CN112196790A - 涡旋盘、涡旋盘的制备方法和使用该涡旋盘的涡旋压缩机 - Google Patents
涡旋盘、涡旋盘的制备方法和使用该涡旋盘的涡旋压缩机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112196790A CN112196790A CN202010898705.5A CN202010898705A CN112196790A CN 112196790 A CN112196790 A CN 112196790A CN 202010898705 A CN202010898705 A CN 202010898705A CN 112196790 A CN112196790 A CN 112196790A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- scroll
- ceramic
- plate
- scroll plate
- framework
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 83
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 claims abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000007581 slurry coating method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000002633 protecting effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 2
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 2
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N thorium dioxide Chemical compound O=[Th]=O ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
- F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
- F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/02—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/10—Hardness
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/04—Composite, e.g. fibre-reinforced
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
本发明涉及一种涡旋盘，涡旋盘包括动涡旋盘和静涡旋盘，动涡旋盘和所述静涡旋盘至少一个是采用金属基网络陶瓷骨架复合材质制得。本发明还涉及一种制备涡旋盘的方法，包括以下步骤：聚氨酯泡沫加工制成的浸蚀骨架后在陶瓷浆料中进行多次的挂浆并干燥；将经过挂浆和干燥后的浸蚀骨架在通有流动氮气气体的气氛炉中进行烧结制得三维网络结构的陶瓷骨架；将三维网络结构的陶瓷骨架进行金属化。本发明还涉及一种使用金属基网络陶瓷骨架复合材质涡旋盘的涡旋压缩机。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机领域，特别是涉及一种涡旋盘、涡旋盘的制备方法和使用该涡旋盘的涡旋压缩机。
背景技术
涡旋压缩机作为一种新型、节能、省材和低噪的容积式压缩机在小型家用空调、大型商用空调和一些供气***等领域中应用广泛。涡旋压缩机具有的无间断排气、容积效率高、运转可靠性高等优点，因此涡旋压缩机比较适用于变转速运动以及变频调速。现有的中央空调大部分使用的压缩机为涡旋压缩机。
涡旋压缩机在运行时，动涡旋盘在曲轴驱动和防自转机构的作用下，动涡旋盘以静涡旋盘的中心为旋转中心并以一定旋转半径ρ做高速的无自转的回旋平动。动涡旋盘在高速运转下会受到一定的离心力，并且离心力的大小与涡旋盘的质量成正比。通常，离心力过大会使得涡旋压缩机产生振动。现有的涡旋盘材质为HT250，其密度为7.3g/cm3，重量较大，从而导致涡旋压缩机的振动较大。当振动严重时，可能会使动涡旋盘和静涡旋盘发生断裂，导致涡旋压缩机损坏而不能使用。同时，质量较大的涡旋盘在高速转动时，其产生的离心力也较大，使得电机转矩负载较大，导致电机的消耗功率增加，同时主轴与轴承部件的磨损加剧。因此，现有的涡旋压缩机的涡旋盘结构存在难以解决高速运转后压缩机振动较大的问题。
