CN100507268C - 流体泵控制系统、流体泵控制方法、线性压缩机及冷却器 - Google Patents

流体泵控制系统、流体泵控制方法、线性压缩机及冷却器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及控制流体泵(10)的一种系统和一种方法，还涉及一种线性压缩机和一种冷却器，该压缩机和冷却器配备有在第一次使用时或在电子或机械错误导致问题的情况下校准相应功能的装置。根据本发明的教导，流体泵(10)配备有活塞位置传感装置(11)，电子控制器(16)，通过检测冲击信号监控相应气缸中的活塞位移。当活塞和行程终点发生冲击时，该传感装置(11)发送冲击信号，电子控制器(16)根据触发信号连续增加活塞位移行程，直到发生冲击为止，以便保存活塞位移最大值。

Description

流体泵控制系统、流体泵控制方法、线性压缩机及冷却器
本申请要求于2003年12月5日提交的巴西专利No.PI0305458-6的优先权，在此引用作为参考。
本发明涉及控制流体泵的一种系统、一种方法，并涉及线性压缩机和冷却器，该压缩机和冷却器配备有在第一次使用或在这些装置的整个有效寿命内由电子或机械扰动导致问题的情况下校准相应功能的装置。
流体泵例如线性压缩机通常由电子控制器控制，该电子控制器调整供给到电动机的电压，该电动机驱动气缸里的活塞，在该气缸中气体或液体被压缩。
活塞可移动地放置在气缸中，该气缸具有移动到行程终点的行程，其中在这种情况下例如可以发现线性压缩机的阀片。
这类装置中所发现的问题之一在于这样的事实：活塞可以与所述行程终点冲击(撞击)，并可能产生噪声或甚至击碎装置。所以，必须控制活塞的位置，以及其与相应行程终点的撞击的发生。
现有技术描述
通常，现有技术的系统预知在使用流体泵过程中监控撞击，从而防止上述问题。
而且，为了实现流体泵的最大效率或最大容量，泵活塞必须到达可能的最大位移。因为活塞非常靠近相应行程终点运行，在这种条件下为使系统安全操作，必须使用具有良好精度的位移传感器，还必须对系统进行校准，这在工业领域中是很难实现的。
在传感器具有低精确度的情况，必须减小活塞最大可能位移值。这样，活塞将在离行程终点较长的距离处工作，这样增加了流体泵的安全性，但损害了相应的效率和最大容量。
另一个问题涉及增益和偏置容许偏差(offset leeway)。该问题是尤其重要的，例如因为通过使用加速计类型的传感器，除了行程之外还具有影响加速的其它因素，例如流体泵的流出和吸入压力。这是因为，当运行中这些因素改变时，传感器的响应也将改变。
在某些类型的传感器中，例如，可能存在温度变化的影响，这在必须对流体泵进行校准的情况下导致测量不准确。
技术上，一般来说，传感器可以近似于下面的公式。
Y＝m×X+b
其中
Y是行程(传感器的输出信号)；
X是测量的物理幅度(传感器的入口)；
M是增益或放大因子；以及
b是偏置或附加因子。
基于上述公式，注意，根据传感器的类型，如果因子m和b改变(例如，温度、压力中的某些变化)，传感器的响应将改变。
尽管先前的技术提供关于活塞定位和撞击发生的控制，但它们都没有预见到，为使控制系统能够在大规模流体泵制造中采用，执行校准的必要性。
该问题是由于这样的事实：一般地，在制作流体泵中使用的电子和机械元件具有公差范围，所以一个流体泵的特性很少或从不与使用相同规格制作的另一泵的特性相同。
结果是，当制作配备有监控活塞和活塞冲击的系统的流体泵时，预知在制作或装配流体泵过程中必须总要执行校准步骤，以便对每一个装置进行最后的调整，且如前所述，以这种方式消除由元件公差导致的可能的不准确性。
显然，在制作和装配线中需要采用额外的校准步骤，导致时间的巨大浪费且由此导致成本增加。
在文件US 6,536,326中描述了控制压缩机中活塞移动的方法之一。根据该现有技术的教导，例如，预知通过麦克风监控活塞撞击。当发生冲击时，产生扰动信号，该扰动信号被输入到电子控制器，该控制器将启动活塞位移，这样防止进一步撞击的发生。该系统还根据撞击发生预知保存活塞位移最大值。
尽管防止了撞击的发生，但根据该文件US 6,536,326的教导，不可能调整活塞位移最大值，所以仍然需要在制作和装配线中的步骤和校准。
另一个现有技术参考文件US 6,176,683公开了压缩机中活塞撞击的监控。根据该参考文件，一旦检测到撞击，该系统将它考虑成非正常情况然后对活塞行程进行校正。然而该解决方法不能避免压缩机的装配过程中活塞行程的校准。
根据另一个现有技术参考文件US 2003/0161734，公开了一种设备。该设备包括电流检测单元以检测电流，控制单元以确定活塞和阀之间是否发生撞击，并控制线性压缩机的行程。该技术并没有预知在压缩机的装配过程中避免活塞行程校准的解决方法。
