无油风源装置和车辆的制作方法

本发明涉及供风技术领域，尤其涉及一种无油风源装置和车辆。

背景技术：

城轨车辆风源装置是为车辆空气制动系统和辅助用风设备提供清洁干燥的压缩空气的重要设备，主要由空气压缩机、空气干燥器及其它附件构成。目前，国内外城市轨道交通车辆用风源装置主要还是以有油活塞式或螺杆式为主，需要定期加注和更换润滑油，若操作不当或机组漏油，会对环境造成极大污染；同时由于机组频繁启停及恶劣环境等原因，经常发生润滑油与冷凝水混合搅拌后乳化的故障，给用户使用带来了极大不便；并且有些无油活塞形式的无油风源装置，已广泛应用于地铁车辆辅助升弓装置等小型辅助气源系统中，但受制于噪声及振动大的弊端，以及可靠性及使用寿命尚待提升等原因，一直未能应用于主风源系统中。

技术实现要素：

本发明提供一种无油风源装置和车辆，避免了有油压缩机存在润滑油乳化的故障，具有清洁无油、低振动和低噪音的特点，可靠性高。

本发明提供一种无油风源装置，包括：无油涡旋空气压缩机，所述无油涡旋空气压缩机的进气端连接有第一过滤器；冷却机构，与所述无油涡旋空气压缩机的出气端相连；气液分离器，与所述冷却机构相连；干燥器，与所述气液分离器相连；第二过滤器，与所述干燥器相连。

根据本发明提供的一种无油风源装置，所述冷却机构包括冷却器、风道、冷却风机和驱动装置，所述冷却器分别与所述无油涡旋空气压缩机的出气端和所述气液分离器相连，所述风道的两端分别与所述无油涡旋空气压缩机和所述冷却器相连，所述冷却风机设置于所述风道上，所述驱动装置与所述冷却风机相连。

根据本发明提供的一种无油风源装置，所述无油涡旋空气压缩机的出气端设有温度检测器，用于基于所述无油涡旋空气压缩机的出气端的温度控制所述冷却风机的冷却风量。

根据本发明提供的一种无油风源装置，所述冷却器通过防震软管与所述气液分离器相连。

根据本发明提供的一种无油风源装置，还包括外部气源接口，用于接入外部气源，所述外部气源和所述冷却器经三通阀与所述气液分离器并联，且所述防震软管与所述三通阀之间设有单向阀，所述外部气源与所述三通阀之间设有进气阀。

根据本发明提供的一种无油风源装置，所述第二过滤器的出气口连接有测试管路，所述测试管路中设有压力开关，用于基于所述第二过滤器的出气口的压力控制所述无油涡旋空气压缩机。

根据本发明提供的一种无油风源装置，所述气液分离器与所述干燥器之间设有第三过滤器。

根据本发明提供的一种无油风源装置，所述气液分离器和所述第三过滤器设有排污电磁阀。

根据本发明提供的一种无油风源装置，所述无油涡旋空气压缩机和所述冷却机构通过减震器安装于吊架上，所述吊架上还设有控制箱。

本发明还提供一种车辆，包括车辆控制系统和所述的无油风源装置，所述车辆控制系统与所述控制箱相连，用于基于所述无油涡旋空气压缩机的出气端的温度控制所述控制箱的电源，从而控制所述无油涡旋空气压缩机和所述冷却机构启停。

本发明提供的无油风源装置和车辆，通过采用无油涡旋空气压缩机，具备振动小、噪音低、能耗低、容积效率高等优点，从根源上降低设备振动及噪音，同时整个装置采用全无油设计，从吸气到出气环节无润滑油，避免了有油压缩机存在润滑油乳化的故障，提高了整个装置的可靠性，并通过多级过滤、冷却、气液分离及干燥等处理，提高了整个装置供风的空气质量等级。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的无油风源装置的结构示意图；

图2是图1的后视图；

图3是本发明提供的外部气源接口的装配管路结构示意图；

图4是本发明提供的无油风源装置的控制框图；

附图标记：

1：第一过滤器；2：无油涡旋空气压缩机；3：风道；

4：冷却风机；5：冷却器；6：防震软管；

7：单向阀；8：进气阀；9：快速接头；

10：三通阀；11：气液分离器；12：第三过滤器；

13：干燥器；14：第二过滤器；15：压力开关；

16：压力测试点；17：控制箱；18：第二过滤器的出气口；

19：吊架；20：进风口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图4描述本发明的无油风源装置和车辆。

