DE202004014254U1 - Device for monitoring the oil level in a refrigeration compressor comprises a sensor arranged in the oil and emitting a temperature-dependent signal, heating elements, and an evaluation device monitoring the heating/cooling of the sensor - Google Patents

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Abstract

Device for monitoring the oil level (1) in a refrigeration compressor (2) comprises at least one sensor (3) and an evaluation device (4). The sensor is arranged in the oil and emits a signal depending on the temperature. Elements (6) are provided for heating the sensor. The evaluation device monitors the heating and/or cooling of the sensor by evaluating the sensor signal. An independent claim is also included for a refrigeration compressor comprising the above monitoring device. Preferred Features: The sensor is formed by a temperature-sensitive resistor, a linear/approximately linear sensor, or by a PTC thermistor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Ölniveaus in einem Kältemittelverdichter mit wenigstens einem Sensor und einer Auswerteeinrichtung sowie einen Kältemittelverdichter mit einer derartigen Überwachungsvorrichtung.The The invention relates to a device for monitoring the oil level in a refrigerant compressor with at least one sensor and an evaluation device and with a refrigerant compressor such a monitoring device.

Bei Kältemittelverdichtern, die in Kälteanlagen eingesetzt werden, strömt im Betrieb unter Ansaugdruck stehendes Kältemittelgas durch die Ansaugöffnung in die Arbeitskammer und wird dort durch die wirksame Kraft des sich verringernden Raumes, in welchem es eingeschlossen ist, bis zur Auslassöffnung verdichtet. Kritisch im Bezug auf die Lebensdauer der Verdichter ist der Schutz und die Schmierung der beweglichen Teile.at Refrigerant compressors, those in refrigeration systems are used, flows refrigerant gas during operation through the intake opening in the Chamber of Labor and is there by the effective force of itself reducing space, in which it is enclosed, compressed to the outlet opening. Protection is critical to the life of the compressor and the lubrication of the moving parts.

Bei den meisten Kühlsystemen werden derzeit zwei teilweise mischbare Kältefluide, ein Kühlmittel zur Wärmeübertragung und ein Schmiermittel zum Schmieren der Maschinenteile, wie Lager und dergleichen, in den Verdichtern eingesetzt. Das Schmiermittel ist notwendig, weil Kältemittel zu Schmierzwecken typischerweise keine angemessene Viskosität oder Gleitfähigkeit besitzen. Die Verteilung der Schmiermittel hängt von der spezifischen Konstruktion der Verdichter ab. Bei Verdichtern ohne Ölpumpe wird das Öl mittels einer Schleuderschmierung oder durch Systemdruck zu den Lagern und Gleitabschnitten gefördert. Das von dem Schmierölspeicher, auch als Ölsumpf oder Öltasche bekannt, geförderte Öl wird im Kreislauf je nach Konstruktion wieder in den Ölspeicher zurückgeführt. Mangel an Schmiermittel ist eine häufige Ursache für Ausfälle von Kältemittelverdichtern, die mit erheblichen Schäden verbunden sind.at most cooling systems are currently two partially miscible refrigeration fluids, a coolant for heat transfer and a lubricant for lubricating machine parts such as bearings and the like, used in the compressors. The lubricant is necessary because of refrigerant typically not adequate viscosity or lubricity for lubrication purposes have. The distribution of the lubricants depends on the specific construction the compressor off. For compressors without an oil pump, the oil is centrifugal lubrication or system pressure to the bearings and sliding sections promoted. That from the lubricating oil store, also as an oil sump or oil bag known, extracted oil is in the Depending on the design, the circuit is returned to the oil reservoir. defect of lubricants is a common one Cause of Failures of Refrigerant compressors, those with significant damage are connected.

