CN1695010A - 流体泵,流体传输盘及用于流体泵的感应传感器 - Google Patents

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Abstract

流体泵(1)包括：在缸(3)内轴向运动的活塞(2)；缸(3)包括封闭缸的流体传输盘(40)；活塞(2)朝向流体传榆盘(40)运动并从低压环境(11)中捕获气体或流体；并且流体泵(1)特征在于，包括传感器组件(98)，该组件(98)包括同流体传输盘(40)相连接的感应传感器(8)，传感器(8)被放置与低压环境(11)接触。本发明的目的还通过特别是用于流体泵(1)的流体传输盘(40)而实现，该流体传输盘(40)包括设有与保护器(9)相连的通孔(10)，该保护期(9)与腔(10)配合，该保护器(9)包括至少一个用于连接感应传感器(8)的传感器腔(8′)。该传感器(8)还设计用于该流体泵(1)。

Description

流体泵，流体传输盘及用于流体泵的感应传感器
本发明涉及一种流体泵，一种流体传输盘和一种应用于流体泵的传感器，该发明尤其适用于线性压缩机，来检测相应活塞的位置，并阻止活塞在压缩操作条件变化甚至反馈电压变化的情况下与流体传输盘发生碰撞。
背景技术
基本地，线性压缩机包括一个带通孔的主体内轴向运动的活塞，该主体通常是缸，活塞的作用是压缩冷却循环中使用的气体。凭借活塞的轴向运动，和位于活塞行程末端的用于缸内气流进入与排出调节的进气阀及排气阀进行气体压缩机制。活塞被一驱动器所驱动，该驱动器由支架和磁体构成，被线圈驱动，这个组件更进一步地由螺旋弹簧所驱动，形成了压缩机的谐振组件。
被线性电机所驱动的谐振组件具有产生线性交替运动的功能，促使缸内活塞的运动对被进气阀吸进的气体施加压缩作用，直至某一点，在该点，气体可以通过排气阀被排出到高压侧。
压缩操作条件的变化，甚至反馈电压的变化，可促使谐振组件进行多于必需的移动，因此导致活塞在其行程末端时发生碰撞，引发噪音甚至损坏压缩机。因此，控制活塞运动的装置是必须的。
控制活塞运动的不同的解决方案已经被提出，例如EP 0 398 012文件中所批露，其描述了传感器位于驱动器活塞行程的末端。为了能够通过磁性传感器确定活塞与缸行程末端之间的距离，为了阻止活塞在缸行程末端的碰撞，是采用导电材料制作的圆盘构造这样的驱动器。这个方案的一个缺点是，提出的传感器的设置使其受到缸的内部压力，此压力除了导致传感器的电路连接复杂化外，还导致了该装置密封性的问题。由于传感器受高压缩面积的影响，随着时间的推移，这可能会引发故障。
现有技术的另一种方案在文献US 4,924,675中被批露，其描述了一种具有磁性传感器的线性压缩机，该传感器依靠产生于传感器与位于活塞内的磁体之间的磁流，来检测行程内活塞的位置。缸内活塞行程外部结构中传感器的设置导致在传感器和活塞之间存在的这个壁成为制约检测活塞行程所必须的磁流通过的障碍。
现有技术的一个进一步的方案在文献DE 3246731中被描述，其披露了一个放置于活塞行程末端的传感器，但相对于缸结构是凸出的。采用此种构造，活塞可能在行程末端发生撞击，并且位置传感器可能破碎或被损坏。
现有技术的另一种方案在文献US 6,084,320中被描述，其批露了一个位于活塞行程的开始端并被固定在活塞主体上的位置传感器。因为此方案中，传感器随着活塞一起运动，因此后者由于此运动而遭受损坏的可能性很大，因此，不但给组装设备时带来复杂性，此种结构也是不值得信赖的。
例如，在文献US 4,471,304，US 5,455,509及EP 0 271 878中，进一步的方案被描述，其批露了用来检测在缸侧面的活塞行程的传感器的设置，而传感器没有适当的保护。这些情况中的缺点是需要在活塞上提供一个磁层来检测活塞位置，该磁层限制了此类结构设计中活塞类型的多样性。
