CN113123971B - 具有由固溶强化铁素体球铁制成的压缩部分的涡旋式压缩机 - Google Patents

具有由固溶强化铁素体球铁制成的压缩部分的涡旋式压缩机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种涡旋式压缩机(1)，包括：外壳(2)；布置在所述外壳(2)内的压缩部分(6)，所述压缩部分(6)包括定涡旋元件(7)和动涡旋元件(8)，所述定涡旋元件(7)具有第一基板(11)和从所述第一基板(11)延伸的第一涡卷部(12)，所述动涡旋元件(8)具有第二基板(13)和从所述第二基板(13)延伸的第二涡卷部(14)，所述定涡旋元件(7)和所述动涡旋元件(8)相互啮合以形成压缩室(15)；以及驱动部分(16)，所述驱动部分与所述动涡旋元件(8)联接，以用于在涡旋式压缩机(1)的操作期间使动涡旋元件(8)以绕动运动的方式移动。定涡旋元件(7)和动涡旋元件(8)中的至少一个由固溶强化铁素体球铁制成。

Description

具有由固溶强化铁素体球铁制成的压缩部分的涡旋式压缩机
技术领域
本发明涉及一种涡旋式压缩机，并且特别是涉及一种具有至少部分地由球墨铸铁制成的压缩部分的涡旋式压缩机。
背景技术
众所周知，涡旋式压缩机包括：
-外壳；
-压缩部分，所述压缩部分布置在所述外壳内，所述压缩部分包括定涡旋元件和动涡旋元件，所述定涡旋元件具有第一基板和从所述第一基板延伸的第一涡卷部，所述动涡旋元件具有第二基板和从所述第二基板延伸的第二涡卷部，所述定涡旋元件和所述动涡旋元件相互啮合以形成压缩室；和
-驱动部分，所述驱动部分与所述动涡旋元件联接以用于在所述涡旋式压缩机的操作期间使所述动涡旋元件以绕动运动的方式移动。
定涡旋元件和动涡旋元件通常由灰口铸铁制成，因为这种材料易于机械加工，具有良好的振动阻尼、良好的热性能和低生产成本。
然而，由于灰口铸铁的结构，这种材料具有低机械强度，这需要增加定涡旋元件和动涡旋元件的厚度，以避免所述动涡旋元件在压缩机运行期间发生破坏。
因此近年来，一些涡旋元件已经由具有由珠光体和铁素体制成的基体的球墨铸铁制成。这种材料允许获得具有紧凑结构和改进的机械强度的涡旋元件。然而，使用具有由珠光体和铁素体制成的基体的球墨铸铁会显著地增加机械加工时间，并且会显著的降低切削工具寿命，这导致涡旋元件的机械加工过程的生产率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的涡旋式压缩机，其能够克服传统涡旋式压缩机中遇到的缺点。
本发明的另一个目的是提供一种具有压缩部分的涡旋式压缩机，该压缩部分具有提高的机械强度并确保可机械加工性被提高。
根据本发明，这种涡旋式压缩机包括：
外壳；
压缩部分，所述压缩部分布置在所述外壳内，所述压缩部分包括定涡旋元件和动涡旋元件，所述定涡旋元件具有第一基板和从所述第一基板延伸的第一涡卷部，所述动涡旋元件具有第二基板和从所述第二基板延伸的第二涡卷部，所述定涡旋元件和所述动涡旋元件相互啮合以形成压缩室；和
驱动部分，所述驱动部分与所述动涡旋元件联接，以在所述涡旋式压缩机的操作期间使所述动涡旋元件以绕动运动的方式移动，
其中，定涡旋元件和动涡旋元件中的至少一个由固溶强化铁素体球铁(SSFDI)制成，所述固溶强化铁素体球铁也被称为固溶强化铁素体球墨铸铁。
使用固溶强化铁素体球铁来制造定涡旋元件和动涡旋元件中的至少个，由于硅的添加而允许显著地提高定涡旋元件和动涡旋元件中的所述至少一个的可机械加工性，并因此提高切削工具寿命。
另外，使用固溶强化铁素体球铁来制造定涡旋元件和动涡旋元件中的至少一个，与使用具有由珠光体和铁素体制成的基体的标准球墨铸铁获得的涡旋元件相比，这允许增加工具寿命，从而使得生产率提高。
此外，与具有由珠光体和铁素体制成的基体的标准球墨铸铁相比，固溶强化铁素体球铁具有更高的断裂伸长率和均匀的基体。
因此，根据本发明的压缩部分具有改善的机械强度，同时确保可机械加工性被提高。
涡旋式压缩机还可以单独或以组合的方式包括以下特征中的一个或多个。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有在400MPa与650MPa之间，有利地在425MPa与625MPa之间，并且例如大约450MPa、500MPa或600MPa的拉伸强度Rm。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有在2.5％与5％之间，有利地在2.8％与4.5％之间，并且例如在3％与4.5％之间的硅含量。这样的硅含量允许获得具有均匀结构的涡旋元件。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有在0.030％与0.050％之间，有利地在0.032％与0.042％之间的铜含量。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有至少8％的伸长率。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有在8％与24％之间，有利地在8％与20％之间，并且例如为约10％、14％或18％的伸长率。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有在330MPa与500MPa之间，并且例如350MPa、400MPa或470MPa的σ0.2屈服强度(0.2yield strength)。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁的基体主要包含铁素体。换句话说，固溶强化铁素体球铁的金相显微结构主要包含铁素体。铁素体允许获得具有均匀结构的涡旋元件，并确保良好的切削工具寿命。
