CN1714242A - 用于压缩致冷剂的往复式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种往复式压缩机，包括设置在密封外壳(86)内并产生往复运动力的驱动单元(10)；用于在受到由驱动单元(8)产生的往复运动力时对致冷剂执行压缩操作的压缩单元(10)；和用于向驱动单元(8)和压缩单元(10)提供润滑剂以完成润滑操作的润滑单元(12)。包括碳与氢的碳氢化合物，一种天然致冷剂，被用作致冷剂。所述润滑剂是石蜡基矿物润滑剂，它是一种矿物油并且与用于致冷器的天然致冷剂良好协调。因此，改善了润滑性能并由此能增强往复式压缩机的性能。

Description

用于压缩致冷剂的往复式压缩机
技术领域
本发明涉及一种用于压缩在致冷器中的致冷剂的往复式压缩机，更具体地，涉及用于压缩一种致冷剂的往复式压缩机，它能通过使用与用于致冷器的致冷剂有良好兼容性的润滑剂而改善润滑性并且能改善致冷器的性能。
背景技术
由于氟氯化碳(CFC)作为用于致冷器、空调或类似物的致冷剂被公认为是破坏同温层的臭氧层的源头物质，目前正在积极开展关于致冷剂替代品的研究。
CFC包括R11(三氯氟化甲烷trichloromonogluoromethane)、R12(二氯二氟甲烷)、R13等，其中主要用作致冷机的致冷剂的R12由于是一种导致臭氧层减少和温室效应的源头材料，是一种受到法规限制(regulation subject)的材料。因而作为替代致冷剂，正在对天然致冷剂进行积极研制。
天然致冷剂涉及用作致冷剂的材料，它们诸如水、氨、氮化物、二氧化碳、丙烷、丁烷等天然存在于地球中且不是人工化合物，众所周知，天然致冷剂对大气环境没有坏影响，使用天然致冷剂作为致冷剂是积极的考虑。
在天然致冷剂中，碳氢化合物仅包括碳与氢，包括甲烷(R50)、乙烷(R170)、丙烷(R290)、丁烷(R600)、异丁烷(R600a)、丙烯(R1270)等。碳氢化合物无毒、化学性能稳定，并且特别地表现出在矿物油中的适当的溶解度。
此外，氢气不具有臭氧损耗潜势和非常低的全球变暖指数，也就是当将二氧化碳的全球变暖指数当作“1”时，R12的全球变暖指数是7100，R134a的全球变暖指数是1200，同时丙烷的全球变暖指数低至3。
异丁烷(R600a)是对环境无害的天然气体，对臭氧层不造成损害，对温室效应没有影响。也就是，异丁烷(R600a)，一种通过将在石油炼制工序中产生的碳氢气体精炼到非常高的纯度而获得的一种天然气，是一种不包含对环境有害因素的致冷剂。
然而带有这些优点，由于其化学和电学性能，异丁烷(R600a)很难与目前在制冷系统中使用的致冷剂机油结合。因而需要研制一种能够适合于异丁烷(R600a)的致冷剂机油。特别是需要一种可适于用于压缩异丁烷(R600a)的往复式压缩机的致冷剂机油。
如图1所示，目前使用的往复式压缩机包括：密封外壳6，具有分别与其连接的用于抽吸致冷剂的吸入管2和用于排放压缩致冷剂的排放管4；设置在壳体6内部产生往复运动力的驱动单元8；用于承受来自驱动单元8的往复运动力并压缩致冷剂的压缩单元10；和用于润滑驱动单元8和压缩单元10的各运动部分的润滑单元12。
在往复式压缩机中，当起动驱动单元8和压缩单元10对致冷剂进行压缩操作时，润滑单元12将存储在密封外壳6下部的润滑剂50供应到压缩单元的运动部分，因此完成润滑操作。在压缩单元中压缩的致冷剂是天然致冷剂。
因为用于如上结构和运转的往复式压缩机的润滑剂用作压缩天然致冷剂压缩机的冷冻机油，其物理和化学性能应该与天然致冷剂很好地协调。
