技术领域
[0001] 本
发明涉及一种空气冷却的
活塞式压缩机，其具有至少一个级并优选具有多个级。
背景技术
[0002] 在活塞式压缩机中已知的是，在一般分别由活塞-缸单元构成的各个压缩机级(Verdichterstufen)的出口侧布置冷却器(Kühler)或者说
中间冷却器，以便冷却在压缩时的变热的气体。已知的活塞式压缩机经常这样地构造，使得具有带活塞的一个或多个缸的压缩机单元在一侧上与驱动单元、例如电驱动
马达连接。电驱动马达驱动压缩机单元中的
曲柄轴(Kurbelwelle)。在压缩机单元的与驱动马达方向相反的纵向端部上，在这些已知的压缩机中布置有由曲柄轴驱动的通
风器。在该
通风器前面和/或后面然后布置所需的冷却器。通风器一方面造成冷却空气沿着压缩机单元走，并且另一方面造成冷却空气被输送穿
过冷却器。然而，该布置的缺点是，在曲柄轴壳体的两个轴向端部上设置用于曲柄轴的贯通引导部(Durchführung)。此外，不是所有的冷却器可以均匀地被冷的周围环境空气流入。
发明内容
[0003] 鉴于该问题，本发明的目的是提供一种改善的活塞式压缩机，该活塞式压缩机能够在紧凑的结构下实现所需的冷却器的改善的冷却空气流入。
[0004] 该目的通过具有
权利要求1中记载的特征的活塞式压缩机来实现。优选的实施方式由
从属权利要求、下面的说明和
附图中获得。
[0005] 根据本发明的活塞式压缩机是空气冷却的活塞式压缩机并具有压缩机单元，该压缩机单元包括曲柄轴以及一个或多个缸作为主要组成部分，所述缸具有布置在其中的并通过曲柄轴驱动的活塞。该压缩机单元由驱动单元驱动，该驱动单元例如由电动马达或也由
内燃机构成。在此，驱动单元优选是根据本发明的活塞式压缩机的部件。根据本发明，压缩机单元具有至少一个缸，所述至少一个缸具有在其中能运动的活塞。此外，活塞式压缩机具有至少一个冷却器，所述至少一个冷却器具有内部流动路径，被压缩的气体可以被引导穿过所述内部流动路径用以其冷却。为此，内部流动路径与所述至少一个缸的出口连接。如果活塞式压缩机应当具有多个
串联的活塞-缸单元，也就是说构造成多级式的，那么可以在冷却器的出口侧连接下一缸或者说下一压缩机级。
[0006] 对本发明重要的是，冷却器的新式布置。因此，根据本发明这样布置所述冷却器，使得所述冷却器沿相对于所述曲柄轴的转动轴线的径向的方向被冷却空气穿流。也就是说，冷却器中的被设置用于冷却空气的开口或者说贯通引导部横向于曲柄轴的转动轴线或者说相对于曲柄轴的转动轴线径向指向。因为冷却器经常具有平面的延伸，所以在该定义的意义中，径向也被理解为所述开口的或贯通引导部的延伸平行于转动轴线上的半径。所述至少一个冷却器的该布置的优点是，所述至少一个或多个冷却器可以朝活塞式压缩机的或者说压缩机单元的处于活塞式压缩机的纵向端部之间的横向侧指向。沿这些方向尤其更多地提供了用于布置多个冷却器的空间，从而使得这些冷却器可全部相同良好地被冷却空气流入。此外，因此可以保持压缩机单元的轴向端部自由并可以必要时省略曲柄壳体上的轴贯通引导部，这是因为优选地、就像下面实施的那样可以将驱动单元和通风器布置在压缩机单元的相同的侧上。
[0007] 优选地，根据本发明的活塞式压缩机是多级的，也就是说例如构造为三级或四级。然而，也可以是另外的级数。在该多级式设计方案中，活塞式压缩机优选具有多个缸，这些缸分别具有由曲柄轴驱动的活塞，这些缸具有配属的、在出口侧上与所述缸连接的冷却器。