而且，根据另一个现有技术参考文件US 2003/0219341，公开了一种往复式织袜机(reciprocating machine)。根据该现有技术参考文件，提供了用于驱动活塞的可变电压驱动器，并提供感测活塞和气缸终点之间接触的振动传感器，连接该传感器和驱动器的控制器控制了驱动器和活塞的移动以最大化活塞行程，且如果没有消除活塞与气缸的接触，则减小活塞行程。同样，这种解决方法不能避免压缩机装配过程中活塞行程的校准。
发明简述和目标
本发明涉及控制流体泵的一种系统、一种方法，以及一种线性压缩机和冷却器，优选地，该压缩机和冷却器具有使用电子电路的控制，该电子电路用于处理源自位移传感器的信号，这种电路具有用于告知流体泵中的最大活塞位移的输出，以及用于告知在行程终点处发生活塞机械冲击(或预见机械冲击或撞击)的另一输出。该控制还预知一种算法/校准方法，能够使用源自电路(该电路处理源自位移传感器的信号)的信息，调整活塞位移的最大限制。
只要开启系统或只要发生错误，都可以执行该校准方法。人们还可以使用预定时间确立周期性的校准，根据使用的传感器特征规定该预定时间。
而且，为了具有流体泵的最大效率，活塞应该尽可能地靠近行程终点工作。理想值将是使活塞距离行程终点零距离地工作，但是由于公差误差和活塞行程中的振动，这一点是不可能的，本发明的系统和方法能够根据自校准来消除误差源，这使得活塞能与行程终点尽可能地接近。当不可能实现这点且活塞需要在距离行程终点较长距离处工作时，则该压缩机将使用在其最大容量下。活塞距离行程终点的安全距离对应于一个容量，称为“固定容量”，在该固定容量中保存的气体部分在压缩机的操作过程中被简单地压缩和解压缩，产生损耗。理想情况是整个气体都被泵浦，没有气体部分残留保存在固定容量中。
本发明具有下述目标：
-控制流体泵中的活塞行程，允许活塞前进到其机械行程终点，而不允许在气缸顶部的活塞撞击，而且，使气缸内“固定容量”的值最小化。
-在流体泵的正常操作过程中实现自动校准系统，这避免了在制造或装配工艺中的校准步骤，并能够使活塞工作在距离相应行程终点可能最短的距离；
-使较不精确的或具有增益和偏置容许偏差的传感器的使用切实可行，而不损害系统的性能(效率和最大容量)；
-在效率和容量上优化流体泵；
-为工业大规模生产实现简单的解决方法。
通过一种流体泵控制系统实现本发明的目标，该流体泵包括气缸中可移动放置的活塞，该气缸具有活塞位移行程且该气缸具有行程终点，该流体泵被输入电压的电动机驱动，该系统包括电子控制器以控制电压，该系统包括测量活塞特性的传感装置，且该电子控制器与该传感装置电连接，布置该电子控制器以通过检测冲击信号监控气缸中的活塞位移，当活塞与行程终点发生撞击时，该传感装置发送冲击信号，该冲击信号被传感装置发送到电子控制器，该电子控制器被配置成通过增加输入到电动机的电压而连续增加活塞位移行程，该电压增加由触发信号命令，直到发生撞击为止，以便保存活塞位移最大值，该值对应于到达行程终点的活塞位移。
还通过一种流体泵控制方法获得本发明的目标，该流体泵包括气缸中可移动放置的活塞，该气缸具有活塞位移行程且该气缸具有行程终点，该方法包括以下步骤：开启流体泵，使活塞在气缸中位移；连续地增加活塞行程，直到其与行程终点发生冲击为止，在行程的连续增量之间，监控活塞行程一段稳定的时间，并且如果在稳定时间期间发生冲击，则减少活塞行程。
另外，一种执行本发明教导的方式是提供一种控制流体泵的控制系统，它包括感测活塞位置的传感装置和与该传感装置电连接的电子控制器，该电子控制器通过检测冲击信号监控气缸中的活塞位移，当在行程终点发生活塞撞击时，由该传感装置发送冲击信号，该冲击信号被传感装置发送到电子控制器，该电子控制器根据一个触发信号连续地增加活塞位移行程，直到发生撞击为止，以便保存活塞位移最大值，并监控气缸中活塞位移和防止位移到活塞位移最大值。
执行本发明教导的另一种方式是一种控制流体泵的方法，包括以下步骤：开启流体泵，使活塞在气缸中位移；连续地增加活塞行程，直到其与行程终点发生冲击为止，监控活塞行程一端稳定时间，且如果在稳定时间过程中发生冲击，减少活塞行程。
还通过一种线性压缩机实现本发明的目标，该线性压缩机包括气缸中可移动放置的活塞，该气缸具有活塞位移行程，且该气缸具有行程终点，该系统包括感测活塞位置的传感装置和与该传感装置电连接的电子控制器，该电子控制器通过检测冲击信号监控气缸中的活塞位移，当在行程终点发生活塞撞击时，该传感装置发送冲击信号，该冲击信号被传感装置发送到电子控制器，该电子控制器连续地增加活塞位移行程，直到发生撞击为止，以便保存活塞位移最大值。
而且，通过环境冷却器获得本发明的目标，该冷却器包括用于控制流体泵的控制系统，该流体泵包括气缸中可移动放置的活塞，该气缸具有活塞位移行程且该气缸具有行程终点，该系统包括传感装置和与该传感装置电连接的电子控制器，该电子控制器通过检测冲击信号监控气缸中的活塞位移，当在行程终点发生活塞撞击时，由该传感装置发送冲击信号，该冲击信号被传感装置发送到电子控制器，该电子控制器根据一个触发信号连续地增加活塞位移行程，直到发生撞击为止，以便保存活塞位移最大值。
