CN102720672B - 密封式机器的传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封式机器的传感器。一种密封式涡旋压缩机包括密封壳体。经由该壳体可监控壳体内的压力。一个实施例中，外壳被电阻焊接到经由壳体延伸的孔内。充油式压力传感器或干式压力传感器与外壳相连。充油式压力传感器经壳体内的孔延伸。干式压力传感器位于壳体外侧的外壳上。在另一个实施例中，壳体形成压力传感器的隔膜部分。

Description

密封式机器的传感器
本发明是申请日为2005年12月2日、申请号为200510128776.2、发明名称为“密封式机器的传感器”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种密封式压缩机的传感器，尤其涉及一种被设计成能焊接到密封式压缩机的密封壳体的传感器。
背景技术
近些年来，密封式电动压缩机组在制冷应用中的使用日益普遍。该电动压缩机组用来压缩制冷剂蒸气。压缩机通常由电动机驱动，该电动机使压缩机的曲轴或者驱动轴以相对高的速度旋转。设计这些密封式压缩机以使电动压缩机组无论如何都无故障运行。
当这些密封式压缩机在其使用期限内不出现任何问题时，这对于改进控制和保护而监控制冷系统的不同制冷剂压力来说是有利的，但对于系统和压缩机故障查找的诊断来说应当出现问题。在数量增加的空调或者制冷系统中，需要在制冷回路的一个或者几个部位监控制冷剂的压力。典型监控的压力包括压缩机方面需留意的吸气压力和排出压力。一般利用一个压力传感器来检测这些压力，该压力传感器被螺纹拧入位于接近压缩机的制冷剂吸入和/或排出管线接头上。这些压力传感器都比较昂贵，如果不是必须于制冷系统的正常运行，出于经济考虑会不使用这些传感器。
假定在制冷行业有一种比较便宜的压力传感器可以使用，那大多数目前建造的制冷系统就可通过使用这种压力传感器得到改进。事实上，这种压力传感器可以用在所有制冷系统而不是一些有限的系统上以改进控制、保护以及系统和压缩机本身故障查找的诊断。
本发明向现有技术提供一种用于空调和制冷压缩机的焊接式压力传感器。这种焊接式压力传感器是一个低成本的部件，将其焊接到压缩机壳体花费少而且也很容易。焊接式压力传感器可以是充油式压力传感器、干式压力传感器或者是以壳体形成压力传感器隔膜的干式压力传感器。本发明的焊接式压力传感器使作为传感装置一部分的电子设备设置在压缩机壳体的外部，而仅将传感机构设置在密封式壳体内部。
通过下边的详细描述将明白本发明还有其他应用。应当理解，指明本发明优选实施例的这些详细描述以及特定实例都仅仅为了阐述本发明，而不限制本发明的保护范围。
附图说明
通过详细的描述以及附图，将更全面地理解本发明。附图中：
图1是沿一种涡旋式制冷压缩机中心的垂直截面图，该压缩机采用一对本发明的压力传感器；
图2是图1中一个压力传感器的放大剖面图；
图3是本发明另一个实施例中压力传感器的放大剖面图；和
图4是本发明另一个实施例中压力传感器的放大剖面图。
具体实施方式
下边关于优选实施例的描述实质上仅仅是本发明的示范，决不是用来限制本发明及其应用或者使用。
现在参照附图，附图中提及的数字所指代的是这几个附图中相应的零件。图1展示的是一个用数字10指代的涡旋压缩机，其采用了本发明的压力传感器。压缩机10由一个大体圆柱形密封式壳体12组成，该密封式壳体具有一个焊接在壳体上端部的盖14和一个焊接在壳体下端部的基座16，基座具有多个与其整体形成的安装脚(未示出)。盖14设有一个其内安有一般排出阀(未示出)的制冷剂排出管接头18。其他附加在壳体的主要元件包括一个横向延伸的隔板22、一个适当固定在壳体12的主轴承体24、一个下部轴承体26以及一个焊接到壳体12的压力传感器28和一个焊接到盖14的压力传感器28。沿隔板22的周边将隔板焊接到与盖14被焊接到壳体12相同的位置上。下边的轴承体26也具有多个径向向外延伸的支腿，每一个支腿都适当地固定在壳体12上。一个截面基本上是正方形只是四角被切圆的电动机定子30配合压入壳体12。位于定子上的圆角间的平台设有连接定子和壳体的通道，这有益于润滑油从壳体的上部回流至壳体的底部。
