專利名稱：旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用二氧化碳作為冷卻介質(zhì)，采用聚二醇潤(rùn)滑劑或者聚-α-烯烴，或者礦物油作為潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及防止?jié)L輪及葉片異常磨損、具有提高可靠性的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)適用的滾輪及葉片的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
冰箱、自動(dòng)售貨機(jī)以及商品陳列柜用的壓縮機(jī)以及家用、辦公用空調(diào)機(jī)用的壓縮機(jī)，作為現(xiàn)有技術(shù)的冷卻介質(zhì)大多使用二氯二氟甲烷(R12)及氯二氟甲烷(R22)。這種R12和R22由于具有破壞臭氧的潛在可能性，當(dāng)排放到大氣中到達(dá)地球上空的臭氧層時(shí)，會(huì)有破壞臭氧層的問題，從而氟里昂就成為被限制使用的對(duì)象。這種臭氧層的破壞是由于冷卻介質(zhì)中的氯(Cl)引起的。因此，目前正在研究用不含氯的冷卻介質(zhì)，例如R32、R125及R134等的HFC系冷卻介質(zhì)，或者丙烷、丁烷等碳?xì)浠衔镱惱鋮s介質(zhì)，以及二氧化碳、氨等自然冷卻介質(zhì)作為替代冷卻介質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的課題，其目的是提供一種在采用作為自然冷卻介質(zhì)的二氧化碳作為冷卻介質(zhì)的壓縮機(jī)中，用以聚二醇潤(rùn)滑劑或者聚-α-烯烴作為潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油、并防止?jié)L輪和葉片異常磨損的高可靠性的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。
為了解決該課題進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)在把現(xiàn)有技術(shù)中葉片前端與滾輪外周的接觸面的曲率半徑基本上等于葉片寬度尺寸值的情況加以改變，特別是，作為替代冷卻介質(zhì)采用作為自然冷卻介質(zhì)的二氧化碳的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)中，通過在確保葉片和滾輪的滑動(dòng)接觸部分的滑動(dòng)接觸面的范圍內(nèi)使曲率半徑大于葉片的寬度尺寸的同時(shí)，采用以聚二醇潤(rùn)滑劑或者聚-α-烯烴，或者礦物油作為潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油，在使赫茲應(yīng)力降低的同時(shí)使滑動(dòng)距離加大，將應(yīng)力分散使葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部分的溫度降低，所以不必對(duì)葉片進(jìn)行高價(jià)的鍍敷處理，只要進(jìn)行廉價(jià)的氮化處理(NV氮化、滲硫氮化、游離基氮化)，就可以獲得充分降低滾輪的外周面和葉片的磨損的效果，防止?jié)L輪與葉片的異常磨損，可以提高旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的可靠性，從而完成本發(fā)明。
圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的雙缸式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的斷面結(jié)構(gòu)說明圖。
圖2是表示圖1所示的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的油缸、滾輪、葉片等關(guān)系的斷面說明圖。
圖3是圖1所示的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的葉片的說明圖。
圖4是表示圖1所示的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的滾輪與葉片的關(guān)系的斷面說明圖。
圖5是表示圖1所示的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心，滾輪中心與葉片的曲率半徑的中心等的關(guān)系的斷面說明圖。
