КОМПРЕССОР С ВПРЫСКИВАНИЕМ МАСЛА, СОДЕРЖАЩИЙ ТЕРМОВЫКЛЮЧАТЕЛЬ
COMPRESSOR WITH OIL INJECTION COMPRISING THERMOSWITCH

Изобретение относится к компрессору с впрыскиванием масла, в частности к винтовому компрессору с впрыскиванием масла, с приводимым от двигателя компрессорным блоком для производства сжатого воздуха, взаимодействующим с масляным контуром для смазки, к которому подключен маслоотделитель для отделения масла от сжатого воздуха, при этом в зоне входа маслосодержащего сжатого воздуха в маслоотделитель предусмотрен автоматический возвратный термовыключатель для отключения компрессорного блока при достижении максимально допустимой температуры поступающей воздушно-масляной смеси.
Наряду с применением в винтовых компрессорах с впрыскиванием масла настоящее изобретение может применяться также и в других типах компрессоров с впрыскиванием масла, например в лопастных компрессорах. В компрессорах рассматриваемого типа с помощью масляного контура осуществляется впрыскивание масла в зону движущихся деталей компрессора и их опор, во-первых, для смазки установленных здесь и вращающихся с высокой скоростью подшипников качения и, во-вторых, для предупреждения недопустимого нагрева в зоне движущихся деталей компрессора вследствие трения. Также масло используется для уплотнения воздушной стороны от других участков компрессора. Областью применения таких компрессоров с впрыскиванием масла являются как стационарные комплексы снабжения сжатым воздухом, так и подвижные комплексы, применяемые, например, в строительстве подвижного состава или также безрельсовых транспортных средств, в которых компрессоры применяются для производства сжатого воздуха для бортовой сети.
Из общего уровня техники известны компрессоры с впрыскиванием масла, такие, как винтовые компрессоры с впрыскиванием масла. Винтовой компрессор с впрыскиванием масла состоит в основном из компрессорного блока с, по меньшей мере, одной парой встречно вращающихся, имеющих зубчатое зацепление цилиндрических компрессорных винтов. Такое компрессорное винтовое устройство служит для производства сжатого воздуха, в котором засасываемый с одной стороны из атмосферы воздух в результате непрерывного сжатия превращается в сжатый воздух, выходящий из компрессорного блока через выпускной клапан с пружинным возвратом. Привод компрессорного винтового устройства производится при этом через выведенный наружу из компрессорного блока с уплотнением приводной вал с помощью прифланцованного двигателя, в большинстве случаев электродвигателя. Для смазки, герметизации и охлаждения компрессорного блока предусмотрен масляный контур, по которому из маслоотстойника масло подается в среднюю зону компрессорного винтового устройства, а также в зону расположенных на торцевой стороне этого устройства подшипников качения. Впрыскиваемое на этом участке масло перемещается в направлении маслоотстойника, служащего резервом масляного контура. В большинстве случаев маслоотстойник находится внутри подключенного к масляному контуру маслоотделителя. Маслоотделитель необходим для повторного отделения масла от сжатого воздуха и получения очищенного от масла сжатого воздуха на стороне выхода. Обычно маслоотделитель состоит в основном из маслоотделителя, основанного на известном принципе силы тяжести. Масло, отделяемое от движущегося вверх в маслоотделителе маслосодержащего сжатого воздуха, собирается в маслоотстойнике. Переместившийся вверх в маслоотделителе, частично очищенный от масла сжатый воздух подается затем в большинстве случаев в аппарат тонкого отделения и выходит затем из маслоотделителя через расположенный на выходной стороне дроссельный клапан.
Для обеспечения надежной работы такого компрессора с впрыскиванием масла стандартом EN 1012-1 не допускается температура масла свыше 120°С на стороне входа маслосодержащего сжатого воздуха в маслоотделителе. Для соблюдения этого стандарта в указанной зоне обычно размещают термовыключатель. При достижении температуры 120°С термовыключатель производит коммутацию и отключением двигателя останавливает привод компрессорного блока. При снижении температуры ниже 120°С привод компрессорного блока снова включается.
