交替型压缩机阀的操作状态检查系统和用于检查交替型压缩机阀的操作状态的方法

摘要

本发明涉及一种系统和方法，用于检查交替型压缩机阀操作状态，更特别地是用于检查设置在制冷系统中所使用的交替压缩机中的电指令阀的操作状态。根据本发明，所述交替型压缩机阀的操作检查系统包括数据处理核(5)，该数据处理核通过变化由所述传感器(4)所提供的至少一个电参数而评估所述金属阀(1)的两个可能的操作状态中的一个，其中所述评估所述金属阀(1)的两个可能操作状态中的一个的步骤基于来自所述传感器(4)的电参数的所述信号和类似于电参数的数据的预定范围之间比较所得出的结果而执行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统和方法，用于检查交替型压缩机阀操作状态， 更具体地是用于检查设置在制冷系统中所使用的交替型压缩机中的电致 动(金属盘型)阀的操作状态。

通常地，所述系统指的是一些功能元件的组件，这些功能元件优选 地已经存在于交替型压缩机中，并允许执行用于检查交替型压缩机阀的 操作状态的方法。

因此，所述方法涉及的功能逻辑包括，交替型压缩机阀的操作状态 检查系统可基于由阀所产生的磁场中的变化而确定该阀的操作状态。

背景技术

正如本领域技术人员所已知的，交替型压缩机包括能够改变工作流 体压力以及泵送它的机器和/或装置。在这个意义上且更具体的讲，所述 交替型压缩机能够通过可控制地改变压缩腔的容积而改变工作流体压 力，压缩腔通常由容置工作流体和移动活塞的圆柱腔所限定。因此，压 缩腔容积根据在其内部的移动活塞的位移而交替地改变(减小或增加)。 工作流体的引入和移出由吸入阀和排出阀顺序地控制，这些阀的状态交 替地切换。

本领域技术人员还已知的是，在压缩腔内部的工作流体的(吸入) 引入步骤和(排出)移出步骤是交替型压缩机的正确操作的关键步骤， 它们对压缩机性能参数具有直接影响，并因此本领域的现有状态包括广 泛的用于控制压缩腔内部的工作流体的吸入和排出的阀。

在制冷系统中所使用的交替型压缩机中，应该特别提及盘型阀 (pallet-typevalve)的使用。盘型阀是非常常规的，主要包括薄金属片 和本体，所述薄金属片具有边缘为(吸入或排出)孔密封表面的轮廓， 本体将该密封表面连接到阀固定点。

根据更常规的实施例，可注意到，现有的吸入阀具有常闭配置，而 且它们的自动的且非指令的“打开”仅且只有在活塞处于上中性点且朝向 下中性点下降时发生。而且常规的排出阀也具有常闭配置，它们的自动 的且非指令的“打开”仅且只有在活塞从下中性点开始且朝向上中性点移 动以提高缸内的压力时(即当缸内的压力高于排出腔内压力时)发生。

这意味着，根据最常规的实施例，现有的吸入和排出阀的可操作性 是基于压缩机的工作频率，其中，盘被设计以给予快速响应并减少弯曲 应变。

盘型吸入和排出阀(其中操作状态通过致动至少磁场生成部件而选 择性切换)也是已知的。该构思的示范性实施例在BR专利申请 PI1105379-8中所公开。

根据BRPI1105379-8，本领域的现有状态进一步提供了一种应用在 交替型压缩机中的半指令阀系统，其包括盘型阀，之前被预压在第一操 作状态的所述盘型阀可通过致动与各自的阀适当地对齐的电线圈而切换 至第二操作状态。

所述系统还允许在不需要改变其电动机的操作速度的情况下调整压 缩机的容量，以使能够控制通过吸入孔和排出孔的质量量。

尽管在该文件BRPI1105379-8中所描述的阀系统达到了期望的目 的，但是进一步观察到该系统没有包括能够检查吸入和排出阀状态的机 构。

这意味着在BRPI1105379-8中所公开的阀系统除保留从本领域的现 有状态所已知的阀系统之外，不能够检查阀的真正的操作状态是否对应 于系统指令操作状态(即，检查在吸入循环期间吸入阀在循环中是否真 正打开或闭合)。

在专利文件CA2622067中发现用于实现该检查的最接近的实施例， 该实施例涉及一种(用于螺杆式压缩机的)系统，其中角度可动的金属 元件的运动被磁传感器测量，该磁传感器给处理器产生电信号，其中金 属元件之间距离的变化能够引发在传感器中可测量的磁场。

因此，可注意到的是，由CA2622067所教导的所述系统能够评估螺 杆式压缩机的可动元件的“位置”。然而，它未教导如何测量线性交替性 能阀的操作状态。基于该内容，本发明被开发出来。

发明内容

通过这种方式，本发明的一个目的是提供一种交替型压缩机阀的状 态检查方法，简单来说该方法通过变化由阀所产生的磁场而能够评估至 少线性交替性能(金属盘型)阀的真正的操作状态，以降低在致动所述 阀期间所消耗的能量量。

