МАШИНА, СНАБЖЕННАЯ МАСЛЯНЫМ НАСОСОМ, И СПОСОБ ЗАПУСКА ТАКОЙ МАШИНЫ
MACHINE EQUIPPED WITH OIL PUMP, AND METHOD FOR STARTING SUCH A MACHINE

Настоящее изобретение относится к машине, снабженной масляным насосом.
Известно, что в высокоскоростных вращающихся механизмах, таких как, например, безмасляные винтовые компрессоры, безмасляные (винтовые) воздуходувки или безмасляные турбокомпрессоры, часто используются шариковые подшипники и зубчатые колеса.
На высоких скоростях эти подшипники и шестерни требуют хорошо дозированной смазки маслом: не слишком много масла, что может привести к гидравлическим потерям и даже перегреву, но также не слишком мало масла, которое может привести к плохой смазке и перегреву.
По этой причине используется масляная струйная смазка, в которой используются форсунки с очень точным отверстием, которое направлено в точное место, где необходима смазка.
Соответствующее местоположение представляет собой дорожку качения в шариковых подшипниках и зацепление зубчатого сцепления для зубчатых колес.
Форсунки должны быть снабжены маслом, которое было отфильтровано и охлаждено и подается под нужным давлением. Для этой цели, в машине часто предусмотрен масляный контур, который обычно содержит масляный резервуар, масляный насос, масляный радиатор, масляный фильтр и соединительные трубы, которые могут или не могут быть встроены в другие части машины. Клапаны минимального давления, байпасы, датчики давления масла и датчики температуры также часто предусматриваются.
Упомянутый масляный насос играет важную роль: если недостаточно масла подается своевременно в форсунки, плохая смазка может привести к повреждению или выходу из строя подшипников и/или зубчатых колес.
Можно использовать масляный насос, который приводится в движение отдельным двигателем.
Преимущество этого состоит в том, что масляным насосом можно управлять, но недостатком является то, что требуется отдельный двигатель и блок управления или регулировки.
Это не только является более дорогим, но и увеличивает габариты машины, а также требует дополнительных компонентов, которые необходимо обслуживать и которые могут выйти из строя.
Поэтому очень интересным является использование двигателя, который приводит в движение элемент машины, также для привода масляного насоса. Это гарантирует, что масляный насос будет работать всегда, когда машина работает.
Подходящими масляными насосами являются шестеренные насосы, внутренние шестеренные насосы, такие как героторные насосы и роторные лопастные насосы.
Патент США 3.995.978 раскрывает такой героторный насос.
Такие насосы могут быть сконструированы для перекачивания нужного количества масла при работе на скорости двигателя, приводящего в движение элемент машины, посредством выбора подходящего размера насоса и/или количества зубьев или лопастей, что позволяет устанавливать масляный насос непосредственно на вал двигателя, приводя к очень компактной, устойчивой, эффективной и экономичной машине.
Однако недостатком такой установки, при которой масляный насос устанавливается непосредственно на вал двигателя, является тот факт, что масляный насос должен быть, затем установлен достаточно высоко в машине, и, следовательно, возвышаться относительно масляного резервуара.
Это означает, что при запуске, масляный насос должен сначала откачивать воздух из всасывающей трубки, соединяющей его с масляным резервуаром, и впоследствии должен всасывать и откачивать масло из резервуара.
Это работает лучше всего, если в масляном насосе уже есть масло, так что, когда масляный насос запускается, это масло разбрызгивается и помогает немедленно закрыть зазоры в насосе, оптимизируя мощность всасывания масляного насоса.
Следовательно, во время сборки масляного насоса небольшое количество масла часто наносится на масляный насос.
Однако, когда насос запускается впервые, через много времени после его сборки, это начальное количество масла уже может быть частично или полностью испарено и, следовательно, более не достаточно для правильного запуска масляного насоса.
В патенте США 3.859.013 описан масляный насос, в результате чего во впускной трубе между масляным насосом и масляным резервуаром предусмотрена некая сифон подобная структура, которая обеспечивает удержание небольшого количества масла во впускной трубе рядом с масляным резервуаром. Тем не менее, при запуске масляный насос все еще должен впускать большое количество воздуха, прежде чем масло будет всасываться из сифона.
