专利名称：涡旋压缩机及涡旋元件的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种用于空调器的涡旋压缩机，该压缩机能够减少滑动部件的摩擦阻力，由此增强其运转性能。本发明还涉及一种适合此目的的涡旋元件的加工方法。
传统的涡旋压缩机，通常如，日本未审查的公开特许公报No.1-187388所公开的结构。具有所谓的高压容器式结构，在该高压容器式结构中，从泵压缩机械部分排出的气体暂时储存在通常称作密封壳体中。这种传统的涡旋压缩机下文将结合附图5-8作出描述，图中示出了其泵部分的局部放大结构。
图5是这种传统涡旋压缩机泵部分的纵断面图，图6表示加工传统静止或固定涡旋元件方法的侧视剖面图，图7表示加工传统的公转涡旋元件方法的侧视剖面图，而图8是表明传统的经立铣加工表面相配合状况的示意图。
在图5-8中，序号11表示一静止涡旋元件，序号11a是涡卷，11b是表示涡卷11a的顶端表面，序号11c表示顶板，序号11d表示一个通道的底表面，序号11e是吸入口，序号11f是排出口，序号11g是端表面，序号12表示公转涡旋元件，序号12a是涡卷，序号12b表示涡卷的顶端表面，序号12c是一端极，序号12d是一轴承，序号12e表示键槽，序号13表示支承架，13a表示轴承，13b表示一端表面，13c表示一键槽，序号14表示十字环，序号14a表示一凸台，序号15表示一曲轴，序号15a是偏心部分，序号16是螺栓，序号17是一密封壳体，而序号18表示立铣刀。
曲轴15安装在支承架13上的轴承部分13a中。曲轴15和公转涡旋元件12相互连接，以使曲轴15上的偏心部分15a合适地安装在轴承12d中，轴承12d设置在背离涡卷12a的公转涡旋元件12的一面或一侧面上。十字环14安装在支承架13和公转涡旋元件12之间，使凸台14a处于十字环的空心盘状体的上、下表面之间，并分别沿竖直方向垂直延伸，这样就将凸台14a分别装在了公转涡旋元件12的键槽12e和支承架13上的键槽13c中。依这种安排，通过偏心部分15a，将曲轴15的旋转运动传送到公转涡旋元件12上，并将曲轴15的旋转运动转换成公转涡旋元件的运动。
依上述方式，让静止涡旋元件11与公转涡旋元件12相互啮合，使涡卷11a和12a的侧表面设置成相互接近紧密接触，其相互间形成很小的间隙，静止涡旋元件11上的通道底表面11d和公转涡旋元件12上的涡卷顶端表面12b处于接近相互紧密接触，其间形成很小的间隙，并且静止涡旋元件11的涡卷顶端表面11b和公转涡旋元件12的端板12c的表面也处于接近相互紧密接触，其间形成很小的孔隙。静止涡旋元件11的端表面11g紧靠在支承架13的端表面13b上，并且，静止涡旋元件11和支承架13借助螺栓16紧固在一起。这样，便完成了泵部分的安装。
在用这种方式安装的涡旋压缩机中，当设置在压缩机较低部分的电动机(图中未示)转动时，通过在静止涡旋元件11的一部分上形成的吸入口11e，把气体吸入泵内，并导入至排出口11f，该排出口11f设置在静止涡旋元件11的顶板11c的中央部分，继续压缩时，气体便排到密闭壳体17中。
