CN1455126A - 供二氧化碳制冷剂压缩机用的轴承、使用该轴承的压缩机及其应用 - Google Patents

供二氧化碳制冷剂压缩机用的轴承、使用该轴承的压缩机及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种压缩机用轴承。目的是提供：用高耐磨性和高耐烘烤能力的轴承材料制造的高可靠性和长寿命的二氧化碳制冷剂压缩机用轴承；以及使用这些轴承的压缩机、空调器、致冷器和热水供应机。其中该轴承的特征在于：每一个轴承由圆筒形形状的部件构成，它的含有石墨的碳基材料具有用锡或者用从IB族或VIII族中挑出的除铁之外的一种金属或者用基于这些金属的合金进行浸渗的孔。

Description

供二氧化碳制冷剂压缩机用的轴承、 使用该轴承的压缩机及其应用
【技术领域】
本发明涉及在耐磨性方面得到改善的新型的二氧化碳制冷剂压缩机用的轴承，以及使用这些轴承的压缩机和使用该轴承的空调器、致冷器和热水供应机。
【现有技术的描述】
铸铁、青铜基材料、铝合金材料或者其他金属材料、含有树脂的材料、或者由树脂和金属构成的合成材料，已经用作传统制冷剂压缩机的轴承材料。青铜基材料已经包含大量的铅。带有铅的多种滑动材料也已经经常用于其他机器上。在这些情况下，插入到轴承中的轴已经进行了表面处理，以防止因过度磨损而咬住。当将要使用非铸铁的轴承材料时，通过采用与轴的材料不同的材料，可以防止因过度磨损而咬住和异常磨耗的发生。
在日本专利申请公开号为平(Hei)02-248676和平02-275114的申请中公开了用铝浸渗含有石墨的碳材料而形成的轴承材料。
在传统压缩机中，由于性能的改善引起轴承的负载增加已经导致由油形成的润滑膜的部分破坏，并且其结果引起所谓的“边界润滑(boundary lubrication)”状态，在该状态下，在轴承和轴之间发生局部的直接接触。由于压缩机的工作启动或者制冷剂的过多进入也会引起边界润滑。在这样的边界润滑状态下，传统的金属基轴承、树脂基轴承、表面处理过的轴等类似件易于遭受因过度磨损而咬住(galling)或者热卡死。尽管通过增大轴承的内径或者增大轴承部件的长度可以减小轴承负载，但是因为在封闭型的包含电机的压缩机中轴承所需的空间受到限制，所以这些方法具有其局限性。
已知含有作为各组分中的一组分的具有润滑性能的铅或者锑的铅青铜和锑合金、由铅或者锑和碳构成的合成材料以及其他材料不易引起热卡死或者因过度磨损而咬住。然而同时也有这样的担心，即：铅和锑对环境和人体有影响。这些元素也落在这样的物质分类中，即：由污染物排放和转移登记(PRTR)法规定这些物质的使用。对于铅青铜、锑合金和由铅或者锑和碳构成的合成材料来讲，尽管通过利用每种这样的金属熔点低的性能，可以实现在无油状态或者恶劣条件下各自耐磨特性的改进。但即使如此，在高温或者在恶劣的滑动状态下进行连续使用，那么在部件上也会发生显著的磨损。
在此用铝浸渗过的碳材料制造的这些传统的轴承没有披露，可以使用除铝之外的金属或者已经提供了石墨含量或在浸渗后获得的孔隙率。
【发明概述】
本发明的一个目的是提供：具有高耐磨性和抵抗热卡死性能的二氧化碳制冷剂压缩机用的轴承，并且其意图是防止在二氧化碳制冷剂压缩机的暂时不可能供给润滑油的轴承部分发生异常磨损和热卡死；使用这些轴承的压缩机；使用该轴承的空调、致冷器和热水供应机。
根据本发明，可能得到二氧化碳制冷剂压缩机用的轴承，其中：为了减小的摩擦系数和改进的耐磨性，使在碳基材料中的石墨含量最佳化，从而即使在边界润滑的状态下也不易引起热卡死；用金属浸渗碳基材料的孔隙，以利于在润滑油中油膜的形成；为了减小摩擦系数和改进耐磨性，预先调节除了铅和锑之外的浸渗金属的成分、构造和含量。
