CN105604933A - 涡旋压缩机及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡旋压缩机，包括壳体，位于壳体内的静涡盘、动涡盘、曲轴和机架，动涡盘通过第一滑动轴承连接曲轴，第一滑动轴承固定在动涡盘上并与所述曲轴的顶部形成一对摩擦副，机架上还设置有第二滑动轴承，曲轴通过第二滑动轴承固定在机架上；曲轴、第一滑动轴承和第二滑动轴承中的至少一个构件包括陶瓷材料或陶瓷基复合材料。还涉及一种空调器。本发明的涡旋压缩机及空调器，涡旋压缩机的曲轴、第一滑动轴承和第二滑动轴承中的至少一个构件包括陶瓷材料或陶瓷基复合材料，提高了曲轴与滑动轴承的耐磨性，提高了曲轴与滑动轴承的耐高温性，解决曲轴与轴承易磨损的问题。

Description

涡旋压缩机及空调器

技术领域

本发明涉及制冷领域，尤其涉及一种涡旋压缩机及空调器。

背景技术

涡旋压缩机是一种新型的容积式压缩机，因其结构简单、体积小、质量轻、噪声低、机械效率高且运转平稳等特点，被广泛应用于空调和制冷机组中。一般来说，涡旋压缩机主要有动涡旋盘(动涡盘)、静旋涡盘(静涡盘)、防自转机构、机架等组成，它是依靠由涡旋齿相互啮合形成封闭容积的周期变化实现气体的吸入、压缩和排气。气体由动、静涡旋盘的外侧进入吸气腔，压缩过程由外向内逐渐进行，最后由静涡旋盘的排气孔排出。

由于涡旋压缩机本身结构的特点，压缩机的内部有较多的摩擦副，比如曲轴与动涡旋盘轴承摩擦面、曲轴与机架轴承摩擦面、动静涡旋齿侧啮合面、动静涡旋齿顶啮合面等。若零部件之间摩损严重，则摩擦功消耗使得输入功率增大，压缩机效率降低，且也将影响压缩机的其他性能。

在普通涡旋压缩机中，曲轴一般是采用45#钢经过加工、热处理的零件，该零件普遍存在硬度较差、加工精度不高、易磨损、可靠性差的缺点。涡旋压缩机动涡旋盘轴承座或机架轴承座中一般采用复合材料的滑动轴承，它与动涡旋盘或上机架座孔过盈配合。复合材料的滑动轴承由基体、过渡层和涂层组成。基体以钢质为主；过渡层是铅青铜，由青铜粉末烧结而成，起到了固定(Polytetrafluoroethylene，简称PTFE,聚四氟乙烯)的作用；表面则是一层PTFE的混合物，又称涂层。该复合材料滑动轴承具有耐高温和自润滑性能。若压缩机存在制冷系统缺氟、缺油、过负荷、回液等问题，则曲轴和复合材料的滑动轴承容易出现磨损造成压缩机损坏的情况。比如，在缺油的情况下，曲轴对应的摩擦副在高温下线膨胀系数比较大，导致曲轴与轴承间隙变小，从而恶化轴承的使用环境。

发明内容

鉴于现有技术的现状，本发明的目的在于提供一种涡旋压缩机及空调器，涡旋压缩机的曲轴、第一滑动轴承和第二滑动轴承中的至少一个构件包括陶瓷材料或陶瓷基复合材料，提高了曲轴与滑动轴承的耐磨性，提高了曲轴与滑动轴承的耐高温性，解决曲轴与轴承易磨损的问题，提高涡旋压缩机的机械效率。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种涡旋压缩机，包括壳体，位于所述壳体内的静涡盘、动涡盘、曲轴和机架，所述动涡盘通过第一滑动轴承连接所述曲轴，所述第一滑动轴承固定在动涡盘上并与所述曲轴的顶部形成一对摩擦副，所述机架上还设置有第二滑动轴承，所述曲轴通过所述第二滑动轴承固定在所述机架上；所述曲轴、所述第一滑动轴承和所述第二滑动轴承中的至少一个构件包括陶瓷材料或陶瓷基复合材料。

在其中一个实施例中，所述曲轴包括由陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的耐磨涂层，所述耐磨涂层置于所述曲轴的与所述第一滑动轴承、所述第二滑动轴承的配合面处。

