CN1714243A - 用于制冷机的往复式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种往复式压缩机，通过使用与在其中被压缩的致冷剂相协调的润滑剂而具有改进的润滑性能，包括：一密封容器(6)，连接在其上用于吸入致冷剂的吸入管(2)和用于排出被压缩的致冷剂的排出管(4)；一驱动单元(2)，设置在密封容器(6)的内侧，并产生往复运动力；一压缩单元(10)，用于接收来自驱动单元(8)的往复运动力，并压缩一乙烷基的R134a致冷剂；以及一润滑单元(12)，用于将润滑剂提供到驱动单元(8)和压缩单元(10)的每一个运动部分上，并在其上进行润滑操作，并且使用酯基润滑剂，为一种密度为0.91－0.99(15/4℃)的合成液体。

Description

用于制冷机的往复式压缩机

技术领域

本发明涉及一种用于压缩在制冷机中的致冷剂的往复式压缩机，特别是涉及一种具有往复式压缩机，其能够通过改进用于往复式压缩机的润滑剂来提高润滑性能。

背景技术

由于用于制冷机、空调或类似物的致冷剂，如氟氯化碳(CFC)已经被认为是破坏同温层的臭氧层的源头材料，因此对替代致冷剂的研究被积极地进行着。

CFC/HCFC(氢氯氟烃)的替代致冷剂需要对环境无害，同时具有优良的热力学以及化学和物理特性。也就是说，替代致冷剂应该具有高能效，零臭氧层衰变指数，低的全球变暖指数，没有毒性特征以及不具有可燃性。

在甲烷基和乙烷基卤碳化合物中一些致冷剂不具有毒性和可燃性，同时也不是CFC：如R22、R23、R134a、R123、R124和R125。它们当中，作为HCFC的R22、R123和R124在法规的要求之内，而在R23的情况下，即使它是HFC(氢氟烃)的一种，它的热力学性质也没有好到可以被作为致冷剂。

在卤碳中可用于替代致冷剂的HFC纯致冷剂是非常有限的。因此，通过以合适的成分比混和两种或三种纯材料来研究和开发混和致冷剂作为替代致冷剂，从而弥补纯材料的缺点，并且从而获得优良的环境指数。

R134a、R152a或环丙烷(RC270)可以代替已经被广泛用于家用制冷机和汽车空调的R12。HFC混和致冷剂，例如R404A和R507被考虑作为主要用于低温致冷剂的R502的替代致冷剂。同时，包括R32的HFC混和致冷剂被考虑用于热泵和各种空调设备的R22的替代致冷剂。对于这些替代致冷剂的研究正在进行中。

CFC包括R11(三氯-氟化甲烷)、R12(二氯二氟甲烷)、R113等，其中主要作为制冷机致冷剂的R12由于是造成臭氧层减少和产生全球变暖效应的一种源头材料，是一种受到法规限制的材料。因此，目前R134a作为R12的替代致冷剂被实际使用。

作为HCF的一个典型实例，R134a显示了零臭氧消耗潜能、不可燃性以及类似于R12的物理性质，并且因此而被广泛地应用。

但是，由于它特殊的化学和电学性质，具有所有这些优点的R134a很难与目前用于R12的制冷系统的制冷剂机油(refrigerant oil)结合。因此，需要开发适合致冷剂R134a的制冷剂机油。特别是，对适用于往复式压缩机用于压缩致冷剂R134a的制冷剂机油的需要变得更加迫切。

如图1所示，目前使用的往复式压缩机包括：一密封容器6，具有连接到其上的用于吸取致冷剂的吸入管2和用于排出被压缩的致冷剂的排出管4；一驱动单元8，设置在密封容器6的内侧，并且产生往复运动力；一压缩单元10，用于接收驱动单元8产生的往复运动力并压缩致冷剂；以及一润滑单元12，用于润滑驱动单元8和压缩单元10的每一运动部分。

