МАСЛОЗАПОЛНЕННЫЙ ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР

Полезная модель относится к маслозаполненным винтовым компрессорам, применяемым в мобильных компрессорных установках, преимущественно в мобильных компрессорных установках транспортных средств.
Известны зубчатые редукторы (см. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкция и расчет: Альбом. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 464 с.: ил.): цилиндрические, конические, червячные, планетарные, комбинированные и так далее, являющиеся механизмами по передаче мощности вращением. Зубчатые редукторы широко применяются в технических системах. Для обеспечения надежности работы и долговечности зубчатого редуктора, уменьшения потерь мощности на трение и снижение интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей зубчатого редуктора должны быть обеспечены надежной смазкой. В настоящее время для зубчатых редукторов широко применяется картерная система смазки, при которой в корпус зубчатого редуктора заливают масло так, чтобы венцы зубчатых колес были в него погружены. При вращении зубчатых колес масло увлекается зубьями и разбрызгивается с образованием масляного тумана, представляющего собой мелкие, распыленные в воздухе частицы масла. Масляный туман покрывает поверхности деталей, расположенных в корпусе зубчатого редуктора, и стенки корпуса зубчатого редуктора, обеспечивая надежную смазку. Как правило, корпуса зубчатых редукторов оборудованы устройствами контроля уровня масла для наблюдения за уровнем масла в корпусе зубчатого редуктора во избежание переполнения при масляной заправке или аварийной ситуации в результате случайного падения уровня масла ниже погружной вращающейся детали. В зубчатых редукторах устройствами контроля уровня масла являются маслоуказатели жезловые, маслосливные пробки с конической резьбой, маслоуказатели крановые, маслоуказатели фонарные круглые и удлиненные из прозрачного материала, маслоуказатели поплавковые и маслоуказатели трубчатые (см. Детали машин: Атлас конструкций: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов. В 2 ч. Ч. 2 / Б.А. Байков, В.Н. Богачев, А.В. Буланже и др.; Под общ. ред. д-ра техн. наук проф. Д.Н. Решетова. - 5-е изд., переработ, и доп. М.: Машиностроение, 1992. - 296 с: ил., лист 478 и Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 496 с.: ил., с. 404). Для контроля уровня масла маслосливные пробки и крановые маслоуказатели устанавливают парами.
Недостатком известных зубчатых редукторов, используемых в технических системах, с вышеперечисленными механическими маслоуказателями является отсутствие возможности сосредоточить органы контроля уровня масла и органы управления технической системы в одном месте, удобном для обзора и манипулирования оператором. Также большим недостатком является отсутствие возможности подключения устройств контроля уровня масла к цифровой системе управления и контроля технической системы при ее наличии.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является маслозаполненный винтовой компрессор с прямым электроприводом (см. Патент РФ на полезную модель №167242, кл. F04C 18/16, F04C 23/02, опубл. 27.12.2016, бюл. №36, заявка №2016116814 от 28.04.2016). Упомянутый маслозаполненный винтовой компрессор включает электродвигатель, компрессорный блок с ведущим и ведомым винтообразными роторами и устройство для соединения конца вала ротора электродвигателя и ведущего винтообразного ротора. Электродвигатель выполнен с крепительным фланцем, с одной концевой подшипниковой опорой и с полым валом ротора, на одном конце которого сформировано коническое посадочное гнездо. В ведущем винтообразном роторе выполнено резьбовое отверстие. Устройство для соединения конца вала электродвигателя и ведущего винтового ротора представляет собой совокупность полого конуса, насаживаемого на конец ведущего винтообразного ротора с помощью шпоночного соединения и вводимого в коническое гнездо вала ротора электродвигателя с образованием конического фрикционного соединения, натяжной шпильки, пропущенной через полость вала ротора электродвигателя, один конец которой ввернут в резьбовое отверстие ведущего винтообразного ротора, а на другой конец навернута монтажная гайка для осуществления затяжки через прижимную шайбу конического фрикционного соединения. При этом функцию второй концевой подшипниковой опоры электродвигателя выполняет передняя подшипниковая опора ведущего винтообразного ротора. Данное техническое решение реализовано в винтовом локомотивном компрессоре LE 25-8 ATLok (см. Установка компрессорная винтовая LE 25-8 ATLok. Руководство по эксплуатации LE 25-8 ATLok РЭ. г. Королев, 2015 г.). Винтовой локомотивный компрессор LE 25-8 ATLok является маслозаполненным. В этом винтовом компрессоре применяется картерная система смазки с образованием масловоздушной смеси, при которой нижняя часть ведомого ротора погружена в масляную ванну. Наполнение маслом корпуса компрессорного блока осуществляется через заливную горловину до определенного уровня и контролируется через заливную горловину. После заливки масла заливная горловина закрывается резьбовой пробкой. В данном винтовом компрессоре маслоуказатели не применены. Функцию устройства контроля уровня масла выполняет заливная горловина. Уровень масла в компрессорном блоке - важный фактор безопасности при эксплуатации. Поэтому он должен находиться в процессе эксплуатации компрессора в пределах между допустимыми максимальным и минимальным значениями. Проверяется уровень масла периодически при остановке электродвигателя после полного осаждения масла из масловоздушной смеси при вывернутой резьбовой пробке через заливную горловину по характерным очертаниям полости заливной горловины. После контроля уровня масла резьбовая пробка обратно вворачивается в заливную горловину.