也就是说，用作往复式压缩机致冷剂机油的润滑剂必须具有即使致冷剂溶解了也能很好保护油膜的特性，它应当热学和化学稳定以便即使在高温或低温与致冷剂和有机材料金属接触时也不发生反应，并且应当具有高标准热稳定性以便在压缩机的高温部分不产生碳沉淀物不发生氧化。
为了满足这些性能，诸如运动粘度、流动点、密度、总酸值、含水量等润滑剂性能成作为关键因素起作用。
因此，如果用于压缩天然致冷剂的往复式压缩机的润滑剂不能与致冷器的致冷剂很好地协调，油就会泄漏。然后，油循环恶化使致冷剂的热传递性能和润滑性能退化，导致各运动部件的摩擦部分磨损并由此损坏各部件。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种往复式压缩机，其能够通过使用与用于致冷器的天然致冷剂良好协调的润滑剂而改善润滑性能，并由此增强往复式压缩机的性能。
为实现这些目标，提供一种用于压缩致冷剂的往复式压缩机，包括：密封外壳，吸入管和排放管与其连接；驱动单元，其具有固定在所述密封外壳内的定子和与所述定子隔开设置并根据与所述定子的互感作用直线往复地运动的动子；吸到吸入管中的有机化合物致冷剂，其具有可燃性和爆炸性并且仅包括碳与氢；压缩单元，用于承受驱动单元的往复运动力并对有机化合物致冷剂进行压缩操作；和填充在密封外壳下部的矿物基润滑剂；和润滑单元，用于将矿物基润滑剂供应到驱动单元和压缩单元的各运动部分并执行润滑操作。
在本发明的往复式压缩机中，所述定子包括固定在密封外壳的外侧定子；内侧定子，其设置为与外侧定子的内圆周面具有一定空气间隙，和缠绕在外侧定子和内侧定子其中之一的缠绕线圈，电力从外部电源施加给所述缠绕线圈，和所述动子包括：磁体，其以等距间隔设置在外侧定子和内侧定子之间，当电力施加给缠绕线圈时，所述磁体做直线往复运动；和使磁体安装在其上并将直线往复运动力传递给压缩单元的磁体支架。
在本发明的往复式压缩机中，所述压缩单元包括：与所述动子连接并做直线往复运动的活塞；缸体，活塞可移动地插入其中，以便形成一个压缩室；吸入阀，其安装到形成于活塞的致冷剂通道上并防止致冷剂在引入压缩室后回流；和排放阀，其安装在所述缸体前侧并对压缩的致冷剂执行打开和关闭操作。
在本发明的往复式压缩机中，润滑单元包括：润滑剂泵送单元，用于对填充在密封外壳下部达到一定数量的润滑剂进行泵送；和润滑剂供应通道，用于将润滑剂泵送单元泵送的润滑剂供应到活塞和缸体之间的摩擦部分。
在本发明的往复式压缩机中，所述致冷剂是异丁烷(R600a)，它是烃基的并具有分子式CH(CH3)3。
在本发明的往复式压缩机中，所述润滑剂石蜡基润滑剂。
在本发明的往复式压缩机中，所述润滑剂具有在15℃温度下为0.866-0.880g/cm3的密度和140℃以上的闪点。
在本发明的往复式压缩机中，所述润滑剂具有在40℃的温度下为7.2-21.8mm2/s的动粘滞率和粘度指数73-99。
在本发明的往复式压缩机中，所述润滑剂具有低于-25℃的流动点和低于0.01mgKOH/g的总酸值。
在本发明的往复式压缩机中，所述润滑剂具有低于20ppm的含水率和30kV以上的击穿电压。
附图说明
图1是用于压缩致冷剂的常规往复式压缩机的剖视图。
具体实施方式
图1是用于压缩致冷剂的常规往复式压缩机的剖视图。
如图1所示，常规往复式压缩机包括：密封外壳6，用于吸入致冷剂的吸入管2和用于排放压缩致冷剂的排放管4与其连接，设置在壳体6内部产生往复运动力的驱动单元8，用于承受由驱动单元8产生的往复运动力并对致冷剂执行压缩操作的压缩单元10；用于对驱动单元8和压缩单元10的各运动部分执行润滑操作的润滑单元12。