本发明的另一目的是在检测到阀过度打开的情况下立即撤销施加在 线圈上的电流和电压，以保护所述阀不被破坏。

另外，本发明还具有的目的是提供一种交替型压缩机阀的状态检查 系统，其基于在交替型压缩机中已经公开的元件能够执行交替型压缩机 阀的状态检查方法。

现在所公开的这些和其它目的通过用于检查交替型压缩机阀的操作 状态的系统和方法而完全获得。

该系统本身包括功能地设置在交替型压缩机的至少一个压缩机缸内 的至少一个金属阀、至少一个感应元件、至少一个传感器以及至少一个 数据处理核。所述金属阀继而指的是能够在两个操作状态(在“打开”操 作状态和“闭合”操作状态)之间切换的阀，并包括半指令盘型阀。

根据本发明，感应元件能够感生强度根据金属阀的相对接近度而变 化的电磁场，该传感器能够将由感应元件所感生的电磁场的强度变化转 化成至少一个电参数的至少一个可按比例变化的信号，该数据处理核能 够从由所述传感器所提供的至少一个电参数的变化来评估所述金属阀的 两个可能的操作状态中的一个。

感应元件优选地包括线圈。对于该传感器，它优选地包括安培表(其 可或不可设置在数据处理核的预先存在的模块中)。所述数据处理核可包 括微控制器或者微处理器。

根据本发明，交替型压缩机阀的操作状态检查方法包括一种如以上 所概括的包括在交替型压缩机阀的操作状态检查系统中的方法，并提供 了至少一个从该传感器获得电参数的步骤、至少一个根据接收自该传感 器的电参数信号评估感应元件的电感值的步骤以及至少一个在感应元件 的电感值和预定值之间比较的步骤，该预定值代表阀的操作状态，其有 时可代表阀打开操作状态而有时代表阀闭合操作状态。

更特别且还根据本发明，电感值通过方程式评估，此处 当所评估的电感值高于预定值k1.La时，识别为阀闭合操作状态值，当 所评估的电感值低于预定值k2.La时，识别为阀打开操作状态值。

可选择地且仍根据本发明，当感应元件馈入具有幅值的连续电压形 式的信号时，当在包含在电路中的安培表中所测量的电流值高于预定值 Imax时，识别为阀打开操作状态，其中预定值Imax通过试验获得。

还可选择地且仍根据本发明，当感应元件馈入具有幅值的连续电流 形式的信号时，当在包含在电路中的电压表中所测量的电压值低于预定 值Vmin时，识别为阀打开操作状态，其中所述预定值Vmin通过试验 获得。

附图说明

本发明基于以下所列出的附图而将详细地描述，其中：

图1示出了根据本发明的交替型压缩机阀的操作状态检查系统的示 意性布置；

图2示出了用于被监控的阀线圈的等效电路模型；

图3示出了交替型压缩机阀的操作状态检查方法的处理逻辑的优选 选择；

图4示出了当阀线圈是电压馈入时检测到阀过度打开的选择；以及

图5示出了当阀线圈是电流馈入时检测到阀过度打开的选择。

具体实施方式

正如本领域技术人员所已知的，并根据法拉第感应定律，已知的是， 在感应元件中的变化磁场在它的终端中感生出电压。

关于这一点，已经证实磁场可经历由若干电磁因子所激励的变化。

通电线圈例如可通过与金属体简单接近相互作用而在其磁场中存在 变化。在该示例中，进一步证实所述磁场的变化大体上与该金属体的接 近度成比例。

如在BRPI11105379-8的实施例中所描述的，例如，由线圈所产生 的磁场用于改变金属阀的初始操作状态。就是说，初始操作状态为“常闭” 的阀趋向于被切换至“打开”操作状态。在这个意义上，BRPI1105379-8 达到了所有提出的目的。

然而，所述实施例并不包括在切换激励之后能够检查该阀是否切换 它的操作状态的机构。

在BRPI1105379-8中，致动线圈(或者产生磁场的部件)仅具有“主 动”致动，即它们仅包括产生磁场的功能。因此，也就是说，不存在涉及 计算和/或捕捉源于其它来源的磁场的功能。

根据上述提及的法拉第感应定律出现以下事实：金属阀的运动(或 者不运动)将在所述线圈的磁场中产生至少可测量的变化。因此，观察 到如果所述线圈具有“被动”性能，可能在正确的逻辑中评估所述金属阀 是哪个操作状态。在该前提基础上，本发明被开发出来。

从描述了根据本发明的交替型压缩机阀的操作状态检查系统的方案 的图1中，可以观察到存在两个金属阀(一个是吸入阀，而另一个是排 出阀)，其功能地设置在常规的交替型压缩机的压缩机缸2内。交替型压 缩机阀的所述操作状态检查系统进一步包括感应元件3、传感器4以及数 据处理核5。

金属阀1包括被本领域技术人员所熟知的盘型阀。

这就意味着所述金属阀1包括二元阀，其仅采取两种操作状态：打 开状态(允许流体穿过孔通过)和闭合状态(阻塞孔以及任何流体流动)。

优选地，但不限于，所述金属阀1可最终集成在如上述提及的文件 BRPI1105379-8中所述的半指令组件中。然而，所述金属阀1还可是全 自动的，此处，它们的操作状态之间的切换仅依赖于压缩循环的压力差 和生产阀的材料的强度。

