CN107869462A - 活塞、旋转式压缩机及活塞的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞、旋转式压缩机及活塞的制备方法，所述活塞包括：基体和增强体。基体为液晶高分子聚合物，增强体呈纤维状且分布在基体中。根据本发明的活塞，将基体设置为液晶高分子聚合物，从而可以大大地减轻活塞的重量，且可以保证活塞具有较小的热膨胀系数、良好的耐热性和耐腐蚀性，通过设置的增强体进一步地增强活塞的强度，并将增强体设置成纤维状，从而可以更好地增强活塞的强度且可以使活塞的表面具有宏观光滑、微观粗糙的形貌，更有利于储存润滑介质，可以有效地改善润滑和减小摩擦。

Description

活塞、旋转式压缩机及活塞的制备方法

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其是涉及一种活塞、旋转式压缩机及活塞的制备方法。

背景技术

压缩机作为空调器、电冰箱等电器设备制冷系统中的核心部件，用于将低温低压气态冷媒压缩成高温高压状态，冷媒在制冷系统中循环，与外界进行热交换，从而达到制冷或制热的效果。一般来说，旋转式压缩机由电机部、压缩机械部以及具有内部空间的壳体部等几大部件构成。压缩机运行时，电动机带动曲轴旋转，驱使与曲轴偏心部间隙配合的活塞在气缸内运动，从而实现气态冷媒的压缩。

压缩机运行时，活塞与压缩机的主轴承、副轴承保持滑动摩擦状态，且活塞与压缩机的滑片、曲轴偏心部外径保持半滑动半滚动摩擦状态。在特殊情况下，活塞还会与气缸内径存在摩擦。因此，活塞的表面摩擦特性对于整个压缩机来说显得尤为重要。

相关技术中的压缩机，活塞材料采用灰铸铁，成型后通过淬火加低温回火增加硬度提供耐磨性。然而，灰铸铁光亮的表面无法存储润滑介质，使得摩擦润滑特性并不理想。并且，曲轴偏心部和活塞共同构成了旋转式压缩机的偏心结构，由于灰铸铁的比重大，偏心结构带来的不平衡力和不平衡力矩虽然可以由转子平衡块进行部分弥补，但仍是造成压缩机运转过程中振动和噪音的主要原因。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种活塞，该活塞质量小且具有良好的润滑特性。

本发明又提出了一种上述活塞的制备方法。

本发明还提出了一种具有上述活塞的旋转式压缩机。

根据本发明第一方面实施例的活塞，包括：基体，所述基体为液晶高分子聚合物；增强体，所述增强体呈纤维状且分布在所述基体中。

根据本发明实施例的活塞，包括基体和分布在基体中的增强体，将基体设置为液晶高分子聚合物，从而可以大大地减轻活塞的重量，且可以保证活塞具有较小的热膨胀系数、良好的耐热性和耐腐蚀性，通过设置的增强体进一步地增强活塞的强度，并将增强体设置成纤维状，从而可以更好地增强活塞的强度且可以使活塞的表面具有宏观光滑、微观粗糙的形貌，更有利于储存润滑介质，可以有效地改善润滑和减小摩擦。

根据本发明的一些实施例，所述增强体为玻璃纤维。

根据本发明的一些实施例，所述活塞还包括润滑体，所述润滑体分布在所述基体中。

进一步地，所述润滑体包括石墨和聚四氟乙烯中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述增强体的直径为D，所述D≤20um。

根据本发明的一些实施例，所述基体的质量分数范围为50％-90％，所述增强体的质量分数范围为15％-45％。

根据本发明的一些实施例，所述润滑体包括石墨和聚四氟乙烯，所述石墨的质量分数范围为0-10％，所述聚四氟乙烯的质量分数范围为0-10％。

根据本发明第二方面实施例的活塞的制备方法，包括如下步骤：

S10、按照设定比例将所述基体的原料和所述增强体的原料进行混合、挤出、切粒，形成塑料粒子；

S20、对所述塑料粒子进行注塑加工，形成活塞胚件；

S30、对所述活塞胚件进行精密加工，形成活塞成品。

根据本发明实施例的活塞的制备方法，通过注塑工艺生产胚料，大大地简化生产工艺，使得制作工艺简单可控，生产效率高，降低了成本和品质控制风险。

根据本发明的一些实施例，在所述S20步骤中，注塑温度为T1且所述T1≥250℃，注塑成型模具的温度为T2且所述T2≥100℃。

根据本发明第三方面实施例的旋转式压缩机，包括：气缸，所述气缸内限定出压缩腔；曲轴，所述曲轴具有偏心部，所述曲轴穿过所述压缩腔且所述偏心部位于所述压缩腔内；根据本发明上述第一方面实施例的活塞，所述活塞呈环状且所述活塞套设在所述偏心部上。

根据本发明实施例的旋转式压缩机，通过设置上述的活塞，可以改善活塞表面的润滑特性，降低导热系数，可以提高旋转式压缩机的能效，并且因活塞的轻量化和润滑特性的改善，同时达到了降低旋转式压缩机振动噪音的目的。

