RU212407U1

RU212407U1 - OIL FILLED SCREW COMPRESSOR

Info

Publication number: RU212407U1
Application number: RU2021135007U
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Силантьев; Федор Борисович Рубан; Сергей Сергеевич Самойлов
Original assignee: Сергей Сергеевич Самойлов
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2022-07-21

Abstract

Полезная модель относится к маслозаполненным винтовым компрессорам, применяемым в мобильных компрессорных установках, преимущественно в мобильных компрессорных установках транспортных средств. Маслозаполненный винтовой компрессор включает 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 электронного датчика уровня. Указанный датчик работает по принципу импедансной спектроскопии и выдает два логических сигнала на выходе, фиксирующих максимальный и минимальный уровни масла, и обеспечивает оперативный 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 датчика уровня применен бинарный датчик уровня LMTx1x или его аналоги. Полезная модель направлена на обеспечение дистанционного контроля и мониторинга уровня масла в маслозаполненном винтовом компрессоре с пульта приборов машиниста/оператора. При этом на контроль не влияет 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.

The utility model relates to oil-filled screw compressors used in mobile compressor units, mainly in mobile compressor units of vehicles. The oil-filled screw compressor includes an electric motor, a compressor unit with a leading and a driven helical rotors located in the compressor unit housing, and an oil level control device. The oil level control device is made using an electronic level sensor. The specified sensor operates on the principle of impedance spectroscopy and produces two logical output signals that record the maximum and minimum oil levels, and provides operational remote control and monitoring of the oil level by transmitting data via the CAN bus of the vehicle control and monitoring system to the driver's / operator. As a level sensor, a binary LMTx1x level sensor or its analogues is used. The utility model is aimed at providing remote control and monitoring of the oil level in an oil-filled screw compressor from the instrument panel of the driver/operator. At the same time, the formation of an oil-air mixture during the start of the compressor does not affect the control. This provides the convenience of control and increased speed of response to emergency situations, security, reliability, durability and the ability to build a digital control and monitoring system.

Description

Полезная модель относится к маслозаполненным винтовым компрессорам, применяемым в мобильных компрессорных установках, преимущественно в мобильных компрессорных установках транспортных средств.The utility model relates to oil-filled screw compressors used in mobile compressor units, mainly in mobile compressor units of vehicles.

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.Gear reducers are known (see Anfimov M.I. Gearboxes. Design and calculation: Album. - 4th ed., Revised and added. - M .: Mashinostroenie, 1993. - 464 p.: ill.): cylindrical, conical, worm, planetary, combined, and so on, which are mechanisms for transmitting power by rotation. Gear reducers are widely used in technical systems. To ensure the reliability and durability of the gear reducer, reduce power losses due to friction and reduce the intensity of wear of rubbing surfaces, as well as to protect against seizing, scuffing, corrosion and better heat removal, the rubbing surfaces of the parts of the gear reducer must be provided with reliable lubrication. Currently, a crankcase lubrication system is widely used for gear reducers, in which oil is poured into the gear reducer housing so that the gear rims are immersed in it. When the gears rotate, the oil is carried away by the teeth and sprayed with the formation of an oil mist, which is small oil particles sprayed in the air. Oil mist covers the surfaces of the parts located in the gear reducer housing and the walls of the gear reducer housing, providing reliable lubrication. As a rule, gear reducer housings are equipped with oil level monitors to monitor the oil level in the gear reducer housing in order to avoid overfilling during oil filling or an accident due to an accidental drop of the oil level below the submersible rotating part. In gear reducers, oil level control devices are rod oil indicators, oil drain plugs with conical threads, crane oil indicators, lamp oil indicators round and elongated made of transparent material, float oil indicators and tubular oil indicators (see Machine parts: Atlas of structures: Textbook for students of engineering specialties In 2 hours, part 2 / B. A. Baikov, V. N. Bogachev, A. V. Boulanger and others, edited by Professor D. N. Reshetov, Doctor of Technical Sciences. - 5th ed., revised, and additional M .: Mashinostroenie, 1992. - 296 pp., ill., sheet 478 and Reshetov D.N. Machine parts: A textbook for students of engineering and mechanical specialties of universities. - 4th ed., revised and additional - M .: Mashinostroenie, 1989. - 496 p.: ill., p. 404). To control the oil level, oil drain plugs and crane oil indicators are installed in pairs.

