用于空气压缩机的卸载器阀的活塞组件
阅读说明：本技术 用于空气压缩机的卸载器阀的活塞组件 (Piston assembly for unloader valve of air compressor ) 是由 J·迈拉尔 J-B·马雷斯科 B·希罗 A·沙泽勒 J-L·梅扎 于 2020-04-02 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种用于空气压缩机(2)的卸载器阀(16)的活塞组件(26),该活塞组件包括：卸载器活塞(28),该卸载器活塞具有包括具有第一孔径的第一孔(36)的一个端部、包括具有第二孔径的第二孔(40)的居间部分和包括具有第三孔径的第三孔(44)的相反端部；螺旋弹簧(30),其具有中心开口(52)、布置在卸载器活塞(28)的第二孔中的一个端部以及延伸到卸载器活塞(28)的第一孔(26)中的相反端部；以及包括头部(48)和杆部(50)的平衡活塞(32),其头部具有布置在卸载器活塞(28)的第一孔(36)中的直径,其杆部从头部(48)延伸到螺旋弹簧(30)的中心开口(52)中并且杆部的直径小于头部(48)的直径。其中,杆部(50)在背离头部(48)的端部(82)处的直径基本上对应于螺旋弹簧(30)的中心开口(52)的内径。平衡活塞(32)包括热保护机构(82；84；86；88；92)。本申请还涉及一种用于空气压缩机(2)的包括根据本发明的活塞组件(26)的卸载器阀组件(16),以及一种用于重型车辆的空气制动系统的根据本发明的包括压缩机曲轴箱组件(6)、压缩机气缸盖组件(4)和卸载器阀组件(16)的空气压缩机。(The present application relates to a piston assembly (26) for an unloader valve (16) of an air compressor (2), the piston assembly comprising: an unloader piston (28) having one end including a first bore (36) having a first bore diameter, an intermediate portion including a second bore (40) having a second bore diameter, and an opposite end including a third bore (44) having a third bore diameter; a coil spring (30) having a central opening (52), one end disposed in the second bore of the unloader piston (28), and an opposite end extending into the first bore (26) of the unloader piston (28); and a balance piston (32) including a head (48) having a diameter disposed in the first bore (36) of the unloader piston (28) and a shaft (50) extending from the head (48) into a central opening (52) of the coil spring (30) and having a diameter less than the diameter of the head (48). Wherein the diameter of the shank (50) at the end (82) facing away from the head (48) substantially corresponds to the