Целью настоящего изобретения является устранение, по меньшей мере, одного из вышеупомянутых и других недостатков.
Объектом настоящего изобретения является машина, которая снабжена элементом машины, масляным насосом и двигателем для приведения в действие элемента машины и масляного насоса, причем масляный насос снабжен валом с ротором, при этом масляный насос предназначен для перекачки масла из масляного резервуара через впускной канал в форсунки, которые ведут в двигатель и/или элемент машины для смазки и/или охлаждения одного или более подшипников или других частей машины, отличающаяся тем, что во впускном канале рядом с масляным насосом предусмотрена перегородка, которая превышает высоту центральной оси вала масляного насоса за вычетом наименьшего диаметра ротора масляного насоса, разделенного на два.
Преимущество состоит в том, что это гарантирует, что после остановки машины значительное количество масла остается в масляном насосе и во впускном канале между масляным насосом и перегородкой, так что вся внутренняя полость масляного насоса может быть смочена маслом, когда машина запускается (перезапускается) и так, что мощность всасывания масляного насоса сразу будет очень высокой.
Таким образом, поток масла будет запускаться быстро и плавно после запуска (перезапуска) машины.
Предпочтительно, высота перегородки меньше, чем высота осевой линии вала вращения масляного насоса, уменьшенная на диаметр вала масляного насоса, деленный на два.
Это предотвратит утечку масла через вал масляного насоса и/или исключит необходимость в дополнительных уплотнениях упомянутого вала.
Изобретение также относится к способу запуска машины согласно изобретению, отличающемуся тем, что способ включает следующие этапы:
– заливают менее летучую смазку, чем масло, во внутреннюю полость масляного насоса;
– затем запускают двигатель.
Таким образом, при запуске машины всегда будет присутствовать некоторое количество упомянутого смазочного материала, так что мощность всасывания масляного насоса улучшается, масляный контур может быть запущен, а масляный насос и впускной канал между масляным насосом и перегородкой заполнен маслом.
Это имеет особое преимущество, чтобы гарантировать успешный первый запуск машины.
В качестве менее летучих смазок можно использовать масло, консистентную смазку или тому подобное с более высокой молекулярной массой, чем масло, включая, например, парафиновое масло, вазелин, вакуумную консистентную смазку и тому подобное.
С целью лучшего показа характеристик изобретения, несколько предпочтительных вариантов осуществления машины, снабженной масляным насосом, согласно изобретению и способ запуска такой машины описаны в дальнейшем в качестве примера без какого–либо ограничения, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 схематично показывает машину согласно изобретению;
Фиг.2 схематично показывает двигатель и масляный насос по фиг.1 более подробно;
Фиг.3 показывает вид по стрелке F3 на фиг.2 с частичным вырезом корпуса насоса;
Фиг.4 более подробно показывает часть, обозначенную F4 на фиг.3;
Фиг.5 показывает альтернативный вариант осуществления по фиг.4.
Машина 1, показанная на фиг.1 представляет собой в этом случае компрессорное устройство 1. Это, однако, не исключает, что машина 1 является вакуумным насосным устройством или расширительным устройством.
Компрессорное устройство 1 содержит главным образом компрессорный элемент 2 для сжатия газа, двигатель 3, масляный насос 4, масляный резервуар 5 и масляный контур 6.
Двигатель 3 будет непосредственно приводить в действие как компрессорный элемент 2, так и масляный насос 4. Фиг.2 показывает, что вал 7 двигателя будет способен непосредственно приводить в действие масляный насос 4.
Масляный контур 6 будет позволять роторному масляному насосу 4 накачивать масло из масляного резервуара 5 через впускной канал 8, после чего масло через трубопровод 9 в масляном контуре 6 может быть направлено к форсункам, которые расположены в определенных местах в двигателе 3 и/или компрессорном элементе 2 для смазки и/или охлаждения одного или нескольких подшипников и других частей машины 1.
Поскольку масляный насос 4 приводится в действие двигателем 3 компрессорного элемента 2, он будет находиться на значительно более высоком уровне, чем масляный резервуар 5. Это означает, что впускной канал 8, который проходит от масляного резервуара 5 к масляному насосу 4, является относительно длинным.
Масляный насос 4 содержит корпус 10, в котором закреплен статор 11 и ротор 12. Ротор 12 установлен на валу 13, который приводится во вращение валом 7 двигателя.