在其中一个实施例中，所述耐磨涂层的厚度为0.1mm-2.5mm。

在其中一个实施例中，所述耐磨涂层为氧化物陶瓷层、碳化物陶瓷层或氮化物陶瓷层。

在其中一个实施例中，陶瓷基复合材料制成的所述耐磨涂层为陶瓷与金属复合制成的耐磨涂层或陶瓷与陶瓷复合制成的耐磨涂层。

在其中一个实施例中，所述曲轴的主体作为基体，所述耐磨涂层的结合包括所述耐磨涂层与所述基体之间的结合和所述耐磨涂层内部的结合，所述耐磨涂层冶金结合在所述基体。

在其中一个实施例中，所述第一滑动轴承和所述第二滑动轴承均为采用PTFE复合材料制成的滑动轴承。

在其中一个实施例中，所述第一滑动轴承和所述第二滑动轴承均为采用陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的滑动轴承。

在其中一个实施例中，陶瓷基复合材料制成的所述滑动轴承为陶瓷与金属复合制成的滑动轴承，或者陶瓷基复合材料制成的所述滑动轴承为陶瓷与陶瓷复合制成的滑动轴承。

在其中一个实施例中，陶瓷基复合材料制成的所述滑动轴承为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或氮化物陶瓷制成的滑动轴承。

在其中一个实施例中，所述第一滑动轴承镶嵌在所述动涡盘的轴承座孔中，所述第一滑动轴承与所述动涡盘形成陶瓷滑动轴承动盘,所述第一滑动轴承与所述动涡盘过盈配合；所述第二滑动轴承镶嵌在所述机架中，所述第二滑动轴承与所述机架形成陶瓷滑动轴承机架，所述第二滑动轴承与所述机架过盈配合。

在其中一个实施例中，在所述动涡盘的用于容纳所述第一滑动轴承的轴承座孔内壁设有由陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的耐磨涂层，在所述机架的与所述第二滑动轴承配合面也设有由陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的耐磨涂层。

还涉及一种空调器，包括上述任一技术方案的所述涡旋压缩机。

本发明的有益效果是：

本发明的涡旋压缩机及空调器，涡旋压缩机的曲轴、第一滑动轴承和第二滑动轴承中的至少一个构件包括陶瓷材料或陶瓷基复合材料，提高了曲轴与滑动轴承的耐磨性，提高了曲轴与滑动轴承的耐高温性，解决曲轴与轴承易磨损的问题，提高涡旋压缩机的机械效率，提高了涡旋压缩机在各种工况的可靠性，加工成本低，装配方便。对曲轴和滑动轴承的优化，进一步提高其耐磨性和耐高温性。由于空调器包括上述涡旋压缩机，因此也具有相同的有益效果。

附图说明

图1为本发明的涡旋压缩机一实施例的结构示意图；

图2为曲轴、第一滑动轴承和动涡盘的配合示意图；

图3为陶瓷滑动轴承机架示意图；

图4为陶瓷滑动轴承动盘示意图；

图5为曲轴的结构示意图；

图6为第一滑动轴承的示意图；

图7为第二滑动轴承的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的涡旋压缩机及空调器进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本发明一实施例的涡旋压缩机为权全封闭式制冷涡旋压缩机，其基本结构如图1所示，涡旋压缩机包括壳体23和置于壳体23内的泵体组件和电机，泵体组件包括机架12、静涡盘8、动涡盘22、曲轴16和十字滑环21，机架12通过四点焊焊在壳体23上，静涡盘8通过第一螺钉9和导柱10固定在机架12上，静涡盘8的上部还设置有密封圈24。动涡盘22置于机架12和静涡盘8之间，动涡盘22通过第一滑动轴承19连接曲轴16，所述第一滑动轴承19固定在动涡盘22上的轴承孔中并与所述曲轴16的顶部形成一对摩擦副。曲轴16的下端连接电机，曲轴16通过第二滑动轴承13固定在机架12上。电机包括定子14和转子18。