inner diameter of the central opening (52) of the helical spring (30). The balance piston (32) includes a thermal protection mechanism (82; 84; 86; 88; 92). The application also relates to an unloader valve assembly (16) for an air compressor (2) comprising a piston assembly (26) according to the invention, and an air compressor according to the invention for an air brake system of a heavy vehicle comprising a compressor crankcase assembly (6), a compressor cylinder head assembly (4) and an unloader valve assembly (16).)
技术领域
本申请涉及一种用于空气压缩机的卸载器阀的活塞组件，该活塞组件包括：卸载器活塞，该卸载器活塞具有包括具有第一孔径的第一孔的端部、包括具有第二孔径的第二孔的居间部分和包括具有第三孔径的第三孔的相反端部，其中，第一孔径大于第二孔径，第二孔径又大于第三孔径；螺旋弹簧，其具有中心开口、布置在卸载器活塞的第二孔中的一个端部以及延伸到卸载器活塞的第一孔中的相反端部；以及包括头部和杆部的平衡活塞，其头部具有布置在卸载器活塞的第一孔中的直径，其杆部从头部延伸到螺旋弹簧的中心开口中并且杆部的直径小于头部的直径。本申请还涉及一种用于空气压缩机的包括这种活塞组件的卸载器阀组件，以及一种空气压缩机、例如用于诸如卡车的重型车辆的空气制动系统中的车辆空气压缩机。
背景技术
在卡车中使用的空气制动系统包括建立用于空气制动系统的空气压力的车辆空气压缩机。诸如空气处理装置或调节器的压力控制系统通过监测供给贮存器中的空气压力在预设的最大压力水平与最小压力水平之间控制系统空气压力。当供给贮存器中的空气压力变得高于调节器的预设的“切断”设定压力时，调节器控制压缩机以使压缩机停止压缩空气。随着供给贮存器中的空气压力下降至调节器的预设的“接通”设定压力时，调节器使压缩机返回继续压缩空气。
车辆空气压缩机典型地是往复式空气压缩机并且持续运行。压缩机在负载模式或空载模式下运行。当压缩机在负载模式下运行时，压缩空气被输送到空气制动系统。当压缩机在空载模式下运行时，压缩空气被导向到不同于空气制动系统的替代位置。此外，当压缩机在空载模式下运行时，包括在压缩机中的卸载器阀释放在压缩机内积聚的加压空气以减少压缩机中的加压空气，这进而减小了驱动压缩机的装置上的负载。这降低了压缩机在空载模式下运行期间的功耗。
WO 2016/164400 A1披露了一种卸载器阀，该卸载器阀包括具有杆部的平衡活塞，该杆部延伸到螺旋弹簧的中心开口中，该螺旋弹簧进而延伸到卸载器活塞的孔中。不利地，在这种系统中，会发生特别是平衡活塞的过早磨损以及压缩机过热和压缩机卡死。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于空气压缩机中的卸载器阀的活塞组件、一种包括这种活塞组件的卸载器阀以及一种包括种卸载器阀的空气压缩机，以改进这种压缩机的性能、特别是就节能效率而言，并且避免过热、过早磨损和卡死的问题。
本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决。在从属权利要求中限定了有利的实施例。
根据本发明的一个方面，活塞组件的平衡活塞的杆部在背离头部的端部处具有的直径基本上对应于螺旋弹簧的中心开口的内径，并且平衡活塞包括热保护机构。
