具有扩大的调节范围的活塞式压缩机制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有扩大的调节范围的活塞式压缩机
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
因此，本专利技术基于如下任务：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，提出一种按照权利要求1所述的活塞式压缩机以及一种按照权利要求6所述的用于控制这样的活塞式压缩机的方法。所提出的解决方案的进一步扩展方案是相应从属权利要求的技术方案。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。按照本专利技术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。虽然在本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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。2.根据权利要求1所述的活塞式压缩机，其特征在于，设有曲轴箱(22)，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)。3.根据上述权利要求中任一项所述的活塞式压缩机，其特征在于，所述进气组件(31)具有空气导出装置(36)。4.根据上述权利要求中任一项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)。5.根据上述权利要求中任一项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...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·基普，F·阿斯索诺夫，M·温克勒，
申请(专利权)人：克诺尔轨道车辆系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE