專利名稱：傳感器組件、流體泵及冷卻器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種傳感器組件，其具有加速度計且用于檢測流體泵活塞的定位，還涉及一種具有該傳感器組件的流體泵，以及一種包括依據本發明示教的傳感器組件的冷卻器。
背景技術：
線性壓縮機(或流體泵)具有活塞，該活塞可在通常為氣缸的空的主體中軸向移動，該活塞負責壓縮在冷卻循環中使用的氣體。在活塞沖程的末端處以及靠近于氣缸頭處設有閥，這些閥控制氣體進入/排出氣缸，這些閥分別是吸入閥和排出閥。
通常，氣缸靠在停靠在彈簧上，該彈簧將其保持在懸吊狀態，從而防止由活塞的軸向運動所引起的震顫傳遞到采用了流體泵的設備上。
由于流體泵的工作條件會因所泵入的流體填充量的變化甚至饋電電壓的變化而改變，因此活塞的移動會超過一容許極限而一直移動到可能與氣缸頭相撞的位置點，所以最好對其運動進行控制。
該流體泵還會受到由機械碰撞影響所帶來的外界干擾。該問題在線性壓縮機中特別明顯，其中，氣缸-活塞組件仍通過彈簧來懸吊，正如上文所述那樣。對于這種構造，當安裝有流體泵的裝置發生不期望出現的運動(例如，受到撞擊的家用冰箱)甚至地震時，由活塞和氣缸形成的組件會陷入這樣的境地，即氣缸與所述彈簧一起振動而不能軸向移動，由此會產生相當大的擺搖運動，從而這些設備部件會與通常用來容納它們的隔間相碰撞，這會導致其受破壞。
已提出多種方案來解決上述問題，比如使用感應傳感器，但這些方案存在一些缺陷，例如，難于安裝它們且難于改變放置所述傳感器的氣缸外殼。
此外，以前已知的方案并不涉及活塞-氣缸組件在受到外界沖擊時，運動的穩定性受干擾的問題。
另一個由現有技術中傳感器的使用所引起的問題在于這樣一個事實，即，這些傳感器需要使用額外的電接頭，對于冷卻系統的壓縮機來說，這會導致相應外殼的密封性受損，這是因為除了在使用單個密封端子時所預見要使用的那些通道之外，還需要在所述外殼上為這些電接頭開出通道。
已知密封端子的制造特別復雜，因為這樣的部件應保證良好的電連接，同時還要賦予泵以密封性。為此，特別有益的是，除了由密封端子所預見的通道外，流體泵在其外殼中無需其它通道。
發明內容
根據本發明的示教，提供了一種傳感器組件，用于檢測活塞的運動，由此防止出現由所泵入的流體填充量的變化、饋電電壓的變化甚至外界撞擊影響變化所引起的干擾影響問題。
本發明的其它目的在于提供了一種傳感器組件、一種流體泵以及一種裝有此類元件的冷卻器，其中電接頭的數量被盡可能地最小化，這樣就可利用通常所采用的連接器，從而避免需要使用額外的連接器，并且例如可以利用通常用在冷卻壓縮機上的密封端子上的接頭。
本發明的這些目的是通過一種傳感器組件實現的，用以測量流體泵的運動，流體泵由電動機驅動，電動機可連接至饋電電壓，該傳感器包括與偏置電路電連接的加速度計，該加速度計配置有第一和第二加速度傳感器，并包括饋電端子和信號端子，該饋電端子可與電動機的饋電電壓電連接，而信號端子可與外測量電路電連接。
這些目的還通過一種流體泵實現，其包括氣缸、活塞、外殼，該外殼包括密封地封閉該氣缸和活塞的密封端子，從而形成密封組件，該活塞由電動機驅動，該電動機通過一對與密封端子連接的電壓端子連接至電壓，該流體泵包括與氣缸連接的傳感器組件，該傳感器組件包括饋電端子和信號端子，該饋電端子可與電壓端子中的一個連接，而信號端子可與外測量電路電連接。
本發明的這些目的還通過一種冷卻器實現，該冷卻器具有測量流體泵運動的傳感器組件，該流體泵由電動機驅動，該電動機可連接至饋電電壓，傳感器組件包括加速度計，其中，加速度計與偏置電路電連接，該加速度計包括饋電端子和信號端子，饋電端子可與電動機的饋電電壓電連接，而信號端子可與外測量電路電連接。
