專利名稱：潤滑油流動保護(hù)設(shè)計(jì)的制作方法
背景技術(shù)：
本申請與由R.W.奧科閏、A.阿明和M.A.謝佩克發(fā)明的、名為“液位傳感器”的、與本申請同一天提交的、經(jīng)普通轉(zhuǎn)讓的美國專利申請________相關(guān)。
本發(fā)明涉及一種用于空調(diào)或致冷系統(tǒng)的潤滑油流動保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種有效而耐用的系統(tǒng)，它在油循環(huán)或回流系統(tǒng)發(fā)生故障時使壓縮機(jī)停止工作，從而避免壓縮機(jī)失效。
本發(fā)明對用于空調(diào)系統(tǒng)的螺桿式壓縮機(jī)進(jìn)行討論，但也可適用于任何場合的所有壓縮機(jī)。與許多其它類型的壓縮機(jī)一樣，螺桿式壓縮機(jī)需要有潤滑油流到壓縮機(jī)，以潤滑軸承和防止軸承的長期老化。另外，需要有潤滑油流動以密封螺桿式壓縮機(jī)中的轉(zhuǎn)子，從而避免性能下降，并冷卻轉(zhuǎn)子防止摩擦生熱。
壓縮機(jī)需要有潤滑油流動來潤滑軸承，以延長它們的工作壽命。另外，在螺桿式和渦旋式壓縮機(jī)中，潤滑油被用來密封轉(zhuǎn)子，缺少這種密封會導(dǎo)致壓縮機(jī)性能下降。而且，對轉(zhuǎn)子的潤滑可在冷卻轉(zhuǎn)子的同時防止摩擦生熱，并可防止轉(zhuǎn)子徑向增大而干涉相鄰的壓縮機(jī)部件。如果油循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生故障而壓縮機(jī)又繼續(xù)工作的話，則會最終導(dǎo)致壓縮機(jī)失效和損壞。
均授予奧特曼等人的美國專利5,431,025和5,347,825涉及一種用于壓縮機(jī)的給油損耗保護(hù)結(jié)構(gòu)。實(shí)質(zhì)上，這兩個專利都是將潤滑油系統(tǒng)中的一種液體的溫度與飽和致冷劑溫度進(jìn)行比較，當(dāng)比較顯示出差異超出范圍時產(chǎn)生一信號而關(guān)閉壓縮機(jī)。這些專利與本發(fā)明一起都已普通轉(zhuǎn)讓，將它們援引在此僅供參考。
需要這樣一種潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，它可探明壓縮機(jī)中有油或探明在壓縮機(jī)的任何起動之前立即可得到截留在壓縮機(jī)供給管路中的潤滑油的供給。另外，優(yōu)良的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)可以探明在壓縮機(jī)操作過程中潤滑油管路中的流動，并可探明該流動是液體的而非氣體的，或至少是液體泡沫。另外，所需的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)可探明該流動的油量較多(即重量小于致冷劑的30％)。
發(fā)明概要本發(fā)明的一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是解決現(xiàn)有技術(shù)的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)的問題。
本發(fā)明的一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是提供一種潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，它可檢測出流到壓縮機(jī)的潤滑劑的數(shù)量和特性。
本發(fā)明的另一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是提供一壓縮機(jī)排出溫度傳感器來檢驗(yàn)油濃度，在某一條壓縮機(jī)潤滑劑供給管路中提供一壓差傳感器來檢測油的流動，在某一條壓縮機(jī)潤滑劑供給管路中提供一液位傳感器來檢測起動時油的存在，以及進(jìn)一步用該液位傳感器來檢測壓縮機(jī)操作過程中油的特性。
本發(fā)明的一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是提供一液位傳感器，它通常僅在起動時用來檢測出在動態(tài)環(huán)境中液體是否到達(dá)一定高度，以確定液體蒸氣混合物的特性。
本發(fā)明的一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在于探明起動時壓縮機(jī)中已經(jīng)有潤滑劑或在壓縮機(jī)起動之前立即可得到截留在壓縮機(jī)供給管路中的潤滑劑的供給。
本發(fā)明的一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在于探明在預(yù)定時間周期內(nèi)的壓縮機(jī)操作過程中壓縮機(jī)潤滑劑供給管路中的潤滑劑流動。
