本发明涉及制冷
技术领域：
，尤其涉及涡旋压缩机和制冷设备。
背景技术：
：压缩机可分为往复式压缩机、涡旋式压缩机(或涡旋压缩机)、离心式压缩机和叶片式压缩机。典型地，涡旋压缩机的工作原理是通过动涡旋盘围绕静涡旋盘的基圆中心旋转，并逐渐缩小由所述动涡旋盘和静涡旋盘的接合所形成的气体压缩室的体积，从而达到压缩气体的目的。由于动涡旋盘围绕静涡旋盘的基圆中心旋转，要求用于制备动涡旋盘和静涡旋盘的材料具有良好的机械性能和加工性。目前，主要将灰口铸铁用于制备涡旋压缩机的动涡旋盅和静涡旋盅，原因在于其容易加工，具有良好的减振性、良好的热性能和低的生产成本。但是，由于其机械强度不足。因此，近年来，一些涡旋压缩机使用球墨铸铁，原因在于其具有良好的强度性能。但是，使用球墨铸铁制备的涡旋盘在机械加工时刀具磨损很快，工件尺寸很难控制，造成生产率较低并且加工成本很高。技术实现要素：本公开的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。本公开的发明目的之一是提供涡旋盘的材料在充分满足涡旋盘设计时的机械性能的前提下，可以有效地减轻涡旋盘的重量，并且满足了涡旋盘批量的加工性需求。根据本公开的一个方面，提供一种涡旋压缩机，包括：涡旋压缩机壳体；静涡旋盘，所述静涡旋盘固定在所述涡旋压缩机壳体内；机架，所述机架安装在所述涡旋压缩机壳体内；和动涡旋盘，所述动涡旋盘可转动地支撑在所述机架上且与所述静涡旋盘接合；其中所述静涡旋盘和所述动涡旋盘中的至少一个由蠕墨铸铁制成。根据本公开的一个实施方案，所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁含有3.0重量％至4.0重量％的碳、2.0重量％至3.0重量％的硅、0.30重量％至1.0重量％的锰、至多0.08重量％的磷、至多0.03重量％的硫、0.1至1.2重量％的铜和小于0.02重量％的钛。根据本公开的另一个实施方案，所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁含有至多0.018重量％的钛。根据本公开的另一个实施方案，所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁含有至多0.015重量％的钛。根据本公开的另一个实施方案，所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁的蠕化率不小于60％。根据本公开的另一个实施方案，所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁的蠕化率不小于70％。根据本公开的另一个实施方案，所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁的蠕化率不小于80％。根据本公开的另一个实施方案，所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁的基体组织包含珠光体和铁素体，其中基于所述蠕墨铸铁的基体组织，所述珠光体的体积含量为50％至100％，并且所述铁素体的体积含量为0％至50％。根据本公开的另一个实施方案，所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁的基体组织包含珠光体和铁素体，其中基于所述蠕墨铸铁的基体组织，所述珠光体的体积含量为70％至100％，并且所述铁素体的体积含量为0％至30％。根据本公开的一个方面，提供一种制冷设备，所述制冷设备包含根据上面任何一项实施方案所述的涡旋压缩机。通过使用由蠕墨铸铁制成的静涡旋盘和/或动涡旋盘，在充分满足涡旋盘设计时的机械性能的前提下，可以有效地减轻涡旋盘的重量，并且满足了涡旋盘批量的加工性需求。附图说明图1是根据本公开的一个实施例的涡旋压缩机的剖视图；图2是图1显示的处于装配状态中的动涡旋盘和静涡旋盘的俯视图；图3是静涡旋盘的涡旋线结构和动涡旋盘的涡旋线结构中的涡旋线的涡旋线壁厚度与涡旋线高度的示意图；图4是显示在本公开的实施例中球墨铸铁qt450、灰口铸铁ht250和蠕墨铸铁rut450中的石墨粒子形状的扫描电子显微照片；和图5是显示在本公开的实施例中球墨铸铁qt450、灰口铸铁ht250和蠕墨铸铁rut450中的石墨粒子的三维形状的深度蚀刻的扫描电子显微照片。