应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，更特别地涉及一种具有特殊纹理(局部纹理)的推力轴承，其应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的主体与非动涡旋盘之间的接触界面上。
[0002]所披露的流体动压轴承的上述局部纹理尤其能够充当润滑剂贮存部以及充当由基于螺旋式机构的流体压缩机的其他元件的磨损产生的可能的磨粒的沉积部。
【背景技术】
[0003]对于熟知本主题的专业人员而言众所周知的是，基于螺旋式机构的流体压缩机或涡旋压缩机包括流体压缩装置，所述流体压缩装置的机构以最早于1905年公开的、更尤其是专利文献US 801182中公开的概念性技术为基础。
[0004]根据该文献，螺旋式机构包括两个类似结构(带有具有基本上螺旋形外形的垂直壁的圆形板)，所述两个类似结构通过一联接装置颠倒地联接在一起(其中，一个圆形板的基本上螺旋形外形的一个垂直壁的顶部变成另一个圆形板的基部，是真正的倒置)。此外，这两个类似结构中的一个还附接至电动马达。
[0005]附接至电动马达的结构命名为动涡旋盘，另一个结构命名为静涡旋盘。
[0006]根据文献US 801182中所描述的基本原理，在动涡旋盘与静涡旋盘之间使用的联接装置包括能够由电动马达的轴的旋转运动为动涡旋盘提供轨道运动的元件。所以，并且根据该构思，动涡旋盘相对于静涡旋盘的轨道运动使得允许动涡旋盘的螺旋形垂直壁连续地且逐渐地改变动涡旋盘的侧向面与静涡旋盘的侧向面之间的接触位置。螺旋形垂直壁的这些接触位置之间的这种连续且逐渐的改变形成连续减小的腔室。因为这些有效腔室可以填充各种不同的流体，所以可以对这些不同的流体进行可能的压缩。
[0007]通常，螺旋式机构和电动马达附接在同一外壳(常常是密闭式外壳)的内部，所以，常见的是通过一刚性结构将它们相互固定，所述刚性结构被称为压缩机主体。
[0008]因此，基于螺旋式机构的流体压缩机的传统实施例在活动部分和固定部分之间建立了多个接触界面。这些接触界面中，重要的是马达的轴与主体的管道之间的接触界面、动涡旋盘和静涡旋盘的顶部和基部之间的接触界面、以及动涡旋盘的下表面与主体的上表面之间的接触界面。
[0009]通常，并且根据现有技术的传统教导，这些接触界面使用流体动压轴承，即在接触界面之间使用润滑流体"腔室〃。这些流体动压轴承的主要目的是减少限定前面所提及的接触界面的元件之间的接触，并且因而减少这些元件之间的磨损。
[0010]当前的现有技术包括无数的专利文献，这些专利文献除了描述流体动压轴承的润滑系统之外，还描述了应用在这些轴承上的构思和优化。
[0011]对于流体压缩机的实施例，尤其是基于螺旋式机构的流体压缩机的实施例，通常应当注意的是，负责润滑所有轴承的润滑流体存储在压缩机的密闭式外壳的内部。压缩机一启动，所述润滑流体就通过电动马达的轴被引导至上述轴承，然后在重力作用下返回到密闭式外壳的〃底部"。
[0012]由此可以看出，在这些实施例中，下轴承都是先于上轴承被润滑。这意味着使用流体动压轴承的接触界面中的一些晚于压缩机的启动，在几秒钟之后进入直接接触。
[0013]可以看出，在这些压缩机的使用寿命期间，某些接触界面势必比其他接触界面磨损更严重。例如，应当注意，动涡旋盘的下表面与主体的上表面之间的接触界面势必比马达的轴与主体的管道之间的接触界面磨损得更快。后者使用流体动压轴承的时间间隔小于前者使用流体动压轴承的时间间隔。
[0014]该方面是明显的负面。对于同一压缩机的接触界面来说，最终的使用寿命是不同的。所以，该压缩机在其一部分部件仍然能用的情况下就可能要更换(或上报维修)。替代性地，该压缩机在其一部分部件损坏的情况下可以继续使用。
[0015]但是，当前现有技术也提供了特别设计用来解决上述负面特性的实施例。
[0016]这些实施例的例子可以在文献US 7329109和JP 2002213374中找到。
[0017]文献US 7329109描述了一种基于螺旋式机构的流体压缩机，其在动涡旋盘和静涡旋盘的顶部与基部之间的接触界面提供了在这些部件中的至少一个中形成的至少一个油保持凹部。上述油保持凹部构造成保存能够在压缩机启动的同时在这些部件之间提供流体动压轴承的一定量的油。此外，该流体动压〃腔室〃还用作涡旋件之间的密封件。