在其上端部具有一个偏心曲柄销34的驱动轴或者曲轴32可旋转地轴颈连接在主轴承体24的轴承36以及下部轴承体26的第二轴承38内。在曲轴32的下端部有一个相对大直径的同轴孔40，该孔与从曲轴32的上部向上延伸的一个径向向外倾斜的小直径孔42连通。在孔40内设有一个搅拌器44。内部壳体12的下部限定一个吸入腔46，在吸入腔内部分地填充润滑油至稍稍高出转子48的下端的位置。充当泵的孔40将润滑流体向上抽吸到曲轴32，并进入通道42，最后到达压缩机所有需要润滑的部分。
曲轴32由一个电动机旋转驱动，电动机包括一个定子30、穿过定子的线圈50以及一个配合压入曲轴32的转子48，在转子上端和下端各自有平衡物52和54。
主轴承体24的上表面设有一个平推轴承面56，在平推轴承面上设置一个绕行运动的涡旋部件58，涡旋部件的上表面具有普通的螺旋叶片或者卷体60。从绕行运动的涡旋部件58的下表面向下突出有一个柱状毂，该毂内有一个轴颈轴承62，其内可旋转地设置有一个驱动轴衬64，该驱动轴衬具有一个使曲轴销34可驱动设置的内部孔66。曲轴销34的一个面上有一个平台，其与形成在孔66一部分中的平面(未示出)驱动啮合以形成一个径向柔性的驱动装置，这些内容可见受让人的美国专利证书4877382，本发明参考引用该专利公开的内容。在绕行运动的涡旋部件58和轴承体24之间也设置一个欧氏联轴节68，其键连接到绕行运动的涡旋部件58和非绕行运动的涡旋部件70以阻止绕行运动的涡旋部件58的旋转运动。欧氏联轴节68优选为受让人待审的美国专利证书5320506公开的类型，本发明参考引用该专利公开的内容。
非绕行运动的涡旋部件70也设有一个与绕行运动的涡旋部件58的卷体60以啮合方式定位的卷体72。非绕行运动的涡旋部件70有一个中间设置的排出管线74，该排出管线与向上开口的凹部76连通，该凹部又依次与由盖14和隔板22限定的排出消音腔室78流体连通。非绕行运动的涡旋部件70上也形成有一个环形凹部80，在环形凹部内设有一个密封件82。凹部76和80以及密封件82相互协作以限定轴向压力偏置腔室，轴向压力偏置腔室接收由卷体60和72压缩的压缩流体以向非绕行运动的涡旋部件70施加一个轴向的偏置力，从而促使每一个卷体60、72的顶端在相对的端板表面密封接合。密封件82优选于美国专利5156539所详细描述的类型，本发明参考引用该专利公开的内容。非绕行运动的涡旋部件70被设计成以合适的方式安装到轴承体24，该方式在前述的美国专利4877382或者美国专利5102316中公开，因此，本发明参考引用这些专利公开的内容。
压缩机10的传感器从整体上可分为两种方式。首先，传感器可完全设置在壳体12内，信号导线可利用一个密封的导孔(feed through)经由壳体12传送。但是，这种方法将使作为传感器一部分的感应电子设备暴露于壳体12内的苛刻环境，该苛刻环境不仅包括制冷剂、润滑油，还包括极端温度和极端压力的摆动。这种苛刻环境将影响传感器的可靠性。因此，这不是所希望的方法。
在第二个方法中，作为仪器一部分的电子设备可放置在压缩机10壳体12的外部，并且仅将传感机构本身设置在壳体12内。这种方法避免了将电子设备暴露于壳体12内的苛刻环境。当利用该第二方法时，因为由传感机构产生的信号(电流/电压等)电平非常小(为毫安培/毫伏)，并且必须通过尽可能少的导线将其输入放大器和信号处理电子设备，所以有必要将传感机构非常接近于电子设备。采用第二方法的压力传感器28不仅达到期望的绝缘目的，也极接近于电子设备。
