用于感测压缩机中的油的方法及设备的制造方法
【专利说明】用于感测压缩机中的油的方法及设备
[0001]本发明总体上涉及用于感测压缩机中的油的方法及设备。
[0002]压缩机用于工业环境中以及家居环境中的多个技术领域，主要用于增大气体或液体的压力。在前述应用领域中的任一应用领域中，压缩机在运行时间期间都应当提供稳定的性能。因此，重要的是不断地监测压缩机中的油的润滑特性以允许压缩机平稳地运行。在压缩机运行期间，压缩机可能会泄漏油，例如由于污染物而使油的质量可能会劣化，和/或例如在污物阻塞油通道的情况下而使油可能不能够被传输至所有的必需区域。在所有前述情形中，压缩机的运行将会受到不利的影响。
[0003]US 6,276,901 BI描述了这样的一种方案:将窥镜和光学传感器结合在密闭式压缩机的外壳中以允许既能够目测油位又能够自动地感测油位。然而，通过使用所提出的将窥镜与传感器相结合的方案只能够检查油位。通过这些装置确认不了其它问题，比如油的质量劣化问题或油传输问题。
[0004]US 2006/0013697 Al描述了这样的一种压缩机，该压缩机使用传感器对压缩机内的油表面的位置进行检测。该检测是通过如下方式而完成的:通过安装在该压缩机的油槽中的两个温度传感器用以一方面检测气体制冷剂的温度以及另一方面检测油的温度。然后基于油与制冷剂之间的温度差而确定油表面的位置。同样，这个方法只能够帮助监测油位而解决不了上述其它问题。
[0005]因此，需要能够有效地感测压缩机中的油并且还能够考虑到上述润滑问题。通过根据独立权利要求1的方法和根据独立权利要求8的设备能够满足这种需要。
[0006]根据本发明的方法包括:确定压缩机内的油的温度;确定压缩机的可动部件处的温度；以及基于对确定出的油的温度和确定出的可动部件处的温度的分析，推断压缩机是以安全模式运行还是以彳_安全模式运行。
[0007]这种压缩机在不同的运行状况下以及在不同的环境状况下以不同的状态运行。例如能够通过压缩机的不同的速度来实现不同的状态。不同的运行状况例如可以由不同的吸入温度和/或吸入压力来限定。就环境状况而言，压缩机例如能够在诸如-30摄氏度至60摄氏度的环境温度之类的环境状况下被使用。这会有如下结果:在一些状况下以一些状态运行时，一些温度表示压缩机的即将到来的错误运行，而在其它状况下以同样的状态运行时，同样的温度表示压缩机的安全运行。
[0008]本发明通过使用至少两个温度用于进行分析来考虑这个问题一一压缩机是处于安全模式还是处于非安全模式。
[0009]根据本发明，压缩机内的油的温度被确定。此处，油用作润滑剂以减小压缩机可动部件之间的摩擦。作为替代或另外，油可以用于传热用途。由此，术语油指的是具有或不具有添加剂的任何矿物油或有机油，也指的是任何合成液体，即，指的是能够用于进行润滑和/或传热的任何种类的适合的方式。能够基于直接测量来确定压缩机内的油的温度，或者能够通过推断其它指示器来确定压缩机内的油的温度，其中，通过推断其它指示器来确定压缩机内的油的温度的方式也可以称为间接测量。能够通过任何适合的温度传感器(比如通过热电偶或热敏电阻)来执行直接测量。例如，能够基于例如通过对其它贮油器或栗或油槽的壁部或其它部件的温度进行测量而在油的附近处测得的温度来推断油的温度。
[0010]在本发明的优选实施方式中，压缩机内的油的温度在压缩机的收集油的区域中被确定。例如，压缩机的收集油的区域能够是压缩机中的油槽。优选地，该温度在收集油的区域的下部中被确定。对于油槽而言，收集油的区域的下部能够在油槽的底部处，从而即使没有剩余多少油，测量的将是油的温度而不是周围环境的温度。然而，压缩机中还有能够确定油的温度的若干其它区域，例如在其它贮油器或油栗中。
[0011]根据本发明，压缩机的可动部件处的温度也被确定。如结合油的温度所论述的，能够基于直接测量来确定可动部件处的温度，或者能够通过推断其它指示器(即通过间接测量)来确定可动部件处的温度。优选地，可动部件是在压缩机外壳内至少在压缩机运行期间运动的部件。这种可动部件会进行运动，比如旋转、来回移动、绕动运动或者这些运动的组合。确定可动部件处的温度还可以包括确定可动部件自身的温度。替代性地，确定可动部件的温度例如可以包括确定相配合的固定部件的温度。优选地，尽可能地接近与可动部件接触的表面来测量相配合的固定部件的温度。上述示例给出了可动部件处的温度的直接指示或至少间接指示。可以通过非接触温度测量(例如通过红外测量传感器的简便性)来执行可动部件处的或可动部件的温度的确定。
[0012]根据本发明的优选实施方式，可动部件的至少一部分通过油被润滑。然而，能够采用另外的实施方式。例如，能够通过油来润滑这样的部件:该部件的运动与可动部件相关。与可动部件相关的这种部件例如可以是可枢转运动的部件的轴线。应当指出的是，术语油是根据上述论述来使用的。优选地，用于进行润滑的油与温度被确定的压缩机内的其余的油——例如油槽中的油——直接液体接触，从而用于进行润滑的油与压缩机中的其余的油是同一油。然而，在另一示例中，用于对可动部件或与可动部件相关的部件进行润滑的油也可以与压缩机中的其余的油仅间接连接，例如，这两种油可以只通过热交换器而接触。由此，这两种油也可以是不同的油。
