专利名称：具有非轨迹运动涡旋件定位装置的涡旋式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于空调机、冰箱或其它类似的商用或家用物品的涡旋式压缩机。
现有各种形式的电动压缩机，包括直线往复式、旋转式、涡旋式或其它类似形式，并且被广泛地用于空调机、冰箱和其它类似的商用或家用物品中。直线往复式或旋转式压缩机的特点在于性能好或价格低，而涡旋式压缩机的特点在于性能好、噪音低或磨损小。
图4描绘了一种传统的涡旋式压缩机，它大体包括一封闭的壳体1和容纳在封闭壳体1上部的压缩机构2。压缩机构2包括一具有一支架部分29a的非轨迹运动涡旋件29和一非轨迹运动端板29b，以及一具有一转动端板的轨迹运动涡旋件2b。非轨迹运动涡旋件29还具有一与非轨迹运动端板29b形成一体的非轨迹运动涡卷，而轨迹运动涡旋件2b也具有与转动端板形成一体的转动涡卷，并且非轨迹运动涡卷和转动涡卷是互相啮合的。轨迹运动涡旋件2b有一与其形成一体的轴2c，并支承在一偏心轴承6中，该轴承6再位于一由曲轴5的上端部所构成的槽中。曲轴5的上部由一支承件4所支撑，一止推轴承3与支承件4形成一体以轴向地支撑轨迹运动涡旋件2b。支承件4于其周边部分密封地固定到封闭壳件1上。一电动机7位于支承件4下方，并由一固定地安装到曲轴5上的转子7a和一通过收缩配合一体地固定到封闭壳体1上的定子7b所构成。曲轴5由间置于它和支承件4之间的主轴承8以及通过位于电动机7下方的辅助轴承23径向支撑，并且由电动机7驱动以使轨迹运动涡旋件2b进行相对于非轨迹运动涡旋件29的轨迹运动。
封闭壳体1在其底部具有一用来储放润滑油9的储油部10，在其侧部有一刚性地固装到其上的用来引入致冷气体的吸气管11。吸入气体的压力在封闭壳体1中起作用。支承件4有一设定在其中的排油通道12用以排出已润滑和冷却主轴承8、辅助轴承23、偏心轴承6和止推轴承3的润滑油9。曲轴5有一沿其纵轴线的通孔13用以向主轴承8、辅助轴承23、偏心轴承6和止推轴承3输送润滑油9以使它们润滑和冷却。曲轴5还有通过压紧配合或收缩配合安装在其底端的导油器14以通过通孔13而吸取润滑油9。封闭壳体1之中在非轨迹运动涡旋件29上方设有一输出腔15。
图4中所示的涡旋式压缩机还包括一整体地固定到封闭壳体1上以将压缩后的高压气体排出封闭壳体1的输出管16、一安装在支架部分29a上以防止涡旋压缩机停止时轨迹运动涡旋件2b反转的防逆阀19、一位于用螺栓固定到支架部分29a上的防逆阀上方的阀导24以限制防逆阀19的垂直运动、以及欧氏环槽20用以在允许轨迹运动涡旋件2b进行相对非轨迹运动涡旋件29的轨迹运动时防止该涡旋件2b绕其本身的轴线转动。
非轨迹运动涡旋件29的支架部分29a用螺栓固定到支承件4上，然而藉由多个导杆、例如4个导杆30与之隔开一段预定距离。导杆30未紧固地插在形成在非轨迹运动端板29b中的配合导孔29c中，以允许非轨迹运动涡旋29的轴向运动。
具有上述构造的涡旋式压缩机以如下方式运行首先通过吸入管11将低压气体引入封闭壳体1然后进入压缩机构2。轨迹运动涡旋件2b相对非轨迹运动涡旋件29的轨迹运动将低压吸收气体压缩成高压气体，该气体再进入输出腔15。于是所获得的高压气体通过输出管16排到封闭壳体1外以操纵一工作部件。在操纵工作部件的过程中，高压气体变为低压气体，它再返回吸入管11，由此形成一已知的压缩循环。
另一方面，由导油器14吸取的润滑油9沿着曲轴5中的通孔13向上运行，而润滑和冷却辅助轴承23、偏心轴承6、止推轴承3和主轴承8。其后，润滑油9经排油通道12排到定子7b上方，最终经静子7b中的槽18返回到储油部分10，由此形成一已知的润滑循环。
一般地，致冷气体含有氯气，而润滑油9的基油为矿物油。这种组合可增强润滑性能。
已知，通过减少在非轨迹运动和转动涡卷自由端的压缩气体泄漏可提高压缩效率。
Anderson等人(USP5,156,539)的发明提示了一种具有轴向可移动的非轨迹运动涡旋件的涡旋机械。该非轨迹运动涡旋件有多个沿圆周隔开的安装凸台，其各自有一轴孔，轴孔中可滑动地设置有用螺栓固定到主轴承罩上的套。