现有技术中存在的一个问题是压缩机上设置的传感器受到变化压力，变化压力在待压缩气体或流体的最小压力和被压缩机压缩的气体或流体的最大压力之间摆动。这种压力变化可能引发压缩机的密封性问题：(i)因为压缩的气体或流体可能在安放传感器的位置处泄漏，和(ii)压缩机活塞运动的检测电路，因为传感器的电连接可能被高压所削弱，活塞压缩气体或流体的区域受到该高压。
对所述问题的其他解决方案也被描述，例如，在文献PI 0001404中，批露了一个能够阻止同缸头碰撞的活塞检测传感器，该传感器设有一个同控制电路协同工作的电子探测器。这种情况下，活塞到其行程末端接近程度检测受到活塞同传感器电接触的影响。尽管此方案满足要求并阻止了活塞的撞击，但是，采用传感器同活塞物理接触的此方案，可能会产生电噪音，因此可能扰乱测量的精确度。
对于上面所述的缺点，本发明批露了在设有活塞位置传感器的压缩机领域内的改进方案。
发明目的
本发明的一个目的是因此能够使人指示出活塞在线性压缩机内的位置的结构中，提供流体泵，流体传输盘和应用于流体泵的感应传感器。
本发明的另一个目的是为线性压缩机的活塞位置感应传感器提供隔离保护装置。
本发明的进一步目的是在一个位置提供一个活塞位置传感器，所述一个位置受压缩机高压而不受活塞和传感器之间机械干涉，因为感应传感器同高压环境隔离。
本发明的进一步目的是提供一个制造费用和安装费用不昂贵的传感器，同时，该传感器具有在此类设备上值得期待的可信赖性，并且不具有现有技术中各种方案的缺点。
发明内容
本发明的目的可通过一个流体泵来实现，该流体泵包括在缸内轴向运动的活塞，缸包括了封闭缸的流体传输盘，活塞被布置在朝向流体传输盘的方向，流体泵包括传感器组件，该组件包括与流体传输盘相连的感应传感器。
本发明的目的也可通过流体传输盘来实现，尤其应用于流体泵并且包括阀片，该阀片设有同保护装置配合的通孔，保护装置与此孔配合，并包括至少一个同感应传感器配合的传感器腔。
本发明的目的也可通过用于流体泵的感应传感器来实现，尤其用于检测活塞的位置，活塞可在缸内轴向运动，流体泵包括阀片，感应传感器被安装在保护装置上，保护装置被固定于阀片中设置的通孔。
附图说明
参照附图所代表的实例，下面将详细描述本发明。附图所示为：
-图1是根据本发明目的的包括传感器保护装置的流体泵的截面图；
-图2是根据本发明的位置传感器保护装置的详细截面图；
-图3是本发明保护装置主题的第二优选实例图；和
-图4是本发明保护装置主题的第三优选实例的截面图。
具体实施方式
由图1及图2可见，线性压缩机1(或流体泵1)包括在缸3内轴向运动的活塞2，缸3通常一端被流体传输盘40所封闭，传输盘40依次包括阀片4和由进气阀4a与排气阀4b构成的组件，这些进气阀4a和排气阀4b被分别同阀片4中设置的进气开口4a’和4b’相连接。
压缩机1被置于充满了气体或流体的低压环境11中，依靠缸3内活塞2的轴向运动(或高压环境11’，但气体或流体被压缩时)，置于传输盘40上的进气阀4a和排气阀4b，这些气体或流体被压缩机1压缩，可以调节缸3内气体或流体的吸入与排出。活塞2由电机66所驱动，电机包括由线圈6’驱动的磁铁6，螺旋弹簧7靠着活塞2安装，因此这个弹簧总是被压缩并形成谐振回路。
谐振回路产生了线性运动，促使活塞2进行预计的线性运动并从而压缩从低压环境11通过进气阀4a进入的气体或流体，直到它能够通过排气阀4b排放到高压环境侧11’中，并被例如，引导至冷却回路(未显示)。
压缩机1的活塞2的操作幅度，由电机66产生的功率与机械装置压缩气体时所消耗的功率和其他损耗功率的平衡来调节。为了获得压缩机1的最佳性能，以使活塞2尽可能地接近流体传输盘40的振幅工作是必须的。活塞2的工作幅度应该被精确地知道，因为，如果有任何错误，防止活塞2与流体传输盘40发生撞击的安全距离必需更长。这种撞击根据压缩机的使用情况可能损坏压缩机1。此外，应该预知到，根据本发明将适用的压缩机1模型，流体传输盘40可以不同的方式构造。在某些模型中，进气阀4a被构建在阀片4和活塞2之间，如图2所示。在这种情况下，撞击将作用于进气阀4a，并且撞击力将以其他方式被释放至阀片4上，而在其他压缩机模型中，撞击将直接发生在所述的阀片4上。在这两种情况下，撞击将被释放至流体传输盘40上，该传输盘包括阀片4及由进气阀4a和排气阀4b构成的组件。
