CN112524026B - 一种新型滚子、滚子滑片结构及压缩机 - Google Patents
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Abstract
一种新型滚子、滚子滑片结构及压缩机,涉及压缩机技术领域,其中的新型滚子包括内滚子、外衬套以及内衬套;其中,所述外衬套设置在内滚子的外圆面上,所述内衬套设置在内滚子的内圆面上;所述内滚子为铝合金材质,所述外衬套和内衬套均为合金钢材质。本发明新型滚子分三层结构,内滚子采用铝合金材质,铝合金密度仅铸铁的1/3,可以显著降低滚子的重量,同时结合高强度合金钢的外衬套和内衬套,组合形成一个既可以减轻滚子重量,也可以保证强度新型滚子。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域,特别是涉及一种新型滚子、滚子滑片结构及压缩机。
背景技术
泵体组件是压缩机工作的核心部件,是实现其压缩功能的基础部件,属于压缩机的机芯。目前,行业中的泵体零件均以传统铸铁和合金钢为主,其材料密度大,占压缩机总重量近四分之一。随着旋转式压缩机的发展,尤其是变频压缩机的不断发展,传统材料的局限性开始显现,不同程度地阻碍着旋转式压缩机向更高频化、节能化、轻量化发展。
作为泵体运动部件,现有旋转式压缩机的滚子外圆与滑片R面为直接接触,滑片受弹簧推力以及高压气体冲击力的影响,与滚子外圆进行高压摩擦,由于摩擦副间隙小,润滑油进油量少,使得滚子与滑片处于边界润滑或干摩擦,同时高压运转时,泵体之间相互接触摩擦导致泵体温度非常高,润滑油润滑效果降低,因此,滚子外圆与滑片R面是整个泵体零件中最易磨损的地方。另外,传统旋转式压缩机泵体零部件之间都采用全接触面油润滑,会增大零件表面的磨损量影响使用寿命,同时对润滑油的要求很高,因此现压缩机领域中冷冻油均为国外进口,成本较高。
发明内容
本发明的第一目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种新型滚子,该滚子重量轻,并且强度好,有利于减轻压缩机整体重量,使得压缩机更加轻量化,并且能有效提高滚子与泵体零件之间的润滑效果,降低润滑成本,有效延长使用寿命。
本发明的第二目的在于提供一种滚子滑片结构。
本发明的第三目的在于提供一种压缩机。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种新型滚子,其特征在于,包括内滚子、外衬套以及内衬套;其中,所述外衬套设置在内滚子的外圆面上,所述内衬套设置在内滚子的内圆面上;所述内滚子为铝合金材质,所述外衬套和内衬套均为合金钢材质。本实施例中,所述内滚子、外衬套和内衬套之间通过紧配方式结合安装。
本发明的一个优选方案,所述外衬套和内衬套为高锰钢材质。
优选地,所述外衬套上设有陶瓷涂层。
本发明的一个优选方案,所述外衬套的外圆面和内衬套的内圆面上均设有多个弧形凹槽,该多个弧形凹槽沿着圆周方向等间距设置。
优选地,所述外衬套壁厚尺寸与弧形凹槽的深度比为6%-10%。
优选地,所述外衬套和内衬套上的多个弧形凹槽之间的间距角度为10-30度。
一种滚子滑片结构,其特征在于,包括所述新型滚子和滑片;其中,所述滑片为陶瓷-金属基复合材料。
优选地,所述滑片的两侧均设有多个弧形槽。
优选地,所述弧形槽的深度尺寸与滑片厚度比为小于6%。
优选地,所述滑片与新型滚子的外衬套之间设有中间挡块,该中间挡块与所述滚子的外径对应设置,且中间挡块靠近滑片的一侧设有凹坑;所述滑片的头部(R面)与所述凹坑紧配设置。
一种压缩机,其特征在于,包括所述滚子滑片结构。
本发明的有益效果:
