用于活塞式压缩机的优化阀系统、具有空气动力学阻尼的阀翅片和阀开度限制器的制作方法

本发明涉及一种用于在轨道车辆中产生例如用于操作制动机构的压缩空气的特别是无油的活塞式压缩机的阀组件。

背景技术：

1、在铁路或轨道车辆领域中，活塞式压缩机通常用于产生压缩空气，例如用于操作制动机构。存在原则上不同的结构形式。活塞式压缩机、特别是无油的压缩机原则上已经证实是合适的，但仍有改进的空间。本发明涉及这种活塞式压缩机的改进。活塞式压缩机的声学性能是轨道车辆领域中目前尚未成为发展重点的一个重要课题。特别是，功能构件的交替运动对声发射性能具有负面影响。

2、这类的活塞式压缩机使用阀组件来产生压缩空气，其中，活塞式压缩机具有阀板，该阀板具有用于待提供的压缩空气的多个压缩空气开口。阀组件包括阀开度限制器和相对于阀开度限制器可运动的用于打开和关闭压缩空气开口的阀翅片。阀翅片的运动通过活塞式压缩机的气缸盖中的压缩室和空气室之间的压力差来激励。在这种情况下，正是在打开循环开始时在阀翅片上会出现非常大的压力差，从而出现非常高的加速力。由于高的加速力，阀翅片在没有制动的情况下以高速冲击到翅片开度限制器上。

3、本发明的发明人已经认识到，阀组件的性能对声整体发射具有相当大的影响。这些发射不仅由阀运动对空气体积的激励产生，而且由阀在阀板或相应的阀开度限制器上的冲击产生。除了声激励之外，阀运动还会影响质量流量曲线，从而影响供给效率。这进而对压缩机的效率产生了直接影响。

4、目前，阀开度限制器通常被制造为简单的板材构件。不仅阀开度限制器而且阀翅片都具有平面的板或盘状结构。在打开的阀状态下，阀翅片以其上侧平面地靠置或安置在阀开度限制器的下侧上。

5、由于气缸中的活塞运动和气缸中空气的与活塞运动相关的压缩和膨胀，通过气缸和空气体积(吸入侧和压力侧)之间产生的压力差，阀组件被机械地激励以相应打开。阀翅片的运动受到其内部的力、其惯性以及外部作用的、特别是由空气引起的力的影响。在这种情况下，由空气引起的力在打开开始时作用在阀翅片的上侧和下侧上。阀翅片在向阀开度限制器的方向运动时会在阀开度限制器上滚动。因此在此阀翅片和阀开度限制器之间的接触面会发生变化，从而在阀翅片的面向阀开度限制器的面上的作用力也会发生变化。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的缺点，特别是改善活塞式压缩机的声学效果和/或质量流量曲线。

2、该目的通过独立权利要求的方案来实现。

3、因此，提供了一种用于产生轨道车辆的压缩空气的特别是无油的活塞式压缩机的阀组件。活塞式压缩机在铁路或轨道车辆领域中例如用于操作制动机构。一般来说，活塞式压缩机可分为油润滑的活塞式压缩机和无油的活塞式压缩机。这样的活塞式压缩机包括阀板，该阀板具有用于待提供的压缩空气的压缩空气开口。待提供的压缩空气可以例如在压缩室中产生和/或储存和/或经由压缩空气开口排放到例如在活塞式压缩机的气缸盖中的空气室中。

4、根据本发明，阀组件包括阀开度限制器和柔性的和/或相对于阀开度限制器可运动的用于打开和关闭压缩空气开口的阀翅片。例如，阀翅片可以柔性地支承，从而可以相对于阀开度限制器进行相对运动以调节压缩空气流动。在此阀翅片可以由可弯曲的弹性材料构成或包括可弯曲的弹性材料，并且特别是弹性变形以释放和/或关闭压缩空气开口。在反向运动中，即为了关闭和/或打开压缩空气开口，由于弹性变形，可以在阀翅片的一个运动方向上产生弹性变形复位力，其使阀翅片再次朝另一个调节方向运动。例如，阀翅片可以构造为使得弹性变形复位力朝关闭方向作用，使得除非在阀翅片上没有反作用力或调节力，否则阀翅片处于关闭状态，即关闭压缩空气开口。为了打开压缩空气开口，使用活塞式压缩机的压缩室和空气室之间的压力差。当释放压缩空气开口时，用于打开阀翅片的调节力、特别是阀翅片上游和下游的在此占主导的压力差超过阀翅片的弹性变形复位力。

