CN101371042B - 带有改进的冷却系统的用来产生和处理经压缩的气态流体的单元 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种单元(1)，它包括容积式压缩机(2)，该压缩机它包括原动机(4)，可由原动机(4)转动的旋转轴(5)，以及至少一个缸体(7-10)，其中借助于曲柄机构(13，14)联接到轴(5)上的相关联的活塞(11，12)安装成以密封的方式滑动；以及热交换器单元(3)，用来接纳并冷却压缩机(2)所产生的经压缩的流体。该单元包括至少一个泄放管(41；41a，41b)，该泄放管在热交换器单元(3)与至少一个缸体(7-10)的设置于相关联的活塞与轴(5)之间的那个区域之间伸展，该泄放管适于在工作过程中向那个区域供应经压缩的流体流，方式是使流体流可以在那个区域中膨胀并进一步被冷却。

Description

带有改进的冷却系统的用来产生和处理经压缩的气态流体的单元

技术领域

本发明涉及一种用来产生和处理经压缩的气态流体的单元。

更具体地说，本发明的目的是一种产生和处理单元，该单元包括：

容积式(positive-displacement)压缩机，该压缩机包括：

原动机；

可由该原动机转动的旋转轴；以及

至少一个缸体(cylinder)，在该缸体中相关联的活塞安装成以密封的方式滑动，该相关联的活塞借助于曲柄机构(a crankmechanism)联接到轴上；以及

热交换器，用来接纳并冷却压缩机所产生的经压缩的流体。

发明内容

本发明的目的是提供上面说明的那种类型的产生和处理单元，它特别是包括所谓的“无油”的容积式压缩机，即，没有润滑剂的容积式压缩机，这种单元具有改进的冷却系统，该冷却系统可以使压缩机有长的工作寿命。

按照本发明，由上面定义的那种类型的单元实现这个目的和其它目的，其特征在于，该单元进一步包括泄放管，所述泄放管在热交换器与所述至少一个缸体的区域之间伸展，那个区域设置于相关联的活塞与旋转轴之间，所述泄放管适合于在工作过程中向那个区域供应经压缩的流体流，方式是使所述流体流可以在那个区域中膨胀并进一步被冷却。

由于这些特征，在曲柄机构的转动轴承上产生有效冷却的效果，借助于该曲柄机构将这个或每个活塞连接到转动轴上。在无油压缩机即没有强制流动润滑剂或者飞溅润滑剂的压缩机中这样的冷却特别重要。事实上，如已知的那样，滑动轴承设有固体润滑剂的薄膜或者设有密封的轴承单元，这些滑动轴承用来在没有强制流动的润滑剂的条件下工作，而固体润滑剂的薄膜或者密封的轴承单元可能在高于大约70℃的温度下失效。因此，对于这些轴承的长工作寿命来说，控制它们的工作温度是必需的。

附图说明

本发明的其它特点和优点将由下面的详细描述变得更清楚，参考着附图纯粹地以非限制性示例的方式给出这些描述，在附图中：

图1是按照本发明用来产生和处理压缩气态流体的单元的透视图；

图2是图1中所示的单元的另一个透视图；

图3是与图1中所示的视图类似的透视图，并且示出产生和处理单元没有与它的缸体相关的冷却风扇；

图4是一个透视图，其以放大的尺寸示出了图3的一部分；以及

图5和6分别是在图3的线V-V和VI-VI上取的剖视图。

具体实施方式

在图1至3中，按照本发明用来产生和处理压缩气态流体特别是空气的单元总体上用附图标记1表示。

在示出的实施例中，单元1包括在图3中总体上用附图标记2表示的容积式压缩机，以及在图2等图中总体上用附图标记3表示的相关的热交换单元，等等。

热交换单元3包括例如两个热交换部分(或热交换段)，每个热交换部分属于带有平行扇叶的那种类型，彼此平行地布置的一束管道或者一螺旋管(或盘管)经过这些部分伸展。

在示出的实施例中，容积式压缩机2包括原动机(或原动力)4(图1-3)，例如电动机，在工作时它使曲轴5转动(图3-6)。曲轴5安装成用以在连接到原动机4的外壳上的基本上盒形状的刚性支承壳体6中转动。

在以示例方式示出的实施例中，容积式压缩机2包括两对缸体7，8和9，10，这些缸体以相对的成对的方式(一种“箱形(boxer)”布置)配置。然而，本发明并不限于这个数目的缸体或者它们的180度的配置。

缸体7-10连接到支承结构6上，并且相关的活塞安装成用以在每个缸体中以密封(或无泄漏)方式滑动。在附图(图5)中只能看见安装成用以在缸体9和10中滑动的活塞11和12。

