石墨軸套和具有該石墨軸套的電動壓縮機和製冷設備的製作方法
2023-09-16 16:07:55 1
本發明涉及電動壓縮機技術領域，具體而言，本發明涉及石墨軸套和具有該石墨軸套的電動壓縮機和製冷設備。
背景技術：
電動汽車由於其節能、環保而成為新能源汽車理想的選擇，電動汽車內器件較多且自重又大，可供布置的空間較小，因此電動壓縮機小型化、輕量化是需要解決的重要課題。目前電動壓縮機多採用鋁作為密封殼體，製冷工質採用R134a冷媒，由於R134a冷媒工作壓力較小，鋁殼體採用通用鑄造就能滿足密封要求。R134a冷媒屬於氫氟烴類，對臭氧層破壞係數是0，但氣候變暖潛能值很高，在《蒙特婁議定書》沒有規定使用期限，但在《聯合國氣候變化框架公約》京都書中定性為溫室氣體，歐盟將禁止使用GWP值高的氫氟烴類(HFCS)等相關製冷劑，因此汽車空調使用低的GWP值的製冷劑成為趨勢和必然。
二氧化碳製冷劑是自然工質，ODP＝0，GWP＝1，來源廣泛，成本低，蒸發潛熱大，單位容積製冷量相當高，但二氧化碳製冷劑壓縮機其工作壓力高達15MPa，是常規冷媒5～10倍，在承受負荷大及潤滑系統弱的條件下，其壓縮機構造部件易出現嚴重磨損，從而影響壓縮機設計壽命要求。
因而，現有的電動壓縮機仍有待改進。
技術實現要素：
本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出石墨材料、由該石墨材料製備的石墨軸套和具有該石墨軸套的電動壓縮機和製冷設備。該電動壓縮機的壓縮組件的內壁上具有高抗壓強度和硬度的石墨軸套，因而該電動壓縮機具有較高的可靠性和較長的設計壽命。
在本發明的一個方面，本發明提出了一種用於電動壓縮機的石墨材料，所述石墨材料包括：石墨載體；矽和金屬，所述矽和金屬負載在所述石墨載體上。由此，發明人發現，矽能夠強烈地促使碳元素石墨化，並對基體起到固溶強化作用，通過將石墨載體浸漬矽，可以顯著提高製備得到的石墨材料的強度和抗摩擦磨損性能。
在本發明的一些實施例中，所述石墨材料包含：0.1～2.0wt％的矽；0.1～6wt％的銻；0～1.0wt％的鋁；0～0.5wt％的硫；0～0.5wt％的鐵；0～0.5wt％的鉀；以及餘量的碳。由此通過將石墨載體浸漬矽和金屬，可以顯著提高製備得到的石墨材料的強度和抗摩擦磨損性能。
在本發明的一些實施例中，所述石墨材料包含：0.1～2.0wt％的矽；0.1～6wt％的銻；0.05～1.0wt％的鋁；0.05～0.5wt％的硫；0.05～0.5wt％的鐵；0.02～0.5wt％的鉀；以及餘量的碳。由此，通過將石墨載體浸漬矽和金屬，可以顯著提高製備得到的石墨材料的強度和抗摩擦磨損性能。
在本發明的第二方面，本發明還提出了一種石墨軸套，所述石墨軸套由前面實施例所述的石墨材料製備得到。由此，該石墨軸套具有良好的自潤滑功能，通過將該石墨軸套用於壓縮組件上，例如設置在上軸承、下軸承和活塞中的內壁上，可以顯著提高上軸承、下軸承和活塞的耐磨性。
在本發明的第三方面，本發明還提出了一種電動壓縮機，包括：殼體，所述殼體內封裝有潤滑油和冷媒；電機，所述電機設置在所述殼體內；壓縮組件，所述壓縮組件設置在殼體內，且所述壓縮組件包括氣缸、上軸承、下軸承、活塞、滑片和曲軸，其中，所述上軸承、下軸承和活塞中的至少之一的內壁上具有前面實施例所述的石墨軸套。
由此，根據本發明的實施例，通過在電動壓縮機上軸承、下軸承和活塞中的至少之一的內壁上設置高抗壓強度和硬度的石墨軸套，從而可以降低壓縮組件的磨損，使電動壓縮機具有較高的可靠性，並顯著延長電動壓縮機的設計壽命。