中国专利公告号 CN 101418791 A公开了一种新型涡旋压缩机及其制造方法，该新型涡旋压缩机的主要特征是动涡旋盘和静涡旋盘采用金属骨架再由陶瓷包裹，由于陶瓷完全把金属骨架包裹起来，未能做到交叉互融，因此在涡旋压缩机正常工作时，被包裹的金属基体不能很好的为陶瓷层提供支撑保护的作用，会造成陶瓷层开裂剥落。同时，这种结构设计也存在一定的缺陷，通常陶瓷材料具有较好的耐磨性，而金属材料具有较好的韧性，由陶瓷材料完全把金属包裹起来，无法充分发挥陶瓷和铸铁基金属两类材料各自的特性，材料配置不合理，无法同时发挥两类材料各自的优异性能。
中国专利公告号CN 101294564 A公开了一种球墨铸铁涡旋压缩机，该涡旋压缩机所使用的涡旋构件具有基座和通常螺旋型涡旋齿，其中涡旋齿从基座延伸到压缩腔中，且该涡旋构件主要由石墨球的微观结构的铸铁材料制成。但是考虑到涡旋构件在工作中主要由电机驱动，并且在工作过程中承受有一定的压力，为使得动涡旋盘、静涡旋盘满足一定的力学性能，通常会增加材料的质量以此来满足涡旋件对涡旋齿力学性能的要求，这必然会引起驱动电机的负载加大，进一步增加了压缩机能耗问题，不能有效起到节能减排的效果。
中国专利公告号CN 102921924 A公开了一种复合耐磨件及其制备方法，其技术方案主要是金属基体浇注过程中进行镶铸空心陶瓷，进而提高整体的耐磨性。但由于金属基体与陶瓷柱无法通过网络结构连接，造成基体对陶瓷无法起到很好的支撑作用，在使用过程中，由于陶瓷材料较硬缺乏一定的韧性，容易造成陶瓷折断破裂，影响压缩机的日常使用寿命。
中国专利公告号CN 101749233 A公开了一种新型涡旋压缩机及其制造方法，其技术方案主要是动涡盘和静涡盘采用金属骨架再由玻璃钢包裹，或者是金属骨架外部包裹塑料、树脂等，但是该结构存在一定的问题，即内部的金属骨架与外部包裹的玻璃钢及树脂的结合性问题，由于两者的热膨胀系数存在一定差异，而压缩机动、静涡盘均在高温高压下进行工作，因此往往可能因体系的膨胀系数差异而出现材料开裂的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明采用具有轻质网络陶瓷的骨架的铸铁基涡旋盘代替传统的灰铸铁涡旋盘，从而减轻涡旋压缩机的涡旋盘质量，减少高速产生的振动，实现超高速运转。本发明的技术方案在尽可能提高涡旋压缩机转速的同时，还能减少压缩机自身结构尺寸，降低生产的成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种涡旋压缩机，该涡旋压缩机包括涡旋盘、曲轴组件、上支架组件、下支架组件、壳体组件、上盖组件、下盖组件泵体、电机和壳体。其中涡旋盘包括动涡旋盘组件和静涡旋盘组件，动涡旋盘组件的动涡旋盘和静涡旋盘组件的静涡旋盘中至少一个是采用金属基网络陶瓷骨架复合材质制得。
在一实施例中，动涡旋盘组件的动涡旋盘采用金属基网络陶瓷骨架复合材质制得，该动涡旋盘采用铸铁作为金属基体，网络陶瓷骨架作为陶瓷基体。陶瓷相密度较小，具有较高的硬度，而金属相通常具有高的断裂韧性、耐冲击、耐疲劳等特征。该动涡旋盘采用网络陶瓷作为骨架，铸铁铁液进行浇注制得。该动涡旋盘相较于现有的动涡旋盘质量减少40%以上，极大地减轻动涡旋盘的质量，降低了电机的能耗。
在一实施例中，静涡旋盘组件的静涡旋盘采用铸铁作为金属基体，网络陶瓷骨架作为陶瓷基体。该静涡旋盘采用网络陶瓷作为骨架，铸铁铁液进行浇注制得。该静涡旋盘相较于现有的静涡旋盘质量减少40%以上，极大地减轻静涡旋盘的质量，降低了电机的能耗。
在一实施例中，动涡旋盘组件的动涡旋盘和静涡旋盘组件的静涡旋盘均采用金属基网络陶瓷骨架复合材质制得。采用网络陶瓷骨架和铸铁复合材质制得的涡旋盘的质量降低，涡旋压缩机使用该涡旋盘可以同时降低平衡配重块的质量，动涡旋盘及各平衡配重块离心力减小了40%以上，曲轴受离心力引起的形变减弱，压缩机振动幅度减小，整机有利于实现涡旋压缩机的高速化。
采用网络陶瓷骨架制得的复合材质涡旋盘，其基体中具有硬度较高的陶瓷相，其硬度高达40HRC以上，硬质陶瓷相起到耐磨的作用，防止金属基体软组织被磨损，对基体起到一定的保护作用。同时，在金属基体中镶嵌的网络陶瓷骨架得到有效的支撑保护作用，防止了陶瓷相从基体组织中脱落，极大限度延长了动涡旋盘和静涡旋盘在恶劣工况下的使用寿命，解决了涡旋压缩机的动涡旋盘和静涡旋盘因磨损量过大造成的压缩泄露的问题。
本发明提供的涡旋盘由球墨铸铁金属基体和网络陶瓷相骨架共同组成，该涡旋盘密度不大于5.6 g/cm3，在25-150℃范围内线膨胀系数为(7~15)×10-6 ℃-1。网络陶瓷骨架的重量占比不小于整体质量的40%，不大于整体质量的50%。网络陶瓷骨架具有较多不规则孔洞，且孔洞的孔径为1.5-4.0 mm，孔洞率为70%-80%。