1、现有旋转式压缩机滚子为合金铸铁,本发明新型滚子分三层结构,内滚子采用铝合金材质,铝合金密度仅铸铁的1/3,可以显著降低滚子的重量,同时结合高强度合金钢的外衬套和内衬套,组合形成一个既可以减轻滚子重量,也可以保证强度新型滚子。
2、本发明的滚子滑片结构,其中的滑片采用陶瓷-金属基复合材料,陶瓷密度小,强度高,并且具有良好的自润滑性能,与金属结合复合材料制成的滑片,其中的陶瓷粉末可作为增强相,可以大大提高滑片的强度,同时陶瓷材料的自润滑性,又能极大的提高滑片的耐磨性,有效满足滑片耐磨性、强度以及冲击韧性要求。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的新型滚子和滚子滑片结构其中一种具体实施方式的结构示意简图。
附图编号如下:
1-外衬套、2-内滚子、3-内衬套、4-弧形凹槽、5-中间挡块、6-滑片、7-弧形槽、8-凹坑。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
参见图1,本实施例的一种新型滚子,包括内滚子2、外衬套1以及内衬套3;其中,所述外衬套1设置在内滚子2的外圆面上,所述内衬套3设置在内滚子2的内圆面上;所述内滚子2为铝合金材质,所述外衬套1和内衬套3均为合金钢材质。本实施例中,所述内滚子2、外衬套1和内衬套3之间通过紧配方式结合安装。
参见图1,所述外衬套1和内衬套3为高锰钢材质。采用高锰钢材质,其耐磨性好更好,有利于提高整个滚子的寿命质量。
参见图1,所述外衬套1上设有陶瓷涂层。通过在外衬套1上设置陶瓷涂层,形成陶瓷-高锰钢复合体,利用陶瓷的传热系数小,可以有效减少泵体冷量的泄露,而高锰钢的高强度可以保证在运行过程中整个滚子不发生变形和跳动,有利于提高压缩机工作质量。
参见图1,所述外衬套1的外圆面和内衬套3的内圆面上均设有多个弧形凹槽4,该多个弧形凹槽4沿着圆周方向等间距设置。通过弧形凹槽4的设置,一方面有利于增大滚子与气缸的容积,从而提升冷量;另一方面通过弧形凹槽4可以进行储油,提高外衬套1与气缸内壁以及内衬套3与曲轴的润滑效果,从而降低磨损量,延长滚子、曲轴的使用寿命。
参见图1,所述外衬套1壁厚尺寸与弧形凹槽4的深度比为(L0-L)/L×100%。弧形凹槽4深度越大,则有利于储油减摩,同时也可以增大气缸与滚子之间的容积,从而提升冷量,但是弧形凹槽4深度过大,会影响高锰钢的强度;因此经过试验得出,将外衬套1壁厚尺寸与弧形凹槽4的深度比控制在6%-10%较为合适,能够保证储油减摩的同时,确保外衬套1和内衬套3的强度。
参见图1,所述外衬套1和内衬套3上的多个弧形凹槽4之间的间距角度为10-30度。这样设计的原因主要是为了使相邻两个弧形凹槽4的直线距离变得更大,从而使压力峰值具有更大的延续范围,使得油膜刚度变强。
现有旋转式压缩机滚子为合金铸铁,本实施例的新型滚子分三层结构,内滚子2采用铝合金材质,铝合金密度仅铸铁的1/3,可以显著降低滚子的重量,铝合金使用性能是最接近铸铁的轻质材料,但是铝合金强度低,而本实施例同时结合高强度合金钢的外衬套1和内衬套3,组合形成一个既可以减轻滚子重量,也可以保证强度新型滚子。
实施例2
参见图1,本实施例的滚子滑片结构,包括上述新型滚子和滑片6;其中,所述滑片6为陶瓷-金属基复合材料。
参见图1,所述滑片6的两侧均设有多个弧形槽7。本实施例中的多个弧形槽7等间距设置。传统的滑片采用直线型,滑片与滑片槽之间的间隙在24-30μm之间(远大于气缸、滚子间隙11-20μm),间隙小虽然有利于减少冷量的泄露,提高压缩机能效,但是间隙小导致滑片处于边界润滑,尤其是高速运转时,容易造成润滑油不足以形成油膜保护滑片,可能瞬间导致干摩擦,引起功耗的增加,严重的还会发生卡死现象。而本优选方案的滑片6两侧面均设有弧形槽7结构,一方面比直线型结构更容易储油,能够避免小间隙滑片6卡死的现象,另一方面可以减小摩擦面积,降低功耗。