根据本发明的实施例，如图1和图2所示，本发明无油风源装置主要包括：无油涡旋空气压缩机2、第一过滤器1、冷却机构、气液分离器11、干燥器13和第二过滤器14。其中，第一过滤器1与无油涡旋空气压缩机2的进气端相连，用于将空气过滤后通入无油涡旋空气压缩机2内压缩；冷却机构与无油涡旋空气压缩机2的出气端相连，用于将压缩空气冷却；气液分离器11与冷却机构相连，用于将冷却后压缩空气中的液态水分离；干燥器13与气液分离器11相连，用于对分离后的压缩空气进一步干燥去除水；第二过滤器14与干燥器13相连，由于压缩空气干燥后，容易混入粉尘，经第二过滤器14可以去除压缩空气中的粉尘，然后送至第二过滤器的出气口18，为下游设备和管路提供稳定纯净的压缩空气。

本发明该实施例通过采用无油涡旋空气压缩机，避免了有油压缩机存在润滑油乳化的故障，并且具备振动小、噪音低、能耗低、容积效率高等优点，提高了整个装置的可靠性，并通过两级过滤、冷却、气液分离及干燥等处理，提高了整个装置供风的空气质量等级。

如图1所示，气液分离器11与述干燥器13之间还设有第三过滤器12，用于经气液分离后的压缩空气中的杂质进一步滤除，提高净化效果。

本发明过滤器的具体类型不受特别限制，只要可以分别起到上述对应的功能即可，例如第一过滤器1可以是空气过滤器，第二过滤器14可以是除尘过滤器，第三过滤器12可以是精密过滤器。

优选的，气液分离器11和第三过滤器12分别设有排污电磁阀，定期排除腔体内部的水和杂质等，保持过滤效率，自动控制，无需人工操作。

此外，气液分离器11和第三过滤器12通过法兰短接集成装配，如图2和图3所示，冷却器5通过防震软管6与气液分离器11相连，防止震动传递至气液分离器11和第三过滤器12，影响分离和过滤性能。

如图3所示，示出了外部气源接口的装配管路结构，外部气源(图中未示出)通过快速接头9与三通阀10的第一进气端相连，具体的，外部气源接口可以理解为快速接头9的接口，冷却器5经防震软管6与三通阀10的第二进气端相连，三通阀10的出气端与气液分离器11相连，使得来自无油涡旋空气压缩机2产生的压缩空气和外部气源通过一个三通阀10并联进入气液分离器11。同时为了防止外部气源的空气流向冷却器5，在防震软管6与三通阀10之间设有一个单向阀7，并且在三通阀10和快速接头9之间设有一个进气阀8，在需要接入外部气源时接通气路。

本发明该实施例能够在压缩机无法启动的情况下接入外部气源，将外部气源经气液分离、一级过滤、干燥和二级过滤处理后，仍可以输出纯净的压缩空气。

由于越来越多的风源系统采用冷却风机和压缩机同轴设计，即采用一个电机同时驱动冷却风机和压缩机，但无油压缩机由于没有润滑油的冷却，其对冷却系统的冷却要求较高，考虑到高温环境，一般冷却风量设定的比较高。由于冷却风机的转速无法调节，导致在低温环境下仍保持冷却风量不变，造成了能耗的增加。

因此，本发明为解决上述技术问题，本发明冷却机构采用独立控制的冷却系统，无油涡旋空气压缩机与冷却风机分别具有相应的驱动装置进行驱动，可以单独对冷却风机进行风量调节。

如图2所示，冷却机构包括冷却器5、风道3、冷却风机4和驱动装置，冷却器5分别与无油涡旋空气压缩机2的出气端和气液分离器11相连，风道3的两端分别与无油涡旋空气压缩机2和冷却器5相连，具体的：风道3的两端分别罩在无油涡旋空气压缩机2的机头和冷却器5上，并且位于无油涡旋空气压缩机2的机头处的风道3设有进风口20，冷却器5具有翅片形成的出风口，形成循环风道；冷却风机4固定于风道3上，驱动装置与冷却风机4相连，冷却风机4通过两个进风口20吸入空气，吹扫无油涡旋空气压缩机2和冷却器5表面后将热量经出风口排出，本发明可同时为无油涡旋空气压缩机2和冷却器5表面冷却，提高冷却效率。

