本申请要求于2016年12月1日提交的美国实用专利申请no.15/366，967的优先权并且还要求于2015年12月23日提交的美国临时申请no.62/387，117的权益。以上申请的全部公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及用于压缩机的改进的部件，其具有通过增材制造产生的一体形成式流体输送特征。
背景技术：
该部分提供了涉及本公开内容的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
可以在加热系统及冷却系统和/或其他工作流体循环系统中使用压缩机以压缩工作流体(例如，制冷剂)并使其循环通过具有热交换器和膨胀装置的回路。压缩机的高效且可靠的运行是期望的以确保安装有该压缩机的系统能够有效地且高效地提供冷却和/或加热效果。为了提高这些类型的机器的操作效率和容量，可以使用容量调节(例如，可变容积比(vvr)系统)或蒸汽或液体注入端口。这种系统设计通常在选定的压缩机部件内引入流体输送端口和通道。制造涡旋部件的典型方法，如坯料加工、铸造和锻造，并不总是有助于形成各种注入端口和曲折或复杂的内部通道。这些制造方法可能需要组装单独的零部件并对特征进行后加工来保持所需的尺寸公差。
此外，压缩机在运行期间通常需要可靠的润滑。典型的压缩机采用在压缩机内循环的润滑油，用于对包括各种推力表面的运动零部件提供润滑。润滑剂槽可设置在压缩机壳体内以储存润滑油。油通常与制冷剂混合，从而在压缩机内产生经处理的工作流体。润滑油可以与工作流体一起流过压缩机的压缩机构并且流入压缩机的排放压力区域。在排放压力区域中，一些或所有润滑剂与工作流体分离并返回至润滑剂槽。随后润滑剂通过压缩机进行再循环，并且可以与抽吸到压缩机的吸入压力区域中的工作流体相互作用。在压缩机运行期间，这种系统依靠足够的润滑油流到各种运动零部件，以提供足够的润滑。
期望确保尤其是在高负荷条件下在可以不暴露于高流速的润滑油的运动零部件之间的区域中进行充分润滑。因此，期望开发强度高、重量轻的压缩机部件，这种压缩机部件可具有一体形成的流体输送特征如复杂的通道和端口，以改善压缩机运行期间的流体输送(例如，制冷剂或工作流体或润滑油)，从而提高压缩机性能和效率并且降低制造过程的复杂性。
技术实现要素：
该部分提供了本公开内容的总体概述，而非对其全部范围或其所有特征的全面公开。
在某些变型中，本公开提供了具有至少一个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件。轻质高强度压缩机部件具有本体部分，该本体部分具有包括晶格结构的至少一个内部区域。晶格结构包括通过增材制造形成的多个晶胞。在晶格结构上方设置有表面。本体部分还包括至少一个流体输送特征，所述至少一个流体输送特征用于促使流体流动通过轻质高强度压缩机部件的本体部分。
在其他变型中，本公开提供了具有至少一个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件。压缩机部件包括本体部分，该本体部分具有至少一个内部区域，所述至少一个内部区域包括形成在其中的晶格结构。晶格结构包括通过增材制造形成的多个晶胞。在晶格结构上方设置有表面。内部区域包括至少一个流体输送通路，所述至少一个流体输送通路用于允许润滑油流动通过轻质高强度压缩机部件的本体部分。
在其他变型中，本公开提供了一种制造具有至少一个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件的方法。该方法包括以预定模式将能量施加至粉末前体，以经由增材制造工艺产生熔合实心结构。熔合实心结构限定具有形成在内部区域中的晶格结构的压缩机部件。内部区域包括至少一个流体输送特征，所述至少一个流体输送特征用于允许流体流动通过轻质高强度压缩机部件的内部区域。
在另一变型中，本公开提供了具有至少一个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件。压缩机部件具有本体部分，该本体部分包括通过增材制造形成的至少一个流体输送特征，该至少一个流体输送特征促使流体经由流体输送特征流动通过本体部分。
本概述中的描述和具体示例仅意在说明的目的而非意在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明选定的实施方式而非所有可能的实现方式的目的，并且这些附图不意在限制本公开的范围。
图1示出了根据本公开的某些原理的经由增材制造形成的示例性晶格结构的截面图。
图2a至图2k示出了用于结合到根据本公开的某些原理的经由增材制造形成的晶格结构中的代表性的不同结点的立体图。
图3a至图3h示出了用于结合到根据本公开的某些变型的高强度轻质压缩机部件中的示例性的不同晶格结构的侧视图。
图4a至图4d示出了使晶格结构的单元晶胞内的密度变化，该晶格结构用于结合到高强度轻质压缩机部件中以形成具有更高水平的增强和强度的区域。图4a是晶格结构的侧视图，而图4b至图4d是俯视截面图和侧视截面图。
图5示出了根据本公开的某些原理的经由增材制造形成的另一示例性晶格结构的截面图，其中，单元晶胞的尺寸在晶格结构内发生变化，并且因此晶胞密度在晶格结构内发生变化。
图6是穿过具有常规设计的涡旋压缩机的中央的截面图，其示出了示例性的常规制冷剂涡旋压缩机500。
图7是下轴承座组件的截面图，其中，该下轴承座组件由经由常规制造技术制成的实心结构形成。
图8是根据本公开的某些方面形成的包括一个或更多个内部晶格结构和流体输送特征的高强度轻质的下轴承座组件。
图9a至图9c示出了具有根据本公开的某些方面的不同示例性晶格结构和流体输送特征的高强度轻质的主轴承座的侧视图。图9a示出了主轴承座的侧视截面图，该主轴承座具有通向推力表面的油输送通道。图9b示出了主轴承座的侧视截面图，该主轴承座具有油输送通道，该油输送通道朝向对应于推力表面的多孔流体输送区域敞开。图9c示出了主轴承座的侧视截面图，该主轴承座具有穿过主轴承座的本体的多孔油输送通道。
图10a至图10d示出了根据本公开制成的高强度轻质的涡旋压缩机部件的替代性变型。图10a是高强度轻质的动涡旋压缩机部件的平面图，而图10b是具有通过增材制造形成在其中的晶格结构和多个流体输送特征的同一压缩机部件的侧视图，其中，流体输送特征包括吸入端口和排放端口。图10c是高强度、轻质的定涡旋压缩机部件的平面图，而图10d是具有通过增材制造形成在其中的晶格结构和多个流体输送特征的同一压缩机部件的侧视图，其中，流体输送特征包括吸入端口和排放端口。
图11a至图11g示出了根据本公开制造的高强度轻质的动涡旋压缩机部件的替代变型的侧视图，所述动涡旋压缩机部件经由增材制造形成并且具有至少一个流体输送特征。在图11a中，高强度轻质的动涡旋压缩机部件具有通过增材制造形成于其中的晶格结构和用于将润滑注入到压缩机构中的油输送特征。在增材制造之后，多个松散的残留颗粒保留在晶格结构的空隙区域中。在图11b中，高强度轻质的动涡旋压缩机部件还具有通过增材制造形成于其中的晶格结构和油输送特征，该油输送特征用于将润滑注入到压缩机构中，而所述动涡旋压缩机部件还具有设置在动涡旋部件的表面中的移除孔，使得在增材制造之后，可以通过移除孔移除松散的残留颗粒来清空晶格结构中的空隙区域。图11c和11d是高强度轻质的动涡旋压缩机部件的替代变型的平面图和侧视图，所述动涡旋压缩机部件的替代变型具有晶格结构和用于润滑十字滑块联轴器键的接口的至少两个油输送通道，而还具有设置在动涡旋部件的表面中的移除孔。在通过移除孔移除松散的残留颗粒之后，晶格中的空隙区域是空的。图11e是另一种高强度轻质的动涡旋压缩机部件的侧视图，其具有晶格结构和用于润滑下推力表面的至少两个油输送特征。动涡旋压缩机部件具有带有移除孔的表面，使得在增材制造之后，在通过移除孔移除松散的残留颗粒之后，晶格中的空隙区域是空的。图11f是替代的高强度轻质的动涡旋压缩机部件的侧视图，其具有晶格结构和用于润滑下推力表面的多个油输送特征。油输送特征包括油通路或通道和多孔区域，以促使润滑油在下推力表面上的均匀分布。图11f中的高强度轻质的动涡旋压缩机部件还具有设置在表面中的移除孔，该移除孔用于在增材制造之后从晶格中移除松散的残留材料。图11g是又一高强度轻质的动涡旋压缩机部件的侧视图，其具有呈多孔内部通道形式的流体输送特征，该流体输送特征用于润滑下推力表面、上推力表面和涡旋构件的梢端。
图12a至图12e示出了根据本公开的某些方面制成的高强度轻质的定涡旋压缩机部件的替代变型的侧视图。在图12a中，高强度轻质的定涡旋压缩机部件具有晶格结构和多孔油输送特征，用于润滑压缩机构推力表面和经由增材制造形成于其中的涡旋件的梢端，其中，在增材制造之后，多个松散的残留颗粒保留在晶格结构的空隙区域中。在图12b中，高强度轻质的定涡旋压缩机部件还具有晶格结构和油输送特征，该油输送特征用于润滑压缩机构推力表面和涡旋件的梢端，而所述定涡旋压缩机部件还具有设置在动涡旋部件的表面中的移除孔。在增材制造过程之后，在通过移除孔移除松散的残留颗粒之后，晶格中的空隙区域是空的。在图12c中，另一高强度轻质的定涡旋压缩机部件具有晶格结构和流体输送特征，流体输送特征呈用于容量调节的注入端口和水平及垂直通道的形式。流体输送特征和晶格结构通过增材制造形成，其中，在增材制造之后多个松散的残留颗粒通过移除孔从晶格结构的空隙区域移除。又一变型是高强度轻质的定涡旋压缩机部件，如图12d所示，其具有晶格结构和流体输送特征，该流体输送特征呈用于容量调节的泄放孔和排放端口的形式。流体输送特征和晶格结构通过增材制造形成，其中，在增材制造之后多个松散的残留颗粒通过移除孔从晶格结构的空隙区域移除。图12e示出了高强度轻质的定涡旋压缩机部件的另一变型，其具有晶格结构和流体输送特征，该流体输送特征呈进入用于可变容积比压缩机设计的第二室的竖向流体通道或端口的形式。流体输送特征和晶格结构通过增材制造形成，其中，在增材制造之后多个松散的残留颗粒通过移除孔从晶格结构的空隙区域移除。
图13a至图13b示出了根据本公开制成的高强度轻质的曲轴压缩机部件的替代变型的侧视图。在图13a中，曲轴具有晶格结构和多个流体输送特征，所述多个流体输送特征包括油输送通道和磨损表面中的多孔油输送区域，磨损表面与下轴承和主轴承以及卸载器衬套驱动平面交界。晶格结构和流体输送特征通过增材制造形成，其中，在增材制造之后多个松散的残留颗粒保留在晶格结构的空隙区域中。在图13b中，高强度轻质的曲轴压缩机部件具有类似于图13a中的通过增材制造形成于其中的晶格结构和多个流体输送特征，然而曲轴表面的本体部分还具有移除孔，使得在增材制造之后通过移除孔移除松散的残留颗粒之后，内部晶格中的空隙区域是空的。
贯穿附图的若干视图，对应的附图标记表示对应的部件。
具体实施方式
提供了示例性实施方式，使得本公开内容将是完整的，并且本公开内容完全地将范围传达给本领域技术人员。阐述了许多具体细节，例如具体组合物、部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施方式的全面理解。对于本领域的技术人员将明显的是，不需要采用具体细节，可以以许多不同的形式来实现那些示例实施方式，并且这些都不应该被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，对公知的方法、公知的装置结构和公知的技术不再进行详细描述。
