CN102410172A - 一种往复活塞式冰箱用制冷压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种往复活塞式冰箱用制冷压缩机，在气缸座、曲轴、活塞、连杆及活塞销等的材料中填充聚四氟乙烯PTFE；活塞、连杆在金属基复合材料的基础上，将石墨粉末与金属基复合材料粉末进行混合，经压制、烧结而成复合材料；所述的活塞上设有一个活塞环，所述的活塞环作为密封气环，开有切口，其材料具有一定弹性。采用上述技术方案，压缩机零件减少，同时主要零部件加工方式大大简化，节材明显；取消了冷冻机油；由于运动副为自润滑材料，在装配过程中也不需要昂贵的工艺冷冻机油，并取消注油工序，进一步节材和节约工时；能有效的降低压缩机在运行过程中冷冻机油的扰动和传递、飞溅的各种噪声，降低压缩机噪音、振动。

Description

一种往复活塞式冰箱用制冷压缩机

技术领域

本发明属于制冷压缩机的技术领域。具体地说，本发明涉及一种往复活塞式冰箱用制冷压缩机。

背景技术

目前，在冰箱压缩机行业中普遍使用的压缩机润滑方式，均为有油离心润滑，主要通过电机磁场旋转带动压缩机曲轴运动，曲轴底部安装有吸油管，吸油管浸在冷冻机油里面，曲轴高速旋转带动吸油管同步旋转，吸油管的高速运动使冷冻机油产生一个向上离心升力，更有甚者，为了增加泵油的离心力，在吸油管上安装一吸油隔片，虽然增大了泵体的离心力，加大泵油量。

传统的有油润滑压缩机活塞装配如本说明书附图中的图1至图5所示。在图中，分别表示了以下构件：

冷冻机油1、电机定子2、电机转子3、曲轴4、气缸座5、连杆6、弹性销7、活塞销8、活塞9、气缸盖10、吸气消音腔11、壳体组件12、吸油管13。

冷冻机油1的油量约为200ml。

在制冷剂为R600a系统里，R600a与油完全互溶，必然有一部分油着制冷剂进入到压缩机高压系统，再进入冰箱制冷系统。油在制冷剂里面，降低了制冷剂输气密度，使有效参与压缩的制冷剂减少，制冷量降低，同时冰箱系统拉低温达不到规定要求；当冷冻机油进入毛细管时，容易造成油堵，使制冷循环不能形成畅通系统，进一步降低压缩机制冷量和低温性能。

有些冰箱厂家为了减轻冷冻机油对系统的影响，增加了油分离器，导致成本上升。另外，冷冻机油也是一个噪声传播介质，泵体产生的振动通过冷冻机油传递到壳体上，使壳体振动加大，同时飞溅的冷冻机油击打金属零件和搅动，使油也本身也成为噪声源。

另外，在现有技术中，在曲轴的长、短轴和连杆、活塞等均加工了尺寸精度和位置关系要求相对较高的油路、泄气孔、油槽等。大大增加了加工难度和加工成本。

发明内容

本发明提供的是往复活塞式冰箱用制冷压缩机，其目的是在运动副中采用自润滑材料，实现活塞式压缩机的无油润滑。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提供的往复活塞式冰箱用制冷压缩机，包括气缸座、气缸盖及壳体组件，所述的压缩机通过电机驱动曲轴作旋转运动，曲轴驱动连杆运动，连杆通过活塞销驱动活塞作往复移动，所述的气缸座、曲轴、活塞、连杆及活塞销中的任意一个，或者其中任意两个，或者其中任意三个，或者其中任意四个，或者全部五个，其材料中填充聚四氟乙烯PTFE。

为了实现本发明的另外一个技术方案是：

所述的活塞、连杆两个零件，或者两个零件的其中之一，是在金属基复合材料的基础上，将石墨粉末与金属基复合材料粉末进行混合，经压制、烧结而成复合材料。

所述的活塞与气缸座装配间隙为2～15um。

所述的活塞上设有一个活塞环，所述的活塞环作为密封气环，开有切口，所述的活塞环的材料为弹性材料。

所述的活塞环填充具有优越的耐磨与自润滑性能的聚合物POB，所述的聚合物POB可与任意比例的聚四氟乙烯PTFE等粉末共混，采用冷压烧结而成。

本发明采用上述技术方案，压缩机零件减少，同时主要零部件加工方式大大简化，节材明显；取消了近200ml冷冻机油，由于运动副为自润滑材料，在装配过程中也不需要昂贵的工艺冷冻机油，并取消注油工序，进一步节材和节约工时；能有效的降低压缩机在运行过程中冷冻机油的扰动和传递、飞溅的各种噪声，降低压缩机噪音、振动。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为现有技术中的有油润往复运动压缩机装配图；