根据本发明的实施例，固溶强化铁索体球铁的基体中的最大珠光体含量为5％。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁的基体包含至少85％的铁素体，例如至少95％的铁素体。有利地，固溶强化铁素体球铁的基体仅包含铁素体。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁的显微结构具有均匀的铁素体基体。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁的显微结构具有V型或VI型的石墨形状。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁的显微结构具有至少75％，例如至少80％的球化率。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有大约0.28与大约0.29之间的泊松比。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有170GPa的弹性模量。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁在20℃下具有在200MPa与230MPa之间，例如为210MPa或225MPa的旋转耐久弯曲强度。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有在170与200之间或185与215之间的布氏硬度。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有7.0或7.1kg/dm3的密度。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁的石墨尺寸为6级至7级。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁是EN-GJS-450-18、EN-GJS-500-14或EN-GJS-600-10。
根据本发明的实施例，定涡旋元件和动涡旋元件两者都由固溶强化铁素体球铁制成。
根据本发明的实施例，定涡旋元件和动涡旋元件由相同的固溶强化铁素体球铁制成。
根据本发明的实施例，定涡旋元件和动涡旋元件由两种不同的固溶强化铁素体球铁制成。
这些及其它优点将在阅读参考附图的以下描述时变得显而易见，其中所述附图作为非限制性示例表示根据本发明的涡旋式压缩机的实施例。
附图说明
当结合附图阅读时，可以更好地理解本发明的一个实施例的以下详细描述，然而，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施例。
图1是根据本发明的涡旋式压缩机的纵向剖视图。
具体实施方式
图1示出了包括外壳2的涡旋式压缩机1，该外壳设有抽吸入口3和排放出口4，所述抽吸入口3被配置成向涡旋式压缩机1供应待压缩的制冷剂，所述排放出口4被配置成排放压缩后的制冷剂。
涡旋式压缩机1还包括支撑框架5和压缩部分6，所述支撑框架布置在外壳2内并固定到外壳2，所述压缩部分6也布置在密封外壳2内并设置在支撑框架5上方。压缩部分6被构造成压缩由抽吸入口3供应的制冷剂，并包括相对于外壳2固定的定涡旋元件7、和动涡旋元件8，所述动涡旋元件由设置在支撑框架5上的止推轴承表面9支撑并与所述止推轴承表面9滑动接触。
定涡旋元件7包括第一基板11，该第一基板具有朝向动涡旋元件8定向的下表面和与第一基板11的下表面相反的上表面。定涡旋元件7还包括从第一基板11的下表面朝向动涡旋元件8延伸的第一涡卷部12。
动涡旋元件8包括第二基板13，该第二基板具有朝向定涡旋元件7定向的上表面和与第二基板13的上表面相反并可滑动地安装在止推轴承表面9上的下表面。动涡旋元件8还包括从第二基板13的上表面朝向定涡旋元件7延伸的第二涡卷部14。动涡旋元件8的第二涡卷部14与定涡旋元件7的第一涡卷部12相互啮合，以在所述第二涡卷部14与所述第一涡卷部12之间形成多个压缩室15。当动涡旋元件8被驱动以相对于定涡旋元件7绕动时，压缩室15中的每一个都具有从外部朝向内部减小的可变容积。
此外，涡旋式压缩机1包括驱动部分16，所述驱动部分与动涡旋元件8联接，以用于在涡旋式压缩机1的操作期间使动涡旋元件8以绕动运动的方式移动。特别地，驱动部分16包括驱动轴17和电动马达18，所述驱动轴17被构造成驱动动涡旋元件8以进行绕动运动，所述电动马达18可以是变速电动马达，所述变速电动马达联接到驱动轴17并被构造成驱动驱动轴17绕旋转轴线A旋转。
根据本发明的一个实施例，定涡旋元件7和动涡旋元件8两者都由固溶强化铁素体球铁(SSFDI)制成，并且例如由相同的固溶强化铁素体球铁制成。
用于制造定涡旋元件7和动涡旋元件8的固溶强化铁素体球铁的基体主要包含铁素体。固溶强化铁素体球铁的基体可以包含至少95％的铁素体，例如至少98％的铁素体。有利地，固溶强化铁素体球铁的基体仅包含铁素体，并且固溶强化铁素体球铁的显微结构具有均匀的铁素体基体。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有在400MPa与650MPa之间，有利地在425MPa与625MPa之间的拉伸强度Rm，和在8％与24％之间，有利地在8％与20％之间的伸长率。另外，该固溶强化铁素体球铁具有在330MPa与500MPa之间的σ0.2屈服强度，在20℃下具有在200MPa与230MPa之间的旋转耐久弯曲强度。
根据本发明的实施例，固溶强化铁素体球铁具有在2.5％与5％之间，并且有利地在2.8％与4.5％之间的硅含量，以及在0.030％与0.050％之间，并且有利地在0.032％与0.042％之间的铜含量。这种硅含量和铜含量允许获得具有均匀结构的涡旋元件，并确保良好的切削工具寿命。
用于制造定涡旋元件7和动涡旋元件8的固溶强化铁素体球铁的显微结构可以具有V型或VI型的石墨形状，并且可以具有至少75％，有利地至少80％的球化率。有利地，固溶强化铁素体球铁的石墨尺寸为6级至7级。
根据本发明的一个实施例，固溶强化铁素体球铁具有约0.28与约0.29之间的泊松比，并具有170GPa的弹性模量。
有利地，用于制造定涡旋元件7和动涡旋元件8的固溶强化铁素体球铁选自EN-GJS-450-18、EN-GJS-500-14和EN-GJS-600-10。
EN-GJS-450-18、EN-GJS-500-14和EN-GJS-600-10的机械性能在下表中提及：
Figure BDA0002346186230000061
使用固溶强化铁素体球铁来制造定涡旋元件7和动涡旋元件8允许提高可机械加工性，并因此减少机械加工时间。另外，使用固溶强化铁素体球铁来制造定涡旋元件和动涡旋元件，与利用具有由珠光体和铁素体制成的基体的标准球墨铸铁获得的涡旋元件相比，这允许增加工具寿命，从而使得生产率提高。
因此，根据本发明的压缩部分6具有提高的机械强度，同时确保可机械加工性被提高。
当然，本发明不限于上述作为非限制性示例的实施例，相反，本发明包括其所有实施例。特别地，定涡旋元件7和动涡旋元件8中只有一个可以由固溶强化铁素体球铁制成，或者定涡旋元件7和动涡旋元件8中可以由两种不同的固溶强化铁素体球铁制成。