在往复式压缩机中，当驱动单元被驱动并且压缩单元对致冷剂进行压缩操作时，润滑单元将储存在密封容器下部的润滑剂提供到压缩单元的运动部分上，从而进行润滑操作。在压缩单元被压缩的致冷剂是R134a。

由于用于具有如上所述结构和操作的往复式压缩机的润滑剂被用作压缩致冷剂R134a的压缩机的制冷剂机油，所以它的物理和化学性质应该很好地与致冷剂R134a协调。

也就是说，作为制冷系统的制冷剂机油的润滑剂需要具有如下特征：即使致冷剂被溶解，它也能很好地保护油膜，它具有足够的热和化学稳定性，从而在高温或低温时尽管与致冷剂或有机材料金属接触也不发生反应，并且它具有高的热稳定性，从而不会产生碳沉淀物或者不会在压缩机的高温部分被氧化。

为了满足这些特征，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，如果用于压缩制冷机致冷剂的往复式压缩机的润滑剂没有与制冷机的致冷剂协调，油将会泄漏。然后，油循环被恶化从而使制冷系统的传热性能和润滑性能下降，造成每个运动部分的摩擦部分被磨损，从而每个部分均被损坏。

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，通过使用与在其中被压缩的致冷剂相协调的润滑剂而具有改进的润滑性能。

为了达到这些目的，提供一种用于制冷机的往复式压缩机，包括：一密封容器，具有连接到其上的吸入管和排出管；一驱动单元，具有固定在密封容器内侧的定子和设置成与定子间隔开且当向定子施加电力时通过与定子的相互作用做线性往复运动的动子；一被吸收进吸入管的HFC致冷剂，为氢氟烃且不包含氯；一压缩单元，用于当接收到驱动单元产生的往复运动力时压缩HFC致冷剂；一酯基润滑剂，即一种合成液体，填充在密封容器的下部，具有高的湿气吸收性以及1500-2000PPM的饱和水量；和一润滑单元，用于将酯基润滑剂提供到驱动单元和压缩单元的每一个运动部分上，并进行润滑操作。

在本发明的往复式压缩机中，定子包括：固定在密封容器内部的外侧定子；设置成与外侧定子的内圆周表面之间有一定空气间隙的内侧定子；以及缠绕在外侧定子和内侧定子中的一个上的缠绕线圈，由外部向该线圈施加电力；以及一动子，由设置在外侧定子和内侧定子之间并且当向所述缠绕线圈施加电力时做线性往复运动的磁体构成；一在其上安装有磁体的磁体支架；和一连接到磁体支架并且当被线性往复运动时压缩液体用的活塞。

在本发明的往复式压缩机中，压缩单元包括：一活塞，连接到所述动子且做线性往复运动；一圆筒，活塞可移动地被插入其中，用于形成一确定的压缩室；一吸入阀，安装在形成在活塞的致冷剂通道处，并且阻止致冷剂在进入压缩室后的回流；和一排出阀，安装在圆筒的前侧，并且对被压缩的致冷剂进行开启和闭合的操作。

在本发明的往复式压缩机中，润滑单元包括：一润滑剂泵送单元，用于泵送填充在密封容器6下部的到达一定数量的酯基润滑剂；以及一润滑剂供应通道，用于将被润滑剂泵送单元泵送的酯基润滑剂提供到活塞和圆筒之间的摩擦部分。

