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旋转斜盘式压缩机.pdf

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旋转 斜盘式 压缩机
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摘要
申请专利号:

天狼影视CN02120494.2

申请日:

2002.05.21

公开号:

CN1386978A

公开日:

2002.12.25

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开|||实质审查的生效
IPC分类号: F04B27/08 主分类号: F04B27/08
申请人: 株式会社丰田自动织机;
发明人: 太田雅树; 樽谷知二; 仓挂浩隆; 平松修; 生川洁; 井上宜典
地址: 日本爱知县
优先权: 2001.05.21 JP 150406/01; 2001.11.16 JP 351107/01
专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 章社杲
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法律状态
申请(专利)号:

CN02120494.2

授权公告号:

|||||||||

法律状态公告日:

2005.01.26|||2003.03.19|||2002.12.25|||2002.08.21

法律状态类型:

天狼影视发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开|||实质审查的生效

摘要

一种旋转斜盘式压缩机,包括:旋转驱动轴;由驱动轴支撑的旋转斜盘,使得旋转斜盘倾斜于与驱动轴的旋转轴线正交的平面;壳体,其支撑驱动轴并使驱动轴相对于壳体可旋转但轴向不可移动,壳体具有多个气缸;多个活塞,各活塞均包括可与对应的气缸可滑动地接合的头部,以及可与旋转斜盘的相对表面的径向外部相接合的接合部分,各活塞在旋转斜盘的作用下往复运动;多个支承垫块,各支承垫块可在旋转斜盘和活塞上滑动;旋转斜盘由铁质材料制成,旋转斜盘的在多个支承垫块上滑动的滑动表面上形成有润滑薄膜;多个支承垫块中至少一个为由铁质材料制成的渗氮支承垫块,支承垫块的在旋转斜盘上滑动的至少一个滑动表面经过了软渗氮处理。

权利要求书

1: 一种旋转斜盘式压缩机,包括: 具有旋转轴线的旋转驱动轴(50); 由所述旋转驱动轴支撑的旋转斜盘(60),使得所述旋转斜盘倾斜 于与所述旋转驱动轴的所述旋转轴线正交的平面; 壳体(10,16,18),其支撑所述旋转驱动轴并使所述旋转驱动轴相对 于所述壳体可旋转且轴向不可移动,所述壳体具有多个气缸(12),所 述气缸位于与所述旋转驱动轴的所述旋转轴线径向隔开的各个周边部 分上,并沿平行于所述旋转驱动轴的方向延伸; 多个活塞(14),各所述活塞均包括可与一个对应的所述气缸可滑 动地接合的头部(70),以及可与所述旋转斜盘的相对表面的径向外部 相接合的接合部分(72),各所述活塞在与所述旋转驱动轴一起旋转的 所述旋转斜盘的作用下往复运动;和 多个支承垫块(76,78),各所述支承垫块设置在所述旋转斜盘的一 个所述相对表面和各所述活塞的所述接合部分之间,可在所述旋转斜 盘和所述活塞上滑动; 其中所述旋转斜盘由铁质材料制成,所述旋转斜盘的在所述多个 支承垫块上滑动的滑动表面(140,142)上形成有润滑薄膜(166); 其中所述多个支承垫块中的至少一个均为由铁质材料制成的渗 氮支承垫块,所述支承垫块的在所述旋转斜盘上滑动的至少一个滑动 表面(138)上经过了软渗氮处理。
2: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所有 的所述多个支承垫块均为渗氮支承垫块。
3: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,各所 述多个活塞均为单头活塞,与所述单头活塞的所述接合部分相接合的 所述多个支承垫块包括一对支承垫块(76,78),其分别位于所述旋转斜 盘的`所述相对表面和所述单头活塞的所述接合部分之间,其中至少一 个在所述单头活塞的所述头部侧的所述旋转斜盘的一个所述相对表面 上滑动的支承垫块(78)为渗氮支承垫块。
4: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所述 渗氮支承垫块由中碳钢或高碳钢制成。
5: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所述 渗氮支承垫块由高碳含铬钢制成。
6: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所述 渗氮支承垫块由不锈钢制成。
7: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所述 软渗氮处理根据盐浴方法进行。
8: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所述 渗氮支承垫块的表面具有由所述软渗氮处理形成的复合层(152),其厚 度值在不小于5μm到不大于20μm的范围内。
9: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所述 渗氮支承垫块由锻造操作制成,所述软渗氮处理在所述锻造操作后进 行。
10: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所 述旋转斜盘由球墨铸铁制成。
11: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所 述润滑薄膜包括固体润滑剂和作为粘合剂的合成树脂。
12: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所 述固体润滑剂包括二硫化钼(MoS 2 )、氮化硼(BN)、二硫化钨(WS 2 )、石 墨和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一种。
13: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所 述合成树脂包括聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、聚醚酮和酚醛树脂中的至 少一种。
14: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所 述旋转斜盘的至少在所述支承垫块上滑动的所述滑动表面包括金属喷 镀薄膜,其由选自铝、铜、铝合金和铜合金的材料形成,各所述润滑 薄膜形成于各所述金属喷镀薄膜上。
15: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所 述旋转斜盘的至少在所述支承垫块上滑动的所述滑动表面经过了淬火 处理。
16: 根据权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机,其特征在于,所 述压缩机还包括旋转斜盘倾斜角改变装置(12,14,22,24,56,66,86,100, 104),用于改变所述旋转斜盘的倾斜角。

说明书


旋转斜盘式压缩机

    本发明基于2001年5月21日提交的日本特许公报No.2001-150406和2001年11月16日提交的日本特许公报No.2001-351107,这些专利通过引用结合于本文中。技术领域

    本发明大体上涉及一种旋转斜盘式压缩机,尤其涉及对压缩机中的旋转斜盘和活塞的滑动性能进行改进。背景技术

    用作机动车辆空调系统的制冷压缩机的旋转斜盘式压缩机包括:(a)旋转驱动轴,(b)旋转斜盘,其由驱动轴支撑使其倾斜于与驱动轴的旋转轴线正交的平面,(c)壳体,其支撑驱动轴并使驱动轴相对于壳体可旋转但轴向不可移动,壳体具有多个气缸,其位于与驱动轴的轴线径向隔开的各个周边部分上并沿平行于驱动轴地方向延伸,(d)多个活塞,各活塞均包括可与对应的一个气缸可滑动地接合的头部,以及可与旋转斜盘的相对表面的径向外部相接合的接合部分,各活塞在与旋转驱动轴一起旋转的旋转斜盘的作用下往复运动,以及(e)多个支承垫块,其设置在旋转斜盘的一个相对表面和各活塞的接合部分之间,从而可在旋转斜盘和活塞上滑动。由于旋转斜盘以相对较高的速度旋转,压缩机需要具有滑动性能良好的支承垫块和旋转斜盘。换句话说,压缩机需要具有各种优良性能,例如可使支承垫块和旋转斜盘的滑动接触平滑的高度润滑性,以及支承垫块和旋转斜盘的高度耐磨性和抗咬合性。