本發(fā)明的一個目的、特點(diǎn)和預(yù)定在于探明在潤滑劑供給管路中流向壓縮機(jī)的流體是液體而非氣體。
本發(fā)明的又一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是即使在存在一些正常量的泡沫時也探明液體的流動。
本發(fā)明的一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在于探明潤滑劑供給管路中的流體的油特性較高。
本發(fā)明的還有一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在于探明該高特性油流小于致冷劑重量的30％。
本發(fā)明的一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是提供一種潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，它便于逆變起動或其它正常階躍狀態(tài)。
本發(fā)明的一個目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是在壓縮機(jī)潤滑油保護(hù)系統(tǒng)中于相關(guān)部件的工作過程中提供可能的檢查，并檢測出在明確不應(yīng)有流動時沒有流動發(fā)生。
本發(fā)明提供了一種控制裝置，它采用一具有二進(jìn)制輸出的傳感器，以監(jiān)控一種具有三種相態(tài)的流體。該裝置包括一控制器和一傳感器，該傳感器測定流體是否存在，并將一個二進(jìn)制信號提供給控制器。該控制器可響應(yīng)于表明流體是否存在的二進(jìn)制信號，并可通過監(jiān)控該二進(jìn)制信號中的二進(jìn)制階躍率來確定中間流體狀態(tài)。
本發(fā)明還提供了一種用于壓縮機(jī)的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一可操作的用來壓縮一可壓縮流體的壓縮機(jī)，它具有一排出口、一轉(zhuǎn)子和一軸承；一供油系統(tǒng)，它包括一可操作地連接于轉(zhuǎn)子并為其提供潤滑劑的第一輸油管路和一可操作地連接于軸承并為其提供潤滑劑的第二輸油管路；以及一設(shè)置在第一或第二輸油管路中并控制其中流動的節(jié)流孔。該系統(tǒng)還包括一設(shè)置在排出口中的第一傳感器，用以測定表示壓縮機(jī)所排出的可壓縮流體的溫度的一條件，并將一代表信號提供給控制器；一靠近節(jié)流孔而設(shè)置的第二傳感器，用以測定通過節(jié)流孔的壓差和將一代表信號提供給控制器；一靠近無節(jié)流孔的輸油管路而設(shè)置的第三傳感器，該第三傳感器測定液體是否存在和將一二進(jìn)制代表信號提供給控制器。該系統(tǒng)還包括一可操作地連接于第一、第二和第三傳感器并從它們接收信號的控制器。該控制器可操作的用來控制壓縮機(jī)的操作并響應(yīng)于它。該控制器用第一傳感器信號來確定潤滑流體的特性、用第二傳感器信號來檢測潤滑流體的實(shí)際流動、并用第三傳感器信號來區(qū)別液相的潤滑劑與氣相的可壓縮流體。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種用于壓縮機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)。該保護(hù)系統(tǒng)包括一壓縮機(jī)，它具有一排出口，并具有至少一個轉(zhuǎn)子和至少一個軸承；以及一潤滑系統(tǒng)，它包括至少一個用于從壓縮機(jī)回收油的油回收裝置、將油回收裝置連接于壓縮機(jī)軸承的軸承管道和將油回收裝置連接于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子管道。該系統(tǒng)還包括一潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，該油保護(hù)系統(tǒng)包括一設(shè)置在排出口中用于檢測壓縮機(jī)所排出的潤滑劑/致冷劑混合物的溫度的壓縮機(jī)排出溫度傳感器、一設(shè)置在軸承管道中用于測定軸承管道中的壓差的壓差傳感器和一設(shè)置在轉(zhuǎn)子管道中用于檢測轉(zhuǎn)子管道中是否有油的油檢測器。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種用于確保壓縮機(jī)操作的方法。該方法包括以下步驟測量壓縮機(jī)排出溫度；根據(jù)所測得的排出溫度檢測是否有足夠的過熱；測量與一壓縮機(jī)潤滑管路相關(guān)的壓差；根據(jù)所測得的壓差檢測是否有足夠的潤滑劑流過該管路；測量一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子潤滑管路中的油特性；并且，根據(jù)所測得的油特性信號檢測是否有合適的潤滑特性。