附图简述
现在将参考附图表达的实施例，更为详细地描述本发明，附图示出：
图1代表本发明的系统的框图；
图2代表应用于控制线性压缩机的本发明的系统的框图；
图3a代表使用单个传感器的本发明的系统的框图；
图3b代表使用两个传感器的本发明的系统的框图；
图4代表当使用单个传感器时本发明的系统的框图的细节；
图5示出了实现第二滤波电路的方法之一的电路图；
图6代表实现第一滤波电路的实施例的方法之一的电路图
图7代表本发明的传感装置上读取的信号的图表；
图8代表本发明的系统的方法/自校准程序的流程图；
图9代表对配备有本发明的系统的线性压缩机做平均的图表，该图表示出了正常工作时的一种状态；以及
图10代表对配备有本发明的系统的线性压缩机做平均的图表，该图表示出了具有冲击时工作的一种状态。
附图详述
从图1可以看出，例示出了本发明的系统在使用线性压缩机10’的冷却系统中的使用。
本发明的教导可以应用于任何类型的流体泵，在线性压缩机的情况这种应用是尤为显著的，因为这些装置需要严格的校准以防止它们使用中出现的问题。
控制流体泵的控制系统通常被电子控制器16控制，优选地，该控制器16包括控制供给到电动机(未示出)电压的微控制器15，该电动机驱动流体泵10。
根据控制一组开关17(优选地TRIAC)的执行时间，通过一个门，电子控制器16控制了供给到电动机的电压，因此，控制了流体泵10的移动。在附图所述的特定应用中，压缩机10’的容量受到控制，以使冷却环境18维持在所述条件。
流体泵10包括活塞(未示出)，它可移动地放置在气缸中，该气缸具有直到行程终点的活塞位移行程，其中，例如，阀片位于线性压缩机10’中。
为使系统工作在理想条件，活塞应该与相应的行程终点尽可能近地移动，但是不与它撞击，且不距离此点太远，因为这种情况泵的效率降低。
流体泵10中的建设性特征
传感装置
根据本发明的教导，将提供传感装置11，它包括冲击传感器35和位置传感器36以感测活塞位移行程。
冲击传感器35将处于一个位置上，以检测行程终点处的活塞撞击并产生冲击信号到电子控制器16。
可以用在本发明的系统中的一种形式的传感器是于2003年5月22日提交的专利文件BR0301969-1中所描述的传感器，该文件描述了一种能够检测活塞与行程终点的撞击的加速计。
可以使用其它类型的传感器，只要它们检测撞击或将要发生的撞击，这样防止冲击信号到达电子控制器16。
例如，人们可以使用文件BR 0001404-4和BR 0200989-0中描述的传感器。这两种情况中，冲击传感器能够产生对应于冲击或距离活塞行程终点很近的位移的冲击信号。
传感器的工作
为了实现本发明的系统，人们应该通过增加活塞的行程而操作活塞，直到从传感装置11，具体而言，从冲击传感器35感觉到冲击为止。
只要活塞撞击行程终点，或接触冲击传感器35，可以得出活塞已经到达最大位移值的结论，且该值可以保存在电子控制器16中。
应该将系统设计成：活塞位移最大值对应于流体泵10的最大效率的位移，以同时获得泵的最佳效率以及活塞与行程终点冲击的最小风险。
因为在制作每个流体泵10中使用的电子元件和机械元件都具有公差，每个装置将具有彼此不同的行程终点值和位移最大值，所以一般进行校准，直到消除了流体泵中发现的公差的冲击点为止。
考虑上述过程采用的频率，只要启动流体泵10，例如在冷却器的情况，只要开启压缩机10’，都可以执行上述过程。可以选择使用预定频率执行该过程，例如预定频率为每日或为防止在流体泵10的使用过程中的冲击问题所必须的频率。例如，可以预见，只要在网络中发生电学干扰，可以根据外部发信号启动校准，开始所述过程。
为执行这点，电子控制器16必须简单地根据流体泵10的问题的发生产生触发信号，以初始化校准过程。
优选地，人们根据触发信号，也就是说，当问题发生或关闭电动机时，选择使用最小活塞位移行程初始化流体泵10’。
校准之后，也就是说，一旦获得活塞位移最大值，人们可以保存在电子控制器16处获得的值。使用该值，通过采用在监控活塞行程中的系统校准(或自校准，因为系统为每个流体泵发现最大点)获得的最大值，人们可以操作系统，同时监控活塞行程和它的冲击。
可以以各种方式执行监控。例如，人们可以选择在专利案件BR9907432-0的教导的基础上监控活塞位置，此处引用该专利案件的描述作为参考。所以，根据本发明的教导，可以预知保存流体泵的气缸中的活塞位移最大值，并且然后评估活塞是否将要撞击，减小输入到驱动流体泵10的电动机的电压值，这样防止了活塞发生碰撞。
这些文件中描述的监控活塞位置的系统将活塞位移最大值作为基础，使用该值，它们可以操作，防止过量的活塞位移。