图2为现有技术中的有油润滑压缩机气缸座结构图；

图3为图2所示结构的B-B剖视图；

图1和图3中的标记为：

1、冷冻机油，2、电机定子，3、电机转子，4、曲轴，5、气缸座，6、连杆，7、弹性销，8、活塞销，9、活塞，10、气缸盖，11、吸气消音腔，12、壳体组件，12、吸油管。

图4为现有技术中的有油润滑压缩机曲轴结构图；

图5为图4所示结构的立体示意图；

图6为本发明中的无油润滑的压缩机装配图；

图6中的标记为：

1、压簧、2、电机、3、曲轴、4、气缸座、5、连杆、6、弹性销、7、活塞销、8、活塞、9、气缸盖、10、吸气消音腔、11、壳体组件。

图7为本发明中的无油润滑压缩机气缸座结构图；

图8为图7所示结构的C-C剖视图。

图9为本发明中的无油润滑压缩机曲轴结构图；

图10为图9所示结构的立体示意图；

图11为本发明中活塞环与活塞零件图；

图12为活塞环与活塞的装配结构的剖视图；

图13为活塞环与活塞的装配结构的立体图；

图14为本发明中的压缩机中曲轴及活塞装配图；

图15为图14中的A处结构的放大的示意图；

图14和图15中的标记为：

1、曲轴、2、连杆、3、活塞环、4、活塞销、5、气缸座、6、活塞。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图6所表达的本发明的结构，为一种往复活塞式冰箱用制冷压缩机，包括气缸座4、气缸盖9及壳体组件11，所述的压缩机通过电机2驱动曲轴3作旋转运动，曲轴驱动连杆5运动，连杆5通过活塞销7驱动活塞8作往复移动，实现压缩机吸、排气。

图6至图13中还分别表示了以下构件：压簧1、弹性销6、吸气消音腔10。

为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现活塞式压缩机的无油润滑的发明目的，本发明采取以下的实施示例：

实施例一：

如图6至图13所示，本发明所提供的往复活塞式冰箱用制冷压缩机，所述的气缸座4、曲轴3、活塞8、连杆5及活塞销7共五个零件中的任意一个零件，其材料中填充聚四氟乙烯PTFE。实际上是5个不同的技术方案。

本发明针对活塞式压缩机有油润滑成本高，影响制冷量产生噪声等诸多问题，采取无油润滑代替有油润滑，方法是将压缩机运动副中的旋转副、滑动副材料由现在铸铁、粉末冶金增加自润滑材料，选取了聚四氟乙烯PTFE作为上述零件材料的填充物。

本发明的上述技术方案，还可以通过下列不同组合方式进行实施：

实施例二：

所述的气缸座4、曲轴3、活塞8、连杆5及活塞销7共五个零件中的任意两个零件，其材料中填充聚四氟乙烯PTFE。可以组合为10个不同的技术方案。其功能、作用与实施例一的表述相同。

实施例三：

所述的气缸座4、曲轴3、活塞8、连杆5及活塞销7共五个零件中的任意三个零件，其材料中填充聚四氟乙烯PTFE。可以组合为10个不同的技术方案。其功能、作用与实施例一的表述相同。

实施例四：

所述的气缸座4、曲轴3、活塞8、连杆5及活塞销7共五个零件中的任意三个零件，其材料中填充聚四氟乙烯PTFE。可以组合为5个不同的技术方案。其功能、作用与实施例一的表述相同。

实施例五：

所述的气缸座4、曲轴3、活塞8、连杆5及活塞销7的全部五个零件，其材料中均填充聚四氟乙烯PTFE。其功能、作用与实施例一的表述相同。

总之，上述技术方案利用聚四氟乙烯PTFE作为优良的自润滑材料，所具有的以下优点：

1、耐腐蚀性：能够承受除了熔融的碱金属，氟化介质以及高于300℃氢氧化钠之外的所有强酸(包括王水)、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用。

