[发明专利]用于具有空气通风的轨道车辆的无油空气压缩机

说明书

本申请的交叉引用

本申请要求于2013年9月18日提交的美国专利申请号为14/030,588的文献的优先权，其全部内容引入此处。此外，本申请通过参考引入2012年1月16日提交的、名称为“Oil-Free Air Compressor for Rail Vehicles”、美国专利申请号为13/350,980的文献的内容，该文献要求2011年1月28日提交的、名称为“Oil-Fee Air Compressor for Rail Vehicles”、美国临时专利申请号为61/437,333的文献的优先权，其全部内容引入此处。

技术领域

本发明涉及用于轨道车辆的空气压缩机领域，该空气压缩机用于将压缩空气提供至与轨道车辆相连的气动单元，具体地，涉及具有空气通风的轨道车辆上的无油空气压缩机；无油空气压缩机用于将压缩空气提供至与轨道车辆相连的各种气动单元。

背景技术

通常，为轨道车辆设置气动系统，通过气动系统可操作轨道车辆的致动器。空气压缩机用于将压缩空气提供至与轨道车辆相连的一个或多个气动单元，该气动单元涉及致动器的操作。空气压缩机通常由驱动单元，如电动机，和压缩机单元构成，压缩机单元通常由几个被曲轴驱动的活塞-缸体装置构成。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线性运动，以将压缩空气提供至下游单元。螺杆型空气压缩机也是本领域已知用于该目的的，并且也包含在本发明的范围之内。进一步地，用于轨道车辆的空气压缩单元也可以具有单级结构或具有至少一个低压级和一个高压级的多级结构。

用于轨道车辆领域的空气压缩机可以经受连续操作或间歇操作。在任意一种操作模式中，压缩机操作过程中的摩擦导致高热量产生。结果，过去，轨道车辆领域主要使用的空气压缩机使用油进行润滑，以确保操作过程中足够的冷却。但是，油润滑带来如下风险：当是活塞空气压缩机的情况下，通常位于压缩机单元的外壳内的润滑油可能穿过活塞-缸体界面并渗入气动系统，这可能导致油污染了轨道车辆上的气动操作的致动器单元。进一步地，在气动系统的所需的空气干燥过程中产生的浓缩物通常包含一些油，基于环境保护原因，必须收集这些油。该浓缩物通常存储于可加热容器内，并需要定期排出和去除。这种收集过程导致增加的维护和处置费用，以及高的油消耗。除了上述困难，如果油润滑的压缩机单元不经常使用，或者在寒冷天气操作时限制时间段的操作的情况下，这些油润滑的压缩机单元的油回路可能形成乳状液。

近年来，发现在轨道车辆领域更多使用干运转空气压缩机。干运转空气压缩机在没有位于外壳内的润滑油存在的情况下运行，并且也称为“无油”。在无油空气压缩机的情况下，活塞行进路径上的润滑由特别的低摩擦动态密封装置替换。所有的转动部件通常设置在滚子轴承内。被封装的滚子轴承设置有温度稳定寿命长的油脂填料。在阀区，很大程度上避免滑动导向部件。因为这些措施，在空气压缩机单元中不需要油润滑。因此也可以避免压缩空气中的油造成污染的风险。油回路消除的结果是，无油空气压缩机可具有相对轻的结构。在轨道车辆领域，当前的趋势为具有更轻的结构，轻型运载器结构也更多的用于框架结构中。但是，这种轻型运载器结构经常具有一些不利的自然频率，该自然频率与设置在运载器上的气动系统的空气压缩机的转动速度接近。因此，难以充分遵守关于允许的结构噪音水平的规则。

Hartl等的美国专利申请号为6,776,587的文献以及Meyer等的美国专利申请号为7,059,841的文献涉及无油空气压缩机技术。Meyer等的专利公开了轨道车辆上的无油压缩机装置，其用于将压缩空气提供至与轨道车辆相连的气动单元。该装置包括无油空气压缩机，和与空气压缩机相连的冷却单元。该装置还包括轨道车辆，轨道车辆具有带有至少一个开口的底板。空气压缩机固定至车辆底板的至少一侧，以使空气压缩机的转动主轴设置为大致垂直于车辆底板。Hartl等的专利公开了用于双级活塞空气压缩机的活塞装置，其包括曲轴和几个活塞-缸体。该装置允许形成两个或多个低压级和至少一个高压级。该装置使两个或多个低压缸体设置为与高压级相关，从而所述两个或多个低压缸体为同相或偏移至少预定量，并在相对于一个或多个高压缸体的偏移另一预定量的位置压缩。