同时监控活塞行程和冲击，除了流体泵更大的效率，人们在这种操作中可以获得更大的安全性。尤其是，监控冲击具有两个功能：第一，在校准过程中，告知何时活塞已经到达位移的最大极限，以及调整活塞行程；第二，监控流体泵的正常功能以防止错误导致的冲击。
传感装置11的测量说明
可以从图9和图10看出，活塞在气缸中的移动呈现出曲线，该曲线对应于由位置传感器36和冲击传感器35测量的位移。
图9示出了在不发生冲击时活塞的工作的情况。可以看出，这种情况下，位置传感器36的信号输出(曲线110)呈现最大活塞位移而没有噪声的发生(见标记120)。曲线100指示在经过滤波电路42之后的活塞位移的信号，而曲线150表示活塞不发生冲击，因为存在测量信号。
图10示出了发生冲击时活塞工作的情况。可以看出，这种情况下，在传感装置11的输出(110’)产生噪声(见标记120)，它可以被电子控制器16解译，在第一滤波电路40之后产生信号150’，甚至可以直接连接到微控制器15或等价器件的一个端口。曲线100’在第二滤波电路42(低通电路)之后获得，代表活塞位移的信号。
测量和解译传感装置11的测量的系统：
从图3a、3b和4可以看出，传感装置11的信号被信号处理模块30、31解译，这可以以两种建设性方法实施，分别为：
使用单个传感器：
因为传感器的信号能够监控活塞位置且同时监控活塞冲击，即，活塞的特性，前者表示低频信号(活塞位置的监控)，后者表示高频信号(冲击位置)，这些信号的分离应该预知，所以可以通过电子控制器16解译所述测量。
为此，本发明的系统应该提供有信号处理模块30，它包括第一滤波电路40和第二滤波电路42。
例如可以选择感应型传感器。本实施例中，传感装置11将产生活塞位移的可测量波，以及只要活塞与相应的行程终点发射撞击，产生冲击信号。这种情况，信号处理模块应该适用于分离由这种类型的传感器产生的信号。
从图4和图6可以看出，第一滤波电路40属于高通滤波器。本实施例中，该滤波器消除了被传感装置11低频读取的信号，即，对应于活塞位移的信号，只允许对应于冲击的信号传递到电子控制器16。
第二滤波电路42属于低通类型，以在活塞冲击情况下从读取的信号消除高频。这种情况读取的信号将对应于气缸中活塞位移信号，该信号被发送到电子控制器16并被后者处理。
图6例示出了第一滤波电路40的实施例之一。本实施例中，电阻器R17和电容器C17形成的装置形成了高通滤波器，且被配置，例如，在本发明的教导在线性压缩机中采用的情况，用于消除低于5KHz的频率。电阻器R27具有基于晶体管限制发送的电流的功能，该晶体管放大被传感装置11读取的信号。
图5例示出了第二滤波电路42的实施例之一。本实施例中，电阻器R46和电容器C46形成的装置用作高通滤波器，而电容器C36和电阻器R36形成的装置形成低通滤波器，两个装置的组合将产生低通滤波器。在本发明的教导在线性压缩机10’中使用的情况，可以选择配置这些滤波器以从传感装置11读取的信号消除低于5KHz的频率和高于500Hz的频率。这样，第二滤波电路42的输出将对应于活塞位移。
被传感装置11读取的并被第一和第二滤波电路40、42处理的信号被发送到电子控制器16，该控制器将防止活塞冲击。
被第一滤波电路40处理的信号可以直接输入到电子控制器16，因为后者可以以二进制方式解译。这可以从图7中看出，其中当活塞经过最大行程点时，传感装置11的信号发出信号表示可能发生冲击或将要发生冲击，且它的位移行程将被减小。
被第二滤波电路42处理的信号具有变化的幅度，因为它对应于活塞在气缸中的位移。这样，在被发送到电子控制器16之间，该信号应该经过比较器45。比较器45与参考电压相连，该参考电压应该根据流体泵10的特性调整。可选地，可以使用A/D转换器而不是比较器45。
从图7可以看出，一旦传感装置11检测到最大行程的值，人们可以向电子控制器16告知该情况。
为了使用PZT型或压电传感器实现传感装置，当活塞与相应的行程终点撞击时，高频(大约5kHz)成分增加，且第一滤波电路40应该仅选择传感装置11产生的信号的这些高频成分，因为这些成分确定了活塞和气缸顶部或行程终点的机械冲击。另一方面，应该调整第二滤波电路42以选择系统功能频率(50或60Hz)并消除DC或高频成分，因为行程的信息将在操作频率中。很明显，因为可以使用其它类型的传感器来实现传感装置11，而且，例如，可以存在其它类型的滤波器，涉及本实例的PZT传感器的注释将不被看成是本发明教导的限制。
使用两个传感器：
根据本修改，可以选择为流体泵10提供两个不同功能的传感器：一个冲击传感器35和一个活塞位置传感器，它们两个提供被电子控制器16解译的信号。
本实施例中，信号处理模块31将接收每个传感器35、36的信号，如图3a所示，且人们可以以所述的方法继续选择使用单个传感器，以发送信号到电子控制器16。
专利文件BR 9907432-0中描述了解译活塞传感器读取的信号的方法之一，但也可以使用其它形式的监控。