Bekannte Überwachungseinrichtungen für das Schmiermittelreservoir werden beispielsweise durch Sichtgläser an der Ölwanne gebildet, die eine visuelle Inspektion des tatsächlichen Ölniveaus ermöglichen. Tritt jedoch ein plötzlicher Ölmangel durch Leckage oder ähnliches auf, wird jedoch kein Signal abgegeben. In einem Kältemittelverdichter mit einer Ölpumpe kann ein Ölverlust durch den Verlust des Öldrucks festgestellt werden. Eine weitere bekannte Ölüberwachung erfolgt mechanisch mit Schwimmerschaltern, die bei Unterschreiten des vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels eine entsprechende Abschaltung, eine Alarmmeldung oder eine Zufuhr von neuem Öl bewirken.Known monitoring devices for the Lubricant reservoirs are formed, for example, through sight glasses on the oil pan, which enable a visual inspection of the actual oil level. However, there is a sudden lack of oil Leakage or the like on, but no signal is emitted. In a refrigerant compressor with an oil pump can be an oil loss through the loss of oil pressure be determined. Another known oil monitoring is done mechanically with float switches, which fall below the specified liquid level a corresponding shutdown, an alarm message or a supply of new oil cause.

In der EP-A-O 787 245 wird ein elektromagnetischer Flüssigkeitsniveauregler beschrieben, der mechanisch mit einem Schwimmerschalter den Ölstand kontrolliert und weiterführend mit einer Auswerteeinrichtung den Betrieb der Maschine bei Bedarf beendet.In EP-A-0 787 245 becomes an electromagnetic liquid level regulator described, which controls the oil level mechanically with a float switch and continuing with an evaluation device the operation of the machine if necessary completed.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zuverlässige Überwachung des Ölniveaus in einem Kältemittelverdichter zu gewährleisten.The The invention is based on the object of simple and reliable monitoring of the oil level in a refrigerant compressor to ensure.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Vorrichtung zur Überwachung des Ölniveaus gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Kältemittelverdichter gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6.Is solved the task through the device for monitoring the oil level according to the characteristics of claim 1 and by a refrigerant compressor according to the features of claim 6.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Ölniveaus in einem Kältemittelverdichter weist wenigstens einen Sensor und eine Auswerteeinrichtung auf, wobei der Sensor im Öl angeordnet ist und ein von der Temperatur abhängiges Sensorsignal liefert. Weiterhin sind Mittel zum Aufheizen des Sensors vorgesehen, wobei die Auswerteeinrichtung das Aufheiz- und/oder Abkühlverhalten des Sensors durch Auswertung des Sensorsignals überwacht.The device according to the invention for surveillance of the oil level in a refrigerant compressor has at least one sensor and an evaluation device, being the sensor in the oil is arranged and provides a temperature-dependent sensor signal. Means for heating the sensor are also provided, wherein the evaluation device the heating and / or cooling behavior of the sensor is monitored by evaluating the sensor signal.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Sensor durch einen temperaturempfindlichen Widerstand gebildet, der in einer Variante als linearer bzw. nahe zu linearer Sensor, wie beispielsweise ein Pt100 oder KTY und in einer anderen Variante als PTC-Thermistor ausgeführt ist.According to one preferred embodiment the sensor is formed by a temperature sensitive resistor, the one in a variant as a linear or close to linear sensor, such as a Pt100 or KTY and in another variant designed as a PTC thermistor is.

Ein besonders einfacher und kompakter Aufbau ergibt sich dann, wenn der Sensor multifunktional ausgebildet ist und auch als Mittel zum Aufheizen verwendet werden kann.On a particularly simple and compact structure results when the sensor is designed to be multifunctional and also as a means of Heating can be used.

Im folgenden werden anhand der Beschreibung und der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele näher erläutert.in the following are some based on the description and the drawing embodiments explained in more detail.