    通常来说,用于旋转斜盘式压缩机的旋转斜盘和支承垫块分别由适当的铁质材料制成,这是因为采用铁质材料可以经济地制造旋转斜盘和支承垫块,而且由铁质材料制成的旋转斜盘和支承垫块具有相对较高的强度、硬度和耐磨性。为了确保由铁质材料制成的旋转斜盘和支承垫块(下文中称为“铁质旋转斜盘”和“铁质支承垫块”)之间具有足够高的润滑性能,提出了各种方法。例如,可在铁质旋转斜盘的支承垫块在上面滑动的滑动表面涂上润滑薄膜。然而,铁质旋转斜盘的滑动表面上的润滑薄膜的强度小于制成旋转斜盘和支承垫块的基体的铁质材料的强度。因此,润滑薄膜的局部部分会因与支承垫块的长期滑动接触所引起的磨损而从旋转斜盘的滑动表面上分离或脱落。如果润滑薄膜的局部部分从旋转斜盘的滑动表面上脱离,旋转斜盘和支承垫块的铁质材料直接地相互接触,使得它们之间例如会发生咬合。压缩机的旋转斜盘和支承垫块之间的滑动性能会由于咬合而发生不利的降低。发明内容

    因此,本发明的一个目的是提供一种旋转斜盘式压缩机,例如通过提高旋转斜盘和支承垫块的抗咬合性而使压缩机的旋转斜盘和支承垫块具有良好的滑动性能。这个目的是通过根据本发明的下述任一种形式来实现的。各种形式如同权利要求一样编号并相互独立,从而适当地指出和阐明本发明的构件组合或技术特征,以便更容易地理解本发明。可以理解,本发明并不限于下面只用于说明性目的的技术特征及其组合。还可以理解,包括在本发明的下述任一种形式中的多个构件或特征并不一定要一起地提供,也可以通过不具有同一形式所介绍的某些构件或特征的方式来实现本发明。

    (1)一种旋转斜盘式压缩机,包括:

    具有旋转轴线的旋转驱动轴;

    旋转斜盘,其由旋转驱动轴支撑成使其倾斜于与旋转驱动轴的旋转轴线正交的平面;

    壳体,其支撑旋转驱动轴并使旋转驱动轴相对于壳体可旋转但轴向不可移动,壳体具有多个气缸,其位于与旋转驱动轴的旋转轴线径向隔开的各个周边部分上,并沿平行于旋转驱动轴的方向延伸;

    多个活塞,各活塞均包括可与对应的一个气缸可滑动地接合的头部,以及可与旋转斜盘的相对表面的径向外部相接合的接合部分,各活塞在与旋转驱动轴一起旋转的旋转斜盘的作用下往复运动;和

    多个支承垫块,各支承垫块设置在旋转斜盘的一个相对表面和各活塞的接合部分之间;

    其中,旋转斜盘由铁质材料制成,旋转斜盘的在多个支承垫块上滑动的滑动表面上形成有润滑薄膜;

    其中,多个支承垫块中的至少一个为由铁质材料制成的渗氮支承垫块,支承垫块的至少一个在旋转斜盘上滑动的滑动表面上经过了软渗氮处理。

    渗氮处理使得在上述至少一个支承垫块的表面上形成了硬质层,由渗氮处理形成的硬质层具有高度的耐磨性和耐腐蚀性。渗氮处理分为气体渗氮处理和软渗氮处理,在气体渗氮处理中氮(N)扩散到NH3气体中以形成氮化物,而软渗氮处理包括下面将要介绍的盐浴渗氮法。气体渗氮处理主要用于钢铁,需要较长的时间才能完成渗氮,而软渗氮处理可以较短时间内对各种铁质材料起作用。因此,软渗氮处理是铁质支承垫块的表面处理的有利方法。通过软渗氮处理,可以经济地得到具有高耐磨性和耐腐蚀性的支承垫块。软渗氮处理可使所需部件得到较高的硬度而无须进行淬火处理。因此,经过了软渗氮处理而没有进行淬火处理的支承垫块不会发生外形改变,保证了高的尺寸精度。

    在根据形式(1)的旋转斜盘式压缩机中,旋转斜盘由铁质材料制成。旋转斜盘的成本相对较低。另外,铁质旋转斜盘可以高稳定性地旋转。在下面将介绍的可变排量型旋转斜盘式压缩机中,压缩机的排量可通过改变旋转斜盘相对于与旋转驱动轴的旋转轴线正交的平面的角度,即改变旋转斜盘相对于上述平面的倾斜角来调节或改变。(这个角度在下文中称为旋转斜盘的“倾斜角”)。当操作压缩机以保持预定的稳定排量时,旋转斜盘可如所需地旋转,同时保持预定的倾斜角。如果旋转斜盘的质量较大,惯性力使得旋转斜盘高稳定地旋转,同时可保持预定的倾斜角。因此,由于铁质旋转斜盘可以高稳定性地旋转,因此装有铁质旋转斜盘的旋转斜盘式压缩机具有高度的操作稳定性。

    形成于旋转斜盘的滑动表面上的润滑薄膜保证了旋转斜盘和支承垫块之间的良好润滑,使得压缩机具有良好的滑动性能。如上所述,润滑薄膜的强度小于制成旋转斜盘和支承垫块的各个基体的铁质材料的强度。因此,润滑薄膜可能在压缩机的长时间操作中磨损。另外,润滑薄膜会由于各种外来物质而损坏,例如在制造过程中粘附在压缩机部件上的外来物质,在压缩机的操作中由部件的滑动接触而产生的外来物质,和从制冷管进入到压缩机中的外来物质。外来物质可能进入到旋转斜盘和支承垫块的滑动表面之间,因此润滑薄膜可能被外来物质损坏,因此从旋转斜盘的滑动表面上脱落。如果润滑薄膜由于上述的磨损或损坏而从旋转斜盘的滑动表面上局部地脱落,旋转斜盘的基体就直接地接触支承垫块的基体在润滑薄膜已脱落的旋转斜盘的局部部分。当支承垫块和旋转斜盘均由适当的铁质材料制成时,在旋转斜盘和支承垫块之间可能会发生咬合。至少一个经过软渗氮处理的支承垫块,即渗氮支承垫块在其表面具有主要由氮化铁构成的复合层,复合层具有优良的抗咬合性。在根据旋转斜盘和支承垫块相互间滑动的上述形式(1)的旋转斜盘式压缩机中,旋转斜盘和渗氮支承垫块之间不太可能发生咬合,即使当旋转斜盘的滑动表面上的润滑薄膜局部地脱落时也是如此。因此,此旋转斜盘式压缩机具有高度的抗咬合性。换句话说,此旋转斜盘式压缩机具有良好的滑动性能,并在长期使用中也具有良好的滑动性能。