参见图1,所述弧形槽7的深度尺寸与滑片6厚度比为小于6%。设置这样的弧形槽7,油膜刚度最大,密封和减摩效果最好,
参见图1,所述滑片6与新型滚子的外衬套1之间设有中间挡块5,该中间挡块5与所述滚子的外径对应设置,且中间挡块5靠近滑片6的一侧设有凹坑8;所述滑片6的头部(R面)与所述凹坑8紧配设置。传统的旋转式压缩机滚子外圆与滑片的R面直接接触,滑片受弹簧推力以及高压气体冲击力的影响,对滚子外圆进行高压摩擦,因此,滚子外圆与滑片R面是整个泵体零件中最易磨损的地方。本优选方案在新型滚子与滑片6中间增加一个中间挡块5,可以有效的避免对新型滚子与滑片6的直接磨损,中间挡块5可选择高强度低摩擦系数改性PEEK材料,该材料密度小,仅为铸钢的1/4,同时PEEK-钢摩擦系数0.04,远低于铸铁-钢0.1,可以极大的降低滑片6、滚子的磨损,并且保证较高的使用寿命。当压缩机开启,电机带动曲轴转动,气缸吸气口吸入高压气体,使得弹簧推动滑片6带动中间挡块5做往复运动,与滚子接触将气缸切分高低压腔,滚子产生自转,中间挡块5受冲击力一直与滚子接触运动,滚子、中间挡块5、滑片6三者之间保持稳定的运行。本实施例中,中间挡块5长度大约是弧形凹槽4直径的6-8倍,这样可以保证中间挡块5可以尽可能的包住滚子外衬套1的弧形凹槽4,避免泄露。
传统的旋转式压缩机滑片主要承受与法兰、隔板之间的摩擦力以及气体对滑片的冲击力,对耐磨性,强度、冲击韧性要求都很高,相比于其他泵体铸铁材料,滑片主要采用高强度高性能不锈钢渗氮或者高速钢材料。本实施例的滚子滑片结构,其中的滑片6采用陶瓷-金属基复合材料,陶瓷密度小,强度高,并且具有良好的自润滑性能,与金属结合复合材料制成的滑片6,其中的陶瓷粉末可作为增强相,可以大大提高滑片6的强度,同时陶瓷材料的自润滑性,又能极大的提高滑片6的耐磨性,有效满足滑片6耐磨性、强度以及冲击韧性要求。
实施例3
本实施例的压缩机,包括上述滚子滑片结构。本实施例的压缩机为转子压缩机,且包含但不限于单缸单级、双缸单级、双缸变容等转子压缩机。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种滚子滑片结构,其特征在于,包括:新型滚子和滑片,
所述新型滚子包括:内滚子、外衬套以及内衬套;其中,所述外衬套设置在内滚子的外圆面上,所述内衬套设置在内滚子的内圆面上;所述内滚子为铝合金材质,所述外衬套和内衬套均为合金钢材质;
其中,所述滑片为陶瓷-金属基复合材料;
所述滑片与新型滚子的外衬套之间设有中间挡块,该中间挡块与所述新型滚子的外径对应设置,且中间挡块靠近滑片的一侧设有凹坑;所述滑片的头部与所述凹坑紧配设置。
2.根据权利要求1所述的滚子滑片结构,其特征在于,所述外衬套和内衬套为高锰钢材质。
3.根据权利要求2所述的滚子滑片结构,其特征在于,所述外衬套上设有陶瓷涂层。
4.根据权利要求1-3任一项所述的滚子滑片结构,其特征在于,所述外衬套的外圆面和内衬套的内圆面上均设有多个弧形凹槽,该多个弧形凹槽沿着圆周方向等间距设置。
5.根据权利要求4所述的滚子滑片结构,其特征在于,所述外衬套壁厚尺寸与弧形凹槽的深度比为6%-10%。
6.根据权利要求5所述的滚子滑片结构,其特征在于,所述外衬套和内衬套上的多个弧形凹槽之间的间距角度为10-30度。
7.根据权利要求1所述的滚子滑片结构,其特征在于,所述滑片的两侧均设有多个弧形槽。
8.根据权利要求7所述的滚子滑片结构,其特征在于,所述弧形槽的深度尺寸与滑片厚度比为小于6%。
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