本文中使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式的目的，并且并非意在为限制性的。如文中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”也可以意在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包容性的，因此指定所述特征、元件、组合物、步骤、整体、操作和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组。尽管开放式术语“包括”应当被理解为用于描述和要求本文中所阐述的各种实施方式的非限制性术语，但在某些方面，该术语可以替代性地被理解为更具有限制性和限定性的术语，比如“由……组成”或“基本上由……组成”。因此，对于叙述组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤的任何给定实施方式而言，本公开还具体包括由所述组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤组成的实施方式或基本上由所述组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤组成的实施方式。在“由...组成”的情况下，替代实施方式不包括任何附加的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤，而在“基本上由...组成”的情况下，实质影响基本特征和新特征的任何附加的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤不包括在这样的实施方式中，但是不实质影响基本特征和新特征的任何组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或者过程步骤可以包括在该实施方式中。
本文中所描述的任何方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求其以所讨论或所示的特定顺序执行，除非特别地指明执行的顺序。还应当理解的是，除非另有说明，否则可以采用附加的或替代的步骤。
当部件、元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可直接在另一部件、元件或层上，接合、连接或联接至另一部件、元件或层，或者可能存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一个元件或层时，可以不存在中间元件或层。应当以相同的方式来理解用以描述元件之间关系的其他用词(例如，“在...之间”与“直接在...之间”，“邻近”与“直接邻近”等等)。如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的列举项目中的一个或更多个项目的任意和所有组合。
尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述不同步骤、元件、部件、区域、层和/或部分，但是除非另有说明，否则这些步骤、元件、部件、区域、层和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语可仅用于将一个步骤、元件、部件、区域、层或部分与另一个步骤、元件、部件、区域、层或部分区分开来。除非上下文明确表明，否则例如“第一”、“第二”和其他数字术语之类的术语在本文中使用时并不意味着顺序或次序。因此，下面讨论的第一步骤、第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二步骤、第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分而不脱离示例性实施方式的教示。
为了易于描述，空间或时间上的相对术语，例如“之前”、“之后”、“内部”、“外部”、“之下”、“以下”、“下”、“之上”、“上”等在本文中可用于描述如图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。除了附图中所示的取向之外，空间或时间上的相对术语可旨在涵盖装置或系统在使用或操作时的不同取向。
在整个本公开中，数值代表了近似的测量值或范围的极限，以包括给定值的微小偏差和具有与所述值近似的值的实施方式以及那些具有确切的所述值的实施方式。除了在具体实施方式结尾处提供的工作实施例之外，本说明书(包括所附权利要求书)中的参数(例如，数量或条件)的所有数值都应理解为在所有情况下被术语“约”修饰，无论该数值之前是否实际出现“约”。“约”表示所述的数值允许稍微不精确(一定程度上近似于该值的精确值；大约或合理地接近该值；近似)。如果由“约”提供的不精确性不以其在本领域中的普通含义来理解，则本文所使用的"约"表示至少可通过测量和使用这些参数的普通方法产生的变化。
此外，范围的公开内容包括在整个范围内的所有值和进一步划分的范围的公开内容，包括给定范围的端点和子范围。
在各个方面中，本公开涉及包括相对高的强度轻质部件的压缩机，所述部件具有一个或更多个一体形成的流体输送特征。这种流体输送特征可以是一个或更多个端口、一个或更多个通道或流体流动通路、或者用于提供通过压缩机部件的本体或内部区域的部分的流体连通的其他设计特征。如本文中使用的“流体”包括液体、蒸汽和气体，并且可包括制冷剂、润滑油和/或工作流体(制冷剂和润滑油的组合)。流体输送特征可以是中空的或开放的空隙结构。在某些变型中，流体输送特征可具有选定区域或可完全填充有多孔材料。至少一个流体输送特征允许流体流动通过轻质高强度压缩机部件的本体部分或内部区域。以这种方式，本公开的高强度轻质压缩机部件通过增强润滑或通过形成用于提高效率的设计的特征(包括容量调节或可变容积设计或蒸汽或液体注入)来改善压缩机效率。压缩机部件能够提供具有复杂流体输送特征的高强度轻质的零部件，以增强压缩机的运行。
在各个方面中，本公开提供了一种用于压缩机的部件，该部件包括限定晶格结构或多孔材料的至少一个区域。在某些方面中，该区域可以是部件的结构本体部分的内部或芯部区域。内部或芯部区域是在晶格结构将暴露于外部环境的情况下具有形成在晶格结构上的连续表面的区域。用于压缩机的部件可以是一体形成的单件或整体结构，例如整体式结构。通常，晶格结构包括形成重复结构的多个晶胞单元。作为非限制性示例，图1中示出了二维晶格的代表性晶格结构100，该晶格结构100包括限定晶格的实心结构。晶格结构100中的实心结构可以包括至少一个结点110和附接至结点110的至少两个连接分支或桥接结构120。通常，连接的桥接结构120在两个结点之间延伸。因此，形成具有结点110和桥接结构120的晶胞单元(由轮廓线“a”标记)。尽管未在图1中的示例性晶格结构100中示出，但是单元晶胞可以具有多个结点以及多个连接分支或桥接结构。晶胞单元在晶格结构内有规律地重复。
晶格结构100可以包括多个结点130，所述多个结点130可以通过一个或更多个连接分支/桥接结构132在单元晶胞内彼此互相连接。这种结点130和连接结构132优选地由实心材料比如金属形成。结点130可以是实心结构或可以具有中空的芯部或内部。在某些其他变型中，在晶格内的结点或其他结构是中空的情况下，晶格内的结点或其他结构可以填充有比如粉末的材料。该材料还可以包括工程聚合物、包括弹性体的聚合物、具有增强材料、基质和/或陶瓷的聚合物复合材料。在其他变型中，中空结点或其他结构还可以填充其他材料，比如气体或液体，包括制冷剂、油、空气等，或者在中空空隙区域中可以存在负压或真空条件。
晶格结构100的开放式晶格设计由结点130和连接结构132限定，并产生不存在实心结构的一个或更多个开放或空隙区域128。值得注意的是，一个或更多个空隙区域128可以占据单元晶胞的连续的大量体积，并且因此可以与具有微孔或纳米孔的多孔材料区分开，但是通常形成实心多孔结构。值得注意的是，晶格中的实心结构可以是多孔材料，但是多孔区域可以与较大的宏观空隙区域区分开。在某些方面中，连接结构可以相对较小或完全省略(例如，其中，多个结点彼此直接接触，但仍然限定规则的重复单元晶胞)。
在某些方面中，相应的晶胞单元可以连接至一个或更多个相邻的晶胞单元以限定相互连接的晶格结构。因此，连接结构可以从晶胞单元内的第一结点延伸至相邻单元晶胞中的第二结点。例如，在晶格结构100中，晶胞单元a中的结点110可以连接至相邻单元晶胞中的四个不同结点130。因此，晶胞单元a中的结点110经由第一桥接件136连接至相邻的晶胞单元b中的第一相邻结点134。结点110经由第二桥接件140连接到相邻的晶胞单元c中的第二相邻结点138。相邻的晶胞单元d中的第三相邻结点142经由第三桥接件144连接至结点110。最后，相邻的晶胞单元e中的第四相邻结点146通过第四桥接件148连接至结点110。值得注意的是，示例性晶格结构100仅以二维的方式示出；然而，结点和连接结构也可以以三维的方式在单元晶胞与层之间延伸。
作为非限制性示例，在某些变型中，单元晶胞可以具有大于或等于约0.1mm至小于或等于约10mm的最大尺寸，并且因此被称为“中间结构”或非发泡材料，其具有通常在微观尺寸与宏观尺寸之间的尺寸。晶格结构的每个单元晶胞中的结点和连接结构的数量、位置、尺寸和形状可以改变，但是优选形成了产生微孔材料的重复结构。
图2a至图2k示出了多个不同的非限制性结点形状。在图2a中，结点200a是球体。在图2b中，结点200b是具有球形壳体210和中空内部212的中空球体。在图2c中，结点200c是具有以规则间隔绕球形表面216布置的平坦部分214的球体。值得注意的是，平坦部分214的数量和它们之间的间隔可以与所示出的平坦部分214的数量和它们之间的间隔不同。还应当注意的是，该结点可以是与结点200b类似的中空的。在图2d中，结点200d是具有以规则间隔绕球形表面220布置的多个柱218的球体。还应当注意的是，该结点可以是与结点200b类似的中空的。在图2e中，结点200e是具有形成在结点220e的本体224内的多个小孔222(例如，大孔或微孔)的多孔球体。在图2f中，结点200f具有双锥形状。在图2g中，结点200g具有星形球形形状，其包括中央球形部分226和从中央球形部分226延伸的多个辐射状臂228。在图2h中，结点200h是具有在中央区域232处彼此连接的多个辐射状臂230的星形件。在图2k中，结点200k具有立方体形状并且是具有形成在结点200k的本体236内的多个小孔234(例如，大孔或微孔)的多孔件。在图2i中，结点200i具有示出为带有倾斜边缘238的立方体形状。在图2j中，结点200j具有双金字塔形或双菱形形状。应当注意的是，可以使用各种其他类似形状作为结点，例如，球体仅代表包括卵形或椭圆形的任何圆形形状，并且立方体可以是任何矩形形状。同样可以设想的是，三维多边形或多面体(例如，六边形多边形棱柱/蜂巢状物)和其他更复杂的结点形状。
在某些变型中，轻质高强度压缩机具有带有晶胞的晶格结构，该晶胞包括具有选自以下各项组成的组中的形状的结点：球体(例如，中空球体或实心球体)、包括一个或更多个平坦的表面区域的改型球体、包括柱的球体、圆锥体、双锥体、金字塔形、菱形、星形、立方体、多面体、不规则的不对称球形(例如，像变形虫(amoeba)一样的不规则的非线性形状/球形形状)及它们的组合。在其他变型中，结点选自由以下各项组成的组：实心球体、多孔球体、中空球体、包括填充有多个颗粒的芯部的中空球体及它们的组合。在其他变型中，结点可以具有不对称的形状并且不需要具有直线性或对称性。例如，具有弯曲外周长(例如，变形虫形状)的不规则/球状(非线性)形状的结点可以被用作整个晶格的重复单元。