    根据上述形式(1)的旋转斜盘式压缩机旨在提高旋转斜盘和支承垫块相互之间的滑动性能。鉴于此,只对支承垫块的在旋转斜盘上滑动的滑动表面进行软渗氮处理。(支承垫块的在旋转斜盘上滑动的滑动表面在下文中称为支承垫块的“旋转斜盘侧滑动表面”)。在需要提高支承垫块相对于对应活塞的滑动性能的情况下,可以对支承垫块的在活塞上滑动的滑动表面也进行软渗氮处理。(支承垫块的在活塞上滑动的滑动表面在下文中称为支承垫块的“活塞侧滑动表面”)。在只在支承垫块的一部分表面上进行软渗氮处理的情况下,其它不必进行软渗氮处理的部分必须被覆盖住,引起了软渗氮处理的不利的麻烦。因此,如果希望以简化方式对支承垫块进行软渗氮处理,那么可对支承垫块的整个表面进行软渗氮处理。另外,一部分支承垫块表面,例如支承垫块的旋转斜盘侧滑动表面可进行相对较深程度的软渗氮处理,使得所形成的硬质层具有较大的厚度,而其它部分可进行相对较浅程度的软渗氮处理,使得所形成的硬质层具有较小的厚度。换句话说,包括了由软渗氮处理形成的复合层的硬质层的厚度值可在支承垫块表面的不同位置处变化。在本说明书中,用语“渗氮支承垫块”是指至少在旋转斜盘上滑动的旋转斜盘侧滑动表面上进行了软渗氮处理的铁质支承垫块。

    (2)根据上述形式(1),其中所有的多个支承垫块均为渗氮支承垫块。

    (3)根据上述形式(1)的旋转斜盘式压缩机,其中各所述多个活塞为单头活塞,与单头活塞的接合部分相接合的多个支承垫块由一对支承垫块组成,其分别位于旋转斜盘的相对表面和单头活塞的接合部分之间,其中至少一个在单头活塞的头部侧的旋转斜盘的相对表面上滑动的支承垫块为渗氮支承垫块。

    在装有多个活塞的旋转斜盘式压缩机中,一对支承垫块分别位于旋转斜盘的相对表面和各活塞的接合部分之间。旋转斜盘式压缩机可分为:装有双头活塞的旋转斜盘式压缩机,各双头活塞包括位于其相对端的两个头部;以及装有单头活塞的旋转斜盘式压缩机,各单头活塞包括位于其一个相对端的单个头部。活塞头部承受制冷气体沿从气缸到活塞头部的活塞轴向上的压缩反作用力。因此在装有单头活塞的旋转斜盘式压缩机中,支承垫块对分别承受不同大小的旋转斜盘的压力。具体地说,支承垫块对中与旋转斜盘靠近活塞头部的表面相接合的那个支承垫块承受的压力比与旋转斜盘远离活塞头部的另一表面相接合的那个支承垫块承受的力大。因此,上述与旋转斜盘靠近活塞头部的表面相接合的那个支承垫块以处于比与旋转斜盘远离活塞头部的另一表面相接合的那个支承垫块更大的负载条件下在旋转斜盘上滑动。因此在装有单头活塞的旋转斜盘式压缩机中,如果支承垫块对中与旋转斜盘靠近活塞头部的相对表面相接合的那个支承垫块是渗氮支承垫块,即如果与旋转斜盘靠近活塞头部的上述相对表面相接合的所有支承垫块均是渗氮支承垫块,那么压缩机的滑动性能提高得很多。

    在装有在相对端处具有两个头部的双头活塞的旋转斜盘式压缩机中,制冷气体的压缩反作用力作用在各双头活塞的相对端部。因此,分别位于旋转斜盘的相对表面和各活塞的接合部分之间的一对支承垫块在基本相同条件下承受旋转斜盘的压力。鉴于此,如果安装在装有双头活塞的压缩机上的所有支承垫块均为渗氮支承垫块,则可以提高压缩机的滑动性能。还应注意的是,如果所有支承垫块均为渗氮支承垫块,装有单头活塞的压缩机的滑动性能也得到提高。

    在多个支承垫块中的至少一个为渗氮支承垫块的情况下,其它的支承垫块为未经软渗氮处理的未渗氮支承垫块。支承垫块材料的种类、对支承垫块进行的表面处理的种类等均无特殊限制。例如,未渗氮支承垫块可以是经过了任何不同于软渗氮处理的合适表面处理的铁质支承垫块。另外,未渗氮支承垫块可由任何其它合适的金属材料如铝合金制成。

    (4)根据上述形式(1)到(3)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其中渗氮支承垫块由中碳钢或高碳钢制成。

    (5)根据上述形式(1)到(3)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其中渗氮支承垫块由高碳含铬钢制成。

    (6)根据上述形式(1)到(3)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其中渗氮支承垫块由不锈钢制成。

    构成渗氮支承垫块的基体的铁质材料并无特殊限制。软渗氮处理的优点在于支承垫块基体的各种材料都能进行软渗氮处理。因此,支承垫块基体的材料可以采用各种铁质材料,例如包括软钢、低碳钢、中碳钢、高碳钢和不锈钢等的合金钢以及铸铁。

    软渗氮处理所带来的支承垫块表面的硬度(下文中称为支承垫块的“表面硬度”)随钢中的含碳量的增加而提高,因此所制成的支承垫块具有优良的耐磨性。在支承垫块的基体由中碳钢或高碳钢,例如根据日本工业标准(JIS)G 4051的S45C、S50C或S55C制成时,支承垫块的表面硬度不小于HV400的维氏硬度,因而支承垫块具有良好的耐磨性。由于中碳钢和高碳钢不含有大量的贵重合金元素且成本较低,基体由这些钢形成的支承垫块的成本也相对较低。

    由于由高碳含铬钢制成的支承垫块经软渗氮处理后具有超过HV500的高表面硬度,因此由高碳含铬钢制成的支承垫块具有优良的耐磨性。在支承垫块由高碳含铬钢制成的情况下,鉴于支承垫块是一个相对较小的零件,希望采用根据JIS G4805的高碳含铬钢SUJ2。

    渗氮支承垫块的基体可由不锈钢制成。通过改变所添加的合金元素的种类和量,所得的各不锈钢具有不同的性能(例如良好的耐热性和良好的耐腐蚀性)。因此,在采用不锈钢作为渗氮支承垫块的基体的材料的情况下,渗氮支承垫块具有相对于不锈钢性能的所希望的性能。

    如上所述,通过软渗氮处理可以足够地提高支承垫块的表面硬度,因此渗氮支承垫块不必进行淬火处理。在渗氮支承垫块没有进行淬火处理的情况下,支承垫块具有很高的尺寸精度,而不会发生外形变化。支承垫块也可进行淬火处理。在支承垫块进行淬火处理的情况下,支承垫块具有很高的硬度和耐磨性。

    (7)根据上述形式(1)到(6)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其中软渗氮处理根据盐浴方法进行。

    软渗氮处理并无特殊限制,其可以根据各种已知方法例如盐浴渗氮方法、气体软渗氮方法和离子渗氮方法来进行。

    最好采用盐浴渗氮方法来对支承垫块进行软渗氮处理。盐浴渗氮方法通常称为“扩散渗氮方法”,其中熔化主要由氰酸盐(例如KCNO,NaCNO)组成的物质,并将要处理的部件浸入到熔化物质中。根据盐浴渗氮方法,软渗氮处理可以在较短时间内进行,从而可经济地制造支承垫块。

