本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，具體涉及一種用于冰箱或冷柜系統(tǒng)，主要以R600a或R600制冷劑作為被壓縮的介質(zhì)，能夠有效保證壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件潤(rùn)滑與密封，同時(shí)減少潤(rùn)滑油的粘性阻力損失的高效旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：目前，由于氟利昂類制冷劑已經(jīng)工業(yè)排放的影響，全球正受到臭氧層空洞以及溫室效應(yīng)等多種嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題困擾。針對(duì)減少制冷劑中氯、氟原子的排放量，緩解臭氧層空洞的壓力等問(wèn)題，全球各界正在盡力推展制冷劑替換工作。其中，冰箱、冷柜、冷藏陳列架、飲料機(jī)等多種制冷系統(tǒng)已經(jīng)全面采用異丁烷R600a或者正丁烷R600等碳?xì)漕惞べ|(zhì)作為主要制冷劑，替代原氟利昂R12和R134a等工質(zhì)，取得了階段性的進(jìn)展。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)由于其結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)平衡性能好，高穩(wěn)定性可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)被廣泛采用。尤其在中低制冷量(1匹、1.5匹等)的空調(diào)系統(tǒng)中，已經(jīng)成為最主要的壓縮機(jī)機(jī)型。且高制冷量的空調(diào)系統(tǒng)也在積極對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和應(yīng)用。冰箱、冷柜等電器與空調(diào)一樣都為常見的制冷電器，因此其制冷系統(tǒng)也有望引進(jìn)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)作為動(dòng)力核心。要設(shè)計(jì)出適用于冰箱、冷柜等以R600a或R600為主要制冷劑的制冷系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，除了完成機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，還需要針對(duì)許多因素進(jìn)行優(yōu)化。其中最為突出的因素在于：以R600a和R600為制冷劑的制冷循環(huán)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)的工作壓力的制冷劑的壓力相比于被取代的R12和R134a，或者相比于空調(diào)用的R22和R410a等常用的制冷劑壓力要低很多。其在壓縮機(jī)高壓側(cè)只有0.55MPa左右，低壓側(cè)為0.05MPa左右，吸氣壓力低于大氣壓。而對(duì)于壓縮機(jī)所用潤(rùn)滑油而言，其選用或研發(fā)需要根據(jù)其載荷、轉(zhuǎn)速、配合間隙、供油方式綜合考慮。而現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)所使用的潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)在ISO50以上，甚至很多都超過(guò)ISO100，粘度較高。直接把空調(diào)系統(tǒng)用的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油，用于以R600a或R600為主要制冷劑的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)，其機(jī)械效率皆偏低。此由于過(guò)高的粘度將會(huì)造成壓縮機(jī)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)部件承受過(guò)大的潤(rùn)滑油粘性阻力，造成大量的粘性阻力損失，因而降低了壓縮機(jī)的機(jī)械效率。但是，如果盲目降低潤(rùn)滑油粘度，則可能造成潤(rùn)滑油粘度過(guò)低。如果粘度過(guò)低，則不能在摩擦副之間形成足夠厚度的潤(rùn)滑油膜，未能有效的潤(rùn)滑，造成摩擦副的摩擦磨損增加，導(dǎo)致機(jī)械效率的降低，同時(shí)還會(huì)造成制冷劑的泄露，降低壓縮機(jī)容積效率。因此，針對(duì)R600a和R600系統(tǒng)工況對(duì)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)在冰箱、冷柜等系統(tǒng)中的應(yīng)用有高度的現(xiàn)實(shí)意義。潤(rùn)滑油粘度過(guò)高雖然可以有效隔離兩個(gè)摩擦表面，但會(huì)造成過(guò)高的粘性阻力損失，降低機(jī)械效率；如果粘度過(guò)低，則不能在摩擦副之間形成足夠厚度的潤(rùn)滑油膜，未能有效的潤(rùn)滑，造成摩擦副的摩擦磨損增加，導(dǎo)致機(jī)械效率的降低，同時(shí)還會(huì)造成制冷劑的泄露，降低壓縮機(jī)容積效率。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種使用R600a或R600為主要制冷劑的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)及應(yīng)用，確定了其適用潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)范圍，既能保證關(guān)鍵潤(rùn)滑位置的油膜厚度，又能降低這些潤(rùn)滑油的粘性阻力損失，保證壓縮機(jī)達(dá)到其最高機(jī)械效率水平，保證壓縮機(jī)穩(wěn)定性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種使用R600a或R600為主要制冷劑的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，包括殼體10，容納在所述殼體10的內(nèi)部空間中的電機(jī)20和由該電機(jī)20驅(qū)動(dòng)的泵體30，殼體10底部空間貯存有潤(rùn)滑油40；使用以R600a或R600制冷劑作為主要被壓縮的介質(zhì)或以混合制冷劑作為被壓縮的介質(zhì)，若使用以混合制冷劑作為被壓縮的介質(zhì)，則其中R600a和R600制冷劑的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％以上；所述潤(rùn)滑油40的粘度等級(jí)為ISO8-ISO32，即40℃時(shí)粘度為8cSt-32cSt。