如本领域的技术人员通常所理解的，晶格芯部结构的设计(例如，结点形状、桥接件/臂设计、长度以及结点与桥接件之间的角度)可以根据应用而变化。具体而言，机械应力的方向性是重要的考虑因素。例如，如果应力或载荷主要在垂直于部件的方向上传送，则对于减小部件的平面中的机械应力或载荷传递而言最佳的一个晶格结构可能需要不同的结构。所施加的机械应力的方向、分布和量将决定最佳的晶格结构的类型。强度(例如，对扭转、拉伸、弯曲等的抵抗)将通常取决于晶格相对于应力方向的取向。也就是说，在一些情况下，期望将晶格结构定向成使得在发生挠曲期间晶格受到压缩应力，这将倾向于使部件的强度最大化。在其他情况下，目标可以相反，由此期望的是更大程度的挠曲(并且因此期望更小的部件强度)。
图3a至图3h示出了可以根据本公开的某些变型而采用的示例性的不同的晶格结构。值得注意的是，相应的晶格结构表示每个相应的单元晶胞内的一起限定晶格结构的不同的结点和不同的连接结构。例如，图3a表示可以在所有方向上提供高刚度的晶格结构。图3b和图3g是提供了与球形结构相关的益处的基于球形的晶格。图3c是可以提供冲击吸收而不损失横向稳定性的晶格结构。图3e和图3f是可以被用于多方向负载的晶格结构。图3d和图3h是可以提供结构刚度以及某些期望的缓冲效果的相对简单的晶格结构。这些晶格结构也可提供热优势。此外，尽管未示出，但是晶格结构可以被实心表面或连续的外表皮封围。应当注意的是，实心表面或连续表皮也可以形成在内部通路或流动结构上，内部通路或流动结构形成于晶格结构的内部内。
图4a至图4d示出了单元晶胞的密度可以在晶格结构中改变，以与强度略低的低密度区域相比，产生具有与较高密度相对应的较大的增强水平的区域。在压缩机部件中，控制某些区域中的晶胞密度并且因此控制强度的能力是特别有利的，因为部件的某些选定区域在压缩机的运行期间可能经受高水平的力和应力。所设计的微孔材料提供了仅将实心材料定位在机械地需要实心材料以用于特定应用的位置处的能力。
在图4a至图4d中，示出了示例性的晶格结构240，其具有由具有柱254的球体252形成的多个结点250(类似于图2g中示出的结点)。晶格结构240包括在结点250之间延伸的多个连接桥接件256。图4b是图4a中的结构沿标记为“b”的箭头方向观察的俯视图，图4c是从立方体的后方沿标记为“c”的方向朝向前方观察的视图，而图4d是从侧面沿标记为“d”的箭头方向观察的视图。如在晶格结构240的第一区域260中可以观察到的是，晶胞具有第一密度(在每个单元晶胞内具有实心结构与空隙区域的第一比)。晶格结构240的第二区域270具有第二密度(在每个单元晶胞内具有实心结构与空隙区域的第二比)。第一比小于第二比，这意味着第二区域270中的实心结构所占据的体积大于第一区域260中的实心结构所占据的体积。以这种方式，可以认为晶格结构240内的第二区域270的密度比第一区域260的密度更大。
应当注意的是，在其他变型中，根据应用，对于预定体积的晶格结构，单元晶胞的尺寸可以被选择成在第一区域中比其他区域中的单元晶胞的尺寸更小，使得可以认为，对于预定体积而言，第一区域具有更大密度的晶胞。大致在图5中示出了这种概念，其中，晶格结构300具有第一晶胞单元a，第一晶胞单元a的第一结点302经由连接结构306连接至其他相邻的单元晶胞中的其他不同的结点304。第一单元晶胞a具有第一尺寸或长度“d1”，第二单元晶胞b具有经由连接结构310连接至相邻的晶胞中的其他不同的结点304的第二结点308。第二单元晶胞b具有第二尺寸或长度“d2”。第一单元晶胞a中的连接结构306通常比第二单元晶胞b中的连接结构310更长。值得注意的是，示例性的晶格结构300仅以二维的方式示出；然而，结点与连接结构也可以以三维的方式在单元晶胞与层之间延伸。因此，每个晶胞的距离“d1”和“d2”可以在晶格结构内(以三维的方式)变化，以在晶格结构的不同区域中产生具有不同密度的晶胞。因此，增大晶胞内的实心与空隙的比是增大晶格结构中的密度的一种变型，而减小每单位体积的晶胞的大小并因此增大预定体积的晶格中实心与空隙的比是增大晶胞密度的另一种变型。
包括多孔或晶格区域的压缩机部件的某些非限制性优点在于压缩机部件可以设计成具有高强度并伴有相对低的质量。因此，与常规的散状材料相比，这种晶格结构区域是轻质的并且提供了增强的结构或顺应性能。此外，当通过增材制造形成压缩机部件时，部件可以是一体形成的单件的单一式整体结构。增材制造还能够形成高度复杂的近网状形状。增材制造工艺不仅允许形成晶格结构，而且允许形成中空通道或流动路径、端口以及包括具有复杂和曲折路径的其他中空内部区域。
此外，增材制造工艺使得能够在压缩机部件的预定区域中形成固体材料的多孔区域。这种多孔区域可以类似于泡沫材料，并且可以与具有重复晶格单元图案(每个晶格单元图案包括结点和桥接结构)的晶格结构区分开。因此，孔可以随机地布置在整个多孔材料中。在某些方面，流体输送特征的一个或更多个区域，比如流体流动路径或通路，可以设计成多孔的。孔的大小可以选择成控制通过流体流动结构并因此通过部件的流速。这种特征对于将油的流动调节至推力表面和磨损表面以在需要时吸取足够的润滑剂材料是特别理想的。一种吸取足够润滑剂的方法是通过毛细作用。用作流体输送特征的多孔材料可具有范围从大于约1％至小于或等于约99％的孔隙率，并且可选地具有大于约10％至小于或等于约95％的孔隙率。在某些方面，流动通路可以是高度多孔的，例如，具有大于约50％至小于或等于约99％的孔隙率，可选地具有大于约75％至小于或等于约95％的孔隙率。
多孔区域内的多个孔优选地包括多个内部孔和外部孔，这些内部孔和外部孔向彼此敞开并且形成从入口延伸至出口的连续流动路径或通路。如本文所使用的，术语“孔”和“多个孔”是指各种尺寸的孔，包括所谓的“大孔”(直径大于50nm的孔)、“中孔”(直径在2nm与50nm之间的孔)以及“微孔”(直径小于2nm的孔)，其中，孔的尺寸是指同时包括内部孔直径尺寸和外部孔直径尺寸的平均值或中间值。因此，孔可以在整个结构中随机地布置，同时相互连接并允许流体从中流过。此外，如本领域技术人员所理解的，压缩机的内部区域的不同区域可具有不同的孔密度或不同的孔尺寸。因此，多孔材料可具有第一区域和第二区域，第一区域具有第一平均孔尺寸(例如，孔径)，第二区域具有第二平均孔尺寸，其中，第二平均孔尺寸小于第一平均孔尺寸，例如至少小20％，以证明流速差。
在经由增材制造工艺制造压缩机部件时，可以实现下述附加优点中的一个或更多个优点：部件、尤其是另外为组装零部件的部件未在接头和接缝处机械紧固(例如，螺栓连接、螺纹连接)或焊接、粘合或以其他方式熔合；并且部件本身可以既通过使用可能较便宜的原材料也可以通过减少或消除各种制造和组装步骤由此减少随之而来的劳动力成本而具有降低的制造成本。这对于形成具有通过增材制造一体地形成于其中的流体输送特征的压缩机部件而言尤其如此，因为这种复杂结构的传统制造通常需要具有更多处理和组装步骤的更昂贵的工艺技术。
在某些变型中，所谓的“高强度”指的是该部件表现出大于或等于约32,000psi(约220mpa)的拉伸强度，可选地大于或者等于约65,000psi(约448mpa)的拉伸强度，在某些方面中，可选地大于或等于约125,000psi(约861mpa)的拉伸强度，并且在某些其他方面中，可选地大于或等于约250,000psi(约1,723mpa)的拉伸强度。
在某些方面，压缩机部件具有本体部分，该本体部分具有至少一个内部区域，所述至少一个内部区域包括通过增材制造形成的晶格结构。本体部分还包括至少一个流体输送特征，所述至少一个流体输送特征用于允许流体流动通过同样在增材制造过程中形成的轻质高强度压缩机部件的本体部分。在某些方面，流体输送特征是用于压缩机部件内的流体连通的开放通路。例如，开放通路可以是润滑油注入通道或用于蒸汽或液体(例如，包括制冷剂和油的制冷剂或工作流体)注入的通道。在其他方面，流体输送特征可以是流体输送端口。流体输送端口包括泄放孔、蒸汽或液体注入端口、阀放置端口、调节端口、压力供给端口、可变容积比端口、排放端口、吸入端口等。在某些方面，流体输送特征可包括流体输送端口和至少一个通路两者。流体输送端口可以连接至一个或更多个流体通路，以便在压缩机部件的内部区域内提供流体连通。此外，在某些变型中，至少一个流体输送特征的至少一个区域包括多孔材料。
具有这种晶格结构和流体输送特征的压缩机部件可以通过增材制造技术形成。实际上，增材制造特别适于形成具有如本公开所提供的一个或更多个复杂内部流体输送特征的压缩机部件。具有通过增材制造形成的晶格结构区域的压缩机部件可以具有高度复杂和自由的形状。与常规成形工艺比如机械加工或金属模制相比，增材制造的某些优点在于形成的形状和通道可以是共形的并且相当复杂(例如，弯曲的、曲折的)。此外，端口、通路和通道特征可以被结合到由增材制造形成的包括晶格结构的复杂的形状中。端口、通路和通道可以由与压缩机部件的本体部分的内部区域内的内部晶格结构相邻并与之分离的实心内表面限定。除了产生流体输送特征和晶格结构之外，还可以根据需要在压缩机部件的内部区域内、比如在流体输送特征的一部分内形成一个或更多个多孔区域。当存在多孔材料时，多孔材料可以在增材制造工艺(例如，打印)期间形成，可以在增材制造之后在单独的泡沫或多孔材料形成工艺期间形成，或者可以是在增材制造工艺之后引入的预成型多孔材料。引入预成型多孔材料还可以包括将多孔材料联接或粘附至相邻的结构。
数字三维建模系统可用于首先形成压缩机部件结构的数字模型，其包括在一个或更多个预选区域中的所需的晶格设计、一个或更多个流体输送特征、以及可选地在一个或更多个预选区域中所需的多孔材料设计。然后，可以通过直接制造或增材制造由数字模型形成物理结构。直接制造通常是指使用三维计算机数据直接形成零部件或组件的比例模型。
因此，可以使用直接制造技术或增材制造技术来形成具有带有晶格结构的一个或更多个区域的复杂的金属(或聚合物)结构。增材制造技术包括直接金属增材制造工艺，如粉末床熔合方法，其通过使用被引导在金属粉末床上的激光束或电子束来制造复杂的金属多孔结构。激光束或电子束由三维数字模型提供的信息导引，以选择性地烧结金属并产生三维实心结构。粉末床熔合工艺包括激光烧结、激光熔炼、直接金属激光烧结(dmls)、选择性激光烧结(sls)、选择性激光熔炼(slm)、选择性热烧结(shs)、电子束熔炼(ebm)和lasercusingtm激光熔炼工艺。作为非限制性示例，可以被用于此类工艺的其他直接制造技术包括混合直接能量沉积(研磨和激光金属沉积的组合)、粘结剂喷射(其中，选择性地沉积液体粘合剂以将粉末材料结合到床中)、光固化(sla)、分层实体制造(lom)或片层压、定向能量沉积、超声波增材制造(uam)、熔融沉积成型(fdm)和掩模固化法(sgc)。
在某些方面，本公开设想了用于制造具有一个或更多个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件的方法。这种方法可包括以预定模式将能量施加至粉末前体，以经由增材制造工艺产生熔合实心结构。粉末前体可以是床中的多个金属颗粒。在某些变型中，如下面进一步讨论的，粉末前体包括铁合金颗粒或铝合金颗粒。施加能量的预定模式可以在某些区域上重复并且构建三维实心熔合结构。熔合的实心结构可以是具有形成于内部区域中的晶格结构的压缩机部件。压缩机部件还具有形成在内部区域中的用于允许流体从中流过的至少一个流体输送特征。在某些变型中，流体输送特征可包括流体输送通路和/或流体输送端口。在某些变型中，能量的施加还可以形成能够允许流体从中流过的多孔材料。向粉末前体施加能量可以产生烧结的多孔材料。在某些方面，增材制造工艺选自由以下各项组成的组：直接金属增材制造、直接金属激光烧结(dmls)、选择性激光烧结(sls)、选择性激光熔炼(slm)、电子束熔炼(ebm)、光固化(sla)、分层实体制造(lom)、熔融沉积成型(fdm)、掩模固化法(sgc)及它们的组合。