也就是说，在该设计方案中设置有多个、也就是至少两个冷却器，这些冷却器以上述方式这样地布置，使得这些冷却器沿相对于曲柄轴的转动轴线横向或者说沿径向的方向由冷却空气穿流。在布置多个冷却器的情况下，这些冷却器可以例如布置在活塞式压缩机的两个或更多个彼此背向的横向侧上，从而使得这些冷却器可以全部面向周围环境并可以相同良好地由冷却空气穿流。
[0008] 优选地这样布置活塞式压缩机，使得曲柄轴或者说曲柄轴的转动轴线
水平延伸。在这种布置中，冷却器例如可以在活塞式压缩机的横向侧上布置在右边、左边、上边和下边。在此能够理解的是，不必在所有这些所提到的横向侧上布置冷却器，这取决于设置了多少个冷却器。根据本发明的活塞式压缩机替代地也可以具有转动轴线的或者说曲柄轴的竖直布置。
[0009] 所述一个或多个冷却器优选这样地布置，使得它们沿径向方向与活塞式压缩机的由曲柄轴的转动轴线所限定的纵轴线间隔开，并以它们的外侧或者说外表面优选平行于这些纵轴线延伸。
[0010] 优选地，所述冷却空气的流动方向穿过所述至少一个冷却器、也就是说必要时穿过所述多个冷却器，沿径向方向从外向内朝曲柄轴的转动轴线或者说活塞式压缩机的纵轴线指向。该布置具有的优点是，可以从外部给冷却器输入新鲜的周围环境空气，从而使得实现了优化的冷却。当多个冷却器在活塞式压缩机的周向侧或者说横向侧上分布地布置时，这些冷却器因此可以全都以相同方式被供给新鲜的周围环境空气用以它们的冷却。
[0011] 优选地，所述活塞式压缩机具有至少一个通风器，所述至少一个通风器产生穿过所述至少一个冷却器的冷却空气流动。通风器优选这样地布置，使得该通风器抽吸空气穿过所述一个或多个冷却器，从而使得冷却空气首先流动穿过所述一个或多个冷却器并然后流动穿过所述通风器。
[0012] 此外优选地，所述至少一个通风器是轴向通风器，所述轴向通风器围绕平行于或沿着所述曲柄轴的转动轴线延伸的通风器转动轴线转动，并且为了其驱动，进一步优选被直接紧固在所述曲柄轴上。借助于轴向通风器，可以实现来自所有径向方向的均匀的空气流动穿过冷却器。此外，可以就像下面所阐述的那样，在通风器的流出侧产生轴向空气流，该轴向空气流可以被用于活塞式压缩机的进一步冷却。通过曲柄轴
直接驱动通风器、也就是说通风器直接布置在曲柄轴处或者说之上，造成特别简单的结构。
[0013] 特别优选地，通风器布置在压缩机单元的
飞轮上并进一步优选地构成飞轮的组成部分。尤其可能的是，通风器本身形成飞轮。该设计方案导致特别紧凑的结构，这是因为飞轮和通风器集成在一个单元中。替代地，通风器和飞轮也可以是分开的构件。
[0014] 进一步优选地，通风器被构造为轴向通风器并这样地布置，使得该轴向通风器在出口侧产生流入压缩机单元的空气流。这种空气流可以在压缩机单元的外侧上流动并在那里直接冷却压缩机单元的缸。也就是说，由通风器引起的空气流理想地首先冷却冷却器，然后流过通风器并在通风器的流出侧被用于冷却所述缸的外侧。
[0015] 活塞式压缩机还优选具有壳体和/或流动引导元件，这些流动引导元件这样地布置，使得冷却空气流动的引导实现为，穿过所述至少一个冷却器或必要时多个冷却器。这种壳体和/或流动引导元件尤其可以引起，冷却空气的流动首先沿径向方向延伸穿过所述一个或多个冷却器并然后沿轴向方向进一步延伸穿过被构造为轴向通风器的通风器。此外，在壳体的相应的闭合的设计方案中可以避免不希望的分流，从而使得优选基本上由通风器所产生的整个空气流被导引穿过所述一个或多个通风器。
