CN103486043B - 压缩机及具有该压缩机的制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了压缩机及具有该压缩机的制冷设备，该压缩机采用R32制冷剂和多元醇酯油，其中，多元醇脂油为支链式多元醇脂油和直连式多元醇脂油的至少一种，多元醇脂油在40℃时的粘度为32～96mm²/s，多元醇脂油中的抗磨添加剂含量为1～3.5重量%。该压缩机具有良好的运行稳定性和综合性能。

Description

压缩机及具有该压缩机的制冷设备

技术领域

本发明涉及压缩机领域，具体而言，本发明涉及压缩机及具有该压缩机的制冷设备。

背景技术

作为替代制冷剂之一的R32，一直为业界所关注。其GWP为675，仅为R410A（GWP2100）的约三分之一。其安全等级为A2L，可燃性远远低于碳氢制冷剂R290。故此，应用R32制冷剂的产品，在市场推广上、以及市场接受程度上，要优于R290制冷剂产品。

R32制冷剂的工作压力比R410A制冷剂高，工作温度也比R410A高；R32制冷剂含氟元素含量比R410A制冷剂低；R32制冷剂的分子量比较小，只有52（R410A为78），影响了润滑油在金属表面的附着性等等，这些都使得滚动转子压缩机使用R32制冷剂比R410A制冷剂时，更容易发生压缩机构的零件磨损。

要改善滚动转子压缩机在使用R32制冷剂时的润滑效果，除了需要改良润滑油的机油特性以外，还需要在润滑油中，使用抗磨添加剂。而为了满足使用R32制冷剂时对润滑性能高要求，相对于R410A制冷剂用的润滑油来讲，R32制冷剂用的润滑油的抗磨添加剂的使用量要比R410A多，以提高润滑油的润滑性能。然而，R32制冷剂的分子量比较小，其对其他物质的攻击性较强，在高温、高压下，容易使得润滑油中的抗磨添加剂分解（这个也是R32制冷剂相对于R410A制冷剂使用时，抗磨添加剂的使用量要比R410A多的原因之一），降低的润滑油的润滑性。

因此，提高压缩机工作性能的研究还需进一步深入。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种压缩机及具有该压缩机的制冷设备，该压缩机具有良好的运行稳定性和综合性能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种压缩机，根据本发明的实施例，所述压缩机采用R32制冷剂和多元醇酯油，其中，所述多元醇脂油为支链式多元醇脂油和直连式多元醇脂油的至少一种，所述多元醇脂油在40℃时的粘度为32～96mm²/s，所述多元醇脂油中的抗磨添加剂含量为1～3.5重量%。以便使得该润滑油能够保证压缩机在使用过程中具有一定稳定性。

另外，根据本发明的上述实施例的压缩机还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述压缩机包括滑片，其中，所述滑片包括滑片基体和抗磨层；所述抗磨层形成于所述滑片基体的表面上。由此可以进一步提高压缩机的运行稳定性。

根据本发明的实施例，所述抗磨层是通过氮化处理、CrN涂层处理以及DLC涂层处理的至少一种而形成的。以便提高压缩机滑片的抗磨性。

根据本发明的实施例，所述抗磨层包括氮化层、CrN涂层、DLC涂层、Cr-DLC复合涂层或者Cr-CrC-DLC复合涂层。由此可以进一步提高滑片的抗磨性，以便进一步提高压机的稳定性。

根据本发明的实施例，所述氮化层的厚度为至少3微米；所述CrN涂层的厚度为3～15微米；所述DLC涂层的厚度为0.5～5微米；所述Cr-DLC复合涂层中Cr层的厚度为0.3～3微米、DLC层的厚度为0.5～5微米；以及所述Cr-CrC-DLC复合涂层中Cr层的厚度为0.3～3微米、CrC层的厚度为0.3～3微米、DLC层的厚度为0.5～5微米。由此使得涂层与基体之间具有良好的结合力，避免涂层的破落，以便进一步提高滑片的抗磨性。

根据本发明的实施例，所述抗磨层中含有0～45重量%的硅。由此可以利用硅元素调节涂层与基体间的结合力，以便进一步提高滑片的抗磨性。

根据本发明的实施例，所述压缩机为封闭式滚动转子压缩机。

根据本发明的实施例，所述抗磨添加剂为含磷酸衍生物类抗磨剂、硫磺化合物类抗磨剂和含氧化物类抗磨剂中至少一种。由此可以提高滑片的耐磨性，以便进一步提高压缩机稳定性。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种制冷设备，根据本发明的实施例，该制冷设备包括上述的压缩机。由此可以进一步提高制冷设备的综合性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

