专利名称：高速重载大功率交流电力机车用辅助压缩机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力机车用辅助压縮机，具体地说是一种高速重载大功率交 流电力机车用辅助压縮机组。
背景技术：
目前，我国交通运输业发展取得了辉煌成就，有力支撑了经济社会的快速发 展。随着国民经济的快速发展，交通运输能力不足的矛盾越来越突出，每年的春 运紧张状况和火力发电厂电煤库存严重短缺的问题仍然存在。铁路作为国家重要 的基础设施、国民经济的大动脉、大众化的交通工具，在现代物流体系中起着举 足轻重的作用。高速铁路建设和高速重载大功率交流电力机车的开发是铁路现代 化发展的重点。
高速、重载大功率交流电力机车的技术主要由西方国家掌握。电力机车上都 需要一个辅助压縮机组为机车升弓系统和主短路器等系统先行供压縮空气，它的 作用是专为电力机车上的升弓系统和主短路器等系统提供清洁、干净、千燥的压 縮空气，它是电力机车可靠运行的有力保障，是高速、重载大功率交流电力机车 上一个不可缺少的组成部分。目前国内直流传动电力机车上使用的辅助压縮机组 是采用TZK1-50有油活塞压縮机加简单的油水分离器、过滤器，在使用2000小 时需要换油，转速高达2300转/分钟，噪音大，出气量比较小，50升/分钟，压 縮空气相对湿度在90%左右，季节变化也要换油，压縮空气中含有油和杂质，对 系统寿命有很大的影响，维护工作量也比较大。
高速、重载大功率交流传动电力机车是自动化程度和性能都很高的电力机 车，对机车辅助压縮机组的技术要求很严，要求机组输出的压縮空气无油，要求 额定排气量在70升/分钟以上，要求在高温(+70°C)、低温(-4(TC和海拔2500M 环境和宽幅直流电压在(110V-30%—+25%)条件下能正常工作，要求压縮空 气相对湿度在35%以下，要求压縮空气含的杂质尺寸在5u以下，要求机组的重 量在65公斤以下等。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速重载大功率交流电力机车用辅助压縮机组，该 压縮机组采用双活塞对称无油压縮机，能够为电力机车上的升弓系统和主短路器 等系统提供清洁、干净、干燥的压縮空气。
一种高速重载大功率交流电力机车用辅助压缩机组，其特征在于它包括无
油压縮机、冷却器、干燥器、压力释放阀和单向阀，由直流电机驱动的压縮机一 端与进气过滤器连接，另一端与冷却器连接；冷却器的另一端通过干燥器与压力 释放阀连接；压力释放阀的另一端与单向阀连接；在干燥器上设有使干燥器内干 燥剂恢复活性的再生系统；所述无油压縮机是双活塞对称无油压縮机；所述无油 压縮机、冷却器、干燥器、压力释放阀和单向阀集成设置在同一壳体内。
为确保压縮空气的清洁、干净、干燥，本发明在干燥器与压力释放阀之间设 有过滤器；为确保安全使用压縮空气，在干燥器与压力释放阀之间设有安全阀。
本发明中，所述再生系统包括再生气瓶、两位三通电磁阀和排气消音器，再 生气瓶与干燥器连接；两位三通电磁阀的一端与干燥器连接，另一端与压力释放
阀的进气口连接；排气消音器设置在两位三通电磁阀上。在压縮机组使用一段时 间后，可以通过再生系统使干燥器恢复活性，提高干燥器的使用寿命。
本发明所述的高速重载大功率交流电力机车用辅助压縮机组是大功率交流 电力机车主要主机配件，是不可缺少的部分。它的作用是专为电力机车上的升弓 系统和主短路器等系统提供清洁、干净、干燥的压縮空气。是高速、重载大功率 交流电力机车上一个不可缺少的组成部分。目前在大秦线上的DJ4重载机车和沪 宁线上"和谐号"动车组高速电力机车上都有使用。稍加改进，本发明也可用 于地铁和城际列车上。它是电力机车可靠运行的有力保障。