本發(fā)明另外還提供了一種為壓縮機(jī)提供潤滑油保護(hù)的方法。該方法包括以下步驟在壓縮機(jī)操作之前用一液位傳感器來檢測一轉(zhuǎn)子供給管路中是否有潤滑劑；并且，在壓縮機(jī)操作過程中用同一液位傳感器來檢測轉(zhuǎn)子供給管路中潤滑劑的特性。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了保護(hù)一壓縮機(jī)潤滑系統(tǒng)的方法。該方法包括以下步驟檢測一壓縮機(jī)潤滑管路中的壓差以檢驗(yàn)潤滑劑流動；檢測壓縮機(jī)排出溫度以檢驗(yàn)潤滑劑濃度；并且，檢測一壓縮機(jī)潤滑供給管路中的起泡度以檢驗(yàn)潤滑劑特性。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了保護(hù)一壓縮機(jī)油潤滑系統(tǒng)的方法。該方法包括以下步驟在壓縮機(jī)排出口中提供一壓縮機(jī)排出溫度傳感器；用該壓縮機(jī)排出溫度傳感器來檢測由壓縮機(jī)所排出的一潤滑劑/致冷劑混合物的排出溫度；提供一壓差傳感器；用該壓差傳感器來檢測通過一壓縮機(jī)潤滑劑供給管路的壓差；在一壓縮機(jī)潤滑劑供給管路中提供一液位檢測器；用該液位檢測器監(jiān)控潤滑劑供給管路中是否有液體或潤滑劑供給管路中的泡沫特性；并且，將檢測到的排出溫度、檢測到的壓差、液位檢測器的檢測信號與各設(shè)定值相比較，如果有任一信號的比較結(jié)果不好則終止壓縮機(jī)操作。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種操作一壓縮機(jī)潤滑油保護(hù)系統(tǒng)的方法。該方法包括以下步驟監(jiān)控壓縮機(jī)排出溫度；將監(jiān)控的排出溫度與飽和冷凝器溫度相比較以確定一排出過熱；如果排出過熱小于預(yù)定的最小過熱則終止運(yùn)轉(zhuǎn)；檢測一壓縮機(jī)潤滑劑供給管路中的壓力；如果檢測到的壓差小于所需的最小潤滑劑流率則終止運(yùn)轉(zhuǎn)；在壓縮機(jī)操作之前用一液位傳感器監(jiān)控一壓縮機(jī)潤滑劑供給管路中是否有潤滑劑；在壓縮機(jī)操作過程中用該液位傳感器檢測該潤滑劑供給管路中的潤滑劑特性；并且，如果潤滑劑特性沒有超過所需的特性則終止壓縮機(jī)操作。
附圖簡述

圖1是一空調(diào)或致冷系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包括一溫度調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、一潤滑子系統(tǒng)和一控制器子系統(tǒng)，并且還包括本發(fā)明的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)。
圖2是本發(fā)明的液位傳感器的剖視示意圖。
圖3是用于處理圖2液位傳感器輸出信號的方框圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述圖1表示一空調(diào)或致冷系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10包括三個子系統(tǒng)一調(diào)節(jié)流體溫度的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)12(由寬雙線表示)，一潤滑溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)12的機(jī)械部件的潤滑系統(tǒng)16(由窄雙線表示)，以及一協(xié)調(diào)和控制溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)12和潤滑系統(tǒng)16的控制系統(tǒng)18(由單線表示)。
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)12包括一壓縮機(jī)20，它壓縮致冷劑，并將壓縮的致冷劑和潤滑劑從一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子21和一壓縮機(jī)軸承23通過一壓縮機(jī)排出口22引導(dǎo)至一或多個油分離器24。授予Roach等人的美國專利5,341,658、授予Lakowske的5,201,648和授予Andersen等人的5,203,685中示出了一些示例性的壓縮機(jī)，授予Boehde等人的美國專利5,502,984和授予Carey的5,029,448中示出了一些示例性的油分離器，所有這些專利都與本發(fā)明一起經(jīng)普通轉(zhuǎn)讓，將它們援引在此僅供參考。