[0018]文献JP 2002213374描述了一种基于螺旋式机构的流体压缩机，其涡旋件的上表面提供了多个凹陷，所述凹陷优化了动涡旋盘和静涡旋盘的顶部与基部之间的接触界面的流体动压轴承。显然，该实施例的目的类似于文献US 7329109中所描述的实施例的目的。
[0019]还存在更多的有关当前现有技术的实施例的例子，它们都试图去解决或至少减轻前述的负面特性。对本发明来说特别相关的是文献US6537045和US 7422423中所描述的实施例。
[0020]文献US 6537045描述了一种基于螺旋式机构的流体压缩机，其动涡旋盘的下表面与主体的上表面之间的接触界面提供了多个具有微米深度的凹部(从30 μπι到150 μπι)。这些凹部特别设计用来优化上述接触界面的流体动压轴承。这些凹部也具有充当润滑流体的预贮存部的目的，并且据称能保存能够在压缩机启动的同时在这些部件之间促进流体动压轴承的一定量的润滑流体。
[0021]无论如何，文献US 6537045中所描述的多个凹部的深度都是太大了。这不允许形成用来提供负载支撑所需的压力场。这是因为，在用于涡旋式压缩机(ISO 10到ISO 68)的带有特定粘度的油膜中，油膜的"高度"(按照流体动压的设定)基本上由凹部的最大深度限定。当该深度大时，通过经典润滑理论的基本原则确定，这种〃高度〃的油膜产生基本上为零的〃支撑压力〃。
[0022]文献US 7422423描述了一种在制冷系统中使用的替代性压缩机。上述压缩机提供了多个在压缩机的活动部件之间存在的〃接触部分"。特别地，这些〃接触部分’是球形凹部，其构造成使其中保持的油产生涡流。还应当注意，上述球形凹部通过加工研磨而成型。此外，文献US 7422423中所述的教导在应用在存在旋转或交替运动的流体动压轴承上时尤其有效。但是，这些实施例不是专门针对存在轨道运动的流体动压轴承而提出的。
[0023]基于上面所解释的内容，很明显，需要开发一种能够优化尤其是在形成特别地基于螺旋式机构的流体压缩机的一部分的元件之间存在轨道运动的接触界面的流体动压轴承的解决方案。
【发明内容】
[0024]所以，本发明的一个目的是提出一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，其能够优化动涡旋盘的下表面和主体的上表面之间的接触界面的流体动压轴承。
[0025]本发明的又一个目的是公开一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，对于局部纹理微腔室的组合效果，其能够产生被称为等效"瑞利(Rayleigh)阶梯〃的效果。
[0026]本发明的又一个目的在于，应用在基于所公开的螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承还应当能够形成用于由压缩机的内部部件在整个寿命期间的磨损产生的磨粒的沉积部，从所涉及的表面之间的接触部移除这些磨粒，从而促进较少相关磨损。
[0027]所公开的本发明的这些及其他目的全部是借助于应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承来实现的。
[0028]依照本发明的原理和目的，所述压缩机包括至少一个密闭式外壳、至少一个电动马达、至少一个主体、至少一个螺旋式机构，所述至少一个螺旋式机构包括至少一个动涡旋盘和至少一个非动涡旋盘。
[0029]并且依照本发明的原理和目的，位于动涡旋盘的下表面和主体的上表面之间的接触界面中的流体动压轴承包括具有带有多个微腔室的表面的至少两个区域，所述至少两个区域由具有大体上光滑表面的区域间隔开。
[0030]在本发明的可能的实施例中，应当强调的是，上述区域可以限定在动涡旋盘的下表面或主体的上表面上。还可以同时限定在动涡旋盘的下表面和主体的上表面上。
[0031]在此，很明显，带有微腔室的区域的总和对应于其所在的区域的30%到80%。上述微腔室还包括磨粒的沉积部。
[0032]应当强调的是，微腔室具有原始规格。在这方面，每个微腔室具有大约Iym到30μπι的深度，5μπι到ΙΟΟμ??的表面区域以及0.0lym到3