圖6是表示圖1所示的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的制冷回路的說明圖。標(biāo)號(hào)說明a…旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī) b…冷凝器c…膨脹裝置 d…蒸發(fā)器1…旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī) 31，32…油缸23…吸入口35…排出口26…曲柄部38…滾輪40…葉片在所有圖中，用標(biāo)號(hào)1表示旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，它配備有圓筒狀密閉容器10，容納在密閉容器10內(nèi)的電動(dòng)機(jī)20及壓縮裝置30。電動(dòng)機(jī)20具有固定在密閉容器內(nèi)壁上的定子22及轉(zhuǎn)子24，安裝在轉(zhuǎn)子24的中心上的旋轉(zhuǎn)軸25可自由轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在將油壓缸31、32的開口部閉鎖的二個(gè)平板33、34上。在旋轉(zhuǎn)軸25的一部分上形成偏心設(shè)置的曲柄部26，油壓缸31、32配設(shè)在兩個(gè)平板33、34的內(nèi)部。所述油壓缸31、32(下面將描述油壓缸32)具有和旋轉(zhuǎn)軸25的軸線相同的軸線。在該油壓缸32的周壁部上，設(shè)置冷卻介質(zhì)的吸入口23與排出口35。
在油壓缸32內(nèi)裝備環(huán)狀滾輪38。該滾輪38，其內(nèi)周面38B與曲柄部26的外周面26A接觸，滾輪38的外周面38A與油壓缸32的內(nèi)周面32B接觸。在油壓缸32內(nèi)設(shè)置可自由滑動(dòng)的葉片40，葉片40的前端與滾輪38的外周面38A接觸。將葉片40向滾輪38加載，同時(shí)，通過向葉片40的背面導(dǎo)入壓縮的冷卻介質(zhì)，將葉片的前端與滾輪38可靠地密封。將該葉片40、滾輪38、油壓缸32及將油壓缸32閉塞的平板34等圍繞起來(lái)，形成壓縮室50。在該旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)1內(nèi)，作為潤(rùn)滑油，例如使用以聚二醇潤(rùn)滑油或聚乙烯醚等作為基礎(chǔ)油。
另外，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸25在圖2的中線逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾輪38也在油缸32內(nèi)偏心旋轉(zhuǎn)，壓縮從吸入口23吸入的冷卻介質(zhì)氣體，并從排出口35排出。在這種吸入-壓縮-排出過程中，在滾輪38與葉片40的接觸部分產(chǎn)生壓緊力Fv。
在現(xiàn)有技術(shù)中，使該葉片40的前端與滾輪38的外周面38A的接觸面40A形成具有曲率半徑Rv的圓弧狀。該曲率半徑Rv具有與葉片40的寬度尺寸T基本上相等的數(shù)值，相當(dāng)于滾輪38的半徑尺寸的約1/10～1/3左右。同時(shí)，作為滾輪38的材料采用鑄鐵或淬火的鑄鐵合金，對(duì)于葉片40的材料，主要采用不銹鋼或工具鋼或者對(duì)它們進(jìn)行氮化處理等表面化的材料。特別是，作為葉片材料，一般具有高的硬度和韌性。
滾輪38與葉片40的接觸狀態(tài)，如圖4所示，可以取代具有不同曲率的圓筒彼此之間接觸的問題。在這種狀態(tài)下，當(dāng)輪38和葉片40兩個(gè)彈性體借助葉片40的壓緊力Fv被壓緊時(shí)，一般說來(lái)，它們不是點(diǎn)或線接觸，而是面接觸，這時(shí)的彈性接觸面的長(zhǎng)度d由下面所述的(7)式計(jì)算，同時(shí)，在接觸部分產(chǎn)生的由下面公式(9)表示的赫茲(ヘルツ)應(yīng)力Pmax(kgf/cm2)(赫茲的彈性接觸理論)。
Pmax＝4/π·Fv/L/d…式(9)(在式(9)中的fv，L，d和式(6)，式(7)中相同)。
當(dāng)進(jìn)行這種面接觸，赫茲應(yīng)力增大時(shí)，對(duì)使用分子中不含氯的冷卻介質(zhì)，對(duì)作為潤(rùn)滑油采用聚二醇潤(rùn)滑劑或聚乙烯醚為基礎(chǔ)油的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的葉片進(jìn)行氮化處理及CrN的離子鍍等的表面處理以提高耐磨性能，但是，氮化處理的耐磨性不足，同時(shí)CrN的離子鍍，有鍍層剝離的危險(xiǎn)，與此同時(shí)，還存在著生產(chǎn)成本高的問題。