Недостатком известного винтового компрессора является вероятность попадания грязи и посторонних предметов при производстве контроля уровня масла в корпус компрессорного блока через заливную горловину при вывернутой резьбовой пробке, отсутствие возможности осуществления оперативного контроля и мониторинга дистанционно с панели приборов водителя/оператора транспортного средства.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленной полезной модели, является обеспечение оперативного дистанционного контроля и мониторинга уровня масла в маслозаполненном винтовом компрессоре с пульта приборов машиниста/оператора. При этом исключается влияние на контроль образование при запуске компрессора масловоздушной смеси. Это обеспечивает удобство контроля и повышение скорости реагирования на нештатные ситуации, безопасности, надежности, долговечности и возможности по наращиванию цифровой системы управления и контроля.
Технический результат достигается тем, что в маслозаполненном винтовом компрессоре, включающем электродвигатель, компрессорный блок с ведущим и ведомым винтообразными роторами, размещенными в корпусе компрессорного блока, и устройство для контроля уровня масла, устройство контроля уровня масла выполнено с помощью электронный датчика уровня. Указанный датчик работает по принципу импедансной спектроскопии с выдачей двух логических сигналов, соответствующих максимальному и минимальному уровням масла, и обеспечивает дистанционный контроль и мониторинг уровня масла с помощью передачи данных по CAN-шине системы управления и контроля транспортным средством на панель приборов водителя/оператора. В качестве электронного датчика уровня масла использован бинарный датчик уровня LMTx1x или его аналоги.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг 1 изображен маслозаполненный винтовой компрессор;
на фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 изображен разрез Б-Б на фиг. 1.
В связи с тем, что графические изображения фигур заявленной полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить листы горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.
Маслозаполненный винтовой компрессор включает электродвигатель 1, компрессорный блок 2 с ведущим и ведомым винтообразными роторами 3 и 4, размещенными в корпусе 5 компрессорного блока 2, и устройство контроля уровня масла 6. На винтообразных роторах 3 и 4 выполнены винтовые поверхности 7 и 8 соответственно. Касание винтовых поверхностей 7 и 8 при отсутствии смазки недопустимо, поэтому между ними оставлен минимальный зазор, заполняемый при эксплуатации масляным клином. Устройство контроля уровня масла 6 размещено в корпусе 5 компрессорного блока 2 и выполнено с помощью электронного датчика уровня 9. В качестве электронного датчика уровня 9 применен бинарный датчик уровня LMTx1x или его аналоги. В винтовом компрессоре применена картерная система смазки, при которой в корпус 5 компрессорного блока 2 заливают масло 10 с образованием масляной ванны 11 так, чтобы нижняя часть винтовой поверхности 8 ведомого винтообразного ротора 4 была погружена в масляную ванну 11. Кроме смазки деталей и создания масляного клина между винтовыми поверхностями 7 и 8 масло 10 предназначено для отвода тепла, индуцируемого в процессе сжатия воздуха, и гидравлического уплотнения зазоров в компрессорном блоке 2. Заливку масла 10 производят через маслозаливную горловину 12 при снятой резьбовой пробке 13 с уплотняющей прокладкой 14. При этом уровень масла 10 должен находиться между допустимыми минимальным и максимальным уровнями 15 и 16. В процессе эксплуатации винтового компрессора резьбовая пробка 13 находится во ввернутом в маслозаливную горловину 12 положении. Датчик уровня 9 оснащен зондом 17, имеющим наконечник 18. Зонд 17 введен в корпус 5 компрессорного блока 2 и закреплен гайкой 19. Уплотнение установки электронного датчика уровня 9 произведено уплотнительной прокладкой 20. Электронный датчик уровня 9 подключен кабелем 21 к CAN-шине 22 (не показано) системы управления и контроля транспортным средством 23 (не показано) с возможностью передачи данных на панель приборов водителя/оператора 24 (не показано).
Работает это следующим образом. Винтовые поверхности 7 и 8 винтообразных роторов 3 и 4 и стенки корпуса 5 образуют рабочие камеры, в которых при вращении винтообразных роторов 3 и 4 происходит всасывание, сжатие и нагнетание воздуха. После включения электродвигателя 1 при вращении ведомого винтообразного ротора 4 масло 10 увлекается винтовой поверхностью 8 и разбрызгивается с образованием масловоздушной смеси, представляющего собой мелкие, распыленные в воздухе, частицы масла 10, а между винтовыми поверхностями 7 и 8 винтообразных роторов 3 и 4 образуется масляный клин, предотвращающий сухое трение. Масловоздушная смесь покрывает поверхности деталей, расположенных в корпусе 5 компрессорного блока 2, и стенки корпуса 5, обеспечивая надежную смазку вращающихся деталей. Уровень масла 10 в компрессорном блоке 2 - важный фактор безопасности при эксплуатации. Поэтому он должен находиться в процессе эксплуатации маслозаполненного винтового компрессора в пределах между допустимыми максимальным и минимальным уровнями 15 и 16. Электронный датчик уровня 9 работает по методу импедансной спектроскопии. Он оценивает электрическое поведение контролируемой масловоздушной смеси в частотном диапазоне от 50 до 200 МГц путем измерения ее электрического импеданса (комплексного электрического сопротивления). Наконечник 18 зонда 17 датчика уровня 9 создает электрическое поле, реагирующее на масловоздушную смесь. Электронный датчик уровня 9 является бинарным. Он выдает два логических сигнала, соответствующие минимальному и максимальному уровням масла 10 в корпусе 5 компрессорного блока 2. Передача данных производится через кабель 21 и CAN-шину 22 (не показано) системы управления транспортным средством 23 (не показано) на панель приборов водителя/оператора 24 (не показано). Тем самым обеспечивается дистанционный оперативный контроль и мониторинг за уровнем масла без остановки маслозаполненного винтового компрессора и безопасность, надежность и долговечность маслозаполненного винтового компрессора. При этом исключается влияние на контроль уровня масла образование при запуске компрессора масловоздушной смеси.