螺旋弹簧由背离头部的端部的直径稳定，使得螺旋弹簧的振动、特别是由沿着螺旋弹簧的长度的压力差所引起的振动被减小。通过减小这种振动，减小了螺旋弹簧与平衡活塞的杆部之间的磨损。热保护机构减少传递到头部的热。由此，避免了压缩机的过热以及压缩机的卡死，而不会以负面的方式影响能量效率。此外，布置在头部中的其它热敏构件、例如密封件被保护免于过热。
根据本发明的另一个方面，卸载器阀包括根据第一方面的活塞组件，其中，卸载器活塞响应于控制信号压力，克服螺旋弹簧的偏置力来移动卸载器活塞，从而使卸载器活塞从负载位置沿着其纵向中心轴线移动到空载位置，在所述负载位置，卸载器活塞阻塞相关联的卸载通道，在所述空载位置，卸载器活塞不阻塞卸载通道。
根据本发明的又一方面，车辆空气压缩机包括：压缩机曲轴箱组件；布置在曲轴箱组件上并且与曲轴箱组件协作以产生压缩空气的压缩机气缸盖组件；以及根据本发明的另一方面的卸载器阀组件，该卸载器阀组件连接在曲轴箱与气缸盖组件内。气缸盖组件包括：进气口，空气可以通过该进气口被接收以用于在曲轴箱和气缸盖组件内进行压缩；排出口，压缩空气可以通过该排出口被从气缸盖组件输送出；以及卸载通道。卸载器阀组件的卸载器活塞能够克服螺旋弹簧的偏置力在负载位置与空载位置之间移动，其中，在负载位置，当压缩空气通过排出口输送出时压缩空气被阻止离开卸载通道，在空载位置，压缩空气被允许从曲轴箱组件和气缸盖组件中卸载。
当压缩机活塞在负载模式期间来回操作时，空气在卸载器阀的两个腔室之间来回流动。来回进入和离开卸载器活塞的孔的空气流的运动需要有限量的时间来上下穿过弹簧的各个线圈，这导致沿弹簧长度的压差。沿着弹簧长度的压力差可导致弹簧振动。背离头部的端部的直径使螺旋弹簧稳定，使得螺旋弹簧的振动被减小。通过减小这种振动，在螺旋弹簧与平衡活塞的杆部之间的磨损以及在卸载器活塞的阀板中的阀座处的磨损被减小。热保护机构减少传递至头部的热以避免压缩机过热以及压缩机卡死，而不会以负面方式影响能量效率。
另外的示例性实施例在从属权利要求中限定并且在下文中进一步进行解释。
在一个实施例中，热保护机构可以包括在从头部延伸的端部与背离头部的端部之间的凹槽区段以及由背离头部的端部形成的热屏蔽。凹槽区段具有减小的直径，该减小的直径减小了穿过杆部朝向平衡活塞的头部的热传递。(杆部的)背离头部的端部具有比凹槽区段大的直径、优选地为与从头部延伸的端部的直径相同的尺寸。在这种活塞组件中，可以区分从压缩空气到卸载器部分的两种热传递：对流，其形容由于与热空气接触而加热组件的一部分；以及热辐射，其形容来自有关于其温度的物体的电磁辐射。背离头部的端部起到热屏蔽的作用、特别是对抗热辐射。凹槽区段减少了第三种热传递，即，卸载器阀的该部分中、特别是杆部朝向头部中的热传导。由此，朝向平衡活塞的头部的热传递被进一步减小。
这个实施例的杆部还可以包括居间部分，该居间部分将从头部延伸的端部与背离头部的端部互连，两个端部都具有第一直径、例如9.0mm，居间部分具有小于第一直径的第二直径、例如7.8mm。杆部直径的这种截面减小增大了对于螺旋弹簧的径向间隙、例如从2.75mm到3.75mm，从而减小、优选地消除了弹簧的磨损。
热保护机构还可以包括由耐高温材料制成的帽，该帽布置在背离头部的端部处，和/或由具有低导热性的耐高温材料制成的盘，该盘布置在平衡活塞的头部处。在背离头部的端部处的帽可类似地用作如上所述的热屏蔽和热传导限制器。
所述帽可以附接、例如夹持、螺纹紧固、黏合、压入等至背离头部的端部，或者也可以与该端部成型为一体。所述盘可以类似地用作热屏蔽，其中，所述盘布置于设置在头部与杆部中的密封件之间。例如，盘可以布置在头部的一个端面与杆部的从头部延伸的端部之间。
作为耐高温材料，可以使用耐高温塑料、优选聚醚醚酮(PEEK)。塑料是一种轻质材料并且因此特别适合于减少活塞组件的重量。
在另一个实施例中，热保护机构可以包括整合到平衡活塞中的冷却管线或冷却通道，以用于从内部冷却平衡活塞。例如，冷却管线是与平衡活塞共轴布置的并且延伸穿过头部进入杆部中。冷却管线可以具有处于头部区域中的具有第一直径的第一孔以及从第一孔沿着冷却管线的中心轴线延伸进入杆部中的具有第二直径的第二孔，其中，第二直径小于第一直径。