附图说明

图1是根据本发明实施例的旋转式压缩机的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的活塞的示意图。

附图标记：

旋转式压缩机100，

壳体1，排气口11，吸气口12，电机2，气缸3，压缩腔31，曲轴4，偏心部41，活塞5，主轴承6，副轴承7，

储液器200。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的活塞5。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的活塞5，包括：基体和增强体。其中，活塞5可以用于压缩机中，例如旋转式压缩机100、往复式压缩机等。

具体而言，基体为液晶高分子聚合物，从而可以大大地减轻活塞5的重量，且可以保证活塞5具有较小的热膨胀系数，其热膨胀系数可以与钢铁相当，在满足与传统的铸铁活塞热膨胀系数相当的情况下，其密度仅为传统的铸铁活塞的五分之一，大大地减轻了压缩机的偏心结构的质量，从而达到降低压缩机振动噪音的目的。

并且，通过将活塞5的基体设置为液晶高分子聚合物，可以使活塞5具有良好的耐热特性，并可以耐受压缩机内部冷冻机油、冷媒的联合腐蚀，且具有良好的成型加工性能。可选地，基体可以为热致性液晶高分子聚合物，从而方便活塞5注塑成型，简化成型工艺。

增强体呈纤维状且分布在基体中，由此可以进一步地增强活塞5的强度，并可以进一步地降低热膨胀系数，保证活塞5的尺寸稳定性。由于设置的增强体呈纤维状，从而可以更好地增强活塞5的强度且可以使活塞5的表面具有宏观光滑、微观粗糙的形貌，更有利于储存润滑介质，可以有效地改善润滑和减小摩擦。同时，由于活塞5的表面具有微观粗糙的形貌，由此在活塞5的表面更容易形成油膜密封效果，从而可以进一步地增大压缩机的气缸内壁与活塞5之间的间隙，进而更进一步地改善压缩腔的润滑情况，降低压缩腔内部的摩擦及碰撞噪音。

可以理解的是，压缩机的能源利用效率是一项重要的考核指标，本发明所涉及的活塞5，不仅可以通过更好的润滑特性有效地降低其输入功率，从而提高压缩机的能源利用效率。并且，还因该活塞5具有更低的导热系数，可以有效地降低压缩腔内部的高温高压气体的温度损失，从而进一步提高压缩机的能源利用效率。

根据本发明实施例的活塞5，包括基体和分布在基体中的增强体，将基体设置为液晶高分子聚合物，从而可以大大地减轻活塞5的重量，且可以保证活塞5具有较小的热膨胀系数、良好的耐热性和耐腐蚀性，通过设置的增强体进一步地增强活塞5的强度，并将增强体设置成纤维状，从而可以更好地增强活塞5的强度且可以使活塞5的表面具有宏观光滑、微观粗糙的形貌，更有利于储存润滑介质，可以有效地改善润滑和减小摩擦。

可选地，增强体为可以为玻璃纤维。由此，可以保证活塞5的强度，同时可以降低活塞5的成本。其中，增强体的直径为D，所述D≤20um。由此，通过将增强体的直径限定在较小的范围内，可以保证活塞5的表面精度，且同时可以使活塞5的表面更利于储存润滑介质，可以有效地改善润滑和减小摩擦。

在本发明的一些实施例中，活塞5中的基体的质量分数范围可以为50％-90％，增强体的质量分数范围可以为15％-45％。由此，可以保证活塞5具有较高的强度、较好的耐热性及较小的热膨胀系数，且可以使活塞5的成本控制在较低的范围内。

在本发明的一些实施例中，活塞5还包括润滑体，润滑体分布在基体中。由此，可以进一步地改善活塞5表面的润滑特性。可选地，润滑体可以包括石墨和聚四氟乙烯中的至少一种。例如，润滑体可以仅包括石墨，润滑体也可以仅包括聚四氟乙烯，或者润滑体还可以包括石墨和聚四氟乙烯。由此，通过利用石墨或聚四氟乙烯良好的润滑性，可以进一步地改善活塞5表面的润滑特性。

例如，在根据本发明的一些具体实施例中，活塞5包括润滑体，润滑体分布在基体中，润滑体包括石墨和聚四氟乙烯。其中，石墨的质量分数范围可以为0-10％，聚四氟乙烯的质量分数范围可以为0-10％。由此，通过将石墨的质量分数范围限定在上述的范围内，可以防止石墨量过多导致活塞5表面的石墨易从活塞5上掉落，从而影响活塞5的精度和质量；同时，通过将聚四氟乙烯的质量分数范围限定在上述的范围内，可以降低聚四氟乙烯对活塞5的热膨胀系数的影响，保证活塞5的热膨胀系数满足使用要求。

下面描述根据本发明实施例的活塞5的制备方法。

根据本发明第二方面实施例的活塞5的制备方法，可以包括如下步骤：

S10、按照设定比例将基体的原料和增强体的原料进行混合、挤出、切粒，形成塑料粒子。例如，在基体为热致性液晶高分子聚合物时，可以将基体的原料和增强体的原料进行混合，混合后加热到预定温度以使基体处于熔融状态，从而通过熔融态的基体将增强体与其连接，通过挤出、切粒形成塑料粒子，冷却后基体凝固，此时基体与增强体形成一个整体。