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.The disadvantage of the known gear reducers used in technical systems with the above mechanical oil gauges is the inability to concentrate the oil level control and technical system controls in one place, convenient for operator review and manipulation. Also a big disadvantage is the inability to connect oil level control devices to a digital control and monitoring system of the technical system, if any.

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.The closest in technical essence to the claimed utility model is an oil-filled screw compressor with a direct electric drive (see RF patent for utility model No. 167242, class F04C 18/16, F04C 23/02, publ. application No. 2016116814 dated 04/28/2016). Said oil-filled screw compressor includes an electric motor, a compressor unit with a leading and a driven helical rotor, and a device for connecting the end of the rotor shaft of the electric motor and the leading helical rotor. The electric motor is made with a mounting flange, with one end bearing support and with a hollow rotor shaft, at one end of which a conical seat is formed. A threaded hole is made in the leading helical rotor. The device for connecting the end of the motor shaft and the leading helical rotor is a set of a hollow cone, mounted on the end of the leading helical rotor with the help of a key connection and inserted into the conical socket of the motor rotor shaft to form a conical friction joint, a tension pin passed through the cavity of the motor rotor shaft, one end of which is screwed into the threaded hole of the leading helical rotor, and a mounting nut is screwed onto the other end for tightening through the pressure washer of the conical friction connection. In this case, the function of the second end bearing support of the electric motor is performed by the front bearing support of the leading helical rotor. This technical solution is implemented in the screw locomotive compressor LE 25-8 ATLok (see Screw compressor unit LE 25-8 ATLok. Operating manual LE 25-8 ATLok RE. Korolev, 2015). Screw locomotive compressor LE 25-8 ATLok is oil-filled. This screw compressor uses a crankcase lubrication system with the formation of an oil-air mixture, in which the lower part of the driven rotor is immersed in an oil bath. Filling with oil of the compressor block body is carried out through the filler neck to a certain level and is controlled through the filler neck. After filling the oil, the filler neck is closed with a screw plug. Oil indicators are not used in this screw compressor. The function of the oil level control device is performed by the filler neck. The oil level in the compressor block is an important safety factor during operation. Therefore, it must be in the process of operation of the compressor within the limits between the permissible maximum and minimum values. The oil level is checked periodically when the electric motor is stopped after the oil has completely settled from the air-oil mixture with the screw plug turned out through the filler neck along the characteristic outlines of the filler neck cavity. After checking the oil level, the screw plug is screwed back into the filler neck.

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.A disadvantage of the known screw compressor is the likelihood of dirt and foreign objects getting into the compressor unit housing through the filler neck with the screw plug turned out during the oil level control, the inability to carry out operational control and monitoring remotely from the instrument panel of the driver/operator of the vehicle.

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.The technical result achieved with the claimed utility model is the provision of operational remote control and monitoring of the oil level in an oil-filled screw compressor from the instrument panel of the driver/operator. This eliminates the influence on the control of the formation of an oil-air mixture when starting the compressor. This provides the convenience of control and increased speed of response to emergency situations, security, reliability, durability and the ability to build a digital control and monitoring system.

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.The technical result is achieved by the fact that in an oil-filled screw compressor, which includes an electric motor, a compressor unit with a driving and driven helical rotors located in the compressor unit housing, and an oil level control device, the oil level control device is made using an electronic level sensor. The specified sensor operates on the principle of impedance spectroscopy with the issuance of two logical signals corresponding to the maximum and minimum oil levels, and provides remote control and monitoring of the oil level by transmitting data via the CAN bus of the vehicle control and monitoring system to the driver / operator instrument panel. As an electronic oil level sensor, a binary LMTx1x level sensor or its analogues was used.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, гдеThe essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where

на фиг 1 изображен маслозаполненный винтовой компрессор;Fig 1 shows an oil-filled screw compressor;

на фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг. 1;in fig. 2 shows section A-A in Fig. one;

на фиг. 3 изображен разрез Б-Б на фиг. 1.in fig. 3 shows a section B-B in Fig. one.

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.Due to the fact that the graphic images of the figures of the claimed utility model are difficult to read with the vertical arrangement of the long sides of the sheet, it was advisable to arrange the sheets horizontally, which made it possible to significantly enlarge the drawings.