传感器的类型以及它在流体泵10中的相应的布置：
作为冲击传感器，例如，前面已经提及过，可以使用加速计型传感器。这种情况，冲击传感器35应当与流体泵10的气缸相关，且优选地，人们应该使这种加速计固定在流体泵10的气缸中，使得可以感测活塞冲击。
例如可以通过磁传感器实现位置传感器36。这种类型的传感器发射一个磁场，活塞到达，则该磁场受到干扰，所以产生可以被电子控制器16测量的波。例如，该位置传感器36可以布置在流体泵的气缸内。
流体泵10的控制方法
为了操作控制流体泵10的系统和线性压缩机，或甚至包括电冰箱或空调系统的冷却器，应当进行图8中所述的下述步骤。
只要流体泵10接收到一个触发信号或只要它启动，如前所述，人们应该通过使活塞在气缸中的位移达到最小行程而启动流体泵10，且连续地增加位移幅度。
然后，需要监控活塞行程以检测可能的冲击，且如果后者不发生，将等待稳定时间以得出系统是否稳定的结论，即，以评估该过程是否发生冲击。
鉴于术语“冲击”，应该考虑它可以是活塞将要发生的冲击，因为这将取决于监控该步骤所用的传感器的类型。在使用加速计型传感器的情况，活塞与行程终点的冲击将对应于它的撞击。另一方面，例如，在使用文件BR0001404-4和BR0200898-0中所述的接触型传感器的情况，或甚至在使用磁传感器的情况，在冲击的情形下，活塞与相应行程终点并没有发生实际的碰撞，仅是如上所述述的将要发生的冲击。
在稳定时间的步骤之后，如果系统稳定，即，如果在稳定时间没有冲击发生，活塞行程将再次增加，且将重复该过程，直到检测到冲击为止。
稳定时间值将取决于使用的流体泵的类型。在使用在线性压缩机中的情况，该稳定时间可以是几秒到几分钟量级的范围，典型值为几十秒。稳定时间值范围的正确指定可以确定为活塞行程监控的函数。这样，可以采用由外部系统监控的活塞行程所确定的稳定时间的范围。活塞行程可以受到监控，且当人们确信没有进一步冲击发生时，仅位移幅度的一个增量受到影响。
在下面的步骤中，在检测到冲击之后，应该减小活塞行程，且由此确立流体泵10上的活塞行程最大值。此步骤之后，如前所述，当应该启动具有最小行程的泵时，倘若没有电学或机械错误发生，流体泵10以恒量方式操作。
为了确定当减小位移行程时，活塞将被安全地放置且放置在最佳位移，知道考虑考虑压缩机的效率，最大活塞位移值将被保存在电子控制器16中，并且，从此刻起，开始使用从冲击获得的最大位移值监控活塞行程。例如，可以选择以百分比地减小活塞位移幅度。
在这点上，一旦知道了活塞位移最大值，电子控制器16将不再允许流体泵超出此限制地工作，而且，虽然如此，如果发生进一步冲击，电子装置16将重新校准系统，也就是说，以最大行程启动活塞位移，连续递增。为了实现这点，系统应该总是工作的，而不仅仅在校准过程工作。
如上所述，可以周期性地实施使用最大行程启动流体泵的步骤，并且，这样，恒定地校准流体泵10到最大活塞行程。
应用到线性压缩机：
如上所述，控制流体泵10的控制系统、以及相应的控制方法特别用于涉及线性压缩机10’的应用，因为后者提供有气缸中可移动放置的活塞，该气缸具有活塞位移行程且该气缸具有行程终点。
这些情况下的应用是尤其有用的，因为活塞在气缸中自由振动且应该调整设备公差的步骤。
本发明的优势的结构是：电子和机械元件公差成分变大，因为只要装备启动，预知校准流体泵10。这样，可以削减流体泵10的制造和装备过程中的校准步骤，而这回导致时间上的节省，因此，也节省了资金。
当和根据本阶段技术的教导相比较时，只要检测到错误则进行自动调整的能力还得出较安全的流体泵10。
而且，因为已经预知系统的校准，可以使用较不准确的传感器或具有增益和偏置容许偏差的传感器。
流体泵10的效率的优化是显著的，因为活塞可以接近行程终点工作，这导致了最大效率。
使用单个传感器同时监控活塞位移和冲击的发生的可能性还导致经济的获利，因为，除了节省元件，消除了在流体泵10中安装多个传感器的需要。且还可以使之于其它活塞移动系统集成在一起。
已经描述了优选实施例，人们应当理解本发明的范围包括了其它可能的变化，本发明的范围仅被所附的包括可能等价要求的权利要求的内容所限制。

Claims (31)

1.一种流体泵控制系统，该流体泵(10)包括气缸中可移动放置的活塞，该气缸具有活塞位移行程，且该气缸具有行程终点，
该流体泵(10)由输入电压的电动机驱动，
该系统包括电子控制器(16)以控制所述电压，
该系统特征在于，包括：
-测量活塞特性的传感装置(11)，以及
-与传感装置(11)电连接的电子控制器(16)，该电子控制器(16)布置成通过检测冲击信号监控活塞在气缸中的位移，当活塞和行程终点发生冲击时，传感装置(11)发送冲击信号，该冲击信号被传感装置(11)发送到电子控制器(16)，