現在將參照附圖中示出的一個實施例對本發明進行更為詳細的說明，其中圖1是依據本發明示教的包括加速度計的傳感器組件的透視圖；圖2是依據本發明示教的包括加速度計的傳感器組件的示意圖；圖3是一個實施例中為壓縮機形式的流體泵的透視圖，其裝有一個依據本發明示教的傳感器組件；圖4是控制活塞振幅的電路示例，并且示出了依據本發明示教的傳感器組件的安裝形式；圖5示出了利用依據本發明示教的裝有加速度計的傳感器組件測量的信號示例；圖6示出了裝有依據本發明示教的傳感器組件的壓縮機的示意性示例。
具體實施例方式
如圖1至6所示，根據本發明的示教，提供了傳感器組件1，其包括安裝在支座裝置3上的加速度計2。
傳感器組件1通常被施加在流體泵10或冷卻器壓縮機上，這些設備部件由電動機30驅動，而電動機又連接到饋電電壓V來運行。該冷卻器可以是冰箱、冷凍機或任何一種裝有流體泵的裝置。
尤其參見圖3，可看到該傳感器組件1包括與偏置電路51電連接的加速度計2。
該加速度計2包括第一和第二加速度傳感器4a、4b，該加速度傳感器優選為壓電晶體。
加速度計2具有用以連接到測量電路55上的兩個端子，即饋電端子34和信號端子33，測量電路55用于解釋通過加速度計2測量到的信號，饋電端子34用來將傳感器組件1直接電連接到電動機30的饋電電壓V上，而信號端子33用來將傳感器組件1電連接到測量電路55上，該測量電路55可與傳感器組件1分開設置，通常位于流體泵10的外部。
而且，傳感器組件1還至少包括支座裝置3，其上可適當地裝有偏置電路51和加速度計2。支座裝置3又包括基部3a，通常是具有兩個端部的平面金屬板，該基部3a在一個端部處設有至少一個孔3b以便能將傳感器組件1固定在流體泵10上，而加速度計2安裝在另一自由端部處。支座3應具有較高的硬度，以防止干擾加速度計2的最終信號。在活塞57在泵缸58的沖程末端處受到撞擊的情況下，支座裝置3不會振動，這是因為在此情況下，支座3自身的振動會產生對由加速度計2測得的加速度信號波的干擾。
具有能滿足本發明目的的硬度的材料是鋼，但人們可預料到任何其它具有相同功能性的材料。
在該示例中，如圖3所示，我們可看到傳感器組件1方便地安裝成靠近流體泵10的頭部。
傳感器組件1安裝在支座3上與孔3b相對的端部處，且在其結構中包括重物2a、第一絕緣元件20′、第二絕緣元件20″、加速度計2以及從加速度計2伸出的端子33、34。
優選是振動質量塊的重物2a具有比重和硬度均高的材料，通常是鋼或者是具有能滿足本發明要求的功能性特征的任何其它材料，也就是說，重物2a的功能是將其質量的慣性傳遞給加速度計2。
第一和第二絕緣元件20′、20″應由高硬度的材料制成并提供電絕緣，優選使用瓷制墊圈。這些屬性對加速度計2來說是必要的，以便僅解釋由泵10引發的組件1的振動。
像支座3一樣，若重物2a和絕緣元件20′、20″不具有這樣的屬性(高比重和高硬度)，其就會振動且發生變形，而且加速度計2會將這些干擾解釋為發送至電子電路5的信號的一部分，從而使之失真。
信號端子33和饋電端子34優選具有剛性材料，也就是具有硬線，這樣，當活塞57與氣缸58之間發生撞擊而使這些端子經受振動時，這些端子所傳送的加速度信號將不會受到由端子所經受的振動而引起的干擾。
傳感器組件1的所有部件均可具有按計劃的需求而改變的環形形狀、厚度和大小，并且支座3應具有適當的形狀使得傳感器組件1可被固定在流體泵10上。
下面將對加速度計的結構形狀和功能進行說明。