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图1-2，对本公开的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本公开实施方式的说明旨在对本公开的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本公开的一种限制。本公开中，所有数值特征都指在测量的误差范围之内，例如在所限定的数值的±10％之内，或±5％之内，或±1％之内。本公开所述的“包含”、“包括”或“含有”，意指其除所述组份外，还可以具有其他组份，这些其他组份赋予所述部件不同的特性。除此之外，本公开所述的“包含”、“包括”或“含有”，还可以包括“基本上由......构成”，并且可以替换为“为”或“由......构成”。在本公开中，如果没有具体指明，量、比例等是按重量计的。下面参考附图对根据本公开的实施例的涡旋压缩机进行说明。参考图1，其显示出根据本公开的实施例的涡旋压缩机100的剖视图。图1所示的涡旋压缩机100包括：涡旋压缩机壳体1；机架2，该机架2固定在涡旋压缩机壳体1内；静涡旋盘3，其固定在涡旋压缩机壳体1中；动涡旋盘4，其可转动地支撑在机架2上且与静涡旋盘3接合以形成气体压缩室11；下支撑架5，固定在压缩机壳体1的下端；致动机构6，该致动机构6固定在涡旋压缩机100的下端，其通过曲轴7传递其转动力。曲轴7的上端与动涡旋盘4相连接来驱动动涡旋盘4转动，其下端支撑在下支撑架5上；排放阀8，用于排放气体压缩室11中的气体且防止气体回流到涡旋压缩机100中。在实施例中，动涡旋盘4支撑在机架2的上表面或支撑面上；涡旋压缩机壳体1在其内部限定出一密闭空间，且将上述的静涡旋盘3、动涡旋盘4、机架2等部件容纳到其中。静涡旋盘3的涡旋线结构和动涡旋盘4的涡旋线结构相互配合啮合或接合形成压缩室11。在本实施例中，静涡旋盘3设置在动涡旋盘4的上方。致动机构6为一包含定子和转子的电机，该电机通过曲轴7驱动动涡旋盘4。当涡旋压缩机100工作时，从吸入口9吸入气体，在致动机构6(例如电机)启动之后，动涡旋盘4由曲轴7驱动且由防自转机构(未标示)约束，围绕静涡旋盘3的基圆中心做小半径的平面转动，进而在动涡旋盘4和静涡旋盘3形成的气体压缩室11中产生高压高温气体，该高压高温气体随着动涡旋盘4的移动通过排放阀8排放到高压腔12中，此时可以使用排放阀8来防止高压腔12中气体的回流；最终该高压腔12中的气体通过排气口10排出。循环上述过程，可以在涡旋压缩机100中不断产生高温高压气体。参考图2，其示出根据本公开的实施例的图1中的动涡旋盘4和静涡旋盘3的装配视图。通过动涡旋盘4围绕静涡旋盘3的基圆中心旋转，并逐渐缩小由所述动涡旋盘4和静涡旋盘3的接合所形成的气体压缩室的体积，从而达到压缩气体的目的。参考图3，静涡旋盘的涡旋线结构和动涡旋盘的涡旋线结构中的涡旋线的涡旋线壁厚度为w，并且涡旋线高度为h。在使用灰口铸铁的情况下，需要控制涡旋线高度与涡旋线壁厚度之比(h/w)到不大于9。但是，根据本公开，用于形成静涡旋盘和动涡旋盘的材料由灰口铸铁改变为蠕墨铸铁，由于蠕墨铸铁的拉伸强度可以做到灰口铸铁的1.5倍以上，所以可以将涡旋线高度与涡旋线壁厚度之比(h/w)提高到不超过13。因此，在涡旋线高度不变的情况下，可以降低涡旋线壁厚度，从而减轻涡旋的重量，以改善性能和节省成本。在本公开中，静涡旋盘为蠕墨铸铁静涡旋盘，和/或所述动涡旋盘为蠕墨铸铁动涡旋盘。蠕墨铸铁静涡旋盘是指基本上由蠕墨铸铁制成的静涡旋盘。优选地静涡旋盘由蠕墨铸铁制成。蠕墨铸铁动涡旋盘是指基本上由蠕墨铸铁制成的动涡旋盘。优选地动涡旋盘由蠕墨铸铁制成。由于蠕墨铸铁的拉伸强度接近球墨铸铁，并且加工性能介于球墨铸铁和灰铸铁之间。涡旋盘的材料在充分满足涡旋盘设计时的机械性能的前提下，可以有效地减轻涡旋盘的重量，并且满足涡旋盘批量的加工性需求。与层状石墨的铸铁(即灰口铸铁)相比，蠕墨铸铁提供以下益处：更高的强度和断裂伸长率、更高的断裂韧度并且性能对壁厚的依赖性更低。与球墨铸铁相比，蠕墨铸铁提供以下益处：更低的热膨胀系数、更高的导热率、更低的弹性模量、更低的热诱导的内应力水平，因而具有更好的抗热震性和更低的扭曲倾向，以及更好的吸震能力、更好的浇注性(收缩性、模具填充性和流动性)。