5、根据本发明，阀组件的特征在于配设给阀翅片的阻尼和/或制动装置。阻尼和/或制动装置能够阻尼和/或制动在打开和关闭压缩空气开口时阀翅片的运动。例如，阻尼和/或制动装置可以降低在打开或关闭压缩空气开口时阀翅片的速度和/或加速度。此外可能的是，阻尼和/或制动装置可以设置用于阻尼在打开压缩空气开口时阀翅片对阀开度限制器的冲击和/或在关闭压缩空气开口时阀翅片对阀板的冲击。换言之，在阀翅片和阀开度限制器之间和/或在阀翅片和阀板之间的阻尼导致阀翅片对相应另一部件的冲击更具柔性、更安静和/或更慢，从而减少相应另一部件的振动激励，由此当占据阀翅片的相应位置时声发射减少。

6、在本发明的示例性实施例中，阻尼和/或制动装置包括空气动力学阻尼装置。例如，阻尼和/或制动装置被实现为空气动力学阻尼装置。空气动力学阻尼装置通常可以理解为空气、特别是压缩空气用于阻尼和/或制动阀翅片运动。空气动力学阻尼装置被证明是特别有利的，因为原本存在的空气、特别是压缩空气可以用于阻尼和/或制动阀翅片，特别是不需要额外的、单独的阻尼和/或制动装置。

7、根据本发明的阀组件的示例性扩展方案，阻尼和/或制动装置设置用于，当通过阀翅片打开压缩空气开口时，即当阀翅片从阀板移除时，在阀开度限制器和阀翅片之间形成空气储存器，在该空气储存器中至少暂时封闭用于阻尼和/或制动阀翅片的空气。空气储存器可以构造为使得不一定排除阀翅片和阀开度限制器之间的接触。例如，空气储存器可以构造为使得其随着时间的增加而特别是连续地排空，使得阀翅片完全达到止挡接触，然后该止挡接触被阻尼和/或制动。空气储存器被有利地构造为使得其至少被一直维持或保持，直到阀翅片的运动阻尼或制动在打开或关闭压缩空气开口时阀翅片的最大速度和/或最大加速度的大部分、特别是至少50％、至少60％、至少70％或至少80％。

8、根据本发明的阀组件的另一示例性实施例，阀翅片和阀开度限制器在形状上相互匹配，使得在通过阀翅片打开压缩空气开口时，阀翅片与阀开度限制器能够至少部分地移入彼此。换句话说，在通过阀翅片打开压缩空气开口时，阀开度限制器至少部分地接收阀翅片，或者反之亦然。由此，一方面产生了特别节省空间的阻尼和/或制动装置。此外，以结构简单的方式实现了空气动力学阻尼装置的可能性，其中，当阀翅片和阀开度限制器移入彼此时，在阀开度限制器和阀翅片之间形成空气储存器，使得空气制动和/或阻尼阀翅片相对于阀开度限制器的运动。例如，阀翅片和阀开度限制器可以基本上伸缩式地移入彼此。

9、在本发明的另一示例性实施例中，阀开度限制器或阀翅片具有裙板，该裙板定尺寸为和/或在阀开度限制器或阀翅片上相对于阀开度限制器或阀翅片中的相应另一部件布置为，使得当通过阀翅片打开压缩空气开口时，裙板至少局部地包围阀翅片和阀开度限制器中的相应另一部件的外轮廓。例如，裙板可以包围待包围的部件的外轮廓的至少20％、特别是至少30％、至少40％或至少50％。当通过阀翅片打开压缩空气开口时，阀翅片连续地朝向阀板的方向运动。裙板(也被称为阻尼和/或制动裙板)朝向阀翅片和阀开度限制器中的没有布置裙板的相应另一部件的方向突出，使得裙板随着阀翅片的打开运动的增加特别是连续地搭接阀开度限制器或阀翅片的前侧外周壁。一旦在裙板和阀翅片或阀开度限制器之间达到搭接，则在阀开度限制器和阀翅片之间形成空气储存器，使得可以制动或阻尼阀翅片的运动。由于裙板和阀开度限制器或阀翅片的搭接以及裙板从设置有裙板的相应部件的突出，可以在存在于阀开度限制器和阀翅片之间的自由空间中形成空气储存器，在该空气储存器中封闭空气，其阻尼或制动阀翅片的运动。