在本发明的该实施例中，驱动装置优选为变频电机，便于调节冷却风机的转速，进而改变冷却风量。

作为进一步的改进，无油涡旋空气压缩机2的出气端设有温度检测器，用于实时检测无油涡旋空气压缩机2的出气温度，温度检测器的具体种类不受特别限制，例如可以是温度检测仪、温度传感器等设备，本发明该实施例优选为温度传感器。可以根据无油涡旋空气压缩机2的出气温度自动调整冷却风量，从而提高冷却效率，降低冷却能耗。

在一些具体示例中，无油涡旋空气压缩机2的出气温度处于高温状态时，增大冷却风机4的转速提高冷却风量，相应的，处于低温状态时，减小冷却风量，避免了普通冷却系统在温度较低时还保持高温下的冷却风量高的问题，从而降低了整体的能耗。因此，本发明可以根据无油风源装置在不同环境下的冷却要求，自动调节冷却风量，在保证充分冷却的同时兼顾节能环保的优点。

如图2所示，第二过滤器14的出气口连接有测试管路，测试管路中设有压力开关15，对测试管路中的压力测试点16进行压力检测，用于基于第二过滤器的出气压力控制无油涡旋空气压缩机2的启停，具体包括：当第二过滤器的出气口18管路压力低于设定值a时，控制无油涡旋空气压缩机2启动；当第二过滤器的出气口18管路压力高于设定值b时，控制无油涡旋空气压缩机2停止工作。

如图1和图2所示，本发明无油风源装置设有吊架19，吊架19上还设有控制箱17，用于控制整个装置的运作，并且上述所有部件均集成安装在吊架19上，成为一个独立的风源装置，然后集成安装在车辆上。

吊架19为焊接一体式结构，无油涡旋空气压缩机2和冷却机构均通过弹性减震器安装于吊架19上，降低运动部件对车辆的振动；干燥器13和控制箱17等其它部件通过螺栓直接与吊架19固定。

弹性减震器的具体种类不受特别限制，例如可以是钢丝绳减震器、橡胶减震器等设备。

如图2所示，控制箱17、干燥器13、压力开关15和压力测试点16等需要进行维护测试的部件均集成在风道3的左半侧，方便在运营过程中的维护。

如图4所示，本发明还提供一种车辆，包括车辆控制系统和上述的无油风源装置，车辆控制系统与控制箱相连。

控制箱主要包括plc控制单元、三相交流接触器、继电器控制单元、变频器和电源等电气部件。其中，plc控制单元分别与车辆控制系统和温度检测器相连，三相交流接触器分别与plc控制单元和无油涡旋空气压缩机相连，继电器控制单元分别与三相交流接触器、压力开关及排污电磁阀相连，变频器分别与plc控制单元和变频电机相连，变频电机和冷却风机相连。

通过温度检测器及变频器可根据无油涡旋空气压缩机的出气端温度调整冷却风量，具体的：温度检测器将出气端压缩空气的温度实时传递给plc控制单元，plc控制单元进行温度及所需要的冷却风量处理后，将冷却风机的转速信号传递给变频器，变频器控制变频电机的转速，进而控制冷却风机的转速，从而对冷却风机的冷却风量进行调整。

plc控制单元还可将温度检测器传递的温度信号进行汇总分析，当温度高于某一限定温度时，并在短时间内未降低至该限定温度以下，plc控制单元将向车辆控制系统发送压缩机高温报警信号，车辆控制系统根据高温报警信号切断控制箱的电源，即切断整个无油风源装置的电源，控制无油涡旋空气压缩机和冷却机构停止工作，从而保护无油涡旋空气压缩机。

通过控制压力开关，可控制三相交流接触器的动作，独立完成无油涡旋空气压缩机的启动、停止等动作，满足车辆总风压力用风需求，具体包括：当测试管路压力低于设定值a时，压力开关将开关量信号传递给继电器控制单元，继电器控制单元通过控制三相交流接触器闭合控制无油涡旋空气压缩机启动；当测试管路压力高于设定值b时，压力开关将开关量信号传递给继电器控制单元，继电器控制单元通过控制三相交流接触器的断开控制无油涡旋空气压缩机停止工作。本发明该实施例使第二过滤器的出气口压力处于稳定的设定值范围，可以为下游设备提供稳定纯净的压缩空气。

通过继电器控制单元还可以控制排污电磁阀，独立完成排污电磁阀的定时排污功能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。