用于压缩机的注入模制密封件的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年7月23日提交的美国发明申请No. 13/948,226的优先权以 及于2012年7月23日提交的美国临时申请No. 61/674,713的权益。以上申请的全部公开 内容在此通过参引合并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开涉及改进的密封件设计，并且更具体地涉及用于涡旋压缩机的新的注入模 制浮动密封件设计以及用于制作这种密封件的方法。
【背景技术】
[0004] 本部分提供了涉及本公开的背景信息，这些背景信息不一定为现有技术。
[0005] 总体来说的涡旋机器以及更具体的涡旋压缩机通常置于密封的壳体中，该密封的 壳体限定一个室，室内置有工作流体。壳体内的间隔件通常将室划分为排放压力区域和抽 吸压力区域。在低压侧布置中，涡旋组件位于抽吸压力区域内以便压缩工作流体。通常，这 些涡旋组件包括一对相互啮合的螺旋形渐开线部，所述螺旋形渐开线部中的一者或两者相 对于彼此绕动，以便限定一个或更多个移动的室，在所述移动的室从外抽吸端口朝向中央 排放端口行进时所述移动室的尺寸逐渐地减小。通常设置有电动马达，该电动马达操作成 引起该相对绕动运动。
[0006] 位于壳体内的间隔件允许离开涡旋组件的中央排放端口的经压缩的流体进入壳 体内的排放压力区域而同时维持排放压力区域与抽吸压力区域之间的完整性。间隔件通常 包括密封件，诸如浮动密封组件。密封件与间隔件相互作用，并且与限定中央排放端口的涡 旋构件相互作用，以维持压缩机内的压差。常规空气调节涡旋压缩机通常依赖浮动密封组 件的能力以在压缩机操作期间通过诸如间隔板（例如，消声板）的间隔件的一部分或壳体 形成金属/金属面密封。该密封接合提供了压缩机的高压侧与低压侧之间的分隔。该密封 在稳态温度通常高达120°C以上的少量润滑的热环境中产生。这种浮动密封组件暴露至恶 劣环境条件以及压差中，并且因而潜在地受到过度地磨损。本教示提供了具有更大的耐用 性并且提高了抗磨损性能的改进的浮动密封件设计。
【发明内容】
[0007] 本部分提供了本公开的大致概要，并非对其全部范围或其全部特征的全面公开。
[0008] 本公开提供了用于压缩机的密封组件中的创新的密封部件。在某些变体中，压缩 机为涡旋压缩机。在一个变体中，提供了用于压缩机的密封组件。该密封组件包括预成型 的密封板和包覆模制在该预成型的密封板的一个区域上的模制部。模制部包括聚合物和至 少一种增强或润滑颗粒。在某些方面中，聚合物为热塑性聚合物。模制部也限定了面密封 接触表面。
[0009] 在其他变体中，本公开提供了涡旋压缩机，该涡旋压缩机包括第一定涡旋构件，该 第一定涡旋构件具有限定第一侧和与第一侧相反的第二侧的基板。第一侧包括从基板延伸 的渐开线部。第二侧包括腔体，在该腔体内设置有浮动密封组件。浮动密封组件包括预成 型的密封板和包覆模制到该预成型的密封板的一个区域上的模制部。模制部包括聚合物和 至少一种增强或润滑颗粒。在某些方面中，聚合物为热塑性聚合物。模制部还限定了面密 封接触表面。涡旋压缩机还包括位于间隔板（例如，消声板）或内间隔件上的磨损表面，可 包括压缩机的壳体上的磨损表面，该磨损表面与模制部的面密封接触表面的至少一个区域 相接。
[0010] 在其他变体中，提供了形成用于涡旋压缩机的密封部件的方法。在某些变体中，制 造用于涡旋压缩机的密封组件的方法可选地包括将限定至少一个锁定特征的预成型的密 封板置于模具型腔中。模具型腔内邻近该至少一个锁定特征处存在一个或更多个空隙区 域。该方法也包括将包括树脂和至少一种增强或润滑颗粒的复合前体材料注入模制到模具 型腔中的一个或更多个空隙区域中。在某些方面中，树脂为热塑性树脂。前体材料被固化 以形成限定附接至密封板的模制部的复合材料。
[0011] 其他适用领域从文中提供的描述中将变得明显。在本概要中的描述和具体示例意 在仅出于说明的目的，并非意在限定本公开的范围。此外，以上关于本发明的任何特定的一 个或更多个叙述的方面提供的以及以下关于本发明或权利要求的任何特定的一个或更多 个陈述的方面所描述和示例的细节、示例和优选考虑同等地适用于本发明的所有方面。
【附图说明】
[0012] 本文中描述的附图仅出于对所选择的实施方式而非所有可能的实现方式的说明 性的目的而并非意在限制本公开的范围。