在各个方面中，通过增材制造工艺制造的一个或更多个部件由金属材料形成并包括金属材料。用于增材制造的合适材料包括可用作粉末金属的材料。粉末金属前体可以是预合金粉末。作为非限制性示例，合适的金属包括铁或铝，并且可以包括铁合金如灰口铁、不锈钢、铜合金、工具钢、低合金钢、钛合金、金属基复合材料、铝或铝合金。这样的金属形成具有能够承受应力、扭矩和高压条件的机械性能以便在压缩机中长期使用的结构。粉末金属材料的一些合适的示例为：17-4(gp1)、17-4ph、316l、440c和15-5(ph1)不锈钢；m2、m50、h13、d2、pd1工具钢；4140、4365、8620合金钢；马氏体钢、包括ms1马氏体钢；nanosteeltm复合合金、镍合金，比如inconeltm625和718合金和hx镍合金(hastelloytmx)；mp1钴铬合金、镍铜合金、金属基复合材料、钛合金如ti-6al-4v、合金6(stellitetm6)、c276(hastelloytmc)、ancortitm5级和23级以及铝合金比如alsi10mg(铸造级铝)，这些材料中的一些材料由比如sandvikmaterialstechnology、hoeganaescorporation、kennametalstellite和nanosteelcorporation等公司生产。
因此，本公开设想了一种包括限定晶格结构或多孔材料的至少一个区域的压缩机部件。在某些方面，可以认为这种压缩机部件具有晶格芯部。通过使用增材制造工艺，提供了具有带有实心表面层的内部晶格结构的压缩机部件的生产。可以设计和优化内部晶格结构以提供刚性和强度。与由常规成型技术形成的部件相比，这种晶格的设计由于晶格中的空隙区域还允许这种部件的重量减小。因此，该组合提供了坚固且轻质的部件。除了提供高强度和低重量部件之外，还在压缩机部件内形成一个或更多个流体输送特征，以促使流体流动通过压缩机部件的内部区域，还提供了压缩机操作的改进，包括更好的润滑和更高的效率。一个或更多个流体输送特征可以由压缩机部件内的布置在晶格结构内的内部实心表面层限定。
在某些变型中，流体输送特征可以包括多孔材料。多孔材料作为流体输送特征的一部分可以在增材制造过程中产生。在某些其他变型中，在产生晶格结构和实心表面层的增材制造工艺之后，可以在压缩机部件的内部区域中形成或引入多孔材料。多孔材料的一些示例可以包括由聚合物纤维、硅酮、陶瓷、开孔泡沫材料等形成的多孔材料。
在某些方面，本公开涉及包含相对高强度的轻质部件的压缩机，高强度轻质的部件可以在零部件的本体的一个或更多个区域内具有封围的晶格结构，其中，用流体、比如气体或流体(例如，空气)填充空隙区域或者使一个或更多个空隙区域内具有减小的压力或真空。在这样的变型中，期望的是在压缩机部件内形成的晶格结构与任何流体输送通道之间包括实心表面层。因此，在从增材制造移除粉末之后，可以将液体、气体、凝胶或其他物质引入到晶格结构的空隙区域中以进一步改变部件的最终特性。这种技术对于通过这种方法(例如，减少声音传输)来改变并且进一步改善声音降低或热传递特性可能特别有用。在某些变型中，液体是聚合物前体，其在填充空隙区域后固化成硬质固体或弹性固体(橡胶)或甚至凝胶。在其他变型中，固体填充材料可以布置在空隙区域中以提供声音或振动阻尼。固体填充材料可以是粉末金属，例如，在增材制造工艺之后保持完整的未烧结的原材料。
晶格结构中的晶格可以设计成本质上提供开放的和可能多孔的结构；然而，在某些变型中，可以使用改变晶格结构的附加材料来增强或调节流体输送。这些材料可以添加到晶格结构中(例如，填充晶格结构内的空隙)或者布置在晶格结构的内表面上。因此，在某些变型中，本公开设想了流体输送特征的包括涂层的至少一个表面区域。例如，晶格结构的限定流体输送特征的内表面可以在通过增材制造形成之后用这种材料进行处理(例如，在晶格结构的内表面的一个或更多个区域上形成涂层或层)。这种处理通常需要进入晶格结构的内部以与晶格结构的内表面相接触。例如，在一种变型中，可以在多孔材料内限定的孔的表面上或沿着晶格结构的结点和连接结构桥接件上进行处理或设置涂层，这种处理或涂层形成流体的增加或减少的“润湿”(含水或非含水流体，包括油、制冷剂或任何其他热交换流体)。可以基于内部孔或晶胞表面的物理性质和涂层组合物预先选择或调节润湿程度。亲液(omniphilic)涂层增加表面上的极性和非极性流体的润湿性，而疏液(omniphobic)涂层降低极性和非极性流体的润湿性。通常认为亲液涂层对极性和非极性流体的接触角小于或等于约90°，而通常认为疏液涂层对极性和非极性流体的后退接触角大于或等于90°。因此，流体输送特征的至少一个表面区域可包括涂层，该涂层是亲液涂层或疏液涂层。在某些其他变型中，根据所需的性质，涂层可以是疏水的或超疏水的、亲水的或超亲水的、疏油的或超疏油的、或亲油的或超亲油的。
可用于改变润湿的一种合适类型的涂层可以包括表面活性剂。表面活性剂或表面活性试剂可以具有分子的亲液部分和位于分子另一区域的疏液部分。表面活性剂的一端可以附接至晶格或多孔材料的金属表面，另一端暴露以允许与流体相互作用或反应。可以通过在加热或不加热的情况下接触气相或液相化学品来施加涂层。亲液涂层材料和表面处理的具体示例包括用酸比如铬酸或硝酸蚀刻内表面。蚀刻清洁内部孔并增加表面积，从而改善润湿。如同通过普通的不锈钢处理所完成的，酸处理也可以产生氧化物钝化层。比如在某些气氛中的热处理的其他过程可以诱导形成氧化物、氮化物等，从而引起表面的改性润湿。这些过程或涂层降低了表面张力并且使流体更加润湿。更加润湿允许更快的毛细作用，从而增加流体流动的容易程度。相反，某些涂层可以产生疏液表面。例如，硅烷化合物(具有不同程度的全氟化终止)可以产生非常低的润湿表面，这可以降低液体流过多孔晶格的容易性和速度。聚合物涂层，如ptfe，包括聚丙烯和聚乙烯的聚烯烃通常也是疏液的。许多可商购的组合物还可以产生上述两种极端润湿条件(例如，亲液或疏液)。这些包括结合到涂层中的纳米尺寸的颗粒，这些颗粒推动了润湿性的界限。
在其他变型中，材料可以布置在晶格结构的表面上并且可以转移到正在通过的流体中。因此，流体输送特征的表面上的涂层可包括当流体通过至少一个流体输送特征时被转移至流体的添加剂。在一个方面，添加剂可以是磨损增强添加剂或磨损减少添加剂。可以将磨损减少引入到晶格结构(例如，后打印)中，该晶格结构可以用于将磨损增强添加剂释放到循环润滑油中。这种添加剂可用于减少摩擦、防止刮擦/拉毛或甚至增加磨损，但可以临时使用。通过以下物质可以提高减少摩擦和抗刮擦性能：磷基添加剂、硫基添加剂、含ptfe的添加剂、二硫化钼或石墨或上述的任何组合。这些颗粒可以是传统的宏观颗粒或纳米级颗粒。这些磨损减少添加剂也可以从晶格结构“定时释放”。在此，晶格结构将包含添加剂的固体块，其随时间缓慢溶解在油或制冷剂中并缓慢地扩散出晶格以减少摩擦。
此外，为了增强初始压缩机操作期间的磨合，可以在晶格结构中添加少量纳米磨料以增加磨损或成为磨损增加的添加剂，但仅限于临时或短期使用并且仅限于有限的少量添加剂。在压缩机的初始操作期间，这些颗粒将离开晶格并且进入正在通过的流体，该流体将被运送到压缩机内的其他区域以产生更快的磨合磨损。这种加速磨合改善了制冷剂气体密封，并且压缩机实现了运转更快的压缩机性能。理论上，有限量的磨料颗粒应该在可接受的压缩机性能/磨合发生的几乎同时耗尽。
例如，可以将用作干燥剂和/或酸捕获剂的固体材料结合到晶格中，例如，作为晶格结构的一个或更多个内表面上的涂层。当油或制冷剂通过晶格结构的高表面区域时，流体可以被干燥(除去水)和/或降低酸度。hvac系统中的酸和水分可能是有害的。一些油和制冷剂随着其老化和降解可能会产生酸，因此传统上使用过滤器/干燥器。通过将固体材料结合到流体将通过的晶格结构中，可以在压缩机中补充或完全替换独立的过滤干燥器和/或酸捕获器。
在某些其他变型中，本公开设想了热激活或按需的油输送。例如，润滑油可以布置在晶格的孔或内部空隙内。润滑油可具有粘度或体积，使得在某些温度范围内，润滑油存在于孔或内部空隙内。然而，随着摩擦热的产生，油由于热量而膨胀和/或降低其粘度并且自发地渗出到金属表面上以有助于润滑摩擦区域。因此，在某些方面，流体输送特征构造成保持润滑油，直到在压缩机运行期间产生的摩擦热促使保留的润滑油从至少一个流体输送特征流动及释放到摩擦表面。
作为非限制性示例，根据本公开的某些方面的具有一个或更多个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件可以结合到具有可变容积比设计、容量调节设计、蒸汽喷射设计或液体喷射设计的压缩机中。根据本教示的具有晶格结构和流体输送特征的压缩机零部件可以是压缩机中的各种零部件中的任何零部件。作为非限制性示例，压缩机可以是多种不同类型的压缩机，包括涡旋式、旋转叶片式元件、离心式、单螺杆式、双螺杆式、往复式、线性式等。在某些优选的方面中，根据本公开的具有晶格结构的压缩机部件特别适合与涡旋压缩机结合使用。
作为进一步的参照，附图并且特别是图6示出了示例性的常规制冷剂涡旋压缩机500，其包括大致筒形的密封壳体512，该密封壳体512具有在其上端部处焊接的盖514和焊接至其下端部的下覆盖件516。盖514设置有制冷剂排放口518，该制冷剂排放口518中可以具有常见的排放阀。固定至壳体512的其他主要元件包括压缩机入口520和横向延伸的间隔件522，该横向延伸的间隔件522绕自身的周缘、在与盖514焊接至壳体512的点相同的点处焊接。盖514和间隔件522限定了排放室524。
在主轴承座534与下轴承支承件536之间布置有包括马达定子530的马达528。驱动件或曲轴540在其上端具有偏心曲柄销542并且以可旋转的方式轴颈连接在上轴承544中。上轴承544可以包括相邻的常规驱动衬套546(例如，压配合在上轴承544中)。因此，动涡旋件560的筒形毂548容纳偏心曲柄销542和上轴承544。曲轴540还由附接至下轴承支承件536的下轴承组件538支承并以可旋转的方式轴颈连接在附接至下轴承支承件536的下轴承组件538中。在涡旋压缩机500的中心区域内，曲轴540穿过主轴承座534的孔570并在其中旋转，可包括设置在孔570内的筒形主轴承构件572。
主轴承座534和下轴承支承件536各自限定径向向外延伸的腿部，腿部各自固定至壳体512。主轴承座534的上表面设置有平坦止推支承表面574，其上设置有动涡旋件560，动涡旋件560具有从其延伸的螺旋卷或叶片562。从动涡旋件560的下表面向下突出的是筒形毂548。上轴承544是自润滑套筒型轴承，其中容纳驱动衬套546。筒形毂548、上轴承544和驱动衬套546各自限定并产生同心的内孔576，曲轴540的曲柄销542驱动地布置在内孔576中。值得注意的是，孔576的一部分限定了可以接纳曲柄销542的驱动平坦表面(未示出)，曲柄销542本身具有驱动地接合形成在孔576的一部分中的驱动平坦表面的平坦表面以提供径向顺应性驱动布置，比如在受让人的美国专利no.4,877,382中所示出的，该专利的公开内容由此通过参引并入本文。
