涡旋盘、涡旋盘的制备方法和涡旋压缩机技术

本发明专利技术涉及一种涡旋盘，涡旋盘采用钢质材料制成，涡旋盘靠近压缩腔的部分的表面设置钢基

【技术实现步骤摘要】
涡旋盘、涡旋盘的制备方法和涡旋压缩机


[0001]本专利技术涉及涡旋压缩机
，具体涉及一种涡旋盘、该涡旋盘的制备和一种使用该涡旋盘的涡旋压缩机。

技术介绍

[0002]涡旋压缩机是一种能效高、噪音小、运行稳定、结构相对简单的容积式压缩机，涡旋压缩机广泛应用于汽车空调和空压机领域。涡旋压缩机的工作原理为：电机驱动偏心曲轴旋转，在上支架和十字滑环的限位下，使动涡旋盘绕静涡旋盘做圆周平动，动涡旋盘与静涡旋盘啮合形成若干月牙形压缩腔，随着圆周平动进行，压缩腔的容积逐渐减小，气体压力逐渐升高，最终高压气体从静涡旋盘中心的轴向孔排出。压缩过程中，动涡旋盘与静涡旋盘之间存在持续的滑动摩擦，并且涡旋叶片中心部位长期处于高压状态，由此造成涡旋叶片的磨损、变形甚至破坏，这是涡旋压缩机失效的主要原因。
[0003]目前涡旋压缩机的涡旋盘（包括动涡旋盘和静涡旋盘）一般采用成本较低、具有润滑效果的铸铁制作，但由于铸铁的强度较低，涡旋盘的涡旋叶片必须具有一定的厚度，以保证其具有足够的结构强度，这严重限制了涡旋压缩机在涡旋盘小型化、轻量化方向上的设计改进。
[0004]美国专利公开号为US20180187678A1的专利技术专利公开了一种等温淬火灰铸铁涡旋盘及其制备方法，主要技术方案为通过控制化学成分和等温淬火处理，增强灰铸铁涡旋盘的力学性能，进而提高涡旋压缩机的容量、效率和耐用性。但该专利方法对灰铸铁性能的增强效果有限，仅可将抗拉强度提高到约56 ksi（约383 MPa），尚未达到球墨铸铁的强度水平，其引入的等温淬火热处理工序反而会使灰铸铁丧失成本优势。
[0005]中国专利公开号为CN109594007A的专利技术专利公开了一种可用于涡旋盘的蠕状石墨铸铁及其制备工艺，主要技术方案为通过设计材料的化学成分配比，实现对铸铁中石墨形态的控制，进而提高材料的强度。但该专利方法制备蠕墨铸铁的强度仅达到国标RuT450的水平，仍低于球墨铸铁。
[0006]中国专利公开号为CN105201824B的专利技术专利公开了一种采用球墨铸铁制作动涡旋盘、灰铸铁制作静涡旋盘的涡旋压缩机，主要技术方案为通过控制球墨铸铁和灰铸铁的硬度范围，减小动涡旋盘与静涡旋盘之间的磨损。但该专利方法使用的球墨铸铁和灰铸铁在材料方面并无创新之处，标准QT600和HT250即可大致满足该专利提出的材料选配要求。
[0007]针对现有技术中存在的技术问题，现有的技术方案的主要思路为使用更高强度的铸铁制作涡旋盘，实现途径包括调整铸铁的基体组织或改变铸铁中石墨的形态，但由于石墨的存在本身会降低铸铁的强度，该类方法对涡旋盘的设计改进效果有限。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种涡旋压缩机，涡旋压缩机的涡旋盘（包括动涡旋盘和静涡旋盘）使用该钢基复合材料制成，能使得涡旋盘具备表面自润滑
效果的同时，达到涡旋盘减重和涡旋压缩机增效的技术效果。
[0009]本专利技术采用如下方案实现：一种涡旋盘，包括动涡旋盘和静涡旋盘，动涡旋盘包括第一基板和第一涡旋叶片，静涡旋盘包括第二基板和第二涡旋叶片。本专利技术提供的涡旋盘相比于现有技术中的涡旋盘的改进点在于，本专利技术提供的涡旋盘采用钢质材料制成，并且在涡旋盘靠近压缩腔的部分的表面设置钢基-球状石墨复合层。钢基-球状石墨复合层具有自润滑的效果。本专利技术中所记载的钢质材料包括有如下重量百分比的组分：0.9%~1.6%的碳，1.0%~1.5%的硅，0.3%~0.8%的锰，0%~0.05%的磷，0%~0.03%的硫，0%~2.0%的铬，余量为铁。
[0010]在一实施例中，钢质材料包括有如下重量百分比的组分：1.2%~1.4%的碳，1.3%~1.5%的硅，0.5%~0.7%的锰，0%~0.03%的磷，0%~0.02%的硫，1.5%~2.0%的铬，余量为铁。
[0011]在一实施例中，动涡旋盘采用钢质材料制成，动涡旋盘的第一涡旋叶片表面和第一基板靠近静涡旋盘的端面均设置有钢基-球状石墨复合层。静涡旋盘采用现有技术中所公开的静涡旋盘。
