用基于硫的油添加剂改善使用高能制冷剂的压缩机的轴承性能制造技术

提供了用于改善压缩机，尤其是使用高能制冷剂或具有高压侧设计的压缩机的轴承性能的方法。所述压缩机包括基本上不含铅的轴承。所述轴承包含铜和选自以下中的至少一种润滑剂颗粒类型：二硫化钼(MoS2)、氟化钙(CaF2)、二硫化钨(WS2)、硫化锌(ZnS)、六方氮化硼、聚四氟乙烯(PTFE)、碳纤维、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳颗粒、热固性聚酰亚胺、及其组合。所述压缩机处理高能制冷剂和含有基于硫的添加剂的润滑剂油。基于硫的添加剂与轴承中的铜反应以增加压缩机中轴承的润滑性并改善其性能。还构思了具有这些特征和改善的轴承性能的压缩机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年11月24日提交的美国专利申请No.14/551,814的优先权，并且还要求于2013年11月27日提交的美国临时申请No.61/909,501的权益。以上申请的全部公开内容通过引用并入本文。
本公开内容涉及通过使用基于硫的油添加剂改善压缩机中的轴承性能，尤其是使用高能制冷剂的压缩机中的轴承性能。
技术介绍
本部分提供了涉及本公开内容的背景信息，所述背景信息不一定是现有技术。多种制冷剂已被用于包括压缩机如涡旋压缩机或往复式压缩机的制冷系统。虽然一些卤代烃被广泛用作制冷剂；但是，许多这样的制冷剂具有高的全球变暖潜势(温室效应气体在大气中捕获多少热量的相对度量)。因此，使用这样的高全球变暖潜势制冷剂的制冷系统的任何泄漏可对环境不利。因此，近年来，对于开发使用具有低全球变暖潜势的制冷剂的压缩机和制冷系统的兴趣很大。对使用天然制冷剂或更为环境友好的制冷剂的压缩机的开发一直在进行。一种这样的制冷剂是二氧化碳(CO2或R-744)，其具有理想的低的全球变暖潜势，为1。另一种是丙烷(C3H8或R-290)，其全球变暖潜势小于约4。这样的低全球变暖潜势制冷剂中有许多被认为是高能制冷剂，因为其在压缩循环期间产生高温和/或高压的运行范围。此外，包含卤素特别是氯化物的流行的常规制冷剂倾向于在压缩机内的部件之间提供更大的润滑性。但是，在具有低全球变暖潜势的许多高能制冷剂的情况下，没有这样的益处。此外，虽然铅(Pd)对于轴承是特别有效的润滑剂，但是环境法规的加强限制了铅的使用，从而进一步加重了伴随着高能制冷剂使用的润滑问题。与其他润滑工业应用不同，在供暖、通风、空调和制冷(HVACR)应用中，润滑油在压缩机的寿命中通常不能更换。当制冷剂流经系统并与润滑油混合时，其充当减粘剂。这使得润滑剂油的有效性变小并且产生更易受高摩擦影响的条件，导致功率损耗并最终导致组件卡死(seizure)。因此，最近引入高能制冷剂以帮助减小全球变暖加剧了这种情况，原因是这些制冷剂涉及更高的温度。更高的温度在HVACR系统中引起更多的潜在问题，包括润滑剂油的粘度进一步减小、配合表面的热膨胀以及压缩机内轴承的整体损坏和磨损。因此，需要这样的使用高能制冷剂的压缩机：其具有更大的耐磨性和耐久性，因此改善了压缩机内的轴承性能。专利技术概述本部分提供了本公开内容的总体概述，而并非是对其全部范围或其所有特征的全面公开。在多个方面中，本公开内容构思了用于改善压缩机的轴承性能的方法。在某些方面中，所述方法可包括将基本上不含铅(Pb)的轴承提供到或并入压缩机中。所述轴承包含含铜材料(例如，铜合金)。所述轴承还包含选自以下中的至少一种润滑剂颗粒：二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、硫化锌(ZnS)、六方氮化硼、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化钙(CaF2)、碳纤维、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳颗粒、热固性聚酰亚胺及其组合。所述压缩机处理包含制冷剂和含有基于硫的添加剂的润滑剂油的工作流体。在某些变型中，制冷剂是高能制冷剂。在另一些变型中，压缩机具有高压侧(high-side)压力设计。基于硫的添加剂能够与轴承中所包含材料中的铜反应以增加压缩机中轴承的润滑性并改善其性能。在另一些方面中，本公开内容提供了具有改善的耐磨性的压缩机。所述压缩机可包括压缩机构，所述压缩机构被构造成用于处理包含制冷剂和含有基于硫的添加剂的润滑剂油的工作流体。在某些变型中，制冷剂是高能制冷剂。在另一些变型中，压缩机可具有高压侧压力设计。