在油分離器24中，潤滑劑和致冷劑被分離成一主要是潤滑劑的混合物和一主要是致冷劑的混合物。主要是致冷劑的混合物(夾帶一些潤滑劑)由管道26引導(dǎo)至一冷凝器28，在那里致冷劑從熱的蒸氣冷凝為熱的液體。熱液體致冷劑通過管道30到達(dá)一膨脹閥32。膨脹閥32通過控制來自冷凝器28的熱的液體致冷劑的流動而計(jì)量溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作。離開膨脹閥32的熱液體致冷劑進(jìn)入管道34，在那里一些液體致冷劑閃蒸成熱蒸氣，而留下冷卻液體致冷劑。氣相和液相致冷劑的混合物進(jìn)入一氣液分離器36，在那里熱蒸氣被分離出來并最好被引導(dǎo)至壓縮機(jī)20。冷卻的液體混合物通過管道38離開氣液分離器36并進(jìn)入一蒸發(fā)器40，在那里致冷劑使流體冷卻，致冷劑在該過程中蒸發(fā)。主要是致冷劑的混合物中所夾帶的潤滑劑殘留和匯聚在蒸發(fā)器40的底部44。管道42引導(dǎo)熱的氣相致冷劑從蒸發(fā)器40回到壓縮機(jī)20，從而繼續(xù)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)循環(huán)。
潤滑系統(tǒng)16包括壓縮機(jī)20，在那里潤滑劑被注入或提供給一或多個壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子21和一或多個壓縮機(jī)軸承23。潤滑劑與致冷劑混合，潤滑劑/致冷劑混合物通過壓縮機(jī)排出口22排到油分離器24。油分離器24將潤滑劑/致冷劑混合物分離成一主要是潤滑劑的混合物和一主要是致冷劑的混合物。主要是潤滑劑的混合物由管道50引導(dǎo)至一儲油槽52。儲油槽52具有一通氣口54和一油加熱器56。主要是潤滑劑的的混合物從儲油槽52經(jīng)過管道58、濾油器60、一附加的油冷卻器62和一設(shè)置在管道59中以防回流的單向閥64。管道58還具有一主輸油管路螺線管66，用于自動控制潤滑劑流過管道58的流動，并具有一手動維修閥68。管道58最終將主要是潤滑劑的混合物引導(dǎo)至一大容量的豎直管路70，該豎直管路70在壓縮機(jī)停機(jī)過程中起到收集器的作用。豎直管路70對一轉(zhuǎn)子供給管路72進(jìn)行供給，為一或多個壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子21提供潤滑劑，并對一軸承供給管路74供油，為一或多個壓縮機(jī)軸承23提供潤滑劑。轉(zhuǎn)子供給管路72具有一輔助性的油檢測器76，諸如是美國伊利諾伊州Chatham的AC & R構(gòu)件公司出售的S-9400系列液位開關(guān)，還具有一加油維修口78，用于添加或排出潤滑油。軸承供給管路74具有一單向閥80和一節(jié)流孔82。提供一壓差開關(guān)84，它圍繞該節(jié)流孔而設(shè)置，以測量通過該節(jié)流孔82的壓差。
潤滑系統(tǒng)16還包括一回油氣泵86，用于從蒸發(fā)器40的底部44回收所匯聚的潤滑劑?；赜蜌獗?6可使當(dāng)致冷劑在蒸發(fā)器40中蒸發(fā)時從致冷劑混合物中所分離積聚的潤滑劑返回。所積聚的潤滑劑通過管道96和一濾油器98，并返回到壓縮機(jī)20。與回油氣泵相聯(lián)的是一通氣管路88和一冷凝器壓力管道92，該通氣管路的操作由一填充螺線管90控制，該冷凝器壓力管道的操作由一排放電磁閥94控制。這在1997年2月18日提交的、名為“致冷系統(tǒng)中油從蒸發(fā)器往壓縮機(jī)的返回”的、經(jīng)普通轉(zhuǎn)讓的美國專利申請08/801,545中有更充分地描述，該專利申請?jiān)诖藘H供參考。
控制系統(tǒng)18包括一控制器100，它可以是一單個的控制器，也可以是多個協(xié)調(diào)工作的控制器?？刂破?00通過一電氣線路可操作地連接于壓縮機(jī)20，從而控制壓縮機(jī)20的操作和容量?？刂破?00還通過一電氣線路104控制膨脹閥的操作，并通過一電氣線路106控制油加熱器56、主輸油管路螺線管66以及電磁閥90和94的操作?？刂破?00還具有一將控制器100連接于一設(shè)置在壓縮機(jī)排出口22中用以檢測潤滑劑/致冷劑混合物排出溫度的壓縮機(jī)排出溫度傳感器110的電氣線路108，并具有一將控制器100連接于一用于檢測飽和冷凝器溫度的飽和冷凝器溫度傳感器130的電氣線路132。控制器100還通過一電氣線路112連接于壓差傳感器84，用以從傳感器84接收表示壓差的信號?？刂破?00還通過一電氣線路114連接于附加的油檢測器76，用以從該附加的油檢測器76接收表示是否有油、致冷劑或泡沫的信號。控制器100還具有許多其它的傳感器，包括與蒸發(fā)器相聯(lián)并通過電氣線路122連接于控制器100的傳感器120，用以通過任何傳統(tǒng)方式檢測通過蒸發(fā)器40的ΔT。