[0013]根据本发明，基于油的确定出的温度并且基于可动部件处的确定出的温度来推断压缩机是以安全模式运行还是以非安全模式运行。优选地，如本发明中使用的术语非安全模式表示如下当持续一定时间段时将会对整个压缩机或者至少对压缩机的部件造成严重损害的压缩机运行状态。出现非安全模式的一个原因可能是润滑不足，而不管润滑不足是否是由油的损失、可能由于油/制冷剂混合物中的制冷剂的含量高而引起的油的劣化的质量和/或由于油流的阻断所造成的，润滑不足会使压缩机上的一些部件过热。出现非安全模式的另一原因会是液体回流到压缩机中。
[0014]安全模式和非安全模式被描述为互斥的替代性模式，从而当仅推断出这两种模式中的一种模式时足以。然而，在本发明的优选实施方式中，可以推断出两种模式一一即，安全模式和非安全模式。在另外的优选实施方式中，可以基于油的温度的确定、基于可动部件处的温度并且根据需要基于另外的指示来推断额外的模式。本领域技术人员知道如何基于所述两个温度而推断出一种模式或更多种模式的若干种方法，并且知道所述两个互斥的替代性模式之间的哪种模式可能是必需的。例如，可以使用具有限定安全模式或非安全模式或另外的模式的油的温度范围和可动部件处的相关的温度范围的数据库。在另外的示例中，可以使用用以基于确定出的温度而对安全值进行计算的等式，其中，所述安全值在与安全值边界比较时会指示压缩机是以安全模式运行还是以非安全模式运行。
[0015]尽管根据本发明的方法的两个步骤与确定温度相关，但都不必确定实际的摄氏或华氏温度。如果确定出任意的物理性质的物理量就足够，确定出任意的物理性质的物理量允许推测出温度。
[0016]在另外的优选实施方式中，当压缩机中的油与用于对可动部件或可动部件的至少一部分进行润滑的油液体接触时，则会有油行进所沿着的油路。这种油路可以大部分在压缩机内。然而，油路的一些部分也能够在压缩机的外壳外。在压缩机运行期间，油可以至少暂时沿着油路行进。在本发明的优选实施方式中，油沿着油路行进而对可动部件或与可动部件相关的部件进行润滑。在油路中，油能够通过摩擦力从一个区域——例如收集油的区域一一被传输至需要润滑的至少一个区域。替代性地，可以通过其它适合的装置(比如通过真空栗、叶轮栗或离心栗)来传输油。
[0017]在另外的优选实施方式中，结合本发明使用的压缩机是涡旋式压缩机。在涡旋式压缩机中，两个交错的涡旋件负责吸入流体、压缩流体以及排放被压缩了的流体。交错的涡旋件中的一个涡旋件可以是固定的，而另一涡旋件在固定着的涡旋件内偏心地绕动。绕动涡旋件可以相对于固定的轴承一一例如止推板一一绕动。两个涡旋件也可以共同旋转以实现相对运动。有利地，涡旋式压缩机比常规的压缩机一一比如往复式压缩机或斜盘式压缩机一一更可靠。然而，也可以结合其它压缩机技术一一比如螺杆式压缩机或活塞式压缩机--来使用本发明。
[0018]在另外的优选实施方式中，可动部件是涡旋式压缩机的绕动涡旋件。此处，绕动涡旋件将相对于止推板绕动。由于绕动涡旋件的绕动运动和止推板上的轴向载荷而会对绕动涡旋件和止推板的接触表面产生很高的力。因此，必须在压缩机运行期间始终对绕动涡旋件和止推板的接触表面进行很好的润滑。发明人发现润滑不足会导致可动部件处一一即，在该示例中为绕动涡旋件处一一的温度快速升高。因此，例如可以确定绕动涡旋件的温度。可以通过非接触测量的简便性来确定绕动涡旋件的温度。替代性地，温度传感器可以是绕动涡旋件的一部分以确定绕动涡旋件的温度。
[0019]本发明利用了如下发现:压缩机中的可动部件处的温度与油的温度(特别地收集油的区域一一例如油槽一一中的油的温度)之间的关系指示可动部件处的润滑是充分还是不充分。存在这种情况是因为可动部件处的润滑不足将会增大摩擦力并且因此可动部件及相关部件处的温度将会上升。然而，仅可动部件处的高温或低温并不始终指示非安全模式。因此，压缩机中的油的油温度用作进一步的参考。这能够消除变化的状态和/或状况对确定压缩机是以哪种模式运行的确定性所可能造成的不良的影响。这尤为重要，因为压缩机可能会在不同的环境状况中被使用。另外，这也能够消除不同的运行状况一一比如吸气温度和/或压力一一对运行模式的确定所可能造成的不良的影响。
[0020]根据本发明，能够使用额外的参数或指示器来推断压缩机的模式。例如可以使用吸入温度、排放温度、吸入压力和/或排放压力。所有这些参数或指示器有助于推断压缩机的模式，因为所有这些参数或指示器将可能相对于不同的压缩机运行模式而相应地改变。关于压缩机的运行模式的信息有助于防止如下这种情况:尽管压缩机以安全模式运行，但仍检测到润滑问题。例如，在紧接着启动压缩机之后的时间段中，两个确定的温度可能不会以相同的速度改变并且因此可能会造成非安全模式检测。如果存在快速转换，情况亦是如此。例如，压缩机可能处于瞬时运行模