设置有定涡旋件580，其具有定位成与动涡旋件560的动螺旋叶片562啮合接合的螺旋卷或叶片582。定涡旋件580具有由基板部分586限定的居中布置的排放通道584，排放通道584与向上开口588连通，而向上开口588与由盖514和间隔件522限定的消声器排放室524流体连通。定涡旋件580还包括围绕排放通道584的环形毂或凸起的肩部部分590。环形凹部592也形成在定涡旋件580中，定涡旋件580内设置有浮动密封组件594。
进气隔室596与压缩机入口520流体连通，将要在相互啮合的螺旋叶片562、582(用于压缩)内进行压缩的流体(例如，制冷剂)通过该压缩机入口520被引入。在流体穿过进气隔室596之后，流体在螺旋叶片562、582中被压缩，然后使得加压流体通过排放通道584释放。可以在排放通道584中设置簧片阀组件或其他已知的阀组件(未示出)，以调节从排放通道584通过消声器间隔件522中的开口598流入排放室524的流量。
浮动密封组件594由定涡旋件580的环形凹部592支承并且浮动密封组件594接合间隔件522的座部以用于使进气隔室596与排放室524密封地分开。凹部592和浮动密封组件594协同限定轴向压力偏压室，所述轴向压力偏压室接收经螺旋叶片562和582压缩的加压流体，以在定涡旋件580上施加轴向偏压力，从而迫使各螺旋叶片562、582的顶端与相对的基板表面密封接合。
壳体512内部的下部部分限定了填充有润滑油的油槽600。第一孔602充当泵，以迫使润滑流体沿曲轴540向上并进入第二孔604，并且最终到达压缩机的需要润滑的所有各个部分。曲轴540由电动马达528可旋转地驱动，电动马达528包括马达定子530、穿过马达定子530的绕组608以及压配合在曲轴540上且分别具有上配重612和下配重614的马达转子610。
在动涡旋件560与主轴承座534之间布置有十字滑块联轴器620。十字滑块联轴器620键连接至动涡旋件560和定涡旋件580，从而防止动涡旋件560的旋转运动。十字滑块联接器620可以是在美国专利no.5,320,506中所公开的设计类型，该专利的公开内容由此通过参引并入本文。
如图7所示，常规的下轴承座组件538包括延伸穿过其中的筒形开口630，该筒形开口630允许曲轴540(图6)安置或安装在下轴承支承件632内。在下轴承支承件632中形成有筒形下支承表面634，并且筒形下支承表面634直接抵靠曲轴540布置。在某些替代性变型中，在下轴承支承件632中可以安置或安装有单独的自润滑筒形套筒轴承。下轴承支承件536附接至下轴承组件538，并且下轴承支承件536包括支承臂640和可以附接至壳体512的连接部分642(如图6中所示)。曲轴540在下端部处具有相对大直径的同心孔602，该同心孔602与径向向外的直径较小的孔604连通，孔604从同心孔602向上延伸至曲轴540的顶部。
根据本公开的某些方面，具有流体输送特征的压缩机部件可以是下轴承部件650，例如图8中所示的那样。下轴承部件650可以具有带有一个或更多个内部区域658的本体部分652，所述一个或更多个内部区域658具有如上面所描述的晶格结构一样的内部晶格结构660。晶格结构660形成在金属表面662的内部并因此被金属表面662覆盖。内部区域658还包括多孔材料663。这种部件可以通过上述增材制造技术中的任何增材制造技术形成。如所示出的，下轴承部件650包括筒形区域666，筒形区域666具有延伸穿过其中的筒形开口667，该筒形开口667允许曲轴安置或安装在筒形区域666内。下轴承支承件664限定支承臂668和连接部分669。如所示出的，内部晶格结构660形成在筒形区域666的内部本体部分和下轴承支承件664的内部区域中。多孔材料663沿着筒形区域666的一部分布置，因此限定了流体输送特征，该流体输送特征提供了沿着筒形开口668的磨损表面穿过下轴承部件650的内部的流体连通，其中，旋转曲轴接纳在筒形开口668中。因此，油可以输送通过下轴承部件650、通过筒形区域666的长度，以增强油流动并因此增大润滑。应当注意的是，下轴承部件650的内部区域的其他区域也可以包括多孔材料(例如，围绕筒形区域666的整个筒形开口表面668)。这些原理适用于本文讨论的任何压缩机部件。
在增材制造过程期间，在施加能量(例如，烧结或熔合固体颗粒的激光)之后残留的粉末可以保留以形成产生该零部件(包括晶格结构)的连续固体结构。在某些变型中，残留粉末如金属粉末可保留在晶格结构空隙内以提供额外的绝缘性能。替代性地，可以通过一个或更多个移除孔670移除残留粉末。这些移除孔670可位于部件650上的任何位置。值得注意的是，在没有移除过量残留粉末的变型中，可以省略这种移除孔670。移除多孔材料663中的任何残留粉末是优选的；然而各个移除孔并非必须向轴承部件650的外部敞开。
在某些变型中，例如在晶格结构中限定的空隙将具有负压或真空的情况下，或者在形成内部芯部区域的材料与压缩机环境中的材料不相容(例如，与在压缩机内或多孔材料中循环的制冷剂和润滑油不相容)的情况下，进一步的制造步骤可以关闭移除孔。可能需要或可能不需要在最终零部件中密封孔，但如果密封，可以使用诸如钎焊、焊接、粘合之类的方法。在某些方面，下轴承压缩机部件可以具有晶格结构的填充有绝缘材料(或负压或真空)的一个或更多个空隙区域，绝缘材料可以使热能、声音或振动中的至少一者的传输最小。通过使用如图8所述的具有这种晶格结构和多孔区域的下轴承座，在某些方面，该部件是高强度低重量的部件，其用于增加润滑，从而增大包括有该部件的压缩机的效率和寿命。
在根据本公开的某些方面的另一变型中，具有一个或更多个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件可以是如图9a中的主轴承座700。主轴承座部件700限定该结构的本体部分710。本体部分710可以包括一起限定开口724的上筒形支承区域720和下筒形支承区域722。尽管图9a中未示出，但是开口724可以接纳(如图6的压缩机500中所示)动涡旋件560的筒形毂548和轴颈连接在上轴承544中的曲轴540的偏心曲柄销542。主轴承部件700还包括向外延伸的腿部726，腿部726包括孔728，孔728接纳本体部分710的末端端部730上的紧固件(图9a中未示出，但图6中示出为636)。末端端部730将主轴承座部件700附接到壳体或容纳件。主轴承座部件700还限定上推力表面732。
主轴承座部件700的本体部分710具有一个或更多个内部区域740，所述一个或更多个内部区域740具有如上所描述的晶格结构一样的内部晶格结构742。这种晶格结构的各种非限制性实施方式可包括结点738，结点738具有球形或圆形形状，包括中空的球形结点，但也可设想任何先前的结点形状。此外，晶格结构742可以具有交替的结点类型(例如，不同结点的图案，如单行中的实心球体、空心球体、实心球体或交替行的空心球体和实心球体)。晶格结构742形成在本体部分710内的内部并因此被金属表面744覆盖。内部区域740还包括两个流体输送通道746。流体输送通道746形成在晶格结构742内并且由内部实心表面748从晶格结构742勾勒出轮廓。通向流体输送通道746的开口754对应于上筒形支承区域720的内表面以及上推力表面732处。因此，润滑油可以在主轴承座部件700的内部区域740内通过流体输送通道746流动至上推力表面732。这种流体输送通道746有助于确保在尤其是高负荷条件下润滑油可能难以循环的区域中的油流动和润滑。
这种部件可以通过上述增材制造技术中的任何增材制造技术形成。可以(例如，通过打印)形成流体输送通道746以促使油通向需要额外润滑的表面。晶格结构742可以具有设置在空隙区域内或者通过主轴承座部件700中的移除孔752移除的材料(例如，松散的颗粒)。具有由增材制造工艺形成的内部晶格结构742的本体部分710的芯部区域可以是轻质且高强度的。在如图9a所示的实施方式中，内部晶格结构742为主轴承座部件700提供绝缘特性，其还能够使通过主轴承座700的声音和振动的传输最小化。此外，与实心主轴承座相比，根据本公开制备的主轴承座700具有减小的质量。在某些实施方式中可以进行局部晶格晶胞密度修改，以增大或减小壳体刚度并且改善声音和/或振动特性。这允许主轴承座在用于铆接(例如，铆接至壳体或其他固定部件)的区域中是刚性的并且在支承区域中是柔性的，以改善对准稳固性和支承性能。这些原理可适用于本公开所讨论的任何压缩机部件。如本领域技术人员所理解的，各个附图的本体部分中所示的晶格结构图案和设计可以应用于本申请所描述或设想的任何其他晶格结构设计及任何压缩机部件。
图9b示出了轻质高强度主轴承座700b压缩机部件的另一种变型，其具有两个不同的流体输送特征。除非在本文中另有讨论，否则主轴承座700b具有与上面图9a中所示和所描述的设计和部件类似的设计和部件，为简洁起见，这里将不再单独讨论。内部区域740b包括两个流体输送通道746b。流体输送通道746b形成在晶格结构742内并且由内部实心表面748从晶格结构742勾勒出轮廓。这种部件可以通过上述增材制造技术中的任何增材制造技术形成。
通向流体输送通道746b的开口754b对应于上筒形支承区域720的内表面以及上推力表面732b处。因此，润滑油可以在主轴承座部件700的内部区域740b内通过流体输送通道746b流动至上推力表面732b。流体输送通道746b在多孔区域750中的上推力表面732b附近终止。因此，每个流体输送通道746b进给到多孔区域750中的更多孔区域，进而允许在操作期间油穿透上推力表面732b。因此，流体输送特征还包括多孔区域750。形成多孔区域750的多孔材料可以形成为增材制造工艺的一部分，或者在增材制造工艺之后引入或注入到零部件中。此外，这种流体输送特征如流体输送通道746b和多孔区域750有助于确保在尤其是高负荷条件下润滑油可能难以循环的区域中的油流动和润滑。
在又一个变型中，图9c示出了用于压缩机的具有不同流体输送特征的轻质高强度主轴承座部件700c。除非在本文中另有讨论，否则主轴承座700c具有与上面图9a和图9b中所示和所描述的设计和部件类似的设计和部件，为简洁起见，这里将不再单独讨论。内部区域740c包括两个流体输送通道746c。流体输送通道746c形成在晶格结构742内并且由内部实心表面748c从晶格结构742勾勒出轮廓。然而，流体输送通道746c具有多个开口754c，所述多个开口754c对应于上筒形支承区域720的内表面和下筒形支承区域722的内表面、以及上推力表面732c。流体输送通道746c可以填充有多孔材料756。这种部件可以通过上述增材制造技术中的任何增材制造技术形成。
因此，润滑油可以在主轴承座部件700的内部区域740c内通过流体输送通道746c流动至上推力表面732c。流体输送通道746c在上推力表面732c附近终止于上多孔区域750c中。因此，每个流体输送通道746c有助于将油转移到上多孔区域750c；从而在操作期间允许额外的油渗透上推力表面732c。流体输送特征包括上多孔区域750c以及填充有多孔材料756的流体输送通道746c。流体输送通道746c中的多孔材料756有助于在油被吸入上多孔区域750c时调节油的流速。形成多孔区域750c的多孔材料可以形成为增材制造工艺的一部分，或者在增材制造工艺之后引入或注入到零部件中。如在其他实施方式中一样，这种流体输送通道746c有助于确保在尤其是高负荷条件下润滑油可能难以循环的区域中的油流动和润滑。