参照附图2，该图详细地展示了压力传感器28。该压力传感器28是一个充油式压力传感器，其由外壳100、本体102、隔膜104、压力传感装置106、信号调节电子设备108以及保护件或盖110组成。
外壳100是一个杯状金属外壳，其被设计成电阻焊接在由壳体12所限定的孔内。电阻焊接是这样的一种方法，其将两个具有精心设计的几何形状的金属物体放置在两个与低交流或者直流电压由相连的铜电极之间。这两个电极受到一个强大的力的作用来挤压这两个金属片以使其连接。一旦这种挤压压力达到一个期望的值，交流电压或者直流电压施加到电极上。于是，产生一非常大的电流(典型地数千安培)，该电流经由金属片从一个电极流到另一个电极。这种大电流在结合点产生一个较高的局部温度的增加。在所希望的结合区，高温熔化了两个金属片，并且将这两个金属片粘合在一起。经过精确控制的时间后，切断电流，冷却熔料。冷却后的地方呈现出两个金属片的焊接接头。电阻焊接是一个相当普遍的方法，由于其费用低、可控制并且最后的结合点不仅坚固而且防漏，所以电阻焊接广泛运用于压缩机的构造上。
为清楚起见，图2放大了本体102。本体102经由一个孔112延伸，该孔经外壳100延伸。通过焊接、玻璃熔接或者其他现有技术公知的方法将本体102密封在孔112内。本体102限定了一个内部孔114，该内部孔具有一个扩大部分116、一个套或者中间部分118、一个直径减小的部分120以及一个上腔室或者螺纹部分122。隔膜104设置在扩大部分116内，并通过激光焊接或者别的方式连接到在扩大部分116和中间部分118之间形成的台肩124上。中间部分118填充有硅油或者其他任何一种流体。压力传感装置106通过激光焊接或者别的方式连接到在直径减少部分120和螺纹部分122之间形成的台肩126上。压力传感装置106和隔膜104将中间部分118内的硅油密封。压力传感装置106包括一个压力传感芯片128和一个与压力传感芯片128电气连接的密封导孔130。
信号调节电子设备108位于螺纹部分122内，并且经密封导孔130与压力传感芯片128电气连接。保护盖110被螺纹容纳或者以其他方式固定到螺纹部分122。保护盖110包括一个孔132。为了与压缩机10的操作系统连接，多根信号输出导线134经由该孔132从信号调节电子设备108伸出。
参照图3，其图示了一种压力传感器28’。压力传感器28’是压力传感器28的直接替换。压力传感器28’是一个干式压力传感器，其由一个外壳200、一个压力传感装置206、信号调节电子设备208以及一个密封(potting)材料210形式的保护部件组成。
外壳200是一个杯状金属外壳，其被设计成电阻焊接在壳体12上。外壳200限定一个开口于壳体12外部的套212。套212的底部限定了一个隔膜214。压力传感装置206被粘结或者以其他方式固定在套212内的隔膜214上。信号调节电子设备208位于套212内，并且与压力传感装置206电气连接。在信号调节电子设备208的位置之上，密封材料210填充套212以保护压力传感器28’。多根信号输出导线234经由密封材料210从信号调节电子设备208延伸以与压缩机10的操作系统连接。
参照图4，其图示了一种压力传感器28”。压力传感器28”也是压力传感器28的直接替换。压力传感器28”是一个干式压力传感器，其由一个外壳300、一个压力传感装置306、信号调节电子设备308以及一个保护的密封材料310组成。
外壳300是一个作为壳体12的一部分整体形成的杯状外壳。由于外壳300整体形成为壳体12的一个整体部分，所以不使用上述的电阻焊接操作。外壳300限定了一个开口于壳体12外侧的套312。套312的底部限定了一个隔膜314。压力传感装置306被粘结或者以其他方式固定在套312内的隔膜314上。信号调节电子设备308位于套312内，并且与压力传感装置306电气连接。在信号调节电子设备308的位置之上，密封材料310填充套312以保护压力传感器28”。多根信号输出导线334经由密封材料310从信号调节电子设备308延伸以与压缩机10的操作系统连接。