这种涡旋压缩机存在的问题是，高压气体排到密闭壳体17中，充作负载施加在顶板11c上，使静止涡旋元件11的顶板11c的大部分表面区域受此作用而弯向公转涡旋元件12的方向，如图5中虚线所示。结果，在运作过程中，在涡旋的中央部分，位于静止涡旋元件11上的通道的底表面11d和公转涡旋元件12的涡卷顶端表面12b产生相互滑动接触，或静止涡旋元件11的涡卷的顶端表面11b和公转涡旋元件12上的端板表面12c产生相互滑动接触，或是上述两种滑动接触同时发生。
图6和图7示出传统的涡旋成形方法。图6是生产静止涡旋元件11的方法的一个例子，图7为生产公转涡旋元件12的方法的一个例子。
更确切地说，在如图6所示的静止涡旋元件11中，涡卷11a的侧表面和通道的底表面11d用立铣刀铣削成，随后，将立铣刀18沿图示箭头方向移动，铣削涡卷的顶端表面11b，以及连续的端面11g。在如图7所示的公转涡旋元件12中，其涡卷12a的侧表面和端板12c的表面由立铣刀18铣削出。然后，立铣刀18沿图示箭头方向移动铣削出涡卷顶端表面12b。
在这种涡旋元件的加工方法中，目前，借助立铣刀来生产或加工，由于形成涡壳形状和控制涡卷高度尺寸的能力或由于，在一种夹盘夹持情况下，通过数控机床保持其精确尺寸是最有效的，而且，涡旋元件的每一相关部分都能生产或加工成相对粗糙表面精度和条件，或表面粗糙度大致大于4μm。
图8概略地示出了由于如图5所示静止涡旋元件11的顶板11c弯曲的情况下，涡旋机构中央部分的静止涡旋元件11和公转涡旋元件12经加工过的表面之间的接触情况的一个例子。更确切地说，两个涡旋元件12和11的铣削的针状切削表面局部互相啮合或咬合，结果因磨擦力变大而增加运作过程中的电能消耗，而且由于针状基质材料的损坏而发生表面磨损。
在传统的涡旋压缩机中，由于立铣刀切割带来的表面精度较低，涡卷的中央部分遭受滑动接触影响，因此，磨擦阻力加大，带来运行过程中的能耗增加，机器的运行可靠性不能令人满意等问题。虽然希望在滑动接触部分之间保持形成不接触的微间隙，但是，从组成泵的涡旋元件材料强度的变化和不规则尺寸的观点出发，要完全避免涡卷的顶端表面的接触是困难的。因此，有必要加强滑动接触部分相对表面的表面精度及状态，即减少表面粗糙度，由此避免摩擦系数的减少，并防止基底材料的原处破坏。
本发明的目的是，解决本领域中的上述问题，提供一种涡旋元件的加工方法，它可以提高涡旋元件相互滑动接触部分的相对表面的表面精度和表面条件，减少摩擦阻力。
本发明的另一个目的是，提供一种涡旋压缩机，它能提高涡旋元件滑动接触部分相对表面的表面精度和表面条件。由此减小摩擦阻力，进而减少在运作过程中的电能消耗，它还能改善运行状况提供高效率，从而达到高可靠性。
依照本发明，提供一种涡旋压缩机，该压缩机包括容纳在密闭壳体中的电动机，一个与电动机可驱动地连接的并装入密闭壳体内的泵部分，该泵部分包括，一个静止涡旋元件和一个公转涡旋元件，每一涡旋元件都有一在其端板上形成的蜗壳形状的涡卷，在涡卷圈之间形成一个涡壳形状上的通道，所述的两个涡旋元件的涡卷相互啮合形成一泵室，其中在上述静止涡旋元件通道的底部，在前述公转涡旋元件涡卷的顶端，在所述静止涡旋元件涡卷的顶端和在所述公转涡旋元件端板上，或是在所述的相互相对距离很近两个涡旋元件的各个配合部分的至少一个配合部分上，形成一研磨面或一超精加工面。