10、根据本发明的阀组件的示例性扩展方案，裙板与阀开度限制器或阀翅片一体制成。例如，裙板通过变形或母版成形制成。

11、在本发明的另一示例性实施例中，裙板布置在阀开度限制器或阀翅片的边缘上，并且沿着阀开度限制器或阀翅片的边缘轮廓的至少20％、特别是至少30％、至少40％或至少50％延伸。例如，根据布置有裙板的部件，裙板延伸阀开度限制器或阀翅片的边缘轮廓的最大90％、特别是最大80％、70％或最大60％。

12、根据本发明的阀组件的示例性扩展方案，阀翅片和阀开度限制器具有细长形状，并且在一个短端部的区域中彼此固定、特别是彼此螺纹连接。例如，阀翅片和阀开度限制器可以与阀板螺纹连接。裙板布置或成型在相对的短端部的区域中。在通过阀翅片打开压缩空气开口时，阀翅片和阀开度限制器的彼此固定的短端部保持位置固定，而相对的裙板-短端部进行打开运动。这意味着阀翅片从固定-短端部到裙板-短端部的运动幅度连续增加。例如，裙板尺寸、特别是裙板高度与阀翅片的运动幅度匹配。

13、在本发明的另一示例性实施例中，阀翅片和阀开度限制器构造为面状的。裙板在此基本上垂直于阀翅片或阀开度限制器的面状延伸部向阀翅片和阀开度限制器的相应另一部件的方向延伸。由于裙板从面状延伸部、特别是面向阀翅片和阀开度限制器的相应另一部件的上侧或下侧突出，裙板在阀翅片和阀开度限制器中的相应另一部件的嵌接中或在阀翅片和阀开度限制器中的相应另一部件的区域中到达(平)面状表面的前面，从而可以形成空气动力学阻尼装置，特别是可以在阀翅片和阀开度限制器之间形成空气储存器。

14、根据本发明的阀组件的示例性扩展方案，裙板的高度尺寸从固定-短端部到裙板-短端部的方向特别是连续地增大。已经认识到，阀翅片的主要运动在裙板-短端部的区域内进行，并且就此而言在那里需要裙板的最大高度尺寸。裙板高度可以朝向固定-短端部的方向降低，从而可以节省材料并因此降低成本。

15、在本发明的另一示例性实施例中，阀开度限制器和阀翅片在形状上相互匹配，使得当通过阀翅片打开压缩空气开口时，在裙板和由裙板包围的阀开度限制器和阀翅片中的相应另一部件的外轮廓之间设有或保持存在间隙。通过该间隙，空气可以从阀开度限制器和阀翅片之间形成的空气储存器中流出，该空气储存器特别是形成动态阻尼装置。例如，借助裙板，从气缸体积或进入体积流出或流入的压缩空气可以用于以该反压力防止空气在阀开度限制器和阀翅片之间逸出。储存的压缩空气的停留时间因此延长，并且因此加强了裙板的阻尼特性和/或制动特性。

16、根据本发明的阀组件的示例性扩展方案，通过裙板和由裙板包围的阀翅片和阀开度限制器中的相应另一部件的外轮廓之间的间隙的横截面，可以调节阀翅片的阻尼和/或制动效果。例如，间隙横截面和由此产生的流出的空气速度相对于阀翅片速度确定阀翅片的阻尼特性。

17、在本发明的另一示例性实施例中，阀组件包括具有压缩空气开口的阀板。在此，阀翅片配设给阀板，使得阀翅片在关闭状态下关闭压缩空气开口，并且阻尼装置和/或制动装置被设置用于阻尼和/或制动阀翅片的运动以关闭压缩空气打开。根据本发明已经认识到，配设给阀翅片的阻尼和/或制动装置也可以用于在关闭阀组件时，即在阀翅片止挡在具有阀座的阀板上时，减少声发射。就此而言，与现有技术相比，根据本发明的阀组件的总体声发射显著降低。