在基部表面3a上，更明確地說，在支座3的自由端處，可定位第一絕緣元件20′，在其頂部可定位第一加速度傳感器4a，緊隨其后，可定位第二加速度傳感器4b，它們構成了加速度計2，且具有從其主體伸出的信號端子33和饋電端子34。
在定位了這兩個加速度傳感器4a、4b之后，可在第二加速度傳感器4b的頂部定位第二絕緣元件20″，其具有與第一絕緣元件20′相類似的屬性，最后，將重物2a放置在該組件的頂部。
因為在活塞57與氣缸58之間存在一定比例的運動，由于固定在氣缸58外部上的傳感器組件1產生了對加速度計2的干擾，因此就可控制活塞57的沖程。
優選的是，在安裝傳感器組件1時，使用絕緣元件20′、20″和重物2a，但也可僅使用重物2a和支座3或者僅使用絕緣元件20′、20″。在僅使用絕緣元件20′、20″和重物2a的可行方案中，后者應具有高硬度并具有電絕緣性。
該組件的功能歸因于對氣缸58內活塞57運動的任何異常的監控。這些異常例如是活塞57在沖程的末端處與氣缸58的碰撞、活塞57的不正確運行以及活塞的停止等。
這些異常是由加速度傳感器4a、4b感知的，它們會發送所獲得的信號，以便由外電路55進行解釋。活塞57的加速度中的任何干擾都將與傳感器組件1的加速度本身成比例。
活塞57與氣缸58的碰撞將導致泵10和傳感器組件1上的振動，傳感器組件1感知經加速度計2壓縮修正的該信號，并將它發送到電子電路5。
因而，正如早已在前面所述的那樣，組件不可受到干擾，因為該干擾會被解釋為是由氣缸58內的異常所引起的。
在該實施例中提供有兩個加速度傳感器4a、4b，但可預見得到其它安裝方案。加速度傳感器4a、4b以一種壓縮——釋放系統工作，其在活塞57于沖程的末端與氣缸沖撞時被壓縮，或在活塞停止沖撞時被釋放。
例如，可預見得到對活塞57運動的監控，其是在活塞57移動時不間斷地進行的。當活塞57容許流體進入氣缸58時，加速度傳感器4a、4b保持壓縮狀態，而當流體被壓出時，加速度傳感器4a、4b被解除壓縮，從而產生標準的壓縮及解壓縮信號。當活塞57沖撞氣缸58時，該信號將受到干擾，該干擾將由加速度計2和電路55解釋，如曲線21、22所示。
由加速度計2收集的信號從物理量(加速度，其幅度的增加或減小)轉變成電信號并由電子電路5讀取，電路5包括靠近傳感器組件1的偏置電路51和外測量電路55。優選的是，電路5應靠近傳感器組件1定位，以在其間不具有可能對所獲得加速度信號引起干擾的線間距離，也就是說，部件應彼此靠近地安裝。在這點上，應預見得到傳感器組件1的電子部件在結構上的安裝位置應彼此靠近，以便防止電流電荷被相應的接線消耗掉。
圖5示出了通過依據本發明示教的傳感器組件1進行的一些測量情形，其中，測量電路55通過偏置電路51從加速度計2接收信號，偏置電路51放大了信號幅度。具體地說，加速度計2中信號的阻抗通過晶體管51a減小，以發送具有適當振幅和阻抗的電信號，這樣外電路55就通過接頭54接收信號并識別之。處于功能性起見，晶體管51a應為FET類型，這歸因于電路的高阻抗。此外，通過使用該類型的晶體管51a，傳感器組件1可服務于各種類型的測量電路，這是因為它具有較高的提供電流的能力。晶體管51a可操作地連接至信號端子33和饋電端子34。
正如可從圖5中看出的一樣，冷卻系統中線性壓縮機上通過傳感器組件1測量的信號如圖所示地在各圖表中改變。
在正常操作的情況下，信號具有基本平滑的變化，正如從曲線20看到的一樣。該信號可為通過控制程序(在此不作描述，因為它不是本發明的目的)獲得的任何形式。
曲線21和22分別示出了活塞57在氣缸58的沖程末端受到微小沖擊的情形(見曲線21)和壓縮機受到外界撞擊的情形(見曲線22)。
