專利名稱：渦卷壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于壓縮一種冷卻劑或空氣的渦卷壓縮機(jī)，特別是，涉及一種具有一公轉(zhuǎn)渦卷和一十字聯(lián)軸節(jié)的渦卷壓縮機(jī)，該十字聯(lián)軸節(jié)具有一能夠使公轉(zhuǎn)渦卷產(chǎn)生擺動(dòng)或公轉(zhuǎn)的歐氏環(huán)，該十字聯(lián)軸節(jié)的滑動(dòng)部分具有改善的抗磨損性能。
背景技術(shù)：
由于渦卷壓縮機(jī)與其它類型的壓縮機(jī)相比，效率高，可靠性高且運(yùn)行噪音低，因此在工業(yè)上在許多領(lǐng)域內(nèi)如冰箱或空調(diào)中被廣泛采用。
這樣的渦卷壓縮機(jī)包括一固定在壓縮機(jī)框架結(jié)構(gòu)內(nèi)的固定渦卷和一位于與固定渦卷相對的位置上的公轉(zhuǎn)渦卷。固定渦卷具有一圓形底板，其上形成有螺旋卷結(jié)構(gòu)。類似地，公轉(zhuǎn)渦卷也具有一其上形成有螺旋卷結(jié)構(gòu)的圓形底板。固定渦卷和公轉(zhuǎn)渦卷的設(shè)置方式為兩個(gè)螺旋形的渦卷結(jié)構(gòu)彼此相互嚙合。以此方式，當(dāng)公轉(zhuǎn)渦卷相對于固定渦卷產(chǎn)生公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，一種流體如要被壓縮的氣體可被連續(xù)地壓縮以便排出。
通常，為了使渦卷壓縮機(jī)的公轉(zhuǎn)渦卷產(chǎn)生公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將一電機(jī)經(jīng)一曲柄軸與公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面相連，并在公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面與所述框架結(jié)構(gòu)之間提供一十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)。事實(shí)上，這樣一歐氏環(huán)由一種環(huán)狀件構(gòu)件。在歐氏環(huán)的每一表面上，在歐氏環(huán)的直徑方向上形成有兩個(gè)突出部(歐氏鍵)。然而，形成在歐氏環(huán)的一個(gè)表面上的兩個(gè)突出部和形成在該歐氏環(huán)的另一表面上的另外的兩個(gè)突出部的布置方式為每兩個(gè)相鄰的突出部在歐氏環(huán)的圓周方向上彼此相隔90度。
另一方面，在渦卷壓縮機(jī)的框架結(jié)構(gòu)上和公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面上形成有鍵槽。形成在歐氏環(huán)的一表面上的兩個(gè)突出部(歐氏鍵)可自由滑動(dòng)地嚙合在形成在公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面上的槽內(nèi)，而形成在歐氏環(huán)的另一表面上的另兩個(gè)突出部自由地可滑動(dòng)地嚙合在形成在框架結(jié)構(gòu)上的槽內(nèi)。以此方式，當(dāng)曲柄軸由電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)的各突出部將被驅(qū)使在形成在框架結(jié)構(gòu)上的槽和形成在底板的后表面上的槽內(nèi)沿這些槽往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使公轉(zhuǎn)渦卷產(chǎn)生公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
然而，由于十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)的各突出部在形成在框架結(jié)構(gòu)上的槽和形成在底板的后表面上的槽內(nèi)沿這些槽往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此這些突出部很容易磨損。具體地，當(dāng)作用在突出部上的載荷(鍵載荷)很大時(shí)，作用在(在形成在框架結(jié)構(gòu)上的槽和形成在底板的后表面上的槽內(nèi)沿這些槽滑動(dòng)的)歐氏環(huán)的突出部的滑動(dòng)表面上的表面壓力將增大。因此，在每一突出部的滑動(dòng)表面上形成連續(xù)的潤滑油層或潤滑油膜將很困難，這將導(dǎo)致突出部更容易被磨損。
而且，近年來，隨著反相器控制變速渦卷壓縮機(jī)的使用，開關(guān)頻率降低，且壓縮機(jī)的排出量根據(jù)實(shí)際載荷連續(xù)控制。這樣，人們已經(jīng)嘗試節(jié)省能量，而且在這樣的情形下，由于渦卷壓縮機(jī)的低速轉(zhuǎn)動(dòng)將引起突出部在低速下滑動(dòng)，因此很難在每一突出部的滑動(dòng)表面上形成潤滑油膜或連續(xù)的潤滑油層，這將導(dǎo)致突出部過快地磨損。