发明人是通过下列发现完成本发明的：

通常压缩机使用R32作为冷媒时，R32分子量小，影响润滑油在金属表面的附着性，使得压缩机的内部零件较易磨损。因此，通常会选择尽量提高润滑油中抗磨添加剂的含量，以便维持良好的润滑性能。同时采用R32作为冷媒时的工作温度又较高，润滑油中的抗磨添加剂在高温高压下易发生分解，为了弥补削减了的抗磨添加剂，需要进一步提高抗磨添加剂的加入量。以便维持润滑油的润滑性能。因此通常认为加入较高含量的抗磨添加剂可以显著提高压缩机的内部组件的耐磨性。然而，本发明的发明人发现，过多的抗磨添加剂在高温高压的环境下容易发生分解，分解过程中产生的酸性物质会导致油品恶化，反而会降低润滑油的润滑性。也就是说，抗磨添加剂使用量的增加，使得润滑油稳定性下降的几率反而增大了，从而使得油品的润滑性能恶化、甚至油品本身劣化（如碳化等）。

为此，在本发明的第一个方面，本发明提出了一种压缩机。根据本发明的实施例，该压缩机采用R32制冷剂和多元醇酯油，其中，多元醇脂油为支链式多元醇脂油和直连式多元醇脂油的至少一种，多元醇脂油在40℃时的粘度为32～96mm²/s，多元醇脂油中的抗磨添加剂含量为1～3.5重量%。由此通过控制润滑油中加入上述含量的抗磨添加剂，可有效保证润滑油和压缩机的稳定性。根据本发明的具体实施例，上述压缩机可有效避免抗磨添加剂过多分解造成润滑油性能下降，以及分解产生的酸性物质导致油品恶化。根据本发明的具体实施例，采用上述润滑油的压缩机尤其适于以R32为冷媒，由此可以进一步提高压缩机在使用过程中的稳定性。

压缩机润滑油中抗磨添加剂含量过高，在高温高压下容易发生分解，使得润滑油的润滑性能恶化，然而润滑油中抗磨添加剂含量过低，使得压缩机滑片和活塞容易被磨损，最终都严重影响压缩机的稳定性。通过控制润滑油中抗磨添加剂在上述含量范围内，可有效避免抗磨添加剂过多或者过少对润滑油的润滑性能造成影响。由此采用本发明上述实施例的润滑油可以显著提高润滑油的润滑性能，达到提高压缩机的稳定性的目的。

通过测定加入不同含量抗磨添加剂的压缩机在运行2000小时后的润滑油的酸值、色度，以及压缩机曲轴外径耗量，测定结果如表1所示，从表1中可以看出，采用R32制冷剂和抗磨添加剂含量为1重量%和3.5重量%的润滑油的压缩机的曲轴外径磨耗量明显低于采用R32制冷剂和抗磨添加剂含量为0.70重量%和5重量%的润滑油的压缩机的曲轴外径磨耗量，通常磨耗量以不大于2μm为合格判定。并且润滑油的酸值和色度值也相对较小（其中由于加入较少的抗磨添加剂的润滑油分解产生较少的酸性物质，因此使得0.70重量%抗磨添加剂的酸值较低），说明润滑油中含有1重量%和3.5重量%的抗磨添加剂分解产生的酸性物质少，其他杂质产生的也较少。因此采用R32制冷剂和抗磨添加剂含量为1～3.5重量%的润滑油可以有效提高润滑油的稳定性和滑片的抗磨性。

表1

根据本发明的一个实施例，上述压缩机还包括滑片。根据本发明的具体实施例，该滑片可以包括滑片基体和抗磨层，抗磨层形成于滑片基体的表面上。由此可以进一步提高滑片的抗磨性，以便进一步提高压缩机的稳定性。根据本发明的具体实施例，该滑片可以采用高硬度、高耐磨性和高耐热性的高速钢或者不锈钢材料作为滑片基体，并在其表面形成抗磨层。由此该滑片可以在不需要过多的抗磨添加剂的润滑油情况下即采用抗磨添加剂含量不大于3.5重量%的润滑油，仍能保证滑片的可靠性，以便进一步提高压缩机的稳定性。