    通过渗氮处理在支承垫块表面形成的硬质层包括作为表面层或最外层的复合层,以及扩散层,在扩散层中氮和碳被扩散,使得氮和碳的浓度沿从复合层朝向支承垫块内部的方向上降低。由盐浴渗氮方法形成的复合层基本上由Fe4N构成,其具有相当高的抗咬合性。另外,由盐浴渗氮方法形成的复合层具有多孔结构。旋转斜盘式压缩机中所使用的制冷剂含有用于润滑压缩机部件的润滑油。润滑油出现在旋转斜盘和支承垫块之间。在经过了根据盐浴渗氮方法的软渗氮处理的支承垫块中,渗氮支承垫块的复合层的多孔结构中浸入了润滑油,使得渗氮支承垫块的滑动表面具有良好的润滑性能。

    考虑到上述优点,最好采用盐浴渗氮方法来对此旋转斜盘式压缩机的支承垫块进行软渗氮处理。

    盐浴渗氮方法可根据已知方式进行。例如,进行盐浴方法使得将要处理的支承垫块浸入到容纳于容器中且主要由氰酸盐构成的熔化物质中,同时将空气吹入容器中,使得氰酸盐的浓度保持在预定的稳定值。在这种情况下,将支承垫块浸入到熔化物质中,保持在560-570℃的温度约0.2-4小时。

    (8)根据上述形式(1)到(7)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其中渗氮支承垫块的表面具有由软渗氮处理形成的复合层,其厚度值在不小于5μm到不大于20μm的范围内。

    为了得到软渗氮处理的重要效果如提高抗咬合性,由软渗氮处理形成的复合层的厚度值最好不小于5μm。如果复合层具有过大的厚度,复合层相对于基体(严格意义上说是相对于扩散层)的粘附会降低,导致复合层的局部部分脱落。另外,如果复合层的厚度过大,支承垫块的表面将变得粗糙,导致表面精加工的抛光操作所需的时间增加。而且,形成过大厚度的复合层也需要较长时间的渗氮处理。考虑到上述原因,希望复合层的厚度值不大于20μm。

    (9)根据上述形式(1)到(8)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其中渗氮支承垫块由锻造操作制成,软渗氮处理在锻造操作后进行。

    支承垫块最好由能快速形成支承垫块的锻造操作制成。为允许支承垫块具有高尺寸精度和表面光洁度,最好采用冷锻。

    软渗氮处理可以锻造操作之前或之后进行。如果锻造操作在软渗氮处理之后进行,由软渗氮处理在支承垫块表面上形成的复合层就会从上面脱落,尤其在复合层的厚度过大或锻造比较高的情况下。为避免这一情况,最好在锻造操作之后进行软渗氮处理。在锻造后再进行软渗氮处理的支承垫块具有均匀的表面状况。

    (10)根据上述形式(1)到(9)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其中旋转斜盘由球墨铸铁制成。

    用于旋转斜盘基体的铁质材料并无特殊限制。可以采用各种铁质材料,如软钢、高抗拉强度钢、不锈钢和铸铁。在旋转斜盘的外形较复杂的情况下,旋转斜盘最好由铸造制成。鉴于此,最好采用铸铁作为用于旋转斜盘的基体的铁质材料。在旋转斜盘基体由铸铁制成的情况下,沉淀到铁基质中的碳出现在旋转斜盘的表面,使得当旋转斜盘在支承垫块上滑动时碳起润滑剂的作用。在各种铸铁中,最好采用根据形式(10)中的球墨铸铁,其中沉淀的碳通过培植而被球化处理。球墨铸铁通常被称为“可锻铸铁”,其具有很高的强度和耐久性。特别是,最好采用根据JIS G5502的具有相当高强度的可锻铸铁FCD700。

    (11)根据上述形式(1)到(10)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其中润滑薄膜包括固体润滑剂和作为粘结剂的合成树脂。

    在根据形式(11)的润滑薄膜中,固体润滑剂的微粒分散在合成树脂的基质中。根据形式(11)的润滑薄膜可通过涂层方法如喷镀或辊涂而在旋转斜盘的滑动表面上均匀容易地形成,使得旋转斜盘的制造成本降低。润滑薄膜的厚度最好在不小于3μm到不大于30μm的范围内。可有效地减小旋转斜盘和支承垫块的滑动表面之间的摩擦的润滑薄膜可称为“减摩薄膜”。

    (12)根据上述形式(11)中的旋转斜盘式压缩机,其中固体润滑剂包括二硫化钼(MoS2)、氮化硼(BN)、二硫化钨(WS2)、石墨和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一种。

    上述形式(12)中介绍的固体润滑剂具有优良的润滑性能。滑动表面被包括至少一种上述固体润滑剂的润滑薄膜所覆盖的旋转斜盘具有相对于支承垫块的优良润滑性能。固体润滑剂最好至少包括MoS2。除了MoS2外,固体润滑剂还最好包括石墨。

    (13)根据上述形式(11)或(12)中的旋转斜盘式压缩机,其中合成树脂包括聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、聚醚酮和酚醛树脂中的至少一种。

    至少在旋转斜盘的滑动表面上可形成有金属涂层薄膜,例如在下面形式(14)中所介绍的金属喷镀薄膜。上述润滑薄膜形成在金属涂层薄膜上。如果在上述形式(13)中所介绍的至少一种合成树脂用于形成润滑薄膜,那么将在金属涂层薄膜上形成的润滑薄膜具有与金属涂层薄膜的良好粘附性能,以及良好的耐热性。因此,包括固体润滑剂和选自上述合成树脂中的至少一种合成树脂的润滑薄膜在较长的时间内保持良好的润滑性能,并具有很高的耐久性。

    (14)根据上述形式(1)到(13)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其中旋转斜盘的至少在支承垫块上滑动的滑动表面上包括金属喷镀薄膜,其由选自铝、铜、铝合金和铜合金的材料形成,润滑薄膜形成于金属喷镀薄膜上。

    如上所述,润滑薄膜的强度小于用于旋转斜盘和支承垫块的各个基体的铁质材料的强度。如果润滑薄膜因磨损而从旋转斜盘上局部地脱落,旋转斜盘的基体就会在旋转斜盘上润滑薄膜已脱落的局部部分处直接地在支承垫块的基体上滑动。在这种情况下,在旋转斜盘上润滑薄膜已脱落的局部部分处,旋转斜盘相对于支承垫块的滑动性能降低。在基体和润滑薄膜之间形成有金属喷镀薄膜的旋转斜盘由于金属喷镀薄膜的存在而保持有良好的滑动性能,即使在润滑薄膜已从旋转斜盘上脱落时也是如此。由于旋转斜盘和支承垫块由铁质材料制成,如果润滑薄膜从旋转斜盘上脱落,在旋转斜盘和支承垫块之间会形成咬合。金属喷镀薄膜可有效地防止或减小旋转斜盘和支承垫块之间的咬合,由于不仅是渗氮支承垫块而且是金属喷镀薄膜均提供了防咬合效果,因此根据上述形式(14)的旋转斜盘式压缩机具有很高的抗咬合性。由于铝喷镀薄膜相对较便宜,因此金属喷镀薄膜最好采用铝喷镀薄膜。金属喷镀薄膜的薄膜厚度最好为10-200μm。