2、绝缘性：不受环境及频率的影响，体积电阻可达1018Ω·cm，介质损耗小，击穿电压高；

3、耐高、低温性：对温度的影响变化不大，温域范围广，可使用温度在-190℃～+260℃之间；

4、自润滑性：具有塑料中最小的摩擦系数，是理想的无油润滑材料；

5、表面不粘性：已知的固体材料都不能粘附在表面上，是一种表面能最小的固体材料。

实施例六：

如图6至图13所示，以上所述的活塞8、连杆5两个零件的其中之一，在金属基复合材料的基础上，将石墨粉末与金属基复合材料粉末进行混合，经压制、烧结而成复合材料；

实施例七：

以上所述的活塞8、连杆5两个零件都是在金属基复合材料的基础上，将石墨粉末与金属基复合材料粉末进行混合，经压制、烧结而成复合材料。

该复合材料具有极高的润滑性能和在高温下不变性。

本发明对于活塞金属与连杆两粉末冶金件，由于原粉末主要将碳粉与铜粉压制后烧结，其润滑性能较差，为了增加自润滑性能，利用原金属基复合材料将石墨等固体润滑剂粉末与金属粉按比例进行混合，经压制，烧结而成的复合材料。由于自润滑材料有极高的润滑性能和在高温下不变性特点，其显著的热稳定性完全适应于压缩机在各种背压下工作。

石墨作为自润滑材料有以下优点：

1、对于各种磨擦材料都有好的附着性：石墨晶体易于沿晶体层面剥离，当石墨与对摩材料磨擦时，在磨擦面形成一层极薄的(5～150um)石墨晶体膜而使摩擦系数显著降低，石墨晶体剥离时产生的不饱合键，使晶体膜与摩擦面具有足够的连接强度，形成强大的石墨保护磨擦面；

2、良好的化学稳定性和耐腐蚀性；

3、优异的耐高温性能：在1.8MPa压力下，能承受360℃高温(需要按一定重量比例进行填充)。

实施例八：

所述的活塞8与气缸座4装配间隙为2～15um。

由于采用实施例一至实施例五，活塞8与气缸座4的装配间隙可以缩小到2～15um。

同时，由于良好的自滑润性和极低的磨擦系数，可将活塞密封端长度增加，由原来6mm增加到现在8～12mm，极小的间隙和较长的密封端，保证压缩机良好气密性和较高的输气系数，提高压缩机能效比。

综上所述，在气缸座、曲轴砂形铸造过程中增加聚四氟乙烯PTFE作为气缸座与曲轴的填充物，活塞与连杆在混粉过程中增加石墨，并将铁粉与石墨按一定重量比进行配粉后压制、烧结，由于活塞与气缸座均增加不同自润滑材料，曲轴与连杆加工时，只需对曲轴长、短轴进行精加工，连杆也无需钻油孔，气缸座与曲轴可按正常装配间隙选配，气缸座与曲轴磨擦系数极低而具备好的耐磨性能和抗高温变形能力。

实施例九：

如图11至图15所示，所示的活塞6上设有一个活塞环3，所述的活塞环3作为密封气环，开有切口，其材料具有一定弹性。

在图14和图15中，往复活塞式冰箱用制冷压缩机还包括：曲轴1、连杆2、活塞销4、气缸座5。

曲轴与气缸座仍填充聚四氟乙烯PTFE自润滑材料，零件材料、型号、装配要求同以上实施例的气缸座与曲轴，变化的部分是在原活塞基础上，增加一个活塞环，此活塞环作为密封气环，开有切口，并具有一定弹性，在自由状态下外径大于气缸直径，它与活塞一起装入气缸后，外表面紧贴在气缸座缸孔壁上，形成第一道密封面，被封闭的气体不能通过环周与气缸之间，便进入了环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封面；同时，作用在环背的气体压力又大大加强了第一密封面的密封作用。

实施例十：

仍然如图14和图15所示，在实施例九的基础上，本发明所述的活塞环3填充具有优越的耐磨与自润滑性能的聚合物POB，所述的聚合物POB可与任意比例的聚四氟乙烯PTFE等粉末共混，采用冷压烧结而成。

