專利名稱：低型氣冷空氣壓縮機和后冷卻器的制作方法
本申請是1997年7月1日提交的美國專利申請?zhí)柕?8／886，614號的部分接續(xù)申請。
本發(fā)明一般涉及能提供高壓壓縮氣體的空氣壓縮機，特別涉及位于空氣壓縮機前面和風扇及罩殼前面的后冷卻器，風扇吸入的空氣通過后冷卻器并被引導至壓縮機。后冷卻器、風扇和罩殼的布置方式可提供一“短的”低型壓縮機／后冷卻器組合體。
授予格特爾等人的美國專利第5，106，270號介紹了一種整體式壓縮機／后冷卻器，其中，空氣被壓縮，并由此在壓縮機里被加熱。然后，熱的氣體通過后冷卻器而被降溫，以便將包含在熱氣體里的水蒸氣冷凝成液態(tài)水。該液態(tài)水在壓縮氣體被用于機車和與機車連接的鐵路機動車的剎車系統(tǒng)之前從壓縮氣體里除掉。
格特爾等人的整體式壓縮機／后冷卻器的優(yōu)點在鐵路系統(tǒng)里是眾所周知的。格特爾等人的專利的內(nèi)容在這里被參考使用。
格特爾等人專利中的壓縮機和后冷卻器是一種相當高的裝置，大多數(shù)美國制造的機車具有安裝格特爾等人的壓縮機和后冷卻器的空間。格特爾等人的壓縮機／后冷卻器的實際高度如該專利的圖3所示的，是由位于曲軸13和14下面的后冷卻器4、以及通過管道39與后冷卻器連接的高壓氣缸11的輸出口形成的。如格特爾等人的專利所公開的，后冷卻器能高效地降低離開壓縮機的壓縮氣體的溫度，從而使水蒸氣冷凝成液態(tài)水，以便從機車里的壓縮氣體箱里除掉。
一種著名的機車制造商曾咨詢西屋氣剎車公司(WABCO，本申請的受讓人)，是否能制造出高度不大于36．36英寸的壓縮機／后冷卻器組合體。WABCO能制造一種“短的”、36．42英寸的、帶一后冷卻器的壓縮機，該后冷卻器一般包含在上述的美國專利第5，106，270號之中。當然，WABCO能制造具有不同尺寸的中間冷卻器和后冷卻器的壓縮機，一“高的”壓縮機／后冷卻器組合體大約是47．76英寸。
上述機車制造商還指出，后冷卻器的規(guī)模大小應該能提供一給定的、超過環(huán)境溫度之上的最大氣溫超高。如本申請附圖中的圖2所示的圖表所示，申請人能夠?qū)崿F(xiàn)該目的。
因此，某些制造出來的和使用的機車不具有足夠的垂直空間，以便容納如上述格特爾等人的專利中所述的、相當高的壓縮機／后冷卻器組合體。這樣，必須重新考慮格特爾等人的壓縮機／后冷卻器組合體，使具有較小垂直空間的機車能夠利用格特爾等人專利中的壓縮機／后冷卻器組合體的優(yōu)點。
本發(fā)明提供一種低型壓縮機／后冷卻器組合體，它是將后冷卻器設置在壓縮機的前面，而不是在壓縮機和它的曲軸下面。本發(fā)明的后冷卻器還位于一風扇和罩殼的前面，風扇將周圍空氣導入壓縮機，以便在周圍空氣經(jīng)過后冷卻器或冷卻壓縮機，即風扇通過后冷卻器吸入空氣，以便給在后冷卻器里的熱的壓縮氣體提供有效的冷卻，并同時引導空氣經(jīng)過壓縮機，以冷卻壓縮機。
因此，本發(fā)明的一個目的是以實質(zhì)上減少壓縮機／后冷卻器組合體高度的方式、使用上述授予格特爾等人的美國專利中的后冷卻器概念，由此使該組合體能夠安裝在具有低矮內(nèi)部空間的機車里。
本發(fā)明的另一個目的是將后冷卻器設置在壓縮機的前面，而風扇吸入的空氣可冷卻壓縮機。
本發(fā)明的還有一個目的是吸入周圍空氣以通過一后冷卻器再被導向壓縮機，而在周圍空氣到達壓縮機之前不會顯著加熱周圍空氣。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種供機車用的“短曲軸箱”壓縮機，而該機車不具有“高的”壓縮機／后冷卻器所必需的頭部空間。
通過下面的詳細介紹和附圖可以更清楚地了解本發(fā)明的目的和優(yōu)點，其中

圖1是本發(fā)明的后冷卻器／風扇／壓縮機組合體的側(cè)視圖；以及圖2顯示了使用圖1所示的本發(fā)明裝置的壓縮氣體的溫度降低的圖表。圖2中表示的數(shù)據(jù)是在相對140psig的壓頭、壓縮機的RPM是1050的更壞情況之下。通常在正常負載條件下，RPM和壓頭均較低。
現(xiàn)在參看圖1，它顯示了一低型“短曲軸箱”空氣壓縮機10的側(cè)視圖。在壓縮機的前面是風扇12和罩殼14。罩殼可用螺栓固定在壓縮機的前面，如圖所示。一共用軸16可驅(qū)動壓縮機和風扇，然而本發(fā)明并不限于此，例如分離的驅(qū)動軸和動力源、諸如電動機也可用來分別驅(qū)動壓縮機和風扇。
在風扇12和罩殼14的前面、亦即在壓縮機10和一般與軸16對齊的前面設置一后冷卻器18。后冷卻器18適合用螺栓連接在罩殼和壓縮機上。