為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的主要特征為它配備有用配管依次連接壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置、蒸發(fā)器等的制冷回路，用二氧化碳作為冷卻介質(zhì)，采用聚二醇潤(rùn)滑劑，聚-α-烯烴，或者礦物油作為潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油。同時(shí)，它具有配備有吸入口和排出口的油缸，具有配置在油缸軸線上的曲柄部的旋轉(zhuǎn)軸，配置在曲柄部與軸油缸之間、偏心旋轉(zhuǎn)的滾輪，以及在設(shè)于油缸上的槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)與滾輪外周面滑動(dòng)接觸的葉片，在葉片和滾輪的滑動(dòng)接觸部的曲率半徑(Rv)(cm)由下面的式(1)表示T＜Rv＜Rr…(1)其中，在式(1)中，T表示葉片的厚度(cm)，Rr表示與葉片滑動(dòng)接觸的滾輪的外周曲率半徑(cm)。
如上所述，在采用分子中不含氯的冷卻介質(zhì)及采用聚二醇潤(rùn)滑劑或聚-α-烯烴作為潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油，可以在確保葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部的滑動(dòng)接觸面的同時(shí)，減少赫茲應(yīng)力，加大滑動(dòng)距離(ev)分散應(yīng)力，降低葉片與滾輪接觸部的溫度，可以防止?jié)L輪與葉片的異常磨損。
而且上述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，對(duì)葉片不必進(jìn)行高價(jià)的鍍敷處理，只用廉價(jià)的氮化處理(NV氮化、硫氮化、游離基氮化)就可以獲得充分減輕滾輪外周面和葉片的磨損的效果，可靠性高。
此外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的第二特征為除上面所述外，為確保葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部滑動(dòng)接觸面，在令旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心(O1)與滾輪中心(O2)的偏心量(cm)為E，令聯(lián)結(jié)葉片曲率半徑(Rv)的中心(O3)與滾輪中心(O2)的直徑(L1)與聯(lián)結(jié)中心(O3)與旋轉(zhuǎn)中心(O1)的直線(L1)的夾角為α，直線(L1)與滾輪外周面的交點(diǎn)和直線(L2)與滾輪外周的交點(diǎn)之間是滑動(dòng)距離為ev時(shí)，T、Rv、Rr、E、α、ev具有用下面的公式(2)～(4)所表示的關(guān)系。
T＞2·Rv·E/(Rv+Rr)……………式(2)sinα＝E/(Rv+Rr)…………………式(3)ev＝Rv·E/(Rv+Rr)………………式(4)按上述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，可確保葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部處的滑動(dòng)接觸面。
此外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的第三特征為除上面提及的內(nèi)容外，還考慮到高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的彈性接觸，為確保葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部的滑動(dòng)接觸面，當(dāng)令葉片的高度為L(zhǎng)(cm)，令葉片和滾輪的縱向彈性模量分別為E1、E2(kgf/cm2)令葉片與滾輪的泊松比(Poisson比)分別為υ1、υ2，令設(shè)計(jì)壓力為ΔP(kgf/cm2)，令用式(5)計(jì)算的等價(jià)半徑(cm)為ρ，用式(6)計(jì)算的葉片壓緊力為Fv(kgf)，利用它們用式(7)計(jì)算出來(lái)的彈性接觸面的長(zhǎng)度為d時(shí)，T、Rv、Rr、E、d具有下面的式(8)表示的關(guān)系。
