具有往復式壓縮機的冷卻系統的製作方法
2023-04-23 16:39:36 3
專利名稱：具有往復式壓縮機的冷卻系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用往復式壓縮機對致冷劑執行壓縮操作的冷卻系統，更具體地說，涉及一種具有往復式壓縮機的冷卻系統，該往復式壓縮機通過使用與用於使用天然氣體的製冷系統的往復式壓縮機的天然氣體具有良好的兼容性的潤滑劑，能夠改進潤滑性能和冷卻系統性能。
背景技術：
眾所周知，由於氟氯化碳(CFC)作為一種用於致冷器、空調等的冷卻劑是一種損害同溫層的臭氧層的材料，目前正在積極進行對替代致冷劑的研究。
CFC包括R11(三氯-氟化甲烷)、R12(二氯二氟甲烷)、R13等，其中主要用作致冷機的致冷劑的R12由於是一種導致臭氧層減少和溫室效應的源頭材料，是一種受到法規限制(regulation subject)的材料。因而作為替代致冷劑，正在對天然致冷劑進行積極研製。
天然致冷劑涉及用作致冷劑的材料，它們諸如水、氨、氮化物、二氧化碳、丙烷、丁烷等天然存在於地球中且不是人工化合物，眾所周知，天然致冷劑對大氣環境沒有壞影響，使用天然致冷劑作為致冷劑是積極的考慮。
在天然致冷劑中，碳氫化合物僅包括碳與氫，包括甲烷(R50)、乙烷(R170)、丙烷(R290)、丁烷(R600)、異丁烷(R600a)、丙烯(R1270)等。碳氫化合物無毒、化學性能穩定，並且特別地表現出在礦物油中的適當的溶解度。
此外，氫氣不具有臭氧損耗潛勢和非常低的全球變暖指數，也就是當將二氧化碳的全球變暖指數當作「1」時，R12的全球變暖指數是7100，R134a的全球變暖指數是1200，同時丙烷的全球變暖指數低至3。
異丁烷(R600a)是對環境無害的天然氣體，對臭氧層不造成損害，對溫室效應沒有影響。也就是，異丁烷(R600a)，一種通過將在石油煉製工序中產生的碳氫氣體精煉到非常高的純度而獲得的一種天然氣，是一種不包含對環境有害因素的致冷劑。
然而帶有這些優點，由於其化學和電學性能，異丁烷(R600a)很難與目前在製冷系統中使用的致冷劑機油結合。因而需要研製一種能夠適合於異丁烷(R600a)的致冷劑機油。特別是需要一種可適於用於壓縮異丁烷(R600a)的往復式壓縮機的致冷劑機油。
圖1顯示了一種通用製冷系統的製冷循環結構。
如圖1所示，目前通用的製冷循環結構包括用於執行冷卻操作的蒸發器2，使低溫低壓的液體致冷劑蒸發；用於將從蒸發器2排出的低溫低壓氣態致冷劑壓縮成高溫高壓氣態致冷劑的壓縮機4；冷凝器6，用於將從壓縮機4排出的高溫高壓氣態致冷劑改變成高溫高壓液態致冷劑；毛細管8，用於對從冷凝器6排出的致冷劑進行減壓，從而使致冷劑可輕易地蒸發並傳送到蒸發器2。
用於該製冷系統的致冷劑是天然致冷劑，特別使用碳氫化合物。
由於用於製冷系統的往復式壓縮機的潤滑劑50被用作包含天然致冷劑的壓縮機的致冷劑機油，其物理和化學性能應該與天然致冷劑很好地協調。
換句話說，用作往復式壓縮機致冷劑機油的潤滑劑需要具有下述性能，也就是即使致冷劑溶解，其也能很好地保護油膜，其應該熱穩定和化學穩定，使得其儘管在高溫或低溫下與致冷劑和有機材料金屬接觸，也不產生反應，其應該具有高水平的熱穩定性，從而不產生碳沉澱物，或不在壓縮機高溫部分被氧化。
為了滿足這些性能，諸如運動粘度、流動點、密度、總酸值、含水量等潤滑劑性能成作為關鍵因素起作用。
因而，如果用於包含天然致冷劑的往復式壓縮機的潤滑劑不能與制冷機的致冷劑很好地協調，油就會洩漏。然後油循環惡化，從而降低了致冷劑的熱傳播性能以及潤滑性能，導致每個運動元件的摩擦部分被磨損，從而每個元件受損。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種具有往復式壓縮機的製冷系統，通過使用天然氣體作為製冷系統的致冷劑，使用與用於往復式壓縮機的天然氣體具有良好相容性的潤滑劑，能夠改進潤滑性能和製冷系統的性能。