Масляный насос 4 относится к «героторному» типу, хотя это не является существенным для изобретения.
Корпус 10 снабжен впуском 14 для масла, с которым соединен впускной канал 8, и выпуском 15 для перекачиваемого масла.
На фиг.3 впуск 14 и выпуск 15 являются хорошо видными.
Как показано на фиг.4, перегородка 16 предусмотрена во впускном канале 8 рядом с масляным насосом 4.
«Перегородка» 16 относится здесь к структуре, которая будет гарантировать, что после выключения двигателя 3 определенное количество масла останется в полости 17, которая закрыта или изолирована перегородкой 16.
«Рядом с масляным насосом 4» относится здесь к тому факту, что упомянутое остающееся масло будет оставаться в таком месте, чтобы масло могло быть немедленно перекачано масляным насосом 4 при запуске масляного насоса 4.
Это означает, например, что упомянутое остающееся масло будет, по меньшей мере, частично расположено в масляном насосе 4 или что упомянутое остающееся масло будет находиться прямо на впуске 14 масляного насоса 4.
Фиг.3 также четко показывает, что перегородка находится выше высоты А центральной оси 18 вала 13 масляного насоса 4 за вычетом половины наименьшего диаметра В ротора 12 масляного насоса 4.
Посредством изготовления перегородки 16, по меньшей мере, до высоты этой минимальной высоты, обозначенной линией C, достаточно масла будет оставаться в полости 17, закрытой или изолированной перегородкой во впускном канале 8 между перегородкой 16 и масляным насосом 4, посредством чего внутренняя полость масляного насоса 4 может быть немедленно смочена при запуске. Благодаря этому немедленному смачиванию внутренней полости маслом, ротор 12 и статор 11 будут немедленно герметизированы этим маслом, так что мощность всасывания роторного масляного насоса 4 немедленно будет максимальной.
В этом случае, и предпочтительно, высота D перегородки 16 меньше чем максимальная высота A центральной оси 18 вала 13 масляного насоса 4, минус половина диаметра E вала 13 масляного насоса 4.
Если бы перегородка 16 была бы выше, чем эта максимальная высота, обозначенная линией F, уровень остающегося масла 11 был бы выше, чем нижняя часть вала 13 масляного насоса 4. Это может позволить утечке масла вдоль вала 13 масляного насоса 4, и/или уплотнения должны быть предусмотрены на валу 13 масляного насоса 4, чтобы этого избежать.
Наряду с минимальной и максимальной высотой D перегородки 16, конструкция перегородки 16 является в этом случае, и предпочтительно, такой, чтобы объем масла, который может быть заключен в масляном насосе 4 и во впускном канале 8 между масляным насосом 4 и перегородкой 16, был в два раза больше рабочего объема масляного насоса 4.
Преимущество этого состоит в том, что при запуске масляного насоса 4 в масляном насосе 4 и во впускном канале 8 немедленно присутствует достаточное количество масла, так что не только внутренняя полость может быть немедленно смочена, но и количество масла может быть немедленно накачано или через выпуск 15 в масляный контур 6 и продолжаться до частей машины 1, которые требуют смазки и/или охлаждения.
Несмотря на то, что перегородка 16 на фигурах 3 и 4 выполнена как наклонная, наклоненная к ротору 12 и статору 11 масляного насоса 4, не исключено, что перегородка 16 имеет другую конструкцию.
На фиг.5 показана альтернативная форма, посредством которой перегородка 16 выполнена в форме ступеней, посредством чего ступенька 19 или ступеньки, как бы, установлены во впускном канале 8.
Хотя этот вариант осуществления имеет то преимущество, что в полости 17 между перегородкой 16 и масляным насосом 4 остается больше масла, он также имеет недостаток, заключающийся в том, что масло может стекать, как это было вдоль ступеньки 19, во время всасывания, что может привести к нежелательной турбулентности. В вариантах осуществления по фигурам 3 и 4, масло 11 будет, так сказать, стекать или течь с перегородки 16.
Работа машины 1 является очень простой и заключается в следующем.
Перед запуском машины 1 предпочтительно выполнить следующие шаги:
– залить масло в масляный контур 6 за масляным насосом 4 и выше, чем масляный насос 4;
– впоследствии запустить двигатель 3.