日本公开专利公报(未经审查)第4-314986号揭示了一种封闭的涡旋式压缩机，它具有一用来轴向地和径向地将一轨迹运动涡旋件偏置于一非轨迹运动涡旋件上的轴向顺服机构。该非轨迹运动涡旋件有一支架和一轴向可移动的并由一对销钉安装在支架上的端板，而轨迹运动涡旋件有一驱动板和一藉由一对销钉轴向可移动地安装在该驱动板上的端板。
在上述的各种结构中，如不能做到使非轨迹运动涡旋件相对轨迹运动涡旋件顺滑地运动而在非轨迹运动和轨迹运动涡圈之间也不产生轴向间隙的话，就会发生压缩气体较多的泄漏，它又会使压缩机内的温度升高，从而损坏压缩机。
另外，为了获得所需的性能，使非轨迹运动和轨迹运动涡旋件之间装配成在其间保持一定的相位差是必要的。在压缩冲程中，如果此相位差和一轨迹半径没有保持不变，并且如果不能简便地装配压缩机构，就不能获得预期的使非轨迹运动涡旋件可顺滑地轴向移动的高效和价廉的压缩机。
虽然在图4中所示的涡旋式压缩机中，非轨迹运动涡旋件29允许沿导杆30轴向移动，然而如果导杆30的圆周尺寸与非轨迹运动端板29b上的导孔29c的尺寸不符合，非轨迹运动涡旋件29在轴向也不能作顺滑的运动。同样的道理，即使多个导杆30中有一个没有垂直于支承件4而固定，也会发生同样的情况。在此情况下，需要花费许多时间和较多费用来装配该压缩机构，以及加工支承件4的表面和导杆30的端面。
而且，如果导杆30的外径与导孔29c的内径不相配，也较难使非轨迹运动端板29b准确地在径向和圆周方向定位，从而妨碍了非轨迹运动涡旋件29在轴向的顺滑运动。
考虑到加工和装配的误差，有可能会使导孔29c的内径明显地大于导杆30的外径。尽管如此，在这种情况下非轨迹运动涡圈相对轨迹运动涡圈的运动在压缩过程中在径向和圆周方向都有较大的变化，从而降低压缩效率。另外，当导杆30安装在支承件4时，还必须密切注意使非轨迹运动和轨迹运动涡圈间彼此保持一定的相位差，其结果会使制造成本增加。
本发明已作了改进以克服上述的缺点。
因此本发明的一个目的在于提供一种高效涡旋式压缩机，它能够限制压缩过程中非轨迹运动和轨迹运动涡圈的不必要的相位变化，并使非轨迹运动端板轴向运动顺滑。
本发明的另一个目的在于提供上述形式的涡旋式压缩机，其结构简单并且制造简单而成本低。
为实现上述的和其它的目的，据本发明的涡旋式压缩机具有一封闭壳体、一容纳在该封闭壳体中并包括相互啮合的非轨迹运动涡旋件和轨迹运动涡旋件的压缩机构，以及一用于驱动该压缩机构的驱动装置。该非轨迹运动机构包括一支架部分和一相对该支架部分轴向可移动的非轨迹运动端板。该支架部分有一特定开在其中的槽以及一销钉固定于其上。非轨迹运动端板有一与之形成一体并宽松地容纳在该槽中的圆柱形壁，从而使非轨迹运动端板相对支架部分径向定位。该非轨迹运动端板也有一特定开于其中的槽，销钉宽松地位于其中，从而使非轨迹运动端板相对支架部分圆周向定位。淬硬销钉使之具有大于35Rc(以C分度表示的洛氏硬度)并且其上镀有一化合物层。
封闭壳体可装有无氯氟化烃致冷气体和以多元醇酯为基油的润滑油。
其优点是，其化合物层由渗氮法制成。
另外，化合物层还可由电离镀膜法制成。此时，化合物层可由氮化铬、氮化钛、碳化钛、高硬度类金刚石的碳晶体或碳氮化钛构成。
再者，化合物层通过电镀工艺制成。此时，化合物层由硬铬、镍或硼化镍构成。
销钉可被固定到非轨迹运动端板上，而用于将销钉容纳于其中的槽可形成在支架部分上。
藉由上述结构，销钉和槽的内壁表面之间的接触不是铁与铁的接触，而是铁与除了铁之外的化合物的接触，因而使接触部分的磨损最小。因此，非轨迹运动端板相对于支架部分在圆周方向上的位置关系保持不变，由此非轨迹运动和轨迹运动的涡圈之间的相位差长时间内保持一预定值，从而确保压缩机进行理想的压缩运动、以及高可靠性和高效率。
通过下文中结合附图对较佳实施例的描述将进一步了解本发明的上述和其它目的和特征，全文中类似的部件用相同的标号指出，其中
图1是本发明的涡旋式压缩机的垂直截面图；图2是安装在图1所示涡旋式压缩机上的压缩机构；图3是形成在图2所示非轨迹运动端板中的径向加长的槽的局部立体图；以及图4是传统的涡旋式压缩机的垂直截面图。
