РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН ДЛЯ ВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА С ВПРЫСКОМ МАСЛА
CONTROL VALVE FOR SCREW-ROTOR COMPRESSOR WITH OIL INJECTION

Изобретение относится к регулирующему клапану для винтового компрессора с впрыском масла, в частности, для установки в транспортном средстве, причем находящееся в корпусе винтового компрессора масло можно подводить управляемо через регулирующий клапан к теплообменнику и/или к байпасу в таком виде, что холодное масло направляется через обходящий теплообменник байпас, а теплое масло - через теплообменник.
Такой регулирующий клапан в виде масляного термостата известен из публикации DE 102006010723 AI. Этот регулирующий клапан интегрирован отдельно в несущую пластину привода и соединен флюидно и/или электрически через несущую пластину, по меньшей мере, с одним из компонентов описанной компоновки компрессора. Предпочтительным в этом выполнении является то, что не требуется отдельное устройство для установки регулирующего клапана, так как его можно фиксировать непосредственно на/в несущей пластине. Особое преимущество заключается в возможности доступа к регулирующему клапану с внешней стороны устройства, что создает большое удобство для его обслуживания. Регулирующий клапан выполнен так, что холодное масло направляется через окружающий теплообменник байпас, а теплое масло - через теплообменник. Более подробные детали - как это происходит конкретно - в данной публикации не представлены.
Регулирующие клапаны согласно уровню техники не располагают для предотвращения колебания клапана точно определенными отверстиями байпаса, а вернее, имеют место даже такие большие утечки через радиатор, что эксплуатируемые с такими отверстиями компрессоры в прерывистом режиме работы должным образом не нагреваются. Кроме того, распределительные отверстия выполнены так, что переключается довольно резко. При этом распределительная кромка в поршне проходит через прямую распределительную кромку в корпусе. Если в данном случае уменьшить только зазор, то это усилит термоудар, получаемый регулирующим элементом от холодного масла в радиаторе, а также наоборот, и регулирующий элемент будет постоянно переключаться взад и вперед. Придание формы регулирующему отверстию в виде круга уже приводит к улучшению, но также еще не достаточно для полного предотвращения колебаний клапана. Так как уплотнения в регулирующем элементе выдерживают вследствие механического износа только ограниченное количество ходов переключения, постоянное колебание приводило бы к быстрому сокращению срока службы регулирующего клапана.
В основе изобретения лежит задача изготовить регулирующий клапан для винтового компрессора с впрыском масла, обеспечивающего быстрый нагрев масла винтового компрессора даже при короткой продолжительности включения при одновременно стабильных характеристиках процесса регулирования клапана.
Эта задача решается посредством того, что регулирующий клапан имеет приводимый в действие распределительным элементом распределительный поршень, взаимодействующий с соответственно расположенным в корпусе регулирующего клапана отверстием теплообменника и отверстием байпаса, и что распределительный поршень управляет, по меньшей мере, одним взаимодействующим с отверстием теплообменника другим отверстием байпаса.
В основе этого выполнения, прежде всего, лежит идея, что в прежних конструкциях переключение от байпаса к теплообменнику приводило к внезапному притоку охлажденного масла к винтовому компрессору и вызывало вследствие этого постоянное переключение регулирующего клапана. Согласно изобретению при помощи взаимодействующего с отверстием теплообменника отверстия байпаса достигают того, что уже перед собственно процессом переключения определенное количество масла направляется через теплообменник, а вследствие этого, с одной стороны, предотвращаются значительные изменения температуры, а, с другой стороны, достигают беспроблемной "промывки" теплообменника при очень низких температурах окружающей среды. Так как при очень низких температурах окружающей среды масло становится вязким, а проточные каналы через теплообменник вызывают высокое сопротивление потоку.
Следовательно, другое отверстие байпаса в распределительном поршне является решающим дополнением, так как оно дополнительно препятствует тому, чтобы при переключении посредством регулирующего отверстия от байпаса к радиатору за мгновение до этого неподогретое масло из радиатора попадало на регулирующий элемент, который вследствие этого переключался бы в исходное положение. Так как затем радиатор снова бы отсоединялся, то компрессор согласно уровню техники снова быстро становился бы очень горячим, а регулирующий клапан снова переключался бы в другом направлении. Поэтому нельзя достичь стабильного положения, регулирующий клапан "колеблется" взад и вперед, как это разъяснялось выше.
Другое отверстие байпаса может располагаться в распределительном поршне. Это является предпочтительной формой выполнения, так как таким образом отверстие байпаса можно просто выполнять в распределительном поршне, например, в виде сверления или выреза. При этом можно без затруднений учитывать также различные регулировочные характеристики. Однако в рамках изобретения также возможно располагать отверстие байпаса в корпусе регулирующего клапана и, например, представленного в виде дополнительного канала, взаимодействующего с отверстием теплообменника в корпусе регулирующего клапана, причем в этом случае канал, смещенный в сторону к отверстию теплообменника, впадает, взаимодействуя с распределительным отверстием, в распределительный поршень.
В следующем выполнении изобретения отверстие байпаса является отверстием, через которое происходит утечка. Через это отверстие, через которое происходит утечка, к теплообменнику постоянно подводится определенное количество масла.
В усовершенствованном варианте изобретения отверстие байпаса выполнено круглым, имеющим меньший, чем регулировочный выходной канал, диаметр. Выполненное круглым отверстие байпаса изготавливать особенно просто, причем в распределительном поршне могут быть выполнены также несколько круглых отверстий, при необходимости, имеющих разные диаметры и различно расположенных.