壳体23的顶部还设置有上盖1，上盖1与壳体23之间的腔体内设置高低压分隔板5，高低压分隔板5上设置止回阀，止回阀包括止回阀座3和止回阀片2，止回阀座3通过第二螺钉4固定在高低压分隔板5上，止回阀片2置于止回阀座3内。上盖1的顶部设置吊钩25。壳体23的侧部还设有用于连接电源的接线柱20。为了保证曲轴的平衡性，在曲轴16上设有主平衡块18和副平衡块15，主平衡块18位于机架12和电机之间，副平衡块15置于曲轴16的下端部。

动涡盘22和静涡盘8作为涡旋压缩机的核心构件，动涡盘22和静涡盘8最常采用的型线是圆渐开线及其修正型线。动涡盘22和静涡盘8上涡旋型线是参数相同，且相互错开180°后偏心组装在一起，两条涡旋壁之间可以形成数对月牙形密闭容腔。

涡旋压缩机运转时，定子14的磁场驱动转子17旋转，转子17与曲轴16是过盈配合，曲轴17带动动涡盘22运动。在十字滑环21的防自转限制下，动涡盘22围绕曲轴16中心以固定的半径做平动运动，从而动涡盘22和静涡盘8的涡旋壁之间形成数对相互隔离且容积连续变化的压缩腔。制冷剂由吸气管11进入动涡盘22和静涡盘8形成的月牙形吸气腔，且不断向涡盘中心靠近，随着月牙形容腔逐渐缩小，容腔内的气体压力和温度不断得到提高，直至压缩腔与静涡盘8排气孔相通。高温高压的气体进入上盖1与高低压分隔板5形成的容腔内，然后通过排气管6排出。

为了解决曲轴16与机架12、动涡盘22之间易磨损的问题，曲轴16、第一滑动轴承19和第二滑动轴承中的至少一个构件包括陶瓷材料或陶瓷基复合材料。

实施例一

如图1和图5所示，曲轴16包括由陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的耐磨涂层26，耐磨涂层26置于曲轴16的与第一滑动轴承19、第二滑动轴承13的配合面处。陶瓷基复合材料为陶瓷与金属的复合材料或陶瓷与陶瓷的复合材料。

在曲轴16的与第一滑动轴承19、第二滑动轴承13配合部位分别加工一段一定厚度的陶瓷材料或金属陶瓷复合材料耐磨涂层26。第一滑动轴承19和第二滑动轴承13均采用普通PTFE复合材料制成。曲轴16的主体所用材料为碳钢、铸铁或其它合金钢等，可通过激光溶覆技术或等离子热喷涂技术等，在其与上述两个滑动轴承相配合的配合面外圆表面上，加工出光滑平整、致密度高、无缺陷的耐磨涂层。耐磨涂层26可为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或氮化物陶瓷涂层材料，优选为纯的氧化物抗磨陶瓷、碳化物抗磨陶瓷或氮化物抗磨陶瓷材料，耐磨涂层26也可为金属与陶瓷抗磨复合材料。

通过高能密度的激光束或高温高速的等离子射流做为热源，对曲轴16需提高耐磨性部位的基体表面进行辐照或喷涂时，耐磨涂层材料与基体材料形成冶金结合的耐磨涂层。耐磨涂层的结合包括涂层与基体之间的结合和涂层内部的结合，如上，耐磨涂层与基体之间的结合为冶金反应出现的高结合强度的冶金结合，通过适当的工艺参数可将涂层内部的结合致密度高、结构强度高。耐磨涂层厚度范围为0.1mm-2.5mm。通过在曲轴上述两个配合面上溶覆或喷涂的陶瓷或金属陶瓷复合耐磨涂层，利用陶瓷或陶瓷复合材料的高硬度、高强度、优异的化学稳定性和低摩擦系数等特点，提高了该耐磨涂层表面的硬度、耐磨性，从而提高了该涡旋压缩机的运行可靠性，延长了压缩机的使用寿命。

曲轴16与滑动轴承13，19的接触面是陶瓷材料耐磨涂层，陶瓷耐磨涂层材料的热物性能(热膨胀系数和力学性能)对曲轴与轴承的摩擦有着至关重要的影响，是曲轴结构的关键部分。另外，该陶瓷耐磨涂层材料具有以下特点：高耐磨性、高硬度、与基体材料结合强度高、涂层致密度高、与基体材料接近的热膨胀系数、与冷媒和冷冻油优良的兼容性、良好的抗热冲击性能、优良的高温化学稳定性和优异的综合机械性能。只在曲轴与滑动轴承相配合面加陶瓷材料耐磨涂层，曲轴表面的硬度比轴承的高，耐磨性高。