大容量的豎直管路70設(shè)置用來在停機(jī)時截留非?？拷鼔嚎s機(jī)20的潤滑油。在油檢測傳感器76檢測出油而保證在壓縮機(jī)起動時可獲得最小體積的潤滑油之前，控制系統(tǒng)18不允許壓縮機(jī)起動。在非工作期間還檢查油流壓差傳感器84，以防止開關(guān)失效或線路故障。
在壓縮機(jī)操作過程中，潤滑油保護(hù)系統(tǒng)的所有三個關(guān)鍵部件要求有最佳運(yùn)行。這些關(guān)鍵部件是壓差傳感器84、油檢測傳感器76和排出溫度傳感器110。
排出溫度傳感器110不斷地受監(jiān)控并與傳感器130所確定的飽和冷凝器溫度比較。飽和冷凝器溫度與排出溫度的比較確定一排出過熱。較低的過熱條件暗示油分離器24將開始分離與潤滑劑在一起的液體致冷劑，因而主要是潤滑劑的混合物將變得太稀釋?？刂破?00具有一“跳閘時間”積分(integral)，從而，如果認(rèn)為過熱已太長時間處于過低狀態(tài)，則系統(tǒng)10將安全地停機(jī)。低于該點(diǎn)不允許有不確定的操作的過熱值以及總的積分跳閘點(diǎn)均通過對一實(shí)際系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)性試驗(yàn)來確定。
差壓傳感器84檢測跨越在軸承供給管路74中的節(jié)流孔82和單向閥80的壓力。對于與所需最小油流率相關(guān)的一轉(zhuǎn)換點(diǎn)，校準(zhǔn)差壓傳感器84，而且傳感器84一般指示是否存在最小油流率。節(jié)流孔82用來提供壓降來表示實(shí)際流率，同時與流到轉(zhuǎn)子21的潤滑油相比較，平衡流到轉(zhuǎn)子23的潤滑油。由于前面的壓縮機(jī)20具有位于壓縮機(jī)內(nèi)的節(jié)流孔，所以去除在壓縮機(jī)20之外的節(jié)流孔82通過延長潤滑油處于較低壓力的停留時間，從而在潤滑劑進(jìn)入壓縮機(jī)20來潤滑軸承23之前將更多制冷劑釋放成蒸氣，來提高潤滑油質(zhì)量。較長的停留時間有助于蒸發(fā)仍然夾帶在潤滑劑中的任何液體制冷劑，以保證用包含高濃度的潤滑劑的液體來潤滑壓縮機(jī)20。在正常操作中，始終監(jiān)控壓力傳感器84，而且如果在多于預(yù)定時間的期間內(nèi)(諸如，兩秒)失去流動，那么將關(guān)閉系統(tǒng)10。
以前，只將潤滑油檢測器傳感器76用作二進(jìn)制級開關(guān)使用，但是在本發(fā)明中還用作對于泡沫質(zhì)量的模擬傳感器。這在下面詳述。
在大多數(shù)正常操作情況下，在轉(zhuǎn)子供給管路72中流動的潤滑油只有少量蒸氣，而且一般此流體很清楚只有少量氣泡或泡沫存在。
參照圖2，傳感器76運(yùn)用紅外線LED(發(fā)光二極管)150和匹配紅外線檢測器152，結(jié)合具有暴露于轉(zhuǎn)子供給管路72的界面156的圓錐形玻璃棱鏡154。由于當(dāng)光通過玻璃到蒸氣界面(與玻璃到液體界面相反)時，與光的折射率相關(guān)的特性，使得當(dāng)轉(zhuǎn)子供給管路72中存在蒸氣時，將來自LED150的光反射回到檢測器152，或者當(dāng)在轉(zhuǎn)子供給管路72中存在潤滑油時只在一定程度上反射。然后，檢測器152控制對于離散二進(jìn)制輸出的開收集器晶體管。關(guān)狀態(tài)(或高輸出)暗示干燥，如在管路160處的一液位所示，同時在開狀態(tài)(或低輸出)暗示潮濕，如在管路162處的一液位所示。先前，在美國專利5,278,426(授予Barbier)中已提出該原理，在此結(jié)合該專利僅供參考。在這些以前的運(yùn)用中，當(dāng)液位已穩(wěn)定從而可以相對于界面156檢測液位(如由液位管路160和162所示)時，只在起動時使用該傳感器。然而，一旦壓縮機(jī)20開始操作，大容量垂直管路70和轉(zhuǎn)子供給管路72內(nèi)部表示液體潤滑劑和制冷劑以及造成氣泡164所指示的泡沫混合物的蒸氣狀制冷劑的動態(tài)混合。通常，可以不再使用傳感器76，因?yàn)闆]有檢測到穩(wěn)定液位。本發(fā)明使得在動態(tài)環(huán)境中能夠使用普通傳感器來檢測泡沫的特性，能證實(shí)在泡沫中存在足夠的潤滑劑以保證適當(dāng)?shù)膲嚎s機(jī)操作。
