本發(fā)明涉及一種用于壓縮機(jī)的缸蓋，該缸蓋包括至少一個(gè)冷卻劑引導(dǎo)區(qū)域以及至少兩個(gè)空氣引導(dǎo)區(qū)域，其中，所述至少一個(gè)冷卻劑引導(dǎo)區(qū)域至少部分圍繞所述至少兩個(gè)空氣引導(dǎo)區(qū)域布置，其中，所述至少兩個(gè)空氣引導(dǎo)區(qū)域還具有至少一個(gè)用于將要壓縮的空氣饋給到壓縮機(jī)中的空氣導(dǎo)入通道和至少一個(gè)用于排出被壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣的空氣導(dǎo)出通道。

背景技術(shù)：

在軌道或道路交通中使用的現(xiàn)代載貨車(chē)裝備有多個(gè)消耗壓縮空氣的子系統(tǒng)。例如用壓縮空氣運(yùn)行的行車(chē)制動(dòng)器和空氣懸架屬于這些子系統(tǒng)。借助包括壓縮機(jī)的壓縮空氣供給裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮空氣消耗裝置供給壓縮空氣。環(huán)境空氣被壓縮機(jī)抽吸、壓縮并且在被使用裝置使用之前在壓縮空氣供給裝置的其它組成部分中被清除雜質(zhì)成分，如油和水。

由于持續(xù)增大的功率參數(shù)，如效率，和限定的壓縮空氣排出溫度，現(xiàn)代壓縮機(jī)對(duì)如閥板、冷卻單元和缸蓋那樣的構(gòu)件要求高。這些構(gòu)件被來(lái)自壓縮機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷強(qiáng)烈加載。為了確保對(duì)壓縮機(jī)接頭上的壓縮空氣排出溫度的限定的要求，通過(guò)冷卻劑進(jìn)行有效冷卻是必需的。但是另一方面，壓縮機(jī)也需要具有相應(yīng)壁厚的剛性設(shè)計(jì)。壁的尺寸確定和冷卻效率由于熱量傳導(dǎo)路徑而相互矛盾。此外，在鑄造缸蓋時(shí)出現(xiàn)使通過(guò)相應(yīng)花紋圖案的鑄芯來(lái)構(gòu)型狹窄的冷卻橫截面變難的限制。

現(xiàn)今的用于滿足所限定的要求、尤其用于降低壓力側(cè)上被壓縮的空氣的空氣排出溫度的現(xiàn)有技術(shù)的特征為散熱片的集成和/或空氣引導(dǎo)區(qū)域的延長(zhǎng)。兩種做法的目的在于增大熱量接收面積。

在壓縮機(jī)中壓縮空氣時(shí)，空氣被強(qiáng)烈加熱。該加熱隨著壓縮機(jī)的輸送壓力升高和轉(zhuǎn)數(shù)升高而增強(qiáng)。這對(duì)于進(jìn)一步處理壓縮空氣，尤其是對(duì)空氣的干燥，是不利的。通常，在連接在壓縮機(jī)下游的空氣濾清器濾芯中除掉空氣中的空氣濕氣。該空氣濾清器濾芯包含僅能夠在最高80℃情況下除掉空氣濕氣的干燥劑。因此，正常情況下提出較低的、60℃的最高允許溫度，以便能夠?qū)崿F(xiàn)有效干燥。然而在壓縮機(jī)中進(jìn)行壓縮時(shí)，被壓縮的空氣在活塞室的排出開(kāi)孔上達(dá)到至320℃的溫度。在壓縮機(jī)出口本身上還允許最高220℃的溫度。由此，必須在壓縮機(jī)和空氣濾清器濾芯之間冷卻空氣。為此目的，在現(xiàn)有技術(shù)中使用具有幾米長(zhǎng)度的壓力管路，其中，被加熱的壓縮空氣在從壓縮機(jī)向空氣濾清器濾芯流過(guò)壓力管路期間可以無(wú)其他冷卻措施地被冷卻。在此，通過(guò)長(zhǎng)管路造成的壓力損失和壓力管路本身引起的結(jié)構(gòu)上的花費(fèi)，是不利的。

為了能夠縮短壓縮機(jī)和濾芯之間的長(zhǎng)壓力管路，需要的是，通過(guò)主動(dòng)冷卻來(lái)冷卻壓縮空氣。為此目的，在壓縮機(jī)的缸蓋中在閥板上方添加所謂的超級(jí)冷卻板，該超級(jí)冷卻板被冷卻劑流過(guò)并且起熱交換器作用。通過(guò)該超級(jí)冷卻板可能的是，壓縮空氣在壓縮機(jī)出口上的排出溫度下降到140℃至150℃并且連接的壓力管路縮短5％至30％。這樣的超級(jí)冷卻板的舉例在DE 195 35 079 C2中已知。