在本发明的往复式压缩机中，润滑剂具有零臭氧消耗潜能和不可燃性。

在本发明的往复式压缩机中，作为润滑剂的HFC134a，其纯度高于99.9％、分子式为CF₃CFH₂、分子量为102。

在本发明的往复式压缩机中，润滑剂的密度在15℃时优选为0.93-0.99g/cm³，并且润滑剂的总酸值低于0.01mgKOH/g。

在本发明的往复式压缩机中，润滑剂具有低于240℃的闪点，以及在40℃时10.0-22.5mm²/s的运动粘度。

在本发明的往复式压缩机中，润滑剂包含例如稳定剂和抗氧化剂等的添加剂。

附图说明

图1是用于常规制冷机的往复式压缩机的剖视图。

具体实施方式

图1是常规的往复式压缩机的剖视图。

如图1所示，一般的往复式压缩机包括一密封容器6，具有连接在其上的用于吸取致冷剂的吸入管2和用于排出被压缩的致冷剂的排出管4；一驱动单元8，设置在密封容器6的内侧，并且产生往复运动力；一压缩单元10，用于接收驱动单元8产生的往复运动力并压缩致冷剂；以及一润滑单元12，用于润滑驱动单元8和压缩单元10的每一运动部分。

驱动单元8由固定在密封容器内侧的定子17，以及设置成与定子17隔开且当向定子17施加电力时通过与定子17的相互作用做线性往复运动的动子19构成。

定子17包括一被固定在密封容器内侧的支架14固定的圆筒形外侧定子16，一设置成与外侧定子16的内圆周表面具有一定空气间隙的内侧定子，以及由外部向其施加电力的且缠绕在外侧定子16内侧的线圈20。

动子19包括一磁体22，其以一定间隔设置在外侧定子16和内侧定子18之间且当向缠绕线圈20施加电力时做线性往复地运动，和一磁体支架24，其使磁体等间距安装在其外圆周表面且被连接到压缩单元10的活塞26上。

压缩单元10包括一活塞26，连接到磁体支架24且做线性往复运动；一圆筒28，活塞26被可移动地插入其中从而形成一确定的压缩室36；一吸入阀32，安装在形成在活塞26的致冷剂通道30处，并且阻止致冷剂在进入压缩室36后的回流；和一排出阀34，安装在圆筒28的前侧，并且对被压缩的致冷剂进行开启和闭合的操作。

润滑单元12包括一润滑剂50，在密封容器6的下部填充一定数量；一润滑剂泵送单元40，用于泵送润滑剂50；以及一润滑剂供应通道42，用于将被润滑剂泵送单元40泵送的润滑剂50提供到活塞26和圆筒28之间的摩擦部分。

下面将解释具有上述结构的一般往复式压缩机的操作。

当向缠绕线圈20施加电力时，在线圈20周围形成磁通，沿着外侧定子16和内侧定子18形成闭环。通过形成在外侧定子16和内侧定子18之间的磁通与由磁体22形成的磁通的相互作用，磁体22在轴向上做线性移动。当施加到线圈20的电流的方向依次改变时，磁体22随着线圈20磁通方向的改变而做线性往复运动。

然后，磁体22的运动被磁体支架24传递到活塞26，并且因此，活塞26在圆筒28的内侧做线性往复运动，从而对致冷剂进行压缩操作。

也就是说，当活塞26缩回时，引入吸入管2的致冷剂通过形成在活塞26的吸入通道30被提供到压缩室36内。同时，当活塞26前进时，吸入通道30被吸入阀32关闭，在压缩室36内的致冷剂被压缩，且被压缩的致冷剂通过排出管4被排到外面。

在压缩操作中，填充在密封容器6中的润滑剂50根据润滑剂泵送单元40的操作被泵送，并通过润滑剂供应通道42被提供到在活塞26和圆筒28之间的摩擦部分，用于润滑操作。

对于被如上所述结构和操作的往复式压缩机压缩的致冷剂，由于HFC致冷剂，即包括氢、氟、碳但不包含氯的氢氟烃具有高能效和零ODP(臭氧消耗潜能)、它不可燃、具有低的全球变暖指数、没有毒性、且具有不可燃性，其主要地被使用。

特别地，R32、R143a、R152a等被用作HFC致冷剂，其中由于HFC134a具有99.9％以上的纯度、CF₃CFH₂的分子式，以及102的分子量，它优选地用于替代现有的致冷机。