在根据本公开的某些方面的其他实施方式中，高强度、轻质压缩机部件可以是动涡旋部件800，如图10a至10b所示。动涡旋800包括基板802，基板802具有第一侧804和第二侧806。叶片808限定从基板802的第一侧804延伸的渐开线涡旋形式。筒形毂810从基板802的第二侧806向下延伸。一对向外突出的凸缘部分812，其中每个凸缘部分812设有向外敞开的槽(未示出，但该槽接纳十字滑块联轴器的一对十字滑块键)。动涡旋部件800的本体部分可以具有至少一个芯部或内部区域814，至少一个芯部或内部区域814包括通过增材制造形成的晶格结构816。在晶格结构816上方设置有实心表面818。晶格结构816可以布置在基板802、筒形毂810和/或渐开线涡旋形式的叶片808中的一者或更多者的内部区域814中。流体输送特征包括基板802内的吸入端口820a，该吸入端口820a用于将入口工作流体(制冷剂和油)供给到叶片808中。在基板802的中心还示出排放端口820b流体输送特征，压缩的工作流体可以通过该排放端口820b流体输送特征排出。因此，动涡旋部件800内的流体流由呈端口形式的一体形成的流体输送特征(吸入端口820a和排放端口820b)提供。
如图10b所示，晶格结构816形成为基板802内的连续区域。然而，与本文所描述的任何其他部件一样，根据所需的机械性能，可以形成具有不同晶格结构或不同材料的彼此密封或彼此分离的分离隔室或内部区域。作为示例，在替代变型中，基板802、筒形毂810或叶片808中的仅一者(或其某些组合)可以包括晶格结构816。值得注意的是，在实心表面818中没有形成示出为用于从增材制造工艺中去除残留或松散粉末的去除孔，但可以包括去除孔。因此，多个松散颗粒可留在晶格结构818的空隙区域内。这可以为动涡旋部件800提供热、声音或振动阻尼特性。在其他变型中，如果通过移除孔移除松散的粉末金属，则晶格结构的空隙区域可以被清空，然后可以可选地留空或填充不同的材料。此外，如果需要，增材制造允许在动涡旋部件800的某些部分中根据需要形成更厚的壁以用于额外的加固。更厚及更薄的结构可以通过增材制造在需要的区域进行打印。
图10c至图10d示出了根据本教示的具有流体输送特征的压缩机部件的另一种变型。示出了定涡旋部件822。定涡旋件822包括基板824，基板824具有第一侧826和第二侧828。叶片830限定从基板824的第一侧826延伸的渐开线涡旋形式。定涡旋件822还包括围绕排放通道834的环形毂或凸起的肩部部分832。一系列向外突出的凸缘部分836可以接纳十字滑块联轴器(未示出)的一对十字滑块键。
动涡旋部件822的本体部分具有至少一个芯部或内部区域838，至少一个芯部或内部区域838包括通过增材制造形成的晶格结构840。在晶格结构840上方设置有实心表面842。晶格结构840可以布置在基板824、凸起的肩部部分832和/或渐开线涡旋部件822的叶片830中的一者或更多者的内部区域838中。流体输送特征包括基板824内的吸入端口844a，该吸入端口844a用于将入口工作流体(制冷剂和油)供给到叶片830中。排放端口844b流体输送特征限定排放通道834并且布置在基板824的中心，压缩的工作流体可以通过排放通道834排出。因此，定涡旋部件822内的流体流以及通过定涡旋部件822的流体流由呈端口形式的一体形成的流体输送特征(吸入端口844a和排放端口844b)提供。
如图10d所示，晶格结构840形成为基板824、环形凸起的肩部部分832和/或渐开线涡旋形式的叶片830中的每一者内的连续区域。然而，与本文所描述的任何其他部件一样，根据所需的机械性能，可以形成具有不同晶格结构或不同材料的彼此密封或彼此分离的分离隔室或内部区域。作为示例，在替代变型中，基板824、凸起的肩部部分832和/或叶片830中的仅一者(或其某些组合)可以包括晶格结构840。值得注意的是，在实心表面842中没有形成示出为用于从增材制造工艺中去除残留或松散粉末的去除孔，但可以包括去除孔。因此，多个松散颗粒可留在晶格结构840的空隙区域内。这可以为定涡旋部件822提供热、声音或振动阻尼特性。在其他变型中，如果通过移除孔移除松散的粉末金属，则晶格结构的空隙区域可以被清空，然后可以可选地留空或填充不同的材料。此外，如果需要，增材制造允许在定涡旋部件822的某些部分中根据需要形成更厚的壁以用于额外的加固。更厚及更薄的结构可以通过增材制造在需要的区域进行打印。
在根据本公开的某些方面的其他实施方式中，具有一个或更多个流体输送特征的高强度、轻质压缩机部件可以是如图11a中的动涡旋部件850。动涡旋件850包括基板860，基板860具有第一侧862和第二侧864。叶片866限定从基板860的第一侧862延伸的渐开线涡旋形式。筒形毂868从基板860的第二侧864向下延伸。一对向外突出的凸缘部分870，其中每个凸缘部分870设有向外敞开的槽(未示出，但该槽接纳十字滑块联轴器的一对十字滑块键)。动涡旋部件850的本体部分872具有至少一个芯部或内部区域874，至少一个芯部或内部区域874包括通过增材制造形成的晶格结构880。在晶格结构880上方设置有实心表面882。晶格结构880可以布置在基板860、筒形毂868和/或渐开线涡旋形式的叶片866中的一者或更多者的内部区域872中。
流体输送通道886形成在晶格结构880内并且由内部实心表面887从晶格结构880勾勒出轮廓。通向流体输送通道886的开口888对应于基板860的第一侧862上的推力表面和基板860的第二侧864上的在筒形毂868内的表面。基板860的第一侧862上的推力表面对应于压缩机构的与相反的定涡旋的叶片在操作期间接触的区域。因此，润滑油可以在动涡旋部件850的内部区域874内流动通过基板860的第一侧862与第二侧864之间的流体输送通道886。尽管在图11a中仅示出了单个油输送通道886，但同样设想了多个流体输送通道。这种流体输送通道886有助于确保在尤其是高负荷条件下润滑油可能难以循环的区域中的油流动和润滑。还可以设想，流体通道可以向基板860的第一侧862上的推力表面提供油供给，油可以通过进入由如图6所示相互啮合的动涡旋件560的螺旋叶片562和定涡旋件580的螺旋叶片582产生的压缩腔中的吸入气体喷射或带入到该推力表面中。这种气体和油的混合物可以有助于提高压缩机效率和/或提高压缩机的可靠性。
这种部件可以通过上述增材制造技术中的任何增材制造技术形成。可以(例如，通过打印)形成流体输送通道886以促使油通向需要额外润滑的表面。晶格结构880同样可以通过增材制造工艺形成。如图11a所示，晶格结构形成为基板860、筒形毂868和/或渐开线涡旋形式的叶片866中的每一者内的连续区域。然而，与本文所描述的任何其他部件一样，根据所需的机械性能，可以形成具有不同晶格结构或不同材料的彼此密封或彼此分离的分离隔室或内部区域。作为示例，在替代变型中，基板860、筒形毂868或叶片866中的仅一者(或其某些组合)可以包括晶格结构880。值得注意的是，在实心表面882中没有形成用于从增材制造工艺中去除残留或松散粉末的去除孔。因此，多个松散颗粒884可留在晶格结构880的空隙区域内。这可以为动涡旋部件850提供热、声音或振动阻尼特性。此外，某些区域可能需要较厚的壁(或实心表面882)，例如，实心表面882可沿筒形毂868和基板860的下部区域在第二侧864较厚，而实心表面882可沿第一侧862(包括沿叶片866的表面区域)较薄。涡旋叶片866设计成与常规形成的叶片相比重量减轻并且具有相同或更好的强度。更厚及更薄的结构可以通过增材制造在需要的区域进行打印。
图11b中示出了具有一个或更多个流体输送特征的高强度轻质动涡旋部件850b的另一种变型。除非在此另外讨论，否则动涡旋部件850b中的设计和部件与图11a中的动涡旋部件850中的设计和部件相同。在动涡旋部件850b(包括基板860b)中，实心表面882b设置在晶格结构880b上方。然而，在实心表面882b中形成有一个或更多个移除孔890，用于在增材制造工艺之后移除剩余的残留或松散的粉末。因此，晶格结构880b可具有空的空隙区域。值得注意的是，在移除过程之后，一些松散的颗粒可以保留在空隙中；然而，大部分松散和残留的颗粒被移除。在某些方面，晶格结构880b设计可以在需要时提供对热、声音或振动的足够的绝缘，使得留下这些颗粒或引入另一种材料不是必需的。在其他变型中，晶格结构880b可以具有空的空隙区域，该空的空隙区域随后填充有不同的材料(例如，固体、凝胶、泡沫、液体或气体)或负压/真空。在移除之后，实心表面882b中的移除孔890可以随后通过各种已知技术用材料密封以产生这样的补片。当希望具有容纳或密封的内部容积时，例如，当内部区域872由与压缩机中的制冷剂和油不相容的材料形成或包含该材料时，或者在晶格结构880b的空隙中存在真空时，可以密封移除孔890。孔890可能需要或可能不需要在最终的零部件中被密封，但如果密封，可以使用比如钎焊、焊接、粘合之类的方法。
图11c至图11d中示出了具有一个或更多个流体输送特征的高强度轻质动涡旋部件850c的另一种变型。除非在此另外讨论，否则动涡旋部件850c中的设计和部件与图11b中的动涡旋部件850b中的设计和部件相同。流体输送通道886c形成在基板860c中、晶格结构880c内，晶格结构880c上设置有实心表面882c。通过内部实心表面887c从晶格结构880c勾勒出流体输送通道886c的轮廓。通向流体输送通道886c的开口888c对应于基板860c的末端端部889以及基板860c的第二侧864上的在筒形毂868内的表面。基板860c的末端端部889具有十字滑块键槽892，十字滑块键槽892在压缩机操作期间与十字滑块环的十字键(图11c和图11d中未示出)相互作用。因此，润滑油可以在动涡旋部件850c的内部区域874c内流动通过基板860的第二侧864与末端端部889之间的流体输送通道886c和十字滑块键槽892，以将润滑油供给至十字键。同样，这种流体输送通道886c有助于确保在尤其是高负荷条件下润滑油可能难以循环的区域中的油流动和润滑。应该注意的是，这种设计可以用类似于图11a所示的设计来实现，其中，晶格也填充有松散的粉末材料。
图11e中示出了具有一个或更多个流体输送特征的高强度轻质动涡旋部件850e的又一种变型。除非在此另外讨论，否则动涡旋部件850e中的设计和部件与图11b中的动涡旋部件850b中的设计和部件相同。流体输送通道886e形成在基板860e中、晶格结构880e内，晶格结构880e上设置有实心表面882e。通过内部实心表面887e从晶格结构880e勾勒出流体输送通道886e的轮廓。通向流体输送通道886e的开口888e对应于基板860e的第二侧864上在筒形毂868内的表面以及筒形毂868外侧的与基板860e的第二侧864上的下推力区域896相对应的多个分离区域。在压缩机运行期间，主轴承座(在图6中示出为534)的上表面的平坦推力支承表面574与基板860e上的下推力区域896相互作用。因此，润滑油可以在动涡旋部件850e的内部区域874e内通过流体输送通道886e从筒形毂868的内部流动至筒形毂868外侧的与下推力区域896相对应的区域。这种流体输送通道886e有助于确保在尤其是高负荷条件下润滑油可能难以循环的区域中的油流动和润滑。应该注意的是，这种设计可以用类似于图11a所示的设计来实现，其中，晶格也填充有松散的粉末材料。尽管在图11e中仅示出了单组油输送通道886e，但同样可以设想多个流体输送通道。
图11f示出了高强度轻质动涡旋部件850f的变型，该动涡旋部件850f类似于图11e中所示的具有两个不同的流体输送特征。除非在此另外讨论，否则动涡旋部件850f中的设计和部件与图11e中的动涡旋部件850e中的设计和部件相同。内部区域874f包括两个不同的流体输送通道886f。流体输送通道886f形成在晶格结构880f内并且由内部实心表面887f从晶格结构880f勾勒出轮廓。这种部件可以通过上述增材制造技术中的任何增材制造技术形成。