Claims (9)

1.一种涡旋式压缩机(1)，包括：
外壳(2)；
压缩部分(6)，所述压缩部分布置在所述外壳(2)内，所述压缩部分(6)包括定涡旋元件(7)和动涡旋元件(8)，所述定涡旋元件(7)具有第一基板(11)和从所述第一基板(11)延伸的第一涡卷部(12)，所述动涡旋元件(8)具有第二基板(13)和从所述第二基板(13)延伸的第二涡卷部(14)，所述定涡旋元件(7)和所述动涡旋元件(8)相互啮合以形成压缩室(15)；和
驱动部分(16)，所述驱动部分与所述动涡旋元件(8)联接，以在所述涡旋式压缩机(1)的操作期间使所述动涡旋元件(8)以绕动运动的方式移动，
其中，所述定涡旋元件(7)和所述动涡旋元件(8)中的至少一个由固溶强化铁素体球墨铸铁制成，
其中，所述固溶强化铁素体球墨铸铁具有在3％与4.5％之间的硅含量，并且所述固溶强化铁素体球墨铸铁的基体包含至少85％的铁素体。
2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机(1)，其中，所述固溶强化铁素体球墨铸铁具有在400MPa与650MPa之间的拉伸强度Rm。
3.根据权利要求2所述的涡旋式压缩机(1)，其中，所述固溶强化铁素体球墨铸铁具有在425MPa与625MPa之间的拉伸强度Rm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡旋式压缩机(1)，其中，所述固溶强化铁素体球墨铸铁具有至少8％的伸长率。
5.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机(1)，其中，所述固溶强化铁素体球墨铸铁具有在330MPa与500MPa之间的σ0.2屈服强度。
6.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机(1)，其中，所述固溶强化铁素体球墨铸铁的基体中的最大珠光体含量是5％。
7.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机(1)，其中，所述固溶强化铁素体球墨铸铁的基体仅包含铁素体。
8.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机(1)，其中，所述固溶强化铁素体球墨铸铁是EN-GJS-450-18、EN-GJS-500-14或EN-GJS-600-10。
9.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机(1)，其中，所述定涡旋元件和所述动涡旋元件两者都由固溶强化铁素体球墨铸铁制成。
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