也可能获得卓越的滑动特性，并且由此得到高可靠性的二氧化碳制冷剂压缩机。
在遭受无油状态或者恶劣的轴承滑动条件的二氧化碳制冷剂压缩机中，为了防止由于通过在碳基材料中剩余的孔隙释放润滑油使油膜形成困难，即使在无油状态或者恶劣的轴承滑动条件下……并且当轴承用在润滑油中时，在含有石墨的碳基材料中，产生小的摩擦系数和高的耐磨性，本发明的特征在于：它提供了二氧化碳制冷剂压缩机用的轴承，该轴承包括一部件，该部件的碳基材料具有用在熔化状态下的锡或者从IB族或者VIII族中挑出的除铁外的一种金属或者用基于这些金属的合金进行浸渗的孔。
较好的是，在上述的每一种金属或合金中至少铅或者锑的含量应该是1重量百分比或者更小，并且相应部件的肖氏硬度应该在65到120的范围内。通过将肖氏硬度提高到65之上，可能保持小的摩擦系数，同时在无油状态或者恶劣的轴承滑动条件下也能将磨损降到最小，从而提供高可靠性和长寿命的二氧化碳制冷剂压缩机。另外，考虑到批量生产率，因为超过90的肖氏硬度降低机械加工性，通过将肖氏硬度控制在90或者更低，能够提供高耐磨和高生产率的二氧化碳制冷剂压缩机用的轴承。
在本发明中，铅或者锑的含量应该控制在0.5重量百分比或者更低，优选为0重量百分比，并且使用JIS规定的材料对于生产率也是较好的。此外，该部件的耐压强度优选应该在200到500MPa。通过将耐压强度增加到200MPa以上保持小的摩擦系数是有可能的，同时也将在无油状态或者恶劣的轴承滑动条件下的磨损降到最小，并且由此提供供二氧化碳制冷剂压缩机用的高可靠性和长寿命的轴承。此外，因为耐压强度高于500MPa会降低机械加工性，所以考虑到批量生产率，耐压强度优选应该不超过500MPa。
在本发明中，即使在制冷压缩机的稳定运转状态下当润滑平稳地进行时，也将在轴承材料中的孔控制到最小。具体说来，可能稳定地形成一层润滑油膜，并且为了抑制磨损，将用作轴承材料的浸渗过金属或合金并含有石墨的碳基材料的孔隙率控制到0.05-2.00的体积百分比，最好是0.5-1.5的体积百分比，并且由此获得供二氧化碳制冷剂压缩机用的长寿命的轴承。最好通过在浸渗之前将碳基材料的孔隙率控制在5-15的体积百分比，从而用金属浸渗过的碳基材料能够获得0.05-2.00的体积百分比的孔隙率。
在本发明中，轴承的特征在于：它由一种轴承材料构成，该轴承材料在载有20-50重量百分比石墨的碳基材料的孔中，包含1重量百分比或者小于该重量百分比的至少铅或者锑，并且用除了铅或者锑之外的上述合金或金属来浸渗该材料。
在本发明中，由于通过将2重量百分比或者小于该重量百分比最好为0.05到0.15重量百分比的至少钒或者钛添加到上述的金属或者合金中也可能产生钒或者钛的碳化物(VC，TiC)，并且通过相对于该碳基材料改善可湿性，用浸渗材料完全填充该碳基材料的孔，可以减小孔隙率并且能够形成更加稳定的润滑油膜。结果，能够抑制磨损，并且获得高可靠性的二氧化碳制冷剂压缩机。
这也是可能的，即：在铜或者其合金的情况下，通过相对于碳基材料将浸渗源金属或者合金的熔点控制在至少900℃，优选在900℃到1200℃，更加优选950℃到1050℃，从而即使在连续的恶劣滑动状态下温度升高时也能够保持润滑性能和耐磨性，并且增加制冷剂压缩机的可靠性。
IB族由铜、银、金构成，VIII族由钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱和铂构成。然而，优选铜、银、钴和镍。还有，根据重量比，合金优选包括80-90％的铜，5-11％的锡，高达3％的锌，以及高达1.0％的铅，最好是高达5％的铅。另外，较好地是，根据重量比，前述的合金是含有0.5-5.0％的铜和25-30％的锌的锡合金。避免形成化合物的这些金属或者合金具有高耐磨性和高的抵抗热卡死性能，并且有利于浸渗。