该活塞环填充具有优越的耐磨性与自润滑性能的新型聚合物POB，POB可与任意比例的聚四氟乙烯PTFE等粉末共混，采用冷压烧结而成，复合型填充PTEF活塞环具有耐磨、耐热、自润滑性能，并具有高热稳定性等优良性能，在不改变活塞与气缸的装配间隙的条件，保证了压缩机良好的气密性，提高压缩机输气系数和能效比，降低了产品成本和噪声。

因此，所述的活塞6与气缸座5装配间隙不需另行调整。

以上实施例六至实施例十，可以采用不同的组合方式加以结合应用，并结合实施例一至实施例五，各实施例互不排斥。

总之，本发明解决的问题是：增加气缸座与曲轴增加自润滑材料聚四氟乙烯PTFE；同时在活塞与连杆等金属基内增加石墨等自润滑材料；或者在活塞基础上增加一个活塞环，通过活塞环实现形成两次密封。

将上述零件改动后，取消了近200毫升的冷冻机油，因为不需要增加泵油吸油，压缩机吸油管和吸油隔片均取消，曲轴加工方式也大大简化。

自润滑材料极其优良的自润滑性能，取代了原来有油润滑，在保证压缩机高能效比前提下，显著降低了各种材料与工艺加工等成本，降低因冷冻机油传递和扰动所产生噪声与振动，真正做到节材、节能、静音。

在现有技术中，在曲轴的长、短轴和连杆、活塞等均加工了尺寸精度和位置关系要求相对较高的油路、泄气孔、油槽等。

本发明将现有技术有油润滑改为无油润滑后，现有技术中的与泵油油路相关的各种管孔、油槽等均取消，使加工制作成本及各种综合成本大大降低，在保证压缩机高能效、低噪声条件下，做到了真正意义上的节约材料，符合国家的低碳环保、节能降耗、节约资源的政策。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种往复活塞式冰箱用制冷压缩机，包括气缸座(4)、气缸盖(9)及壳体组件(11)，所述的压缩机通过电机(2)驱动曲轴(3)作旋转运动，曲轴驱动连杆(5)运动，连杆(5)通过活塞销(7)驱动活塞(8)作往复移动，其特征在于：所述的气缸座(4)、曲轴(3)、活塞(8)、连杆(5)及活塞销(7)中的任意一个，或者其中任意两个，或者其中任意三个，或者其中任意四个，或者全部五个，其材料中填充聚四氟乙烯PTFE。

2.按照权利要求1所述的往复活塞式冰箱用制冷压缩机，其特征在于：所述的活塞(8)与气缸座(4)装配间隙为2～15um。

3.按照权利要求1或2所述的往复活塞式冰箱用制冷压缩机，其特征在于：所述的活塞(6)上设有一个活塞环(3)，所述的活塞环(3)作为密封气环，开有切口，所述的活塞环(3)的材料为弹性材料。

4.按照权利要求3所述的往复活塞式冰箱用制冷压缩机，其特征在于：所述的活塞环(3)填充具有优越的耐磨与自润滑性能的聚合物POB，所述的聚合物POB与任意比例的聚四氟乙烯PTFE粉末共混，采用冷压烧结制成。

5.一种往复活塞式冰箱用制冷压缩机，包括气缸座(4)、气缸盖(9)及壳体组件(11)，所述的压缩机通过电机(2)带动曲轴(3)旋转运动，带动连杆(5)，连杆(5)通过活塞销(7)带动活塞(8)作往复移动，所述的活塞(8)、连杆(5)两个零件，或者其中的一个零件，是在金属基复合材料的基础上，将石墨粉末与金属基复合材料粉末进行混合，经压制、烧结而成复合材料。

6.按照权利要求5所述的往复活塞式冰箱用制冷压缩机，其特征在于：所述的活塞(8)与气缸座(4)装配间隙为2～15um。

7.按照权利要求5或6所述的往复活塞式冰箱用制冷压缩机，其特征在于：所述的活塞(6)上设有一个活塞环(3)，所述的活塞环(3)作为密封气环，开有切口，所述的活塞环(3)的材料为弹性材料。

8.按照权利要求7所述的往复活塞式冰箱用制冷压缩机，其特征在于：所述的活塞环(3)填充具有优越的耐磨与自润滑性能的聚合物POB，所述的聚合物POB与任意比例的聚四氟乙烯PTFE粉末共混，采用冷压烧结制成。

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