為了糾正曲線21偏離壓縮機的正常運行所導致的問題，控制程序(未作描述)可執行該功能。
進一步根據本發明的示教，在將傳感器組件1安裝在流體泵10的情況下，該組件可用于測量活塞57的運動，活塞57在氣缸58內軸向移動。這些元件(活塞57和氣缸58)被封閉在外殼50內，從而形成一個密封組件100，其中該外殼50具有用于各個電接頭的密封端子60。由于外殼50在設備的整個使用期限中是密封的，所以最好是所有穿過外殼50的壁且進入相應內部50′的電接頭通過密封端子60本身形成，該密封端子60已在市場上找到的設備部件中得知。傳感器組件1優選安裝在氣缸58的外部區域中，但它還可安裝在流體泵10的外殼50的內部50′的任何其它位置點上，甚至在外殼50之外，從而在使用和可能的維護服務時能進行快速、安全、低廉且可靠的安裝。
因而，除了具備避免為傳感器組件1的接頭提供額外的通道的優點外，還避免了損害外殼50密封性的風險。
按此方式，從外殼50的內部50′至外部，僅形成有三個接頭，即——兩個接頭用于給電動機30(或電壓端子61、62)饋電；——通往信號端子33的僅僅一個接頭，其可電連接至外測量電路55，該外測量電路55例如包括微處理器52。
圖6示出了一個示例，其中，線性壓縮機具有信號端子33，其通過穿過密封端子60的信號通道接頭63直接與測量電路55相連。饋電端子34可與電壓端子61、62中的一個直接相連(見圖6示例中的標號61′)，后者直接與電動機30的饋電電壓V相連。
雖然已經對一個優選實施例作了描述，但我們應該理解本發明的范圍涵蓋其它可能的變型，其僅受限于包括可能等價物的所附權利要求的內容。
權利要求
1.一種用于測量流體泵(10)的運動的傳感器組件(1)，流體泵(10)由電動機(30)驅動，且該電動機(30)可連接至一饋電電壓(V)，該傳感器組件(1)包括加速度計(2)，其特征在于，該加速度計(2)電連接至偏置電路(51)，該加速度計(2)配置有第一和第二加速度傳感器(4a、4b)，并且該傳感器組件(1)包括饋電端子(34)和信號端子(33)，該饋電端子(34)可電連接至電動機(30)的饋電電壓(V)，該信號端子(33)可電連接至外測量電路(55)。
2.如權利要求1所述的傳感器組件，其特征在于，包括連接至第一絕緣元件(20′)和第二絕緣元件(20″)的重物(2a)、第一和第二加速度傳感器(4a、4b)以及從第一和第二加速度傳感器(4a、4b)伸出的信號端子(33)和饋電端子(34)。
3.如權利要求2所述的傳感器組件，其特征在于，包括至少一個用于加速度計(2)的支座裝置(3)，該支座裝置(3)包括基部(3a)，該基部(3a)可被固定地連接在流體泵(10)上。
4.如權利要求3所述的傳感器組件，其特征在于，該第一絕緣元件(20′)位于支座(3)的表面(3a)上。
5.如權利要求4所述的傳感器組件，其特征在于，第一和第二加速度傳感器(4a、4b)、第二絕緣元件(20″)以及重物(2a)重疊地位于第一絕緣元件(20′)上。
6.如權利要求5所述的傳感器組件，其特征在于，包括與加速度計(2)相連的偏置電路(51)，該偏置電路(51)安裝在外殼(50)的內部(50′)中且與測量電路(55)連接。
7.如權利要求6所述的傳感器組件，其特征在于，該偏置電路(51)包括晶體管(51a)，該晶體管(51a)可操作地連接至信號端子(33)和饋電端子(34)。
8.如權利要求7所述的傳感器組件，其特征在于，該外測量電路(55)包括微處理器(52)，該微處理器(52)通過信號端子(33)測量傳感器組件(1)的信號。
