测量高温下介质液位的装置、容器、制冷机或制冷循环的制作方法

1.本发明涉及一种用于测量容器中热介质(特别是油)的液位的装置，包括这种装置的容器，以及包括这种装置的制冷机或制冷循环。


背景技术：

2.现有技术中已知具有不同构造的用于测量介质的液位的装置。这种装置包括测量仪器，其具有不同的测量技术可用于液位的电子检测。例如，基于浮子的、光学的或声学的测量技术是很普遍的。用于测量介质的液位的装置被用于机器或系统中，这些机器或系统需要被持续供给介质，特别是润滑剂或油，以实现安全和有效地运行。因此，对液位的可靠监测是绝对必要的。
3.制冷机，特别是螺杆式压缩机，通常布置在油分离器的下游，以避免在连接的制冷循环中出现油锤作用(oil hammer)。在那里分离出来的油处于高压和高温下并被送回制冷机。
4.这种用于测量液位的装置在过去被证明是有用的，但高压和高温带来了特别的挑战。例如，在制冷机中，所使用测量仪器的容许温度经常在测量点被超过，并且无法可靠地确定液位。
5.这即是本发明的用处所在。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提出一种用于测量容器中热介质的液位的装置，其以一种有利的方式消除了现有技术中已知的缺点。即使在介质的高温和高压下，该装置也应能够进行可靠的液位测量，此外，该装置还应不易受容器中介质的波形运动的影响。
7.这些目的通过本技术的用于测量容器中热介质的液位的装置和具有本技术所述装置的容器，以及包括具有权利要求14特征的这种装置的制冷机或制冷循环来实现。
8.本发明的进一步有利配置在从属方案中具体说明。
9.根据本发明的用于测量容器(特别是制冷机的油底壳)中高温介质(特别是润滑介质、优选地是油)的液位的装置具有带有测量室的测量单元以及用于确定测量室中的液位的液位测量仪器，以及用于将测量单元以一定距离连接到容器并用于在容器与测量室之间交换流体的连接构件。此外，连接构件具有附接适配器和连接适配器，附接适配器带有用于紧固到容器的装置，连接适配器带有用于连接到测量单元的装置，附接适配器和连接适配器通过至少两条连接管路沿轴线以一定距离布置。
10.本发明所基于的思路是，通过连接构件将测量单元布置在与装有热介质的容器有一定距离的地方。至少两条连接管路中的至少一条被配置为升高或降低测量室中的液位，并且至少两条连接管路中的至少另一条被配置为对测量室进行充气和排气。介质温度的冷却或降低发生在连接管路的长度上，可以根据用途确定连接管路的长度以冷却介质。
11.本发明的一个优选的改进提出，至少两条连接管路可以通过对流来冷却。为此目
的，可以将至少两条连接管路捆扎和/或分开。至少两条连接管路优选水平地排列和/或独立的(free-standing)，由此可以实现特别优秀的对流冷却，特别是在圆形横截面的情况下。各个连接管路既可以是分开的，或者至少两条连接管路可以是捆扎在一起的。在本发明的范围内还可以设想连接管路具有增大的表面积(例如通过冷却肋、冷却翅片或类似的部件)。
12.此外，如果提供至少四条、优选地为五条、甚至更优选地为六条或更多的连接管路，并且若可以，更优选地，连接管路平行于和/或对称于轴线布置，则已被证明是有优势的。特别是，提供两条以上的连接管路是有优势的。附接适配器不必精确对准以固定到容器上，而是可以在固定后保持在任何位置，特别是通过将其拧入或拧上。多条连接管路可确保测量室中的液位可始终通过至少一条连接管路升高或降低，并且至少另一条连接管路可对测量室充分地充气或排气。
13.正如本发明的一个优选的改进所提出的，收集室被布置在至少两条连接管路和测量室之间，并将至少两个连接管路相互连接。收集室流体地置于测量室和至少两条连接管路之间，并与测量室相通。测量室中的液位通过收集室被升高或降低，并且测量室被充入气体或排出气体。收集室作为容器与测量室之间或至少两条连接管路与测量室之间的阻尼器，并防止容器中的介质的波形运动传递到测量单元中的测量室。
14.本发明的一个优选的改进提出，收集室由围绕纵向轴线延伸的收集通道形成。收集室或形成收集室的收集通道可以是椭圆形、环形或多边形的，并且也可以完全或仅部分地围绕纵向轴线延伸。收集室优选地将所有的至少两条连接管路彼此连接。
15.进一步地，如本发明所提出的，如果收集室被连接适配器和/或测量单元形成或包围，则将是有优势的。优选地，在面向测量单元的一侧之上的连接适配器和/或在面向连接适配器的一侧之上的测量单元可以具有形成收集室的凹部，该至少两条连接管路在其中打开或可以打开。收集室可以通过连接适配器和测量单元的相应配置来封闭，并且也可以通过一个或多个密封件的方式与环境封闭。通过这样的方式，可以简单且廉价地生产收集室。