還有，在采用不包含氯分子的HFC冷卻劑的情形中，每一突出部的滑動(dòng)表面具有較低的潤滑性能。因此，在鍵載荷變得很大且滑動(dòng)速度變得很低的情形下，每一突出部的磨損量將出乎意料地增大。
考慮到上述因素，已經(jīng)提出的方法是當(dāng)十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)由一種鋁材料制成時(shí)，每一突出部的滑動(dòng)表面都要經(jīng)過一種所謂的SiC-分散電鍍(SiC-dispersed plating)的電鍍處理，以便每一突出部的抗磨損性能都能夠得到改善(日本未審專利申請?zhí)亻_平NO.3-906383)。另外，還有的方法是當(dāng)十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)是由燒結(jié)鐵制成的時(shí)，每一突出部的滑動(dòng)表面都經(jīng)過表面處理以在其上形成一層鐵的硼化物膜，以便每一突出部的抗磨損性能得以提高(日本未審專利申請?zhí)亻_平NO.6-81779)。
然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有的處理方法存在以下的問題。即，所謂的SiC-分散電鍍(SiC-dispersed plating)的電鍍處理必須進(jìn)行尺寸管理以便控制每一電鍍層的厚度，但如果電鍍層已經(jīng)從其原來的位置上脫落，則就不能達(dá)到避免每一突出部的磨損的效果。
在對每一突出部的滑動(dòng)表面進(jìn)行表面處理以在其上形成一層鐵的硼化物膜的情形中，雖然可以提高每一突出部的硬度，但是會(huì)在相應(yīng)的突出部在其上滑動(dòng)的對應(yīng)部件上產(chǎn)生磨損，也就是，將會(huì)在形成在框架結(jié)構(gòu)上及公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面上的鍵槽上產(chǎn)生磨損。
另一方面，雖然可以考慮增大每一突出部上的滑動(dòng)面積以增加其抗磨損性能，但是增大滑動(dòng)面積就需要十字聯(lián)軸節(jié)制成大尺寸的。因此，對于每一現(xiàn)有的渦卷壓縮機(jī)都需要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行相當(dāng)大的改動(dòng)，這在實(shí)際中是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是通過增加十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏鍵及其對應(yīng)部件即與之滑動(dòng)接觸的所謂的歐氏鍵槽的抗磨損性能而提供一種改進(jìn)的渦卷壓縮機(jī)。
為達(dá)到上述的發(fā)明目的，提供了一種渦卷壓縮機(jī)，它包括一具有一底板和一形成在該底板上的螺旋卷結(jié)構(gòu)的固定渦卷；一具有一底板和一形成在該底板上的螺旋卷結(jié)構(gòu)的公轉(zhuǎn)渦卷，所述公轉(zhuǎn)渦卷的設(shè)置方式為使該公轉(zhuǎn)渦卷的螺旋卷結(jié)構(gòu)與所述固定渦卷的螺旋卷結(jié)構(gòu)相嚙合；一位于公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面和渦卷壓縮機(jī)的框架結(jié)構(gòu)之間的歐氏環(huán)；一通過一曲柄軸連接到公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面上的驅(qū)動(dòng)裝置，能夠與歐氏環(huán)一起使公轉(zhuǎn)渦卷產(chǎn)生公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。具體地，歐氏環(huán)的構(gòu)成為至少其允許公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面及框架結(jié)構(gòu)在其上滑動(dòng)的滑動(dòng)表面由一種基體材料和包含在該基體材料內(nèi)的硅制成，在所述滑動(dòng)表面上的硅的表面被制成平表面，制成平表面的硅部分與歐氏環(huán)的整個(gè)滑動(dòng)面積的比率在3％至20％的范圍內(nèi)，最好是5％至15％。