因为在碳基材料中存在有孔，润滑油能够流入孔中并且由此失去了油膜，所以用铜浸渗该碳基材料，从而可以将对环境和人体的影响降到最小。仅仅用铜浸渗该部件太软，并且摩擦会使该铜部件易于熔化。因此，为了避免熔化甚至异常磨损，通过添加合金元素能够改善该铜部件的强度。通过避免熔化，即使在边界润滑的状态下，也可以降低摩擦系数，并且使用用于轴承的该材料，能够获得高可靠性的二氧化碳制冷剂压缩机。
可以理解，在碳基材料中包含的石墨因摩擦而变细，从而减小了摩擦系数。然而，在高载荷下过高的石墨含量会使碳基材料本身变软，并且导致的抗变形能力的提高加大了摩擦。同时，磨损也会加大。因此，50重量百分比或者更小的石墨含量是合适的，优选35重量百分比或者更小的石墨含量。相反地，小于20重量百分比的石墨含量能够使碳基材料变硬，并且磨损经受摩擦的金属材料。为此，将石墨含量控制到20-50％最好20-35％以获得低摩擦系数和高耐磨性的轴承是可能的，并且由此可能提供高可靠性的二氧化碳制冷剂压缩机。
根据本发明的轴承制造方法是：用金属浸渗烘烤过的块状的碳基材料，然后将该基体材料切割成轴承的形状。在这种情况下，如果切割量太大，并且尤其是碳基材料的肖氏硬度太高，那么切割刀具的寿命将会降低，并且这会引起更加频繁的换刀且由此增加成本。由于这些原因，必须这样制造需要的轴承：从一开始，通过近无余量成形(near-net shaping)，将碳基材料首先加工成接近最终的轴承形状的形状，然后用金属浸渗这样制造的碳基材料，并且减小需要切割的量。借助这种方式制造轴承可以获得高生产率的二氧化碳制冷剂压缩机。
本发明在于使用不含氯的二氧化碳制冷剂的二氧化碳压缩机的轴承，并且特别是由于该制冷剂本身的摩擦减小作用小，并且由此边界润滑易于发生，所以通过使用该轴承可以得到高可靠性的二氧化碳制冷剂压缩机，该轴承即使在边界润滑下也具有足够低的摩擦特性和足够的耐磨性。
本发明的特征在于：在压缩二氧化碳制冷剂压缩机中，通过使用由旋转轴的转动而驱动的压缩装置可以压缩二氧化碳制冷剂，支撑前述的旋转轴的轴承部件由前述的供二氧化碳制冷剂压缩机用的轴承构成。
较好的是，前述的压缩装置应该进一步包括中间压力压缩装置和高压压缩装置，该中间压力压缩装置施加通过所述旋转轴的转动在缸体内部偏心转动的滚子产生的中间压力，该高压压缩装置通过由所述旋转轴的转动而在缸体内部偏心转动的滚子提供的中间压力产生高压，并且相对于所述的旋转轴，将上面提及的中间压力压缩装置和高压压缩装置布置在垂直的方向上，装备有所述的轴承的分隔件和装备有所述的轴承的支座应该设置在这两个压缩装置之间，以便形成三明治式的结构，并且通过压配合这两个轴承都应该形成为一单独的组件。
还有，前述的压缩装置的特征在于它装备有固定涡旋件和旋转涡旋件，将旋转涡旋件设置成面对固定涡旋件，并且由前述的旋转轴的转动进行驱动。较好的是，由带有上述轴承的支座支撑前述的旋转轴，该固定涡旋件装有固定到该涡旋件的凹槽上的前述轴承，并且通过压配合这两个轴承都应该形成为单独的组件。
本发明在于使用上述的二氧化碳制冷剂压缩机的这种空调、致冷器和热水供应机。
如上所述，根据本发明这是可能的，即：通过将高耐磨性材料用于高压的二氧化碳制冷剂压缩机的轴承部件，在该压缩机中可能润滑油供给困难或者暂时不能供应，从而可以防止异常磨损的发生和热卡死，并且由此显著提高整个压缩机的可靠性。因为即使在突发的润滑不足的情况下它们的可使用性，所以这些轴承对于改善空调、致冷器和热水供应机的可靠性也特别有用。另外，采用近无余量成形(near-net shaping)，这些轴承的机械加工性能够使生产率提高。