    (15)根据上述形式(1)到(14)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其中旋转斜盘的至少在所述支承垫块上滑动的滑动表面经过了淬火处理。

    如果提高旋转斜盘基体的表面强度,可以减小旋转斜盘上支承垫块滑动的滑动表面的磨损,因而提高旋转斜盘的耐久性。根据形式(15)的至少滑动表面经过了淬火处理的旋转斜盘式压缩机具有很高的耐久性。虽然淬火处理可以根据任何已知方法进行,但是希望采用可使滑动表面均匀地淬火的感应淬火。经过了淬火处理的旋转斜盘的表面硬度度最好不小于洛氏硬度HRC40。

    旋转斜盘可设置成使金属喷镀薄膜形成在已经经过了淬火处理的滑动表面上。虽然可确保所得的旋转斜盘具有相当高的滑动性能和耐久性,但是旋转斜盘的制造成本也不可避免地增加。在此旋转斜盘式压缩机中,由于在渗氮支承垫块的旋转斜盘侧滑动表面上进行了渗氮处理,因此旋转斜盘上各渗氮支承垫块所滑动的滑动表面防止了与支承垫块基体的咬合,即使当润滑薄膜从上脱落时也是如此。鉴于此,具有润滑薄膜直接形成于淬火的滑动表面上而在这两者之间没有金属喷镀薄膜的旋转斜盘的压缩机具有优良的滑动性能。因此,可以较低的成本生产具有这样形成的旋转斜盘的旋转斜盘式压缩机,其适于实际使用。

    (16)根据上述形式(1)到(15)中任一种的旋转斜盘式压缩机,其还包括旋转斜盘倾斜角改变装置,用于改变旋转斜盘的倾斜角。

    在可变排量型的旋转斜盘式压缩机中,通常通过改变旋转斜盘相对于与驱动轴的旋转轴线正交的平面的倾斜角来改变活塞的往复行程,从而可调节压缩机的排量。在这样设置的可变排量型的旋转斜盘式压缩机中,当旋转斜盘倾斜于上述平面时,支承垫块在旋转斜盘上具有椭圆形路径。通过增大旋转斜盘的倾斜角,可以增大椭圆形路径的长轴。由于旋转斜盘式压缩机需较紧凑,因此旋转斜盘的尺寸即直径应制作地较小,使得在旋转斜盘不倾斜时旋转斜盘不会与活塞发生干涉。换句话说,旋转斜盘的直径设定成可允许支承垫块与旋转斜盘相接合,使得旋转斜盘径向外侧的支承垫块的端部与旋转斜盘的外周边表面平齐,即可防止在旋转斜盘不倾斜时支承垫块从旋转斜盘的径向外部上径向向外突出。在具有这样设计的旋转斜盘的压缩机中,当旋转斜盘倾斜成相对较大的角度时,与位于支承垫块的椭圆形路径长轴的相对端部附近的活塞相接合的支承垫块,即与靠近压缩行程端部和吸气行程端部的活塞相接合的支承垫块分别在旋转斜盘上滑动,使得支承垫块的一部分根据压缩机的结构从旋转斜盘的径向外部上径向向外突出。在这种情况下,旋转斜盘和支承垫块的接触或接合区域被不利地减小,使得支承垫块的较大压力作用在旋转斜盘上与支承垫块接触的较小表面区域内。当支承垫块倾斜时支承垫块可在旋转斜盘上滑动。在这种情况下,支承垫块的压力作用在旋转斜盘上具有非常小的表面区域的圆周边缘附近的部分。

    由于形成在旋转斜盘的滑动表面上的润滑薄膜的强度较小,当支承垫块在旋转斜盘的上述较小表面区域上滑动时,润滑薄膜很可能磨损。在旋转斜盘的倾斜角会发生改变的旋转斜盘式压缩机中,支承垫块和旋转斜盘在相当恶劣或重的负载的条件下相互间滑动,使得润滑薄膜容易磨损。在多个支承垫块的至少一个为渗氮支承垫块的此旋转斜盘式压缩机中,旋转斜盘和支承垫块的滑动表面不会发生咬合,即使当形成于旋转斜盘的滑动表面上的润滑薄膜磨损时也是如此。因此,此旋转斜盘式压缩机保持良好的滑动性能。因此,本发明的原理尤其适用于可变排量的旋转斜盘式压缩机,其中可以改变旋转斜盘的倾斜角以改变压缩机的排量。附图说明

    通过阅读下文中对本发明现有的优选实施例的详细介绍并结合附图,可以更好地理解本发明的上述和其它目的、特征、优点以及技术和工业重要性。在附图中:

    图1是装有单头活塞的可变排量型旋转斜盘式压缩机的正面侧剖视图;和

    图2是显示了相互接合的支承垫块和一部分旋转斜盘的放大正面侧剖视图。具体实施方式

    参考附图将介绍本发明现有的优选实施例,其应用于机动车辆的空调系统的旋转斜盘式压缩机中,尤其是装有单头活塞的可变排量型的旋转斜盘式压缩机。

    首先参考图1,图中显示了旋转斜盘式压缩机。在图1中,标号10表示气缸体,气缸体具有多个沿其轴向延伸的气缸12,使得气缸12设置在一个圆心位于气缸体10的中心线上的圆上。单头活塞通常由标号14表示(下文中简称为“活塞14”),其可往复运动地容纳于各个气缸12中。在气缸体10的一个轴向的相对端部表面(即图1中的左端部表面,下面将称为“前端表面”)上连接了前壳体16。在另一端部表面(即图1中的右端部表面,下面将称为“后端表面”)上通过阀板20连接了后壳体18。前壳体16、后壳体18和气缸体10共同构成了旋转斜盘式压缩机的壳体组件。后壳体18和阀板20共同形成了吸气室22和排气室24,它们分别通过入口26和出口28与致冷回路(未示出)相连。阀板20具有吸气端口32、吸气阀34、排气端口36和排气阀38。

    在气缸体10和前壳体16中设置了旋转驱动轴50,使驱动轴50的旋转轴线与气缸体10的中心线对准。驱动轴50在其相对端部分别由前壳体16和气缸体10通过各自的轴承来支撑,使得驱动轴50相对于前壳体16和气缸体10可旋转但轴向不可移动。气缸体10具有位于其中心部分的中心轴承孔56,轴承设置在此中心轴承孔56中以在驱动轴50的后端部分支撑驱动轴50。驱动轴50的前端部分通过离合器机构如电磁离合器与外部驱动源(未示出)相连,外部驱动源可为机动车辆的发动机。在压缩机的操作中,驱动轴50通过离合器机构连接运转的车辆发动机,使得驱动轴50可绕其轴线旋转。驱动轴50和气缸12的相对位置设置成气缸12位于壳体上与驱动轴50的旋转轴线径向间隔开的各个周边部分处,并使气缸12沿平行于驱动轴50的方向延伸。

