用于制冷剂润滑的压缩机的压力渗氮不锈钢混合轴承的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明所公开的实施方式涉及一种滚珠轴承，该滚珠轴承使用制冷剂润滑并用于 制冷机应用中。本发明所公开的实施方式涉及一种压缩机，该压缩机具有由制冷剂进行润 滑的滚珠轴承。本发明所公开的实施方式涉及一种无油压缩机，其中该无油压缩机的滚珠 轴承由制冷剂进行润滑而不是用油进行润滑。
【背景技术】
[0002] 滚珠轴承具有内圈、外圈，以及布置在它们之间的滚动体。混合轴承是具有两种或 多种不同材料的滚珠轴承。例如，混合轴承可以具有由一种材料制成的滚动体，以及由另一 种材料制成的内圈和外圈中的一个或全部。
【发明内容】
[0003] 通常，制冷机应用中，例如离心式制冷机中，使用制冷剂润滑的滚珠轴承意味着该 滚珠轴承不是用油进行润滑，而是用制冷剂进行润滑。压力渗氮不锈钢混合轴承的一个实 施方式具有由压力渗氮不锈钢材料制成的组件。在制冷机应用中使用制冷剂润滑的压力渗 氮不锈钢混合轴承将产生比标准钢滚珠轴承更长的使用寿命时间。因此，具有该压力渗氮 不锈钢混合轴承的压缩机和/或制冷机应用中的其它部分具有更长的使用寿命，和/或需 要更低频率的由于轴承磨损和/或破损导致的维修。
[0004] 压缩机的各实施例包括但不限于离心式压缩机。离心式压缩机对蜗壳壳体中的一 个或者多个叶轮进行旋转，以压缩用于制冷机的制冷回路中的制冷剂气体。离心式压缩机 的一个或多个叶轮可以重达几百镑甚至几千镑。巨大沉重的制冷机组件每分钟几千转的高 速旋转带来了独特的且具有挑战性的轴承润滑问题，特别是当这些组件处于静止状态启动 时以及当这些组件自然停止制冷机关闭期间。
[0005] 离心式压缩机可以是直驱类型或者齿轮驱动类型，制冷机被称为直驱制冷机或者 齿轮驱动制冷机取决于制冷机中所包含的压缩机的类型。也就是说，直驱制冷机是包含有 直驱类型压缩机的制冷机，齿轮驱动制冷机是包含有齿轮驱动类型压缩机的制冷机。在直 驱制冷机中，压缩机的驱动马达的转子被直接安装在轴上，在该轴上安装有压缩机的一个 或多个叶轮。反过来，该轴一般被安装在一个或者多个轴承上旋转，这些轴承在制冷机运 行时需要润滑。在齿轮驱动离心式制冷机中，在其上安装有一个或多个叶轮的轴由一系列 齿轮驱动，而不是将压缩机驱动马达的转子直接安装在装有叶轮的轴上来驱动。齿轮驱动 制冷机的齿轮起到这样的作用：提高叶轮的转速超过驱动叶轮的马达的转速，并且这样做 增加制冷机的制冷效果或者容量。在齿轮驱动制冷机中，叶轮轴在其中旋转的驱动齿轮和 轴承迄今为止都需要用油进行润滑，并且直驱和齿轮驱动制冷机具有最通常采用的感应马 达，感应马达的速度可以达到每分钟3600转。
[0006] 在直驱和齿轮驱动的大吨位离心式制冷机中，其旋转组件的润滑历来被证明是具 有挑战性并且昂贵的，并且完全或者至少从根本上是以油作为润滑剂来实现的。对这种润 滑系统的需求已经极大地使直驱和齿轮驱动类型离心式制冷机的设计、制造、操作、维护和 控制变得复杂，并且给这些离心制冷机增加了巨大的初始和操作成本。在大吨位离心式制 冷机系统中消除作为润滑剂的油，并且使用构成制冷机工作流体的制冷剂达到润滑目的提 供巨大的潜在优势。这些优势有：消除了与基于油的制冷机润滑系统相关联的许多制冷机 故障模式；消除了与这类制冷机系统中油和制冷剂混合相关联的所谓的油运移问题；通过 消除热交换表面的油涂层增强系统整体效率，该油涂层是由在系统制冷剂中夹带油并且该 夹带的油进入制冷机的热交换器中所导致的；从制冷机系统消除了被视作对环境不利的材 料（油），同时消除了与处理和清理油相关联的问题和成本；以及，消除了与制冷机润滑系 统相关联的许多昂贵的和相对复杂的组件，以及与此相关联的控制和维护成本。