本发明提供的涡旋盘其网络陶瓷骨架体积占比为整个涡旋盘体积的20%-30%，即涡旋盘去除陶瓷骨架后金属基体的孔隙率θ为20%-30%。涡旋盘的孔隙率θ与复合材质单向拉伸破坏强度σ满足：σ≈0.48×(1-θ)λ×σ0，其中σ为复合材质的单向破坏强度；σ0为对应基体致密材料的抗拉强度，θ是复合材质的孔隙率；λ为指数项，对于塑性较好的金属，其指数趋向于1，而对于塑性较差的金属，其指数趋向于1.5，所以对塑性适中的金属（如铸铁），其幂次项指数近似取值为（1+1.5）/2=1.25。本发明所提供的涡旋盘的单向拉伸破坏强度为200Mpa~300Mpa。
本发明所提供的涡旋盘其网络陶瓷相为三氧化二铝、碳化钨、二氧化钛、二硼化钛、碳化硼、氧化铍、氧化镁、二氧化钍、金属镍粉、二氧化硅氧化钙氧化镁其中至少一种。网络陶瓷还含有增韧作用的增强相，增强相为二氧化锆、碳纤维、玻璃纤维其中至少一种。
本发明所提供的复合材质涡旋盘表面硬度不小于40 HRC。
相较于现有技术，本发明的技术方案能达到如下的技术效果：
1、动涡旋盘组件的动涡旋盘和静涡旋盘组件的静涡旋盘中至少一个是采用金属基网络陶瓷骨架复合材质制得，从而降低了涡旋盘的质量，从而解决了高速运转时电机转矩载荷大、功耗大的问题；
2、涡旋盘采用金属基网络陶瓷骨架复合材质制得，涡旋压缩机使用该涡旋盘可以同时降低平衡配重块的质量，曲轴受离心力引起的形变减弱，压缩机振动幅度减小，从而解决涡旋压缩机高速化因离心力较大导致整机振动较大的问题；
3、复合材质涡旋盘其基体中具有硬度较高的陶瓷相（复合材质涡旋盘表面硬度不小于40 HRC），硬质陶瓷相起到耐磨的作用，防止金属基体软组织被磨损，对基体起到一定的保护作用，从而解决涡旋压缩机动涡旋盘和静涡旋盘在高频高负荷等恶劣工况下磨损严重的问题。
作为本发明的进一步改进，本发明提供的复合材质涡旋盘可应用于现有的涡旋压缩机，替换现有的涡旋压缩机中的涡旋盘来达到本发明中所记载的技术效果。
附图说明
附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明实施例1提供的涡旋压缩机剖面图。
图2为本发明实施例1提供的涡旋盘剖面图。
图3为本发明实施例1提供的动涡旋盘局部放大图。
图4为本发明实施例2提供的涡旋盘制备流程图。
图5为本发明实施例2制备的三维网络结构的陶瓷骨架的扫描电镜图。
其中，附图标记为：100、涡旋泵体；101、十字滑环；102、上支架；103、主滚动轴承；104、主平衡块；105、壳体；106、电机定子；107、电机转子；108、副平衡块；109、下支架；110、输油孔；111、副滚动轴承；112、曲轴；113、油泵；114、减震垫；201、静涡旋盘；202、动涡旋盘；200、泄压阀组件；203、***盖板；204定位销；205、滑动轴承；206、排气口；301、动涡旋盘网络陶瓷基体；302、动涡旋盘金属基体。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地 限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体 情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之 “下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通 过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种涡旋压缩机，该涡旋压缩机包括涡旋泵体100、十字滑环101、上支架102、主滚动轴承103、主平衡块104、壳体105、电机定子106、电机转子107、副平衡块108、下支架109、输油孔110、副滚动轴承111、曲轴112、油泵113及减震垫114。
该涡旋压缩机在工作时，由电机转子107驱动曲轴112进行转动进而带动泵体工作。为保证泵体平稳工作，所述电机转子108和曲轴112上配有主平衡块104和副平衡块108，对泵体的力矩进行平衡，使涡旋压缩机运行平稳，减少涡旋压缩机的振动。
本实施例提供的涡旋压缩机是在现有的涡旋压缩机的基础上，使用金属基网络陶瓷骨架复合材质制得的涡旋盘（包括静涡旋盘201和动涡旋盘202）。为保证静涡旋盘201和动涡旋盘202之间表面的润滑性能，利用油泵113通过输油孔110向静涡旋盘201和动涡旋盘202提供润滑油。
如图2所示，涡旋盘包括静涡旋盘201和动涡旋盘202。静涡旋盘201上安装有泄压阀片200、***盖板203、定位销204和排气口206。动涡旋盘202上安装有滑动轴承205，目的是增加曲轴112与动涡旋盘202之间的耐磨性，且滑动轴承205内涂覆有润滑涂层，润滑涂层为PTFE、PEEK、BN、WS2、MoS2、有机硅、Cu的其中至少一种。动涡旋盘201和静涡旋盘202相互啮合，并形成多个月牙形压缩腔，对吸入的制冷气体进行压缩，经过压缩后的高温高压气体从排气口206排出。