该电子控制器(16)配置成：通过增大输入到电动机的电压，该电压增量通过触发信号而命令，连续增加活塞位移行程，直到发生冲击为止，以保存活塞位移的最大值，该值对应于到达行程终点的活塞位移。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于，活塞位移最大值对应于流体泵(10)的最大效率的位移。
3.根据权利要求2的系统，其特征在于，当流体泵(10)发生问题时，由电子控制器(16)产生触发信号。
4.根据权利要求1或3的系统，其特征在于，流体泵(10)使用最小活塞位移行程启动。
5.根据权利要求3的系统，其特征在于，当发生触发信号时启动流体泵(10)。
6.根据权利要求5的系统，其特征在于，包括与电子控制器(16)电连接的第一滤波电路(40)，该第一滤波电路(40)属于高通类型，被传感装置(11)读取的冲击信号被该第一滤波电路(40)滤波并被发送到电子控制器(16)。
7.根据权利要求6的系统，其特征在于，传感装置(11)包括与流体泵(10)的气缸相关的冲击传感器(35)。
8.根据权利要求7的系统，其特征在于，冲击传感器(35)包括和流体泵(10)的气缸固定在一起的加速计。
9.根据权利要求5的系统，其特征在于，传感装置(11)包括活塞位移行程的位置传感器(36)，该位置传感器(36)与电子控制器(16)电连接。
10.根据权利要求4的系统，其特征在于，传感装置(11)包括与电子控制器(16)电连接的第二滤波电路(42)，该第二滤波电路(42)属于低通类型，传感装置(11)读取的信号被第二滤波电路(42)滤波且被输入到电子控制器(16)，读取的信号被第二滤波电路(42)滤波并对应于气缸中活塞位移信号。
11.根据权利要求10的系统，其特征在于，气缸中活塞位移信号被发送到电子控制器(16)，该电子控制器(16)防止活塞位移到行程终点。
12.一种流体泵(10)控制系统，该流体泵(10)包括气缸中可移动放置的活塞，该气缸具有活塞位移行程，且该气缸具有行程终点，
流体泵(10)由输入电功率的电动机驱动，
活塞位置传感装置(11)，以及
与该传感装置(11)电连接的电子控制器(16)
该系统特征在于，包括：
该电子控制器(16)通过检测冲击信号监控活塞在气缸中的位移，当活塞和行程终点发生冲击时，该传感装置(11)发送冲击信号，该冲击信号被传感装置(11)发送到电子控制器(16)；
电子控制器(16)根据触发信号连续增加活塞位移行程，直到发生冲击为止，以保存活塞位移的最大值，并监控活塞在气缸中的位移以及防止位移到活塞位移最大值。
13.根据权利要求12的系统，其特征在于，通过减小施加到电动机的电压值，电子控制器(16)防止活塞位移到行程终点。
14.根据权利要求13的系统，其特征在于，包括与电子控制器(16)电连接的第一滤波电路(40)，该第一滤波电路(40)属于高通类型，传感装置(11)读取的冲击信号被该第一滤波电路(40)滤波并被发送到电子控制器(16)。
15.根据权利要求14的系统，其特征在于，传感装置(11)包括与流体泵(10)的气缸相靠近固定的加速计，冲击信号由该加速计产生。
16.根据权利要求13的系统，其特征在于，传感装置(11)包括位置传感器(36)以感测活塞位移，该位置传感器与电子控制器(16)电连接。
17.根据权利要求13的系统，其特征在于，传感装置(11)包括与电子控制器(16)电连接的第二滤波电路(42)，该第二滤波电路(42)属于低通类型，传感装置(11)读取的信号被第二滤波电路(42)滤波且被输入到电子控制器(16)，读取的信号被第二滤波电路(42)滤波并对应于气缸中活塞位移信号。
18.一种流体泵控制方法，该流体泵(10)包括气缸中可移动放置的活塞，
-气缸具有活塞位移行程，以及
-气缸具有行程终点，
该方法的特征在于，包括以下步骤：
(a)监控气缸中的活塞行程以检测其与行程终点的冲击，
(b)监控活塞行程一段稳定时间，以及
(I)如果在稳定时间期间没有发生冲击，则增加活塞行程并重复步骤(b)，或
(II)如果在稳定时间期间发生冲击则减小活塞行程。
19.根据权利要求18的方法，其特征在于，先于步骤(a)，预知增加活塞行程的步骤。
20.根据权利要求19的方法，其特征在于，先于增加活塞行程步骤，使用最小活塞位移行程启动流体泵(10)。
21.根据权利要求20的方法，其特征在于，当初始化流体泵(10)的功能时，执行使用最小活塞位移行程启动流体泵(10)的步骤。
22.根据权利要求21的方法，其特征在于，周期性地执行启动流体泵(10)的步骤。
23.根据权利要求22的方法，其特征在于，当发生错误时，执行启动流体泵(10)的步骤。
24.根据权利要求18到23中任意一个的方法，其特征在于，在步骤(II)之后，活塞行程以恒量方式工作。
25.根据权利要求24的方法，其特征在于，在以恒量方式操作行程步骤之后，预知在电子控制器(16)处保存最大活塞位移值。