    旋转驱动轴50带有旋转斜盘50,使得旋转斜盘60可轴向移动并倾斜于驱动轴50。旋转斜盘60具有中心孔61,驱动轴50可从此孔中穿过。中心孔61沿图1中垂直方向测量的内尺寸在从轴向中间部分朝向各轴向相对端部的方向上逐渐增大,中心孔在各轴向相对端部处的横切面形状是细长的。在驱动轴50上固定了用作扭矩传递件的旋转件62,其通过推力轴承64与前壳体16保持接合。在驱动轴50的旋转过程中,旋转斜盘60通过铰链机构66与驱动轴50一起旋转。铰链机构66可导向旋转斜盘60的轴向和倾斜运动。铰链机构66包括一对固定在旋转件62上的支撑臂67,形成在旋转斜盘60上且可与支撑臂67中的导向孔68可滑动地接合的导向销69,旋转斜盘60的中心孔61,以及驱动轴50的外周边表面。

    上述活塞14包括与旋转斜盘60的相对表面的径向外部相接合的接合部分70,以及与接合部分70形成一体且与相应气缸12可滑动地配合的头部72。本实施例中的活塞14的头部72是中空的,因而可减轻活塞14的重量。头部72、气缸12和阀板20共同形成了增压室。接合部分70通过一对部分球冠形的支承垫块76,78与旋转斜盘60的相对表面的径向外部相接合。支承垫块76,78将在下文中详细介绍。本实施例中的活塞14在其一个相对端部具有单个头部72,称为单头活塞。

    活塞14通过旋转斜盘60的旋转而作往复运动。具体地说,旋转斜盘60的旋转运动通过支承垫块76转化成活塞14的往复直线运动。(在不必要相互之间辨别出一对支承垫块76,78的情况下,支承垫块简称为“支承垫块76”)。当活塞14从其上止点运动到下止点时,即当活塞14处于吸气行程时,吸气室22中的制冷气体通过吸气端口32和吸气阀34被吸入到气缸12的增压室中。当活塞14从其下止点运动到上止点时,即当活塞14处于压缩行程时,气缸12的增压室中的制冷气体被增压。增压室中的增压制冷气体通过排气端口36和排气阀38排放到排气室24中。由于增压室中制冷气体受到压缩,因此有反作用力作用在活塞14的轴向方向上。此压缩的反作用力由通过活塞14、旋转斜盘60、旋转件62和推力轴承64由前壳体16承受。

    气缸体10具有用于连通排气室24和曲轴箱86的吸入通道80,曲轴箱86形成于前壳体16和气缸体10之间。吸入通道80与螺线管操作的控制阀90相连,控制阀90可控制曲轴箱86中的压力。螺线管操作的控制阀90包括螺线线圈92。主要由计算机构成的未示出的控制装置根据空调机的负载来控制施加给螺线线圈92的电流量。

    旋转驱动轴50具有位于其中的排放通道(bleeding passage)100。排放通道100在其一个相对端部朝中心轴承孔56打开,在另一相对端部朝曲轴箱86打开。中心轴承孔56在其底部通过连通端口104与吸气室22相连通。

    此旋转斜盘式压缩机为可变排量型。利用作为高压源的排气室24中的压力和作为低压源的吸气室22中的压力的差来控制曲轴箱86中的压力,可以调节气缸12的增压室中的压力和曲轴箱86中的压力之间的差,以改变旋转斜盘60相对于与驱动轴50的旋转轴线正交的平面的倾斜角,因而改变活塞14的往复行程(吸气和压缩行程),从而调节压缩机的排量。具体地说,通过激励和停止激励螺线管操作的控制阀90的螺线线圈92,可以将曲轴箱86选择性地与排气室24相连和脱开,因此可以控制曲轴箱86中的压力。此实施例中用于改变旋转斜盘60倾斜角的旋转斜盘倾斜角改变装置由铰链机构66、气缸12、活塞14、吸气室22、排气室24、中心轴承孔56、曲轴箱86、排放通道100、连通端口104和未示出的控制装置等构成。

    气缸体10和各活塞14由铝合金制成。活塞14的外周边表面上涂有氟树脂,其可以防止活塞14的铝合金和气缸体10的铝合金直接接触,从而防止它们之间发生咬合,并可以将活塞14和气缸12之间的间隙量减到最小。气缸体10、活塞14和涂层薄膜也可以采用其它材料。

    活塞14中接合部分70的远离头部72的端部具有U形截面。具体地说,接合部分70具有形成U形底部的基部124,以及一对基本平行的臂部120,122,它们从基部124上沿正交于活塞14的轴线的方向延伸。接合部分70的U形的两相对侧壁各自具有相互面对的凹槽128。各凹槽128由侧壁的部分球形的内表面形成。凹槽128的部分球形的内表面位于同一球面上。

    如图2所示,各对支承垫块76基本上为部分球冠形,包括在活塞14上滑动的通常为凸的部分球形的滑动表面132(下文中称为“活塞侧滑动表面132”),以及在旋转斜盘60上滑动的通常为平的滑动表面138(下文中称为“旋转斜盘侧滑动表面138”)。严格地说,旋转斜盘侧滑动表面138是稍微凸起的曲面(如具有相当大曲率半径的凸起的部分球表面),并包括形成于其径向外部的锥形部分。活塞侧滑动表面132具有位于旋转斜盘侧滑动表面138附近的圆柱形部分。凸曲面和锥形部分之间的边界、锥形部分和圆柱形部分之间的边界以及圆柱形部分和部分球形的凸表面之间的边界都是圆的,以便具有各自不同的较小曲率半径。支承垫块对76在活塞侧滑动表面132处与活塞14的凹槽128的部分球形的内表面可滑动地接合,并在旋转斜盘侧滑动表面138处与旋转斜盘60的相对表面的径向外部、即旋转斜盘60的滑动表面140,142相接合。(在不必要相互之间辨别出滑动表面140,142中之一的情况下,滑动表面简称为“滑动表面140”)。支承垫块对76设计成其活塞侧滑动表面132的凸的部分球形表面位于同一球面上。换句话说,各支承垫块76为部分球冠形,其尺寸比半球小相应于旋转斜盘60一半厚度的量。支承垫块的形状不限于上述介绍。例如,用于固定排量型压缩机的支承垫块的尺寸最好稍大于半球,用于防止滑动表面区域的减小,即使当支承垫块的平的部分磨损时也是如此。

    支承垫块76是经软渗氮处理的渗氮支承垫块。在此实施例中,支承垫块76的基体146由铁质材料制成,如高碳含铬钢(根据JISG4805的SUJ2),包括旋转斜盘侧滑动表面138在内的支承垫块76的整个表面通过根据盐浴渗氮方法的软渗氮处理而覆盖有硬质层。即,支承垫块76的基体146的外表面部分通过软渗氮处理而变成了硬质层。如上所述,通过软渗氮处理形成的硬质层包括复合层和扩散层。在图2中,只显示了复合层(以标号152表示),支承垫块76的基体146不包括硬质层。图2所示的复合层152的厚度被放大以便于理解。通常来说,复合层152的厚度为3到30μm。支承垫块76的基体146的材料并不限于上述的SUJ2。另外,软渗氮处理和复合层的厚度也不限于上述介绍。