采用上述結(jié)構(gòu)，可以提高十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)的滑動(dòng)表面的抗磨損性能。而且，在位于歐氏環(huán)的滑動(dòng)表面上的硅表面被制成平表面的情形中，由于與硅相比，基體材料被略微地切斷一部分，因此在位于由如此切削形成的每一硅顆粒之間的每一凹槽部分內(nèi)會(huì)形成潤滑油膜或油層。以此方式，能夠適當(dāng)?shù)貙櫥捅３衷谶@些凹槽部分內(nèi)，因而可以有效地防止(作為十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)的對應(yīng)部件的)公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面上的磨損及(也是作為十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)的對應(yīng)部件的)渦卷壓縮機(jī)的框架結(jié)構(gòu)的磨損。此時(shí)，如果基體材料內(nèi)包含太多的硅，則基體材料的(由切削形成的)凹槽部分的面積將變小，使得難于將潤滑油保持在這些凹槽部分內(nèi)。另一方面，如果基體材料包含有太少的硅，將不能在基體材料的滑動(dòng)表面上保持理想的抗磨損性能。為此，本發(fā)明中，制成平表面的硅部分與基體材料的整個(gè)滑動(dòng)面積的比率在3％至20％的范圍內(nèi)，最好是5％至15％。
而且，根據(jù)本發(fā)明，硅是硅顆粒形式的初始晶體硅(initial crystalsilicon)，其尺寸為100微米或更小，最好是50微米或更小。如果顆粒尺寸太大，(由切削形成的)凹槽部分的面積將變小，使得難于將潤滑油保持在這些凹槽內(nèi)。為此，硅顆粒被制成100微米或更小，最好是50微米或更小。而且，原始晶體硅的硬度高而且具有極好的抗磨損性能。
制成十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)的基體材料可以是一種含鋁金屬。
而且，十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)可以經(jīng)由鍛造或模鑄制成。以此方式，可以低成本、高生產(chǎn)率地生產(chǎn)歐氏環(huán)。


圖1是一局部剖開的正視圖，示出了本發(fā)明的渦卷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)。
圖2是一縱向剖視圖，示出了渦卷壓縮機(jī)中所用的公轉(zhuǎn)渦卷。
圖3是沿圖1中的線A-A看的示意圖，示出了支撐渦卷壓縮機(jī)的框架結(jié)構(gòu)，其中從圖1所示的狀態(tài)中去掉了其公轉(zhuǎn)渦卷和歐氏環(huán)。
圖4是一歐氏環(huán)的透視圖。
圖5是一歐氏環(huán)的平面視圖。
圖6是一放大的截面圖，示出了歐氏環(huán)上的突出部(歐氏鍵)的構(gòu)成。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的一最佳實(shí)施例。
圖1示出了本發(fā)明的渦卷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)。渦卷壓縮機(jī)10大體上包括，作為其關(guān)鍵或主要部件的，一固定在渦卷壓縮機(jī)的框架結(jié)構(gòu)11內(nèi)的固定渦卷12，一與固定渦卷12位置相對的公轉(zhuǎn)渦卷13，一位于公轉(zhuǎn)渦卷13和框架結(jié)構(gòu)11之間的十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)14，和一驅(qū)動(dòng)單元或裝置(未示出)，該單元或裝置通過曲軸15連接到公轉(zhuǎn)渦卷13上，通過與歐氏環(huán)14的共同作用使公轉(zhuǎn)渦卷13擺動(dòng)或作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。具體地，固定渦卷12具有一圓形的底板12A，其上形成有螺旋卷結(jié)構(gòu)12B。類似地，公轉(zhuǎn)渦卷13也具有一圓形的底板13A，其上也形成有螺旋卷結(jié)構(gòu)13B。事實(shí)上，固定渦卷12和公轉(zhuǎn)渦卷13的設(shè)置方式為螺旋卷結(jié)構(gòu)12B和螺旋卷結(jié)構(gòu)13B彼此相互嚙合。以此方式，借助于公轉(zhuǎn)渦卷13的擺動(dòng)或公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，壓縮經(jīng)入口17從入口管16吸入的流體，進(jìn)而使被壓縮的流體通過位于底板12A的中心的排出口18排出至上部空間19。隨后，排至上部空間19的流體通過排出管20被引導(dǎo)至壓縮機(jī)的外部。