9.一種流體泵(10)，包括氣缸(58)，活塞(57)，和外殼(50)，該外殼(50)包括密封端子(60)并且密封地封閉氣缸(58)和活塞(57)，從而形成密封組件(100)，該活塞(57)被電動機(30)驅動，該電動機(30)通過一對連接在密封端子(60)上的電壓端子(61、62)連接至電壓(V)，該流體泵(10)的特征在于，包括與氣缸(58)連接的傳感器組件(1)，該傳感器組件(1)包括饋電端子(34)和信號端子(33)，該饋電端子(34)與電壓端子(61、62)中的一個連接，而信號端子(33)可電連接至外測量電路(55)。
10.如權利要求9所述的流體泵，其特征在于，傳感器組件(1)包括與支座裝置(3)連接的加速度計(2)，該支座裝置(3)固定至該密封組件(100)。
11.如權利要求10所述的流體泵，其特征在于，該傳感器組件(1)包括基部(3a)，該基部(3a)可固定地連接至密封組件(100)。
12.如權利要求11所述的流體泵，其特征在于，該傳感器組件(1)包括連接至第一絕緣元件(20′)和第二絕緣元件(20″)的重物(2a)、第一和第二加速度傳感器(4a、4b)以及從第一和第二加速度傳感器(4a、4b)伸出的信號端子(33)和饋電端子(34)。
13.如權利要求12所述的流體泵，其特征在于，該第一絕緣元件(20′)位于傳感器組件(1)的支座(3)的表面(3a)上。
14.如權利要求13所述的流體泵，其特征在于，第一和第二加速度傳感器(4a、4b)、第二絕緣元件(20″)以及重物(2a)重疊地位于第一絕緣元件(20′)上。
15.如權利要求14所述的流體泵，其特征在于，該傳感器組件(1)包括與加速度計(2)連接的偏置電路(51)，該偏置電路(51)安裝在外殼(50)的內部(50′)中。
16.如權利要求15所述的流體泵，其特征在于，該偏置電路(51)包括晶體管(51a)，該晶體管(51a)可操作地連接至信號端子(33)和饋電端子(34)。
17.如權利要求16所述的流體泵，其特征在于，該外測量電路(55)包括微處理器(52)，該微處理器(52)通過信號端子(33)測量傳感器組件(1)的信號。
18.如權利要求17所述的流體泵，其特征在于，該外殼(50)包括供饋電端子(34)和信號端子(33)通過的密封端子(60)。
19.一種冷卻器，其特征在于，包括在權利要求1至9中限定的傳感器組件(1)。
全文摘要
本發明涉及一種用于測量流體泵(10)的運動的傳感器組件(1)，流體泵(10)由電動機(30)驅動，且電動機(30)與饋電電壓(V)連接，傳感器組件(1)包括加速度計(2)，其中，加速度計(2)與偏置電路(51)電連接，且該加速度計包括饋電端子(34)和信號端子(33)，饋電端子(34)與電動機(30)的饋電電壓(V)電連接，信號端子(33)與外測量電路(55)電連接。還記載了一種流體泵(10)，其包括氣缸(58)；活塞(57)；外殼(50)，其包括密封端子(60)并密封地封閉氣缸(58)和活塞(57)，從而形成密封組件(100)，活塞(57)由電動機(30)驅動，電動機(30)通過一對連接在密封端子(60)上的電壓端子(61、62)連接在電壓(V)上，流體泵(10)包括與氣缸(58)連接的傳感器組件(1)，傳感器組件(1)包括饋電端子(34)和信號端子(33)，饋電端子(34)與電壓端子(61、62)中的一個連接，而信號端子(33)與外測量電路(55)電連接。
文檔編號F04B49/06GK1846065SQ200480021079
公開日2006年10月11日 申請日期2004年5月18日 優先權日2003年5月22日
發明者E·伯旺格 申請人:巴西壓縮機股份有限公司