驱动单元8包括：由固定在密封外壳内的支架14固定的圆筒形外侧定子16；设置为与外侧定子16内圆周面具有一空气间隙的内侧定子18；缠绕外侧定子16的缠绕线圈20，从外部电源给其施加电力；以等间隔设置在外侧定子16和内侧定子18之间的磁体22，并且当电力施加在缠绕线圈20上时所述磁体22做直线往复运动。
磁体22以相等间隔固定在磁体支架24的外圆周面，磁体支架24连接压缩单元10的活塞26。
压缩单元10包括连接磁体支架24并做直线往复运动的活塞26；缸体28，活塞26可滑动地插入其中，形成压缩室36；安装在形成于活塞26的吸入口30并防止致冷剂被引入压缩室36后回流的吸入阀32；安装在缸体28前侧并对压缩致冷剂执行打开和关闭操作的排放阀34。
润滑单元12包括：在密封外壳下部填充有一定数量之多的润滑剂50；用于泵送润滑剂50的润滑剂泵送单元40；和用于将通过润滑剂泵送单元40泵送的润滑剂50供应到所述活塞26和缸体28之间摩擦部分的润滑剂供给通道42。
下面将对如上所述结构的常规往复式压缩机的操作进行解释。
当电力施加给缠绕线圈20时，在缠绕线圈20周围形成磁通，形成一个沿外侧定子16和内侧定子18闭环。通过形成在外侧定子16和内侧定子18之间磁通与磁体22形成的磁通互感，磁体22在轴线方向做直线运动。当施加给缠绕线圈20的电流方向依次改变时，磁体22随着缠绕线圈20的磁通量方向改变而做直线往复运动。
然后，随着磁体22的运动通过磁体支架24传递给活塞26，活塞26在缸体28内做直线往复运动，由此压缩致冷剂。
换句话说，活塞26后退时，致冷剂通过形成于活塞26的吸入口30供应到压缩室36。活塞26向前时，吸入口30通过吸入阀32关闭，压缩室36内的致冷剂被压缩，然后其通过排放管4排出。
填充在密封外壳6中的润滑剂50通过润滑剂泵送单元40的操作进行泵送并通过润滑剂供应通道42供应到活塞26和缸体28之间的摩擦部分，由此执行润滑操作。
由如上所述结构和操作的往复式压缩机压缩的致冷剂是天然致冷剂，其对环境无害和具有可燃性和爆炸性
作为天然致冷剂，主要使用仅包括碳与氢的有机化合物致冷剂。在有机化合物致冷剂中，仅包括碳与氢的碳氢化合物不具有毒性、化学性质稳定、不具有臭氧损耗潜势和非常低的全球温室指数。碳氢化合物包括R50(甲烷)、R170(丙烷)、R290(丙烷)、R600(丁烷)、R600a(异丁烷)、R1270(丙烯)等。
尤其，异丁烷(R600a)是烃类基的、具有分子式CH(CH3)3，并且是对环境无害的天然气体，其既不破坏臭氧层也不会产生温室效应，同样将它用作为通过本发明往复式压缩机压缩的致冷剂。
对于进行本发明往复式压缩机的润滑操作的润滑剂50，使用具有与碳氢化合物良好兼容性和满足物理及化学特性的矿物油。
矿物油分为石蜡基的油和石脑油基的油。在本发明中，使用石蜡基矿物油润滑剂。
优选的是石蜡基润滑剂在15℃的温度下具有0.866-0.880g/cm3的密度。
石蜡基润滑剂的闪点根据往复式压缩机的尺寸和类型变化。优选地，在140℃以上，根据采用的压缩机类型它可以低于165℃、低于175℃、低于185℃和低于200℃。
石蜡基润滑剂的动粘滞率优选地在40℃的温度下是7.2-21.8mm2/s，根据采用的往复式压缩机尺寸和类型，它最优选地是8.29mm2/s和10.3mm2/s。
石蜡基润滑剂的粘度指数优选73-99。
石蜡基润滑剂的流动点优选地低于-25℃。
石蜡基润滑剂的总酸值低于0.01mgKOH/g。
润滑剂总酸值代表油中包含酸性成分的量，表示用于中和1g试样油中包含的酸性成分所需的氢氧化钾量的毫克数。
石蜡基润滑剂的含水率优选低于20ppm。
石蜡基润滑剂的击穿电压优选在30kV以上。