通向流体输送通道886f的开口888f对应于基板860f的第二侧864上的在筒形毂868内的表面以及筒形毂868外侧的与基板860f的第二侧864上的下推力区域896(与主轴承座上的推力表面相互作用)相对应的多个分离区域。流体输送通道886f在下推力区域896附近终止于多孔区域898中。因此，每个流体输送通道886f进给到多孔区域898中的更多孔区域，进而允许在操作期间油穿透下推力表面896。因此，流体输送特征还包括多孔区域898。形成多孔区域898的多孔材料可以形成为增材制造工艺的一部分，或者在增材制造工艺之后引入或注入到零部件中。此外，这种流体输送特征如流体输送通道886f和多孔区域898有助于确保在尤其是高负荷条件下润滑油可能难以循环的区域中的油流动和润滑。同样，尽管在图11f中仅示出了单组油输送通道886f，但同样可以设想多个流体输送通道。值得注意的是，这种多孔流体输送特征可以用在其中示出具有流体通道的任何前述实施方式的开口处，或者多孔材料可以填充整个流体通道，并且可以用于调节润滑油或其他流体的流动。作为非限制性示例，尽管未在图11c和图11d的实施方式中示出，但位于十字滑块键槽892处的流体通道886c的末端端部889处的开口888c可具有以类似方式引入的多孔材料。
流体输送通道886f形成在基板860f中、晶格结构880f内，晶格结构880f上设置有实心表面882f。通过内部实心表面887f从晶格结构880f勾勒出流体输送通道886f的轮廓。通向流体输送通道886f的开口888f对应于基板860f的第二侧864上在筒形毂868内的表面以及筒形毂868外侧的与基板860f的第二侧864上的下推力区域896相对应的多个分离区域。在压缩机运行期间，主轴承座(在图6中示出为534)的上表面的平坦推力支承表面574与基板860f上的下推力区域896相互作用。因此，润滑油可以在动涡旋部件850f的内部区域874f内通过流体输送通道886f从筒形毂868的内部流动至筒形毂868外侧的与下推力区域896相对应的区域。这种流体输送通道886f有助于确保在尤其是高负荷条件下润滑油可能难以循环的区域中的油流动和润滑。应该注意的是，这种设计可以用类似于图11a所示的设计来实现，其中，晶格也填充有松散的粉末材料。
根据本公开的某些方面，图11g中示出了具有多孔流体输送特征的高强度轻质动涡旋部件850g。除非在此另外讨论，否则动涡旋部件850g中的设计和部件与图11a中的动涡旋部件850或图11f中示出的动涡旋部件850f中的设计和部件相同。值得注意的是，示出了动涡旋部件850g不存在如图11a中的内部晶格结构880或图11f中的内部晶格880f，但可以在某些区域中形成一个或更多个内部晶格结构。在动涡旋部件850g的内部区域874g中，流体输送通道886g由包括多孔材料的多孔区域898g形成。实心表面882g形成动涡旋部件850g的其余部分，并且实心表面882g设置在多孔区域上方和周围。多孔区域898g设置在叶片899、筒形毂868g和基板860g中。多孔区域898g可以包括在不同区域中具有不同孔尺寸的多孔材料。因此，通道886g可以给送更多孔的区域，从而允许油在操作期间穿透各种表面。
叶片899在梢端处包括开口888g。类似地，通向流体输送通道886g的开口888g对应于基板860g的第一侧862g上的推力表面和基板860g的第二侧864g上筒形毂868g内的表面。因此，润滑油可以在动涡旋部件850g的内部区域874g内通过叶片899之间的流体输送通道886g流动至基板860g的第一侧862g并且流动至基板860g的第二侧864g。如其他实施方式一样，这种流体输送通道886g有助于确保在尤其是高负荷条件下润滑油可能难以循环的区域中的油流动和润滑。
形成多孔区域898g的多孔材料可以形成为增材制造工艺的一部分，或者在如上所述的增材制造工艺之后引入或注入到零部件中。同样，这种流体输送特征如多孔流体输送通道886g有助于确保在压缩机运行期间使油流动至需要润滑的各个区域。应该注意的是，多孔区域898g的设计理想地使得高压侧到低压侧不会发生泄漏。在某些变型中，多孔区域898g可以部分或完全填充或注入有另一种作为密封剂的材料，以使压力泄漏最小化。因此，在某些设计中在增材制造之后，叶片899可以具有注入其中的密封材料以防止流体泄漏。
图12a中示出了具有一个或更多个流体输送特征的高强度轻质压缩机部件是定涡旋部件900的另一种变型。定涡旋件900包括基板910，基板910具有第一侧912和第二侧914。叶片916限定从基板910的第一侧912延伸的渐开线涡旋形式。定涡旋件900包括围绕排放通道920的环形毂或凸起的肩部部分918。在定涡旋件900中还形成有环形凹部922，在环形凹部922内可以设置有浮动密封组件(未示出)。一系列向外突出的凸缘部分924，其中每个凸缘部分924设置有向外敞开的槽(未示出，但该槽接纳十字滑块联轴器的一对十字滑块键)。
定涡旋部件900的本体部分930具有至少一个芯部或内部区域932。在内部区域932中，流体输送通道934由包括多孔材料938的多孔区域936形成。内部区域932还包括通过增材制造形成的晶格结构940。在晶格结构940上方并且围绕多孔区域936设置有实心表面942。内部实心表面928将限定流体输送通道934的多孔区域936与晶格结构940划分开。
多孔区域936设置在叶片916中并且沿着基板910的第一侧912沿推力表面设置。因此，润滑油可以在定涡旋部件900的内部区域932内通过包括叶片916之间的多孔区域936的流体输送通道934流动至基板910的第一侧912。多孔区域936可以包括在不同区域中具有不同孔尺寸的多孔材料，以促使其中的不同速率的油或流体流动。因此，流体输送通道934可以根据需要给送更多孔的区域，从而允许油在操作期间穿透各种表面。叶片916在梢端处包括开口948。类似地，通向流体输送通道934的开口948对应于基板910的第一侧912上的推力表面。如其他实施方式一样，这种流体输送通道934有助于确保在尤其是高负荷条件下润滑油可能难以循环的区域中的油流动和润滑。
晶格结构940可以布置在基板910、凸起的肩部部分918和/或渐开线涡旋形式的叶片916中的一者或更多者的内部区域932中。如图12a所示，晶格结构940形成为基板910和环形凸起的肩部部分918的部分内的连续区域。然而，与本文所描述的任何其他部件一样，根据所需的机械性能，可以形成具有不同晶格结构或不同材料的彼此密封或彼此分离的分离隔室或内部区域。作为示例，在替代变型中，基板910或环形凸起的肩部部分918中的仅一者(或其某些组合)可以包括晶格结构940。值得注意的是，在实心表面942中没有形成用于从通过增材制造工艺形成的内部晶格结构940去除残留或松散的粉末的去除孔。因此，多个松散颗粒944可留在晶格结构940的空隙区域内。
这可以为定涡旋部件900提供额外的热、声音或振动阻尼特性。值得注意的是，某些区域可能需要较厚的壁(或较厚的实心表面942)，例如，实心表面942可以在第二侧914上较厚以加固该结构，而实心表面942可以沿第一侧912——包括沿叶片916的表面区域——较薄。涡旋叶片916设计成与常规形成的叶片相比重量减轻并且具有相同或更好的强度。更厚及更薄的结构可以通过增材制造在需要的区域进行打印。
图12b中示出了具有流体输送特征的高强度轻质压缩机部件是定涡旋部件900b的另一种变型。除非在此另外讨论，否则定涡旋部件900b中的设计和部件与图12a中的定涡旋部件900中的设计和部件相同。在定涡旋部件900b中，实心表面942b设置在晶格结构940b上方。然而，在实心表面942b中形成有一个或更多个移除孔946，用于在增材制造工艺之后移除剩余的残留或松散的粉末。因此，晶格结构940b可具有空的空隙区域。值得注意的是，在移除过程之后，一些松散的颗粒可能保留在空隙中；然而，大部分松散和残留的颗粒被移除。在某些方面，晶格结构940b设计可以对热、声音或振动提供足够的绝缘，使得留下这些颗粒或引入另一种材料不是必需的。在其他变型中，晶格结构940b可以具有空的空隙区域，该空的空隙区域随后填充有不同的材料(例如，固体、凝胶、泡沫、液体或气体)或负压/真空。在移除之后，实心表面942b中的移除孔946可以随后通过各种已知技术用材料密封以产生这样的补片。当希望具有容纳或密封的内部容积时，例如，当内部区域932由与压缩机中的制冷剂和油不相容的材料形成或包含该材料时，或者在晶格结构940b的空隙中存在真空时，可以密封移除孔946。孔946可能需要或可能不需要在最终的零部件中被密封，但如果密封，可以使用比如钎焊、焊接、粘合之类的方法。
图12c中示出了具有流体输送特征的高强度轻质压缩机部件是定涡旋部件900c的另一种变型。除非在此另外讨论，否则定涡旋部件900c中的设计和部件与图12b中的定涡旋部件900b中的设计和部件相同。值得注意的是，定涡旋式部件900c的设计不具有作为流体输送特征的任何多孔区域。然而，定涡旋部件900c具有布置在内部区域932c内的晶格结构940c。晶格结构940c布置在内部区域932c的叶片916c和基板910c内。在晶格结构940c上方设置有实心表面942c。在某些变型中，如果需要，松散粉末可以保留在晶格结构940c的空隙中。
在其他变型中，在实心表面942a中形成有一个或更多个移除孔946c，用于在增材制造工艺之后移除剩余的残留或松散的粉末。因此，晶格结构940c可具有空的空隙区域。值得注意的是，在移除过程之后，一些松散的颗粒可能保留在空隙中；然而，大部分松散和残留的颗粒被移除。在某些方面，晶格结构940c设计可以对热、声音或振动提供足够的绝缘，使得留下这些颗粒或引入另一种材料不是必需的。在其他变型中，晶格结构940c可以具有空的空隙区域，该空的空隙区域随后填充有不同的材料(例如，固体、凝胶、泡沫、液体或气体)或负压/真空。在移除并且可能引入新材料之后，实心表面942c中的移除孔946c可以随后通过各种已知技术用材料密封以产生这样的补片。当希望具有容纳或密封的内部容积时，例如，当内部区域932c由与压缩机中的制冷剂和油不相容的材料形成或包含该材料时，或者在晶格结构940c的空隙中存在真空时，可以密封移除孔946c。
定涡旋部件900c还包括呈流体端口952形式的至少一个流体输送特征950，流体端口952连接到至少一个通路或通道954，至少一个通路或通道954能够在定涡旋部件900c内实现流体连通。如图12c所示，通路或通道954包括与流体端口952流体连通的水平流动通道956和竖向流动通道958。竖向流动通道958流体连通并且通向基板910c的第一侧912上处于叶片916c之间的表面，该表面对应于压缩机构的一部分。因此，包括端口952和通道954和958的流体输送特征——如蒸汽/液体喷射或调节通道——可以通过在需要的区域中进行增材制造而形成。另一流体输送特征950是可以类似地形成的中间室泄放孔952。可以在定涡旋压缩机部件的本体区域内的需要进行蒸汽喷射或液体喷射或可变容积比(vvr)端口或者需要提供容量调节的端口的区域中形成(例如，通过打印)包括端口和/或通道的任何流体输送特征。尽管仅示出了单个流体输送通道，但应该理解的是，同样可以设想多个流体输送通道。尽管未示出，但可以结合一组阀来打开和关闭端口。这可以在打印之后或在打印周期期间完成。