【附图的简要描述】
图1是属于本发明的两级压缩机的剖面图；
图2是一图形，表明根据本发明的每一轴承材料的肖氏硬度与在无油状态下存在的摩擦系数之间的关系；
图3是一图形，表明在无油状态下存在的肖氏硬度与固定试验件的磨损之间的关系；
图4是一图形，表明肖氏硬度与在润滑油环境下存在的摩擦系数之间的关系；
图5是一图形，表明在经受加载试验之后测得的磨损和肖氏硬度之间的关系；
图6是一图形，表明在经受加载试验之后测得的磨损和耐压强度之间的关系；
图7是一图形，表明在轴承材料中的孔隙率与在润滑油环境下存在的这些轴承材料的摩擦系数之间的关系；
图8是一图形，表明浸渗材料的熔点和摩擦系数之间的关系；
图9是一图形，表明石墨含量和无油摩擦系数之间的关系；
图10是属于本发明的二氧化碳制冷剂的涡旋压缩机的剖面图。
【优选实施例的描述】
实施例1-12
通过如下方法可以得到属于本发明的轴承，即：将由含有石墨的碳基材料制成的圆柱体浸入熔化的热水中，该圆柱体是预先通过近无余量成形(near-net shaping)使该碳基材料形成接近最终的轴承形状的圆筒形得到的，该熔化的热水是通过在真空炉中把填充有金属或合金的坩埚加热到比该金属或者合金的熔点高100℃的温度得到的，然后在氮气压力下进行浸渗。在浸渗之后，将这一类轴承的每一个都切割成圆筒形，该切割过程是这样的，即：仅仅通过切割几乎浸渗过金属的部分，就可以完成。
表1表明比较例和实施例之间在肖氏硬度上的关系，图2表明在碳基材料和通过用金属浸渗该碳基材料得到的材料体系中，本发明中的每种轴承材料的肖氏硬度与在无油状态下存在的摩擦系数之间的关系。在图2中的三角形标记代表比较例，并且在图中涂黑的标记代表仅仅由上面提到的碳基材料制造的轴承材料。圆圈标记代表本发明的实施例。数字是这些实施例的识别号码，并且这些号码与表1中的号码一样。根据眼前的制冷剂压缩机，在二氧化碳气体下已经进行了无油状态的评估。可以看到，随着肖氏硬度的提高，轴承材料在无油状态下的摩擦系数减小。根据重量比，青铜(BC3)含有10％的锡、2％的锌和0.2％的铅，剩下的是铜。根据重量比，五种白色金属(WJ5)中的每一种含有2％的铜和29％的锌，剩下的为锡。如图2中所示，当每种材料的肖氏硬度增加到65以上特别是80以上时，青铜浸渗的材料在摩擦系数上减小。相似地，用WJ5浸渗的材料在摩擦系数上较小。
按照体积比，在对碳基材料浸渗之前存在的孔隙率为：在比较例4的情况下是11％，在比较例1的情况下是10.3％。还有，按照体积比，在浸渗后孔隙率分别为：在比较例1的情况下是1.3％，在比较例2的情况下是0.4％，在比较例3的情况下是0.3％，在比较例4的情况下是1.5％，在比较例5的情况下是0.7％。按照重量比，在碳基材料中的石墨含量分别为：在比较例1-5的情况下是35％，或者在比较例6-9的情况下是42％。在实施例10-12的情况下，在浸渗前后获得的孔隙率和石墨含量几乎与实施例1-9中得到的一样。
                      表1
    项目     序号     浸渗金属     肖氏硬度
    比较例     1     无     58
    2     无     74
    3     无     105
    4     无     68
    5     Sb     110
    6     Pb     63
    实施例     1     青铜     103
    2     青铜+V     108
    3     青铜+Ti     106