在本發明的一些實施例中，所述上軸承、下軸承和活塞的內壁上分別具有石墨軸套。由於通過在上軸承、下軸承和活塞的內壁上分別具有石墨軸套，可以進一步提高電動壓縮機的可靠性和設計壽命。
在本發明的一些實施例中，所述潤滑油的粘度為40～100mm2/s。
在本發明的一些實施例中，所述潤滑油為烴類油和/或含氧合成油。
在本發明的一些實施例中，所述潤滑油為選自POE、PVE和PAG中的至少一種。
在本發明的一些實施例中，所述冷媒為選自CO2冷媒和R290冷媒中的至少一種。
在本發明的第四方面，本發明還提出了一種製冷設備，該製冷設備包含前面實施例所述的電動壓縮機。由於本發明上述實施例的電動壓縮機的上軸承、下軸承和活塞中的內壁上設置高抗壓強度和硬度的石墨軸套，從而可以降低壓縮組件的磨損，使電動壓縮機具有較高的可靠性，並顯著延長電動壓縮機的設計壽命。因此採用本發明上述實施例的電動壓縮機，還可以進一步提高製冷設備的可靠性和設計壽命。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
附圖說明
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是根據本發明一個實施例的電動壓縮機剖面圖；
圖2是根據本發明一個實施例的壓縮組件剖面圖；
圖3是根據本發明一個實施例的活塞截面圖；
圖4是根據本發明一個實施例的上軸承剖面圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
在本發明的一個方面，本發明提出了一種用於電動壓縮機的石墨材料，所述石墨材料包括：石墨載體；矽和金屬，所述矽和金屬負載在所述石墨載體上。由此，發明人發現，矽能夠強烈地促使碳元素石墨化，並對基體起到固溶強化作用，通過將石墨載體浸漬矽，可以顯著提高製備得到的石墨材料的強度和抗摩擦磨損性能。
根據本發明的具體實施例，所述石墨材料包含：0.1～2.0wt％的矽；0.1～6wt％的銻；0～1.0wt％的鋁；0～0.5wt％的硫；0～0.5wt％的鐵；0～0.5wt％的鉀；以及餘量的碳。由此通過將石墨載體浸漬矽和金屬，其中，矽能夠強烈地促使碳元素石墨化，並對基體起到固溶強化作用，另外浸漬上述金屬元素還可以進一步提高石墨材料的強度和抗摩擦磨損性能。
根據本發明的具體實施例，所述石墨材料包含：0.1～2.0wt％的矽；0.1～6wt％的銻；0.05～1.0wt％的鋁；0.05～0.5wt％的硫；0.05～0.5wt％的鐵；0.02～0.5wt％的鉀；以及餘量的碳。由此通過將石墨載體浸漬上述含量的矽以及上述各含量的銻、鋁、硫、鐵、鉀元素，可以進一步提高石墨材料的自潤滑功能，並顯著提高製備得到的石墨材料的強度和抗摩擦磨損性能。
在本發明的第二方面，本發明還提出了一種石墨軸套，所述石墨軸套由前面實施例所述的石墨材料製備得到。由此，該石墨軸套具有良好的自潤滑功能，通過將該石墨軸套用於壓縮組件上，例如設置在上軸承、下軸承和活塞中的內壁上，由此可以顯著提高上軸承、下軸承和活塞的耐磨性。
在本發明的第三方面，本發明還提出了一種電動壓縮機，包括：殼體、電機和壓縮組件，所述殼體內封裝有潤滑油和冷媒；所述電機設置在所述殼體內；所述壓縮組件設置在殼體內。
根據本發明的實施例，所述壓縮組件包括氣缸、上軸承10、下軸承20、活塞30、滑片和曲軸，其中，所述上軸承10、下軸承20、活塞30中的至少之一的內壁上具有前面實施例所述的石墨軸套。