对于使用HFC34a致冷剂的往复式压缩机的润滑剂，由于酯基润滑剂，即一种合成液体与致冷剂具有好的相溶性并满足物理和化学特性，使其被使用。

该酯基润滑剂的密度在15℃时优选为0.93-0.99g/cm³。

优选地，酯基润滑剂的总酸值被设置成低于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。由于用于制冷机的润滑剂应被彻底地中和，总酸值作为用于确定制冷剂机油的退化水平的基础。

酯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，低于240℃，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℃。

酯基润滑剂的运动粘度(cSt)优选在40℃时为10.0-22.5mm²/s。

酯基润滑剂的饱和水量优选为1500-2000PPM。包含在润滑剂中的湿气应该低于一个适当的水平，因为它会引起结冰、沉淀物的产生和腐蚀。

酯基润滑剂的击穿电压优选高于30KV。

如上所述，由于本发明的用于制冷机的往复式压缩机使用酯基润滑剂，一种合成液体，与被往复式压缩机压缩的乙烷族基R134a致冷剂具有好的相溶性，所以它具有下面的优点，即润滑性能被提高，往复式压缩机的使用寿命增长，并且制冷系统的性能被提高。

很明显，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明的用于制冷机的往复式压缩机做出修改与改变，因此本发明的保护范围应当以附加的权利要求书和它们的等同物来限定。

Claims (9)

1、一种用于制冷机的往复式压缩机，包括：

一密封容器，具有连接到其上的吸入管和排出管；

一驱动单元，具有固定在密封容器内侧的定子和设置成与定子间隔开且当向定子施加电力时通过与定子的相互作用做线性往复运动的动子；

一被吸收进吸入管的HFC致冷剂，为氢氟烃且不包含氯；

一压缩单元，用于当接收到驱动单元产生的往复运动力时压缩HFC致冷剂；

一酯基润滑剂，即一种合成液体，填充在密封容器的下部，具有高的湿气吸收性以及1500-2000PPM的饱和水量；和

一润滑单元，用于将酯基润滑剂提供到驱动单元和压缩单元的每一个运动部分上，并进行润滑操作。

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容器内部的外侧定子；设置成与外侧定子的内圆周表面之间有一定空气间隙的内侧定子；以及缠绕在外侧定子和内侧定子中的一个上的缠绕线圈，由外部向该缠绕线圈施加电力，和

所述动子包括设置在外侧定子和内侧定子之间并且当向线圈施加电力时做线性往复运动的磁体；一在其上安装有磁体的磁体支架；和一连接到所述磁体支架并且当做线性往复运动时压缩液体的活塞。

3、如权利要求1所述的往复式压缩机，其中压缩单元包括：

一活塞，连接到动子且做线性往复运动；

一圆筒，活塞可移动地被插入其中，用于形成一确定的压缩室；

一吸入阀，安装在形成在活塞的致冷剂通道处，并且阻止致冷剂在进入压缩室后的回流；和

一排出阀，安装在圆筒的前侧，并且对被压缩的致冷剂进行开启和闭合的操作。

4、如权利要求1所述的往复式压缩机，其中润滑单元包括：

一润滑剂泵送单元，用于泵送填充在密封容器下部的到达一定数量的酯基润滑剂；以及

一润滑剂供应通道，用于将被润滑剂泵送单元泵送的酯基润滑剂提供到活塞和圆筒之间的摩擦部分。

5、如权利要求1所述的往复式压缩机，其中所述致冷剂具有零臭氧消耗潜能且不可燃。

6、如权利要求1所述的制冷系统，其中的HFCl34a纯度高于99.9％、分子式为CF₃CFH₂、分子量为102，被用作致冷剂。

7、如权利要求1所述的制冷系统，其中润滑剂的密度在15℃时优选为0.93-0.99g/cm³，并且润滑剂的总酸值低于0.01mgKOH/g。

8、如权利要求1所述的制冷系统，其中润滑剂具有低于240℃的闪点，以及在40℃时10.0-22.5mm²/s的运动粘度。

9、如权利要求1所述的制冷系统，其中润滑剂包含例如稳定剂和抗氧化剂等的添加剂。