26.根据权利要求24的方法，其特征在于，在以恒量方式操作行程步骤之后，监控活塞行程。
27.一种流体泵控制方法，该流体泵(10)包括气缸中可移动放置的活塞，
-气缸具有活塞位移行程，以及
-气缸具有行程终点，
-该方法的特征在于，包括以下步骤：
(a)开启流体泵(10)，使活塞在气缸中位移；
(b)连续增加活塞行程直到其与行程终点发生冲击为止，
(c)在行程的连续增量之间监控活塞行程一段稳定时间，以及
(d)如果在稳定时间期间发生冲击则减小活塞行程。
28.根据权利要求27的方法，其特征在于，在步骤(a)，使用最小位移行程初始化流体泵(10)的活塞行程。
29.根据权利要求28的方法，其特征在于，在步骤(d)之后，预知监控活塞位置。
30.一种线性压缩机，包括可在气缸中移动放置的活塞，该气缸具有活塞位移行程且该气缸具有行程终点，
该系统的特性在于，包括：
-活塞位置传感装置(11)，以及
-与传感装置(11)相关的电子控制器(16)，该电子控制器(16)通过检测冲击信号监控活塞在气缸中的位移，当活塞和行程终点发生冲击时，该冲击信号被传感装置(11)发送，该冲击信号被传感装置(11)发送到电子控制器(16)，
电子控制器(16)连续增加活塞位移行程，直到发生冲击为止，以保存活塞位移的最大值。
31.一种环境冷却器，其特征在于，包括如权利要求1到11中任何一项定义的控制系统。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202005013089U1 (de) * 2005-08-19 2007-01-04 Prominent Dosiertechnik Gmbh Magnetdosierpumpe
DE102005039772A1 (de) * 2005-08-22 2007-03-08 Prominent Dosiertechnik Gmbh Magnetdosierpumpe
BRPI0705049B1 (pt) * 2007-12-28 2019-02-26 Embraco Indústria De Compressores E Soluções Em Refrigeração Ltda Compressor de gás movido por um motor linear, tendo um detector de impacto entre um cilindro e um pistão, método de detecção e sistema de controle
BRPI0800251B1 (pt) * 2008-02-22 2021-02-23 Embraco Indústria De Compressores E Soluções Em Refrigeração Ltda sistema e método de controle de compressor linear
RU2510466C2 (ru) * 2009-09-30 2014-03-27 Бомбардир Рекриейшнл Продактс Инк. Электронный масляный насос
EP2469089A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-27 Debiotech S.A. Electronic control method and system for a piezo-electric pump
BRPI1103005A2 (pt) * 2011-06-06 2013-07-02 Whirlpool Sa sistema de detecÇço de parÂmetros aplicado em pistço de compressor
RU2633304C2 (ru) * 2011-09-09 2017-10-11 Грако Миннесота Инк. Возвратно-поступательный насос прямого вытеснения с реверсивным электродвигателем
DE102013212419A1 (de) * 2013-06-27 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Einspritzrate
DE102013017944A1 (de) * 2013-10-29 2015-04-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Klopfregelung bei einem Kolbenverdichter