静涡旋盘201和动涡旋盘202的基体组织均由金属基体和网络陶瓷基体共同组成。采用此复合材料制得的动涡旋盘202相较于现有的动涡旋盘质量降低，极大降低了在涡旋压缩机高速运转时因动涡旋盘质量过大致使动涡旋盘离心力过大，进而导致曲轴112变形过大，同时导致涡旋压缩机的振动幅度及整机噪声增大的问题。
如图3所示，动涡旋盘202基体内部组织包括：动涡旋盘网络陶瓷基体301和动涡旋盘金属基体302。动涡旋盘网络陶瓷基体301由二氧化硅、氧化钙、氧化镁、金属镍粉、二氧化锆，三氧化二铝其中至少一种组成，动涡旋盘网络陶瓷基体301的孔洞的孔径为1.5-4.0mm，孔洞率为70-80%。动涡旋盘网络陶瓷基体301为球墨铸铁金属基体组织。动涡旋盘网络陶瓷基体301分布于动涡旋盘金属基体302中。由于三维网络陶瓷的孔洞及陶瓷相在浇注时被铸铁铁液填充，对于成型后的复合材质动涡旋盘202，相当于高孔隙率的金属基材料，且孔隙率为20%-30%。
复合材质动涡旋盘202的硬度为42HRC，复合材质单向破坏强度为243Mpa-290Mpa，不同孔隙率复合材料对应不同的单向破坏强度如下表所示：
很据公式σ≈0.48×(1-θ)λ×σ0，其中 σ为复合材质单向破坏强度，σ0为对应致密材料的抗拉强度，动涡旋盘金属基体302采用QT800材料，抗拉强度最低为800Mpa，因此取值为800Mpa，θ是复合材质动涡旋盘202的孔隙率。
动涡旋盘网络陶瓷基体301的周围是具有较好韧性的动涡旋盘金属基体302，对动涡旋盘网络陶瓷基体301起到一定的支撑保护作用，有效防止了动涡旋盘网络陶瓷基体301从动涡旋盘金属基体302组织中断裂剥落。动涡旋盘202在发生磨损时，动涡旋盘网络陶瓷基体301起到耐磨的作用，防止动涡旋盘金属基体302被磨损，对动涡旋盘金属基体302起到一定的保护作用。
实施例2
如图4所示，本实施例提供一种制备金属基网络陶瓷骨架复合材质涡旋盘的方法，制备的涡旋盘的硬度高、抗拉强度好、质量较轻、耐磨性更好。
制备方法包括如下步骤：
S1，将二氧化硅、氧化钙、氧化镁、金属镍粉、二氧化锆和三氧化二铝粉末在球磨机中进行研磨制成混合粉末，研磨时间控制在25-27h以上；
S2，将S1制备的混合粉末制备成陶瓷浆料；
S3，将聚氨酯泡沫加工制成接近涡旋盘的形状，作为浸蚀骨架；
S4，对S3中聚氨酯泡沫制成的临时浸蚀骨架在S2制备的陶瓷浆料中进行多次的挂浆并干燥；
S5，将经过多次挂浆和干燥后的聚氨酯泡沫骨架在通有流动氮气气体的气氛炉中进行烧结，烧结温度为1389-1450℃，保温3-5h，烧结后得到具有三维网络结构的陶瓷骨架，三维网络结构的陶瓷骨架的孔洞的孔径为1.5-4.0 mm，孔洞率为70-80%，三维网络结构的陶瓷骨架的微观结构如图5所示；
S6，对S5所得的三维网络结构的陶瓷骨架进行金属化工艺，改善陶瓷相与金属基体的润湿性，以提高界面结合强度，具体为将S4制得的三维网络结构的陶瓷骨架用钢钉固定在涡旋砂型底部，取适量金属铁合金液，倒入砂型模具中，待冷却至室温，即可得到金属基网络陶瓷骨架复合材质涡旋盘的毛坯件，最后经过粗、精细加工得到成品。
本实施例中，步骤S2中将混合粉末制备成陶瓷浆料可采用现有技术实现，例如将混合粉末和分散剂与溶剂混合均匀后再加入烧结助剂和消泡剂球磨得到陶瓷浆料。
本实施例中，步骤S4中采用干燥箱进行干燥，干燥温度为80-85℃，干燥时间为2-4h。,
本实施例中，步骤S6为金属铁合金液浇注到三维网络结构的陶瓷骨架的型腔中。
实施例3
用相同成分的球墨铸铁铁液浇注成单一金属基涡旋盘和采用实施例2提供的方法制备的金属基网络陶瓷骨架复合材质涡旋盘进行对比分析，其中制备的金属基网络陶瓷骨架复合材质涡旋盘的孔隙率为25%。实验项目主要有线膨胀系数、硬度检测、相同规格涡旋盘重量及摩损试验。其中，线膨胀系数、质量、硬度的检测结果如下表所示：
摩擦实验采用Falex环块摩擦实验机，试块采用正常浇注的纯金属基体材质与金属基网络陶瓷骨架复合材质，试环材质为HT250，用试块与试环相接触，并承受一定试验力，经规定转速后，用磨痕宽度计算试块的体积磨损。两种试块的磨痕宽度如如下表所示：
纯金属基铸铁铁液浇材质的磨痕宽度约为649μm，体积磨损量约为0.0115mm3。金属基网络陶瓷骨架复合材质的磨痕宽度约为541μm，体积磨损量约为0.0066 mm3，与纯金属基铸铁铁液浇材质相比，磨损量减少大约为42%。根据以上数据表明在相同的工况下，金属基网络陶瓷骨架复合材质涡旋盘的耐磨性提高，压缩机整机可靠性更高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种涡旋盘，其特征在于，所述涡旋盘采用金属基网络陶瓷骨架复合材质制得，所述涡旋盘的密度不大于5.6 g/cm3，所述涡旋盘在25-150℃范围内线膨胀系数为(7~15)×10-6 ℃-1，所述涡旋盘的网络陶瓷骨架的孔洞的孔径为1.5-4.0 mm，孔洞率为70%-80%。