通過對傳感器76的內(nèi)部元件進(jìn)行較小的修改來控制檢測器152的靈敏度和校準(zhǔn)操作來調(diào)節(jié)從LED150輸出的LED光，將傳感器76用于泡沫的確定。選擇傳感器76的內(nèi)部元件，從而檢測器152具有落在所需范圍內(nèi)的增益。根據(jù)要被檢測的環(huán)境，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定所需增益和所需范圍，并隨著任何特定潤滑劑和制冷劑組合而變化。在傳感器76中只使用由滿足所需增益和范圍標(biāo)準(zhǔn)的檢測器152。然后校準(zhǔn)LED150的亮度，以便得到對于所需標(biāo)準(zhǔn)的正確輸出。經(jīng)校準(zhǔn)的亮度將隨著被檢測的環(huán)境而變化，特別是上述環(huán)境包括被檢測的潤滑劑和制冷劑組合。
當(dāng)在本發(fā)明的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)中使用這種經(jīng)校準(zhǔn)傳感器76時，由于泡沫流體的隨機(jī)特性，導(dǎo)致經(jīng)校準(zhǔn)傳感器76產(chǎn)生非常“干擾”信號，很快再作用于棱鏡154讓運(yùn)動的小蒸氣泡以及將光反射回到檢測器152。當(dāng)在轉(zhuǎn)子供給管路72中的泡沫158的蒸氣成分增加時，來自傳感器76的信號的直流電平也增加。
圖3示出用于處理來自控制器100中的傳感器76的信號的方框圖200。由控制器100運(yùn)用特定濾波來產(chǎn)生代表泡沫成分的模擬值，來處理該信號。在控制器100中的軟件中執(zhí)行跳閘時間功能，以定義超過其開始時間積分的泡沫含量等級和積分的最終跳閘值，在該值終止壓縮機(jī)操作。根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定用于保護(hù)等級的值。
在電線202上提供來自傳感器76的信號，并通過第一階濾波器和分壓器204，它粗略對信號濾波并把24 VDC(伏直流電壓)信號轉(zhuǎn)換成5VDC信號。如圖3所示，濾波器和分壓器204包括工作電阻器206、200千歐姆電阻器208、30.1千歐姆電阻器210、0.1微法拉電容器212、二極管214和216、100千歐姆電阻器218和15微法拉電容器220。當(dāng)然，這些值依賴于應(yīng)用情況，并作相應(yīng)改變。
在離開濾波器和分壓器204之后，由采樣器222在200毫秒的速率下采樣該信號，而且由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器224把該信號轉(zhuǎn)換成10位數(shù)字信號。所得數(shù)字信號進(jìn)入具有時間常數(shù)6.4秒的有限脈沖響應(yīng)濾波器226。該濾波器226通過取最后32個采樣的流動歷史采樣(running historical sample)并根據(jù)下列公式對它們求平均，來弄平所得數(shù)字信號濾波信號＝最后信號的1/32+舊平均的31/32向24伏補(bǔ)償器228提供來自濾波器226的濾波信號，其中上述補(bǔ)償器228補(bǔ)償傳感器電源電壓的變化來避免24VDC電源電源變化所導(dǎo)致的誤差，這種誤差一般在19和26VDC范圍內(nèi)。
補(bǔ)償信號被送到一積分控制器240、一偏移和時間刻度塊242以及一積分器244。積分控制器240規(guī)定778位計(jì)數(shù)的一必需的積分等級，該等級是一憑實(shí)驗(yàn)確定的等級，用于將干的泡沫與充滿潤滑劑的泡沫相區(qū)分，并對應(yīng)于3.8VDC。積分等級778是憑實(shí)驗(yàn)選定的，以避免可能在起動階段發(fā)生的階躍(transition)等級以及其它任何線路電平的瞬態(tài)波動。能夠在該等級以上進(jìn)行積分，積分器242將對位計(jì)數(shù)與778以上時間累積的乘積求積分。被積分的量將被累積，除非補(bǔ)償信號中的位計(jì)數(shù)等級降到573以下，該位計(jì)數(shù)相當(dāng)于2.8VDC。當(dāng)位計(jì)數(shù)測量值降到573位計(jì)數(shù)以下時，積分器244中累積的積分將被清除。在573與778位計(jì)數(shù)之間，累積的積分將被保持，但不會增加新的積分值。只有在778位計(jì)數(shù)以上，積分控制器240才會允許位計(jì)數(shù)的累積。總的積分將被提供給一比較器246，只要積得的位計(jì)數(shù)超過3200位計(jì)數(shù)秒，它便會跳閘。該跳閘位計(jì)數(shù)是憑實(shí)驗(yàn)確定的，它對于任何具體的系統(tǒng)或場合將是變化的。
實(shí)質(zhì)上，泡沫在高和低狀態(tài)之間會造成大量的階躍狀態(tài)，由這種泡沫所造成的大量階躍狀態(tài)被當(dāng)作“顫動”來處理，并被測量以確定管道72中流體的第三狀態(tài)。因此，二進(jìn)制傳感器76可提供表示氣泡164特性的模擬輸出。如以上所討論的，與傳統(tǒng)使用相關(guān)的測量適用于起動階段，而新的使用適用于動態(tài)操作。
