DE60132721T2

DE60132721T2 - Schmierregelung für Verdichter

Info

Publication number: DE60132721T2
Application number: DE60132721T
Authority: DE
Inventors: Kevin F. Dudley
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: US20020102163A1; EP1217216B1; DE60114349D1; EP1598557B1; US6431843B1; KR100412756B1; EP1217216A3; DE60114349T2; EP1217216A2; DE60132721D1; JP2002206486A; EP1598557A1; KR20020048279A; AU9722601A; AU756028B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf ein System, das die Viskosität des Schmiermittels in einem Kompressor überwacht und korrigierende Maßnahmen ergreift, falls diese Viskosität einen erwünschten Grad unterschreiten sollte.
Kompressoren, wie sie typischerweise verwendet werden, um ein Kältemittel wie z. B. in einem Klimatisierungssystem zu komprimieren, sind typischerweise in einem Gehäuse abgedichtet. Ein angesaugtes Kältemittel, das zu dem Kompressor strömt, strömt oft im Inneren des Gehäuses und über den Kompressormotor durch eine Saugöffnung in eine Kompressorpumpeneinheit. Das Kältemittel wird komprimiert und durch eine Auslassöffnung zu einer stromabwärts gelegenen Stelle, wie z. B. einem Kondensator, geführt. Kompressoren sind oft mit einer Passage versehen, die die Abgabepassage selektiv wieder mit der Saugpassage verbindet. Ein Ventil schließt die Verbindungspassage typischerweise, kann aber unter bestimmten Systembedingungen selektiv geöffnet werden. Dieses Ventil ist typischerweise als ein Entladeventil bekannt.
Ein Motor ist typischerweise in dem abgedichteten Gehäuse angeordnet und treibt die Kompressorpumpeneinheit an. Eine Reihe von Lagern trägt eine Welle, die von dem Motor angetrieben wird, um die Kompressorpumpeneinheit zu treiben. Diese Lager sind typischerweise mit einem Schmiermittel versehen, das in einem Sumpf in dem Gehäuse empfangen wird und das während des Betriebs des Kompressors durch das ganze Gehäuse geführt wird. Das Schmiermittel dient dazu, die Lager zu kühlen und zu schmieren.
Wenn sich die Systembedingungen ändern, kann sich die Viskosität des Schmiermittels ändern. Insbesondere ändert sich die Viskosität des Schmiermittels, wenn es sich erwärmt. Außerdem variiert die an den Lagern wünschenswerte notwendige Viskosität oder Minimalviskosität auch, wenn sich die Betriebsbedingungen des Kompressors ändern. Zum Beispiel ändert sich, falls die Geschwindigkeit des Mo tors oder die Belastung der Kompressorpumpeneinheit zunehmen sollte, eine erwünschte Minimalviskosität des Schmiermittels auch. Im Stand der Technik ist die Viskosität des Schmieröls manchmal zu niedrig geworden, um die Lager angemessen zu schmieren. Das hat manchmal zu Lagerschäden und daraus folgendem Betriebsausfall geführt.
Ein anderer Faktor, der die Viskosität des Schmiermittels beeinflusst, ist der, dass bei dem oben beschriebenen grundlegenden Typ von Kompressor mit dem Schmieröl auch Kältemittel zirkuliert. Das Öl kann manchmal von flüssigem Kältemittel verdünnt werden, was die Viskosität des Gemischs auch verringern kann.
Die Viskosität steht im Bezug zu einer minimalen Öldicke an den Lagern. Die Kompressorlager, die typischerweise Gleitlager sind, benötigen einen hydrodynamischen Ölfilm, um Metall-zu-Metall-Kontakt zu verhindern. Die erforderliche Ölfilmdicke hängt von einer Anzahl von Faktoren, einschließlich der Abmessung der Lager, der Geschwindigkeit der Wellenrotation, der Viskosität des Öls und der Belastung des Lagers ab. Die verschiedenen Variablen, die wie oben beschrieben interagieren, haben manchmal dazu geführt, dass die Viskosität des Öls nicht ausreichend war, um ein Lager angemessen zu schützen. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Behandlung der Situation, wenn die Viskosität des Schmiermittels in einem abgedichteten Kompressor zu niedrig wird.
JP-64000386-A , gegenüber der Anspruch 1 gekennzeichnet ist, und JP-A-2000-130542 offenbaren abgedichtete Kompressoren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung ist ein abgedichteter Kompressor nach Anspruch 1 vorgesehen.
In der offenbarten Ausführungsform dieser Erfindung überwacht eine Steuerung die Viskosität des Öls. Der Steuerung wird eine Minimalviskosität für den speziellen Kompressor vorgegeben. Wenn die detektierte Viskosität die erforderliche Minimalviskosität unterschreitet, wird ein Entladeventil geöffnet. Wenn das Entladeventil geöffnet wird, nimmt die Belastung des Kompressors wesentlich ab. Dies redu ziert folglich die erforderliche Viskosität und reduziert die Wahrscheinlichkeit jeglichen Lagerschadens auf Grund der niedrigen Viskosität. Auch kann eine Entladeoperation erlauben, dass die Viskosität zunimmt.
In einem offenbarten Verfahren wird die Viskosität des Öls in einem Kompressor periodisch gemessen. Die gemessene Viskosität wird mit einem Minimalviskositätswert verglichen. Wenn die detektierte Viskosität über dem Minimalwert liegt, wird die Erfassung einfach fortgesetzt. Wenn die Viskosität jedoch unterhalb einer sicheren Grenze liegt, dann werden korrigierende Maßnahmen ergriffen. Nachdem das Entladeventil geöffnet ist, wird die Viskosität weiterhin gemessen. Sobald die Viskosität wieder über eine sichere Grenze hinaus zunimmt, kann das Entladeventil geschlossen werden und das System zu normalem Überwachungsbetrieb zurückkehren.