[0007] 此外，消除离心式制冷机系统中作为润滑剂的油意味着使还提供直接驱动机器的 优点的离心式制冷机成为可能，该直接驱动机器凭借变速操作而完全等同于或优于齿轮驱 动机器。至今为止，通过使用能够以相对很高和/或最优的速度来驱动制冷机的叶轮的特 殊配置的齿轮组，已在齿轮驱动机器中实现了特别良好的部件负荷效率。但是，就像前面提 到的，齿轮驱动机器不具有直接驱动机器的许多优势，并且它们的使用带来一些明显不足， 为了确保齿轮系足够润滑的目的而需要基于油的润滑系统是其中一项不足。
[0008] ASTM El 12和ASTM A295是由ASTM国际组织提供的标准和试验方法，ASTM国际 组织原名为美国材料和试验协会（ASTM)。测定晶粒尺寸号等级的方法是通过与ASTM国际 组织提供的一个标准图表进行视觉比较来确定的。本申请所使用的ASTM E112包括ASTM E112 版 111-08(2008 修订）。本申请所使用的 ASTM A295 包括 ASTM A295/A295M-09 (2009 修订）和ASTM E112 - 12(2012修订）。ASTM标准对于材料的物理性质，例如尺寸（例如， 晶粒尺寸）是可变的。
[0009] 压力渗氮不锈钢混合轴承的一个实施方式包括：由压力渗氮不锈钢制成的套圈， 上述压力渗氮不锈钢的ASTM E112(例如，ASTM E112-12)晶粒尺寸号的范围具有等于或大 于10的值。
[0010] 压力渗氮不锈钢混合轴承的一个实施方式包括：由压力渗氮不锈钢制成的套 圈，上述压力渗氮不锈钢的硫化物的ASTM A295(例如，ASTM A295/A295M-09或者ASTM E112-12)夹杂物评级等于或小于1/2。
[0011] 压力渗氮不锈钢混合轴承的一个实施方式包括：由压力渗氮不锈钢制成的套 圈，上述压力渗氮不锈钢的氧化铝的ASTM A295(例如，ASTM A295/A295M-09或者ASTM E112-12)夹杂物评级等于或小于1/2。
[0012] 压力渗氮不锈钢混合轴承的一个实施方式包括：由压力渗氮不锈钢制成的套 圈，上述压力渗氮不锈钢的硅酸盐的ASTM A295(例如，ASTM A295/A295M-09或者ASTM E112-12)夹杂物评级等于或小于1/2。
[0013] 压力渗氮不锈钢混合轴承的一个实施方式包括：由压力渗氮不锈钢制成的套圈， 上述压力渗氮不锈钢的球状氧化物的ASTM A295(例如，ASTM A295/A295M-09或者ASTM E112-12)夹杂物评级等于或小于1/2。
[0014] 压力渗氮不锈钢混合轴承的一个实施方式还可以包括压力渗氮不锈钢，该压力 渗氮不锈钢的氮浓度范围大于等于0.3%、碳浓度范围为0. 10-0. 60%、铬浓度范围为 10-18%〇
[0015] 压力渗氮不锈钢混合轴承的一个实施方式，还可以包括压力渗氮不锈钢，该压力 渗氮不锈钢的氮浓度范围大于0. 1 %、碳浓度范围为0. 10-0. 60%、铬浓度范围为12-18%。
[0016] 制冷机应用中压缩机的一个实施方式包括本申请所描述的任意一个压力渗氮不 锈钢混合轴承的实施方式。
【附图说明】
[0017] 图IA示出了制冷机的压缩机的一个实施方式的示意图，其中该压缩机具有压力 渗氮不锈钢混合轴承。
[0018] 图IB示出图IA所示压缩机轴承组件的一个实施方式的一部分的放大视图。
[0019] 图2示出了压力渗氮不锈钢混合轴承的一个实施方式的剖面侧视图。
【具体实施方式】
[0020] 制冷机包括压缩机、冷凝器和蒸发器。制冷剂气体在压缩机内被压缩。压缩后的 制冷剂从排放部，例如从蜗壳，被导出进入连接压缩机和冷凝器的管道中。冷凝器由液体进 行冷却，该液体通过入口进入冷凝器并通过出口排出。对冷凝器进行冷却的