[0016] 所述一个或多个冷却器尤其可以形成包围所述通风器的壳体的壁部的至少一个区段。在此，通风器在壳体的内部中抽吸空气，空气可以因此穿过形成壳体壁部的多个部分的冷却器从外部流入到壳体中。
[0017] 特别优选地，所述壳体具有至少四个侧，在这些侧中，在至少一侧上并优选在所有这些侧上分别布置至少一个冷却器。当所述壳体具有四个侧时，该壳体优选具有横向于压缩机的纵轴线或者说曲柄轴的转动轴线的矩形、尤其是正方形的横截面。在该横截面中，冷却器然后沿着矩形或者说正方形的侧棱边延伸。四个侧表面特别良好地适用于布置四个冷却器，就像它们例如在四级式压缩机中那样，该四级式压缩机具有四个串联的活塞-缸单元。也可以将多个冷却器串联或并联布置。当设置有少于四个冷却器时，壳体的一个或多个侧表面保持没有冷却器，这些侧表面于是可以由壁元件闭合。对于设置了多于四个压缩机级并且壳体具有四个侧的情况，也可行的是，在这些侧的一侧上布置两个冷却器，其中，所述两个冷却器然后优选这样地布置或者说设计，使得它们尽管如此，两个都以相同的方式被冷却空气从外部流入。这可尤其在使用管式冷却器的条件下实现。
[0018] 当设置多个冷却器时，所述多个冷却器优选被这样地布置和设计，使得所述多个冷却器针对冷却空气的流动基本上具有相同的
流动阻力。因此确保了，当设置了用于产生冷却空气流的中央通风器时，该通风器均匀地穿过所有冷却器抽吸冷却空气或者说穿过所有冷却器导引冷却空气，从而使得均匀地或者说以相同方式以所需的冷却空气供给所述冷却器。
[0019] 所述至少一个冷却器可以被构造为
块式冷却器(Blockkühler)或管式冷却器。当存在多个冷却器时，这些冷却器可以，或者全都被构造为管式冷却器或者全都被构造为块式冷却器。替代地也可行的是，在布置多个冷却器时，一部分冷却器构造为块式冷却器并且一部分冷却器构造为管式冷却器。当在之前所描述的壳体的一侧上布置多个冷却器时，管式冷却器尤其适用，这是因为所需的管弯曲部(Rohrwindungen)可以这样地交错设置或者说并排布置，使得它们以相同的方式由冷却空气流冷却。此外，管式冷却器对于高压级是有利的，针对高压级，块式冷却器不再具有所需的抗压强度。在使用块式冷却器时附加可行的是，在径向的内侧上(关于纵轴线)附加地布置例如另一级的一个或多个管式冷却器，因为在壳体的外侧上布置多个块式冷却器时，在壳体内部空间中足够地保留了用于布置另外的冷却器、尤其是管式冷却器的空间。因此保持获得冷却器布置的特别紧凑的设计方案。管式冷却器必要时可以以已知的方式以带翅片(berippt)或不带翅片方式构造。
[0020] 就像上述那样，根据本发明的活塞式压缩机优选具有驱动曲柄轴的驱动单元，所述驱动单元例如可以由电动马达或内燃机构成。在此优选地，所述至少一个冷却器布置在驱动单元与压缩机单元之间的区域中。为此，驱动单元和压缩机单元沿曲柄轴的转动轴线方向这样地彼此间隔开，使得在它们之间优选保留了用于壳体或者说中间壳体的空间，就像之前描述的那样。在该壳体的外侧上可以布置一个或多个冷却器。在此，所述壳体优选地用于，使穿过冷却器沿径向方向流动的空气流在内部中被转向并必要时被引导穿过布置在壳体内部中的通风器，就像上面已描述的那样。冷却器布置在驱动单元与压缩机单元之间的区域中仅意味着：冷却器沿轴向方向(沿曲柄轴转动轴线的方向)看布置在如下这样的区域中，该区域处在驱动单元的和压缩机单元的轴向
位置之间。在此，所述一个或多个冷却器比驱动单元的和/或压缩机单元的外侧完全可以沿径向(关于转动轴线)与转动轴线间隔得更远。