    4     Sn     105
    5     Cu     115
    6     Sn     70
    7     青铜     84
    8     青铜+V     88
    9     青铜+Ti     86
    10     WJ5     65
    11     WJ5+V     67
根据孔隙率、石墨含量、沥青含量、焦油含量和其他因素，在比较例中未浸渗轴承材料的硬度有所不同。如图6所示，这些轴承材料的孔隙率在从6％到11％的范围内，并且随着孔隙率的升高，硬度减小。
图3是反映在无油状态下存在的肖氏硬度和固定试验件的磨损之间的关系的图形。已经使用高压气体磨损试验机进行磨损试验，并且在这些试验中，碳基材料(测量10mm×10mm×36mm)和渗碳且淬火后的结构钢钢材SCM415被分别用作固定试验件和可移动的试验件。在9.8MPa的表面压力下以1.2m/sec(米/秒)的速度并且在二氧化碳制冷剂环境下进行该试验10个小时，然后检测每一种测试材料的磨损。能够看出，随着轴承材料的硬度的增加，其磨损减小。从图3中也能够看出，当轴承材料的肖氏硬度增加超过65最好是超过80时，其磨损减小。
图4是反映在润滑油环境下存在的肖氏硬度与摩擦系数之间的关系的图形。当肖氏硬度增加超过65最好是超过80时，轴承材料的摩擦系数减小。实施例1使用青铜(BC3)作为浸渗金属，在此情况下，在润滑油环境下的摩擦系数较小。还有，象在实施例2和3中那样，当将0.1％的钛或者钒加入到用作浸渗金属的合金中时，该孔隙率降低，这就改善了油膜的保持性并且进一步降低摩擦系数。
在每一个用一种金属作为浸渗材料的比较例2、3和4中，不论肖氏硬度为65或更大，其摩擦系数却是高于0.1。因为碳基材料疏松多孔，并且因为在润滑油环境下滑动期间润滑油的可能短缺会使油膜变薄且导致混合润滑，所以不能优选这种状态。另外，尽管摩擦系数较低，但是由于环境原因也不能优选比较例6，因为将铅用在浸渗材料中。在每一种用金属作为浸渗材料的比较例1、2和4-12中，当肖氏硬度为从65到110时，摩擦系数是低于0.1。
图5是反映在经受加载试验之后测得的磨损和肖氏硬度之间的关系的图形，以0.15MPa/sec(兆帕/秒)的荷载率、1.2m/sec的滑动速度和高达98MPa的表面压力，在通过将合成油添加到二氧化碳制冷剂中产生的混合润滑状态下进行该加载试验。当各自的肖氏硬度值为65或者更大时，最好为80或者更大时，使用青铜(BC3)的轴承材料在摩擦系数上较小。实施例1使用青铜(BC3)作为浸渗材料，在润滑油环境中在磨损方面，在这种情况下的轴承材料是所有实施例中最小的。因此已经发现，在肖氏硬度上较高的材料更加适合用作轴承材料。还有，如实施例2和3所述，当将0.1％的钛或者钒加入到用作浸渗金属的合金中时，该孔隙率降低，这就改善了油膜的保持性并且进一步降低摩擦系数。
图6是反映在完成加载试验之后测得的磨损和耐压强度之间的关系的图形，以0.15MPa/sec的荷载率、1.2m/sec的滑动速度和高达98MPa的表面压力，在通过将合成油添加到二氧化碳制冷剂中产生的混合润滑状态下进行该加载试验。当耐压强度为30或者更大时，使用青铜(BC3)的轴承材料在摩擦系数上较小。实施例1使用青铜(BC3)作为浸渗材料，并且在润滑油环境中在磨损方面，在这种情况下的轴承材料是所有实施例中最小的。因此已经发现，在耐压强度上较高的材料更加适合用作轴承材料。还有，如实施例2和3所述，当将0.1％的钛或者钒加入到用作浸渗金属的合金中时，该孔隙率降低，这就改善了油膜的保持性并且进一步降低摩擦系数。