In der Zeichnung zeigenIn the drawing demonstrate

1 eine schematische Darstellung der Überwachungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 1 shows a schematic illustration of the monitoring device according to a first exemplary embodiment,

2 ein Temperatur-Zeit-Diagramm des Sensors gemäß 1 bei ausreichendem Ölstand, 2 a temperature-time diagram according to the sensor 1 with sufficient oil level,

3 ein Temperatur-Zeit-Diagramm des Sensors gemäß 1 bei Ölmangel, 3 a temperature-time diagram according to the sensor 1 if there is a lack of oil,

4 eine schematische Darstellung der Überwachungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 4 1 shows a schematic illustration of the monitoring device according to a second exemplary embodiment,

S ein Temperatur-Zeit-Diagramm des Sensors gemäß 4 bei ausreichendem Ölstand und S a temperature-time diagram according to the sensor 4 with sufficient oil level and

6 ein Temperatur-Zeit-Diagramm des Sensors gemäß 4 bei Ölmangel. 6 a temperature-time diagram according to the sensor 4 if there is a lack of oil.

Die in 1 dargestellte Überwachungsvorrichtung dient zu Überwachung des Ölniveaus 1 in einem Kältemittelverdichters 2. Sie besteht im wesentlichen aus einem Sensor 3 und einer Auswerteeinrichtung 4. Der Sensor 3 ist im Öl angeordnet und liefert ein von der Temperatur abhängiges Sensorsignal 5 an die Auswerteeinrichtung.In the 1 Monitoring device shown is used to monitor the oil level 1 in a refrigerant compressor 2 , It essentially consists of a sensor 3 and an evaluation device 4 , The sensor 3 is located in the oil and provides a temperature-dependent sensor signal 5 to the evaluation device.

Ferner sind Mittel 6 zum Aufheizen des Sensors 3 vorgesehen, wobei die Auswerteeinrichtung 4 über ein Signal 7 die Mittel 6 ansteuert, um den Sensor aufzuheizen. Die Mittel 6 werden beispielsweise durch einen Heizwiderstand gebildet, der in räumlicher Nähe zum Sensor auf einem gemeinsamen Träger angeordnet ist.Furthermore, means 6 for heating the sensor 3 provided, the evaluation device 4 about a signal 7 the means 6 controls to heat the sensor. The means 6 are formed, for example, by a heating resistor which is arranged in close proximity to the sensor on a common carrier.

Der Sensor ist derart angeordnet, dass eine ausreichende thermische Entkopplung zwischen Sensor und Gehäuse des Kältemittelverdichters gegeben ist.The Sensor is arranged so that sufficient thermal Decoupling between the sensor and the housing of the refrigerant compressor is.

Die Auswerteeinrichtung 4 überwacht dabei das Aufheiz- bzw. Abkühlverhalten des Sensors 3 durch Auswertung des Sensorsignals 5. Bei ausreichendem Ölniveau kann die dem Sensor durch die Mittel 6 zugeführte Wärme in ausreichendem Maße abgeführt werden. Bei zu niedrigem Ölniveaus heizt sich der Sensor über eine vorgegebene Schwelle auf, so dass die Auswerteeinrichtung ein Ausgangssignal erzeugt, welches beispielsweise ein Alarmsignal oder das Abschalten des Kältemittelverdichters bewirkt. Der Sensor 3 kann zum Beispiel durch einen temperaturempfindlichen Widerstand, insbesondere durch einen PTC-Thermistor gebildet werden.The evaluation device 4 monitors the heating or cooling behavior of the sensor 3 by evaluating the sensor signal 5 , If the oil level is sufficient, the sensor can use the medium 6 sufficient heat to be dissipated. If the oil level is too low, the sensor heats up above a predetermined threshold, so that the evaluation device generates an output signal which, for example, causes an alarm signal or the refrigerant compressor to be switched off. The sensor 3 can be formed, for example, by a temperature-sensitive resistor, in particular by a PTC thermistor.