依据本发明，另一方面，提供一种涡旋元件的加工方法，该涡旋元件包括，一个静止涡旋元件和一个公转涡旋元件，每一涡旋元件上具有在端板上形成的涡壳形状的涡卷，涡卷圈之间形成一涡壳状的通道。所述的两个涡旋元件的涡卷相互啮合形成一泵室，其中，用立铣刀铣削每一涡卷的侧面和顶端部和每一槽的底部，其方法包括以下步骤对所述静止涡旋元件通道的底部、所述公转涡旋元件涡卷的顶端、所述静止涡旋元件涡卷的顶端以及所述公转涡旋元件的端板，或是，对所述相互相对且距离很近的两个涡旋元件各自配合部分的至少一个配合部分，进行研磨或超精加工。
更确切地说，所述静止涡旋元件的加工是，用立铣刀铣削静止涡旋元件涡卷的侧表面、和该在涡旋元件通道的底表面，然后，用该立铣刀铣削所述涡卷的顶端表面和与所述顶端表面连续的涡旋元件的外圆周部分的端表面。在相同铣削夹持条件下，对相邻的涡壳圈间形成的通道的底表面，用砂轮或超精加工砂轮研磨。然后移动所述砂轮，对涡卷顶端表面和所述涡旋元件外圆周部分的端表面进行研磨。
加工公转涡旋元件，用立铣刀铣削所述的公转涡旋元件涡卷的侧表面和该涡旋元件端板的表面，接着，用该立铣刀铣削所述涡卷的顶端表面。所述端板的表面再用砂轮或超精加工砂轮研磨。然后移动所述砂轮，研磨所述涡卷的顶端表面。
顺便地，为实现上述目的，有必要加强通道底表面、和静止涡旋元件的涡卷顶端表面的表面条件和表面精度，同样地，也有必要提高端板表面和公转涡旋元件涡卷的顶端表面的表面精度和表面条件。
换言之，借助对上述所有滑动部分或最坏至少对一个相对滑动表面进行研磨或超精加工，由此便提高了表面精度或表面条件，达到了节约能源、提高可靠性之目的。
上述加工方法影响如下在图6和图7所述传统的涡旋元件加工方法中，每一个静止和公转涡旋元件都在一种夹盘夹持条件下，借助所述立铣刀成形或加工。另一方面，依照本发明，除了具有立铣刀的上述步骤之外，同一个夹持条件，在保持所需尺寸的同时进行研磨或超精加工，由此提高了所述静止涡旋元件所有的通道的底表面和滑卷顶端表面、公转涡旋元件的端板表面以及涡卷顶端表面的表面精度(表面粗糙度)，或是至少一个这种相对表面的表面精度，如此，节省了所需能量，同时达到了提高可靠性的目的。
下面结合附图，通过对本发明的最佳实施例描述将会更好地理解本发明的前述或其它目的、特征和优点。其中
图1是表示依本发明一个实施例的静止涡旋元件的加工方法的局部侧视剖面图；图2是表示依本发明实施例的公转涡旋元件的加工方法的局部侧视剖面图；图3A和3B是表示依本发明一个或两个经研磨的滑动表面相互配合条件下的例子的示意图；图4A和4B是表示依本发明一个或两个经超精加工的，滑动表面相互配合条件下的例子的示意图；图5是传统涡旋压缩机泵部分的局部纵截面图。
图6是表示传统静止涡旋元件加工方法的局部侧示剖面图；图7是表示传统公转涡旋元件加工方法的局部侧示剖面图；图8是传统立铣刀加工过的表面相互配合条件下的一个例子的示意图。
下面参照图1和图4对本发明的一个最佳实施例作出描述。
图1是依据本发明提供的静止涡旋元件的加工方法实施例的局部侧视剖面图，图2是依本发明提供的公转涡旋元件加工方法实施例的局部侧视剖面图，图3A和3B是依本发明一个或两个经研磨的滑动表面相互配合状况例子的示意图，图4A和4B是依本发明的一个或两个经超精加工的滑动表面相互配合状况例子的示意图。
本发明涡旋压缩机的涡旋加工方法，其压缩机的结构一般情况下与图5所示的结构相同，因而对其结构和运作的描述本文略去。而加工静止和公转涡旋元件的加工方法分别如图1和图2所示。