1/ρ＝1/Rv+1/Rr………………式(5)[其中，ρ表示等價(jià)半徑(cm)，Rv表示葉片的曲率半徑(cm)，Rr表示與葉片滑動(dòng)接觸的滾輪的外周曲率半徑(cm)。]Fv＝T·L·ΔP………………………式(6)[其中，F(xiàn)v表示葉片的壓緊力kgf，T表示葉片的厚度(cm)，L表示葉片的高度(cm)，ΔP表示運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的設(shè)計(jì)壓力(kgf/cm2)。]d＝4{((1-υ12)/πE1+(1-υ22)πE2)·Fv·ρ/L}1/2…………式(7)[其中，E1為葉片的縱向彈性模量(kg/cm2)，E2為滾輪的縱向彈性模量(kg/cm2)，υ1為葉片的泊松比，υ2為滾輪的泊松比，L為滾輪的高度(cm)，F(xiàn)v為用(6)式計(jì)算出來(lái)的葉片的壓緊力(kgf)，ρ為用(5)式計(jì)算出來(lái)的等價(jià)半徑(cm)。]T＞[2·Rv·E/(Rv+Rr)+d……………式(8)[其中，在(8)式中，T、Rv、Rr、E表示和式(1)，式(2)相同的內(nèi)容。]按上述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，即使在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也可以確保葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部的滑動(dòng)接觸面。
此外，本發(fā)明旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的第四特征為除上述的特征之外，葉片是用縱向彈性模量為1.96×105～2.45×105N/mm2鐵系的材料制成的。
這樣上述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，在力圖降低考慮的彈性形變的應(yīng)力，可提高葉片的耐磨性能。
此外，通過在葉片的最外層表面處理形成以Fe和N為主成分的化合物層，在其下部進(jìn)行氮化處理形成以Fe和N為主成分的擴(kuò)散層，可提高葉片的耐磨性能。
除上述處理外也可以通過在葉片表面上僅進(jìn)行氮化處理形成以Fe和N為主成分的擴(kuò)散層。這也可提高葉片的耐磨性能。
它也可以，通過處理，使葉片的最外層表面形成以Fe和S為主體的化合物層，在其下部形成以Fe-N為主體的擴(kuò)散層的氮化處理的處理。經(jīng)過這種處理可提高葉片的耐磨性能。
也可以，進(jìn)行表面的氮化處理，在葉片的最外層表面上形成以Fe和N為主成分的化合物層，在其下部形成以Fe和N為主成分的擴(kuò)散層，并至少對(duì)于葉片將側(cè)面的Fe和N為主成分的化合物層除去。這樣，可提高葉片的耐磨性能。
除上述特征外，通過氮化處理，在葉片的最外層表面上形成以Fe和S為主體的化合物層，在其下部進(jìn)行形成以Fe-N為主體的擴(kuò)散層的氮化處理，至少將葉片除去側(cè)面的以Fe和S為主成分的化合物層。這樣也可提高葉片的耐磨性能。
此外，除上述特征外，與葉片厚度接觸的滾輪的材料為縱向彈性模量為9.8×104～1.47×105N/cm2的鐵系材料。
可以力圖減輕考慮的彈性形變的應(yīng)力，可提高滾輪的耐磨性能。
此外，基礎(chǔ)油的動(dòng)粘度在40℃時(shí)為30～120mm2/s。這可以使旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)具有維持低的電力消耗的同時(shí)還減輕磨損的效果，可靠性高。
具體實(shí)施例方式
圖6表示依次將以聚二醇潤(rùn)滑劑或聚-α-烯烴作為潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油、以在蒸發(fā)汽化的HFC系冷卻介質(zhì)等分子中不含氯的、例如作為自然冷卻介質(zhì)的二氧化碳為例的壓縮二氧化碳的本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，將所述冷卻介質(zhì)冷凝液化的冷凝器b、將所述冷卻介質(zhì)的壓力減小的膨脹裝置c、使液化的冷卻介質(zhì)蒸發(fā)的蒸發(fā)器d用冷卻介質(zhì)管連接起來(lái)形成的制冷回路的例子。
在圖5中，當(dāng)令旋轉(zhuǎn)軸25的旋轉(zhuǎn)中心(O1)與滾輪38的滾輪中心(O2)的偏心量(cm)為E、聯(lián)結(jié)葉片40的曲率半徑(Rv)的中心(O3)與滾輪中心(O2)的直線(L1)與聯(lián)結(jié)中心(O3)和旋轉(zhuǎn)軸25的旋轉(zhuǎn)中心(O1)的直線(L2)的夾角為α、直線(L1)與滾輪38的外周面38A的交點(diǎn)和直線(L2)與滾輪38的外周面38A的交點(diǎn)之間的滑動(dòng)距離為ev時(shí)，則可用前面的公式(4)計(jì)算ev。
當(dāng)具體地設(shè)定葉片40在它與滾輪的滑動(dòng)接觸部分處的曲率半徑(Rv)，葉片的厚度(T)，與葉片40滑動(dòng)接觸的滾輪38的外周曲率半徑(Rr)、偏心量(E)、葉片40和滾輪38的縱向彈性模量分別為E1、E2，葉片40和滾輪38的泊松比分別為υ1、υ2，設(shè)計(jì)壓力為ΔP時(shí)，則ρ用上面的式(5)計(jì)算，葉片的壓緊力Fv由上面的(6)式計(jì)算，彈性接觸面的長(zhǎng)度d由上面的式(7)計(jì)算，赫茲應(yīng)力Pmax由上面的(9)式計(jì)算。