所述压缩机还包括轴承，所述轴承包含含铜材料(例如，铜合金)和选自以下中的至少一种润滑剂颗粒：二硫化钼(MoS2)、硫化锌(ZnS)、二硫化钨(WS2)、六方氮化硼、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化钙(CaF2)、碳纤维、碳颗粒、石墨、石墨烯、碳纳米管、热固性聚酰亚胺及其组合。所述轴承基本上不含铅。因此，轴承材料中的铜能够与基于硫的添加剂反应以改善轴承的润滑性。在又一些方面中，本公开内容构思了用于改善压缩机的轴承性能的方法。在某些方面中，所述方法可包括将轴承提供到或并入压缩机中。所述轴承可基本上不含铅(例如，不含铅轴承)并且包含含铜材料(例如，铜合金)。在某些方面中，所述轴承还可包含二硫化钼(MoS2)。压缩机处理包含制冷剂和含有基于硫的添加剂的润滑剂油的工作流体，所述基于硫的添加剂包括2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或其衍生物。在某些变型中，制冷剂是高能制冷剂。在另一些变型中，压缩机可具有高压侧压力设计。基于硫的添加剂与轴承中的铜反应以增加压缩机中不含铅轴承的润滑性并改善其性能。根据本文中所提供的描述，另外的适用领域将变得明显。该概述中的描述和具体实例仅旨在用于举例说明的目的，而不旨在限制本公开内容的范围。附图说明本文所述的附图仅为了举例说明选择的实施方案而不是所有可能的实施方式的目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。图1示出了适于在压缩机使用的示例性滑动轴承(sleevebearing)的示意图。图2A至2C示出了常规滑动轴承的图，所述常规滑动轴承具有钢支撑层、多孔烧结青铜(例如，铜合金)中间层、和滑动复合材料层，所述滑动复合材料层包含具有分散在其中的多个铅润滑剂颗粒的聚四氟乙烯树脂。图2B是图2A中所指示的详细区域的放大图(25倍放大)。图2C是图2B中所指示的详细区域的放大图(350倍放大)。图3是示出用于示例性压缩机中的多元醇酯油润滑剂组合物在不同温度下的动态粘度行为的图。贯穿附图的几幅图，对应的附图标记指示对应的部件。专利技术详述现在将参照附图更充分地描述示例性实施方案。提供这些示例性实施方案以使本公开内容将是透彻的并且将范围充分地传达给本领域技术人员。阐述了诸如具体组合物、组件、装置和方法的实例的许多具体细节，以便提供对本公开内容的实施方案的透彻理解。对于本领域技术人员明显的是，不需要采用具体细节，示例性实施方案可以以多种不同的形式来实施并且均不应解释为限制本公开内容的范围。在一些示例性实施方案中，公知的过程、公知的装置结构和公知的技术没有进行详细描述。本文所使用的术语的目的仅在于描述特定示例性实施方案而不旨在限制。除非上下文另有明确指示，否则无数量词限定的对象可旨在也包括复数个对象。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包括性的，因此特指存在所指特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改善压缩机的轴承性能的方法，所述方法包括：在所述压缩机中提供基本上不含铅(Pb)的轴承，所述轴承包含含铜(Cu)材料和选自以下中的至少一种润滑剂颗粒：二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、硫化锌(ZnS)、六方氮化硼、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化钙(CaF2)、碳纤维、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳颗粒、热固性聚酰亚胺、及其组合，其中所述压缩机处理所述压缩机中的包含制冷剂和含有基于硫的添加剂的润滑剂油的工作流体，其中所述基于硫的添加剂与所述轴承中的所述铜反应以增加所述压缩机中所述轴承的润滑性并改善所述轴承的性能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.27 US 61/909,501;2014.11.24 US 14/551,8141.一种用于改善压缩机的轴承性能的方法，所述方法包括：
在所述压缩机中提供基本上不含铅(Pb)的轴承，所述轴承包含含
铜(Cu)材料和选自以下中的至少一种润滑剂颗粒：二硫化钼(MoS2)、
二硫化钨(WS2)、硫化锌(ZnS)、六方氮化硼、聚四氟乙烯(PTFE)、
氟化钙(CaF2)、碳纤维、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳颗粒、热固性聚
酰亚胺、及其组合，其中所述压缩机处理所述压缩机中的包含制冷剂和含
有基于硫的添加剂的润滑剂油的工作流体，其中所述基于硫的添加剂与所
述轴承中的所述铜反应以增加所述压缩机中所述轴承的润滑性并改善所