Из US 5118260 известен указанный термовыключатель для винтового компрессора, который, правда, в данном случае не является винтовым компрессором с впрыскиванием масла. Термовыключатель расположен у выпускного отверстия винтового компрессора, внутри выпускной камеры. Нагретый винтовым компрессором сжатый воздух протекает мимо термовыключателя. Последний содержит электрический биметаллический элемент, прерывающий работу привода винтового компрессора в том случае, когда температура сжатого воздуха достигает определенного максимального значения. Наряду с термовыключателем, расположенным в зоне выходящего из винтового компрессора сжатого воздуха, применяется и другой термовыключатель, установленный в зоне приводящего в действие винтовой компрессор электродвигателя и защищающий весь блок от перегрева двигателя.
Если в таком приводимом двигателем компрессорном блоке предусмотрено впрыскивание масла, при котором требуется маслоотделитель от сжатого воздуха, то возникает проблема, заключающаяся в том, что несмотря на описанную выше меру по предупреждению перегрева внутри устройства для отделения масла в отдельных случаях могут происходить внутренние пожары или воспламенения. Такое странное явление происходит внутри маслоотделителя обычно в потоке за термовыключателем, предписанным упомянутым выше стандартом. Причина такого внутреннего пожара или воспламенения до настоящего времени окончательно не выяснена. Во Франции считают, что это явление является следствием электростатических разрядов внутри маслоотделителя, вызывающих электрические искры. В качестве причины воспламенений могут рассматриваться и недочеты технического ухода и, в частности, недостаток масла. При пожаре или воспламенении в маслоотделителе и на расположенных ниже участках развиваются температуры, которые во много раз превышают предписанную температуру 120°С. Поскольку температура на стороне впуска маслоотделителя, в частности, вследствие близости маслоотстойника, лишь весьма медленно изменяется в сторону высоких температур, то предписанный термовыключатель в зоне поступления сжатого воздуха недостаточно быстро реагирует на пожар или воспламенение внутри маслоотделителя или на расположенных ниже его участках. Вследствие пожара или воспламенения выполненные из алюминия детали маслоотделителя в отдельных случаях могут прогорать, кроме того, может произойти заедание подшипников компрессорных винтов вследствие перегрева или недостаточной смазки, а при наличии обычных корпусов из серого чугуна или стали может произойти разрушение компрессора в результате взрыва. Кроме того, остатки продуктов сгорания попадают в отработанный воздух. В заключение следует отметить, что такое странное явление может представлять опасность для людей и вызывать повреждения компрессора и другого оборудования, которые не представляется возможным предупредить или ограничить с помощью предписанного стандартом термовыключателя.
Поэтому задачей настоящего изобретения является такое усовершенствование указанного выше типа компрессора с впрыскиванием масла, чтобы исключались отрицательные последствия пожара или воспламенения в устройстве для отделения масла.
Указанная задача решается в компрессоре с впрыскиванием масла в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения в сочетании с его отличительными признаками. В зависимых пунктах формулы изобретения приведены оптимальные варианты развития изобретения.
Изобретение основано на техническом решении, согласно которому во внутренней части маслоотделителя, подключенного к компрессору с впрыскиванием масла, расположен, по меньшей мере, один дополнительный, неавтоматический возвратный термовыключатель, который в случае пожара или воспламенения маслосодержащего сжатого воздуха в маслоотделителе немедленно отключает компрессорный блок. Под внутренней частью устройства для отделения масла в рамках настоящего изобретения подразумевается содержащее воздушно-масляную смесь внутреннее пространство большого объема, в частности пространство от выпускного участка, на котором освобожденный от масла сжатый воздух выходит из маслоотделителя, максимально до дополнительного охладителя, расположенного при необходимости в направлении отводимого потока.
Преимущество технического решения согласно изобретению заключается, в частности, в том, что благодаря специальному расположению дополнительного термовыключателя обеспечивается немедленная остановка компрессора в случае внутреннего пожара или воспламенения. В результате этого специально в компрессорах для получения сжатого воздуха прекращается доступ кислорода, благодаря чему горение немедленно подавляется и предупреждаются последующие повреждения. Обычно при остановке дополнительно производится также сброс давления. В целом следует отметить, что при немедленной остановке компрессора согласно изобретению очень быстро прекращается доступ кислорода к месту внутреннего горения и пожар ликвидируется. Таким образом, в случае аварии дополнительный термовыключатель быстро и надежно выводит из действия компрессор. При этом эффективно предупреждаются вред, причиняемый лицам, полное разрушение компрессора и последующий ущерб. Поскольку в случае аварии, по меньшей мере, некоторые детали компрессора оказываются поврежденными, то компрессор находится в нерабочем состоянии под действием неавтоматического возвратного термовыключателя согласно изобретению до тех пор, пока не будет произведен ремонт соответствующим ремонтным персоналом и после установки нового термовыключателя снова не будет запущен компрессор с впрыскиванием масла.