借助于相应的曲柄机构以已知的方式把上面提到的活塞联接到曲轴5上，这些曲柄机构包括连杆13和用来在连杆与活塞之间实现铰接(或活节连接)的销柱14(图5)。

参见图3和4，缸体7，9和8，10分别位于支承结构6的同一侧，它们具有连接到相对应的进口(或进气)歧管15和16上的相应的进口连接器。这些缸体具有连接到热交换单元3的相对应的部分上的相应的输出管道或输送管道。热交换器是用来冷却通过压缩机2输出的经压缩的流体，并且指定连接用于未示出的用户气动回路。

进口歧管15和16连接到夹置在支承结构6与原动机4的外壳之间的支承板17上(图1-3)。

风扇单元在图1和5中总体上用附图标记18表示，该风扇单元与容积式压缩机2相关联。在以示例方式示出的实施例中，风扇单元18包括支承结构19，该支承结构的截面基本上为C形的形状(图5)，其带有上臂或上肢部20，下臂或下肢部21，以及形成一定形状的中间部22，在该中间部确定有四个开孔27-30，这些开孔分别面对缸体7-10。在各开孔中安装有用以产生空气流的相应的电风扇37-40(图1，5和6)，用来冷却压缩机2的各个相关的缸体。

受马达驱动的风扇37-40最好是属于关于各个相关的缸体7-10的“抽吸”类型，但是，也不排除它们属于“外推”类型的可能性。

如特别由图1，2和5可以看到的那样，将支承结构19的端臂20和21连接到热交换器3的两个部分的相对的端部上，并且，这些端臂与横向板17一起并且与面对横向板17的端板31(图2)一起帮助确定出一个紧凑的基本上平行六面体的盒形状的壳体，该壳体包封着曲轴5的支承结构6和容积式压缩机的各个缸体7-10。

参见图3，4和6，在按照本发明的产生和处理单元1中，相应的泄放管与压缩机的缸体相关联，这些缸体由中心支承结构6的同一例伸展。在图3，4和6中，仅可以看得见与缸体8和10相关联的泄放管41。特别地参见图6，泄放管41由热交换器3的相关联的部分在支承结构6的外面和上方伸展，并且随后经过以附图标记42表示的开孔伸展到那个结构中(图4和6)。在示出的实施例中，泄放管41在支承结构6内分开，形成两个分支41a和41b(图3和4)，这些分支弯曲成朝向相关联的活塞的L形。泄放管41的分支41a和41b的终端在缸体8和10的设置于相关联的活塞与支承曲轴5用以使它转动的结构6之间的那些区域中伸展。

作为一个上面描述的配置的替代方案，泄放管41可以由在连接到热交换器3的输出上的干燥装置(这种装置是已经的)下游的一个位置伸展，或者由这样的干燥装置的一个排水区域(a drain region)伸展。

在工作过程中，通过泄放管41和它的终端分支41a和41b由热交换器3的端部抽出经压缩和冷却的空气流，并且将该空气流给送到缸体8和10中的活塞下面的区域中。经压缩和冷却的空气流在那个区域中膨胀，并且对活塞、对相关联的铰接销柱14和相对应的连杆13进行有效的冷却。这种冷却的效果防止了曲柄机构的轴承的温度在工作过程中升高，从而避免了对与这些轴承相关联的润滑薄膜造成损坏的危险，确保它们的工作寿命的相应延长。

同样有效地对活塞和缸体实现了冷却。

虽然在附图中看不到，但对于另一侧的缸体7和9也设置了类似的泄放管。

例如，装放在连接到原动机4的壳体上的保持装置50中的电子控制单元有利地与受马达驱动的风扇37-40相关联(图1和3)。

该控制单元有利地配置成针对原动机4的开动以一预先确定的提前量启动受马达驱动的风扇37-40，并且在原动机关断之后以一预先确定的延迟关断受马达驱动的风扇。

有利的是，按照在工作过程中在单元中的一个或多个点处例如在缸体头部附近或者在曲柄机构附近检测到的温度预先确定在启动受马达驱动的风扇的提前量大小。同样的步骤也有利地应用于关断受马达驱动的风扇的延迟量。

受马达驱动的风扇有一定延迟地关断防止了或者至少减少了由容积式压缩机的缸体带来的热冲击。

自然，本发明的原理保持相同的同时，针对纯粹以非限制性示例的方式描述和示出的那些实施例，实施例的形式和结构的细节可以在很宽的范围内进行变化，而不偏离在所附的权利要求书中确定的本发明的范围。

在没有图示出的实施例中，使多个受马达驱动的风扇与那个或每个缸体相关联。

在没有示出的其它实施例中，市单个的受马达驱动的风扇与两个或多个缸体相关联。

在所有情况下，可以有利地控制受马达驱动的风扇或多个风扇的转动速度，方式是诸如防止在热交换器或多个热交换器3上形成冰。

在所有情况下，那个或每个受马达驱动的风扇和/或相应的控制装置可以使得受马达驱动的风扇的旋转方向可按照外面的温度和/或在热交换器3的出口的气态流体的温度逆转。在这种情况下，按照外部的气候条件安排转动方向的切换是可能的。