此类问题的一些解决方案在现有技术中已经讨论，但所有这些技术都具有所述的缺点。
根据本发明一个优选实例，如图1及图2所示，根据与涉及流体泵，流体传输盘和用于流体泵的感应传感器的本发明的教导，可预知到与保护装置9相连的感应传感器8，而保护装置9与流体传输盘40相连接，构成一个传感器组件98。感应传感器8应设置成使得，可发射朝向活塞2的磁场，活塞2当靠近时，将同所述磁场发生干涉。通过这种方式，可以依靠电子电路(未显示，因为它不是本发明的主题)来检测活塞相对流体传输盘40的距离。
为了使传感器组件98的安装切实可行，流体传输盘40应该包括通孔10来装配保护装置9，当气体或流体处于压缩阶段时，保护装置9可将低压环境11同缸3内产生的高压环境隔离开来。
与孔10具有类似形状的保护装置9最好被制作成圆柱形，由于这简化了通孔10的构造，由此，可以以更快的速度，更低的成本来制造压缩机1。
在这个实例中，保护装置9具有装配部分9c，开口部分9a和封闭部分9b，形成杯状件，该杯状件具有传感器腔8’来容纳磁性传感器8。建设性地，保护装置9以如下方式连接，即装配部分9c与通孔10进行过盈配合，就是说，保护装置9的尺寸最小应该比孔10的尺寸大一些，以致它可以被紧密的固定于阀片4上，因此可以阻止气体或流体泄漏出缸3，因为在缸3内被压缩的气体或流体可以达到高的压力，例如，比低压环境11中的压力高出30bar。
封闭部分9b同阀片4内面9b’平齐，因为这个原因，不会侵占缸3的孔10。这可避免发生传感器同活塞2的撞击问题，因此解决了现有技术中测量噪音的问题。同时，这种构造允许感应传感器8精确地放置在可避免与活塞2发生撞击的点上，因为感应传感器8测量描述值的大小将同活塞2与阀片4之间的距离成正比，简化了压缩机1的电子检测。
开口部分9a使得传感器腔8’暴露于低压环境11中，在这里感应传感器8被放置并最好固定于保护装置9的封闭部分9b上，来检测距离，并且最好位于活塞2行程的末端。对于制作保护装置9的材料，应使用那些不要过多阻碍传感器8的磁流的材料，比如不锈钢。显然，其他相容的金属材料甚至树脂材料也可以使用，只要它们能满足机械和电子要求。
根据这个实例，不但允许了电连接88同电子回路(未显示)连通从而编码并解释从传感器8所提取的信号，还可实现保护传感器8不受高压环境11影响的目的。进一步地，由于开口部分9a被放置在低压环境11中，将不会产生同电连接88的受压力持续浮动影响的干涉现象。本发明保护装置带来的另一个显而易见的优点是对电连接88的访问将更容易。
本发明带来的另一个优点在于感应传感器8直接同制作活塞2的材料配合，并且对于活塞2来说，不必具有同传感器8一起工作的特殊磁层。活塞应采用能够同传感器8产生的磁场发生干涉的材料来制造，例如，铸铁，铝，铜等。
孔10和保护装置9可位于缸3的任意一点，甚至压缩机的任意构造。同样地，保护装置9中传感器8的设置也可以有其他建设性的设想。
在图3中可进一步看到，根据本发明一个优选的实例，保护装置9被固定在密封接头3’(通常置于压缩机上)和原有的阀片4之间。在这种情况下，就不必要严格控制保护装置9与通孔10的尺寸公差。在此实例中，阀片4还可以包括凹槽91，用来固定保护装置9上的凸出端92。
图4描述了本发明的另一个优选实例。在这种情况下，阀片4的通孔10被保护盘90所封闭，而不是保护装置9。
在这个实例中，随着通孔10被封闭，形成了一个腔10’。在这种情况下，保护盘90的固定受到与盘90成比例构造的凹槽93的影响，这些凹槽93被提供在缸的内面。在这种情况下，传感器8将被固定在保护盘90的后壁。
优选实例的案例已经被描述，应该理解到本发明的范围包括其他可能的限定在附加权利要求书中内容的变化，这包括可能的同等实例。

Claims (19)

1.流体泵(1)包括：
-在缸(3)内轴向运动的活塞(2)；
-缸(3)包括封闭缸的流体传输盘(40)；
-活塞(2)朝向流体传输盘(40)运动并从低压环境(11)中捕获气体或流体；并且