冷却管线可填充有冷却流体、例如冷却剂或水。例如，冷却流体可从冷却流体回路供应并返回到冷却流体回路。
在以上描述的所有实施例中，杆部的长度可以是螺旋弹簧的长度的至少50％且最高达95％、优选地60％至90％、更优选地70％至80％。由此，杆部对螺旋弹簧提供充分的支撑，以避免弹簧的屈曲。
如果存在居间部分，则居间部分可以是杆部的长度的至少一半并且高达杆部的长度的80％、优选地55％至75％、更优选地60％至70％。居间部分增加了弹簧间隙，弹簧间隙减少或消除了弹簧与杆部之间的磨损，但也可能增加弹簧屈曲的风险。因此，对于设定居间部分的长度，弹簧的磨损减少和弹簧的充分支撑(以避免屈曲)两者都应考虑。
平衡活塞也可以是静止的。因此，平衡活塞是活塞组件的所有其它部件相对于其布置为可移动的部件。术语“静止”是指平衡活塞不在轴向方向上移动，但径向移动是可能的。
根据本发明的活塞组件还可以包括例如布置在第一密封腔中的第一密封件，所述第一密封腔布置在平衡活塞的头部的外径支承表面中，该第一密封件配置为能够在平衡活塞的头部的外径支承表面与卸载器活塞的第一孔内的内径支承表面之间提供气密密封。第一密封件、例如O形环，提供气密密封以支持卸载器活塞相对于(静止的)平衡活塞的上下运动。
此外，活塞组件可包括例如布置在第二密封腔中的第二密封件，所述第二密封腔布置在卸载器活塞的第一外径支承表面中，该第二密封件配置为能够在卸载器活塞的第一外径支承表面与压缩机的气缸盖的第一内径支承表面之间提供气密密封。
此外，活塞组件可以包括例如布置在第三密封腔中的第三密封件，所述第三密封腔布置在卸载器活塞的第二外径支承表面中，该第三密封件配置为能够在卸载器活塞的第二外径支承表面与压缩机的气缸盖的第二内径支承表面之间提供气密密封。
第二密封件和第三密封件均可以设计为O形环并且提供气密密封以支持卸载器活塞相对于气缸盖组件的本体的上下运动。
在上述实施例中，螺旋弹簧的中心开口的直径和杆部的直径可以在它们之间形成间隙配合。这保证了杆部配合到螺旋弹簧的中心开口中。间隙配合必须设定为通过杆部对螺旋弹簧的支撑是足够的。
螺旋弹簧可布置为使得螺旋弹簧的一个端部抵靠卸载器活塞的表面，螺旋弹簧的相反端部抵靠平衡活塞的表面。因此，螺旋弹簧可以偏置为使得偏置力将卸载器活塞推动或保持在卸载器活塞阻塞相关联的卸载通道的负载位置中。
活塞组件还可以包括盖板，所述盖板布置在头部的与杆部相反的一侧，其中，盖板可以相对于头部是单独的或者与头部成型为一体。盖板用作用于将活塞组件定位在气缸盖中的支座。盖板可以提供紧固装置以便将活塞组件固定在气缸盖组件处。此外，盖板可以是金属板。通过平衡活塞的头部与盖板之间的接触，改善了从平衡活塞到外部的散热。
附图说明
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的示例性实施例。
图1是根据本发明的示例性实施例的包括卸载器阀组件的车辆空气压缩机的透视图；
图2是大致沿图1所示的线II-II截取的截面图，并且示出了用于卸载器阀组件的活塞组件的第一实施例；
图3是根据第一实施例的卸载器阀组件的分解图；
图4是根据第一实施例的活塞组件的透视图；
图5是根据第一实施例的活塞组件的平衡活塞的透视图；
图6是大致沿图1所示的线II-II截取的截面图，并且示出了用于卸载器阀组件的活塞组件的第二实施例；
图7是大致沿图1所示的线II-II截取的截面图，并且示出了用于卸载器阀组件的活塞组件的第三实施例；
图8是大致沿图1所示的线II-II截取的截面图，并且示出了用于卸载器阀组件的活塞组件的第四实施例；
图9是示出空气压缩机在空载模式下的不同状态的示例性视图。
具体实施方式
参见图1，空气压缩机2包括以已知的方式布置在压缩机曲轴箱组件6上的气缸盖组件4。曲轴箱组件6的构件和气缸盖组件4的构件共同协作以产生压缩空气。
气缸盖组件4包括进气口8，空气可以通过进气口被接收以用于在曲轴箱组件6和气缸盖组件4内进行压缩。气缸盖组件4包括排出口10、即排气口，压缩空气可以通过该排出口从气缸盖组件4输送出。设置有一对冷却剂端口12(图1中仅示出一个冷却端口12)，冷却剂通过冷却剂端口能够在产生压缩空气时冷却气缸盖组件4。气缸盖组件4还包括安全阀端口14和调节器端口(未示出)，所述调节器端口经由气动控制管线(未示出)可连接到调节器(也未示出)。
压缩机2还包括布置在曲轴箱组件6与气缸盖组件4之间的卸载器阀组件16。卸载器阀组件16邻接阀板18和冷却板20，该阀板又邻接曲轴箱组件6，该冷却板邻接气缸盖组件4并且是在阀板18上。盖板22通过一对紧固件、例如螺纹件24被紧固到气缸盖组件4。
参见图2和图6至图8，截面图大致沿图1所示的线II-II截取，并且各图示出卸载器阀组件16的部件。卸载器阀组件16包括活塞组件26，活塞组件26包括卸载器活塞28、螺旋弹簧30和平衡活塞32。
卸载器活塞28是大致圆柱形的并且可沿其纵向中心轴线34在图2和图6至图8中所示的就位位置(接触阀板18)与未就位位置(未示出)之间移动。就位位置对应于在负载模式下运行的压缩机2，未就位位置对应于在空载模式下运行的压缩机2。
卸载器活塞28具有：端部，其具有限定腔室38的第一孔36；居间部分，其具有限定腔室42的第二孔40；以及相反的端部，其具有限定腔室46的第三孔44。第一孔36具有比第二孔40更大的直径，第二孔40具有比第三孔44更大的直径。
平衡活塞32包括头部48和从头部48延伸的杆部50。头部48的直径大于杆部50的直径。头部48的直径设置在卸载器活塞28的第一孔36中，杆部50延伸到螺旋弹簧30的中心开口52中。螺旋弹簧30布置在卸载器活塞28中，使得螺旋弹簧30的一端在第二孔40的腔室42中抵靠卸载器活塞28的表面54，螺旋弹簧30的相反端部延伸到卸载器活塞28的第一孔36的腔室38中并且抵靠平衡活塞32的表面56。
示例性地示出为第一O形环的第一密封件58布置在第一密封腔(示例性地形成为凹槽)中，所述第一密封腔布置在平衡活塞32的头部48的外径支承表面60中。第一密封件58在平衡活塞32的头部48的外径支承表面60与由卸载器活塞28的第一孔36限定的腔室38内的内径支承表面62之间提供气密密封。因此，第一密封件58提供气密密封以支持卸载器活塞28相对于平衡活塞32的上下运动。
第二密封件64(示例性地示出为第二O形环)布置在第二密封腔中，所述第二密封腔布置在卸载器活塞28的第一外径支承表面66中。第二密封件64在卸载器活塞28的第一外径支承表面66与压缩机2的气缸盖组件4的气缸盖的第一内径支承表面68之间提供气密密封。
示例性地示出为第三O形环的第三密封件70布置在第三密封腔中，所述第三密封腔布置在卸载器活塞28的第二外径支承表面72中。第三密封件70在卸载器活塞28的第二外径支承表面72与压缩机2的气缸盖组件4的气缸盖的第二内径支承表面74之间提供气密密封。
第二密封件和第三密封件64、70提供气密密封以支持卸载器活塞28相对于气缸盖组件4的气缸盖的本体的上下运动。
平衡活塞32用于提供体积空间，空气流入该体积空间中以产生足够的空气压力，所述空气压力将卸载器活塞28从未就位位置(即，压缩机2的空载模式)朝向就位位置(即，压缩机2的负载模式)向下推动。体积空间需要维持在最小值，否则它将影响压缩机2的流速。
当压缩机2在负载模式下运行时，卸载器活塞28处于图2和图6至图8所示的就位位置。当压缩机2在空载模式下运行时，卸载器活塞28处于未就位位置(未示出)。卸载器活塞28的就位位置也将被称为负载位置、负载模式或阻塞位置。卸载器活塞28的未就位位置也将被称为空载位置、空载模式、或未阻塞位置。
在卸载器阀组件16的操作期间，卸载器活塞28响应于来自调节器(未示出)的控制信号压力。卸载器活塞28响应于控制信号压力移动到未就位位置，压缩机2则处于空载模式。卸载器活塞28在控制信号压力被移除时返回到就位位置，压缩机2则处于负载模式。来自阀板18中的卸载通道76的压缩空气流入卸载器活塞28的腔室46、42、38中。来自卸载通道76的空气压力有助于将卸载器活塞28从未就位位置(未示出)推动到就位位置(图2、图6至图8所示)，从而支持螺旋弹簧的偏置。