US10502201B2 (en) * 2015-01-28 2019-12-10 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US10208741B2 (en) * 2015-01-28 2019-02-19 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US10317875B2 (en) * 2015-09-30 2019-06-11 Bj Services, Llc Pump integrity detection, monitoring and alarm generation
US10174753B2 (en) 2015-11-04 2019-01-08 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US10830230B2 (en) 2017-01-04 2020-11-10 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US10641263B2 (en) 2017-08-31 2020-05-05 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for operating a linear compressor
US10670008B2 (en) 2017-08-31 2020-06-02 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for detecting head crashing in a linear compressor
US11255318B2 (en) * 2017-11-10 2022-02-22 Motor Components, Llc Electric control module solenoid pump
FR3115335B1 (fr) * 2020-10-19 2022-12-09 F2M Pompe comprenant un piston à course variable
CN114810726B (zh) * 2022-04-26 2024-01-16 杭州新亚低温科技有限公司 一种具有位移监测功能的低温液体泵的驱动系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4179630A (en) * 1976-11-04 1979-12-18 Tecumseh Products Company Linear compressor
US4502842A (en) * 1983-02-02 1985-03-05 Colt Industries Operating Corp. Multiple compressor controller and method
US5224835A (en) * 1992-09-02 1993-07-06 Viking Pump, Inc. Shaft bearing wear detector
DE19918930B4 (de) 1999-04-26 2006-04-27 Lg Electronics Inc. Leistungssteuervorrichtung für einen Linearkompressor und ebensolches Verfahren
GB0008281D0 (en) * 2000-04-04 2000-05-24 Boc Group Plc Improvements in reciprocating machines
US6536326B2 (en) 2001-06-15 2003-03-25 Sunpower, Inc. Control system and method for preventing destructive collisions in free piston machines
KR100411786B1 (ko) * 2001-09-03 2003-12-24 삼성전자주식회사 리니어 압축기의 제어장치 및 제어방법
KR100471719B1 (ko) * 2002-02-28 2005-03-08 삼성전자주식회사 리니어 압축기의 제어방법

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JP5497719B2 (ja) 2014-05-21
EP1709327A1 (en) 2006-10-11
KR101167325B1 (ko) 2012-07-19

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