    下面将介绍生产支承垫块76的方法。支承垫块76的基体146是通过对从线材上切割下来的圆柱形或球形毛坯在冷条件下进行闭合模锻压操作而生产的。然后,由此得到的基体146进行表面抛光和滚筒抛光,以调节基体146的尺寸并使基体146的表面平滑。之后,基体146在预定条件下根据盐浴渗氮方法进行软渗氮处理,从而得到支承垫块76。所得到的支承垫块76进行表面精加工操作,包括表面抛光、滚筒抛光和抛光轮抛光。支承垫块76的生产方法不限于上述介绍。

    旋转斜盘60的基体160由铁质材料制成,如球墨铸铁,其通常称为可锻铸铁,例如根据JIS G5502的FCD700。在旋转斜盘60的相对表面的径向外部处的滑动表面140上形成有润滑薄膜166。各润滑薄膜166包括作为固体润滑剂的MoS2和石墨以及作为粘合剂的聚酰胺酰亚胺形式的合成树脂。在图2中润滑薄膜166的厚度被放大以便于理解。通常来说,润滑薄膜166的厚度为3到30μm。旋转斜盘60的基体160在其相应于滑动表面140的部分处进行淬火处理。基体160通过淬火处理后其表面硬度不小于HRC40。旋转斜盘式压缩机的结构不限于上述介绍。例如,旋转斜盘60的基体160的铁质材料的种类和润滑薄膜166的厚度值不限于上述介绍。基体160上相应于滑动表面140的部分可以进行或不进行淬火处理。虽然在本实施例中没有提供金属喷镀薄膜,但在旋转斜盘60的基体160和各润滑薄膜166之间可设有各金属喷镀薄膜。

    旋转斜盘60以下述方式进行生产。首先铸造出基体160。基体160在其预定部位上进行加工操作,这些部位包括对应于滑动表面140的基体160的相对表面上的径向外部。之后,滑动表面140进行感应淬火。然后基体160进行表面抛光,以调节滑动表面140的尺寸和使基体160的表面平滑。之后,通过喷镀方法或辊涂方法在滑动表面140上涂上固体润滑剂和合成树脂的混合物。浆状的混合物固化,形成了润滑薄膜166。因此生产出了旋转斜盘60。旋转斜盘60的生产方法不限于上述介绍。

    如上所述,形成于旋转斜盘60的滑动表面140上的润滑薄膜166的强度比支承垫块76的基体146和旋转斜盘60的基体160上的强度小。因此,在压缩机长时间操作后润滑薄膜166会因与支承垫块76的滑动接触而磨损。如果有外来物质进入到旋转斜盘60的滑动表面140和支承垫块76的旋转斜盘侧滑动表面138之间,外来物质可能会损坏润滑薄膜166,导致润滑薄膜166磨损。在支承垫块76的旋转斜盘侧滑动表面138经过了软渗氮处理的此旋转斜盘式压缩机中,即使当润滑薄膜166发生局部磨损时,也能防止支承垫块76和旋转斜盘60相互间发生咬合。因此,根据本实施例的旋转斜盘式压缩机具有良好的滑动性能,并在长期使用中也具有良好的滑动性能。

    此旋转斜盘式压缩机装有多个单头活塞14。各单头活塞14的头部72承受沿从气缸12朝向头部72的活塞轴向方向上的制冷气体的压缩反作用力。因此,与旋转斜盘60上靠近活塞14的头部72的一个相对表面相接合的支承垫块对中的一个(即图1中的支承垫块78)承受较大的来自旋转斜盘60的压力,其大于与旋转斜盘60上远离活塞14的头部72的另一相对表面相接合的另一支承垫块(即图1中的支承垫块76)所承受的压力。因此在压缩机的操作中,旋转斜盘60的支承垫块78在上面滑动的滑动表面142处于比支承垫块76在上面滑动的滑动表面140更恶劣的滑动状况下。此恶劣的滑动状况不利地增加了润滑薄膜166的磨损。因此,在此旋转斜盘式压缩机中,形成于旋转斜盘60上靠近活塞14的头部72的滑动表面142上的润滑薄膜166的磨损速度比形成于远离活塞14的头部72的滑动表面140上的润滑薄膜的磨损速度更高。在此旋转斜盘式压缩机中,支承垫块76,78均为经过了软渗氮处理的渗氮支承垫块。只有支承垫块78可以是渗氮支承垫块,其在具有高磨损速度的润滑薄膜166的旋转斜盘60的滑动表面142上滑动。即,在装有单头活塞的旋转斜盘式压缩机中,只有与旋转斜盘上靠近各活塞头部的一个相对表面相接合的支承垫块才是渗氮支承垫块。这种设置降低了压缩机的制造成本。

    此旋转斜盘式压缩机为可变排量型,并包括用于改变旋转斜盘60的倾斜角的旋转斜盘角度改变装置。当旋转斜盘60倾斜于与驱动轴50的旋转轴线正交的平面时,支承垫块在旋转斜盘上具有椭圆形路径。随着旋转斜盘60的倾斜角的增大,椭圆形路径的长轴也增大。由于旋转斜盘式压缩机需较紧凑,旋转斜盘60的直径应制成较小,使得当旋转斜盘60不倾斜时旋转斜盘不与活塞14的接合部分70发生干涉。因此,当旋转斜盘60倾斜成较大角度时,与位于压缩行程端部和吸气行程端部附近的活塞相接合的支承垫块76分别在旋转斜盘60上滑动,使得一部分支承垫块76从旋转斜盘60的径向外部上径向向外地突出。例如,图1所示的活塞14处于其压缩行程端部,与此活塞14相接合的支承垫块76,78部分地从旋转斜盘60的径向外部上突出。(图2显示了没有从旋转斜盘的径向外部上突出的支承垫块)。当支承垫块部分地从图1所示的旋转斜盘60的径向外部上突出时,旋转斜盘和支承垫块的接触或接合区域不利地减小,使得支承垫块的较大压力作用在旋转斜盘上的与支承垫块接触的较小表面区域上。当支承垫块倾斜时其可以在旋转斜盘上滑动。在这种情况下,支承垫块的压力作用在旋转斜盘上具有非常小表面区域的周边边缘处的附近。因此,旋转斜盘的倾斜角可以变化的可变排量型旋转斜盘式压缩机在比固定排量型旋转斜盘式压缩机更重的负载条件下操作。因此在可变排量型旋转斜盘式压缩机中,形成于旋转斜盘的滑动表面上的润滑薄膜更容易磨损,使得支承垫块和旋转斜盘之间更容易发生咬合。考虑到此方面,根据本发明的装有渗氮支承垫块的旋转斜盘式压缩机可适用作旋转斜盘的倾斜角可以变化的可变排量型旋转斜盘式压缩机。