2.根据权利要求1所述的涡旋盘，其特征在于，所述涡旋盘的网络陶瓷骨架的重量占比为整体质量的40%-50%。
3.根据权利要求2所述的涡旋盘，其特征在于，所述涡旋盘的网络陶瓷骨架的体积占比为整体体积的20%-30%。
4.根据权利要求3所述的涡旋盘，其特征在于，所述涡旋盘的单向拉伸破坏强度为200Mpa~300Mpa。
5.根据权利要求4所述的涡旋盘，其特征在于，所述涡旋盘的表面硬度不小于40 HRC。
6.一种制备权利要求5所述的涡旋盘的方法，其特征在于，包括以下步骤：聚氨酯泡沫加工制成的浸蚀骨架后在陶瓷浆料中进行多次的挂浆并干燥；将经过挂浆和干燥后的浸蚀骨架在通有流动氮气气体的气氛炉中进行烧结制得三维网络结构的陶瓷骨架；将三维网络结构的陶瓷骨架进行金属化。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述陶瓷浆料包括二氧化锆和三氧化二铝。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为80-85℃，所述干燥的时间为2-4h；所述烧结的温度为1389-1450℃，所述烧结的时间为3-5h。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金属化为金属铁合金液浇注到所述三维网络结构的陶瓷骨架的型腔中。
10.一种涡旋压缩机，其特征在于，设置有权利要求1-5任一权利要求所述的涡旋盘。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010898705.5A CN112196790A (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 涡旋盘、涡旋盘的制备方法和使用该涡旋盘的涡旋压缩机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010898705.5A CN112196790A (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 涡旋盘、涡旋盘的制备方法和使用该涡旋盘的涡旋压缩机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112196790A true CN112196790A (zh) | 2021-01-08 |
Family
ID=74005173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010898705.5A Pending CN112196790A (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 涡旋盘、涡旋盘的制备方法和使用该涡旋盘的涡旋压缩机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112196790A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4005749A1 (de) * | 1989-03-06 | 1990-09-20 | American Standard Inc | Verdichter oder verdraenger der spiralbauart |
| CN101418791A (zh) * | 2008-12-02 | 2009-04-29 | 张洪彬 | 新型涡旋压缩机及其制造方法 |
| CN202628515U (zh) * | 2012-05-16 | 2012-12-26 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 涡旋式压缩机及使用该涡旋式压缩机的空调器 |
| CN103423156A (zh) * | 2012-05-16 | 2013-12-04 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 涡旋式压缩机及使用该涡旋式压缩机的空调器 |
| CN104073706A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-10-01 | 南京工程学院 | 一种制备耐高温铝熔液熔蚀-磨损铁基复合材料的方法 |
-
2020
- 2020-08-31 CN CN202010898705.5A patent/CN112196790A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4005749A1 (de) * | 1989-03-06 | 1990-09-20 | American Standard Inc | Verdichter oder verdraenger der spiralbauart |