为了提高压缩机2特别是在空载模式下的节能效率，卸载通道76的直径例如为16mm至20mm，并且头部48的直径基本上对应于卸载通道76的直径。
图2至图5示出了卸载器阀组件16的第一实施例，其中，图2是卸载器阀组件30的沿图1所示的线II-II截取的截面图，卸载器阀组件包括活塞组件26，活塞组件26包括根据第一实施例的平衡活塞32，图3是如图2中所示的卸载器阀组件16的分解图，图4是根据第一实施例的活塞组件26的透视图，图5是根据第一实施例的平衡活塞32的透视图。
根据第一实施例的卸载器阀组件16包括平衡活塞32，平衡活塞包括杆部50，杆部具有从头部48延伸的端部78、居间部分80和背离头部48的端部82。两个端部78、82具有第一直径，居间部分80具有小于第一直径的第二直径。另外，居间部分80包括紧挨着背离头部48的端部82形成的凹槽区段84。
端部78、82支撑螺旋弹簧30，使得螺旋弹簧30不能屈曲，即，螺旋弹簧30接触杆部50的端部78、82。居间部分80的直径被设定得足够小，使得居间部分80不与螺旋弹簧30接触，而是也被设定得足够大，使得螺旋弹簧30仍不能屈曲。这避免了由太小的弹簧间隙引起的平衡活塞32的杆部50和弹簧30的过早磨损。例如，两个端部78、82的直径为9.0mm，居间部分80的直径为7.8mm。换句话说，通过设置居间部分80，弹簧间隙被逐段地增大、例如从2.75mm增大至3.75mm。
当背离头部48的端部82与热源、例如卸载通道76之间的距离变得太小时，平衡活塞32被加热太多并且引起第一密封件58的过热和燃烧，导致卸载器阀组件16的过早磨损和/或卡死。凹槽区段84的直径比居间部分80的直径小。这样的截面收缩用作减少朝向平衡活塞32的头部48的热传导的热屏障并且允许杆部50比没有凹槽区段84的情况时更长。此外，背离头部48的端部82用作热屏蔽，特别是对抗热辐射而且还对抗对流。通过设置凹槽区段84，隔热效果被加强。
杆部50的长度对于螺旋弹簧30的支撑是显著的，杆部的两个端部78、82之间的距离相对于螺旋弹簧30的(限定的)长度越大(即，居间部分80在两个端部78、82之间延伸越长)，对螺旋弹簧30的支撑更好。这降低了螺旋弹簧30屈曲的风险并且因此防止了杆部50与螺旋弹簧30之间的过早磨损。
为了避免卸载器活塞28与阀板18之间的磨损(这也可以被称为阀座磨损)，第三孔44的直径相对于已知的活塞组件被制作地更大、例如直径从5.0mm增加到6.5mm。通过增大卸载器活塞28的第三孔44的直径，空气更容易流入，这导致较小的流动阻力，这进而减小了卸载器活塞28的振动并且因此消除了过早的阀座磨损。
图6是大致沿图1所示的线II-II截取的截面图，并且示出了根据第二实施例的卸载器阀组件16。在下文中，将仅描述第一与第二实施例之间的差异。具有相似或相同配置或功能的组件具有相同的附图标记，并且省略其详细描述。
第二实施例与第一实施例的主要区别在于杆部50。根据第二实施例的杆部50包括由耐高温材料、例如耐高温塑料、优选地聚醚醚酮(PEEK)制成的帽86。帽86布置在背离头部48的端部82处，并且以与根据第一实施例的背离头部48的端部82相似或类似的方式用作热屏蔽。帽86可以单独地形成并且可以例如通过钉扎、夹持、螺纹紧固、压入等附接到背离头部48的端部82上，也可以与杆部50例如通过模制、注塑等成型为一体。
虽然图6所示的杆部50既不包括凹槽区段也不包括居间部分，但也可以在包括居间部分80和/或凹槽区段84的杆部50上附接帽86。
图7是大致沿图1所示的线II-II截取的截面图，并且示出了根据第三实施例的卸载器阀组件16。以下，将仅描述第二实施例与第三实施例之间的差异。具有相似或相同配置或功能的组件具有相同的附图标记，并且省略其详细描述。
