓縮機8及電動馬達1之間，同時具有連結壓縮機8及電動馬達1的功用。車用空氣壓縮系統20經壓縮機8將空氣與油混合排放進入儲油槽9中，由於機械離心力和重力的作用，絕大多數的油會在儲油槽9中分離出來，再將此壓縮帶油之空氣利用油細分離器6進一步將油進行分離從而生成壓縮空氣。

儲油槽9與第一段保壓閥7之間更設有一油細分離器6。壓縮空氣中幾乎所有的油霧，都是經過由矽酸硼玻璃纖維或其他適合材質製成 的油細分離器6被分離出來。從油細分離器6分離出來的油通過回油管回到壓縮機8內。在回油管上另裝有溫控閥10及具有散熱風扇11a的油冷卻器11，經過冷卻的油進而透過油過濾器2及止回閥2a後，潔淨的油才會流回到壓縮機8內。

溫控閥10為檢測儲油槽9內油溫之溫度感測器，判斷儲油槽9內之油溫，而對系統20輸出開關信號之控制開關。油冷卻器11是利用與其連接的冷卻風扇(未標示)之自外部的冷卻空氣進行冷卻，而且冷卻通過油冷卻器11之壓縮油，以冷卻由壓縮機8壓縮且殘留有壓縮熱之壓縮油。油冷卻器11是根據溫控閥10並接受系統指令才會對回油進行冷卻的操作。

此外，有些從油細分離器6(圖1)或從儲油槽9(圖2)分離出來的空氣通過洩放閥3並經過進氣閥5回到壓縮機8。壓縮機8包含與儲油槽9連接的一第一段保壓閥7，第一段保壓閥7設有一第一預設壓力值，所述的第一預設壓力值介於3.5~4.5巴(bar)。當油被分離出來後，且空氣被壓縮至超過第一預設壓力值時，排出第一段保壓閥7進入後冷卻器12進行冷卻並停留於第二段保壓閥16。

如圖2所示，第一段保壓閥7與第二段保壓閥16之間更設有一後冷卻器12及一洩放電磁閥15。第二段保壓閥16與第一段保壓閥7連接並設有一第二預設壓力值，所述的第二預設壓力值介於7~8巴(bar)，較一般車用系統壓力(亦即客戶端)需求9~10巴略低。當空氣於第一段保壓閥7的空氣壓力值大於第一預設壓力值時，會排放此壓縮空氣至第二段保壓閥16。於第二段保壓閥16且壓縮空氣大於第二預設壓力值時，釋放此壓縮空氣蓄積於貯氣罐(圖略)供客戶端設備或各用氣單位使用。

後冷卻器12更包含一散熱風扇12a與散熱風扇12a連接的一空氣冷卻器。後冷卻器12是利用與其連接的冷卻風扇12a之自外部的冷卻空氣進行冷卻，而且冷卻超過第一預設壓力值的壓縮空氣，亦即冷卻由壓縮機8壓縮且殘留有壓縮熱之壓縮空氣。藉由激磁/消磁動作的洩放電磁閥15為可將通過後冷卻器12之壓縮空氣排放至外部設計。也就是說，洩放電磁閥15是根據系統20之指令信號而運作。

如圖2所示，本實施例中更包含一過濾分離器17，連接於第二段保壓閥16之後，以對超過第二預設壓力值的壓縮空氣進一步過濾，最後才送入系統使用。然而在如圖3所示的實施例中，過濾分離器17亦可設置於後冷卻器12與洩放電磁閥15之間。所述過濾分離器16更包含一水分離器13及一乾燥器14。水分離器13與乾燥器14用以進一步分別分離壓縮空氣中的水氣與乾燥壓縮空氣。

如圖2所示，水分離器13配置在第二段保壓閥16之後的路徑上。然而如圖3所示的實施例中，水分離器13亦可配置於連通後冷卻器12與乾燥器14之間的路徑上。過濾分離器17具備有自利用後冷卻器12所冷卻之壓縮空氣中將水分，同時亦具有將油細分離器6中未被分離之微量之油分自壓縮空氣中分離。

