[发明专利]用于轨道车辆的无油空气压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及适于用在轨道车辆中、向与轨道车辆相关的气动单元供应压缩空气的空气压缩机领域，尤其涉及用于向与轨道车辆相关的各种气动单元供应压缩空气的无油空气压缩机。

背景技术

通常，为轨道车辆提供气动系统，通过气动系统来操作轨道车辆的制动器。空气压缩机用于向制动器操作中涉及的与轨道车辆相关的一个或多个气动单元供应压缩空气。空气压缩机通常由驱动单元例如电动马达、以及压缩机单元构成，所述压缩机单元通常由数个曲轴驱动的活塞-气缸装置构成。所述曲轴由驱动单元驱动，并包括连杆，以将驱动单元的旋转运动转化为每个活塞的直线运动，从而向下游装置供应压缩空气。螺杆式空气压缩机是本领域中已知的用于此目的压缩机，其也包括在本发明的范围内。此外，轨道车辆中使用的空气压缩机单元可具有单级或多级构造，所述多级构造具有至少一个低压级和一个高压级。

轨道车辆领域中使用的空气压缩机可能需连续运转，或是进行频繁的通断操作。在任一种操作模式下，压缩机运行时的摩擦都会导致形成大量热量。因此，轨道车辆领域中过去主要使用的空气压缩机采用油润滑，以确保在操作过程中能足够冷却。然而，油润滑具有这样的风险：润滑油通常位于活塞式空气压缩机外壳中的压缩机单元壳体内，其能穿透活塞-气缸接口，进入气动系统，这将导致轨道车辆的气动式操作制动器单元遭受油污染。此外，在气动系统必须进行的空气干燥期间产生的冷凝水中通常含有出于环保目的而收集的油。这种冷凝水常存储在可加热容器中，需要以规律间隔排出并处理。这一收集过程增加了保养和处理的费用，且消耗了更多的油。除上述缺点，如果油润滑压缩机单元不频繁使用，或在在有限时间段内使用，例如在寒冷的天气操作，则在这些油润滑的压缩机单元的油路中可能会形成乳化液。

近年来，干式运转的空气压缩机更多地用在轨道车辆领域中。干式运转空气压缩机在壳体内无润滑油的情形下操作，因此被称为“无油”的。在无油空气压缩机中，一种摩擦极低的动力密封装置取代了对活塞移动路径的润滑。全部旋转部件通常设置在滚子轴承上。封装的滚子轴承上设置有随温度稳定、使用寿命长的填充润滑脂。很大程度上避免了阀区的滑动导向部件的使用。由于这些措施，空气压缩机单元不需要使用油润滑。因此，可排除压缩空气被油污染的风险。省却了油路的结果是，无油空气压缩机可具相对轻的构造。在轨道车辆领域，存在着向更轻构造发展的趋势，并且轻质载体结构也更多地用于框架构造。然而，这种轻质载体结构具有多个不利的自然频率，这些自然频率与设置在轻质载体结构中的气动系统的空气压缩机的旋转速度接近。因此，难以充分遵循与结构引发的可容许噪音水平有关的所需规格。

Hartl等人的美国专利6776587和Meyer等人的美国专利7059841是关于无油空气压缩机技术的专利。Meyer等人的专利公开了一种轨道车辆上的无油压缩机设备的装置，其用于向分配给轨道车辆的气动单元供应压缩空气。该装置包括无油空气压缩机，以及与该空气压缩机相连的冷却单元。所述装置还包括具有带至少一个开口的底板的轨道车辆。空气压缩机固定至所述车辆底板的至少一侧上，从而使空气压缩机的主旋转轴大致垂直于车辆底板儿布置。Hartl等人的专利公开了一种双级活塞式空气压缩机设置，其包括曲轴和数个活塞-气缸。这种设置允许形成两个或两个以上的低压级和至少一个高压级。这种设置允许两个或两个以上低压气缸相对于高压级以这样一种方式设置：两个或两个以上的低压气缸是同相的，或偏移小于预定量的量，并压缩活塞，所述活塞相对于一个或一个以上高压气缸偏移了另一预定量。

Hartl等人的美国专利申请2007/0292289公开了一种压缩机活塞，其包括活塞和气缸、通过滚子轴承将所述活塞连接至曲轴箱中的曲轴的连杆、进气管线、以及气缸头中的出气管线。进气管线与曲轴箱之间的管道连接将冷却的空气从进气管线输送到曲轴箱。管道连接位于气缸的外部。进气阀连接至管道连接，当曲轴箱中的压力小于进气管线中的压力时，阀打开；出气阀连接至曲轴箱，当曲轴箱中的压力超过预定值时，阀打开。

此外，Hartl等人的美国专利申请2009/0016908公开了一种用于产生压缩空气的多气缸干运转活塞式压缩机。该活塞式压缩机包括具有内部的曲轴箱，以及可旋转地安装在曲轴箱中的曲轴。还包括两个安装在曲轴上的连杆，所述连杆配置为彼此反向运转。此外，还包括两个安装在曲轴箱中的气缸，以及设置在每个连杆一端部的活塞，用于相对于两个汽缸而运动。

发明内容