根据本发明的一个实施例，上述滑片的抗磨层可以通过任何方式形成。根据本发明的具体实施例，抗磨层可以通过氮化处理、CrN涂层处理以及DLC涂层处理的至少一种方式形成。

根据本发明的具体实施例，可以对高速钢基体的滑片进行氮化处理，以便在高速钢基体的表面形成氮化层，具体方法可以包括淬火和退火。根据本发明的具体实施例，氮化层的厚度并不受特别限制，根据本发明的具体示例，氮化层的厚度可以为至少3微米。由此可以进一步提高滑片的耐磨性、耐疲劳性、耐腐蚀性及耐高温的特性。根据本发明的具体实施例，上述通过氮化处理后的滑片硬度可以达到HRC56～72，表面硬度可以达到Hv1100～1400。

根据本发明的具体实施例，还可以对高速钢或不锈钢基体的滑片进行CrN涂层处理，以便在其基体表面形成CrN涂层。根据本发明的具体示例，CrN涂层处理的具体方法并不受特别限制，可以包括淬火和退火。根据本发明的具体示例，该CrN涂层的厚度并不受特备限制，根据本发明的具体示例，CrN涂层可以为3～15微米，由此可以进一步提高滑片的抗磨性。上述通过CrN涂层处理后的滑片的基体与抗磨层之间具有较强的结合力，具体为大于15N，由此可以有效避免涂层破落。根据本发明的具体实施例，上述经过CrN涂层处理后的高速钢基体滑片的硬度可以达到HRC56～72，不锈钢基体滑片的硬度可以达到HRC40～60，表面硬度均可以达到Hv1500～2200。由此经CrN涂层处理可以进一步提高滑片的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗高温氧化性。

根据本发明的具体实施例，还可以通过对高速钢或不锈钢基体的滑片进行DLC涂层处理，以便在其表面形成DLC涂层。根据本发明的具体示例，DLC涂层处理的具体方法并不受特别限制，可以包括淬火和退火。根据本发明的具体示例，该DLC涂层的厚度并不受特别限制，根据本发明的具体示例，DLC涂层可以为0.5～5微米，由此可以进一步提高滑片的抗磨性。上述通过DLC涂层处理后的滑片的基体与抗磨层之间具有较强的结合力，具体为大于15N，由此可以有效避免涂层破落。根据本发明的具体实施例，经DLC涂层处理后的高速钢基体滑片的硬度可以达到HRC56～72，不锈钢基体滑片的硬度可以达到HRC40～60，且DLC涂层硬度达到Hv2000～4000，由此采用DLC涂层处理可以显著增强了滑片基体的耐磨性，以便提高压缩的稳定性。

根据本发明的一个实施例，上述滑片包括的抗磨层还可以为Cr-DLC复合涂层，形成该涂层的方法并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以在DLC涂层处理之前在滑片基体的表面首先形成Cr层，再进一步对表面形成Cr层的滑片进行DLC涂层处理，以便在其Cr层的外表面形成DLC涂层，由此完成Cr-DLC复合涂层的制备。根据本发明的具体实施例，通过在基体与DLC涂层之间增加Cr层可以有效释放DLC涂层的内应力以改善基体与DLC层的结合力，由此Cr-DLC复合涂层较DLC涂层具有较强的耐磨性。Cr层的硬度介于金属基材和DLC涂层之间，作为过渡层与基材和DLC具有良好的接力，以便进一步防止DLC层与基体破落。由此可以进一步提高滑片的耐磨性和硬度。根据本发明的具体实施例，上述Cr-DLC复合涂层中的Cr层和DLC层的厚度并不受特别限制，根据本发明的具体示例，Cr-DLC复合涂层中Cr层的厚度为0.3～3微米、DLC层的厚度为0.5～5微米，由此可以进一步提高滑片的耐磨性以及硬度。