[0013] 图1为通过具有常规设计的涡旋压缩机的中央的剖视图；
[0014] 图2为示出如图1中的浮动密封组件的局部剖视图；
[0015] 图3为示出形成如图1中的浮动密封组件的一部分的上密封板的平面图；
[0016] 图4为通过具有根据本公开的某些方面的设计的涡旋压缩机的中央的局部剖视 图；
[0017] 图5为如图4中的涡旋压缩机的顶部的详细截面图；
[0018] 图6为包括如图4至图5中示出的根据本公开的某些方面的密封板和模制顶部的 密封组件的局部剖视图；
[0019] 图7A至图7C示出根据本公开的某些方面形成某些密封组件部件的中间步骤。图 7A示出近成型的粉末金属上密封板。图7B示出机加工的周向槽，该周向槽限定用作锁定特 征的居中地设置的环形突出部。图7C示出包括上密封板的最终密封组件产品，模制部包覆 模制至上密封板的周向槽（和锁定特征）；
[0020] 图8为根据本公开的某些替代性变体的包括密封板和模制顶部的密封组件的详 细剖视图；
[0021] 图9为根据本公开的某些方面的包括密封板和模制顶部的密封组件的剖视图，其 中，密封板具有围绕该密封板中的居中设置的开口周向地间隔开的多个纵向通道锁定特 征；
[0022] 图10为根据本公开的某些变体的包括密封板和模制顶部的密封组件的剖视图， 其中，密封板限定了围绕该密封板中的居中设置的开口而设置的横向延伸环形突出部锁定 特征；
[0023] 图IlA至图IlB分别示出了根据本公开的某些实施方式的具有密封板和模制部的 密封组件的俯视图和仰视图，其中，密封板限定围绕密封板中的居中设置的开口周向地间 隔开的多个通道，所述多个通道终止于翼锁定特征；
[0024] 图12A至图12B示出了根据本公开的某些替代性方面的包括上密封板的密封组件 的剖视图，该上密封板联接至下密封板并且具有模制顶部，其中，该密封板限定周向凸缘作 为锁定特征，并且其中，模制部延伸至夹置在上密封板与下密封板之间的尖端密封件。图 12B为图12A的一部分的详细视图；
[0025] 图13示出根据本公开的某些变体的包括密封板和模制顶部的密封组件的剖视 图，其中，密封板限定围绕在密封板中的居中设置的开口形成的周向肩部锁定特征，并且其 中，模制部为坐置在该周向肩部锁定特征上的环；
[0026] 图14示出根据本教示的某些方面的各种复合材料候选物的比较性压缩应力测试 (示出在300°F时压缩应力（磅每平方英寸）与压缩应变（％));以及
[0027] 图15示出根据本教示的某些方面的各种复合材料候选物的比较性磨损测试（示 出平均磨损（每英寸）与测试持续时间（小时））。
[0028] 贯穿多幅附图，对应的附图标记表示对应的部件。
【具体实施方式】
[0029] 现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。
[0030] 提供了示例性实施方式使得本公开将透彻地、并且将全面地向本领域的技术人员 传达范围。阐述了诸如具体部件、装置和方法的示例之类的数个具体细节，以提供本公开的 实施方式的透彻的理解。对于本领域技术人员而言明显的是无需使用具体的细节，那些示 例性实施方式可以以许多不同的形式来实施并且那些示例性实施方式均不应被解释为限 制了本公开的范围。在一些示例性实施方式中，众所周知的处理、众所周知的装置结构以及 众所周知的技术并未详细地描述。
[0031] 本文中使用的术语仅出于描述特定示例性实施方式的目的，并非意在限制。如在 本文中使用的，单数形式"一"、"一个"以及"所述"可以意在也包括复数形式，除非上下文 中另外有明确的指示。术语"包括"、"包括有"、"包含"以及"具有"为开放式的，并因此指 出了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他 特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。本文中所描述的方法步骤、过 程和操作不应被解释为必须要求以讨论的或图示的特定的顺序来对其执行，除非被具体地 识别为执行的次序。同样需要理解的是可以使用附加的或替代性的步骤。