在此不利的尤其是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)將作為單獨(dú)構(gòu)件的超級(jí)冷卻板集成到壓縮機(jī)的缸蓋中得到，因此需要附加密封。

此外，由DE 10 2008 018 467 A1得知一種具有冷卻劑通道的用于壓縮機(jī)的閥板。冷卻劑通道從壓縮機(jī)的活塞室出發(fā)來(lái)看在活塞室和布置在閥板中的空氣排出閥之間蜿蜒形地延伸。該閥板在沒(méi)有超級(jí)冷卻板的情況下產(chǎn)生與傳統(tǒng)閥板與超級(jí)冷卻板的組合相比至少相同的冷卻功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是，實(shí)現(xiàn)一種用于壓縮機(jī)的、具有提高的壓縮空氣冷卻功率的缸蓋。

該任務(wù)從根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的缸蓋出發(fā)結(jié)合其特征部分的特征來(lái)解決。本發(fā)明的有利擴(kuò)展構(gòu)型由下面的從屬權(quán)利要求得到。

根據(jù)本發(fā)明，所述至少一個(gè)空氣導(dǎo)出通道包括開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)。開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)至少部分鄰接引導(dǎo)至少一種冷卻劑的區(qū)域。換言之，開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)在引導(dǎo)至少一種冷卻劑的區(qū)域外部布置在引導(dǎo)至少一種冷卻劑的區(qū)域的壁上。

開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)提供了通過(guò)在最狹窄的空間上參與熱傳導(dǎo)的表面來(lái)實(shí)現(xiàn)的非常好的排熱。尤其通過(guò)增大缸蓋的空氣引導(dǎo)區(qū)域的熱量接收面積來(lái)得到非常有效率的冷卻。此外，通過(guò)開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)附加地得到相應(yīng)地改進(jìn)缸蓋金屬?gòu)?qiáng)度的支撐結(jié)構(gòu)，由此在熱量引導(dǎo)路徑短的情況下實(shí)現(xiàn)了缸蓋壁的小壁厚。通過(guò)有效率地冷卻壓縮空氣，在壓力側(cè)降低了表面溫度并且由此減小了碳化趨勢(shì)。此外，開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)同樣是用于優(yōu)化壓縮空氣品質(zhì)的催化反應(yīng)的基礎(chǔ)。金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)也對(duì)聲學(xué)表現(xiàn)具有衰減作用。

優(yōu)選，至少一個(gè)空氣導(dǎo)出通道至少部分構(gòu)造成開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)。換言之，至少一個(gè)空氣導(dǎo)出通道部分地、但也可完全地構(gòu)造成開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)這些開(kāi)孔能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮空氣的通流。開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)的尺寸應(yīng)視壓縮空氣的所需通流速率和冷卻速率而定地設(shè)定。

開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)的位置、形狀、定向和大小是任意的并且既可以是有規(guī)律的也可以是隨機(jī)的或沒(méi)有規(guī)律的。例如可考慮的是，開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)的單元室構(gòu)造成球形、圓柱形或蜂窩形。

此外優(yōu)選，開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)通過(guò)使用內(nèi)置體來(lái)制造。有利地，開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)作為預(yù)成型的半成品置入鑄模中并且在周?chē)粷茶T，以便構(gòu)成缸蓋。例如可以使用帶有封閉的小孔的金屬泡沫，以此，在周?chē)粷茶T的金屬熔液不可能侵入小孔中。使用帶有不封閉的小孔的金屬泡沫也是可行的，其中，蜂窩狀結(jié)構(gòu)則一定程度上被缸蓋材料滲入。

優(yōu)選，將開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)陰模置入鑄模中，以便在用于構(gòu)成開(kāi)孔式蜂窩狀結(jié)構(gòu)的鑄造過(guò)程中連續(xù)地滲入該陰模中并同時(shí)鑄造環(huán)繞的缸蓋壁。接著使小孔暴露。

本發(fā)明包括這樣的技術(shù)教導(dǎo)，即開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)通過(guò)機(jī)械加工來(lái)制造。換言之，開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)尤其可以通過(guò)切削加工方法來(lái)制造。

這里提出，開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)通過(guò)失模方法來(lái)制造。在失模方法中，將可過(guò)后移除的、相互接觸的單元體置入、鑲?cè)牒蜐B入一模具中。之后例如通過(guò)氣化移除單元體。