现参见附图，图1中所示的是实施本发明的一涡旋式压缩机。所示的涡旋式压缩机包括一封闭的壳体1和一容纳在该封闭壳体1的上部内的压缩机构2。该压缩机构2包括一具有一支架部分25a和一非轨迹运动端板25b的非轨迹运动涡旋件25，以及一具有一转动端板的轨迹运动涡旋件2b。该非轨迹运动涡旋件25还有一与非轨迹运动端板25b形成一体的非轨迹运动涡圈，而轨迹运动涡旋件2b也有一与该转动端板形成一体的轨迹运动涡圈，并且非轨迹运动和轨迹运动涡圈相互啮合。非轨迹运动涡旋件25还有一与非轨迹运动端板25b形成一体的圆柱形壁25c以便从其上向上延伸。非轨迹运动涡旋件25的支架部分25a有一形成于其上的向下开口的圆柱形槽25f以轴向可移动地容纳圆柱形25c。圆柱形壁25c的中心与非轨迹运动端板25b的中心对齐，而圆柱形槽25f的中心与支架部分25a的中心对齐。支架部分25a有压紧配合或收缩配合到其中并宽松地位于非轨谠运动端板25b中的圆槽25e中的销钉25d，藉其使非轨迹运动端25b相对支架部分25a圆周地定位。
轨迹运动涡旋件2b有一与之成一体、并轴颈支承在一偏心轴承6中的轴2c，它再容纳在形成在曲轴5的上端部分中的一个槽内。曲轴5的上部分由一支承件4支撑，一止推轴承3与该支承件4形成一体以轴向支撑轨迹运动涡旋件2b。非轨迹运动涡旋件25的支架部分25a用螺栓固定到支承件4上。一电动机7位于支承件4下方并且由一固定安装在曲轴5上的转子7a和通过收缩啮合刚性地固定到封闭壳体1上的定子7b构成。该曲轴5由一位于它和支承件4之间的主轴承8和一位于电动机7下方的辅助轴承23径向支撑。曲轴5由电动机7驱动以使轨迹运动涡旋件2b相对非轨迹运动涡旋件25进行轨迹运动。
封闭壳体1在其底部有一储油部分10以储入润滑油9，在其侧部具有一刚性地固定到其上的吸气管11以引入气体。吸入气体的压力在封闭壳体1中作用。支承件4有一形成于其中的排油通道12以将已润滑和冷却主轴承8、辅助轴承23、偏心轴承6和止推轴承3的润滑油9排出。曲轴5有一沿其纵轴线形成的通孔13以向主轴承8、辅助轴承23、偏心轴承6和止推轴承3输送润滑油9以使它们润滑和冷却。曲轴5还有通过压紧配合或收缩配合安装到其底端的导油器14以通过通孔13而吸取润滑油9。封闭壳体1有形成于其中位于非轨迹运动涡旋件25上方的排出腔15。
该涡旋式压缩机还包括一刚性地固定到封闭壳体1上以将压缩后的高压气体排出到封闭壳体1外的输出管16、一安装在支架部分25a上的防逆阀19以防止涡旋式压缩机停止时轨迹运动涡旋件2b的反转、一位于防逆阀19上方并用螺栓固定到支架部分25a上的阀导24以限制防逆阀19的垂直运动，以及一用于防止轨迹运动涡旋件2b绕其自身轴线转动而允许其相对非轨迹运动涡旋件25进行轨迹运动的欧氏环20。
上述的涡旋式压缩机运行方式如下。
首先通过吸气管11将低压气体引入封闭壳体1，然后进入压缩机构2。轨迹运动涡旋件2b相对非轨迹运动涡旋件25的轨迹运动将低压吸入气体压缩成高压气体，该高压气体再被引入排出腔15。由此所获得的高压气体经输出管16排出到封闭壳体1的外部以操纵一工作部件。在操纵工作部件时，高压气体再成为低压气体，它返回到吸气管11中，由此形成一已知的压缩循环。
施加到圆柱形壁25c内侧的非轨迹运动端板25b的上表面上的高压气体使非轨迹运动涡旋件25朝轨迹运动涡旋件2b偏置以克服形成在非轨迹运动和轨迹运动涡圈之间的工作腔室内的气体压力以减小非轨迹运动和轨迹运动涡圈之间的轴向间隙。为此，一密封元件40设置在圆柱形槽25f的外壁表面和圆柱形壁25c的外壁表面之间。一压缩弹簧可设置在支架部分25a和非轨迹运动端板25b之间以将非轨迹运动涡旋件25向轨迹运动涡旋件2b偏置。
应当注意到，虽然在图1中所示的销钉25d是固定到支架25a上的，但销钉25d也可固定到非轨迹运动的端板25b上。此时，支架25a需要有一圆形槽以容纳该销钉。
还应当注意到虽然上述实施例中，槽25e被描述成是圆的，但它可以是具有彼此平行延伸的相对直侧壁26f的径向加长槽26e，如图2和3所示。固定到支架部分25a上的销钉25d宽松地插入加长槽26e中以使非轨迹运动端板26b圆周向定位。
因为用于容纳销钉25d的槽26e是径向加长的，这样只要销钉仅在其圆周方向上精确地定位在支架部分25a上就足够了。