因此，蠕墨铸铁可以提供拉伸强度和韧性的良好组合，并还具有残余的永久形变性(伸长率)。由于蠕状石墨，蠕墨铸铁的耐温性非常好，并且阻尼特性类似于球墨铸铁的阻尼特性。蠕墨铸铁还具有良好的加工性、使用寿命和铸造性。用于制造本公开的静涡旋盘和/或动涡旋盘的蠕墨铸铁可以含有3.0至4.0重量％的碳、2.0至3.0重量％的硅、0.30至1.0重量％的锰、至多0.08重量％的磷、至多0.03重量％的硫、0.1至1.2重量％的铜和小于0.02重量％的钛。由此，可以提高蠕墨铸铁静涡旋盘和/或蠕墨铸铁动涡旋盘的加工性。以下，用于制造本公开的静涡旋盘和/或动涡旋盘的蠕墨铸铁可以简称为蠕墨铸铁。在本公开中，蠕墨铸铁可以含有至多0.018重量％的钛，优选至多0.015重量％的钛。由此，可以进一步提高静涡旋盘和/或动涡旋盘的加工性。在本公开中，蠕墨铸铁的蠕化率可以不小于60％，优选不小于70％，并且进一步优选蠕化率不小于80％。对蠕墨铸铁的蠕化率的上限没有限制，并且上限是制备蠕墨铸铁的工艺可以达到的最高限度，例如可以为99％，或95％。在本公开中，所述蠕墨铸铁基体组织包含珠光体和铁素体。基于蠕墨铸铁的基体组织，珠光体的体积含量为50％至100％，优选70％至100％，并且铁素体的体积含量为0％至50％，优选0％至30％。由此，蠕墨铸铁可以具有良好的加工性能，能够显著提高静涡旋盘和/或动涡旋盘的机械性能如耐磨损性能，且成本较低。在本公开的另一个方面，还可以提供一种制冷设备，所述制冷设备包含根据上面任何一项所述的涡旋压缩机。制冷设备的实例可以包括空调或冰箱。请注意，本公开的涡旋压缩机不限于图1所示的具体结构类型，只要能够应用本公开的发明构思的任意类型的涡旋压缩机都可以用作本公开的涡旋压缩机。通过使用由蠕墨铸铁制成的静涡旋盘和/或动涡旋盘，在充分满足涡旋盘设计时的机械性能的前提下，可以有效地减轻涡旋盘的重量，并且满足了涡旋盘批量的加工性需求。实施例下面通过具体实施方式来进一步说明本公开的技术方案。但是，这些实施例是为了举例说明本公开，而不应当理解为限制本公开。实施例中所用的材料如下：灰口铸铁：ht250球墨铸铁：qt450蠕墨铸铁：rut450ht250、qt450和rut450的化学组成见下表1，其中余量为铁和不可避免的杂质。这3种材料的实验样品(标准试棒)采用砂型铸造工艺和临时模具的方法，根据下表1的配方使用中频电炉熔炼制备。表1ht250、qt450和rut450的性能见下表2。表2硬度：布氏硬度计在样件表面下3毫米测试抗拉强度：标准试棒在拉伸机测试延伸率：标准试棒在拉伸机测试屈服强度：标准试棒在拉伸机测试金相组织：样块在金相显微镜检测球化率或蠕化率：样块在金相显微镜检测图4是显示球墨铸铁qt450、灰口铸铁ht250和蠕墨铸铁rut450中的石墨粒子形状的扫描电子显微照片。图5是显示球墨铸铁qt450、灰口铸铁ht250和蠕墨铸铁rut450中的石墨粒子的三维形状的深度蚀刻的扫描电子显微照片。分别由球墨铸铁qt450、灰口铸铁ht250和蠕墨铸铁rut450制备涡旋压缩机的静涡旋盘和动涡旋盘；涡旋使用砂型生产线铸造工艺和临时模具生产，涡旋外形尺寸：≤φ400mm×200mm，涡旋高度30～90mm，并且涡旋壁厚3～10mm。涡旋外形尺寸、涡旋高度和涡旋壁厚取决于涡旋压缩机的大小及型号。对3种材料的实验样品(标准试棒)进行测试。测试条件如下：1.刀片材质：cbn2.刀片型号：cnga1204083.样品尺寸：φ100mm×100mm4.加工设备：数控车床5.切削条件：切削线速度vc：320m/min，切深za：0.2mm切削进给根据首次切削的表面粗糙度ra0.4±0.05um确定。测试结束以末次粗糙度ra0.7土0.05um为标准。刀片寿命对比见表3。表3刀片寿命ht2503675秒qt4501890秒rut4502592秒试验结果说明了石墨形态对加工性的影响，ht250片状石墨加工性最好，qt450球状石墨加工性最差，而rut450蠕虫状石墨加工性优于qt450。另一方面，如上所述并且参见表1，与层状石墨的铸铁(即灰口铸铁)相比，蠕墨铸铁提供以下益处：更高的强度和断裂伸长率、更高的断裂韧度并且性能对壁厚的依赖性更低。与球墨铸铁相比，蠕墨铸铁提供以下益处：更低的热膨胀系数、更高的导热率、更低的弹性模量、更低的热诱导的内应力水平，因而具有更好的抗热震性和更低的扭曲倾向，以及更好的吸震能力、更好的浇注性(收缩性、模具填充性和流动性)。因此，蠕墨铸铁可以提供拉伸强度和韧性的良好组合，并还具有残余的永久形变性(伸长率)。以上仅为本公开的一些实施例，本领域普通技术人员将理解，在不背离本公开总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。当前第1页1 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技术特征：1.一种涡旋压缩机，包括：