根据本发明的一个实施例，上述滑片包括的抗磨层还可以为Cr-CrC-DLC复合涂层，形成该涂层的方法并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以在Cr-DLC复合涂层中的Cr层与DLC层之间形成CrC层，由此可以进一步改善滑片基体与DLC层的结合力，以便进一步防止DLC层与基体破落，以便进一步提高滑片的耐磨性、硬度等。根据本发明的具体实施例，Cr-CrC-DLC复合涂层中各层的厚度并不受特备限制，根据本发明的具体实施例，Cr-CrC-DLC复合涂层中Cr层的厚度为0.3～3微米、CrC层的厚度为0.3～3微米、DLC层的厚度为0.5～5微米。由此使得涂层与基体之间具有良好的结合力，以便避免涂层的破落。

根据本发明的一个实施例，上述的抗磨层中还可以含有0～45重量%的硅。由此通过在抗磨层中添加适量的硅，可以有效消除抗磨层与基体两相之间的界面张力，从而提高抗磨层与基体之间的结合力作用，从而更加有效避免抗磨层的破落，以便进一步提高滑片的耐磨性。

测定本发明实施例的具有CrN和DLC涂层的滑片与无涂层滑片的抗磨性，结果见表2，采用R32制冷剂和抗磨添加剂含量为1～3.5重量%的多元醇酯润滑油的压缩机在同时采用以下不同滑片在运行2000小时后的滑片磨耗量结果发现，本发明的具有CrN或DLC涂层的滑片的磨耗量均明显优于现有技术滑片，通常磨耗量以不大于2μm为合格判定。因此本发明的压缩机采用润滑性能良好的润滑油和制冷剂组合物以及抗磨性较强的滑片，由此可以显著提高压缩机的综合性能。

表2

根据本发明的一个实施例，上述压缩机可以为封闭式滚动转子压缩机。封闭式滚动转子压缩机采用本发明上述实施例的滑片，即具有氮化层、CrN涂层、DLC涂层、Cr-DLC复合涂层以及Cr-CrC-DLC复合涂层的滑片，以及抗磨添加剂不大于3.5重量%的润滑油，由此可以进一步提高压缩机的稳定性以及综合性能。

根据本发明的一个实施例，上述润滑油中抗磨添加剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，上述润滑油中抗磨添加剂可以为含磷酸衍生物类抗磨剂、硫磺化合物类抗磨剂和含氧化物类抗磨剂中至少一种。由此通过在压缩机润滑油中加入抗磨添加剂来改善滑片的抗磨性和压缩机的稳定性，以便进一步提高压缩机的综合性能。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种制冷设备，根据本发明的实施例，该制冷设备包括上述压缩机。由于上述压缩机具有润滑性能良好的润滑油以及抗磨性能较强的滑片使得压缩机具有良好的稳定性，因此，采用上述具有高性能的压缩机，能够显著提高制冷设备的综合制冷性能，以便进一步提高制冷设备的制冷效率以及制冷设备的使用寿命。根据本发明的实施例，制冷设备的例子可以包括空调、冰箱、冷冻机等。前面关于压缩机包括的润滑油和滑片的特征和优点的描述，仍适用于该制冷设备，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机采用R32制冷剂和多元醇酯油，

其中，所述多元醇脂油为支链式多元醇脂油和直连式多元醇脂油的至少一种，所述多元醇脂油在40摄氏度的粘度为32～96mm²/s，所述多元醇脂油中的抗磨添加剂含量为1～3.5重量％，

所述压缩机包括滑片，所述滑片包括：

滑片基体；和

抗磨层，所述抗磨层形成于所述滑片基体的表面上，

其中，所述抗磨层是通过氮化处理、CrN涂层处理以及DLC涂层处理的至少一种而形成的，

所述抗磨层包括氮化层、CrN涂层、DLC涂层、Cr-DLC复合涂层或者Cr-CrC-DLC复合涂层，

所述氮化层的厚度为至少3微米；

所述CrN涂层的厚度为3～15微米；

所述DLC涂层的厚度为0.5～5微米；

所述Cr-DLC复合涂层中Cr层的厚度为0.3～3微米、DLC层的厚度为0.5～5微米；以及

所述Cr-CrC-DLC复合涂层中Cr层的厚度为0.3～3微米、CrC层的厚度为0.3～3微米、DLC层的厚度为0.5～5微米。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述抗磨层中含有0～45重量％的硅。

3.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机为封闭式滚动转子压缩机。

4.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述抗磨添加剂为含磷衍生物类抗磨剂、硫磺化合物类抗磨剂和含氧化物类抗磨剂中至少一种。

5.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的压缩机。