由於石墨軸套100具有較大抗壓強度和肖氏硬度，通過在上軸承10、下軸承20和活塞30中的至少之一的內壁上設置石墨軸套100，可以避免上軸承10、下軸承20和活塞30直接與曲軸接觸，進而避免了軸承10、下軸承20和活塞30的磨損，同時降低了曲軸磨損量。由此顯著提高了電動壓縮機的可靠性，並顯著延長電動壓縮機的設計壽命。由此，根據本發明的實施例，通過在電動壓縮機上軸承、下軸承和活塞中的至少之一的內壁上設置高抗壓強度和硬度的石墨軸套，從而可以降低壓縮組件的磨損。
根據本發明的實施例，具有上述組分和含量的石墨軸套，其抗壓強度不低於200MPa，肖氏硬度不低於80。由此該石墨軸套具有較高的耐磨性，進而可以有效降低上軸承、下軸承和曲軸的磨損量，進而提高了電動壓縮機的可靠性。
根據本發明的實施例，上軸承10、下軸承20和活塞30的內壁上分別具有石墨軸套100。由此，通過在上軸承10、下軸承20和活塞30的內壁上均設置石墨軸套100，可以避免上軸承10、下軸承20和活塞30直接與曲軸接觸，進而避免了軸承10、下軸承20和活塞30的磨損，同時降低了曲軸磨損量。由此顯著提高了電動壓縮機的可靠性。另外將上軸承10、下軸承20和活塞30的內壁上設置石墨軸套100，可以顯著提高壓縮機的可靠性和品質。
根據本發明的實施例，可以採用冷壓或熱壓的方式使石墨軸套100分別形成在上軸承10、下軸承20和活塞30的內壁上。具體地，可以將上軸承10、下軸承20和活塞30分別固定在設定支撐架上，將軸套100通過特定治具分別壓入上軸承10、下軸承20和活塞30，得到組合件，並對組合件內徑加工達到需要精度要求。
根據本發明的實施例，石墨軸套100具體可以通過下列步驟製備得到：
1.將配置好粉體模壓成需要尺寸形狀軸套，對其進行培燒；
2.將步驟1進行樹脂或者金屬浸漬，進行增加強度及韌性的封孔工序；
將步驟2工件進行粗加工，達到所需部件尺寸要求。
根據本發明的實施例，潤滑油的粘度可以為40～100mm2/s。由此，可以顯著提高電動壓縮機的製冷效果。
根據本發明的實施例，潤滑油可以為烴類油和/或含氧合成油。由此，可以進一步提高電動壓縮機的製冷效果。根據本發明的實施例，潤滑油可以為選自POE、PVE和PAG中的至少一種。由此，可以進一步提高電動壓縮機的製冷效果。根據本發明的實施例，冷媒可以選擇為CO2冷媒和R290冷媒中的至少一種。由此，可以進一步提高電動壓縮機的製冷效果。
由此，根據本發明的實施例，該電動壓縮機通過在電動壓縮機上軸承、下軸承和活塞中的至少之一的內壁上設置高抗壓強度和硬度的石墨軸套，從而可以降低壓縮組件的磨損，使電動壓縮機具有較高的可靠性，並顯著延長電動壓縮機的設計壽命。
在本發明的第四方面，本發明還提出了一種製冷設備，該製冷設備包含前面實施例所述的電動壓縮機。由於本發明上述實施例的電動壓縮機的上軸承、下軸承和活塞中的內壁上設置高抗壓強度和硬度的石墨軸套，從而可以降低壓縮組件的磨損，使電動壓縮機具有較高的可靠性，並顯著延長電動壓縮機的設計壽命。因此採用本發明上述實施例的電動壓縮機，還可以進一步提高製冷設備的可靠性和設計壽命。
下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。
實施例1
石墨材料包含：2.2wt％的Sb、0.5twt％的Si、0.17wt％的Al、0.28wt％的S、0.28wt％的Fe、0.2wt％的K以及餘量的C。
採用上述石墨軸套組合製備軸承和活塞，經過1000H實驗後，其磨損量為0.1和0.3微米，滿足壓縮機設計壽命要求。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。