16.本发明的一个改进提出，测量室通过入口和出口连接到收集室。测量室的入口和/或出口也均具有/具有流通横截面。该流通横截面可以小于该至少两条连接管路中的至少一条的横截面。优选地，入口和/或出口的流通横截面可以小于该至少两条连接管路的横截面的总和。由于流通横截面较小，使得收集室的阻尼增加。应当注意的是，入口和/或出口的流通横截面不应选择得太小，以避免测量装置的过度惯性。
17.进一步地，如果将该至少两条连接管路(优选地为每条)的长度与内径的比值选择得大，则会是有优势的。特别是，“长度与内径之比”优选地大于5，更优选地大于10，甚至更优选地大于20或更大。大的“长度与内径之比”会导致介质中的波形运动受到抑制。
18.此外，如果测量单元可以相对于连接适配器围绕轴线旋转，则被证明是有优势的。旋转接头优选地形成在测量单元和连接适配器之间，这使得测量单元可以围绕轴线旋转用于垂直对准(无论连接构件在容器处的对齐情况如何)。旋转接头可通过连接适配器处和测量单元处的平面区域的配合而形成。尤其有优势的是，若另外提供了固定装置，则通过该固定装置可以将测量单元相对于连接适配器固定，以防止测量单元不当地旋转。固定装置优选地同时还是安装装置，通过它可将测量单元紧固到连接装置上。
19.正如另一个有优势的实施例所提供的，用于测量的装置可以具有油枪。油枪能够
使油被送入容器中，优选地通过该装置送入。该装置可以是液位管理系统，并且既可以监测液位，又可以使容器中的介质被重新注满。为此，该装置可以具有相应的控制器和/或致动器，例如阀门。油枪优选地被定向为平行于至少两条连接管路之间的轴线。特别是，优选地若油枪与轴线同轴排列，并且更优选地在轴线中穿过连接适配器而突出，并且甚至更优选地突出超过连接适配器的自由端。
20.正如本发明的一个改进所提出的，液位测量仪是基于浮子的。替代地或附加地，液位测量仪可以具有光学、声学、磁传感器系统，例如通过霍尔传感器，用于确定测量室中的液位。
21.进一步地，更有利的，如果测量室具有观察窗或观察镜，则通过其可以直观地观察测量室中的液位。
22.本发明的另一个方面涉及一种具有上述用于测量液位的装置的容器。该容器优选为适于容纳在高温下的介质的耐压容器。
23.本发明的另一个方面涉及一种制冷循环或制冷机，特别是一种制冷压缩机，或制冷循环的油分离器，其具有前述用于测量容器中介质液位的装置。该容器优选地由制冷机的油底壳形成。
附图说明
24.下面将参照附图详细描述根据本发明的用于测量介质的液位的装置的示例性实施例，其中：
25.图1示出了一个示意性且极大地简化的制冷循环，该循环具有两个热交换器、一个制冷机、一个带有用于测量液位的装置的油分离器以及一个膨胀元件；
26.图2示出了带有用于测量液位的装置的油分离器的放大图；
27.图3示出了根据图1所示的压缩机的放大图，其具有用于测量液位的装置；
28.图4示出了根据图1至图3所示的用于测量液位的装置的立体图；
29.图5示出了根据图1至图3所示的安装在压缩机或油分离器上的用于测量液位的装置的截面图；
30.图6示出了根据图1至图3所示的安装在压缩机或油分离器上的用于测量液位的装置的截面图，以及
31.图7示出了用于测量液位的装置的改进，其具有油枪。
32.相同或功能相同的部件以相同的附图标记标示。此外，并非所有相同或功能相同的部件在图中都设有附图标记。
33.附图标记说明：
34.1-装置
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2-制冷机
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3-制冷循环
35.4-油分离器
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5-容器
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6-第一热交换器
36.7-第二热交换器
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8-膨胀元件
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9-管路
37.10-测量单元
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11-第一外壳部件
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12-第二外壳部件
38.13-第三外壳部件
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14-第一连接装置