这样使得被加热的空气可以由围绕缸体头部或多个头部的区域抽出，被朝着热交换器进行输送，例如在某种环境的气候条件下可以这样做。特别是当热交换器与一个薄膜干燥器相关联时，这样做是特别有用的，这种薄膜干燥器在其中循环的空气温度较低时特别是低于0℃时将变得不再有效。

在包括薄膜干燥器的实施例中，可以有利地根据外部温度和/或在热交换器3的出口处的气态流体的温度的一预先确定的函数控制受马达驱动的风扇的转速，这要考虑例如这样的在低于大约0℃的温度干燥器一般不能有效地工作的事实。

最后，虽然上面的描述和附图涉及单级容积式压缩机，但是，本发明也当然可以用于多级压缩机。

Claims (17)

1.一种用来产生和处理经压缩的气态流体的单元(1)，它包括：

容积式压缩机(2)，所述容积式压缩机包括：

原动机(4)；

可由所述原动机(4)转动的旋转轴(5)；以及

至少一个缸体(7-10)，其中借助于曲柄机构(13，14)联接到所述旋转轴(5)上的相关联的活塞(11，12)安装成以密封的方式滑动；以及

热交换器单元(3)，用来接纳并冷却所述压缩机(2)所产生的经压缩的流体；

所述产生和处理单元的特征在于：所述单元包括至少一个泄放管(41；41a，41b)，所述泄放管在所述热交换器单元(3)与所述至少一个缸体(7-10)的设置于所述相关联的活塞与所述旋转轴(5)之间的那个区域之间伸展，所述泄放管适于在工作过程中向那个区域供应所述压缩机(2)所产生的经压缩的流体流，方式是使得所述流体流可以在那个区域中膨胀并进一步被冷却。

2.按照权利要求1所述的单元，其特征在于，所述单元与连接到所述热交换器单元(3)的输出上的干燥器相关联，且其中至少一个所述泄放管(41)从所述干燥器的出口下游的一点伸展。

3.按照权利要求1所述的单元，其特征在于，电控的受马达驱动的风扇(37-40)与所述至少一个缸体(7-10)相关联。

4.按照权利要求3所述的单元，其特征在于，控制装置(50)与所述受马达驱动的风扇(37-40)相关联，并且可以使得风扇的关断针对所述原动机(4)的关断带有一预先确定的延迟量。

5.按照权利要求4所述的单元，其特征在于，取决于在所述单元中检测到的温度预先确定所述延迟量的大小。

6.按照权利要求3所述的单元，其特征在于，控制装置(50)与所述受马达驱动的风扇(37-40)相关联，并且配置成使得风扇的启动针对所述原动机(4)的启动带有一预先确定的提前量。

7.按照权利要求6所述的单元，其特征在于，取决于在所述单元中检测到的温度预先确定所述提前量的大小。

8.按照权利要求7所述的单元，其特征在于，在所述至少一个缸体的头部检测所述温度。

9.按照权利要求7所述的单元，其特征在于，在所述曲柄机构(13，14)中检测所述温度。

10.按照权利要求3到9中任一项所述的单元，其特征在于，所述受马达驱动的风扇(37-40)和/或相关联的控制装置可以按照外面的温度使得所述受马达驱动的风扇(37-40)的转动方向逆转，并且因此使得通风的空气流的方向逆转。

11.按照权利要求3到9中任一项所述的单元，其特征在于，其包括单一缸体，将相关联的活塞安装在所述缸体中进行滑动，并且，所述受马达驱动的风扇与所述缸体相关联。

12.按照权利要求1到9中任一项所述的单元，其特征在于，其包括多个缸体(7-10)，其中将相应的活塞(11，12)安装成以密封的方式滑动，至少一个相应的受马达驱动的风扇(37-40)与每个缸体(7-10)相关联。

13.按照权利要求12所述的单元，其特征在于，相应的多个受马达驱动的风扇与每个缸体(7-10)相关联。

14.按照权利要求1到9中任一项所述的单元，其特征在于，其包括多个缸体(7-10)，其中将相应的活塞(11，12)安装成以密封的方式滑动，受马达驱动的风扇与所述缸体中的两个或更多个缸体相关联。

15.按照权利要求12所述的单元，其特征在于，以一定的旋转速度驱动所述受马达驱动的风扇，防止在所述热交换器单元(3)上形成冰。

16.按照权利要求12所述的单元，其特征在于，至少一个薄膜干燥器与所述单元相关联，且其中，以一定的旋转速度驱动所述受马达驱动的风扇，根据外部温度的一预先确定的函数改变所述旋转速度。

17.按照权利要求3到9中任一项所述的单元，其特征在于，以一定的旋转速度和一定的旋转方向驱动所述受马达驱动的风扇(37-40)，按照根据在所述热交换器单元(3)的出口的气态流体的温度预先确定的程序确定所述旋转速度和所述旋转方向。

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