在图1和图2中，序号1表示静止涡旋元件，序号1a是一涡卷，序号1b表示涡卷的顶端表面，序号1c为顶板，序号1d表示通道的底表面，序号1e为一端表面，序号2表示公转涡旋元件，序号2a是一涡卷，序号2b是涡卷的顶端表面，序号2c表示一端板，而序号3表示一砂轮或一超精加工砂轮。
当加工或生产图1所示的静止涡旋元件1时，利用如图6所示的传统立铣刀铣削涡卷1a的侧表面，即形成涡壳以及铣削所述通道的底面1d，随后，铣削涡卷顶端表面1b以及与该涡卷顶端表面1b连续的外圆周端部分端面1e，这些步骤在用同一夹持条件下实施。之后，这工件(即，加工过程中的静止涡旋元件1)将保持在该夹持状态下，利用砂轮或超精加工砂轮以下述方式加工(1)对所述通道的底表面1d进行细研磨或超精加工研磨加工，接着，砂轮3在数控下沿箭头所示方向移动；和(2)随后，根据它们的相互尺寸，对所述涡卷顶端表面1b和端表面1e进行有效的细研磨或超精加工。
相似地，当加工如图2所示的公转涡旋元件2时，利用如图7所示的传统技术采用的立铣刀，铣削所述涡卷2a的侧表面和端板2c的表面，接着铣削涡卷的顶端表面2b。这些步骤在同一夹持条件下完成。然后，该工件(即，加工过程中的公转涡旋元件2)，在保持上述夹持条件下，用所述的砂轮或超精加工砂轮3以下述方式加工；(1)对所述端板2c的表面进行细研磨和超精加工，然后，在数控下沿箭头方向移动砂轮3；(2)接着，根据其相关联的尺寸，对所述涡卷顶端表面2b进行有效的细研磨或超精加工。
结果，与传统的仅用立铣刀加工的表面相比，上述方式精加工的表面精度或表面条件，即表面粗糙度，得到很大改善。
由于准备了上述加工工具，甚至是，不论用上述加工方法对静止涡旋元件1还是公转涡旋元件2加工，与传统技术相比，都能很大程度地减小摩擦系数，其原因在于，上述两涡旋元件的相对滑动表面之一的表面精度得以提高。
依据本发明的上述过程加工的静止涡旋元件1和公转涡旋元件2，在使用时，可以得到如图3A、3B、4A和4B所示的接触表面配合的条件。
图3A示意地示出，静止及公转涡旋元件1和2两者都经精研磨的滑动接触表面相互配合的一个例子。
更确切地说，由于借助研磨作用，提高了表面的粗糙度，改善了针状表面的表面精度和表面条件。即是说，与传统的仅用立铣刀加工的表面相比，粗糙度变细，使所述的滑动接触面的啮合或咬合降低到较低水平。
图3B示意地示出所述静止与公转涡旋元件1和2的滑动表面的结合，其中之一滑动表面经过了细研磨加工，而另一表面则是使用了传统技术的立铣刀加工的表面。
即使在这种情况下，由于经过研磨加工的表面的表面精度和表面条件的作用，也能有效地减少滑动表面的啮合或咬合。
图4A示意性地示出了所述的涡旋元件1和2的滑动表面，二者都经过超精加工，达到了较好的表面精度后相互配合的一个例子。
更确切地说，经过超精加工，其表面特征是其上不再有针状或针形凸出物存在，因此，诸如在立铣刀加工表面和研磨表面的针状凸出物的咬合将不会发生。
图4B示意性地示出所述静止与公转涡旋元件1和2的滑动表面相互结合的情形。其中之一滑动表面经过超精加工，而另一个则经立铣刀加工。
即使这种情形，同样也由于经过超精加工的表面的表面精度和表面条件的作用，能有效地减少滑动表面的啮合或咬合。
依照实施例，由于与传统的仅用立铣刀加工形成的较差针状表面结合相比，能得到所形成的具比较少凹凸部分的表面精度和表面条件的滑动表面的结合。所以，所述磨擦系数能极大减小，而且与由传统立铣刀加工的表面的基底材料损坏带来的较大磨损得以避免，以致使压缩机的可靠性不受到磨损物质粉末的有害不利影响。