压缩机缸2实质上包括本领域技术人员所熟知的常规压缩缸。

根据本发明的优选实施例，感应元件3包括线圈，且更具体地包括 已经事先存在的线圈，该线圈作为半指令源用于金属阀1(参见BR PI1105379-8)。

传感器4包括安培表，且更特别地包括之前已经处于数据处理核5 的模块中的一个中的安培表。可选地，所述传感器4能够“读取”由感应 元件3(当暴露于金属阀1的位置变化时)所产生的不同的电参数。

所述数据处理核5可包括之前存在于交替型压缩机中的微控制器(或 微处理器)，其用于管理其致动和功能。如之前所说的，优选地所述数据 处理核5包括至少一个安培表模块。

根据本发明的基本和实质的构思，所证实的是感应元件3能够感生 电磁场，该电磁场的强度根据金属阀1的相对接近度而变化。为此，所 述感应元件3具有电感，其电感值基于(金属阀1)移动间隙的开度。

传感器4与感应元件3电关联，其中所述传感器4能够将由感应元 件3所感生的电磁场的强度变化转换成可按比例变化幅值的电流。

由传感器4所提供的信号发送至数据处理核5，数据处理核能够基于 所确定的处理逻辑而评估所述金属阀1的两个可能的操作状态中的一 个，其中所述评估根据来自传感器4的电流的幅值的变化而得出。

图2示出了阀1的等效电路42。该电路由阀的电阻R、基于阀间隙 的电感L以及在阀移动期间由电感的变化所感生的电压43(E＝i.dL/dt)。 线圈馈入信号6可为电压源或电流源。

图3以简化形式示出了用于评估阀状态的程序中的一个。

根据该图，其描述了来自感应元件致动的信号6优选地为以下形式： 具有幅值的调制电压V、切换周期PC以及具有导电时间t_c的脉冲宽度。 所述切换周期PC显著小于压缩循环周期且还显著小于由(τ＝L/R)所给 定值的线圈电常数。

因此，在该图中还示出了信号41，该信号是由于信号6的施加而得 出并在每个切换周期PC用于通过方程式评估线圈电感值时 通过传感器4读取的,其中V是施加至线圈的电压，di是在时间t_c内的电 流变化。

当电感的评估值满足表达式：(L_n>k1.L_a),k1>1且为基于阀的设计的 常数，La是当所述阀打开时的电感值，则阀1可为认为是闭合的(闭合 操作状态)。

从该配置，可确定所述阀1真正闭合的时刻。

相同的方法可接着被用于确定阀打开的时间。在该情况下，电感值 L_n通过同一方程式计算,此时该值满足表达式(L_n>k2.L_a),其中 k2>l且k2<k1，k1还为基于阀设计的常数，则阀1可被认为打开(打开 操作状态)。

图3中所示的方法可还仅用于检测阀1的过度打开(例如当阀受到 较高压差时)，然后阀线圈电流应当立即停止以避免可能引起过多磨损以 及可能破坏阀的阀冲击。

图4中示出了另一更简化的确定阀状态的方法。

该方法允许仅确定从闭合状态至打开状态的一个变化，且它可用于 通过一检测到打开时就阻碍线圈馈入而保护阀。

在该方法中，该阀线圈馈入具有幅值的恒定电压V的形式的信号6 以将该阀保持在闭合状态。因此，如图2的电路中所示，所述线圈将具 有的恒定电流值I，该值将等于所施加的电压V除以线圈电阻R(欧姆 定律)。由于该阀处于该条件以下为闭合状态，因此电感变化将不会发生， 项(term)43将为零。在阀受到导致它过度打开的较高压差的情况下， 由其开度所引起的负电感变化由于项43将导致负感生电压升高。因此， 电流I的增加将突然发生，从而产生电流峰值44。

通过比较电流值I和上界限Imax而检测该峰值。

图5中示出了检测该阀打开的另一变体。

该方法还可仅确定在闭合至打开状态中的变化，并它可用于通过一 检测到打开时就停止线圈馈入而保护阀。

在该情况下，所述阀线圈馈入有恒定电流I形式的信号6。结果，线 圈将具有恒定电压V，其值等于电流I乘以线圈电阻R(欧姆定律)。由 于在该条件下阀处于闭合状态，因此电感变化将不会发生且由项43所给 定的感生电压将为零值。如果阀受到将引起该阀过度打开的高压差时， 负变化电感将引起在线圈上的电压V突然降低，该突然降低将产生负峰 值45。

通过比较电压V和下界限Vmin而检测该峰值。

如图4和5所示的检测阀打开的方法非常容易实施，因为仅需要用 于分别比较具有最大和最小极限的电流值或电压值的电路。为了该效果， 仅需要具有比较器的模拟电路，从而不需要利用微处理器或微控制器。

本发明的优选实施例所公开的示例应当解释为其范围考虑了其中包 括可能等效的手段的其它可能的变形，这些变形仅由权利要求内容所限 制。