实施例二

如图6和图7所示，第一滑动轴承19和第二滑动轴承13均采用陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成。所述陶瓷基复合材料为陶瓷与金属的复合材料，或者所述陶瓷基复合材料为陶瓷与陶瓷的复合材料。所述陶瓷基复合材料优选为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或氮化物陶瓷。

如图1至图5所示，第一滑动轴承19和第二滑动轴承13是全陶瓷轴承或陶瓷基复合材料轴承，由热压氮化物陶瓷材料或氧化物基陶瓷复合材料及非氧化基陶瓷复合材料组成。将陶瓷材料的第一滑动轴承19压入动涡盘22的轴承座孔中，形成陶瓷滑动轴承动盘、将陶瓷材料的第二滑动轴承13压入机架12形成陶瓷滑动轴承机架。第一滑动轴承19与动涡盘22之间是过盈配合，第二滑动轴承13与机架12之间也是过盈配合。

当然，作为另一种可实施方式，在动涡盘22的用于容纳第一滑动轴承19的轴承座孔内壁设有由陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的耐磨涂层，在机架12的与第二滑动轴承13配合面也设有由陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的耐磨涂层。第一滑动轴承19在动涡盘22的轴承座孔内转动时，第一滑动轴承19只与动涡盘22的轴承座孔内的耐磨涂层之间产生摩擦，从而进一步提高了第一滑动轴承19与动涡盘22的耐磨性。同理，第二滑动轴承13在机架12内转动时，第二滑动轴承13只与机架12上的耐磨涂层产生摩擦，进一步提高了第二滑动轴承13与机架12的耐磨性。

利用陶瓷材料的高硬度、高强度和低粗糙度，为运转中的曲轴16提供更好的支撑。结构致密、韧性高、强度高、高硬度和低粗糙度的陶瓷材料轴承有良好的抗冲击磨损的性能和干摩擦性能，在存在微小固体杂质、缺油、冷冻油被稀释等恶劣工况下，以及在启动或高速运行下较大的振动时，仍可以保持正常的工作。

实施例三

如图1至图5所示，曲轴16包括由陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的耐磨涂层26，耐磨涂层26置于曲轴16的与第一滑动轴承19、第二滑动轴承13的配合面处。陶瓷基复合材料为陶瓷与金属的复合材料或陶瓷与陶瓷的复合材料。

在曲轴16的与第一滑动轴承19、第二滑动轴承13配合部位分别加工一段一定厚度的陶瓷材料或金属陶瓷复合材料耐磨涂层。本实施例中的曲轴16与实施例一中的曲轴16相同。

同时，第一滑动轴承19和第二滑动轴承13也均采用陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成，该陶瓷基复合材料也为陶瓷与金属的复合材料，或者该陶瓷基复合材料为陶瓷与陶瓷的复合材料。陶瓷基复合材料优选为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或氮化物陶瓷。本实施例中的第一滑动轴承19与实施例二中的第一滑动轴承19相同，本实施例中的第二滑动轴承13与实施例二中的第二滑动轴承13相同。

在涡旋压缩机最容易出现磨损的地方均采用陶瓷材料或陶瓷基复合材料，提高了该易损部位的抗磨损能力。为保证合适的摩擦副配合，应在摩擦配副中至少一方面选择高韧性陶瓷材料。压缩机在启动和高速运行中会产生较大的振动，增加摩擦副的韧性和提高耐磨涂层与基体的结合强度，有利于承受冲击载荷，延长机件的使用寿命。曲轴配合面表面耐磨涂层厚度范围与实施例一中的带陶瓷曲轴相同，曲轴的陶瓷耐磨涂层厚度太薄，则其耐磨性和耐高温性得不到满足；如果太厚，则陶瓷材料的脆性问题将突出，易损坏，且在某些情况下会出现表面硬度降低的现象，耐磨涂层厚度范围较佳为0.1mm-2.5mm。