In einer am meisten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung überwacht die Steuerung auch Aspekte des Betriebs des Kompressors, wie z. B. die Geschwindigkeit usw., um den Minimalviskositätswert zu definieren. Außerdem ist die Steuereinrichtung für jeden individuellen Kompressor typisch ausgelegt, so dass die Steuereinrichtung und ihre Minimalviskositätswerte die spezifische Geometrie usw. der in dem speziellen Kompressor verwendeten Lager berücksichtigen.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung können am besten aus der folgenden Spezifikation und den Zeichnungen verstanden werden, die folgend kurz beschrieben werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines Kompressors, der diese Erfindung umfasst.
2 ist ein Ablaufdiagramm.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie in 1 gezeigt, enthält ein Kompressor 20 eine in einem abgedichteten Gehäuse 24 enthaltene Kompressorpumpeneinheit 22. Ein elektrischer Motor 25 treibt eine Welle 32 derart, dass sie sich dreht und die Kompressorpumpeneinheit treibt. Lager 28 und 30 befestigen die Welle in einem Gehäuse. Ein Abgabeöffnung 34 führt zu einem stromabwärts gelegenen Nutzer des komprimierten Kältemittels, typischerweise einem Kondensator. Eine Saugöffnung 36 führt weg von einer stromaufwärts gelegenen Kältemittelzykluskomponente, typischerweise dem Kondensator oder einem Zwischensaugventil.
Wie bekannt ist, verbindet eine Entladepassage 38 die Abgabepassage 34 selektiv mit der Saugpassage 36. Während die Passage außerhalb des Gehäuses 24 gezeigt wird, sind solche Passagen oft in dem Gehäuse enthalten. Ein Ventil 40 ist auf der Passage 38 platziert und kommuniziert mit einer Steuereinrichtung 44. Das Ventil kann selektiv geöffnet werden, um abgegebenes komprimiertes Kältemittel von der Passage 34 zurück zu der Saugpassage 36 zu übertragen. Das Entladeventil wird während typischem zyklischem Betrieb des Kompressors geöffnet, wenn die notwendige Kältemittelladung niedrig ist. Folglich kann, wenn die notwendige Menge an komprimiertem Kältemittel abnimmt, das Entladeventil 40 geöffnet werden, um die Menge an Kältemittel, das komprimiert wird, zu verringern. Die vorliegende Erfindung nutzt das Öffnen des Ventils zum Korrigieren einer unerwünschten Systembedingung.
Ein Ölsumpf 26 befindet sich in dem Gehäuse 24 und enthält ein Schmiermittel. Ein Viskositätssensor 42 kommuniziert mit der Steuereinrichtung 44 und misst die Viskosität des Schmiermittels. Während der Viskositätssensor 42 innerhalb des Sumpfs 26 gezeigt ist, können vielleicht andere Stellen für den Sensor genutzt werden.
Der Sensor übermittelt der Steuereinrichtung den Viskositätsgrad des Öls. Die Steuereinrichtung vergleicht diesen Viskositätsgrad mit einem vorbestimmten Minimalviskositätsgrad für einen sicheren Betrieb des Kompressors und Schutz der Lager 28 und 30. Wenn der Viskositätsgrad den Minimalgrad unterschreitet, dann wird das Entladeventil 40 geöffnet. Obgleich in 1 ein erster Typ von Rotati onskompressor (ein Spiralkompressor) dargestellt ist, sollte zu verstehen sein, dass die vorliegende Erfindung auf jeden beliebigen Typ von abgedichtetem Kompressor angewendet werden könnte.
Durch das Öffnen des Entladeventils 40 wird die Belastung des Kompressors wesentlich reduziert. Eine als die Sommerfeldzahl bekannte Größe setzt, wie unten gezeigt, mehrere Variablen in Bezug:
Die Sommerfeldzahl kann einer Variablen der minimalen Filmdicke des Öls oder Schmiermittels zugeordnet werden, die im Bezug zu dem Verhältnis der Ölfilmdicke zu einem Lagerspiel steht. Wenn die Sommerfeldzahl zunimmt, nimmt die minimale Filmdicke relativ zu dem Lagerspiel auch zu. Jedoch kann, wie aus der Gleichung ersichtlich ist, wenn die Lagerbelastung mit abnehmender Viskosität abnimmt, die Sommerfeldzahl konstant gehalten werden.
Wie ebenfalls aus der oben dargelegten Gleichung zu erkennen ist, hat die Rotationsgeschwindigkeit der Welle auch eine Auswirkung auf die Minimalviskosität. Die Steuereinrichtung 44 kann ausreichend hoch entwickelt sein, um eine Geschwindigkeitseingabe oder eine in Beziehung stehende Rückmeldung aufzunehmen, und ändert die Minimalviskosität, um auf der Basis dieser detektierten Variablen den Entlader zu betätigen. Alternativ könnte die Minimalviskosität ein Sollwert für den speziellen Kompressor sein.
Wie in 2 gezeigt, beginnt ein Verfahren für den Betrieb dieser Erfindung mit dem Schritt des Messens der Viskosität, was auf einer fortlaufenden Basis getan wird. Wenn bestimmt wird, dass die Viskosität über einer sicheren Grenze ist, fährt das System in einer geschlossenen Schleife fort. Wenn jedoch bestimmt wird, dass die Viskosität unterhalb einer sicheren Grenze ist, wird das Entladeventil geöffnet. Die Viskosität wird weiterhin gemessen, während das Entladeventil geöffnet ist. Wenn die Viskosität unterhalb der sicheren Grenze bleibt, dann wird das Entladeventil offen gehalten. Sobald sich die Viskosität wieder über die sichere Grenze hinaus bewegt, schließt die Steuereinrichtung 44 das Entladeventil und kehrt zu normalem Überwachungsbetrieb zurück. Wie in dem Ablaufdiagramm zu sehen ist, würde der zweite Schritt des Bestimmens der Viskositätssicherheitsgrenze eine Hysteresezahl beinhalten, um einen übermäßigen zyklischen Betrieb des Entladeventils zu verhindern.
Wie oben dargelegt, richtet sich die vorliegende Erfindung auf die Behandlung jeglicher potentieller nachteiliger Auswirkung von niedrigerer Viskosität in einem Kompressorschmiermittel. Obgleich bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung offenbart wurden, sollte zu verstehen sein, dass mehrere Modifikationen in den Umfang dieser Erfindung fallen würden. Als einfache und sehr offensichtliche Modifikationen können andere Typen von abgedichteten Kompressoren von dieser Erfindung profitieren.
Folglich sollten die Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Erfindung zu bestimmen.