Залитое масло может течь в масляный насос 4 и заполнять как масляный насос 4, так и впускной канал 23 в полости 17 между перегородкой 16 и масляным насосом 4 до уровня D перегородки 16.
Когда двигатель 3 затем запускается, компрессорный элемент 2 и масляный насос 4 будут приводиться в действие, и залитое масло, которое теперь расположено в масляном насосе 4 и упомянутой полости 17, будет обеспечивать, что масляный насос 4 может немедленно перекачивать и передавать масло в масляный контур 6, так что компрессорный элемент 2 сразу же обеспечивается маслом, необходимым сразу после запуска машины 1.
В качестве альтернативы также возможно, что смазка, менее летучая, чем масло, сначала заливается во внутреннюю полость масляного насоса 4 до запуска двигателя 3.
Такой способ, предпочтительно, применяется, когда машина 1 собрана, так что, когда машина 1 запускается впервые, в масляном насосе 4 присутствует менее летучая смазка.
Конечно, не исключено, что оба способа объединяются, в результате чего, когда машина впервые запускается, наливается менее летучее вещество, и посредством чего масло заливается в масляный контур 6, когда машина 1 впоследствии перезапускается.
Как только двигатель 3 запущен, масляный насос 4 будет немедленно способен накачивать масло из масляного резервуара 5 через впускной канал 8.
накачиваемое масло будет впоследствии выходить из масляного насоса 4 через выпуск 15, и попадать в масляный контур 6, откуда оно подается в разные форсунки к разным смазываемым и/или охлаждаемым компонентам компрессорного элемента 2 и/или двигателя 3.
Таким образом, компрессорный элемент 2 будет обеспечен маслом почти сразу же с момента запуска двигателя 3 и машины 1, что обеспечит его эффективную работу.
Не исключено, что машина 1 содержит датчик, который может регистрировать наличие масла 11 в полости 17 между масляным насосом 4 и перегородкой 16.
Упомянутый датчик может быть датчиком уровня масла любого типа, а также датчиком давления масла или датчиком температуры масла согласно изобретению.
Перед запуском машины 1 с таким датчиком, двигатель 3, предпочтительно, запускается только после обнаружения масла во впускном канале 8 между масляным насосом 4 и перегородкой 16.
Если масло не обнаружено, машина 1 не запускается, а вместо этого, например, пользователю отправляется предупреждающий сигнал.
Понятно, что датчик и упомянутый способ запуска машины 1 могут быть объединены с ранее описанными способами. Этот способ будет добавлять дополнительную защиту для того, чтобы предотвратить возможность запуска машины 1 без присутствия масла 11 во впускном канале 8 между масляным насосом 4 и перегородкой 16.
Также возможно, что машина 1 содержит соединение между масляным резервуаром 5 и полостью 17 между масляным насосом 4 и перегородкой 16, посредством чего соединение предусмотрено так, чтобы передавать масло из масляного резервуара 5 в полость 17 между масляным насосом 4 и перегородкой 16.
Это может быть достигнуто, например, использованием небольшого насоса, который может работать либо вручную, либо электрически.
Когда машина 1 снабжена таким соединением, для запуска машины 1 может быть принят следующий способ:
– масло передается из масляного резервуара 5 в полость 17 между масляным насосом 4 и перегородкой 16.
– впоследствии двигатель 3 запускается.
Конечно не исключено, что машина 1 также снабжена датчиком, который регистрирует присутствует ли масло 11 во впускном канале 8 между перегородкой 16 и масляным насосом 4.
В этом случае, при запуске, если масло не обнаруживается, пользователю будет отправлен сигнал для передачи масла из масляного резервуара 5 в полость 17 между масляным насосом 4 и перегородкой 16 посредством работы небольшого насоса или, если этот небольшой насос является электрическим, небольшой насос будет автоматически запускаться машиной 1, чтобы гарантировать, что масло передается из масляного резервуара 5 в полость 17 между масляным насосом 4 и перегородкой 16, после чего двигатель может быть запущен без проблем.
Настоящее изобретение никоим образом не ограничивается вариантами осуществления, описанными в качестве примера и показанными на чертежах, но машина, снабженная масляным насосом, и способ запуска такой машины могут быть реализованы во всех видах форм и размерах без отступления от объема изобретения.