当然，在活塞5包括润滑体时，按照设定比例将基体的原料、增强体的原料及润滑体的原料进行混合、挤出、切粒，形成塑料粒子。

S20、对塑料粒子进行注塑加工，形成活塞胚件。由此，通过简单的注塑成型即可形成活塞胚件，相对于现有的铸铁活塞的生产工艺，大大地简化生产工艺，使得制作工艺简单可控，生产效率高，降低了成本和品质控制风险。

S30、对活塞胚件进行精密加工，使得活塞5的尺寸精度满足使用要求，形成活塞成品。

根据本发明实施例的活塞5的制备方法，通过注塑工艺生产胚料，大大地简化生产工艺，使得制作工艺简单可控，生产效率高，降低了成本和品质控制风险。

在本发明的一些实施例，在上述S20步骤中，注塑温度为T1且T1≥250℃，通过将注塑温度T1设置在上述范围内，可以保证塑料粒子处于熔融状态便于注塑成型。注塑成型模具的温度为T2且T2≥100℃，由此既可以保证注塑后活塞胚件的冷却速度，同时可以有利于活塞胚件内形成可以增加活塞胚件强度的片层状结构，从而可以保证活塞5的注塑成型质量。

下面参照图1和图2描述根据本发明实施例的旋转式压缩机100。

根据本发明第三方面实施例的旋转式压缩机100，包括：气缸3、曲轴4和活塞5。

具体而言，旋转式压缩机100包括壳体1、电机2、气缸3、曲轴4、活塞5、主轴承6和副轴承7，电机2、气缸3、曲轴4、活塞5、主轴承6和副轴承7均设在壳体1内，壳体1上形成有排气口11和吸气口12，其中活塞5为根据本发明上述第一方面实施例的活塞5。

参照图1，曲轴4的上端与电机2相连，曲轴4的下端依次贯穿主轴承6、气缸3和副轴承7。气缸3内限定出压缩腔31，曲轴4具有偏心部41且偏心部41位于压缩腔31内，活塞5呈环状且活塞5套设在偏心部41上。在旋转式压缩机100工作时，电机2驱动曲轴4旋转，从而带动活塞5沿气缸3的内壁滚动，制冷剂从吸气口12进入压缩腔31内，制冷剂经压缩后从排气口11排出，吸气口12处可以连接储液器200，以对进入压缩机的制冷剂进行过滤及气液分离。

可以理解的是，在旋转式压缩机100工作时，由于活塞5的表面具有宏观光滑、微观粗糙的形貌，更有利于储存润滑介质，可以有效地改善润滑和减小摩擦。同时，由于活塞5的表面具有微观粗糙的形貌，由此在活塞5的表面更容易形成油膜密封效果，从而可以进一步地增大气缸3的内壁与活塞5之间的间隙，进而更进一步地改善压缩腔31的润滑情况，降低压缩腔31内部的摩擦及碰撞噪音，有效地降低其输入功率，从而提高旋转式压缩机100的能源利用效率。

由于该活塞5还具有更低的导热系数，可以有效地降低压缩腔31内部的高温高压气体的温度损失，从而进一步提高旋转式压缩机100的能源利用效率。

并且，由于活塞5的质量大大地降低，从而大大地减轻了旋转式压缩机100的偏心结构的质量，从而达到降低旋转式压缩机100振动噪音的目的。

根据本发明实施例的旋转式压缩机100，通过设置上述的活塞5，可以改善活塞5表面的润滑特性，降低导热系数，可以提高旋转式压缩机100的能效，并且因活塞5的轻量化和润滑特性的改善，同时达到了降低旋转式压缩机100振动噪音的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种活塞，其特征在于，包括：

基体，所述基体为液晶高分子聚合物；

增强体，所述增强体呈纤维状且分布在所述基体中。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述增强体为玻璃纤维。

3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，还包括润滑体，所述润滑体分布在所述基体中。

4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述润滑体包括石墨和聚四氟乙烯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述增强体的直径为D，所述D≤20um。

6.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述基体的质量分数范围为50％-90％，所述增强体的质量分数范围为15％-45％。

7.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于，所述润滑体包括石墨和聚四氟乙烯，所述石墨的质量分数范围为0-10％，所述聚四氟乙烯的质量分数范围为0-10％。

8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的活塞的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10、按照设定比例将所述基体的原料和所述增强体的原料进行混合、挤出、切粒，形成塑料粒子；

S20、对所述塑料粒子进行注塑加工，形成活塞胚件；

S30、对所述活塞胚件进行精密加工，形成活塞成品。

9.根据权利要求8所述的活塞的制备方法，其特征在于，在所述S20步骤中，注塑温度为T1且所述T1≥250℃，注塑成型模具的温度为T2且所述T2≥100℃。

10.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：

气缸，所述气缸内限定出压缩腔；

曲轴，所述曲轴具有偏心部，所述曲轴穿过所述压缩腔且所述偏心部位于所述压缩腔内；

根据权利要求1-7中任一项所述的活塞，所述活塞呈环状且所述活塞套设在所述偏心部上。