图7是反映在轴承材料中的残余孔隙率与在润滑油环境下严重磨损试验过程中已经测得的摩擦系数之间关系的图形。与二氧化碳制冷剂匹配的合成油已用作润滑油。使用由FISONS(AMCO)制造的2000型(Model-2000)孔隙率计检测该孔隙率。利用按照上述方法取样得到的孔分布曲线，由公式[(累积的孔隙容积)×(容积密度)×100(％)]来计算孔隙率。能够确定：随着孔隙率的降低，油膜的保持性提高，并且在润滑油环境下的摩擦系数减小。实施例2、3、8和9，每一个实施例都是将具有添加到青铜中的钒或者钛的合金作为浸渗材料，相对于碳基材料，它们在浸渗过程中产生了钒或钛的碳化物(VC，TiC)并且改善了可湿性。结果，相对于没有添加钒或钛的实施例1和4，实施例2、3、8和9降低了孔隙率，改善了在润滑油环境下油膜的保持性，并且减小了摩擦系数。通过扫描型(scanning-type)电子显微镜观察用已经添加钒或钛的合金浸渗过的碳基材料的表面，发现钒或钛的碳化物(VC，TiC)存在于碳基材料和该合金之间的交界处。
图8是反映浸渗金属的熔点和在无油状态下也即最恶劣的润滑条件下存在的摩擦系数之间关系的研究结果的图形。在图中的数字代表在用每一种金属浸渗碳基材料之前它们拥有的肖氏硬度值。尽管根据浸渗金属的种类不同在被浸渗之前碳基材料的硬度有所不同，但是由于浸渗金属的种类的不同而造成的摩擦系数的趋势几乎一样。如图8中所示，铅和锑是熔点低到大约200到400℃的金属，并且已经确定在这些金属中摩擦系数减小的效果。业已发现，规定熔点在900℃以上的铜和铜合金产生的摩擦系数，与上述的熔点低的那些金属的摩擦系数几乎一样。
虽然铜已经用作高熔点的材料，但是如果用其他高熔点的金属进行浸渗也是可能的，通过与碳基材料的结合可以获得高耐磨性和较小的摩擦。这些实施例已经采用一种金属浸渗的方法，如浸渗过程一样通过将碳基材料浸入熔化的金属中同时使用压力的方法。在该过程中，将该熔点降低到最小对于提高生产率最初是有效的。因此，通过将锡添加到铜中来制造轴承材料已能够略微降低该熔点。在该浸渗金属中的合金的使用提高了浸渗金属自身的强度，并且对于改善整体的轴承材料的硬度也是有效的。另外，在浸渗金属中添加改善切割性能的元素可以为轴承材料的摩擦表面提供更加平滑并且更好的表层，从而能够构成更加可靠的轴承。
图9是反映有关每一种轴承材料的石墨含量和无油摩擦系数之间的关系的图形，通过烘烤含有石墨的碳基材料然后用青铜(BC3)或者铜浸渗它形成该轴承材料。第1号数据涉及实施例1，没有号码的数据是增加的数据。如图9所示，当石墨含量位于20-50重量百分比特别是20到40重量百分比的范围内时，得到最小的摩擦系数。
实施例13
图1是一两级压缩机的剖面图，该压缩机使用属于本发明的实施例1到12的二氧化碳制冷剂压缩机用轴承。将缸体3-1和3-2以及滚子3-3和3-4容纳在一封闭容器1内，从而分别构成电动驱动件2和压缩元件3，进一步地将冷冻机油4存储在底部。通过分隔件5将封闭容器1的内部分成上部空间7和下部空间8，上部空间7包含电动驱动元件2，下部空间8包含压缩元件3。在低压状态下从吸管9引入上部空间7的制冷剂气体，从吸入口10被吸进缸体3-1中，然后气体被压缩并且在中间压力状态下被输送到下部空间8。通过第二缸体3-2从中间压力被进一步压缩到高压的制冷剂从排放管12排出，完成一个循环。标号11为排放管。
分隔件5(也用作主要轴承)和支座13由铸铁制造，根据本发明的上述轴承5c和13a通过压配合和它们结合形成独立的单独组件，并且将循环的润滑油供应到这两个组件上。在压缩机启动过程中以及当制冷剂的排放压力过高时，供应的润滑油油量的不足易于导致异常的磨损和热卡死所致的损害。然而，因为通过使其压配合进入分隔件5的通孔或者支座的凹槽内而将在本发明中的圆筒形轴承固定，所以能够改善该两级压缩机的可靠性和耐久性。标号5a是轴承，6是压力调节阀。