[0021] 优选地，壳体设有布置在其中的通风器，在该通风器上以上面已描述的方式布置所述冷却器，其中，该壳体布置在驱动单元与压缩机单元之间。在此，驱动曲柄轴的轴从驱动单元出发延伸穿过所述壳体并优选同样地承载所述通风器，该通风器就像上面已描述的那样可以同时接管压缩机的飞轮的功能。当通风器被构造为轴向通风器时，在所述壳体中进行沿径向穿过所述一个或多个冷却器流动的空气流的沿轴向方向穿过通风器的转向。所述壳体在通风器的抽吸侧上优选除了所述一个或多个冷却器中的流动开口之外构造得基本上闭合，从而使得优选将由通风器所输送的全部冷却空气导引穿过所述一个或多个冷却器。替代地也可以使用径向通风器，该径向通风器例如沿轴向方向抽吸空气并沿径向方向吹出空气，从而使得沿径向吹出的空气尤其从径向内部朝径向外部地被导引穿过所述冷却器。
[0022] 特别优选地，壳体朝驱动单元基本上构造得闭合并具有用于由通风器所产生的空气流的至少一个面向压缩机单元的流出开口。在该布置方案中，通风器将冷却空气穿过所述一个或多个冷却器抽吸到壳体中并在流出侧、也就是说在通风器的压力侧上朝压缩机单元吹送冷却空气，其中，所述冷却空气可以沿轴向方向淹没 所述压缩机单元的外侧并在那里可以以已知方式冷却所述缸。这些缸可以为了更好的
散热而以已知方式构造为带翅片。
附图说明
[0023] 下面示例性根据附图来描述本发明。在这些附图中示出了：
[0024] 图1示出了根据本发明的活塞式压缩机的侧视图；
[0025] 图2从压缩机单元侧来看地示出了根据图1的活塞式压缩机的立体图；
[0026] 图3从压缩机单元侧示出了根据图1和2的活塞式压缩机的俯视图；以及[0027] 图4示出了穿过根据图1-图3的活塞式压缩机的纵截面图。
[0028] 附图标记列表：
[0029] 2驱动单元
[0030] 4压缩机单元
[0031] 6中间壳体
[0032] 8曲柄壳体
[0033] 10曲柄轴
[0034] 12、12a、12b、12c缸或者说压缩机级
[0035] 13管路
[0036] 14冷却器
[0039] 20从动轴
[0040] 22联接器(Kupplung)
[0041] 44飞轮或者说通风器
[0042] 46壁部
[0043] 48开口
[0044] 50端面
[0045] A、B流动方向
[0046] X纵轴线和转动轴线
具体实施方式
[0047] 所示出的根据本发明的活塞式压缩机基本上包括三个单元。根据本发明的活塞式压缩机包括：在该示例中由电驱动马达构成的驱动单元2；压缩机单元4；以及布置在驱动单元2与压缩机单元4之间的壳体或中间壳体6。中间壳体6容纳所需要的冷却器并由此构成冷却单元。
[0048] 压缩机单元4具有曲柄壳体8，在该示例中水平延伸的曲柄轴10布置在所述曲柄壳体8中。曲柄轴10驱动所述缸12中在这里未示出的活塞。缸12以已知的方式在外地安置到曲柄壳体8上。在该示出的示例中，四个缸12(12a、12b、12c)布置在曲柄壳体8上，其中，两个缸12a(在图2和图3中，在外的缸12a)并行地被联接为入口级或者说低压级。两个另外的缸12b和12c相对于它们相继地串联并且构成中压级12b和高压级12c。缸12通过图1-图3中未示出的管路13彼此连接，其中，这些缸之间的连接通过布置在中间壳体6上的冷却器或者说中间冷却器14实现。这些冷却器14分别具有内部流动路径，所述内部流动路径分别终止于接口