Предпочтительно, чтобы дополнительный термовыключатель был выполнен в виде плавкого предохранителя с тем, чтобы повторный пуск компрессора можно было осуществлять только после упомянутого ремонта персоналом, так как плавкий предохранитель надежно прерывает шунтированную дополнительным термовыключателем электрическую цепь и надежно разрушается после срабатывания, в результате чего исключается случайное повторное включение компрессорного блока. Кроме того, выполненные в виде плавкого предохранителя термовыключатели являются довольно простыми деталями, которые можно приобрести в качестве изделий массового производства. При этом существуют также особо быстро срабатывающие плавкие предохранители, которые особенно пригодны для случаев применения согласно изобретению.
Для того чтобы дополнительный термовыключатель согласно изобретению мог надежно срабатывать в случае аварии, его располагают на выходном участке описанного выше внутреннего пространства маслоотделителя, на котором обычно отмечается высокая скорость потока сжатого воздуха. Поэтому в случае пожара или воспламенения на этом участке происходит очень быстрый рост температуры, которая надежно опознается дополнительным термовыключателем. Особенно пригодное место для расположения дополнительного термовыключателя находится на участке между дроссельным клапаном, обычно устанавливаемым на выходной стороне маслоотделителя, и предвключенным аппаратом тонкого отделения. Также оптимально, чтобы дополнительный термовыключатель располагался на участке, находящимся сразу после указанного дроссельного клапана на выходной стороне, в потоке сжатого воздуха.
Согласно другому, усовершенствующему изобретение мероприятию предусмотрено, чтобы при срабатывании дополнительного термовыключателя, приводящего к остановке компрессора с впрыскиванием масла вследствие отключения привода, во внутреннее пространство маслоотделителя дополнительно нагнетались средства тушения. В качестве таких средств тушения пригодными являются широко известные, препятствующие возгоранию вещества, которые при нагреве в результате химической реакции отбирают кислород из окружающей среды. Эти вещества могут иметь вид порошка, пены и пр.
Согласно еще одному усовершенствующему изобретение мероприятию могут применяться оптические средства индикации, сигнализирующие о срабатывании дополнительного термовыключателя в случае аварии. Преимущество такого мероприятия состоит в том, что редкий аварийный случай в виде пожара или воспламенения внутри маслоотделителя может быть однозначно диагностицирован обслуживающим персоналом, благодаря чему возможно проведение целевого ремонта.
Настоящее изобретение предназначено не только для одноступенчатого компрессора с впрыскиванием масла, так как возможно выполнение компрессора также в виде многоступенчатого компрессорного блока с подключенным маслоотделителем, причем в таком устройстве для каждой ступени компрессора будет предусмотрен дополнительный термовыключатель согласно изобретению.
Другие усовершенствующие изобретение мероприятия подробнее поясняются ниже вместе с описанием предпочтительного примера выполнения изобретения со ссылкой на чертежи, при этом на фиг.1 изображен продольный разрез компрессора с впрыскиванием масла, содержащим подключенный маслоотделитель; на фиг.2 - продольный разрез дополнительного термовыключателя маслоотделителя.
Как показано на фиг.1, винтовой компрессор с впрыскиванием масла состоит по существу из компрессорного блока 1, приводимого в действие двигателем 2. Компрессорное винтовое устройство 3, расположенное внутри компрессорного блока на подшипниках качения с возможностью вращения, при вращении двигателем 2 сжимает засасываемый извне воздух, поступающий по впускному каналу 4. В осевой средней зоне компрессорного винтового устройства 3 производится впрыскивание масла из масляного контура 5 для смазки. Необходимое для смазки, охлаждения и уплотнения масло попадает при этом частично в сжатый воздух, выходящий из компрессорного винтового устройства 3 на стороне выхода. Для отделения масла от сжатого воздуха к компрессорному блоку 1 подключен маслоотделитель.