从上面描述的实施例1到12可以显然看出，已经将本发明中的轴承应用到图1中的两级压缩机的分隔件5和支座13上，作为其结果，相对于二氧化碳制冷剂的耐磨性和寿命已经达到这样的一个水平，即等于或者高于使用仅仅用铅或者锑浸渗过的碳基材料的传统的合成材料所达到的水平。
实施例14
图10是二氧化碳制冷剂的涡旋压缩机的剖面图，其使用多个属于本发明的二氧化碳制冷剂压缩机用轴承。基板14a的转动轴承14c和支座16的轴承16a是压配合轴承，在本发明的实施例1到10中提及的这些轴承的碳基材料用金属进行浸渗。该涡旋压缩机在封闭容器1内具有上面的压缩机构和下面的电机19，并且以通过曲轴17连接的形式设置该压缩机构和电机。在压缩机部分，通过彼此相互啮合涡卷(lap)14b，设置具有直立地位于基板15a上的螺旋形涡卷15b的涡旋件15和具有直立地位于基板14a上的螺旋形涡卷14b的旋转涡旋件14，并且将吸入孔15d和排放孔15e分别布置在固定的涡旋件15的外表面部分和中央部分。
通过设置在支座16中心的轴承16c来支撑曲轴17，并且超过曲轴17的前端突出的曲柄17a被插入到旋转涡旋件14的转动轴承14c中且与其接合。作为防止自动转动元件的欧氏联轴节(十字联轴节)18，用来使旋转涡旋件14相对于固定涡旋件15枢转，而不会自发地旋转，将该联轴节接合在旋转涡旋件14的基板14a内的背面键槽14b和支座16的安装基板的键槽之间。在该联轴节的接合部分内，当由位于该联轴节下面的电机19转动该曲轴17时，曲轴17的偏心旋转驱动旋转涡旋件14开始相对固定涡旋件15枢转，而不会自发地转动，从而压缩已经从吸入孔15d吸进的制冷剂气体，然后从排放孔15e排出压缩过的气体。
将转动轴承14c和轴承16c分别布置在基板14a和支座16上，并且将循环的润滑油供给这两个轴承。然而，在压缩机启动过程中以及当制冷剂的排放压力过高时，供应的润滑油油量的不足易于导致由于异常磨损和热卡死所致的损害。然而，因为通过使其压配合进入基板14a的凹槽内或者支座16的通孔内而将本发明的圆筒形轴承固定，所以能够改善该螺旋压缩机(scroll compressor)的可靠性和耐久性。因此，在基板14a和支座16处，根据本发明的轴承形成为一体的组件，并且使用包含5-15重量百分比的铸铁或者硅的铝基合金来制成这些组件。标号14d是背面的键槽，20是配重。
属于本发明的轴承与根据上述实施例1-12的轴承一样。假设冬天使用，已经对该涡旋压缩机应用于热水供应机上时进行了评价。即使在高压气体存在的情况下和二氧化碳制冷剂浓缩在压缩机中且减小润滑油浓度的恶劣条件下，也会获得良好的结果，而不会由于轴承部分的因过度磨损而咬住而导致压缩机运转停止或者由于异常磨损而导致性能的降低。
实施例15
在本发明的实施例1-12中描述的轴承材料已经被应用于往复式二氧化碳制冷剂压缩机。结果，即使当填充到制冷循环中的润滑油的油量减小到正常值的四分之一时，压缩制冷剂的作用也不会变差。因此可以断定：当在正常工作条件下使用时，这些轴承已经改善了往复式压缩机的可靠性。
在制冷循环的环境下，在润滑油中存在有溶解的制冷剂。制冷剂的溶解度取决于该制冷剂和润滑油的特定结合。然而，通常随着压力的升高，溶解度也升高。因为随着溶解度的升高润滑油的粘性减小，所以在高压气体之下摩擦滑动变得严重。供给该滑动部分特别是供给制冷剂压缩机的轴承的润滑油被储藏在那里，并且使用各种方法将其供给该滑动部分。因此，因为根据本发明的轴承材料不受由于在润滑油中制冷剂的溶解状态任何差别引起的滑动条件的限制的影响，所以这些轴承已经可以应用在宽泛的范围内。