Claims

Abgedichteter Kompressor (20), aufweisend: ein Gehäuse (24), das einen elektrischen Motor (25) und eine Kompressorpumpeneinheit (22) aufweist, eine Welle (32), die von dem elektrischen Motor (25) angetrieben wird, zum Antreiben der Kompressorpumpen(22)-Einheit; und dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: einen Viskositätssensor (42) zum Messen der Viskosität eines Schmiermittels in dem abgedichteten Gehäuse (24), wobei der Viskositätssensor (42) mit einer Steuereinrichtung (44) kommuniziert und die Steuereinrichtung (44) arbeitsfähig ist, eine erfasste Viskosität mit einer Minimalviskosität zu vergleichen und eine Steueroperation zu bewirken, falls die erfasste Viskosität unterhalb der Minimalviskosität sein sollte, wobei die Steuereinrichtung (44) ein Entladeventil (40) öffnet, um im Gebrauch eine Verbindung zwischen einer Abgabeleitung (34) und einer Saugleitung (36) herzustellen, wenn eine erfasste Viskosität unterhalb einer Minimalviskosität ist.
Kompressor (20) nach Anspruch 1, wobei die Kompressorpumpen(22)-Einheit ein Rotationskompressor ist.
Kompressor (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Viskositätssensor (42) in einem Ölsumpf (26) in dem Gehäuse (24) montiert ist.