本发明为系列化高速重载大功率交流电力机车用辅助压縮机组，性能高、成 本低、可靠性好，具有以下特点
1) 采用高性能、低成本、高可靠性的铁路机车专用双活塞对称无油压縮机， 保证了系统的无油，低噪音，既环保又免维护。
2) 采用集成化技术，将压縮机、空气干燥器、过滤器、安全阀、电磁阀组 合在一起，提高了系统的可靠性，使用、维修方便。
3) 采用无热吸附式单元干燥器，干燥剂采用美国UOP公司的分子筛，既保 证了压縮空气的相对湿度在6%以下，又结构简单。
4) 无油压縮机在保证额定排气量的情况下，控制了压縮机的重量，使压縮 机在要求的环境和条件下能正常工作。
本发明的各项性能指标均满足高速重载大功率交流电力机车的使用要求，是 我国高速重载大功率交流电力机车用辅助压縮机组技术的自主创新。
图l是本发明的结构示意具体实施例方式
一种本发明所述的高速重载大功率交流电力机车用辅助压縮机组，见图1， 包括无油压縮机l、冷却器2、干燥器3、压力释放阀4和单向阀5。由直流电机 驱动的压縮机1一端与进气过滤器10连接，另一端与冷却器2连接。无油压縮 机l采用高性能、低成本、高可靠性的铁路机车专用双活塞对称无油压縮机，保 证了系统的无油，低噪音，既环保又免维护。冷却器2的另一端通过干燥器3 与压力释放阀4连接；压力释放阀4的另一端与单向阀5连接。在干燥器3上设 有使干燥器3内干燥剂恢复活性的再生系统6。为确保压縮空气的清洁、干净、 干燥，在干燥器3与压力释放阀4之间设有过滤器8;为确保安全使用压縮空气， 在干燥器3与压力释放阀4之间设有安全阀9。无油压縮机1、冷却器2、干燥 器3、压力释放阀4、单向阀5、再生系统6、过滤器8和安全阀9均集成设置在 同一壳体7内。
再生系统6包括再生气瓶61、两位三通电磁阀62和排气消音器63，再生气 瓶61与干燥器3连接；两位三通电磁阀62的一端与干燥器3连接，另一端与压 力释放阀4的进气口连接。排气消音器63设置在两位三通电磁阀62上。在压縮 机组使用一段时间后，可以通过再生系统6使干燥器3恢复活性，提高干燥器3 的使用寿命。
工作时，压縮机l由直流电机驱动，将空气压縮至要求的排气压力。升高压 力的压縮空气经冷却器2冷却后进入干燥器3进行干燥。干燥后的压縮空气经过 滤器8、压力释放阀4，由单向阀5供机车用气系统使用。
其中，铁路机车专用全无油压縮机的性能如下
使用电压110VDC-30%— +25%;额定排气量》0. 07m3/min;最大排气压 力1. OMpa;额定功率705W;重量<23kg;工作环境温度-40— +70°C。
经过空气干燥器和过滤器后的压縮空气要求为工作环境温度-40— +70 °C;出口空气质量任何情况下满足相对湿度《35%;含的杂质尺寸<511。
本发明的高速重载大功率交流电力机车用辅助压縮机组重量〈65kg。
考虑到干燥器以及用户对空气含油量有严格要求，因此压縮机采用全无油压 縮机。小型全无油压縮机常见型式有两种， 一种是隔膜式压縮机，它采用曲柄连 杆机构直接驱动膜片实现对空气的压縮，但由于受到橡胶膜片加工工艺的限制， 膜片使用寿命偏低，特别是在低温的情况下，更易脆裂，此方案不宜采纳。本发
明采用全无油活塞式压縮机。与膜式压縮机的区别在于它采用曲柄连杆机构驱动 活塞来实现压縮，活塞环采用具有自润滑性能的填充聚四氟乙烯材料，工作可靠， 使用寿命长。
全无油活塞式压縮机上最关键零部件是活塞环，在实际工作过程中，由于活 塞环和气缸表面的相对运动速度比较高，对活塞环的耐磨性、高温性、包括刚启 动时的低温性能都有很高的要求，因此采用填充聚四氟乙烯自润滑材料。填充聚 四氟乙烯自润滑材料的活塞环在使用过程中，在气缸表面能覆盖一层致密的活塞 环磨料--一填充聚四氟乙烯，故活塞环与气缸表面的摩擦系数将逐渐减小，活塞 环的磨损量也会逐渐降低，甚至达到无磨损，同时压縮机的摩擦损耗功也会进一 步下降，效率提高。具有填充聚四氟乙烯自润滑材料的活塞环压缩机的使用寿命 能达到10000小时。按照机组寿命25年计算，机组每天可以使用l个小时，因 此，机组在整个使用寿命内都不要换活塞环，达到了既环保又免维护的功效。