    虽然上文中介绍了本发明的只用于说明目的的现有的优选实施例,但是可以理解,本发明并不限于所述实施例的细节。例如,本发明的原理可用于装有在接合部分的相对侧均具有头部的双头活塞的旋转斜盘式压缩机中,或可用于固定排量型旋转斜盘式压缩机中。应该理解,本发明可以例如发明内容中所介绍的各种改变或改进来实现,本领域的技术人员可理解这些改变或改进。

    证实旋转斜盘式压缩机的性能的实验

    下面的实验是用于检验在具体实施方式中介绍的旋转斜盘式压缩机的性能,如抗咬合性。在本实验所使用的压缩机中,形成于旋转斜盘上靠近活塞头部的滑动表面上的润滑薄膜被正磨损(positivewearing)所去除。在这种状态下,压缩机在下述各种情况下操作。滑动表面上润滑薄膜被去除的部分的表面积约为支承垫块的旋转斜盘侧滑动表面的面积的五分之一。

    实验1

    在排放压力值处于压缩机安装在机动车辆上的预期的最大值左右的情况下操作旋转斜盘式压缩机。检查压缩机的润滑薄膜的磨损,以及支承垫块的旋转斜盘侧滑动表面和旋转斜盘的滑动表面之间的咬合。实验在压缩机的下面三种不同的操作条件(#11,#12和#13)下进行。在操作条件#11中,排放压力Pd为3兆帕(MPa),旋转斜盘的转速Nc为700转/分(rpm)。在操作条件#12中,排放压力Pd为2MPa,旋转斜盘的转速Nc为4000rpm。在操作条件#13中,排放压力Pd为2.5MPa,旋转斜盘的转速Nc为4000rpm。压缩机在各种操作条件下运转2小时。下面的表1显示了操作条件和结果。

    从表1所示的结果可以清楚看出,在压缩机的这三种不同操作条件中的任一种操作条件下,润滑薄膜的磨损量没有增加,支承垫块和旋转斜盘之间没有发生咬合。因此可以证实,当压缩机在支承垫块和旋转斜盘保持滑动接触且相互间压力较大的最大排放压力值下操作时,此压缩机具有高度的抗咬合性和良好的滑动性能。

                                          表1 No.  Nc(rpm)    Pd  (MPa)运转时间 (小时)            结  果  #11  700    3    2润滑表面的磨损没有增加,没有发生咬合  #12 4000    2    2润滑表面的磨损没有增加,没有发生咬合  #13 4000    2.5    2润滑表面的磨损没有增加,没有发生咬合

    实验2

    在旋转斜盘以下述较高速度旋转的情况下操作旋转斜盘式压缩机。检查压缩机的润滑薄膜的磨损以及支承垫块的旋转斜盘侧滑动表面和旋转斜盘的滑动表面之间的咬合。实验在压缩机的四种不同的操作条件(#21,#22,#23和#24)下进行。在操作条件#21到#24中,排放压力Pd为1.5MPa,旋转斜盘以不同的转速Nc旋转,即5000rpm、6500rpm、7000rpm和8000rpm。压缩机在操作条件#21和#23下运转2小时,而在操作条件#22和#24下运转24小时。下面的表2显示了操作条件和结果。

    从表2所示的结果可以清楚看出,在压缩机的这四种不同操作条件中的任一种操作条件下,润滑表面的磨损量没有增加,支承垫块和旋转斜盘之间没有发生咬合。因此可以证实,即使压缩机在旋转斜盘以较高速度旋转时进行操作,此压缩机具有高度的抗咬合性和良好的滑动性能。

                                表2No.    Nc  (rpm)    Pd   (MPa) 运转时间  (小时)           结  果#21  5000    1.5    2润滑表面的磨损没有增加,没有发生咬合#22  6500    1.5    24润滑表面的磨损没有增加,没有发生咬合#23  7000    1.5    2润滑表面的磨损没有增加,没有发生咬合#24  8000    1.5    24润滑表面的磨损没有增加,没有发生咬合

    实验3

    当旋转斜盘式压缩机关闭时,压缩机的温度降低,制冷气体被液化且存储在气缸内。当压缩机之后再起动时,液态制冷剂在气缸内被压缩。压缩机的这种操作条件称为“液体压缩状态”。在压缩机的这种液体压缩状态中,液态制冷剂产生了相当大的压缩反作用力,使得支承垫块和旋转斜盘承受到相当大的相互作用的压力。在制冷气体中,润滑油包含在油雾中。在压缩机的正常操作下,雾状润滑油出现在旋转斜盘和支承垫块之间,以保证它们之间有良好的润滑。当压缩机关闭时,雾状制冷气体在曲轴箱内转变成露滴,旋转斜盘和支承垫块之间的润滑油被露滴带走。如果压缩机在这种状态下起动,在压缩机重起动后一段时间内旋转斜盘和支承垫块之间相互滑动,且它们之间不会有润滑油出现。因此,旋转斜盘和支承垫块承受非常恶劣的滑动状况,同时压缩机在上述由压缩机中断(间歇)后重新起动压缩机而引起的液体压缩状态下运转。

    在下述实验中旋转斜盘式压缩机交替地间歇式打开和关闭。压缩机每次均在液体压缩状态下重新起动。实验在压缩机的下面三种不同的操作条件(#31,#32和#33)下进行,其中旋转斜盘以不同的转速Nc旋转。在操作条件#31到#33中,旋转斜盘的转速Nc分别为4500rpm、5500rpm和6500rpm。在操作条件#31下,压缩机进行承受25次液体压缩状态的操作。在操作条件#32和#33下,压缩机进行承受5次液体压缩状态的操作。下面的表3显示了操作条件和结果。

                                表3 No.  Nc(rpm)液体压缩状 态(次数)                结  果#31 4500    25润滑表面的磨损没有增加,没有发生咬合#32 5500    5润滑表面的磨损没有增加,没有发生咬合#33 6500    5润滑表面的磨损没有增加,没有发生咬合

    从表3所示的结果可以清楚看出,在压缩机的这三种不同操作条件中的任一种操作条件下,润滑表面的磨损量没有增加,支承垫块和旋转斜盘之间没有发生咬合。因此可以证实,即使压缩机在极端恶劣的条件下操作,即在液体压缩状态下操作时,此压缩机具有高度的抗咬合性和良好的滑动性能。

    实验4

    在预定条件下以下述方式进行耐久性试验,检查渗氮支承垫块对旋转斜盘的润滑薄膜的影响。在试验前后对支承垫块和旋转斜盘之间的间隙进行测量。试验前后的间隙值的差异作为润滑薄膜的磨损量。装有渗氮支承垫块的旋转斜盘式压缩机中润滑薄膜的磨损量基本上等于装有未渗氮支承垫块的压缩机中的磨损量。因此可以证实,润滑薄膜不会由于与渗氮支承垫块的滑动接触而显著地磨损。在耐久性试验还证实了渗氮支承垫块具有相当高的耐久性,不会使通过渗氮处理在其表面上形成的复合层脱落。   内容来自专利网smcema.com转载请标明出处

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