替代地在通過(guò)失模方法進(jìn)行制造時(shí)，在失模方法中既可以制造缸蓋壁又可以制造蜂窩狀結(jié)構(gòu)。在此，蜂窩狀結(jié)構(gòu)在鑄造時(shí)在金屬熔液的液流前面氣化。留下的在鑄造前已用砂填充的單元室中間腔被暴露并且構(gòu)成開(kāi)孔式結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選，開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)通過(guò)發(fā)泡制造。鋁合金尤其適合于此。此外，鋁合金相比鋼具有較好的導(dǎo)熱能力和較小的密度。因此，通過(guò)使用鋁合金既可以改善冷卻速率又可以降低缸蓋的重量。

在方法技術(shù)上提出，缸蓋鑄造成薄壁鑄件，其中，接著鑄入能發(fā)泡的金屬材料，該金屬材料發(fā)泡成開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

下面參照兩個(gè)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例以及本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)措施。附圖示出：

圖1根據(jù)本發(fā)明的具有缸蓋和剖切的活塞殼體的壓縮機(jī)的側(cè)視圖，和

圖2根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)圖1的缸蓋的立體視圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1，壓縮機(jī)2具有缸蓋1和活塞殼體8，其中，在活塞殼體8和缸蓋1之間布置了閥板9。壓縮機(jī)2通過(guò)軸10來(lái)驅(qū)動(dòng)?；钊麣んw8在閥板9附近被剖切，使得活塞室11可見(jiàn)。這里未示出的活塞在活塞室11內(nèi)部軸向上下運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)圖2，缸蓋1具有四個(gè)冷卻劑引導(dǎo)區(qū)域3a-3d以及兩個(gè)空氣引導(dǎo)區(qū)域4a，4b。四個(gè)冷卻劑引導(dǎo)區(qū)域3a-3d基本圍繞兩個(gè)空氣引導(dǎo)區(qū)域4a，4b來(lái)布置，其中，四個(gè)冷卻劑引導(dǎo)區(qū)域3a-3d直接鄰接空氣引導(dǎo)區(qū)域4a，以便冷卻壓縮空氣。閥板9也被這里未示出的冷卻劑引導(dǎo)通道蜿蜒形地穿過(guò)。

兩個(gè)空氣引導(dǎo)區(qū)域4a，4b包括用于向壓縮機(jī)2中饋給要壓縮的空氣的空氣導(dǎo)入通道5和用于排出被壓縮機(jī)2壓縮后的壓縮空氣的空氣導(dǎo)出通道6。要壓縮的空氣從缸蓋1上的這里未示出的接頭導(dǎo)入活塞室11。在活塞室11中的空氣被壓縮之后，壓縮空氣通過(guò)這里未示出的排出閥被泄放并且通過(guò)空氣導(dǎo)出通道6向缸蓋1上的接頭被引導(dǎo)。

空氣導(dǎo)出通道6包括開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)7，該開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)被劃分為六個(gè)子區(qū)段7a-7f。開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)7提供通過(guò)在最窄的空間上參與熱量傳導(dǎo)的表面所實(shí)現(xiàn)的非常好的排熱。此外，通過(guò)開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)7附加地得到一種改善缸蓋1的機(jī)械強(qiáng)度的支撐結(jié)構(gòu)，由此在熱量傳導(dǎo)路徑短的情況下實(shí)現(xiàn)了缸蓋壁的小壁厚。為了制造具有開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)7的缸蓋1，缸蓋1鑄造成薄壁鑄件，其中，接著鑄入能發(fā)泡的金屬材料，該金屬材料發(fā)泡成開(kāi)孔式金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)7。

此外，缸蓋1適合于具有ESS(節(jié)能系統(tǒng)，Energie Saving System)的壓縮機(jī)2。對(duì)此，缸蓋1具有兩個(gè)用于這里未示出的ESS活塞的開(kāi)口13a，13b以及一個(gè)無(wú)效體積14和用于ESS操控裝置的鉆孔15。此外，缸蓋1具有八個(gè)用于這里未示出的缸蓋螺栓的開(kāi)口12a-12h。

參考標(biāo)記列表

1 缸蓋

2 壓縮機(jī)

3a-3d 冷卻劑引導(dǎo)區(qū)域

4a,4b 空氣引導(dǎo)區(qū)域

5 空氣導(dǎo)入通道

6 空氣導(dǎo)出通道

7a-7f 蜂窩狀結(jié)構(gòu)

8 活塞殼體

9 閥板

10 軸

11 活塞室

12a-12b 開(kāi)口

13a,13b 開(kāi)口

14 無(wú)效體積

15 鉆孔