為了實現上述目的，提供一種往復式壓縮機，其包括蒸發器，當致冷劑被蒸發時執行冷卻操作；往復式壓縮機，其包括一驅動單元、壓縮單元、潤滑單元；該驅動單元具有由固定在密封容器內的外定子，設置得與所述外定子的內周面具有一定氣隙的內定子，纏繞在外定子或內定子中的一個上的由外部將能量施加在其上的纏繞線圈，且具有一動子，包括以規則間距設置在外定子和內定子之間及當向線圈供應能量時做線性往復運動的磁體和將所述磁體安裝在其上的用於將一線性往復運動力傳送到壓縮單元的磁體保持器；所述壓縮單元當接受到來自驅動單元的線性往復運動力時對致冷劑進行壓縮操作；所述潤滑單元將潤滑劑即一種礦物油供應到驅動單元和壓縮單元的每個運動部分上並執行潤滑操作；一冷凝器，用於將在往復式壓縮機內壓縮後的致冷劑改變成液體致冷劑；一毛細管，對從冷凝器中排出的致冷劑進行減壓，並將其傳送到蒸發器；抽吸到蒸發器內的有機化合物致冷劑，其包含碳與氫，是一種天然致冷劑，具有可燃性和爆炸性；存儲在往復式壓縮機的密封容器內的礦物基潤滑劑並對每個滑動元件進行潤滑操作。
在本發明的冷卻系統中，還設置一根據環境溫度和環境而改變壓縮機能力的控制器。
在本發明的冷卻系統中，所述控制器根據電流和電壓的相位差確定輸出值。
在本發明的冷卻系統中，壓縮單元還包括與動子相連併線性往復移動的活塞；氣缸，將活塞滑動地插入該氣缸內，形成一定的壓縮腔；安裝在形成在活塞上的致冷劑通路(56)上的吸入閥，其阻止進入壓縮腔後的致冷劑反向流動；安裝在氣缸前側上的排放閥，其執行對壓縮後的致冷劑的開啟和關閉。
在本發明的冷卻系統中，潤滑單元包括用於泵送填充在密封容器下部的一定數量潤滑劑的潤滑劑泵送單元；潤滑劑供給通路，將通過潤滑劑泵送單元而泵送的潤滑劑供應到活塞和氣缸之間的摩擦部分上。
在本發明的冷卻系統中，將為碳氫化合物基的且具有分子式CH(CH3)3的異丁烷(R600a)用作致冷劑。
在本發明的冷卻系統中，潤滑劑是石蠟基潤滑劑。
在本發明的冷卻系統中，潤滑劑具有0.866～0.880g/cm3的密度，閃燃點大於140℃。
在本發明的冷卻系統中，潤滑劑的運動粘度在40℃下是7.2～21.8mm2/s，粘度指數為73～99。
在本發明的冷卻系統中，潤滑劑的流點小於一25℃，總酸值優選0.01mgKOH/g。
在本發明的冷卻系統中，潤滑劑的水含量小於20ppm，擊穿電壓大於30kV。
圖1顯示了通用冷卻系統的製冷循環結構；圖2是通用往復式壓縮機的斷面圖。
具體實施例方式
圖1顯示了通用冷卻系統的製冷循環結構，圖2是通用往復式壓縮機的斷面圖。
冷卻系統的製冷循環包括用於執行冷卻操作的蒸發器2，使低溫低壓的液體致冷劑蒸發；用於將從蒸發器2排出的低溫低壓氣態致冷劑壓縮成高溫高壓氣態致冷劑的壓縮機4；冷凝器6，用於將從壓縮機4排出的高溫高壓氣態致冷劑改變成高溫高壓液態致冷劑；毛細管8，用於對從冷凝器6排出的致冷劑進行減壓，從而使致冷劑可輕易地蒸發並傳送到蒸發器2。
冷卻系統包括控制器(未示出)，根據電流和電壓之間的相位差，其確定輸出值，從而根據周圍大氣溫度和環境改變壓縮機的能力。
如圖2所示，壓縮機4包括密封容器24，用於抽吸致冷劑的抽吸管20和用於排出被壓縮的致冷劑的排放管22與容器24相連；設置在密封容器24內的驅動單元26，其產生往復運動力；壓縮單元28，一旦收到驅動單元26所產生的往復運動力，對致冷劑進行壓縮操作；用於對驅動單元26和壓縮單元28的每個運動部分執行潤滑操作的潤滑單元30。
驅動單元26包括固定在密封容器24內的定子32、與定子32間隔設置的動子34，當向定子32施加能量時，通過與定子32的相互作用，動子34線性往復運動。
定子32包括由固定在密封容器24內的支撐框架36所固定的圓柱形外定子38、設置得與外定子38的內周面具有一定空氣隙的內定子40、纏繞在外定子38內部的線圈42，能量從外部施加在所述線圈上。