述轴承的性能。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于硫的添加剂选自：二
芳基硫化物、芳基烷基硫化物、二烷基硫化物、二芳基二硫化物、芳基烷
基二硫化物、二烷基二硫化物、二芳基多硫化物、芳基烷基多硫化物、二
烷基多硫化物、二硫代氨基甲酸盐/酯、2-巯基苯并噻唑的衍生物、2,5-二
巯基-1,3,4-噻二唑的衍生物、及其组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于硫的添加剂包括2,5-
二巯基-1,3,4-噻二唑或其衍生物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述制冷剂是选自以下的高能
制冷剂：饱和氢氟碳化物、二氟甲烷(HFC-32)、二氟乙烷(HFC-152a)、
氟乙烷(HFC-161)、HFC-410A(二氟甲烷(HFC-32)和五氟乙烷
(HFC-125)的混合物)、氯二氟甲烷(HCFC-22)、氢氟烯烃(HFO)
混合物1(二氟甲烷(HFC-32)、1,2,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)、3,3,3-
三氟丙烯(HFO-1234zf)、和二氟乙烷(HFC-152a)的混合物)、氢氟烯
烃(HFO)混合物2(二氟甲烷(HFC-32)和3,3,3-三氟丙烯(HFO-1234zf)
的混合物)、氢氟烯烃(HFO)混合物3(二氟甲烷(HFC-32)和1,2,3,3-
四氟丙烯(HFO-1234ze)的混合物)、二甲醚、二氧化碳(R-744)、氨
(R-717)、双(三氟甲基)硫醚、三氟碘甲烷、及其组合。
5.根据权利要求4所述的方法，其中由于所述基于硫的添加剂与所
述轴承中的所述铜反应，所述压缩机经过1,000小时的使用所述高能制冷
剂的压缩机运行，性能系数(COP)损失小于或等于约5％。
6.根据权利要求4所述的方法，其中由于所述基于硫的添加剂与所
述轴承中的所述铜反应，所述压缩机能够用于至少1,000小时的使用所述

\t高能制冷剂的压缩机运行。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述含铜(Cu)材料是多孔青
铜材料，并且所述轴承是不含铅的自润滑轴承，所述自润滑轴承包括覆盖
有所述多孔青铜材料的钢支撑层，所述多孔青铜材料浸渍有包含所述至少
一种润滑剂颗粒的滑动复合材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述多孔青铜材料包含大于或
等于约75重量％至小于或等于约95重量％的铜和大于或等于约5重量％
至小于或等于约25重量％的锡。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述多孔青铜材料包含大于或
等于约88重量％至小于或等于约90重量％的铜和大于或等于约10重
量％至小于或等于约12重量％的锡，并且所述滑动复合材料包含其中分
布有二硫化钼(MoS2)颗粒的聚四氟乙烯(PTFE)树脂。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述润滑剂油包含由羧酸和多
元醇形成的多元醇酯(POE)化合物，其中所述羧酸选自：正戊酸、2-
甲基丁酸、正己酸、正庚酸、3,3,5-三甲基己酸、2-乙基己酸、正辛酸、
正壬酸、异壬酸、及其组合，并且所述多元醇选自：季戊四醇、二季戊四
醇、新戊二醇、三甲基丙醇、及其组合。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述轴承具有经加工表面。
12.一种具有改善的耐磨性的压缩机，包括：
压缩机构，所述压缩机构被构造成用于处理包含高能制冷剂和含有基
于硫的添加剂的润滑剂油的工作流体；
轴承，所述轴承包含含铜(Cu)材料和选自以下中的至少一种润滑
剂颗粒：二硫化钼(MoS2)、硫化锌(ZnS)、二硫化钨(WS2)、氟化钙
(CaF2)、六方氮化硼、聚四氟乙烯(PTFE)、碳纤维、碳颗粒、石墨、
石墨烯、碳纳米管、热固性聚酰亚胺、及其组合，其中所述轴承是基本上
不含铅的，使得所述铜能够与所述基于硫的添加剂反应以改善所述轴承的
润滑性。
13.根据权利要求12所述的压缩机，其中所述基于硫的添加剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·J·斯坎卡勒罗，
申请(专利权)人：艾默生环境优化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US