[0012]在一实施例中，静涡旋盘采用钢质材料制成，静涡旋盘的第二涡旋叶片表面和第二基板靠近动涡旋盘的端面均设置有钢基-球状石墨复合层。动涡旋盘采用现有技术中所公开的动涡旋盘。
[0013]在一实施例中，动涡旋盘和静涡旋盘均采用钢质材料制成，第一涡旋叶片的表面、第一基板靠近静涡旋盘的端面、第二涡旋叶片的表面和第二基板靠近动涡旋盘的端面均设置有钢基-球状石墨复合层。
[0014]本专利技术还提供一种制备上述涡旋盘的方法，包括如下步骤：S1，在铸造涡旋盘的模具内部，将先驱体放置在需要形成钢基-球状石墨复合层的部位对应的模具位置上；S2，向铸造涡旋盘的模具中灌注钢质材料的熔融液，冷却后固化成型得到涡旋盘铸坯，将涡旋盘铸坯进一步机械加工后得到涡旋盘。
[0015]本专利技术中所记载的先驱体是含有铝、钛、铅、铋中至少一种元素的石墨孕育剂。本专利技术中所记载的铸造涡旋盘的模具包括但不限于砂型模具或金属模具。
[0016]在一实施例中，铸造涡旋盘的模具使用砂型模具，将先驱体混合进需要形成钢基-球状石墨复合层的部位周围的型砂，再向砂型模具中灌注钢质材料的熔融液。
[0017]在一实施例中，铸造涡旋盘的模具使用所述金属模具，将先驱体涂覆在需要形成钢基-球状石墨复合层的部位对应的模具位置的表面，再向金属模具中灌注钢质材料的熔融液。
[0018]本专利技术还提供一种涡旋压缩机，该涡旋压缩机使用上述的涡旋盘，该涡旋盘表面为具有自润滑效果的钢基-球状石墨复合层，心部为具有高强度的钢质材料，在不牺牲润滑效果、不增加材料成本的条件下，可使涡旋盘的涡旋叶片心部的抗拉强度提高30%以上，相同压力、相同齿高条件下可使涡旋叶片的厚度减小20%以上。在保持涡旋压缩机排量不变的前提下，不仅可以减小涡旋盘自身的重量和尺寸，同时由于涡旋盘对压缩机驱动机构和支撑结构的负载减轻，电机、偏心曲轴、上下支架及轴承等零部件均可实现一定程度的尺寸缩小，最终达到涡旋压缩机小型化、轻量化的目的。
[0019]相对于现有技术，本专利技术能达到的有益效果如下：
1、本专利技术提供的应用于涡旋压缩机的涡旋盘，该涡旋盘表面为具有自润滑效果的钢基-球状石墨复合层，心部为具有高强度的钢质材料，可使涡旋盘的涡旋叶片心部的抗拉强度提高30%以上，相同压力、相同齿高条件下可使涡旋叶片的厚度减小20%以上，从而解决了现有的涡旋压缩机在进行小型化、轻量化改进时存在的涡旋盘强度不足的技术问题；2、本专利技术提供的涡旋盘使用钢质材料制成，并且在涡旋盘靠近压缩腔的部分的表面设置钢基-球状石墨复合层，从而解决了现有的涡旋盘采用高强度材料时存在的无法兼顾表面润滑效果的技术问题；3、本专利技术提供的制备涡旋盘的方法，该方法简单并且成本低，从而解决了现有的涡旋盘采用复合材料方案时存在的制作工艺复杂、材料成本较高的问题。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1提供的一种涡旋压缩机的结构示意图。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡旋盘，其特征在于，所述涡旋盘采用钢质材料制成，所述涡旋盘靠近压缩腔的部分的表面设置钢基-球状石墨复合层，所述钢质材料包括有如下重量百分比的组分：0.9%~1.6%的碳，1.0%~1.5%的硅，0.3%~0.8%的锰，0%~0.05%的磷，0%~0.03%的硫，0%~2.0%的铬，余量为铁。2.根据权利要求1所述的涡旋盘，其特征在于，所述钢质材料包括有如下重量百分比的组分：1.2%~1.4%的碳，1.3%~1.5%的硅，0.5%~0.7%的锰，0%~0.03%的磷，0%~0.02%的硫，1.5%~2.0%的铬，余量为铁。3.根据权利要求1所述的涡旋盘，其特征在于，所述涡旋盘包括动涡旋盘和静涡旋盘，所述动涡旋盘包括第一基板和第一涡旋叶片，所述静涡旋盘包括第二基板和第二涡旋叶片，所述第一涡旋叶片的表面、所述第一基板靠近所述静涡旋盘的端面、所述第二涡旋叶片的表面和所述第二基板靠近动涡旋盘的端面均设置有所述钢基-球状石墨复合层。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：关蕴奇，史正良，胡文祥，李建新，谷留停，
申请(专利权)人：珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：