发明内容

从现有技术出发，本发明的任务是：一方面在降低设备技术上的开销的情况下确保对于这种压缩空气发生器(压缩机设备)的有效的冷却，不过另一方面也相对于整个压缩空气发生器来设计更加有效的热回收。

该任务通过一种按照随附的权利要求1所述的、用于至少两级的压缩空气发生器的冷却装置来解决。所述冷却装置的优选的实施方式在从属权利要求2到7中列举出来。此外，所述任务通过一种按照随附的权利要求8所述的用于对至少两级的压缩空气发生器进行冷却的方法来解决。所述方法的有利的实施方式在从属权利要求9和10中列举出来。

按本发明的冷却装置适合于对优选压缩机设备的类型的、具有至少两个压缩机级的压缩空气发生器进行冷却。所述冷却装置包括至少一个用液体冷却的中间冷却器，所述中间冷却器布置在第一压缩机级与第二压缩机级之间，以便在由第一压缩机级排出的经过预压缩的空气流入到第二压缩机级中之前对其进行冷却。用液体冷却的后冷却器布置在所述第二或者最后一个压缩机级之后，以便对进一步经过压缩的空气进行冷却。在最简单的情况中，所产生的压缩空气在贯穿流过后冷却器之后被供应给外部的单元。在改动方案中，所述压缩空气发生器也能够具有两个以上的压缩机级并且相应地具有额外的中间冷却器。

此外，所述冷却装置包括用液体冷却的部件冷却器，该部件冷却器从压缩空气发生器的其他组件处接收热并且将其排放给冷却剂。所述部件冷却器像其他冷却器一样布置在压缩空气发生器的壳体中并且比如被构造为片状冷却器、冷却板、热导管等等。所述部件冷却器能够由多个单个的冷却器所组成并且用于尤其从压缩机级的驱动机构以及为了控制压缩空气发生器而需要的功率电子器件上进行散热。

所述冷却装置具有冷却剂回路，该冷却剂回路包括主冷却器，以便将由其他冷却器中的冷却剂所吸收的热从压缩空气发生器中排出。所述主冷却器的冷侧将经过冷却的、具有低温的冷却剂直接供应给所述中间冷却器、后冷却器及部件冷却器的各自的冷却剂入口。所述中间冷却器、后冷却器及部件冷却器的冷却剂入口并联连接，从而向其输送具有相同低温的冷却剂。所述主冷却器的热侧直接从所述中间冷却器(或者多个中间冷却器)、后冷却器及部件冷却器的各自的冷却剂入口接收经过加热的冷却剂，或者如下面所描述的那样在中间连接用于进行热回收的换热器时间接地从所述中间冷却器、后冷却器及部件冷却器的各自的冷却剂入口接收经过加热的冷却剂。所述中间冷却器及后冷却器的冷却剂出口被并联连接并且必要时经由换热器将经过加热的、具有高温的冷却剂供应给主冷却器。

对本发明来说重要的是，所述部件冷却器的冷却剂出口不是与所述中间冷却器或者后冷却器的冷却剂出口并联连接。由此避免了，在中间冷却器及后冷却器的出口处存在的、具有高温的冷却剂通过来自所述部件冷却器的混合被冷却，因为所述部件冷却器由于较少的有待排出的热量而有规律地提供冷却剂的较低的温度。换而言之，所述部件冷却器的冷却剂被输送给中间冷却器和/或后冷却器的供给入口，其中所述供给入口在冷却剂入口与冷却剂出口之间布置在以下位置处，在所述位置处所述中间冷却器或者后冷却器中的冷却剂的中间温度相当于在所述部件冷却器处的冷却剂的出口温度±20％。优选由所述部件冷却器混入的冷却剂的温度与所述中间冷却器或后冷却器中的混入点处的温度相差小于±10％、尤其是小于±3％。

同样的冷却剂(优选是水)由此用于所述中间冷却器、后冷却器和部件冷却器。由此，不仅来自经过压缩的压缩空气的热量而且来自比如电动马达、变频器、压缩机级、传动机构单元等等的部件、的热量都富集在冷却剂中并且由所述冷却剂运出。整个压缩空气发生器的废热的最大部分由此供热回收所用。

本发明的另一个优点在于，所述主冷却器能够明显地被制作得较小，这引起所述冷却回路的结构尺寸的显著的减小并且由此引起所述压缩空气发生器的总成本的显著的减小。由于所描述的有针对性地将由具有中间温度的部件冷却器提供的冷却剂供给到中间冷却器和/或后冷却器中这种处理方式，在所述中间冷却器和后冷却器的出口处存在的高温能够被保持在高的水平上、优选被保持在90℃的范围内。这引起在所述主冷却器处的大的温度差，从而能够将其冷却面保持比在所述主冷却器处的入口温度较低时小。必需的冷却面和在入口温度(高温)与所期望的出口温度(低温)之间的温度差成比例。

按照一种有利的实施方式，由所述部件冷却器提供的冷却剂经由相应的供给入口不仅被输送给所述中间冷却器而且被输送给所述后冷却器。

按照所述冷却装置的一种特别优选的实施方式，所述冷却回路中的换热器被接入在中间冷却器及后冷却器的各自的冷却剂出口与主冷却器的冷却剂入口之间。由此，全部的被输送给冷却剂的热量供所述换热器所用，以便转交给载热体介质。

优选所述主冷却器是水-空气-冷却器或者是水-水-冷却器或者是将水和空气可选地作为冷却介质的组合式冷却器。由此，任凭所述压缩空气发生器的使用者决定，他是借助于鼓风机支持的废气冷却还是通过连接到外部的液态冷却介质上的方式来实现所述主冷却。

有利的是，所述中间冷却器和/或所述后冷却器具有多个供给入口，所述冷却剂能够可选从所述部件冷却器的冷却剂出口输送给所述供给入口。尤其在所述部件冷却器的冷却剂出口与所述供给入口之间布置有分配器单元，该分配器单元在温度受控的情况下供应以下供给入口，在该供给入口处所述中间冷却器或者后冷却器中的冷却剂的中间温度最接近于在所述部件冷却器处的冷却剂的流出温度。

适宜的是，所述中间冷却器、后冷却器、部件冷却器、换热器、第一压缩机级和第二压缩机级以及电子控制单元布置在共同的设备壳体的内部。所述冷却装置由此是压缩空气发生器的集成的组成部分，使得在使用者处的安装开销被限制到最低限度。

按照本发明的用于对至少两级的压缩空气发生器进行冷却的方法包括以下步骤：

-引导冷却剂回路中的冷却介质穿过主冷却器并且穿过与所述主冷却器串联连接的用液体冷却的第一中间冷却器，该第一中间冷却器由此对由第一压缩机级预压缩的空气进行冷却；

-引导所述冷却剂回路中的冷却介质穿过同样与所述主冷却器串联地并且与所述中间冷却器并联地连接的后冷却器，该后冷却器由此对由第二压缩机级再压缩的空气进行冷却；

-将在所述主冷却器中经过冷却的冷却介质输送给用液体冷却的部件冷却器，该部件冷却器从压缩空气发生器的其他部件处吸收热量；

-将由所述部件冷却器排出的、经过加热的冷却介质通过供给入口供给到所述中间冷却器和/或所述后冷却器中，其中供给过程在所述中间冷却器或者后冷却器中的以下位置处进行，在所述位置处所述中间冷却器或者后冷却器中的冷却剂的中间温度相当于在所述部件冷却器处的冷却剂的流出温度±20％，优选这两个温度基本上相同。