本发明的描述实质上仅仅是示范。因此，不脱离本发明要点的变形属于本发明保护的范围。这些变形没有脱离本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种压缩机，包括：
从外部限定内部容积的壳体；
与所述壳体整体形成的外壳，所述外壳限定壁和隔膜，所述壁和隔膜形成开口于所述外部的套；
压力传感装置，所述压力传感装置响应所述隔膜并且布置在所述套内；和
电子模块，所述电子模块与所述压力传感装置连通并且布置在所述套内。
2.如权利要求1所述的压缩机，其中，在所述压力传感装置和所述电子模块周围的所述套内布置有密封材料。
3.如权利要求1所述的压缩机，其中，所述电子模块包括信号调节电子设备。
4.如权利要求1所述的压缩机，其中，所述壁延伸到所述壳体的所述内部容积内。
5.如权利要求1所述的压缩机，其中，所述套延伸到所述壳体的所述内部容积内并且与所述壳体的所述内部容积流体隔离。
6.一种用于压缩机的压力传感器，所述压缩机具有从外部限定内部容积的壳体，所述压力传感器包括：
与所述壳体整体形成的外壳，所述外壳限定壁和隔膜，所述壁和隔膜形成开口于所述外部的套；
压力传感装置，所述压力传感装置响应所述隔膜并且布置在所述套内；和
电子模块，所述电子模块与所述压力传感装置连通并且布置在所述套内。
7.如权利要求6所述的压力传感器，其中，在所述压力传感装置和所述电子模块周围的所述套内布置有密封材料。
8.如权利要求6所述的压力传感器，其中，所述电子模块包括信号调节电子设备。
9.如权利要求6所述的压力传感器，其中，所述壁延伸到所述壳体的所述内部容积内。
10.如权利要求6所述的压力传感器，其中，所述套延伸到所述壳体的所述内部容积内并且与所述壳体的所述内部容积流体隔离。
11.一种压缩机，包括：
从外部限定内部容积的壳体；
通过所述壳体布置的压缩机构；
用于致动所述压缩机构的驱动部件；
用于驱动所述驱动部件的马达；和
第一压力传感器，所述第一压力传感器包括：
与所述壳体整体形成的第一外壳，所述第一外壳限定第一壁和第一隔膜，所述第一壁和第一隔膜形成开口于所述外部的第一套；
第一压力传感装置，所述第一压力传感装置响应于所述第一隔膜并且布置在所述第一套内；和
与所述第一压力传感装置连通并且布置在所述第一套内的第一电子模块。
12.如权利要求11所述的压缩机，还包括盖部件和布置在所述盖部件与所述壳体之间的隔板，在所述壳体与所述隔板之间的所述内部容积限定吸入腔，并且在所述隔板与所述盖部件之间的所述内部容积限定排出腔。
13.如权利要求12所述的压缩机，还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器包括：
与所述盖部件整体形成的第二外壳，所述第二外壳限定第二壁和第二隔膜，所述第二壁和第二隔膜形成开口于所述外部的第二套；
第二压力传感装置，所述第二压力传感装置响应于所述第二隔膜并且布置在所述第二套内；和
与所述第二压力传感装置连通并且布置在所述第二套内的第二电子模块。
14.如权利要求13所述的压缩机，其中，所述第一压力传感器检测所述吸入腔中的压力，所述第二压力传感器检测所述排出腔中的压力。
15.如权利要求13所述的压缩机，其中，
在所述第一压力传感装置和所述第一电子模块周围的所述第一套内布置第一密封材料,
在所述第二压力传感装置和所述第二电子模块周围的所述第二套内布置第二密封材料。
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