動子34包括磁體46和磁體保持器48，磁體46設置在外定子38和內定子40之間並分別與外定子38和內定子40具有一定間隙，當向線圈42施加能量時，磁體46線性往復地運動。磁體保持器48使磁體46等間距地被安裝在其外周表面上，並與壓縮單元28的活塞50相連。
壓縮單元28包括與磁體保持器48相連且線性往復運動的活塞50；氣缸54，將活塞50可滑動地插入氣缸54內形成一定的壓縮腔52；安裝在形成在活塞50上的致冷劑通路56上的吸入閥58，其阻止致冷劑進入壓縮腔52後反向流動；安裝在氣缸54前側上的排放閥60，其對壓縮後的致冷劑進行開啟和關閉操作。
致冷劑單元30包括在密封容器24下部填充一定數量的潤滑劑62；用於泵送潤滑劑的潤滑劑泵送單元68；潤滑劑供給通路64，將通過潤滑劑泵送單元68泵送的潤滑劑62供應到活塞50和氣缸54之間的摩擦部分上。
下文將介紹上述結構製冷系統的操作。
當驅動壓縮機4時，將低溫低壓氣態致冷劑壓縮成高溫高壓氣態致冷劑，然後將高溫高壓氣態致冷劑引導到冷凝器6而變換成液體致冷劑。在從冷凝器6排出的液體致冷劑在通過毛細管8的同時被減壓，然後輸送到蒸發器2，並提供給製冷系統，從而執行了1次冷卻操作。
下文將詳細介紹往復式壓縮機的操作。
當向線圈42提供能量時，在線圈42周圍形成磁通，所述磁通沿外定子38和內定子40形成一封閉環。通過形成在外定子38和內定子40之間的磁通與由磁體46形成的磁通的相互作用，磁體46沿軸向線性運動。當施加在線圈42上的電流方向改變時，隨著線圈42的磁通方向改變，磁體46線性往復地運動。
然後，通過磁體保持器48將磁體46的運動傳送到活塞50，因而，活塞50在氣缸54內做線性往復運動，從而對致冷劑進行壓縮操作。
也就是當活塞50後退時，通過形成在活塞50上的抽吸通路56將通過抽吸管20引入的致冷劑供應到壓縮腔52內。同時當活塞50前進時，抽吸通路56由抽吸閥58關閉，壓縮腔52內的致冷劑被壓縮，壓縮後的致冷劑通過排放管22排放到外部。
在壓縮操作期間，根據潤滑劑泵送單元68的操作，對填充到密封容器24內的潤滑劑62進行泵送，通過潤滑劑供給通路64將其供應到活塞50和氣缸54之間的摩擦部位上，進行潤滑操作。
在上述結構和操作的冷卻系統中，使用對環境無害的天然致冷劑。
在天然致冷劑中，主要使用僅包含碳與氫的有機化合物致冷劑，其中，碳氫化合物無毒，化學穩定，不具有臭氧損耗潛勢、非常低的全球變暖指數。碳氫化合物包括R50(甲烷)、R170(乙烷)、R290(丙烷)、R600(丁烷)、R600a(異丁烷)或R1270(丙烯)等。
異丁烷(R600a)是碳氫化合物基，具有分子式CH(CH3)3，是對環境無害的天然氣，其既不損害臭氧層，又不影響溫室效應。因此在本發明中，將異丁烷(R600a)用作由往復式壓縮機壓縮的致冷劑。
對於在本發明中對往復式壓縮機進行潤滑操作的潤滑劑62，使用與碳氫化合物具有很好相容性並滿足物理和化學性能的礦物油。
將礦物油劃分成石蠟基礦物油和石腦油基礦物油。在本發明中，使用石蠟基礦物油。
優選在15℃下，石蠟基礦物油具有0.866～0.880g/cm3的密度。
石蠟基礦物油的閃燃點根據往復式壓縮機的尺寸和類型改變。優選地，閃燃點大於140℃，根據所使用的壓縮機，可以低於165℃、低於175℃、低於185℃和低於200℃。
在40℃下，石蠟基礦物油優選的運動粘度是7.2～21.8mm2/s，根據所使用的往復式壓縮機的尺寸和類型，優選是8.29mm2/s和10.3mm2/s石蠟基潤滑劑的粘度指數優選為73～99。
石蠟基潤滑劑的流點優選小於-25℃。
石蠟基潤滑劑的總酸值優選小於0.O1mgKOH/g。
潤滑劑的總酸值，代表包含在油內的酸性成分數量，表明對1克樣品油中包含的酸性成分進行中和所需的氫氧化鉀的毫克數量。
石蠟基潤滑劑的水含量優選小於20ppm。