涡旋压缩机壳体；
静涡旋盘，所述静涡旋盘固定在所述涡旋压缩机壳体内；
机架，所述机架安装在所述涡旋压缩机壳体内；和
动涡旋盘，所述动涡旋盘可转动地支撑在所述机架上且与所述静涡旋盘接合；
其中所述静涡旋盘和所述动涡旋盘中的至少一个由蠕墨铸铁制成。
2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，
所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁含有3.0重量％至4.0重量％的碳、2.0重量％至3.0重量％的硅、0.30重量％至1.0重量％的锰、至多0.08重量％的磷、至多0.03重量％的硫、0.1至1.2重量％的铜和小于0.02重量％的钛。
3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其中，
所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁含有至多0.018重量％的钛。
4.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其中，
所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁含有至多0.015重量％的钛。
5.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，
所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁的蠕化率不小于60％。
6.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，
所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁的蠕化率不小于70％。
7.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，
所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁的蠕化率不小于80％。
8.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，
所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁的基体组织包含珠光体和铁素体，
其中基于所述蠕墨铸铁的基体组织，所述珠光体的体积含量为50％至100％，并且所述铁素体的体积含量为0％至50％。
9.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，
所述静涡旋盘和/或所述动涡旋盘中的蠕墨铸铁的基体组织包含珠光体和铁素体，
其中基于所述蠕墨铸铁的基体组织，所述珠光体的体积含量为70％至100％，并且所述铁素体的体积含量为0％至30％。
10.一种制冷设备，所述制冷设备包含根据权利要求1-9中的任何一项所述的涡旋压缩机。
技术总结本发明公开了一种涡旋压缩机和制冷设备。该涡旋压缩机包括：涡旋压缩机壳体；静涡旋盘，所述静涡旋盘固定在涡旋压缩机壳体内；机架，所述机架安装在涡旋压缩机壳体内；和动涡旋盘，所述动涡旋盘可转动地支撑在所述机架上且与所述静涡旋盘接合，其中所述静涡旋盘和所述动涡旋盘中的至少一个由蠕墨铸铁制成。通过使用由蠕墨铸铁制成的静涡旋盘和/或动涡旋盘，在充分满足涡旋盘设计时的机械性能的前提下，可以有效的减轻了涡旋盘的重量，并且满足了涡旋盘批量的加工性需求。
技术研发人员：孙玉松;刘三祥;迈克尔·布龙;吴洪发
受保护的技术使用者：丹佛斯(天津)有限公司
技术研发日：2018.11.30
技术公布日：2020.06.09