18、根据本发明的示例性扩展方案，当通过阀翅片关闭压缩空气开口时，在阀开度限制器和阀翅片之间形成负压，其降低阀翅片朝向阀板方向的关闭速度和/或关闭加速度。例如，由于空气向形成在阀翅片和阀开度限制器之间的自由空间、特别是源于阀翅片和阀开度限制器之间的小间隙的空气储存器中的有限流入行为，在阀翅片的下游，即在阀翅片与阀开度限制器之间产生负压。该负压对阀翅片的关闭加速度和速度有负面影响。由于阀翅片的加速度降低，这导致阀翅片对阀板的冲击速度降低。就此而言，由此可以降低在利用阀板关闭翅片时的接触脉冲或冲击以及与此相关的声激励。还可以积极地影响关闭时间点，从而积极地影响质量流。通过阻尼和/或制动裙板的几何构造以及在阀翅片和阀开度限制器之间的间隙、特别是在阀翅片和阀开度限制器中的没有布置裙板的相应另一部件和裙板之间的间隙的几何实现，因此可以调节质量流，即可以调节穿流阀组件的压缩空气流动。

19、根据本发明的可以与前述方面和示例性实施例相结合的另一方面，提供一种用于在轨道车辆中产生压缩空气的特别是无油的活塞式压缩机的阀组件的阀开度限制器。例如，阀组件可以根据前述方面或示例性实施例之一实施。活塞式压缩机在铁路轨道或轨道车辆领域中例如用于操作制动机构。一般来说，活塞式压缩机可分为油润滑的活塞式压缩机和无油的活塞式压缩机。这样的活塞式压缩机包括阀板，该阀板具有用于待提供的压缩空气的压缩空气开口。待提供的压缩空气可以例如在压缩室中产生和/或储存和/或经由压缩空气开口排放到例如在活塞式压缩机的气缸盖中的空气室中。

20、根据本发明的阀开度限制器包括面状延伸部，该面状延伸部具有面向用于调节压缩空气流的阀翅片的侧面、特别是下侧，在该侧面上设有特别是垂直于面状延伸部定向的裙板，该裙板被设置用于至少局部地包围阀翅片的外轮廓。例如，该侧面可以是阀开度限制器的下侧。裙板特别是被设置用于在阀组件的关闭状态下至少局部地包围阀翅片的外轮廓。

21、很明显，根据本发明的关于阀组件所做的实施例类似地适用于根据本发明的阀开度限制器。

22、根据本发明的可与前述方面和示例性实施例相结合的另一方面，提供一种用于在轨道车辆中产生压缩空气的特别是无油的活塞式压缩机的阀组件的阀翅片，该阀组件特别是根据前述方面或示例性实施例之一构造。活塞式压缩机在铁路或轨道车辆领域中例如用于操作制动机构。一般来说，活塞式压缩机可分为油润滑的活塞式压缩机和无油的活塞式压缩机。这样的活塞式压缩机包括阀板，该阀板具有用于待提供的压缩空气的压缩空气开口。待提供的压缩空气可以例如在压缩室中产生和/或储存和/或经由压缩空气开口排放到例如在活塞式压缩机的气缸盖中的空气室中。

23、根据本发明的阀翅片包括面状的延伸部，该面状的延伸部具有面向用于调节压缩空气流的阀开度限制器的侧面、特别是上侧，在该侧面上设有特别垂直于面状的延伸部定向的裙板，该裙板被设置用于特别是在阀组件的关闭状态下至少局部地包围阀开度限制器的外轮廓。

24、很明显，关于根据本发明的阀组件所做的实施例会类似地适应于根据本发明的阀翅片。

25、根据本发明的可以与前述方面和示例性实施例相结合的另一方面，提供一种用于在轨道车辆中产生压缩空气的活塞式压缩机、特别是无油的活塞式压缩机。根据本发明的活塞式压缩机包括根据前述方面或示例性实施例之一构造的阀组件、根据本发明的阀翅片和/或根据本发明的阀开度限制器。

26、优选实施例在从属权利要求中给出。