16。在图1-图3中未示出的管路13连接于接口16，这些管路建立了与缸12的入口和出口的连接。因此，例如每个缸12a利用它的出口线路分别与一冷却器14的第一接口16连接。这些冷却器的作为出口起作用的接口16又与缸12b的入口连接，而缸12b的出口与另一冷却器14的作为入口起作用的接口16连接。该冷却器14的作为出口起作用的接口16又与缸12c的入口连接，该缸的出口与第四冷却器14的作为入口起作用的接口16连接。该第四冷却器14的第二接口16于是表示整个压缩机单元或者说整个活塞式压缩机的出口。作为第一级或者说入口级起作用的缸12a通过
空气过滤器18从周围环境抽吸空气。
[0049] 在中间壳体6的内部中，驱动单元2的从动轴20与飞轮44连接。飞轮44又抗扭地与曲柄轴10连接。
[0050] 飞轮44在该
实施例中同时被构造为通风器或者说轴向通风器。中间壳体6横向于曲柄轴10的构成了活塞式压缩机纵轴线X的转动轴线X具有正方形横截面，该横截面的四个侧表面由四个冷却器14构成。中间壳体6在它的面朝驱动单元2的轴向侧上由壁部46基本上闭合。由飞轮44构成的轴向通风器被这样地构造，使得该轴向通风器在曲柄轴10的
指定转动方向的情况下产生空气流，该空气流从驱动单元2向压缩机单元4沿图1和图4中的箭头A的方向取向。中间壳体6在面朝压缩机单元4的轴向侧上具有开口48(见图2和3)，通过这些开口，由通风器44产生的冷却空气流可以沿箭头A的方向出去并因此可以沿着缸12流动用以冷却所述缸。由通风器44所输送的冷却空气被沿箭头B的方向抽吸穿过所述四个冷却器14，这四个冷却器形成中间壳体6的侧面或者说周向壁部。也就是说，用于冷却冷却器14的冷却空气从外部沿径向方向或者说横向于纵向轴线X进入到冷却器14中，并穿过冷却器14流到中间壳体6的内部中。在该中间壳体中进行所述流动向通风器14的转向，从而使得空气于是沿轴向流动方向A流出通风器14。通过该冷却器布置14确保了，从外部以相同方式给所有四个冷却器14输入冷却空气。因此可以均匀地冷却所有四个冷却器14。为了保证所有四个冷却器14的均匀的穿流，优选的是，冷却器14被这样地构造，使得这些冷却器基本上具有相同的流动阻力。此外，该布置的优点是，曲柄壳体8仅必须具有用于曲柄轴10的贯通引导部，这是因为所述通风器以飞轮44的形式布置在曲柄壳体8的下列相同的侧上，在该侧上也设置了驱动单元2。使方向相反的端面50露出，从而使得能够从该侧良好地接近所述压缩机单元4，这简化了维护。
[0051] 由此，总体上实现了冷却器14在中间壳体6上的非常紧凑的布置，该布置保证了穿过所有四个冷却器14的均匀的冷却空气流动。能够理解的是，冷却器14的相应布置也可以被使用在多于四个缸12或者说压缩机级的情况下。因此，例如可以在中间壳体6的一侧上布置两个冷却器14。在所示的示例中，所述四个冷却器14被构造为块式冷却器。然而，替代块式冷却器14，也可以在中间壳体6的一侧或多个侧上布置呈盘绕的蛇管形式的一个或多个管式冷却器。这样的管式冷却器特别适用于高压级，这是因为这些管式冷却器比块式冷却器更抗压力。此外，这些管式冷却器能够以简单的方式实现两个冷却器布置在中间壳体6的同一个侧上，从而使得两个冷却器均匀地被冷却空气绕流 然而也可行的是，在一侧上关于所述纵轴线X卧式地(liegend)径向叠置地布置两个冷却器，其中，在此可以考虑，径向内置的冷却器沿冷却空气流的方向处于径向外置的冷却器下游。中间壳体6的内部足够地具有用于布置这种更多的冷却器的空间，而不扩大活塞式压缩机的总结构大小。