如此所述，本发明用于压缩致冷剂的往复式压缩机具有这样的优点，即，因为它使用石蜡基润滑剂，其是一种矿物油，与由往复式压缩机压缩的碳氢化合物、天然致冷剂具有良好兼容性，因此改善了润滑性能并且延长了往复式压缩机的寿命。
对所述领域技术人员显而易见的是，在本发明的往复式压缩机中可以进行各种改变和变化而不脱离本发明的精神和范围。因此，这意味着本发明包括落入随附的权利要求及其等同物范围内的各种改变和变化。

Claims (10)

1.一种用于压缩致冷剂的往复式压缩机，包括：
密封外壳，吸入管和排放管与其连接；
驱动单元，其具有固定在所述密封外壳内的定子和与所述定子隔开设置并根据与所述定子的互感作用做直线往复运动的动子；
吸到吸入管中的有机化合物致冷剂，其具有可燃性和爆炸性并且仅包括碳与氢；
压缩单元，用于承受驱动单元的往复运动力并对有机化合物致冷剂进行压缩操作；和
填充在密封外壳下部的矿物基润滑剂；和润滑单元，用于将矿物基润滑剂供应到驱动单元和压缩单元的各运动部分并执行润滑操作。
2.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述定子包括：
固定在密封外壳的外侧定子；
内侧定子，其设置为与外侧定子的内圆周面具有一定空气间隙，及
缠绕外侧定子和内侧定子其中之一的缠绕线圈，电力从外部电源施加给所述缠绕线圈，及
所述动子包括：
磁体，其以等间隔设置在外侧定子和内侧定子之间，当电力施加给缠绕线圈时，所述磁体做直线往复运动；和
使磁体安装在其上并将直线往复运动力传递给压缩单元的磁体支架。
3.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述压缩单元包括：
与所述动子连接并做直线往复运动的活塞；
缸体，活塞可移动地插入其中，以便形成一个压缩室；
吸入阀，其安装到形成于活塞的致冷剂通道上并防止致冷剂在引入压缩室后回流；和
排放阀，其安装在所述缸体前侧并对压缩的致冷剂执行打开和关闭操作。
4.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中润滑单元包括：
润滑剂泵送单元，用于对填充在密封外壳下部达到一定数量的润滑剂进行泵送；和
润滑剂供应通道，用于将通过润滑剂泵送单元泵送的润滑剂供应到活塞和缸体之间的摩擦部分。
5.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述致冷剂是异丁烷(R600a)，它是烃类基的并具有分子式CH(CH3)3。
6.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述润滑剂石蜡基润滑剂。
7.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述润滑剂具有在15℃温度下为0.866-0.880g/cm3的密度和140℃以上的闪点。
8.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述润滑剂具有在40℃的温度下为7.2-21.8mm2/s的动粘滞率和粘度指数73-99。
9.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述润滑剂具有低于-25℃的流动点和低于0.01mgKOH/g的总酸值。
10.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述润滑剂具有低于20ppm的含水率和30kV以上的击穿电压。
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