以上所描述的是一種用于壓縮機(jī)的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，它能確保油流濃度和特性。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到，可以對該潤滑油保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行許多變化，包括將本發(fā)明應(yīng)用于其它各種壓縮機(jī)，以及采用各種其它的潤滑劑和致冷劑組合。另外，本發(fā)明在液位傳感器方面可推廣應(yīng)用到需要測得管道中是否有一定特性泡沫的其它領(lǐng)域。其它的變化和改制也是明顯的。所有這些變化和改制應(yīng)落在所附權(quán)利要求書的精神和范圍之內(nèi)。
需要作為美國的專利特許證保護(hù)的如下。
權(quán)利要求
1.一種用于壓縮機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)，包括一壓縮機(jī)，它具有一排出口，并具有至少一個轉(zhuǎn)子和至少一個軸承；一潤滑系統(tǒng)，它包括至少一個用于從壓縮機(jī)回收油的油回收裝置，還包括將油回收裝置連接于壓縮機(jī)軸承的軸承管道和將油回收裝置連接于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子管道；以及一潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，它包括一設(shè)置在排出口中用于檢測壓縮機(jī)所排出的潤滑劑/致冷劑混合物的溫度的壓縮機(jī)排出溫度傳感器、一設(shè)置在軸承管道中用于測定軸承管道中的壓差的壓差傳感器和一設(shè)置在轉(zhuǎn)子管道中用于檢測轉(zhuǎn)子管道中是否有油的油檢測器。
2.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，油檢測器可操作的用來在壓縮機(jī)不工作時檢測液位，并可操作的用來在壓縮機(jī)工作時檢測泡沫特性。
3.如權(quán)利要求2所述的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所測得的壓差與一所需的壓差比較，如果所測壓差小于所需壓差，則不允許壓縮機(jī)工作。
4.如權(quán)利要求3所述的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所測得的排出溫度與一所測得的冷凝器溫度比較，如果所測排出溫度與所測冷凝器溫度之間的差值超出所需范圍，則不允許壓縮機(jī)工作。
5.如權(quán)利要求4所述的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，潤滑保護(hù)系統(tǒng)包括一設(shè)置在軸承管道和轉(zhuǎn)子管道所共用的一管道部分中的潤滑劑收集器。
6.如權(quán)利要求5所述的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，油檢測器設(shè)置在潤滑劑收集器中。
7.如權(quán)利要求2所述的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，油檢測器所檢測到的液位與一所需的液位比較，如果檢測到的液位小于所需的液位，則不允許壓縮機(jī)工作。
8.如權(quán)利要求2所述的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，油檢測器所檢測到的泡沫特性與一所需泡沫特性比較，如果所需泡沫特性級別大于檢測到的泡沫特性級別，則終止壓縮機(jī)操作。
9.如權(quán)利要求8所述的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所需泡沫特性級別包括重量小于致冷劑的30％。
10.一種用于壓縮機(jī)的潤滑油保護(hù)系統(tǒng)，包括一可操作用來壓縮一可壓縮流體的壓縮機(jī)，它具有一排出口、一轉(zhuǎn)子和一軸承；一供油系統(tǒng)，它包括一可操作地連接于轉(zhuǎn)子并為其提供潤滑劑的第一輸油管路和一可操作地連接于軸承并為其提供潤滑劑的第二輸油管路；一設(shè)置在第一或第二輸油管路中并控制其中流動的節(jié)流孔；一設(shè)置在排出口中的第一傳感器，用以測定表示壓縮機(jī)所排出的可壓縮流體的溫度的一狀態(tài)，并將一代表信號提供給控制器；一靠近節(jié)流孔而設(shè)置的第二傳感器，用以測定通過節(jié)流孔的壓差和將一代表信號提供給控制器；一靠近無節(jié)流孔的輸油管路而設(shè)置的第三傳感器，該第三傳感器測定液體是否存在和將一二進(jìn)制代表信號提供給控制器；以及一可操作地連接于第一、第二和第三傳感器并從它們接收信號的控制器，并可操作的用來控制壓縮機(jī)壓縮機(jī)的操作并響應(yīng)于它，該控制器用第一傳感器信號來確定潤滑流體的特性、用第二傳感器信號來檢驗(yàn)潤滑流體的實(shí)際流動、并用第三傳感器信號來區(qū)別液相的潤滑劑與氣相的可壓縮流體。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制器從第三傳感器接收一表示特性的信號以確定一流體的起泡度。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括一在供油系統(tǒng)中靠近第一和第二輸油管路的油收集器。