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15-测量室
39.16-入口
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17-出口
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19-观察窗
40.20-测量仪器
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22-浮子
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25-收集室
41.26-收集通道
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30-连接构件
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35-附接适配器
42.36-第二连接装置
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37-容纳部
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38-通孔
43.40-连接管路
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45-连接适配器
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47-容纳件
44.48-通道开口
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51-壁
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52-附接件
45.60-喷枪
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x-轴线
具体实施方式
46.图1示出了一种制冷剂的制冷循环3，其具有一个设计成制冷机2的制冷压缩机，一个用于测量高温介质的液位的装置1的油分离器4，两个热交换器6、7以及一个膨胀元件8。来自制冷机2(特别是制冷压缩机)的制冷剂首先被引导到油分离器4，油分离器4将介质(特别是油)从制冷剂中分离出来，以避免油残留。
47.如图1所示，介质可以通过管路9被供应给制冷机2。油分离器4将油残留降低的制冷剂排出，优选地通过制冷剂出口排出，并且制冷剂从该处被引导到第一热交换器6并通过热耗散被冷却和/或液化。然后，制冷剂通过膨胀元件8被引导到第二热交换器7，热量能够被第二热交换器7中的制冷剂吸收。制冷循环3的制冷剂优选地是co2。
48.图2和图3示出了用于在容器5中测量高温介质的液位的装置1的一个示例性应用。在根据图2的示例中(与图1类似)，容器5由油分离器4形成。在图3中，容器5由制冷机2形成，其中容器5可以例如是制冷机2的油底壳。
49.图4至图7详细示出了根据图2和图3的用于测量高温介质的液位的装置1，其中可以看出装置1包括测量单元10和连接构件30。
50.如图5至图7所示，测量单元10包括测量室15和测量仪器20，其被配置为用于确定测量室15中的液位。测量仪器20可以使用一种或多种测量原理来确定测量室15中的液位。可能的测量原理例如但不限于是声学的(例如通过超声波)，光学的(特别是通过测量光束的传播时间)，或其他测量技术(例如通过浮子的方式)。在这一点上应当注意的是，测量仪器20将在下文中被描述为基于浮子的测量仪器20，但示例性实施例并不限于基于浮子的测量仪器20。
51.测量仪器20可以具有浮子22，其被布置在测量室15中以便可围绕浮子轴线24旋转。浮子22可以包括具有电子传感器(未示出)的磁体(未示出)，该电子传感器能够感应磁铁的磁场。测量室15中介质的液位指定了浮子22在浮子轴线24上的位置，电子传感器利用磁场检测浮子22在浮子轴线24上的位置，从而使得液位能够被确定。
52.测量单元10可以包括被称之为整体的外壳，该外壳由多个外壳部件11、12、13组成，其中第一外壳部件11、第二外壳部件12、以及第三外壳部件13在一方面可以包围测量室15，在另一方面可以被用来将测量单元10固定到连接装置30上。
53.根据图4，连接构件30包括附接适配器35、至少两条连接管路40以及连接适配器45。连接构件30的作用是将测量单元10布置在轴线x上距容器5一定距离处，并将介质从容器5转移到测量室15中，并且根据容器5中介质的填充液位m(参见图5)，测量室15中的液位被升高或降低。