在又一变型中，在图12d中，具有呈至少一个流体通路或通道954d形式的至少一个流体输送特征950d的定涡旋部件900d能够实现定涡旋部件900d内的流体连通。尽管定涡旋部件900d具有与图12c中的定涡旋设计略微不同的容量调节设计；然而，它们共同拥有许多共同特征，并且为了简洁起见，除非在此进一步讨论，否则这些特征可以被认为是相同的。如图12d所示，通路或通道954d包括竖向流动通道958d。竖向流动通道958d实现流体连通并且通向基板910d的第一侧912上处于叶片916d之间的表面，该表面对应于压缩机构的一部分。竖向流动通道958d在另一端部通向容量调节室960。以这种方式，竖向流动通道958d可以用作调节通道。
定涡旋部件900d具有布置在内部区域932d内的晶格结构940d。晶格结构940d布置在内部区域932d的叶片916d和基板910d内。在晶格结构940d上方设置有实心表面942d。在某些变型中，在增材制造工艺之后剩余的残留或松散粉末可保留在晶格结构940d的空隙区域中。在其他变型中，在实心表面942d中形成有一个或更多个移除孔946d，用于去除在增材制造工艺之后剩余的残留或松散粉末或引入新材料，如上所述。随后可以密封或封闭这种移除孔946d。
图12e示出了定涡旋部件900e的又一变型，其具有至少一个流体输送特征950e，至少一个流体输送特征950e实现定涡旋部件900e内的流体连通。尽管定涡旋部件900e具有与图12c至图12d中的定涡旋设计略微不同的可变容积比设计，但定涡旋部件共同拥有许多共同特征，并且为了简洁起见，除非在此进一步讨论，否则这些特征可以被认为是相同的。如图12e所示，多个通路或通道954e限定竖向流动通道。竖向流动通道954e实现流体连通并且通向基板910e的第一侧912上处于叶片916e之间的表面，该表面对应于压缩机构的一部分。竖向流动通道954e在另一侧通向次级容积室962。以这种方式，竖向流动通道954e可以用作在初级压缩机构容积和次级容积室962之间需要时能够进行流体连通的通道，以产生可变容积比的压缩机设计。尽管未示出，但可以结合一组阀来打开和关闭端口954e。这可以在打印之后或在打印周期期间完成。与先前的设计一样，定涡旋部件900e具有布置在内部区域932e内的晶格结构940e。晶格结构940e布置在内部区域932e的叶片916e和基板910e内。在晶格结构940e上方设置有实心表面942e。在某些变型中，在增材制造工艺之后剩余的残留或松散粉末可保留在晶格结构940e的空隙区域中。在其他变型中，尽管未示出，但是可以使用移除孔来移除在增材制造工艺之后剩余的残留或松散的粉末，并且可选地将新材料引入到晶格结构940e中，如上所述。
因此，作为非限制性示例，包括端口和通路/通道的各种流体输送特征——如蒸汽/液体喷射通道、流体喷射口或容量调节特征——可以通过在需要的区域中进行增材制造而形成。作为非限制性示例，压缩机部件可以结合到具有可变容积比设计、容量调节设计、蒸汽喷射设计或液体喷射设计的压缩机中。同样，尽管未示出，但可以结合一组阀来打开和关闭端口。这可以在打印之后或在打印周期期间完成。
在根据本公开的某些方面的另一变型中，具有流体输送特征的轻质高强度涡旋压缩机部件可以是如图13a中示出的曲轴1000。曲轴1000在一个端部具有曲柄销1002并且在相反的端部处具有末端端部1004。曲轴1000由马达(图13a中未示出)可旋转地驱动。曲柄销1002具有平坦表面1006，该平坦表面1006与在动涡旋构件(未示出)的筒形毂内的孔中的相对的驱动平坦表面驱动地接合。末端端部1004可以安置于下轴承组件(未示出)内。在曲轴1000内的末端端部1004处形成有第一开放通路或孔1010，并且第一开放通路或孔1010允许将润滑油沿曲轴1000向上泵送到第二孔1012中。第二孔1012具有两个末端开口1036，因此最终将润滑油通过曲轴1000泵送到压缩机的需要润滑的所有各个部分。因此，第一开孔1010和第二孔1012用作穿过曲轴1000的长度的流体输送通道。
在曲柄销1002与末端端部1004之间设置有曲轴1000的本体部分1020。本体部分1020具有至少一个芯部或内部区域1022，至少一个芯部或内部区域1022包括通过先前如上所述的增材制造形成的晶格结构1030。在晶格结构1030上方设置有实心表面1032。晶格结构1030可以布置在本体部分1020的内部区域1022中。内部第二孔1012通过内部实心表面1034与晶格1030分离。如上所述，在某些变型中，残留粉末比如金属粉末可以保留在晶格结构空隙内以提供额外的性能。多余未烧结的粉末可以被移除，或者在替代性变型中，多余未烧结的粉末可以保留在晶格结构的空隙中。如图13a所示，在实心表面1032中没有用于从增材制造工艺中去除残留或松散粉末的去除孔。因此，多个松散颗粒可留在晶格结构1030的空隙区域内。这可以为曲轴1000提供热、声音或振动阻尼特性。此外，如果需要，增材制造允许在曲轴1000的某些部分中根据需要形成更厚的壁以用于额外的加固。更厚及更薄的结构可以通过增材制造在需要的区域进行打印。
曲轴1000还包括两个不同的多孔流体输送特征。包括多孔材料的第一多孔区域1040设置在末端端部1004处的磨损表面上。也包括多孔材料的第二多孔区域1044设置在曲轴1000的邻近曲柄销1002的近端端部1046处的磨损表面上。这些多孔部件可以通过上述增材制造技术中的任何增材制造技术形成。
如所示出的，内部晶格结构1030形成在曲轴1000的内部本体部分1020中。第一多孔区域1040沿着曲轴1000的与下轴承交界的部分设置，而第二多孔区域1044沿着曲轴1000的与主轴承交界的部分设置。因此，第一多孔区域1040和第二多孔区域1044限定了流体输送特征，该流体输送特征在操作期间将润滑油提供至旋转曲轴1000的部分的磨损表面。第一孔1010和第二孔1012同样在曲轴1000的内部区域中沿其长度提供油及流体连通。因此，油可以通过曲轴的长度从末端端部1004传递到相反端部处的曲柄销1002，从而在操作期间为压缩机提供增强的润滑。因此，可以(例如，通过打印)形成流体输送通道以促使油通向需要额外润滑的表面。晶格结构1030同样可以通过增材制造工艺形成。
图13b中示出了具有一个或更多个流体输送特征的高强度轻质曲轴1000b的另一种变型。除了在此讨论的范围之外，曲轴1000b中的设计和部件与图13a中的曲轴1000中的设计和部件相同。在晶格结构1030b上方布置有曲轴1000b中的实心表面1032b。晶格结构1030b布置在本体部分1020b内的至少一个芯部或内部区域1022b内。晶格结构1030b通过先前如上所述的增材制造形成。
然而，在实心表面1032b中形成有一个或更多个移除孔1048，用于在增材制造工艺之后移除剩余的残留或松散的粉末。因此，晶格结构1030b可具有空的空隙区域。值得注意的是，在移除过程之后，一些松散的颗粒可能保留在空隙中；然而，大部分松散和残留的颗粒被移除。在某些方面，晶格结构1030b设计可以在需要时提供对热、声音或振动的足够的绝缘，使得留下这些颗粒或引入另一种材料不是必需的。在其他变型中，晶格结构1030b可以具有空的空隙区域，该空的空隙区域随后填充有不同的材料(例如，固体、凝胶、泡沫、液体或气体)或负压/真空。在移除之后，实心表面1032b中的移除孔1048可以随后通过各种已知技术用材料密封以产生这样的补片。当希望具有容纳或密封的内部容积时，例如，当内部区域1022b由与压缩机中的制冷剂和油不相容的材料形成或包含该材料时，或者在晶格结构1030b的空隙中存在真空时，可以密封移除孔1048。孔1048可能需要或可能不需要在最终的零部件中被密封，但如果密封，可以使用比如钎焊、焊接、粘合之类的方法。如上所述，在某些变型中，残留粉末比如金属粉末可以保留在晶格结构空隙内以提供额外的性能。应该注意的是，被示出将过量未烧结粉末置于晶格结构的空隙中的上述任何实施方式可以修改为相反地从晶格结构中的空隙中去除过量或残留的粉末。类似地，上面所示的去除松散或过量粉末的任何实施方式可以改为使粉末保留在晶格结构的空隙中。
如上所述，上述各种晶格结构可以用于各种不同压缩机部件的本体部分中。本文先前讨论的实施方式是代表性的，并且这些概念可以应用于各种不同的压缩机部件。设想了如下压缩机部件，该压缩机部件具有本体部分，该本体部分具有至少一个内部区域，所述至少一个内部区域包括通过增材制造形成的晶格结构和布置在晶格结构上方的表面。此外，无论是作为内部通路或通道、流体端口的流体输送特征还是多孔流体输送特征都可以在部件的本体部分内形成(例如，通过打印)，以促使流体流动通过压缩机部件。这种流体输送特征也可以在与内部晶格结构相同的增材制造工艺中形成。每个组件可以针对重量、流体输送、强度、声音传递或热传递或这些的任何组合进行优化。这些部件用于理想地改善压缩机内的流体流动。因此，根据本教示的某些方面制备的部件提供了压缩机如涡旋式压缩机中的具有耐受各种运行情况的强度和坚固性的轻质部件。
在某些方面，压缩机部件可以是由通过增材制造产生的第一工件或零部件形成的组件，该第一工件或零部件具有包括晶格结构的至少一个内部区域和一个或更多个流体输送特征。该组件还可以包括通过例如以本领域公认的常规方式由粉末金属烧结、锻造或铸造的常规成形技术形成的其他工件或零部件。
可以结合根据本公开的某些方面制备的部件的压缩机的类型包括正排量式压缩机和动力式压缩机。正排量式压缩机通过施加到压缩机机构的做功减小压缩室的容积来增大制冷剂蒸汽压力。正排量式压缩机包括目前使用的多种类型的压缩机，例如往复式压缩式、线性压缩机、旋转(滚动活塞、旋转叶片元件、单螺杆、双螺杆、离心压缩机部件)压缩机和动(涡旋或摆线)压缩机。动力式压缩机通过将来自旋转构件的动能连续传递到蒸汽、然后将该能量转换成升压来增大制冷剂蒸汽压力。离心式压缩机基于这些原理起作用。
作为非限制性示例，在某些变型中，轻质高强度压缩机部件可选地选自下述项组成的组：轴承座、主轴承座、下轴承座、动涡旋部件、定涡旋部件、外壳或壳体、盖、覆盖件、隔板、消音板、十字滑块联轴器、涡旋压缩机阀、驱动衬套、外壳与定子之间的交界区域、滚子元件、旋转叶片元件、滚子元件壳体、螺纹部件、螺杆、闸转子、轴承、离心压缩机部件、往复运动部件、活塞、连杆、曲轴、气缸盖、压缩机本体、铁饼阀、铁饼阀保持器、阀板及它们的组合。当结合到压缩机中时具有内部晶格结构的这种部件用于减轻重量，同时改善压缩机内的流体流动。因此，流体可以包括润滑油、制冷剂或它们的组合。在某些方面，这种具有一个或更多个流体输送特征的部件在操作期间增强了压缩机内的部件的润滑。在其他方面，这种部件可以结合到具有更高效率或增强性能的压缩机中。此外，可以进行局部晶格密度修改以增大或减小壳体刚度并且改善热、声音和/或振动特性。这可以允许部件在焊接区域中是刚性的并且在支承区域中是柔性的，以改善对准稳定性和支承性能。
在某些变型中，压缩机可以是涡旋压缩机，并且压缩机部件可以是涡旋压缩机部件。在某些实施方式中，轻质高强度涡旋压缩机部件可选地选自以下各项组成的组：轴承座、主轴承座、下轴承座、动涡旋部件、定涡旋部件、曲轴、壳体或外壳、盖、覆盖件、隔板、消音板、十字滑块联接环、涡旋压缩机阀、驱动衬套、外壳与定子之间的交界区域，以及它们的组合。
出于说明和描述的目的已经提供了对一些实施方式的前述描述。该描述并非意在是详尽的或者限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常并不限于该特定实施方式，而是，即使没有具体示出或描述，特定实施方式的各个元件或特征在适用的情况下是可互换的，并且可以在选定实施方式中使用。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多方式变化。这些变型并不被认为偏离本公开，并且所有这些改型均意在包括在本公开的范围内。