例如，在油缸內(nèi)徑39mm×高14mm，偏心量(E)2.88mm，排除容積4.6cc×2的雙缸式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)中，T、Rr、E1、E2、υ1、υ2、ΔP為表1所示的值，同時(shí)使Rv分別為3.2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、16.6mm(與Rr相同)進(jìn)行變化時(shí)，ρ、Fv、d、ev(T-ev-d)/2、Pmax等的計(jì)算結(jié)果列于表1。
表115F新旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)CO2計(jì)算尺寸、材質(zhì)各種因素
計(jì)算結(jié)果
100％91％ 84％ 81％ 78％ 70％ 66％ 57％從表1可以看出，赫茲應(yīng)力Pmax在T＝Rv時(shí)作為100％的話，隨著Rv增加，Pmax減少；另一方面，ev(滑動(dòng)距離)增加，在Rv＝10mm時(shí)赫茲應(yīng)力Pmax變?yōu)?6％，ev約為2.3倍。然而，可以看出，當(dāng)Rv＝16.6mm＝Rr時(shí)，赫茲應(yīng)力Pmax變?yōu)?7％，而(T-ev-d)/2≈0.16，很難保證葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部分的滑動(dòng)接觸面。
從以上結(jié)果可以看出，當(dāng)Rv處于由前面的公式(1)所表示的T＜Rv＜Rr的范圍內(nèi)時(shí)，可以在確保葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部分處的滑動(dòng)接觸面的同時(shí)，減少赫茲應(yīng)力，加大滑動(dòng)距離(ev)將應(yīng)力分散，降低葉片與滾輪滑動(dòng)接觸部分的溫度，防止?jié)L輪與葉片的異常磨損。
對(duì)于葉片不必進(jìn)行高價(jià)的鍍敷處理。利用廉價(jià)的氮化處理(NV氮化、滲硫氮化、游離基氮化)也可以充分地獲得減輕滾輪的外周面及葉片的磨損效果，可提供高可靠性的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。
當(dāng)T處于前面的(2)式表示的T＞2·Rv·E/(Rv+Rr)的范圍內(nèi)時(shí)，可以安全地確保葉片和滾輪的滑動(dòng)接觸部分的滑動(dòng)接觸面。
當(dāng)T處于前面的(8)式表示的T＞2·Rv·E/(Rv+Rr)+d的范圍內(nèi)時(shí)，即使在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也可以確保葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部分的滑動(dòng)接觸面。
葉片用縱向彈性模量1.96×105～2.45×104N/mm2的鐵系材料形成，但當(dāng)彈性模量過小時(shí)，葉片磨損性能不足，過大時(shí)，不能獲得足夠的彈性變形，不能降低應(yīng)力因而不能獲得耐磨性能。
通過僅生成以Fe和N為主成分的擴(kuò)散層的氮化處理而對(duì)葉片表面進(jìn)行處理，通過在葉片的最外層表面上形成以Fe和N為主成分的化合物層，其下部形成以Fe和N為主成分的擴(kuò)散層的氮化處理而對(duì)葉片進(jìn)行處理，以及通過在最外層表面生成以Fe和S為主成分的化合物層，在其下部生成Fe-N擴(kuò)散層的氮化處理而對(duì)葉片表面進(jìn)行處理所得到的葉片，對(duì)于增加葉片的耐磨性能是有效的，如特開平10-141269號(hào)公報(bào)，特開平11-217665號(hào)公報(bào)，特開平5-73918號(hào)公報(bào)等所公開的那樣。但是，在HFC冷卻介質(zhì)下其耐磨性不足。
因此，在本發(fā)明中，通過利用前面的公式(1)～(8)，計(jì)算在葉片與滾輪的滑動(dòng)部分的葉片的曲率半徑(Rv)，并且同時(shí)對(duì)具有這種曲率半徑(Rv)的形狀的葉片進(jìn)行上面所述的處理，就可以獲得更高的耐磨性能。