本发明还涉及一种空调器，包括上述任一技术方案的所述涡旋压缩机，由于空调器除涡旋压缩机外均为现有技术，此处不再赘述。利用陶瓷材料硬度高、加工精度高、耐磨性好、能够经受高温的特点，来解决目前涡旋压缩机在制冷系统缺氟、缺油、过负荷、回液等工况下普通曲轴16和复合材料的滑动轴承13、19易磨损造成压缩机损坏的普遍问题。

以上各实施例的涡旋压缩机及空调器，涡旋压缩机的曲轴、第一滑动轴承和第二滑动轴承中的至少一个构件包括陶瓷材料或陶瓷基复合材料，提高了曲轴与滑动轴承的耐磨性，提高了曲轴与滑动轴承的耐高温性，解决曲轴与轴承易磨损的问题，提高涡旋压缩机的机械效率，提高了涡旋压缩机在各种工况的可靠性，加工成本低，装配方便。对曲轴和轴承的优化，进一步提高其耐磨性和耐高温性。由于空调器包括上述涡旋压缩机，因此也具有相同的有益效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括壳体(23)，位于所述壳体(23)内的静涡盘(8)、动涡盘(22)、曲轴(16)和机架(12)，所述动涡盘(22)通过第一滑动轴承(19)连接所述曲轴(16)，所述第一滑动轴承(19)固定在动涡盘(22)上并与所述曲轴(16)的顶部形成一对摩擦副，所述机架(12)上还设置有第二滑动轴承(13)，所述曲轴(16)通过所述第二滑动轴承(13)固定在所述机架(12)上；所述曲轴(16)、所述第一滑动轴承(19)和所述第二滑动轴承(13)中的至少一个构件包括陶瓷材料或陶瓷基复合材料。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述曲轴(16)包括由陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的耐磨涂层，所述耐磨涂层置于所述曲轴(16)的与所述第一滑动轴承(19)、所述第二滑动轴承(13)的配合面处。

3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述耐磨涂层的厚度为0.1mm-2.5mm。

4.根据权利要求2所述涡旋压缩机，其特征在于，所述耐磨涂层为氧化物陶瓷层、碳化物陶瓷层或氮化物陶瓷层。

5.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，陶瓷基复合材料制成的所述耐磨涂层为陶瓷与金属复合制成的耐磨涂层或陶瓷与陶瓷复合制成的耐磨涂层。

6.根据权利要求2-5任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述曲轴(16)的主体作为基体，所述耐磨涂层的结合包括所述耐磨涂层与所述基体之间的结合和所述耐磨涂层内部的结合，所述耐磨涂层冶金结合在所述基体。

7.根据权利要求1-5任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一滑动轴承(19)和所述第二滑动轴承(13)均为采用PTFE复合材料制成的滑动轴承。

8.根据权利要求1-5任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一滑动轴承(19)和所述第二滑动轴承(13)均为采用陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的滑动轴承。

9.根据权利要求8所述的涡旋压缩机，其特征在于，陶瓷基复合材料制成的所述滑动轴承为陶瓷与金属复合制成的滑动轴承，或者陶瓷基复合材料制成的所述滑动轴承为陶瓷与陶瓷复合制成的滑动轴承。

10.根据权利要求8所述的涡旋压缩机，其特征在于，陶瓷基复合材料制成的所述滑动轴承为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或氮化物陶瓷制成的滑动轴承。

11.根据权利要求8所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一滑动轴承(19)镶嵌在所述动涡盘(22)的轴承座孔中，所述第一滑动轴承(19)与所述动涡盘(22)形成陶瓷滑动轴承动盘,所述第一滑动轴承(19)与所述动涡盘(22)过盈配合；所述第二滑动轴承(13)镶嵌在所述机架(12)中，所述第二滑动轴承(13)与所述机架(12)形成陶瓷滑动轴承机架，所述第二滑动轴承(13)与所述机架(12)过盈配合。

12.根据权利要求8所述的涡旋压缩机，其特征在于，在所述动涡盘(22)的用于容纳所述第一滑动轴承(19)的轴承座孔内壁设有由陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的耐磨涂层，在所述机架(12)的与所述第二滑动轴承(13)配合面也设有由陶瓷材料或陶瓷基复合材料制成的耐磨涂层。

13.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的涡旋压缩机。