Claims (17)

1.一种用于二氧化碳制冷剂压缩机的轴承，其特征在于，所述的轴承由圆筒形形状的部件构成，它的含有石墨的碳基材料具有用锡或者用从IB族或VIII族中挑出的除铁之外的一种金属或者用基于这些金属的合金进行浸渗过的孔。
2.根据权利要求1所述的用于二氧化碳制冷剂压缩机的轴承，其中所述的部件的特征在于，它的肖氏硬度位于从65到120的范围内。
3.根据权利要求1所述的用于二氧化碳制冷剂压缩机的轴承，其中所述的部件的特征在于，它的耐压强度处在从200到500MPa的范围内。
4.根据权利要求1所述的用于二氧化碳制冷剂压缩机的轴承，其中所述的部件的特征在于，它的孔隙率处于0.05到2.00体积百分比的范围内。
5.根据权利要求1所述的用于二氧化碳制冷剂压缩机的轴承，其中所述的轴承的特征在于，它由一种至少包含钒或者钛的合金构成，在所述的金属或者该金属自己的合金中，按比率计算钒或者钛的含量为0.2重量百分比或者更小。
6.根据权利要求1所述的用于二氧化碳制冷剂压缩机的轴承，其中所述的合金或者所述的金属中的任一种的特征在于，它们每一种至少包含重量百分比为1或者更小的铅或者锑。
7.根据权利要求1所述的用于二氧化碳制冷剂压缩机的轴承，其中所述的合金的特征在于，它是铜合金，含有80-90重量百分比的铜、5-11重量百分比的锡、高达3重量百分比的锌，以及高达1.0重量百分比的铅。
8.根据权利要求1所述的用于二氧化碳制冷剂压缩机的轴承，其中所述的合金的特征在于，它是锡合金，分别含有0.5-5.0重量百分比的铜和25-35重量百分比的锌。
9.根据权利要求1所述的用于二氧化碳制冷剂压缩机的轴承，其中所述的碳基材料的特征在于，通过近无余量成形来形成它的最终形状。
10.一种二氧化碳制冷剂压缩机，其利用由旋转轴的转动驱动的压缩装置来压缩二氧化碳制冷剂，其中所述的二氧化碳制冷剂压缩机的特征在于，由根据权利要求1所述的轴承支撑所述的旋转轴。
11.根据权利要求10所述的二氧化碳制冷剂压缩机，其特征在于，所述的压缩装置进一步包括中间压力压缩装置和高压压缩装置，该中间压力压缩装置施加一由一滚子产生的中间压力，该滚子通过所述旋转轴的转动在缸体内部被偏心转动，该高压压缩装置从通过所述旋转轴的转动而在缸体内部被偏心转动的滚子提供的中间压力产生高压。
12.根据权利要求11所述的二氧化碳制冷剂压缩机，其特征在于，相对于所述的旋转轴，所述的中间压力压缩装置和高压压缩装置布置在垂直的方向上，将装有所述的轴承的分隔件和也装有所述的轴承的支座设置在这两个压缩装置之间，以便制成三明治式的结构，并且通过压配合使这两个轴承都形成为单独的组件。
13.根据权利要求10所述的二氧化碳制冷剂压缩机，其特征在于，所述的压缩装置设置有固定涡旋件和旋转涡旋件，由面对所述固定涡旋件设置的所述旋转轴的转动来驱动该旋转涡旋件。
14.根据权利要求13所述的二氧化碳制冷剂压缩机，其特征在于，由设置在支座上的所述轴承支撑所述的旋转轴，所述的旋转涡旋件也装有固定到设在所述涡旋件上的凹槽部分的所述轴承，并且通过压配合使这两个轴承都形成为单独的组件。
15.一种空气调节器，其特征在于，它使用根据权利要求10所述的二氧化碳制冷剂压缩机。
16.一种致冷器，其特征在于，它使用根据权利要求10所述的二氧化碳制冷剂压缩机。
17.一种热水供应机，其特征在于，它使用根据权利要求10所述的二氧化碳制冷剂压缩机。
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