导向环的作用是承受活塞部件质量及运动过程中引起的侧向力，保证活塞 运动的直线性，防止缸壁拉毛。活塞环、导向环的使用寿命与环的材料和结构关 系很大。活塞环、导向环材料均为填充聚四氟乙烯。在环的结构设计上也要特殊 考虑，既要尽量减小工作工程中开口泄漏量，提高工作效率，又要保证高温环境 状态工作时有足够的开口间隙，因此活塞环采用搭接口形式。
气阀是实现压縮机自动进排气的关键部件，压縮机每一行程气阀均要实现一 次启闭过程，工作频率高。在气阀设计时，采用合理的力学模型，并通过计算机 模拟运动规律，计算最佳工作状态。
压縮机的进、排气阀是压縮机的另外一个关键零部件，材料采用瑞典 SANDVIK公司的专用阀片钢，并采用合理的加工、成型工艺保证其使用质量。
为了解决压縮机的噪音和振动问题，采用对称双活塞平衡式结构，该结构可 以将两个气缸的I阶惯性力和II阶惯性力完全抵消，使系统运行更加平稳，在同 等噪音和振动情况下可以提高压縮机的转速来减小整机的体积，在相同行程容积 的条件下还可以增大气缸的散热面积，提高压縮机的可靠性。
权利要求
1、一种高速重载大功率交流电力机车用辅助压缩机组，其特征在于它包括无油压缩机(1)、冷却器(2)、干燥器(3)、压力释放阀(4)和单向阀(5)，由直流电机驱动的压缩机(1)一端与进气过滤器连接，另一端与冷却器(2)连接；冷却器(2)的另一端通过干燥器(3)与压力释放阀(4)连接；压力释放阀(4)的另一端与单向阀(5)连接；在干燥器(3)上设有使干燥器(3)内干燥剂恢复活性的再生系统(6)；所述无油压缩机(1)是双活塞对称无油压缩机；所述无油压缩机(1)、冷却器(2)、干燥器(3)、压力释放阀(4)和单向阀(5)集成设置在同一壳体(7)内。
2、 根据权利要求1所述的高速重载大功率交流电力机车用辅助压縮机组， 其特征在于在干燥器(3)与压力释放阀(4)之间设有过滤器(8)和安全阀(9)。
3、 根据权利要求1所述的高速重载大功率交流电力机车用辅助压縮机组， 其特征在于所述再生系统(6)包括再生气瓶(61)、两位三通电磁阀(62)和 排气消音器(63)，再生气瓶(61)与干燥器(3)连接；两位三通电磁阀(62) 的一端与干燥器(3)连接，另一端与压力释放阀(4)的进气口连接；排气消音 器(63)设置在两位三通电磁阀(62)上。
全文摘要
本发明公开了一种高速重载大功率交流电力机车用辅助压缩机组，它包括无油压缩机、冷却器、干燥器、压力释放阀和单向阀，由直流电机驱动的压缩机一端与进气过滤器连接，另一端与冷却器连接；冷却器的另一端通过干燥器与压力释放阀连接；压力释放阀的另一端与单向阀连接；在干燥器上设有使干燥器内干燥剂恢复活性的再生系统；所述无油压缩机是双活塞对称无油压缩机；所述无油压缩机、冷却器、干燥器、压力释放阀和单向阀集成设置在同一壳体内。本发明采用双活塞对称无油压缩机和各部件集成技术，机组重量轻，能够为电力机车上的升弓系统和主短路器等系统提供清洁、干净、干燥的压缩空气。本发明适用于高速电力机车上，也可用于地铁和城际列车上。
文档编号F04B39/00GK101338741SQ20081002169
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月14日 优先权日2008年8月14日
发明者丁龙宝, 张成彦, 王建平, 钱则刚, 陈小宝 申请人:江苏德厚机电有限公司