所述潤(rùn)滑油40的粘度范圍，根據(jù)不同的壓縮機(jī)工況，細(xì)分吸排氣壓力差區(qū)間，細(xì)分后潤(rùn)滑油粘度等級(jí)如下表所示：所述潤(rùn)滑油的基油為礦物油、聚酯POE油、聚乙二醇類PAG油或聚乙烯醚PVE油。當(dāng)所述的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)為高背壓結(jié)構(gòu)時(shí)，所述潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)為：ISO15-ISO30。當(dāng)所述的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)為低背壓結(jié)構(gòu)時(shí)，所述潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)為：ISO10-ISO25。若使用以混合制冷劑作為被壓縮的介質(zhì)，則其中R600a和R600制冷劑的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80％以上。針對(duì)潤(rùn)滑油產(chǎn)生的粘性阻力損失進(jìn)行控制即對(duì)潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)進(jìn)行限定，對(duì)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的泵體結(jié)構(gòu)不加限制，其體現(xiàn)為：氣缸組件形式為滾動(dòng)活塞式、搖擺滑片式、活塞鉸接式或氣缸鉸接式；泵體結(jié)構(gòu)為單氣缸結(jié)構(gòu)、多級(jí)氣缸結(jié)構(gòu)或多氣缸并列結(jié)構(gòu)。采有上述任一項(xiàng)所述的使用R600a或R600為主要制冷劑的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的冰箱、冷柜、冷藏陳列架、飲料機(jī)類制冷電器。和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明通過(guò)對(duì)R600a或R600旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的工作工況和內(nèi)部情況進(jìn)行分析，確定了其適用潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)范圍，既能保證關(guān)鍵潤(rùn)滑位置的油膜厚度，又能降低這些潤(rùn)滑油的粘性阻力損失，保證壓縮機(jī)達(dá)到其最高機(jī)械效率水平，保證壓縮機(jī)穩(wěn)定性。2、本發(fā)明針對(duì)R600a或R600旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)不同循環(huán)下不同的工作工況進(jìn)行詳細(xì)分析，得出與吸排氣壓差相關(guān)的適用粘度范圍表格，因此，為不同循環(huán)系統(tǒng)下的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)在潤(rùn)滑油設(shè)計(jì)的時(shí)候提供了更多的參考依據(jù)。3、本發(fā)明針對(duì)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)不同的吸排氣結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了潤(rùn)滑油粘度等級(jí)范圍的優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此，保證了不同吸排氣結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)能夠在合適的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑下高效地運(yùn)行。4、本發(fā)明針對(duì)R600a或R600旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油的適用范圍進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)氣缸組件的結(jié)構(gòu)和形式不加限制，實(shí)用性廣泛。附圖說(shuō)明圖1為索莫菲爾德數(shù)的適應(yīng)取值范圍曲線圖。圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的單缸型高背壓旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)主要部分的縱剖面圖。圖3為發(fā)明適用的各形式的氣缸組件俯視圖，其中圖3a為滾動(dòng)活塞式，圖3b為搖擺滑片式，圖3c為活塞鉸接式，圖3d為氣缸鉸接式。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明通過(guò)對(duì)冰箱、冷柜等制冷循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算，獲得旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的各工作工況。然后針對(duì)所得的工作工況和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，利用有限元方法，對(duì)其內(nèi)部各位置進(jìn)行壓力分布分析，以此得到各摩擦副的載荷Pb。然后結(jié)合無(wú)量綱最小油膜厚度與索莫菲爾德(Sommerfeld)數(shù)S的關(guān)系曲線圖，通過(guò)最小油膜厚度Hmin對(duì)適用潤(rùn)滑油粘度范圍進(jìn)行分析。