54.根据图2至图7所示的示例性实施例，连接构件30具有六个连接管路40，这些连接管路40可以平行于轴线x并且相对于轴线x对称地布置。在这一点上应当注意，连接管路40
的数量可以根据需要选择，但是必须提供至少两条连接管路40，其可以布置成使得至少两条连接管路40中的一条可以升高或降低测量室15中的液位，并且至少两条连接管路40中的第二条被布置成使得测量室15可以被充气或排气。如果存在多于两条的连接管路40，则可以利用该多于两条连接管路40中的不止一条来升高和/或降低测量室15中的液位。然而，取决于测量室15中的填充液位，这个数值可以有变化。
55.连接构件30沿轴线x布置，附接适配器35和连接适配器45被布置在轴线x的相对侧上。轴线x优选地水平对齐。换句话说，轴线x优选地被定向为垂直于重力矢量。
56.附接适配器35被布置在连接构件30的面向容器5的一侧上并且设置成将装置1连接到容器5。附接适配器35可以优选地被设计为圆柱形插头并且具有第二连接装置36，其可以与容器5实现压力密封连接。在所示的示例性实施例中，第二连接装置36由螺纹形成，该螺纹可以拧入容器5上相应的附接件52中，或通过螺钉与其连接。
57.进一步地，附接适配器35具有多个通孔38，这些通孔38可以在远离容器5的一侧具有容纳部37，在每个容纳部中插入连接管路40并以压力密封的方式连接。
58.连接管路40优选地是由导热的(优选为金属的)材料制成的薄壁管，并且具有图中未示出的长度l和图中未示出的内径d，比率l/d≥10，优选地≥20，使得从容器向测量室15方向的波形运动被抑制。各个连接管路40优选地是独立的并且甚至更优选地是水平地排列，以便特别容易被对流冷却。连接管路40的长度l可以根据冷却需求来确定尺寸。
59.连接适配器45具有用于每条连接管路40的通道开口48。在面对附接适配器35的一侧，容纳件47可以形成在相应的通道开口48中，其中连接管路40以压力密封的方式被布置或连接。
60.根据未示出的改进，连接构件30可以被设计为一件式或多件式。例如，附接适配器35、连接管路40和/或连接适配器45可以被设计为一体的部件，例如通过3d打印制造。
61.测量单元10可以相对于连接构件30围绕轴线x旋转，这确保了测量室15可以被布置在垂直方向上，而与附接适配器35在容器5处的安装情况无关。入口16、出口17以及轴线x可以优选地与重力矢量位于同一平面内。测量单元10相对于连接构件30绕轴线x的可旋转性可以通过旋转接头实现，该旋转接头可以由测量单元10与连接适配器45相互作用的平面区域形成。
62.进一步地，从图5和6可以看出，收集室25被布置在连接管路40和测量室15之间，其中收集室25将至少两条连接管路40彼此连接。收集室25流体连接在连接管路40与测量室15之间。
63.收集室25可以被设计成围绕轴线x布置的收集通道26，其优选地可以完全地围绕布置并且甚至更优选地围绕轴线x并且与轴线x同轴地环形布置。收集室25通过入口16和出口17连接到测量室15，入口16和出口17在轴线x的直径侧通向收集室25。收集通道26可以优选地以一定距离围绕x轴布置。
64.收集室25可以在测量单元10和/或连接适配器45中的一个相应的平面区域上以穿孔的方式形成，并且优选地被测量单元10和连接适配器45包围(或测量单元10的第一外壳部件11和连接适配器45包围)。进一步地，如图5-7所示，可以在平面区域的范围内提供密封件，以使连接构件30和测量单元10之间的连接是压力密封的。
65.连接适配器45可以通过第一连接装置14的方式采用法兰形状的第二外壳部件12
保持在第一外壳部件11上的张力，使得测量单元10可以紧固到连接构件30。连接构件30与测量单元10之间形成的旋转接头也可以通过紧固来固定。
66.进一步地，测量室15的光学可及性可以由观察窗19或观察镜提供，由此用户可以看到测量室15中的介质的液位，以达到控制的目的。
67.图7示出了根据图1至图6的装置1的改进，在这种情况下，除了先前描述的示例性实施例之外，装置1具有喷枪60，通过该喷枪60，介质可以通过装置1重新注入到容器5中。因此，设备1可以是一个填充液位管理系统，在一方面监测容器5中的液位，并且在另一方面，如果液位下降到低于预定的水平，则使介质被重新注入到容器5中。为此，设备1可以具有相应的执行器，通过这样的方式，介质可以以受控的方式通过喷枪60被引入容器5中。
68.从根据图7的详细说明可以看出，喷枪60以独立的方式沿轴线x从附接适配器35穿过壁51伸入容器5中。这意味着，当通过设备1添加介质时，对测量室15中测量仪器20的测量精度的任何影响均可被排除。