位于公轉(zhuǎn)渦卷13和框架結(jié)構(gòu)11之間的歐氏環(huán)14由圖4所示的環(huán)狀件構(gòu)成，其一側(cè)(上表面?zhèn)?具有兩個(gè)突出部(歐氏鍵)14A、14A，其另一側(cè)(下表面?zhèn)?具有另外的兩個(gè)突出部(歐氏鍵)14B、14B。事實(shí)上，突出部14A、14A布置在環(huán)狀件的一直徑方向上，而突出部14B、14B布置在環(huán)狀件的另一直徑方向上。而且，突出部14A、14A和突出部14B、14B都位于環(huán)狀件的圓周上，每兩個(gè)相鄰的突出部之間的角度間隔為90度。換言之，如圖5所示，如果用一直線L2將兩個(gè)突出部14A、14A彼此連接起來，用另一直線L1將另外兩個(gè)突出部14B、14B也彼此連接起來，則在兩直線L1和L2之間將形成90度的直角。
而且，如圖2所示，在公轉(zhuǎn)渦卷13的底板13A的后表面上形成有槽(歐氏鍵槽)13C。歐氏環(huán)14的突出部14A可自由滑動(dòng)地嚙合在槽13C內(nèi)。另一方面，如圖3所示，在框架底板11A上形成有槽(歐氏鍵槽)11B，歐氏環(huán)14的突出部14B可自由滑動(dòng)地嚙合在槽11B內(nèi)。另外，如圖1所示，一凸臺部13D形成在公轉(zhuǎn)渦卷13的底板13A的后表面上的一偏心位置上，而曲柄軸15的頂端上的曲柄銷15A稍微可移動(dòng)地嚙合在凸臺部13D內(nèi)。
再次參照附圖1，附圖標(biāo)記21代表一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐曲柄軸15的軸承件，附圖標(biāo)記22代表曲柄軸15上的配重。還有附圖標(biāo)記23代表一密封容器。構(gòu)成本發(fā)明的渦卷壓縮機(jī)的各部件均容納在該密封容器23內(nèi)。
具有上述結(jié)構(gòu)的渦卷壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中，將有一轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩施加在公轉(zhuǎn)渦卷13上。此時(shí)，歐氏環(huán)14借助于歐氏環(huán)14的突出部14A、14B嚙合入形成在框架結(jié)構(gòu)11上的槽11B及相同的突出部14A、14B嚙合入形成在公轉(zhuǎn)渦卷13的底板13A的后表面上的槽13C內(nèi)而接受這樣一轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，從而阻止公轉(zhuǎn)渦卷13的自轉(zhuǎn)。由此，如圖5所示，在垂直于突出部14A和14B的滑動(dòng)方向的方向上，在歐氏環(huán)14的突出部14A、14B上，會(huì)有一氣體載荷及離心載荷(圖中以F表示)起作用，作為接受和阻止轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩的力。
在本實(shí)施例中，所述的氣體載荷及離心載荷或離心力均作用在歐氏環(huán)的突出部14A、14B上。這些載荷和力的作用使突出部14A、14B和框架結(jié)構(gòu)11的槽11B或公轉(zhuǎn)渦卷13的槽13C產(chǎn)生磨損。為了防止這樣的磨損，根據(jù)本實(shí)施例，可以將突出部14A和14B保持在如圖6所示的狀態(tài)。具體地，突出部14A和14B由一種基體材料31制成，其中包有硅顆粒32，而(位于作為在其上滑動(dòng)的對應(yīng)部件的滑動(dòng)表面的基體材料表面上的)每一硅顆粒32的表面32A被制成一平表面。實(shí)際中，制成為平表面的硅顆粒部分32與十字聯(lián)軸節(jié)的整個(gè)滑動(dòng)表面的比率在3％至20％的范圍內(nèi)，最好是5％至15％。而且，在基體材料的滑動(dòng)表面上的硅顆粒32是由具有高硬度、顆粒尺寸為100微米或更小，最好為50微米或更小的初始晶體硅構(gòu)成。也就是，硅顆粒的最大尺寸為100微米或更小，最好是50微米或更小。另外，基體材料31由一種包含有鋁和硅的共晶鋁組成。
當(dāng)位于基體材料的滑動(dòng)表面上的硅顆粒32的表面32A被制成平表面時(shí)，由于基體材料31與硅顆粒相比相對較軟，所以基體材料31比硅顆粒更容易被切去。因此，硅顆粒32的表面比基體材料31的表面略微高一些。換言之，硅顆粒32的表面從基體材料31的表面略微突出。而且，由于在基體材料31上的(由硅顆粒之間的切削而形成的)凹槽部分內(nèi)保留有潤滑油，因此不僅可以防止突出部14A和14B的磨損，而且還可以防止(作為對應(yīng)部件的)公轉(zhuǎn)渦卷13和槽13C以及框架結(jié)構(gòu)11的槽11B的磨損。此時(shí)，如果基體材料包含有太多的硅顆粒，則基體材料31上的(由切削形成的)凹槽部分的面積將變得更小，使得難于在凹槽部分保存潤滑油。另一方面，如果基體材料中含有的硅顆粒太少，則不可能在基體材料的滑動(dòng)表面上保持所需的抗磨損性能。為此，在本實(shí)施例中，制成平表面的硅顆粒部分與十字聯(lián)軸節(jié)的整個(gè)滑動(dòng)表面的比率為在3％至20％的范圍內(nèi)，最好是5％至15％。