在上述实施例中，非轨迹运动的端板25b径向定位并由于圆柱形壁25c和圆柱形槽25f之间的径向间隙而被允许相对支架部分25a轴向移动。虽然该径向间隙较小，但仍可允许非轨迹运动端板25b在压缩冲程中相对支架部分25a在径向略微移动。尽管非转动端板25b的特别少量的径向运动不会妨碍压缩机的运行，但曲轴5的每一次转动都发生一次径向运动，因此，每一分钟可能发生不少于9,000次径向运动。所以，挡销25d在圆形或拉长槽25e或26e的内壁表面上不断地略微滑动，并且滑动部分受到磨损。而且，当含以多元醇酯为基油的润滑油与不含氯的氟化烃致冷气体混合使用时，与已有技术中的一般以矿物油为基油的润滑油与含致冷气体的氯混合使用的情况相比，润滑性能降低。销钉25d和槽25e或26e的滑动部分的磨损引起非轨迹运动和轨迹运动的涡旋件25和2b之间的相位差的偏差，这种偏差会再度引起非轨迹运动和轨迹运动的涡圈之间的压缩气体的泄漏，而使压缩机内部的温度升高、可靠性降低。
鉴于此，销钉25d被淬硬以具有大于35Rc的洛氏硬度。另外，销钉25d上通过渗氮处理，例如，氰化钾盐浴渗氮处理镀上一化合物层。该化合物层例如由碳氮化铬构成。这种处理使滑动部分的磨损最小，如果一铁制销钉不经如此处理的话，可能由于铁与铁的附着而引起磨损。其表面上具有化合物层的硬化销钉25d可使非轨迹运动的端板25b相对支架部分25a轴向顺滑地运动而显著地减少非轨迹运动和轨迹运动的涡圈的自由端处的压缩气体的泄漏，其结果形成一可靠性和效率高的涡旋式压缩机。
另外，也可以由电离镀膜法在销钉25d的表面上镀上化合物层。该化合物层例如由氮化铬、氮化钛、碳化钛、高硬度类金刚石的碳晶体或碳氮化钛构成。
再者，该化合物层又可通过电镀工艺镀在销钉25d的表面上。此时，该化合物层由硬铬、镍或硼化镍构成。
虽然通过举例并结合附图的方式对本发明作了充分地描述，但是应当注意对于本技术领域中的熟练人员来说还可以作出多种变化和变型。因此，除非这些变化和变型脱离本发明的实质精神和范围，否则都将被认为包括在本发明中。
权利要求
1.一种涡旋式压缩机，具有一封闭壳体、一容纳在所述封闭壳体中、并包括彼此啮合的一非轨迹运动涡旋件和一轨迹运动涡旋件的压缩机构、以及一用来驱动所述压缩机构的驱动装置，其特征在于所述非轨迹运动涡旋件包括一支架部分和一相对所述支架部分轴向可移动的非轨迹运动端板；所述支架部分具有一设定于其中的槽和一固定于其上的销钉；所述非轨迹运动端板具有一与之构成一体的并宽松地容纳在所述槽中的圆柱形壁，由此使所述非轨迹运动端板相对所述支架部份径向定位，所述非轨迹运动端板还包括一设定于其中的槽，所述销钉宽松地容纳于该槽中，由此使所述非轨迹运动端板相对所述支架部分在圆周方向定位；以及所述硬化处理的销钉具有大于35Rc的洛氏硬度并且其上镀有一化合物层。
2.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述封闭壳体装有无氯的氟化烃致冷气体，还装有以多元醇酯为基油的润滑油。
3.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层通过渗氮工艺制成。
4.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层通过电离镀膜法制成。
5.如权利要求4所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由氮化铬构成。
6.如权利要求4所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由氮化钛构成。
7.如权利要求4所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由碳化钛构成。
8.如权利要求4所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由高硬度的类金刚石碳晶体构成。
9.如权利要求4所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由碳氮化钛构成。