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).The oil-filled screw compressor includes an electric motor 1, a compressor unit 2 with a driving and a driven helical rotors 3 and 4, placed in the casing 5 of the compressor unit 2, and an oil level control device 6. On the helical rotors 3 and 4, helical surfaces 7 and 8 are made, respectively. Touching the screw surfaces 7 and 8 in the absence of lubrication is unacceptable, therefore, a minimum gap is left between them, which is filled during operation with an oil wedge. The oil level control device 6 is located in the housing 5 of the compressor block 2 and is made using an electronic level sensor 9. A binary LMTx1x level sensor or its analogues is used as an electronic level sensor 9. The screw compressor uses a crankcase lubrication system, in which oil 10 is poured into the housing 5 of the compressor unit 2 to form an oil bath 11 so that the lower part of the helical surface 8 of the driven helical rotor 4 is immersed in the oil bath 11. In addition to lubricating parts and creating an oil wedge between the screw surfaces 7 and 8, the oil 10 is designed to remove the heat induced during the air compression process and hydraulically seal the gaps in the compressor unit 2. The oil 10 is filled through the oil filler neck 12 with the screw plug 13 removed with the sealing gasket 14. At the same time, the oil level 10 must be between the permissible minimum and maximum levels 15 and 16. During the operation of the screw compressor, the screw plug 13 is in the position screwed into the oil filler neck 12. The level sensor 9 is equipped with a probe 17 having a tip 18. The probe 17 is inserted into the housing 5 of the compressor unit 2 and fixed with a nut 19. The installation of the electronic level sensor 9 is sealed with a gasket 20. The electronic level sensor 9 is connected by cable 21 to the CAN bus 22 (not shown) vehicle control and monitoring system 23 (not shown) with the ability to transfer data to the instrument panel of the driver/operator 24 (not shown).

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.It works as follows. The helical surfaces 7 and 8 of the helical rotors 3 and 4 and the walls of the housing 5 form working chambers in which, during the rotation of the helical rotors 3 and 4, air is sucked, compressed and blown. After turning on the electric motor 1, during the rotation of the driven helical rotor 4, the oil 10 is entrained by the helical surface 8 and is sprayed with the formation of an oil-air mixture, which is small particles of oil 10 sprayed in air, and an oil wedge is formed between the helical surfaces 7 and 8 of the helical rotors 3 and 4 preventing dry friction. The air-oil mixture covers the surfaces of the parts located in the housing 5 of the compressor block 2 and the walls of the housing 5, providing reliable lubrication of the rotating parts. The oil level 10 in the compressor block 2 is an important safety factor in operation. Therefore, it must be in the operation of an oil-filled screw compressor between the permissible maximum and minimum levels 15 and 16. The electronic level sensor 9 works according to the method of impedance spectroscopy. It evaluates the electrical behavior of a controlled air-oil mixture in the frequency range from 50 to 200 MHz by measuring its electrical impedance (complex electrical resistance). The tip 18 of the probe 17 of the level sensor 9 creates an electric field that reacts to the air-oil mixture. The electronic level sensor 9 is binary. It outputs two logical signals corresponding to the minimum and maximum oil levels 10 in housing 5 of compressor unit 2. Data is transmitted via cable 21 and CAN bus 22 (not shown) of the vehicle control system 23 (not shown) to the driver/operator instrument panel 24 (not shown). This ensures remote operational control and monitoring of the oil level without stopping the oil-filled screw compressor and the safety, reliability and durability of the oil-filled screw compressor. This eliminates the influence on oil level control of the formation of an oil-air mixture when starting the compressor.

Claims

1. An oil-filled screw compressor, including an electric motor, a compressor unit with a leading and driven helical rotors located in the compressor unit housing, and an oil level control device, characterized in that the oil level control device is based on an electronic level sensor operating on the principle of impedance spectroscopy and issuing two logical signals corresponding to the minimum and maximum oil levels, with operational remote control and monitoring of the oil level by transmitting data from the electronic level sensor via the CAN bus of the vehicle control and monitoring system to the driver / operator instrument panel.

2. An oil-filled screw compressor according to claim 1, characterized in that a binary LMTx1x level sensor or its analogues operating on the principle of impedance spectroscopy is used as an electronic level sensor.