另一方面，以下將解釋硅顆粒的顆粒尺寸應(yīng)該為100微米或更小(最好是50微米或更小)的原因。也就是，如果顆粒尺寸太大，(由切削形成的)的凹槽部分的總體面積將變小，使得難于在凹槽部分內(nèi)保持潤滑油。本發(fā)明中所用的形成硅顆粒的材料是一種高硬度且具有極好的抗磨損性能的初始晶體硅。
可鍛造或模鑄一種合適的材料以形成歐氏環(huán)14。以此方式，可以高產(chǎn)量低成本地生產(chǎn)歐氏環(huán)。
雖然在本實(shí)施例中僅歐氏環(huán)14的突出部14A和14B被制成圖6所示的結(jié)構(gòu)，但也可以是將整個(gè)歐氏環(huán)14制成圖6所示的結(jié)構(gòu)，另外，也可以將突出部14A和14B制成僅其對應(yīng)部件在其上滑動(dòng)的滑動(dòng)表面具有圖6所示的結(jié)構(gòu)。
而且，還可以利用包含有硅顆粒的基體材料制成歐氏鍵槽的滑動(dòng)表面。
如上所述，利用本發(fā)明可以提高十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)及其對應(yīng)部件的抗磨損性。
權(quán)利要求
1.一種渦卷壓縮機(jī)，包括一具有一底板和一形成在該底板上的螺旋卷結(jié)構(gòu)的固定渦卷；一具有一底板和一形成在該底板上的螺旋卷結(jié)構(gòu)的公轉(zhuǎn)渦卷，所述公轉(zhuǎn)渦卷的設(shè)置方式為使該公轉(zhuǎn)渦卷的螺旋卷結(jié)構(gòu)與所述固定渦卷的螺旋卷結(jié)構(gòu)相嚙合；一位于公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面和一框架結(jié)構(gòu)之間的十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)；和一通過一曲柄軸連接到公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面上的驅(qū)動(dòng)裝置，它能夠與歐氏環(huán)一起使公轉(zhuǎn)渦卷產(chǎn)生公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其特征在于，歐氏環(huán)的構(gòu)成為至少其允許公轉(zhuǎn)渦卷的底板的后表面及框架結(jié)構(gòu)在其上滑動(dòng)的滑動(dòng)表面由一種基體材料和包在該基體材料內(nèi)的硅制成，在所述滑動(dòng)表面上的硅的表面被制成平表面，制成平表面的硅部分與歐氏環(huán)的整個(gè)滑動(dòng)面積的比率在3％至20％的范圍內(nèi)，最好是5％至15％。
2.如權(quán)利要求1所述的渦卷壓縮機(jī)，其特征在于所述硅是一種硅顆粒形式的初始晶體硅，其顆粒尺寸為100微米或更小，最好是50微米或更小。
3.如權(quán)利要求1所述的渦卷壓縮機(jī)，其特征在于所述硅表面從所述基體材料的表面突出。
4.如權(quán)利要求1所述的渦卷壓縮機(jī)，其特征在于所述構(gòu)成歐氏環(huán)的基體材料包含鋁。
5.如權(quán)利要求1所述的渦卷壓縮機(jī)，其特征在于所述歐氏環(huán)通過鍛造制成。
6.如權(quán)利要求1所述的渦卷壓縮機(jī)，其特征在于所述歐氏環(huán)由模鑄制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的渦卷壓縮機(jī),包括一固定渦卷和一公轉(zhuǎn)渦卷,及一能使公轉(zhuǎn)渦卷產(chǎn)生公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的十字聯(lián)軸節(jié)。十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)被制成使其對應(yīng)部件在其上滑動(dòng)的滑動(dòng)表面由一種包含有硅顆粒的基體材料制成,而(在作為對應(yīng)部件在其上滑動(dòng)的滑動(dòng)表面的基體材料的表面上的)每一硅顆粒的表面被制成為平表面。實(shí)施時(shí),制成為平表面的硅部分與十字聯(lián)軸節(jié)的整個(gè)滑動(dòng)面積的比率在3%至20%的范圍內(nèi),最好是5%至15%。采用本發(fā)明的渦卷結(jié)構(gòu)可以提高渦卷壓縮機(jī)內(nèi)的十字聯(lián)軸節(jié)的歐氏環(huán)及其對應(yīng)部件的抗磨損性能。
文檔編號F01C17/06GK1376864SQ0211923
公開日2002年10月30日 申請日期2002年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月19日
發(fā)明者今村浩幸, 櫻井和夫, 田中慶治, 大石康郎, 深津清, 林元司, 中村真也, 竹中章 申請人:日立空調(diào)系統(tǒng)株式會(huì)社, 大豐工業(yè)株式會(huì)社