МАСЛОЗАПОЛНЕННЫЙ ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОРНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к маслозаполненным винтовым компрессорным модулям, применяемым в мобильных компрессорных установках, преимущественно в мобильных компрессорных установках транспортных средств.
Известно устройство контроля уровня масла в виде датчика измерения уровня масла поплавкового типа (см. DE 4118896 A1). Данный датчик измерения уровня масла производит электрический сигнал, соответствующий уровню масла в накопительном маслосборнике, с возможностью передачи его дальше, например, в вычислительный блок. Поплавок позиционирован в соответствии с уровнем масла в маслосборнике. Поплавок взаимодействует через шток с катушкой сопротивления для установки разных величин сопротивлений.
Проблематичным в таком механически действующем датчике измерения уровня масла является его надежность. Данный датчик измерения уровня масла склонен к заклиниванию, к деформации штока и к проникновению масла в полость поплавка. Протечке поплавка и деформации штока сильно способствуют наличие большого количества пульсаций давления в масляной системе, а также высокие рабочие температуры и увлажнение масла, особенно при эксплуатации транспортного средства в тяжелых условиях.
Известен маслозаполненный винтовой компрессорный модуль (см. Установка компрессорная винтовая LE-25.10.1.006-00 AT LOK NEXT, Руководство по эксплуатации LE-25.10.1.006-00 AT LOK NEXT, г. Королев, 2021 г.). Данный маслозаполненный винтовой компрессорный модуль включает электродвигатель, компрессорный блок с ведущим и ведомым винтообразными роторами, размещенными в корпусе компрессорного блока, и устройство для контроля уровня масла. При этом устройство контроля уровня масла выполнено с помощью электронного 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 LMTxlx.
Недостатком указанного маслозаполненного винтового компрессорного модуля является относительно большая погрешность показаний уровня масла устройством контроля уровня масла, выполненного с помощью электронного датчика, работающего по принципу импедансной спектроскопии, связанная с зависимостью значений электрического импеданса от температуры масла и масловоздушной смеси. Также недостатком является относительно избыточность информации, выдаваемой электронным датчиком.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является индикатор уровня масла для винтового компрессора (см. Патент на изобретение РФ №2562693, кл. G01F 23/292, опубл. 10.09.2015, Бюл. №25, заявка №2012148733/28 от 13.04.2011). Упомянутый винтовой компрессор может применяться в транспортных средствах. Он имеет маслосборник. Масло постоянно нагнетается винтовым компрессором для смазывания и охлаждения движущихся деталей. В процессе эксплуатации уровень масла в корпусе компрессорного блока может сильно изменяться. Например, при простое или в режиме холостого хода уровень масла достигает относительно высокой величины, выше минимального уровня, а при последующем переключении на эксплуатацию с нагрузкой уровень масла может подняться или даже упасть ниже минимального уровня. Такие колебания, в частности, к минимальному уровню усиливаются из-за протечек или естественного расхода. Также на уровень масла в корпусе компрессорного блока влияют условия эксплуатации, например, перекосы и ускорения-торможения (плескание). Маслосборник имеет резьбовое отверстие, расположенное на высоте минимального уровня масла. В указанное отверстие ввинчено монтажное устройство с уплотнителем. В монтажное устройство вклеен оптический датчик, при этом оптика направлена внутрь маслосборника. Оптический датчик посылает и регистрирует световые сигналы, которые изменяются в зависимости от наличия или отсутствия масла в месте расположения оптического датчика. Для обработки этих сигналов выполнено устройство анализа данных, соединенное с оптическим датчиком сигнальными шинами с надетым на них защитным шлангом.