此外，通過使葉片的最外層表面形成以Fe和N為主成分的化合物層，在其下部形成以Fe和N為主成分的擴(kuò)散層的氮化處理，以及進(jìn)行至少把葉片的側(cè)面的以Fe和N為主成分的化合物層除去或者使葉片的最外層表面形成以Fe和S為主體的化合物層，在其下部形成以Fe-N為主體的擴(kuò)散層的氮化處理，除去葉片的至少側(cè)面的Fe和S為主成分化合物層，對(duì)于因處理引起的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的變化所造成的尺寸的變化，可通過用于尺寸再調(diào)整的研磨等，即使除去化合物層也可獲得高耐磨性能。
與葉片滑動(dòng)接觸的滾輪的材料用縱向彈性模量9.81×104～1.47×105N/mm2的鐵系材料形成，當(dāng)縱向彈性模量過小時(shí)，滾輪的耐磨性能不足，當(dāng)其過大時(shí)，不能預(yù)期獲得彈性形變，不能使葉片與滾輪之間的應(yīng)力降低，從而不能獲得高的耐磨性能。
在本發(fā)明中，用于以二氧化碳為冷卻介質(zhì)的形狀壓縮機(jī)的、由聚二醇潤(rùn)滑劑、或者聚-α-烯烴、或者礦物油構(gòu)成的基礎(chǔ)油的動(dòng)粘度沒有特定的限制。但是，基礎(chǔ)油的動(dòng)粘度優(yōu)選地在40℃為30～120mm/s。當(dāng)基礎(chǔ)油的動(dòng)粘度不足30mm/s時(shí)，有可能不能防止滑動(dòng)部的磨損，當(dāng)超過120mm2/s時(shí)，消耗的電力過大，有可能不夠經(jīng)濟(jì)。
因此，按本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，可獲得充分減輕滾輪外周面和葉片的磨損的效果，提高滾輪和葉片的耐磨性能，可靠性高。
同時(shí)，本發(fā)明并不限于實(shí)施例，在不超出權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，在備有依次用配管連接的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置、蒸發(fā)器的制冷回路，以二氧化碳作為冷卻介質(zhì)，采用聚二醇潤(rùn)滑劑、聚-α-烯烴、或者礦物油作為潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)中，其特征為它包括有吸入口和排出口的油缸，具有配置在油缸軸線上的曲柄部的旋轉(zhuǎn)軸，配置在曲柄部和油缸之間的偏心旋轉(zhuǎn)的滾輪，在設(shè)于油缸上的槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)與滾輪的外周面滑動(dòng)接觸的葉片，所述葉片在其與滾輪的滑動(dòng)接觸部分處的曲率半徑(Rv)(cm)由下面的式(1)表示T＜Rv＜Rr…………………………………式(1)式(1)中，T為葉片的厚度(cm)，Rr為與葉片滑動(dòng)接觸的滾輪的外周曲率半徑(cm)。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，其特征為為了確保在葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部分的滑動(dòng)接觸面，當(dāng)令旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心(O1)與滾輪中心(O2)的偏心量(cm)為E，令聯(lián)結(jié)葉片曲率半徑(Rv)的中心(O3)與滾輪中心(O2)的直線(L1)和聯(lián)結(jié)中心(O3)與旋轉(zhuǎn)中心(O1)的直線(L2)之間的夾角為α，令直線(L1)與滾輪外周面的交點(diǎn)和直線(L2)與滾輪的周面的交點(diǎn)之間的距離為ev時(shí)，則T、Rv、Rr、E、α，ev，具有由下面的式(2)～(4)所表示的關(guān)系T＞2·Rv·E/(Rv+Rr)……………………式(2)sinα＝E/(Rv+Rr)…………………………式(3)ev＝Rv·E/(Rv+Rr)………………………式(4)。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，其特征為考慮到高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的彈性接觸，為了確保葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部的接觸面，令葉片的高度為L(zhǎng)(cm)，令葉片和滾輪的縱向彈性模量分別為E1、E2(Kgf/cm2)，令葉片與滾輪的泊松比分別為v1、v2，令設(shè)計(jì)壓力為ΔP(Kgf/cm2)，令用(5)式計(jì)算的等價(jià)半徑為ρ(cm)，用式(6)計(jì)算的葉片的壓緊力為Fv(kgf)，令用它們以式(7)計(jì)算出來(lái)的彈性接觸面為d(cm)時(shí)，T、Rv、Rr、E、d具有以下面的式(8)表示的關(guān)系T＞[2·Rv·E/(Rv+Rr)]+d…………………式(8)(8)式中，T、Rv、Rr、E與式(1)、式(2)所表示的為相同的內(nèi)容，其中，1/ρ＝1/Rv+1/Rr………………式(5)其中，ρ表示等價(jià)半徑(cm)，Rv表示葉片的曲率半徑(cm)，Rr表示與葉片滑動(dòng)接觸的滾輪的外周曲率半徑(cm)。