结果，因上述涡旋元件加工而成的静止和公转涡旋元件组成所述泵部分，可得到很高的机械运行效率，而且还实现了所述涡旋压缩机的高可靠性能。对冰箱或空调器如装有该种压缩机的室内空调器运转时，能大大地减少电能消耗，因此实现了节省电能，并能实现高效率运转条件下安全可靠的目的。
依据本发明以上详述，改善了涡旋元件相对滑动接触表面部分的表面精度和表面条件，由此减少了磨擦阻力，并由此减少了运作中的电能消耗，同时又能达到高效率，从而提高了涡旋压缩机的可靠性。
权利要求
1.一种涡旋压缩机，包括一密闭壳体，电机和与电机驱动连接的连结的泵部分装入所述密闭壳体中，所述泵部分包括，一静止涡旋元件和一公转涡旋元件，每一涡旋元件上有在一端板上形成涡壳状的涡卷，在所述涡卷的圈之间形成一个涡壳状通道，所述的两个涡旋元件的涡卷相互啮合，在二者之间形成泵室，其特征是，在所述静止涡旋元件通道的底部、在所述公转涡旋元件涡卷的顶端、在所述静止涡旋元件涡卷顶端和在所述公转涡旋元件上的端板上、或在所述静止和公转涡旋元件相对且距离很近的各自配合部分的至少一个的各个配合部分上形成有一研磨表面和一精加工面。
2.一种涡旋元件的加工方法，所述的涡旋元件包括一静止涡旋元件和一公转涡旋元件，每一涡旋元件上有一涡壳状的在一端板上形成的涡卷，在所述涡卷的圈之间形成一涡壳状的通道，所述两个涡旋元件的涡卷相互啮合形成一泵室，其中，每一所述涡形涡卷的侧面的顶端表面，以及每一个所述通道的底面由一立铣刀铣削，所述方法的步骤包括对所述静止涡旋元件通道的底面、所述公转涡旋元件涡卷的顶端表面，所述静止涡旋元件涡卷的顶端表面和所述公转涡旋元件端板的表面、或是对两个元件的相对且间距很小的各个配合部分的至少一个各个配合部分进行细研磨或超精加工。
3.一种涡旋元件的加工方法，包括以下步骤用立铣刀铣削静止涡旋元件涡卷的侧面和该涡旋元件通道的底部表面，然后，用该立铣刀铣削所述涡卷的顶端表面及与该顶端表面连续的涡旋元件外圆周部分的端表面；在与铣削以同一夹持方式下，利用砂轮或超精加I砂轮细研磨所述涡卷圈之间所形成的通道的底表面；以及移动砂轮，研磨所述涡卷的顶端表面和涡旋元件外圆周部分的端面。
4.一种涡旋元件的加工方法，其步骤包括用立铣刀铣削公转涡旋元件涡卷的侧面和该涡旋元件端板的表面，然后用该立铣刀铣削该涡卷的顶端表面；用砂轮或超精加工砂轮研磨所述端板的表面；以及移动所述砂轮，研磨该涡卷的顶端表面。
全文摘要
一种涡旋元件的加工方法，该涡旋元件包括静止和公转涡旋元件，每一元件上有涡壳状的在端板上形成的涡卷，两个涡旋元件的涡卷互相啮合形成一泵室。每一涡卷的侧面和顶端面，及涡旋元件每一通道底表面由立铣刀铣削而成。用砂轮或超精加工砂轮，对静止涡旋元件通道的底表面、公转涡旋元件涡卷的顶端表面，静止涡旋元件涡卷的顶端表面及公转涡旋元件的端板表面、或对两个涡旋元件相对且相距很近的各个配合部分的至少一个的配合部分细研磨或超精加工。
文档编号F04C18/02GK1120127SQ9510326
公开日1996年4月10日 申请日期1995年3月1日 优先权日1994年3月1日
发明者阿部信雄, 堀江辰雄, 山中敏夫, 稻场恒一 申请人:株式会社日立制作所