后冷卻器18包括與壓縮機10的高壓氣缸24的高壓輸出管22連接的熱交換管20，所述氣缸和氣缸頭具有適當?shù)纳崞?。同樣還有低壓氣缸和氣缸頭，但圖1中只能看到其中一樣。如上述的格特爾等人專利所述的，后冷卻器18可有效地將從壓縮機傳送給熱交換管20的壓縮空氣的溫度降低至一與環(huán)境溫度相近的水平，以便冷凝在壓縮空氣里的水蒸氣。冷卻的、接近環(huán)境溫度的空氣離開熱交換管20，并通過管道26通向機車的主水箱或水箱。這樣，形成液態(tài)水，并可在使用壓縮空氣前將其從主水箱中排出。
如圖1所示，在壓縮機10的曲軸箱下面沒有設置后冷卻器結(jié)構(gòu)。由此顯著地降低了壓縮機／后冷卻器組合體的高度。相反地，后冷卻器18被移動到壓縮機10前面的一個位置上，從而使壓縮機／后冷卻器組合體在總高度上相當?shù)秃投蹋雀裉貭柕热藢＠械慕M合體略長。圖1中的結(jié)構(gòu)可安裝在具有一定空間的機車里，該一定空間略長，但不具有安裝格特爾等人專利中的組合體所需要的高度。
如圖1所示，后冷卻器18可顯著地比壓縮機10短，這樣，組合體的總高度就是壓縮機的高度。
在圖1中的組合體里，風扇12正常地冷卻壓縮機10的帶散熱片的氣缸和氣缸頭，它是通過罩殼14吸入周圍的空氣并引導至壓縮機10進行的，與此同時使周圍空氣通過后冷卻器18并經(jīng)過其中的熱交換管20，由此冷卻自壓縮機輸送至后冷卻器的熱的壓縮空氣。由于周圍空氣經(jīng)過包含熱的壓縮空氣的熱交換管20，因此，被引導通過罩殼14至壓縮機的周圍空氣被后冷卻器略微加熱。
然而，在圖1所示的組合體上進行的測試中，風扇12仍給壓縮機10提供足夠的和有效的冷卻，并同時給后冷卻器的熱交換管20里的壓縮氣體提供有效的冷卻。后者的作用隨圖2的圖表中表示的數(shù)據(jù)變化。如圖所示，壓縮機氣缸24的高壓排氣(HP24)迅速升高到環(huán)境溫度之上325°F，而后冷卻器排氣(AC18)在環(huán)境溫度之上的30至35°F溫度處。這對于將壓縮氣體里的水蒸氣冷凝成液態(tài)水、以便將它們從使用壓縮氣體的系統(tǒng)里輸送出去是極其有效的。
此外，如上所述，圖2中的數(shù)據(jù)是在最壞情況、即壓縮機10在1050RPM的高速對140psig的基本壓頭的情況下工作產(chǎn)生的，由此提供如圖所示的高的排氣溫度。壓縮機的任何較低的旋轉(zhuǎn)速度將提供較低溫度的壓縮氣體，以及壓縮機的較低的工作溫度。
作為本發(fā)明的上述內(nèi)容由附后的專利保護范圍清楚地顯示。但應該明白，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不超出由附后的專利保護范圍限定的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的情況下，還可對本發(fā)明作出許多變化、改進和替換。
權(quán)利要求
1．一種機車使用的空氣壓縮機，它位于機車里的相當?shù)桶目臻g里，它與連接在空氣壓縮機上的一后冷卻器組合，以便有效地冷卻由壓縮機產(chǎn)生的并被導向所述后冷卻器的熱的高壓氣體，由此使后冷卻器輸出的這種高壓氣體的溫度接近周圍環(huán)境溫度，所述后冷卻器位于壓縮機的前面并與壓縮機水平對齊，由此使壓縮機和后冷卻器具有等于壓縮機高度的總高度，一風扇與后冷卻器水平對齊，以便抽吸和引導周圍空氣至壓縮機并通過所述后冷卻器，以便有效地冷卻來自壓縮機的、在后冷卻器里的高壓氣體，所述風扇具有小于壓縮機高度的高度。
2．如權(quán)利要求1所述的組合體，其特征在于，壓縮機和風扇由一共用動力驅(qū)動軸驅(qū)動，而所述后冷卻器與所述驅(qū)動軸對齊。
3．如權(quán)利要求1所述的組合體，其特征在于，還包括一位于所述風扇周圍的罩殼，而后冷卻器被安裝成能接受由風扇抽吸的、通過所述罩殼的周圍空氣。
全文摘要
一種空氣壓縮機和后冷卻器組合體,其中,后冷卻器位于空氣壓縮機的前面。后冷卻器與空氣壓縮機連接,以接受熱的高壓氣體,并有效地冷卻該高壓氣體,由此使后冷卻器輸送的高壓氣體的溫度接近周圍環(huán)境溫度。一風扇被安裝成能抽吸周圍空氣并將其引導至壓縮機,并引導空氣通過后冷卻器,以便有效地冷卻來自壓縮機的、在后冷卻器里的高壓氣體。
文檔編號B60T13/26GK1280922SQ0012191
公開日2001年1月24日 申請日期2000年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月14日
發(fā)明者W·E·格特, J·A·克拉夫奇克, R·德呂蒙, D·G·瓦格納 申請人:西屋氣剎車公司