Fv＝T·L·ΔP…………………式(6)Fv表示葉片的壓緊力kgf，T表示葉片的厚度(cm)，L表示葉片的高度(cm)，Δp表示運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的設(shè)計(jì)壓力(kgf/cm2)。d＝4{((1-υ12)/πE1+(1-υ22)πE2)·Fv·ρ/L}1/2…………式(7)E1為葉片的縱向彈性模量(kg/cm2)，E2為滾輪的縱向彈性模量(kg/cm2)，υ1為葉片的泊松比，υ2為滾輪的泊松比，L為滾輪的高度(cm)，F(xiàn)v為用(6)式計(jì)算出來(lái)的葉片的壓緊力(kgf)，ρ為用(5)式計(jì)算出來(lái)的等價(jià)半徑(cm)。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，其特征為葉片由縱向彈性模量為1.96×105～2.45×105N/mm2的鐵系材料形成。
5.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，其特征為利用使葉片的最外層表面上形成以Fe和N為主成分的化合物層，在其下面形成以Fe和N為主成分的擴(kuò)散層的氮化處理而進(jìn)行處理。
6.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，其特征為利用葉片表面僅形成以Fe和N為主成分的擴(kuò)散層的氮化處理而進(jìn)行處理。
7.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，其特征為通過氮化處理，在葉片的最外層表面上生成以Fe和S為主體的化合物層，在其下面形成以Fe-N為主體的擴(kuò)散層。
8.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，其特征為進(jìn)行在葉片最外層表面形成以Fe和N為主成分的化合物層，在其下部形成以Fe和N為主成分的擴(kuò)散層的氮化處理，至少將葉片的側(cè)面的以Fe和N為主的化合物層除去。
9.如權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，其特征為通過氮化處理，在葉片的最外層表面形成以Fe和S為主體的化合物層，并在其下部形成以Fe-N為主體的擴(kuò)散層的氮化處理，將至少葉片的側(cè)面的Fe與S為主成分的化合物層除去。
10.如權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，其特征為與葉片滑動(dòng)接觸的滾輪的材料，用縱向彈性+模量為9.81×104～1.47×105N/mm2的鐵系材料形成。
11.如權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，其特征為基礎(chǔ)油的動(dòng)粘度在40℃時(shí)為30～120mm2/s。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種在利用以作為自然冷卻介質(zhì)的二氧化碳作為冷卻介質(zhì)的壓縮機(jī)中,以聚二醇潤(rùn)滑劑或聚－α－烯烴作為潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油,防止?jié)L輪與葉片的異常磨損、具有高可靠性的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。其方法是在用二氧化碳作為冷卻介質(zhì),使用聚二醇潤(rùn)滑劑、或聚－α－烯烴、或者礦物油為基礎(chǔ)油作為潤(rùn)滑油的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)中,采用在葉片與滾輪的滑動(dòng)接觸部處,曲率半徑(Rv)(cm)用下面的公式(1)表示的葉片:T<Rv<Rr…式(1)[其中,在式(1)中,T表示葉片的厚度(cm),Rr表示與葉片接觸的滾輪的外周曲率半徑(cm)]。
文檔編號(hào)F04C18/356GK1370930SQ0114251
公開日2002年9月25日 申請(qǐng)日期2001年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月14日
發(fā)明者松本兼三, 須永高史, 松浦大, 高橋康樹 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社