Недостатком известного индикатора уровня масла винтового компрессора являются сложность конструкции из-за применения монтажного устройства и применения клеевых соединений, избыточность представляемой оптическим датчиком информации о текущем уровне масла, так как в процесс эксплуатации достаточно информации только о наличии масла выше или ниже минимального уровня. Также недостатком является то, что контроль уровня масла производится не непосредственно в компрессорном блоке, а маслосборнике, расположенном в удалении от компрессорного блока и соединенного с ним через систему маслопроводов, что приводит к повышению погрешности измерений, особенно при эксплуатации, вызывающей перекосы и ускорение торможения (плескание). Недостатком также являются отсутствие обработки световых сигналов непосредственно в оптическом датчике и необходимость наличия устройства для анализа данных с сигнальными шинами с надетым на них защитным шлангом.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленной полезной модели, является обеспечение оперативного дистанционного контроля о наличии масла выше минимального уровня в маслозаполненном винтовом компрессорном модуле с пульта приборов машиниста/оператора. При этом исключается влияние на контроль образования 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 компрессорном модуле, включающем электродвигатель, компрессорный блок с ведущим и ведомым винтообразными роторами, размещенными в корпусе компрессорного блока, и устройство контроля уровня масла, устройство контроля уровня масла выполнено с помощью оптического сигнализатора уровня. При этом работа оптического сигнализатора уровня основана на использовании принципа изменения показателя преломления на границе перехода двух сред. Устройство контроля уровня масла установлено в корпусе компрессорного блока на высоте регистрации минимального уровня масла в корпусе компрессорного блока. На выходе оптического сигнализатора уровня его электрическая схема вырабатывает логический сигнал и дистанционно передает по CAN-шине системы управления и контроля транспортным средством на панель приборов водителя/оператора. В качестве оптического сигнализатора уровня применен предельный выключатель уровня IL-OSS-BA.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен маслозаполненный винтовой компрессорный модуль;
на фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 изображен разрез Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 4 изображена схема прохождения света в оптической головке оптического сигнализатора уровня при окружении его контактной части воздухом;
на фиг. 5 изображена схема прохождения света в оптической головке оптического сигнализатора уровня при окружении его контактной части маслом.
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 компрессорный модуль 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 оптического сигнализатора уровня 9. В качестве оптического сигнализатора уровня применен предельный выключатель уровня IL-OSS-BA.
В маслозаполненном винтовом компрессорном модуле 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 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 маслозаполненного винтового компрессорного модуля резьбовая пробка 13 находится во ввернутом в маслозаливную горловину 12 положении. Датчик уровня 9 оснащен контактной частью 17, включающей оптическую головку 18. Контактная часть 17 введена в корпус 5 компрессорного блока 2 и закреплена гайкой 19. Уплотнение установки оптического сигнализатора уровня 9 произведено уплотнительной прокладкой 20. Оптический сигнализатор уровня 9 подключен кабелем 21 к CAN-шине 22 (не показано) системы управления и контроля транспортным средством 23 (не показано) с возможностью передачи логического сигнала на панель приборов водителя/оператора 24 (не показано). Оптическая головка 18 оснащена излучателем 25 и приемником 26 луча света 27, а сам оптический сигнализатор уровня 9 - электрической схемой 28 (не показано) для выработки логического сигнала о состоянии уровня масла.
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 происходят 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, представляющей 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 компрессорного модуля в пределах между допустимыми максимальным и минимальным уровнями 15 и 16. Это обеспечивается начальным заливом масла в корпус 5 компрессорного блока 2, а в процессе эксплуатации необходимо исключить снижение уровня масла 10 ниже допустимого минимального уровня 15 масла 10. Это обеспечивается оптическим сигнализатором уровня масла 9, в частности предельным выключателем уровня IL-OSS-BA. Оптический сигнализатор уровня масла 9 работает на изменении показателя преломления на границе перехода двух сред, одна из них - расположенная в контактной части 17 оптическая головка 18, а вторая - непосредственно окружающая в полости корпуса 5 окружающая среда. Окружающая среда может быть воздушной в случае, когда уровень масла 10 не достигает контактной части 17 оптического сигнализатора уровня 9, и жидкостной, при достижении маслом 10 уровня свыше минимального уровня 15. Излучатель 25 формирует луч света 27, приемник 26 анализирует интенсивность его отражения, а электрическая схема 28 (не показана) выдает логический сигнал. В случае, когда контактная часть 17 окружена воздухом, внутри оптической головки 18 происходит преломление таким образом, что создается полное отражение луча света 27. При этом отраженный луч света 27 попадает в приемник 25. В случае если контактная часть 17 оптического сигнализатора уровня 9 окружена маслом 10, на отражение светового луча 27 влияет показатель преломления масла 10. Фактически весь луч света 27 проникает через оптическую головку 18 в полость корпуса 5 компрессорного блока 2, не попадая в приемник 26. Передача логического сигнала 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). При этом о достижении критически минимального уровня 15 масла 10 на панели приборов водителя/оператора 24 (не показано) формируется световой, звуковой, или иной сигнал, или их комбинации, предупреждающие обслуживающий персонал. Тем самым обеспечиваются дистанционный оперативный контроль уровня масла без остановки маслозаполненного винтового компрессорного модуля и безопасность, надежность и долговечность маслозаполненного винтового компрессорного модуля. При этом исключается влияние на контроль уровня маслообразования при запуске маслозаполненного винтового компрессорного модуля масловоздушной смеси.