首先，通過(guò)保障最小油膜厚度與兩摩擦表面粗糙度的比值Λ≥3來(lái)確定最小油膜厚度Hmin。然后通過(guò)無(wú)量綱最小油膜厚度與索莫菲爾德(Sommerfeld)數(shù)S的關(guān)系曲線(如圖1)得出索莫菲爾德數(shù)的適應(yīng)取值范圍，再?gòu)乃髂茽柕聰?shù)的公式中推導(dǎo)潤(rùn)滑油粘度的取值范圍。索莫菲爾德數(shù)由以下公式得到：其中D為曲軸直徑，c為軸承半徑方向間隙，N為轉(zhuǎn)速，μ為潤(rùn)滑油動(dòng)力粘度，Pb為摩擦副載荷。最后，通過(guò)ΔP∝v(其中ΔP為壓縮機(jī)吸排氣壓差，ν為潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度)此關(guān)系，結(jié)合其他工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)潤(rùn)滑油情況對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)上述研究過(guò)程，得出本發(fā)明技術(shù)方案。如圖2所示，為本發(fā)明一實(shí)施例的單缸型高背壓旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，以R600a或R600制冷劑作為主要被壓縮的介質(zhì)，包括殼體10，容納在所述殼體10的內(nèi)部空間中的電機(jī)20和由該電機(jī)20驅(qū)動(dòng)的泵體30，殼體10底部空間貯存有潤(rùn)滑油40。所述旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的被壓縮介質(zhì)為R600a或R600制冷劑。若以混合制冷劑作為被壓縮介質(zhì)，則其中R600a加上R600制冷劑的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)在60％以上，其中優(yōu)選為80％以上。所述泵體30包括居于泵體30中心沿垂直方向延伸的曲軸31，氣缸組件32，上軸承33和下軸承34；所述氣缸組件32上端被上軸承33覆蓋，下端被下軸承34覆蓋。所述曲軸主要分為主軸41、曲部42和副軸43三部分；所述主軸41套在上軸承33內(nèi)部，與上軸承33形成滑動(dòng)摩擦副，主軸41的末端與電機(jī)20傳動(dòng)連接；所述曲部42套在所述活塞12內(nèi)部，與活塞12形成滑動(dòng)摩擦副；所述副軸43套在下軸承34內(nèi)部，與下軸承34形成滑動(dòng)摩擦副。為了減少旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)各摩擦副中，由潤(rùn)滑油產(chǎn)生的粘性阻力損失，同時(shí)保證其潤(rùn)滑性能和密封性能，對(duì)該壓縮機(jī)所用潤(rùn)滑油作以下要求，其特征在于：所述潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)為ISO8-ISO32，即40℃時(shí)粘度為8-32cSt的范圍。此外本發(fā)明針對(duì)不同循環(huán)中，旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)機(jī)工作工況不同，細(xì)分為以下吸排氣壓力差區(qū)間，細(xì)分后潤(rùn)滑油粘度等級(jí)優(yōu)選為下表：組號(hào)吸排氣壓力差ΔP(bar)潤(rùn)滑油粘度等級(jí)ISO13.0-4.08-2024.0-5.012-2435.0-6.015-2746.0-7.018-3057.0-8.020-32所述潤(rùn)滑油的基油為：礦物油、聚酯POE油、聚乙二醇類PAG油或聚乙烯醚PVE油。因?yàn)樗鰧?shí)施例為高背壓結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，其殼體內(nèi)部空腔的氣體壓力為排氣壓力，此時(shí)潤(rùn)滑油工作載荷較高，根據(jù)上述本發(fā)明方案得出，所述潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)范圍優(yōu)選為：ISO15-ISO30。若，所述的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)為低背壓結(jié)構(gòu)時(shí)，即殼體內(nèi)部空腔的氣體壓力為吸氣壓力時(shí)，此時(shí)潤(rùn)滑油工作載荷較低，根據(jù)上述研究過(guò)程得出，所述潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)范圍優(yōu)選為：ISO10-ISO25。如圖3所示，為發(fā)明適用的各形式的氣缸組件俯視圖。所述發(fā)明針對(duì)潤(rùn)滑油產(chǎn)生的粘性阻力損失進(jìn)行控制，對(duì)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的泵體結(jié)構(gòu)不加限制，其體現(xiàn)為：所述氣缸組件形式可為：滾動(dòng)活塞式(圖3a)、搖擺滑片式(圖3b)、活塞鉸接式(圖3c)、氣缸鉸接式(圖3d)等形式；圖中幾種形式的氣缸組件都由氣缸35、滑片11和活塞12(或類似部件)組成。所述氣缸組件內(nèi)部還存在活塞12和上軸承33、下軸承34的滑動(dòng)摩擦副，還有氣缸35、滑片11和活塞12，兩兩之間的滑動(dòng)摩擦副等摩擦副。這些摩擦副都是本發(fā)明優(yōu)化計(jì)算過(guò)程中需要考慮的因素。但因?yàn)椴煌问降臍飧捉M件內(nèi)部摩擦副類型相似，損耗相近，所以不同形式氣缸組件對(duì)于最終優(yōu)化方案影響并不明顯，故本發(fā)明所提出的方案，對(duì)所列各種氣缸形式的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)皆適用。此外，所述泵體結(jié)構(gòu)可為：?jiǎn)螝飧捉Y(jié)構(gòu)，多級(jí)氣缸結(jié)構(gòu)或多氣缸并列結(jié)構(gòu)。該發(fā)明同時(shí)適用于擁有上述旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的冰箱、冷柜、冷藏陳列架、飲料機(jī)等電器。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3