10.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层通过电镀工艺制成。
11.如权利要求10所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由硬铬构成。
12.如权利要求10所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由镍构成。
13.如权利要求10所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由硼化镍构成。
14.一种涡旋式压缩机，具有一封闭壳体、一容纳在所述封闭壳体中、并包括彼此啮合的一非轨迹运动涡旋件和一轨迹运动涡旋件的压缩机构、以及一用来驱动所述压缩机构的驱动装置，其特征在于所述非轨迹运动涡旋件包括一支架部分和一相对所述支架部分轴向可移动的非轨迹运动端板；所述支架部分具有一设定于其中的第一和第二槽；所述非轨迹运动端板具有一与之形成一体的并宽松地容纳在所述第一槽中的圆柱形壁，由此使所述非轨迹运动端板相对所述支架部份径向定位，所述非轨迹运动端板还包括一固定于其上并宽松地位于所述第二槽中的销钉，由此使所述非轨迹运动端板相对所述支架部分在圆周方向定位；以及所述硬化处理的销钉具有大于35Rc的洛氏硬度并且其上镀有一化合物层。
15.如权利要求14所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述封闭壳体装有无氯的氟化烃致冷气体，还装有以多元醇酯为基油的润滑油。
16.如权利要求14所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层通过渗氮工艺制成。
17.如权利要求14所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层通过电离镀膜法制成。。
18.如权利要求17所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由氮化铬构成。
19.如权利要求17所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由氮化钛构成。
20.如权利要求17所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由碳化钛构成。
21.如权利要求17所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由高硬度的类金刚石碳晶体构成。
22.如权利要求17所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由碳氮化钛构成。
23.如权利要求14所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层通过电镀工艺制成。
24.如权利要求23所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由硬铬构成。
25.如权利要求23所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由镍构成。
26.如权利要求23所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述化合物层由硼化镍构成。
全文摘要
一种涡旋式压缩机，包括一封闭壳体，容纳在壳体中的一非轨迹运动涡旋件和一轨迹运动涡旋件，以及一电动机，非轨迹运动涡旋件包括一支架部分和一相对支架部分可轴向移动的端板，支架部分有一设于其中的槽和一固定于其上的销钉。端板有一与之成一体并位于槽中的圆柱壁，使端板相对支架部分径向定位。端板中有一其内容纳销钉的槽，使其相对支架部分圆周向定位，销钉的洛氏硬度大于35Rc。
文档编号F04C18/02GK1147062SQ9610829
公开日1997年4月9日 申请日期1996年7月18日 优先权日1995年7月18日
发明者福原弘之, 山田定幸, 村松繁 申请人:松下电器产业株式会社