Im folgenden wird anhand der 2 und 3 die Auswertung des Sensorsignals 5 für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Der Sensor wird hier durch einen PTC-Thermistor gebildet. In dem Diagramm zeigt die Kurve 5 das Ausgangssignal des Sensors und die Kurve 8 stellt die Temperatur des Sensors dar.The following is based on the 2 and 3 the evaluation of the sensor signal 5 for that in 1 illustrated embodiment explained in more detail. The sensor is formed by a PTC thermistor. The curve shows in the diagram 5 the output signal of the sensor and the curve 8th represents the temperature of the sensor.

Durch laufende Aktivierung der Heizmittel 6 wird dem Sensor von einer Temperatur T1 auf eine Temperatur TS1 aufgeheizt. Wenn im Ölsumpf genügend Öl vorhanden ist (2), wird der Sensor während des Aufheizens in ausreichender Weise gekühlt, so dass sich eine Sensortemperatur TS1 einstellt, die nur geringfügig oberhalb der Temperatur T1 liegt. Der PTC-Thermistor bleibt in diesem Fall niederohmig (Widerstandswert R1).By continuously activating the heating medium 6 the sensor is heated from a temperature T 1 to a temperature T S1 . If there is enough oil in the oil sump ( 2 ), the sensor is adequately cooled during heating, so that a sensor temperature T S1 is established which is only slightly above the temperature T 1 . In this case, the PTC thermistor remains low-resistance (resistance value R 1 ).

In 3 ist nun die Situation im Falle des Ölmangels dargestellt. Auch hier wird dem Sensor über die Heizmittel Wärme zugeführt. Aufgrund des Ölmangel kann die Wärme jedoch nicht in ausreichendem Maße abgeführt werden, so dass sich der Sensor auf eine Sensortemperatur TS2 aufheizt, die deutlich höher als die Sensortemperatur TS1 in 3 liegt. Sobald der Sensor die Temperatur T2 erreicht, wird er hochohmig und signalisiert der Auswerteeinrichtung hierdurch den vorhandenen Ölmangel.In 3 the situation in the case of oil shortage is now shown. Here, too, heat is supplied to the sensor via the heating means. Due to the lack of oil, however, the heat cannot be dissipated to a sufficient extent, so that the sensor heats up to a sensor temperature T S2 that is significantly higher than the sensor temperature T S1 in 3 lies. As soon as the sensor reaches the temperature T 2 , it becomes high-resistance and signals the evaluation device to the existing lack of oil.

In 4 ist eine Überwachungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, welche sich von der oben beschriebenen Variante im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass ein Sensor 3' Verwendung findet, der nicht nur ein von der Temperatur abhängiges Sensorsignal 5' liefert, sondern auch zum Aufheizen geeignet ist. Hierfür kommt beispielsweise ein linearer bzw. nahe zu linearer Sensor, wie ein Pt100 oder ein KTY, in Betracht.In 4 A monitoring device according to a second exemplary embodiment is shown, which essentially differs from the variant described above in that a sensor 3 ' Is used, which is not just a temperature-dependent sensor signal 5 ' supplies, but is also suitable for heating. For example, a linear or near-linear sensor, such as a Pt100 or a KTY, can be used for this.

Die Auswertung des Sensorsignals 5' wird im folgenden anhand der 5 und 6 näher erläutert.The evaluation of the sensor signal 5 ' is based on the 5 and 6 explained in more detail.

In 5 wird der Sensor 3' im Zeitintervall t1–t2 über das Signal 7 von einer Temperatur T1 auf eine Temperatur TS aufgeheizt. Im Zeitintervall t2–t3 erfolgt die Abkühlung des Sensors durch das Öl auf eine Temperatur TA. Im Zeitintervall t3–t4 wird der Sensor erneut auf die Temperatur TS aufgeheizt, um anschließend wieder abzukühlen.In 5 becomes the sensor 3 ' in the time interval t 1 -t 2 via the signal 7 heated from a temperature T 1 to a temperature T S. In the time interval t 2 -t 3 , the oil cools the sensor down to a temperature T A. In the time interval t 3 -t 4 , the sensor is heated again to the temperature T S in order to then cool down again.