В усовершенствованном варианте изобретения распределительное отверстие также выполнено круглым с большим, чем выход байпаса, диаметром. Распределительное отверстие, выполненное круглым, изготавливать также очень просто, причем в распределительном поршне может располагаться несколько круглых отверстий, имеющих при необходимости разные диаметры, расположенных рядом или переходящих друг в друга. Благодаря этому достигают непрерывного изменения пропускной способности через теплообменник. Для достижения такого же эффекта распределительное отверстие может быть выполнено также треугольным или в виде трапеции и соответственно иметь также любые другие выполнения с изменяющимся размером отверстия.
В другом выполнении изобретения распределительный элемент является элементом из расширяющегося материала. Элемент из расширяющегося материала имеется в распоряжении как стандартный конструктивный элемент, и поэтому его можно вставлять в соответствующий изобретению регулирующий клапан.
В следующем выполнении изобретения корпус распределительного клапана и поршень распределительного клапана изготовлены из материала с похожими характеристиками теплового расширения. Благодаря этому вследствие похожих характеристик теплового расширения при изменениях температуры обеспечивается тесная пригонка, не препятствующая свободе движения распределительного элемента. Это выполнение позволяет минимизировать обусловленную изготовлением утечку между поршнем распределительного клапана и корпусом распределительного клапана. Последнее является предпосылкой для точного управления также маленькими утечками при помощи целенаправленно определенных размеров отверстия байпаса.
Резюмируя, посредством соответствующего изобретению регулирующего клапана достигают того, что винтовой компрессор достигает рабочей температуры даже при небольшой продолжительности включения быстро и без постоянного переключения между отверстием байпаса и отверстием теплообменника. Это предотвращает выпадение конденсата и связанные с ним последствия. Поэтому действующую в целом для рельсовых транспортных средств до настоящего времени минимальную продолжительность включения 30%, необходимую для предотвращения выпадения конденсата или соответственно для испарения уже выпавшего конденсата, можно уменьшить до 15%.
Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения следуют из описания чертежа, в котором подробно описан изображенный на чертеже пример выполнения.
Соответствующий изобретению регулирующий клапан имеет корпус 1 регулирующего клапана, расположенный в любом месте в винтовом компрессоре или в другом элементе взаимодействующего с винтовым компрессором унифицированного узла. Альтернативно корпус 1 регулирующего клапана может быть выполнен также как элемент корпуса винтового компрессора или как элемент одного из его компонентов. Последнее может быть представлено, например, приливом на крышке корпуса винтового компрессора. Регулирующий клапан управляет потоком масла через байпас и теплообменник унифицированного узла. Масло направляют через винтовой компрессор для его охлаждения, смазывания и уплотнения, причем холодное масло направляется через обходящий теплообменник байпас, а теплое масло - через теплообменник.
Эту функцию управления принимает на себя распределительный поршень 2, расположенный с возможностью перемещения в корпусе 1 регулирующего клапана. Движение перемещения распределительного поршня 2 вызывает выполненный в виде расширяющегося элемента распределительный элемент 3, опирающийся выдвигающимся из распределительного элемента 3 поршнем 4 в запорный винт 5, ввинченный со стороны конца во вмещающее распределительный поршень 2 сверление в корпусе 1 регулирующего клапана.
Распределительный элемент 3 вставлен в отверстие в несущей стенке 6 распределительного поршня 2, причем, кроме того, между несущей стенкой 6 и расположенной напротив запорного винта 5 ограничивающей сверление стенкой 14 зажата пружина 7 клапана. Пружина 7 клапана нажимает на распределительный поршень 2, а вместе с тем также на распределительный элемент 3 в направлении запорного винта 5.
Масло подводится к регулирующему клапану через отверстие 8 в стенке 14 от маслосборника винтового компрессора и протекает по полости 9 пружины клапана регулирующего клапана и омывает при этом участок расширения распределительного элемента 3, прежде чем оно поступит через распределительное отверстие 10 в распределительном поршне 2 в отверстие 11 байпаса в корпусе 1 регулирующего клапана. Распределительное отверстие 10 соединено с байпасной линией для обхода теплообменника. Это соединение потока включается при холодном масле, а при возрастающем нагреве масла последовательно закрывается при перемещении распределительного поршня 2 направо, в направлении стенки 14.
Дополнительно распределительный поршень 2 имеет отверстие 12 байпаса, взаимодействующее с отверстием 13 теплообменника в корпусе 1 клапана. Отверстие 12 байпаса расположено относительно распределительного отверстия 10 в распределительном поршне 2 так, что уже к моменту времени, к которому обычно все количество масла еще направляется через отверстие 11 байпаса, часть потока масла подается в отверстие 13 теплообменника. Этим достигают кондиционирования потока масла теплообменником, прежде чем распределительный поршень 2 переместится в направлении стенки 14 настолько, что распределительное отверстие 10 станет взаимодействовать в распределительном поршне 2 с отверстием 13 теплообменника, а вход в отверстие 11 байпаса будет закрыт.
Перечень позиций
1. Корпус регулирующего клапана
2. Распределительный поршень
3. Распределительный элемент
4. Поршень
5. Запорный винт
6. Несущая стенка
7. Пружина клапана
8. Отверстие
9. Полость пружины клапана
10. Распределительное отверстие
11. Отверстие байпаса
12 Отверстие байпаса
13. Отверстие теплообменника
14. Стенка