-流体泵(1)特征在于，包括传感器组件(98)，该组件(98)包括同流体传输盘(40)相连接的感应传感器(8)，传感器(8)被放置与低压环境(11)接触。
2.根据权利要求1所述的流体泵，其特征在于，流体传输盘(40)包括阀片(4)，阀片设有通孔(10)，用来连接与通孔(10)配合的保护装置(9)，保护装置(9)包括至少一个传感器腔(8’)，用来连接感应传感器(8)。
3.根据权利要求2所述的流体泵，其特征在于，感应传感器(8)在朝向活塞(2)的方向上发射磁场。
4.根据权利要求3所述的流体泵，其特征在于，保护装置(9)包括装配部分(9c)，开口部分(9a)，和封闭部分(9b)，装配部分(9c)与孔(10)配合连接，封闭部分(9b)同缸(3)的内面(9b’)对齐，开口部分(9a)包括传感器腔(8’)。
5.根据权利要求4所述的流体泵，其特征在于，阀片(4)包括与低压环境(11)相连的进气阀(4a)和与高压环境(11’)相连的排气阀(4b)，并且，开口部分(9a)同低压环境(11)接触，封闭部分(9b)同高压环境(11’)接触。
6.根据权利要求5所述的流体泵，其特征在于，保护装置(9)与腔(10)具有完全相同的形状。
7.根据前述任意一个权利要求所述的流体泵，其特征在于，保护装置(9)是由具有低导磁率的材料制成的。
8.根据前述任意一个权利要求所述的流体泵，其特征在于，传感器(8)被固定在保护装置(9)的封闭部分(9b)上。
9.根据权利要求2所述的流体泵，其特征在于，阀片(4)包括用来固定保护装置(9)的凹槽(91)，保护装置(9)包括凸出端(92)并依靠密封接头(3’)固定在阀片(4)上。
10.根据权利要求2所述的流体泵，其特征在于，阀片(4)包括用来固定保护盘(90)的凹槽(93)，保护盘(90)形成了腔(10’)，用来安装传感器(8)。
11.尤其用于流体泵(1)的流体传输盘(40)，其特征在于，包括：
-阀片(4)，设有连接保护装置(9)并与孔(10)进行配合的通孔(10)，保护装置(9)包括至少一个传感器腔(8’)，用来同感应传感器(8)连接。
12.根据权利要求11所述的流体传输盘(40)，其特征在于，保护装置(9)包括装配部分(9c)，开口部分(9a)和封闭部分(9b)，装配部分(9c)与孔(10)配合连接，封闭部分(9b)同缸(3)的内面(9b’)对齐，并且开口部分(9a)包括传感器腔(8’)。
13.根据权利要求11所述的流体传输盘，其特征在于，包括用来固定保护装置(9)的凹槽(91)，保护装置(9)包括凸出端(92)并且通过密封接头固定在阀片(4)上。
14.根据权利要求11所述的流体传输盘，其特征在于，阀片(4)包括用来固定保护盘(90)的凹槽(93)，保护盘(90)形成用来安装传感器(8)的腔(10’)。
15.用于流体泵(1)的感应传感器(8)，尤其适用于检测活塞(2)的位置，活塞(2)在缸(3)中轴向运动，流体泵(1)包括阀片(4)，感应传感器(8)特征在于，它被安装在保护装置(9)上，保护装置(9)被固定在设置在阀片(4)中的通孔(10)中。
16.根据权利要求15所述的传感器，其特征在于，保护装置(9)包括腔(8’)，用来放置传感器(8)。
17.根据权利要求15所述的传感器，其特征在于，保护装置(9)包括装配部分(9c)，开口部分(9a)和封闭部分(9b)，装配部分(9c)与通孔(10)配合连接，封闭部分(9b)同缸(3)的内表面(9b’)对齐，并且开口部分(9a)包括传感器腔(8’)。
18.根据权利要求15所述的传感器，其特征在于，保护装置(9)包括与阀片(4)上的凹槽(91)连接的凸出端(92)，保护装置(9)通过密封接头(3’)固定在阀片(4)上。
19.根据权利要求15所述的传感器，其特征在于，被固定在保护盘(90)上，保护盘(90)被固定在阀片(4)上设置的凹槽(93)中。
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