Bei ausreichenden Ölstand wird der Sensor 3' in ausreichendem Maße von dem bewegten Öl abgekühlt, wobei sich eine Temperaturdifferenz ΔT1 ergibt.If the oil level is sufficient, the sensor 3 ' cooled to a sufficient extent by the moving oil, resulting in a temperature difference ΔT 1 .

In 6 ist nun der Fall bei ungenügendem Ölstand dargestellt. Auch hier wird der Sensor zunächst im Zeitintervall t1–t2 auf die Temperatur TS aufgeheizt. Im Zeitintervall t2-t3 kann sich der Sensor 3' jedoch nur bis zur einer Temperatur TB abkühlen, die deutlich über der Temperatur TA liegt. Die Differenztemperatur ΔT2 ist somit wesentlich geringer. Dies wird von der Auswerteeinrichtung erkannt, wobei bei Unterschreiten einer vorgegebenen Differenztemperatur ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird, um geeignete Maßnahmen einzuleiten, wie beispielsweise das Abschalten des Kältemittelverdichters oder das automatische Nachfüllen des Öls.In 6 the case is now shown with insufficient oil level. Here, too, the sensor is first heated to the temperature T S in the time interval t 1 -t 2 . In the time interval t 2 -t 3 the sensor can 3 ' however, only cool down to a temperature T B which is clearly above the temperature T A. The differential temperature ΔT 2 is thus significantly lower. This is recognized by the evaluation device, a corresponding output signal being generated when the temperature falls below a predetermined value in order to initiate suitable measures, such as, for example, switching off the refrigerant compressor or automatically refilling the oil.

Durch die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung wird ein etwaiger Ölmangel rechtzeitig und zuverlässig erkannt, so dass die Lebensdauer der zu überwachenden Anlagen durch das Verhindern von Schadensfällen wesentlich verbessert wird.By the monitoring device according to the invention becomes a possible oil shortage timely and reliable recognized, so that the lifespan of the systems to be monitored preventing damage is significantly improved.

Claims (6)

Vorrichtung zur Überwachung des Ölniveaus (1) in einem Kältemittelverdichter (2), mit wenigstens einem Sensor (3, 3') und einer Auswerteeinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor im Öl angeordnet ist und ein von der Temperatur abhängiges Sensorsignal liefert und ferner Mittel (6) zum Aufheizen des Sensors vorgesehen sind, wobei die Auswereeinrichtung das Aufheiz- und/oder Abkühlverhalten des Sensors durch Auswertung des Sensorsignals überwacht.Device for monitoring the oil level ( 1 ) in a refrigerant compressor ( 2 ), with at least one sensor ( 3 . 3 ' ) and an evaluation device ( 4 ), characterized in that the sensor is arranged in the oil and delivers a temperature-dependent sensor signal and further means ( 6 ) are provided for heating up the sensor, the evaluation device monitoring the heating and / or cooling behavior of the sensor by evaluating the sensor signal. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3, 3') durch einen temperaturempfindlichen Widerstand gebildet wird.Device according to claim 1, characterized in that the sensor ( 3 . 3 ' ) is formed by a temperature sensitive resistor. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Aufheizen durch den Sensor ( 3') gebildet werden.Device according to claim 1, characterized in that the means for heating by the sensor ( 3 ' ) are formed. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3') durch einen linearen bzw. nahezu linearen Sensor gebildet wird.Device according to claim 1, characterized in that the sensor ( 3 ' ) is formed by a linear or almost linear sensor. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) durch einen PTC-Thermistor gebildet wird.Device according to claim 1, characterized in that the sensor ( 3 ) is formed by a PTC thermistor. Kältemittelverdichter mit einer Überwachungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5.Refrigerant compressor with a monitoring device according to one or more of the preceding claims 1 to 5.
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