第三实施例对应于进一步包括盘88的第二实施例，所述盘由耐高温材料、例如耐高温塑料、优选地聚醚醚酮(PEEK)制成。盘88布置在头部48处、即布置在头部48的端面90与杆部50的从头部48延伸的端部78之间。盘88类似起到热屏蔽的作用并且可以以其他方式布置，只要盘88布置在第一密封件58与杆部50之间即可。
替代地，卸载器阀组件16的平衡活塞32也可以仅包括帽86或盘88。此外，可以仅将盘88与如第一实施例所示的具有居间部分80和/或凹槽区段84的平衡活塞32组合设置。
图8是大致沿图1所示的线II-II截取的截面图，并且示出了根据第四实施例的卸载器阀组件16。在下文中，将仅描述第一实施例与第四实施例之间的差异。具有相似或相同配置或功能的组件具有相同的附图标记，并且省略其详细描述。
卸载器阀组件16的第四实施例包括具有冷却管线92的平衡活塞32。冷却管线92基本上是圆柱形的并且从平衡活塞32的头部48沿着纵向中心轴线34延伸到平衡活塞32的杆部50中。如图8所示，冷却管线92具有第一直径的第一孔94以及第二直径的第二孔96，其中，第二直径小于第一直径。冷却管线92填充有冷却流体、例如冷却剂或水，并且可以连接至冷却流体回路、例如冷却端口12(图1所示)。冷却管线92从内部冷却平衡活塞32，并且因此防止平衡活塞32、特别是第一密封件58的过热。
如图8所示，根据第四实施例的平衡活塞32的杆部50既不包括居间部分也不包括凹槽区段。根据一个替代实施例，杆部50可以包括居间部分80。
图9示出了空气压缩机2在空载模式下的示例性过程的不同阶段。在空载模式下，卸载器活塞28(简化示出)通过控制信号压力克服螺旋弹簧30的偏置力而被提升离开阀座，并且因此不阻塞卸载通道76。图9(a)示出了进气阶段期间的状态，在此期间，压缩机活塞98通过向下移动(即，增加压缩腔室100的容积)将待压缩的空气通过入口、例如进气口8(图1中所示)吸入到相关的压缩腔室100中。
参见图9(b)，卸载通道76将压缩腔室100与附加间隙容积102连接，当压缩机活塞98向上移动(即，减小压缩腔室100的容积)时，空气被压缩到附加间隙容积中。通过将压缩室100与附加间隙容积102连接，压缩室100中的压力保持低于打开出气口、例如排出口10(也在图1中示出)所需的压力水平。
参考图9(c)，当压缩机活塞98再次向下移动(即，增加压缩室100的容积)时，压缩空气从附加间隙容积102流回到压缩室100中，因此没有新鲜空气通过入口吸入。
图9中所示的系统还可以被称为“封闭室系统”。封闭室系统将压缩腔室100连接至气缸盖中的封闭空间、称为“封闭室”，该封闭空间对应于附加间隙容积102。由此，保持相同的空气容积。
图9(b)和图9(c)可以概括为所谓的“ESS阶段”，其中，ESS代表“节能系统”。在ESS阶段期间，与不具有这种ESS的常规压缩机的空转阶段(即，压缩机2的空载模式)相比，节省了大量的能量。
使用所谓的“开放式输送管线”的设计是可行的，但是与所谓的“封闭式输送管线”相比效率降低。对于闭合的输送管线兼容性是最佳的。
附图标记列表
2 空气压缩机
4 压缩机气缸盖组件
6 压缩机曲轴箱组件
8 进气口
10 排出口
12 冷却剂端口
14 安全阀端口
16 卸载器阀组件
18 阀板
20 冷却板
22 盖板
24 螺纹件
26 活塞组件
28 卸载器活塞
30 螺旋弹簧
32 平衡活塞
34 纵向中心轴线
36 第一孔
38 腔室
40 第二孔
42 腔室
44 第三孔
46 腔室
48 头部
50 杆部
52 中心开口
54 (卸载器活塞的)表面
56 (平衡活塞的)表面
58 第一密封
60 外径支承表面
62 内径支承表面
64 第二密封
66 第一外径支承表面
68 第一内径支承表面
70 第三密封
72 第二外径支承表面
74 第二内径支承表面
76 卸载通道
78 端部
80 居间部分
82 端部
84 凹槽区段
86 帽
88 盘
90 端面
92 冷却管线
94 第一孔
96 第二孔
98 压缩机活塞
100 压缩腔室
102 附加间隙容积
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