Маслоотделитель 6 содержит маслоотстойник 7, в зоне которого сжатый компрессорным блоком 1 маслосодержащий воздух поступает в маслоотделитель 6. Сначала он попадает в зону предварительного маслоотделителя 8. Отделение масла от сжатого воздуха в предварительном маслоотделителе 8 происходит под действием силы тяжести. Отделенное масло поступает в маслоотстойник 7. После прохождения через предварительный маслоотделитель 8 частично очищенный от масла сжатый воздух поступает в аппарат 9 тонкого отделения. Аппарат 9 тонкого отделения выполнен в виде патрона и фильтрует частично очищенный от масла сжатый воздух над наружным радиальным участком стены в направлении радиально внутрь. Отсюда очищенный от масла сжатый воздух поступает к выпускному отверстию 10 маслоотделителя 6 и затем далее в непоказанную сеть сжатого воздуха.
В зоне входа сжатого компрессорным блоком 1 маслосодержащего воздуха в маслоотделитель расположен автоматический возвратный термовыключатель 11. При превышении предельной температуры 120°С термовыключатель 11 отключает приводимый двигателем компрессорный блок 1. Это осуществляется посредством отключения двигателя 2. В результате предупреждается попадание перегретого маслосодержащего сжатого воздуха в маслоотделитель 6. Если температура поступающего маслосодержащего сжатого воздуха понижается ниже указанного предельного значения, компрессорный блок 1 снова начинает работать.
Наряду с этим исключающим перегрев устройством безопасности внутри маслоотделителя 6 предусмотрен дополнительный термовыключатель 12. Дополнительный термовыключатель 12 опознает повышение температуры, вызванное пожаром или воспламенением внутри маслоотделителя 6, и отключает компрессорный блок 1 для предупреждения последующих повреждений. С этой целью дополнительный термовыключатель выполнен - в противоположность другому термовыключателю 11 - неавтоматическим возвратным термовыключателем с тем, чтобы исключить повторный пуск в работу после указанного редкого происшествия.
В рассматриваемом примере выполнения дополнительный термовыключатель 12 расположен на участке между дроссельным клапаном 13, установленным на выходе и предвключенным аппаратом 9 тонкого отделения в потоке сжатого воздуха. С учетом цели изобретения такое расположение дополнительного термовыключателя 12 является особо оптимальным, так как вследствие высокой скорости потока сжатого воздуха на этом участке и близости от аппарата 9 тонкого отделения происходит наиболее быстрый рост температуры и вследствие этого довольно быстро срабатывает дополнительный термовыключатель 12.
Как показано на фиг.2, дополнительный термовыключатель 12, применяемый в описываемом примере выполнения, состоит из герметичной наружной трубы 14, на ближнем конце которой предусмотрено резьбовое соединение 15. Резьбовое соединение 15 служит для завинчивания термовыключателя 12 в корпус подробно не показанного маслоотделителя. Внутри герметичной трубы 14 на ее дальнем конце расположен плавкий термопредохранитель 16, который в случае превышения заданной предельной температуры размыкается и таким образом прерывает электрическую цепь, образуемую обоими соединительными линиями 17. Внутреннее пространство герметичной трубы 14 заполнено наполнителем 18. Неавтоматический возвратный термовыключатель 12 своей рабочей частью 19 находится внутри вытекающего из маслоотделителя 6 потока сжатого воздуха.
Настоящее изобретение не ограничивается описанным выше предпочтительным примером выполнения. Оно может также содержать варианты, подпадающие под защиту приводимой ниже формулы изобретения. Так, например, возможно применение другого типа компрессора с впрыскиванием масла, например лопастного, если он содержит подключенное устройство для отделения масла, которое, разумеется, не должно быть обязательно подключенным непосредственно к компрессорному блоку. Кроме того, компрессорный блок с впрыскиванием масла может быть выполнен в виде многоступенчатого компрессорного блока с подключенным к каждой ступени маслоотделителем. В этом случае каждый маслоотделитель необходимо оснастить выполненным в соответствии с изобретением дополнительным термовыключателем.