13.一種保護(hù)壓縮機(jī)潤滑系統(tǒng)的方法，包括以下步驟檢測一壓縮機(jī)潤滑管路中的壓差以檢驗(yàn)潤滑劑流動；檢測壓縮機(jī)排出溫度以檢驗(yàn)潤滑劑濃度；并且，檢測一壓縮機(jī)潤滑供油管路中的起泡度以檢驗(yàn)潤滑劑特性。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟根據(jù)檢測到的排出溫度檢驗(yàn)是否有足夠的過熱；根據(jù)檢測到的壓差檢驗(yàn)是否有足夠的潤滑劑流過該管路；并且根據(jù)檢測到的潤滑劑特性信號檢驗(yàn)是否有合適的潤滑特性。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟檢測一壓縮機(jī)潤滑劑供給管路中在起動時的液位。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟在壓縮機(jī)排出口中提供一壓縮機(jī)排出溫度傳感器；用該壓縮機(jī)排出溫度傳感器來檢測由壓縮機(jī)所排出的一潤滑劑/致冷劑混合物的排出溫度；提供一壓差傳感器；用該壓差傳感器來檢測通過一壓縮機(jī)潤滑劑供給管路的壓差；在一壓縮機(jī)潤滑劑供給管路中提供一液位檢測器；用該液位檢測器監(jiān)控潤滑劑供給管路中是否有液體或潤滑劑供給管路中的泡沫特性；并且，將檢測到的排出溫度、檢測到的壓差、液位檢測器的檢測信號與各設(shè)定值相比較，如果有任一信號的比較結(jié)果不好則終止壓縮機(jī)操作。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，它包括以下步驟監(jiān)控飽和冷凝器溫度；將排出溫度與飽和冷凝器溫度相比較以確定一排出過熱；并且如果排出過熱小于一預(yù)定的最小過熱則終止運(yùn)轉(zhuǎn)。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，它包括以下步驟檢測一壓縮機(jī)潤滑劑供給管路中的壓力；并且如果檢測到的壓差小于一所需的最小潤滑劑流率則終止運(yùn)轉(zhuǎn)。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，它包括以下步驟在壓縮機(jī)操作之前用一液位傳感器監(jiān)控一壓縮機(jī)潤滑劑供給管路中是否有潤滑劑；在壓縮機(jī)操作過程中用該液位傳感器檢驗(yàn)該潤滑劑供給管路中的潤滑劑特性；并且如果潤滑劑特性沒有超過所需的特性則終止壓縮機(jī)操作。
20.一種為壓縮機(jī)提供潤滑油保護(hù)的方法，包括以下步驟在壓縮機(jī)操作之前用一液位傳感器來檢驗(yàn)一轉(zhuǎn)子供給管路中是否有潤滑劑；并且在壓縮機(jī)操作過程中用同一液位傳感器來檢驗(yàn)轉(zhuǎn)子供給管路中潤滑劑的特性。
全文摘要
一種用于壓縮機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:一壓縮機(jī),它具有一排出口,并具有至少一個轉(zhuǎn)子和至少一個軸承;一潤滑系統(tǒng),它包括至少一個用于從壓縮機(jī)回收油的油回收裝置,還包括將油回收裝置連接于壓縮機(jī)軸承的軸承管道和將油回收裝置連接于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子管道;以及一潤滑油保護(hù)系統(tǒng)。該潤滑油保護(hù)系統(tǒng)包括一設(shè)置在排出口中用于檢測壓縮機(jī)所排出的潤滑劑/致冷劑混合物的溫度的壓縮機(jī)排出溫度傳感器、一設(shè)置在軸承管道中用于測定軸承管道中的壓差的壓差傳感器和一設(shè)置在轉(zhuǎn)子管道中用于檢測轉(zhuǎn)子管道中是否有油的油檢測器。
文檔編號F25B31/00GK1269871SQ98808892
公開日2000年10月11日 申請日期1998年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月5日
發(fā)明者R·W·奧科閏, S·A·史密斯, D·C·利弗, J·R·莫伊蘭嫩, P·D·于蘭, M·D·凱里 申請人:美國標(biāo)準(zhǔn)公司