| CN101418791A (zh) * | 2008-12-02 | 2009-04-29 | 张洪彬 | 新型涡旋压缩机及其制造方法 |
| CN202628515U (zh) * | 2012-05-16 | 2012-12-26 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 涡旋式压缩机及使用该涡旋式压缩机的空调器 |
| CN103423156A (zh) * | 2012-05-16 | 2013-12-04 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 涡旋式压缩机及使用该涡旋式压缩机的空调器 |
| CN104073706A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-10-01 | 南京工程学院 | 一种制备耐高温铝熔液熔蚀-磨损铁基复合材料的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘宜汉: "《金属陶瓷材料制备与应用》", 31 March 2012, 东北大学出版社 * |
| 湛永钟: "《铜基复合材料及其制备技术》", 31 August 2015, 哈尔滨工业大学出版社 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100218984B1 (ko) | 고연성의 소결된 알루미늄 합금, 그 제조방법 및 용도 | |
| EP0188704B1 (en) | Fiber reinforced metal composite material | |
| CN111334689B (zh) | 石墨烯增强铝基材料、其制备方法、铝合金零部件及压缩机 | |
| US8366425B2 (en) | Compressor slider, slider preform, scroll part, and compressor | |
| KR100685330B1 (ko) | Ｃｏ2 냉매 압축기용 베어링, 이를 이용한 압축기 및 그용도 | |
| CN106893901B (zh) | 十字滑环的制备方法、涡旋压缩机的十字滑环 | |
| US5087181A (en) | Sliding structure such as compressor or the like | |
| CN103508744B (zh) | 陶瓷及其制备方法和应用 | |
| CN110735070B (zh) | 铝合金材质、耐磨件及制备方法和涡旋压缩机 | |
| CN112196790A (zh) | 涡旋盘、涡旋盘的制备方法和使用该涡旋盘的涡旋压缩机 | |
| US20080257516A1 (en) | Pressure vessel, compressor and process for casting cylinder block | |
| US20220220920A1 (en) | Piston ring groove insert and methods of making | |
| JPH05340364A (ja) | スクロール圧縮機 | |
| US5630355A (en) | Reciprocating type compressor with improved cylinder block | |
| CN112324657B (zh) | 涡旋盘、涡旋盘的制备方法和涡旋压缩机 | |
| JPH0551708A (ja) | 圧縮機用耐摩耗材料およびその材料を使用した圧縮機 | |
| JPH06122933A (ja) | 高延性Ａｌ焼結塑性流動合金とその製造法及びその用途 | |
| JPS6345485A (ja) | スクロ−ル型圧縮機 | |
| WO2014186989A1 (zh) | 一种滚动转子（活塞）式压缩机 | |
| JPH0783163A (ja) | 往復動型圧縮機 | |
| CN111255681A (zh) | 涡旋压缩机和制冷设备 | |
| JPH05113181A (ja) | スクロール流体圧縮機 | |
| JPH06207253A (ja) | 鉄基摺動部品材料 | |
| JPH02130289A (ja) | ベーン型圧縮機 | |
| JPH07179981A (ja) | 耐摩耗性材料およびその製造方法と，その材料を使用した圧縮機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210108 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |