[发明专利]磨损表面上具有无电镀涂层的压缩机用部件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年10月29日提交的美国发明申请No.14/527,484的优先权并且还要求于2013年10月30日提交的美国临时申请No.61/897,383的权益。上述申请的全部公开内容通过参引并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及一种压缩机，其包括涡旋式压缩机和往复式压缩机。更具体地，本公开涉及用于与二氧化碳(CO₂)制冷剂或丙烷(C₃H₈)制冷剂一起使用的具有耐磨表面的压缩机。

背景技术

此部分提供了与本公开内容有关的、不一定是现有技术的背景信息。

已在包括压缩机——如涡旋式压缩机或往复式压缩机——的制冷系统中使用了各种制冷剂。例如，卤代烃化合物已被广泛地用作制冷剂。卤代烃在其与压缩机中使用的润滑剂的反应中趋向于是稳定的、惰性的，并且趋向于在中等温度和压力下具有工作包线。然而，卤代烃还具有高的全球增温潜势(关于温室气体在大气中捕集多少热的相对测量)，使得这些制冷剂具有在制冷剂系统发生任何泄漏的情况下对环境有害的潜势。

近几年，日益严格的环境法规促进了在使用具有低全球增温潜势的制冷剂的压缩机和制冷系统方面的显著关注和发展。因而，使用天然制冷剂或更加环境友好的制冷剂的压缩机设计在不断发展。一个这种制冷剂是二氧化碳(CO₂或R-744)，其具有相当低的等于1的全球增温潜势。另一个这种制冷剂是丙烷(C₃H₈或R-290)，其具有小于大约4的全球增温潜势。

使用二氧化碳制冷剂的压缩机通常需要极高的压力(例如，30大气压至200大气压)和温度以在制冷循环中进行操作。使用CO₂制冷剂的压缩机可以在各种操作条件下以次临界的、跨临界的或超临界的循环操作。在这些操作中，CO₂是特别具腐蚀性的，并且可以起到溶剂或腐蚀剂的作用，渗到并附到压缩机内的材料或部件的表面而导致不期望的反应，从而导致腐蚀、脆裂等。丙烷在某些条件下也会起到溶剂的作用，因而导致类似的问题，如腐蚀。另外，含卤素特别是氯化物的普遍的常规制冷剂趋向于在部件之间提供更好的润滑能力。然而，在CO₂或C₃H₈作为制冷剂的情况下，这些益处就没有了。然而，气密型压缩机设计可能造成特别的设计挑战，因为气密型压缩机设计通常无法拆卸以对内部部件进行定期维护。因而，某些部件的故障或老化会结束气密型压缩机的使用寿命。

因此，需要使用二氧化碳制冷剂或替代性地使用丙烷的压缩机，特别是涡旋式压缩机或往复式压缩机，其中，暴露于制冷剂的部件具有更好的耐磨性和耐腐蚀性以及改善的抗摩性能。因此，本公开旨在一种耐用的压缩机和一种往复式压缩机，该往复式压缩机设计成当在与CO₂制冷剂或替代性的C₃H₈制冷剂相关的严苛的操作条件下操作时进行高效地操作并具有改善的耐磨性和耐腐蚀性。

发明内容

此部分提供了本公开的总体概述，并且此部分并非是对本公开的全部范围或全部特征的全面公开。

在某些方面，本公开提供了经受住严苛的压缩机环境中的操作的磨损表面，其中，制冷剂包括二氧化碳或丙烷。因此，在某些方面，本公开提供了一种压缩机，该压缩机在某些变体中可以是涡旋式压缩机或往复式压缩机。该压缩机构造成对包括二氧化碳和/或丙烷的制冷剂进行处理。在某些变体中，压缩机包括由包括铝的材料制成的部件。在某些方面，该压缩机部件可以是十字滑块联轴器、下轴承、连杆、活塞、缸体等。该压缩机部件具有至少一个具有包括镍的无电镀表面涂层的磨损表面。在某些变体中，无电镀表面涂层包括例如选自包括以下各者的组中的多个耐磨颗粒：氮化硼、碳化硅、碳氮化钛、氮化钛、金刚石、聚四氟乙烯以及它们的组合物。在某些优选方面，无电镀表面涂层中的耐磨颗粒包括氮化硼，例如六方氮化硼。无电镀表面涂层具有例如按照洛氏C硬度标度大于或等于大约40至小于或等于大约63的优良硬度。此外，具有所述至少一个具有无电镀表面涂层的磨损表面的压缩机部件在存在制冷剂的情况下是坚固的且耐用的，例如，能够使用持续至少1000小时的压缩机操作。