[0032] 在元件或层被描述为"处于另一元件或层的上方"、"接合至"、"连接至"、或"联接 至"另一元件或层时，其可以直接地位于另一元件或层的上方、直接地接合、连接或联接至 另一元件或层，或者可以存在中介元件或层。对比之下，在元件被描述为"直接地位于另一 元件或层的上方"、"直接地接合至"、"直接地连接至"或"直接地联接至"另一元件或层时， 即不存在中介元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以类似的方式来解释 (例如，"在……之间"与"直接地在……之间"、"相邻"与"直接地相邻"等）。如在本文中 使用的，术语"和/或"包括相关联的列出的项目中的一个或更多个列出的项目的任何组合 和所有组合。
[0033] 尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种元件、部件、区域、层和/或 部分，然而这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语可仅用于 将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。诸如"第一"、"第二"、和其 他数值性术语之类的术语当在本文中使用时并不隐含着顺序或次序，除非通过上下文清晰 地表示。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部分不背离示例性实施方式的教示的 情况下可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
[0034] 空间相对术语，诸如"内"、"外"、"下面"、"下方"、"下"、"上方"、"上"等可在本文 中出于易于描述的目的用于描述如在图中示出的一个元件或特征与另一（些）元件或另一 (些）特征的关系。空间相对术语可意在包括装置的除了在附图中描绘的方位之外的使用 或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为在元件或特征的"下方" 或"下面"的另外的元件然后可能被定向为在所述元件或特征的"上方"。因此，示例性术语 "在…下方"可以包括上和下两种取向。装置可以以其他方式定向（旋转90度或以其他取 向），可以相应地解释文中使用的空间相对描述用语。
[0035] 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所述确切的值的实施方式。除了 在【具体实施方式】的末尾处提供的可行示例之外，在包括所附权利要求的本说明书中的参数 (例如，数量或条件）的所有数值均应理解为在所有情况下通过术语"大约"而变化，无论 "大约"是否实际地存在于该数值之前。"大约"表明所陈述的数值允许一些轻微的不精确 (在某种程度上逼近准确的值；大致地或理性地接近该值；近似地）。如果另外地在本领域 中不以该一般意义来理解通过"大约"提供的不精确性，则如在本文中使用的"大约"至少 表示因参数的常规测量方法和使用这些参数而可能引起的偏差。另外，范围的公开包括所 有值的公开以及在整个范围内的进一步划分的范围的公开，包括给出的所述范围的端点。
[0036] 在多个方面中，本教示提供了用作压缩机（诸如涡旋压缩机）中的部件的改进的 密封件设计。例如，创新的浮动密封件设计可被用在多种不同类型的压缩机中，包括涡旋式 压缩机、旋转叶片式压缩机、离心式压缩机、单螺杆式压缩机、双螺杆式压缩机、往复式压缩 机等中。在某些变体中，本公开提供了模制的复合物，该复合物用作浮动密封组件中的半柔 性面密封件。在某些优选的方面中，模制复合物的聚合物为热塑性聚合物。这种热塑性复 合物提供了用于顺应间隔件（诸如间隔板、消声板或壳体）的更大的能力，并允许对浮动密 封组件设计以及对应的间隔板（例如，消声板或壳体）设计进行改变，以提高可密封性和密 封性能。其也允许通过将热塑性复合物引进至面密封部件来消除附接至间隔件或消声板的 硬化磨损板垫片，这提供了增强的耐磨性。在某些变体中，该改进的密封件设计包括用于涡 旋压缩机中的浮动密封件的注入模制部。
[0037] 通过背景材料，在图1的上下文中描述了常规的密封的制冷剂涡旋压缩机。涡旋 压缩机10包括大致圆筒形的密封的壳体12,该壳体12在其上端部处焊接有盖14,并且在 其下端部处焊接有基部16。盖14设置有制冷剂排放配件18,该排放配件18可在其内具有 通常的排放阀部件（未示出）。附接至壳体12的其他主要元件包括横向延伸的间隔件，该 间隔件在本文中示出为间隔板22,该间隔板22围绕其周部连接在与盖14附接至壳体12的 点相同的点处。静态的主轴承座或本体24适当地固定至壳体12,并且下轴承座26也具有 多个径向地向外延