石蠟基潤滑劑的擊穿電壓優選大於30kV。
如上所述，具有本發明往復式壓縮機的冷卻系統具有下述優點，由於它使用碳氫化合物、天然致冷劑和石蠟基潤滑劑，即使用一種具有與碳氫化合物良好相容性的礦物油作為對往復式壓縮機進行潤滑操作的潤滑劑。從而，往復式壓縮機的潤滑性能被改進，可以增強冷卻系統的性能。
以上已對本發明作了十分詳細的描述，所以閱讀和理解了本說明書後，對本領域技術人員來說，本發明的各種改變和修改將變得明顯。所以對本發明的各種改型和變化都包括在附加的權利要求書和其等同物的保護範圍內。
權利要求
1.一種往復式壓縮機包括蒸發器，用於當致冷劑被蒸發時執行冷卻操作；往復式壓縮機，其包括一驅動單元、該驅動單元包括由固定在密封容器內的外定子，設置得與所述外定子的內周面具有一定空氣隙的內定子，纏繞在外定子和內定子中的一個上的纏繞線圈，外部將能量施加在所述線圈上，以及一動子，所述動子包括以規則間距設置在外定子和內定子之間及當向線圈供應能量時做線性往復運動的磁體及將所述磁體安裝在其上用於將線性往復運動力傳送到壓縮單元的磁體保持器；當接受到來自驅動單元的線性往復運動力時，對致冷劑進行壓縮操作的壓縮單元；以及所述潤滑單元，其將潤滑劑即一種礦物油供應到驅動單元和壓縮單元的每個運動部分上並且執行潤滑操作；冷凝器，用於將在往復式壓縮機內壓縮後的致冷劑改變成液體致冷劑；毛細管，對從冷凝器中排出的致冷劑進行減壓，並將其傳送到蒸發器；抽吸到蒸發器內的有機化合物致冷劑，其包含碳與氫，是一種天然致冷劑，具有可燃性和爆炸性；存儲在往復式壓縮機的密封容器內的礦物基潤滑劑，對每個滑動元件進行潤滑操作。
2.如權利要求1所述冷卻系統，其中還包括一用於根據環境溫度和環境改變壓縮機能力的控制器。
3.如權利要求2所述冷卻系統，其中所述控制器根據電流和電壓的相位差確定一輸出值。
4.如權利要求1所述冷卻系統，其中，壓縮單元還包括與動子相連併線性往復運動的活塞；氣缸，將活塞滑動地插入該氣缸內，形成一定的壓縮腔；安裝在形成在活塞上的致冷劑通路(56)上的吸入閥，其阻止進入壓縮腔後的致冷劑反向流動；安裝在氣缸前側上的排放閥，其執行對壓縮後的致冷劑的開啟和關閉。
5.如權利要求1所述冷卻系統，其中，潤滑單元包括用於泵送填充在密封容器下部的一定數量潤滑劑的潤滑劑泵送單元；潤滑劑供給通路，將通過潤滑劑泵送單元而泵送的潤滑劑供應到活塞和氣缸之間的摩擦部分上。
6.如權利要求1所述冷卻系統，其中，將為碳氫化合物基的且具有分子式CH(CH3)3的異丁烷(R600a)用作致冷劑。
7.如權利要求1所述冷卻系統，其中，潤滑劑是石蠟基潤滑劑。
8.如權利要求1所述冷卻系統，其中，潤滑劑具有0.866～0.880g/cm3的密度，閃燃點大於140℃。
9.如權利要求1所述冷卻系統，其中，潤滑劑的運動粘度在40℃下是7.2～21.8mm2/s，粘度指數為73～99。
10.如權利要求1所述冷卻系統，其中，潤滑劑的流點小於-25℃，總酸值優選0.01mgKOH/g。
11.如權利要求1所述冷卻系統，其中，潤滑劑的水含量小於20ppm，擊穿電壓大於30kV。
全文摘要
一冷卻系統包括蒸發器(2)，用於當致冷劑蒸發時執行冷卻操作；壓縮機(4)，當一動子往復移動時，對從蒸發器排出的致冷劑進行壓縮；冷凝器(86)，用於將在往復式壓縮機內被壓縮的致冷劑改變成液態致冷劑；毛細管(8)，用於對從冷凝器排出的致冷劑進行減壓，從而使致冷劑可輕易地蒸發並傳送到蒸發器。包含碳與氫的碳氫化合物即一種天然致冷劑被用作致冷劑，石蠟基潤滑劑即一種礦物油用作潤滑劑，從而可以改善潤滑性能和冷卻系統的性能。
文檔編號F04B35/00GK1714241SQ03825666
公開日2005年12月28日 申請日期2003年7月10日 優先權日2002年12月20日
發明者權起峰, 鄭圓賢, 李守源, 李東遠 申請人:Lg電子株式會社