因此如圖2及圖3所示，利用第一段保壓閥7與整體系統20出口間增設第二段保壓閥16間的壓差循環，避免在系統20在壓力低的狀態下，空氣處理量過高而導致過濾系統濾效降低，以及油耗過高的問題。此第二段保壓閥16設定的第二預設壓力值略低於系統20額定壓力而調整在約7~8巴，以確保壓縮空氣(風量)接近系統額定風量以及各用氣單位處理量。

若壓縮空氣超過預設的第一預設壓力值時，第一段保壓閥7洩放壓縮空氣至第二段保壓閥16。在這段路徑中，可選擇性地將壓縮空氣事先經過過濾分離器17過濾或分離水氣，再送入系統端使用；或者是將超過額定的第二預設壓力值的壓縮空氣事後排放，再經過濾分離器17過濾或分離水氣，以得到含油及水量均低的壓縮空氣進入客戶端均可，視需要而設計。如此解決減少油耗、增加過濾的濾效以及潤滑油變質軟化的問題。

綜上所述，本文於此所揭示的實施例應被視為用以說明本創作，而非用以限制本創作。本創作的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。

1‧‧‧電動馬達

1a‧‧‧聯軸器

2‧‧‧油過濾器

2a‧‧‧止回閥

3‧‧‧洩放閥

4‧‧‧空氣濾清器

5‧‧‧進氣閥

6‧‧‧油細分離器

7‧‧‧第一段保壓閥

8‧‧‧壓縮機

9‧‧‧儲油槽

10‧‧‧溫控閥

11‧‧‧油冷卻器

11a‧‧‧散熱風扇

12‧‧‧後冷卻器

12a‧‧‧散熱風扇

13‧‧‧水分離器

14‧‧‧乾燥器

15‧‧‧洩放電磁閥

16‧‧‧第二段保壓閥

17‧‧‧過濾分離器

20‧‧‧車用空氣壓縮系統

Claims (10)

1. 一種車用空氣壓縮機系統，包括：一壓縮機，用以生成一壓縮空氣，該壓縮機包含一儲油槽及與該儲油槽連接的一第一段保壓閥，該第一段保壓閥設有一第一預設壓力值；以及一第二段保壓閥，與該第一段保壓閥連接並設有一第二預設壓力值，其中該第一段保壓閥的該壓縮空氣的壓力值大於該第一預設壓力值時，排放該壓縮空氣至該第二段保壓閥。
2. 如請求項1所述的車用空氣壓縮機系統，其中該儲油槽與該第一段保壓閥之間更設有一油細分離器，該油細分離器用以分離出含油量的該壓縮空氣。
3. 如請求項1所述的車用空氣壓縮機系統，其中該第一段保壓閥與該第二段保壓閥間更設有一後冷卻器及一洩放電磁閥。
4. 如請求項3所述的車用空氣壓縮機系統，更包含一過濾分離器，該過濾分離器設置於該後冷卻器與該洩放電磁閥之間。
5. 如請求項3所述的車用空氣壓縮機系統，其中該後冷卻器更包含一散熱風扇與該散熱風扇連接的一空氣冷卻器，該空氣冷卻器藉由該散熱風扇用以冷卻超過該第一預設壓力值的該壓縮空氣，該洩放電磁閥用以消耗過多的該壓縮空氣。
6. 如請求項4所述的車用空氣壓縮機系統，其中該過濾分離器更包含一水分離器及一乾燥器，該水分離器與該乾燥器用以分別分離水氣與乾燥該壓縮空氣。
7. 如請求項1所述的車用空氣壓縮機系統，更包含一過濾分離器，其中該過濾分離器連接於該第二段保壓閥之後。
8. 如請求項7所述的車用空氣壓縮機系統，其中該過濾分離器更包含一水分離器及一乾燥器，該水分離器與該乾燥器用以分別分離水氣與乾燥該壓縮空氣。
9. 如請求項1所述的車用空氣壓縮機系統，其中該第一預設壓值介於3.5~4.5巴(bar)。
10. 如請求項1所述的車用空氣壓縮機系統，其中該第二預設壓力值介於7~8巴(bar)。