CN108138758B - 压缩机用斜盘和具备该压缩机用斜盘的压缩机 - Google Patents

Abstract

提供一种压缩机用斜盘，其能够抑制涂布层的消耗。斜盘(3)具备平板状的基材和涂布层(20)，该涂布层(20)形成于基材的表面并具备以线状形成的凸部(22)，斜盘(3)按照下述方式形成：在将形成于棱镜的平面部以30MPa的压力按压至涂布层(20)时，满足下式。0.01≤B≤0.06…(1)10≤S≤40…(2)此处，B是凸部(22)相对于平面部发生接触的面的宽度(mm)，S是各接触面的面积Si的总和(凸部(22)与平面部接触的面的总面积)相对于基准面积(涂布层(20)中被平面部按压的部分的面积)的比例(％)。

Description

压缩机用斜盘和具备该压缩机用斜盘的压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机用斜盘和具备该压缩机用斜盘的压缩机的技术。

背景技术

以往，在斜盘式压缩机中使用的斜盘(压缩机用斜盘)的技术是公知的。例如如专利文献1中所记载的那样。

专利文献1中公开了一种压缩机用斜盘，其在平板状基材上具有固体润滑树脂涂布膜。在该压缩机用斜盘的滑动表面(表面树脂涂布层)形成有两个以上的同心状的圆周方向的槽，并且在相邻的槽间形成有隆起部。

这样的压缩机用斜盘能够快速地确保由于隆起部的磨耗或变形而引起的配合滑动部件的微妙的接触，能够提高初期磨合性。并且，能够在槽的槽底部确保润滑油，能够在抑制滑动引起的温度升高的同时提高滑动特性。

但是，对于专利文献1中记载的技术来说，由于表面树脂涂布层(隆起部和槽部)的形状或材质的不同，磨耗、变形的程度不同，根据情况隆起部(槽部)有可能较早地消耗(消失)，在这点上具有改善的余地。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4376519号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于上述情况而完成的，其所要解决的课题在于提供一种能够抑制涂布层的消耗的压缩机用斜盘和具备该压缩机用斜盘的压缩机。

用于解决课题的手段

本发明所要解决的课题如上所述，下面，对用于解决该课题的手段进行说明。

即，本发明的压缩机用斜盘是具备平板状的基材和涂布层的压缩机用斜盘，该涂布层形成于上述基材的表面并具备以线状形成的凸部，该压缩机用斜盘按照下述方式形成：在将形成于按压部件的平面部以30MPa的压力按压至上述涂布层时，满足下式。

0.01≤B≤0.06…(1)

10≤S≤40…(2)

此处，B是上述凸部相对于上述平面部发生接触的面的宽度(mm)，S是上述凸部与上述平面部接触的面的总面积相对于上述涂布层中被上述平面部按压的部分的面积的比例(％)。

另外，上述涂布层按照满足下式的方式形成。

0.001≤H≤0.01…(3)

0.005≤T≤0.06…(4)

此处，H是上述平面部被按压至上述涂布层时的上述凸部的高度(mm)，T是上述平面部被按压至上述涂布层时的该涂布层的厚度(mm)。

另外，上述凸部形成为两个以上的同心圆状。

另外，上述凸部形成为螺旋状。

另外，上述凸部形成为以相互不同的点为中心的两个以上的圆环状。

另外，本发明的压缩机具备：上述压缩机用斜盘；可旋转地支撑上述压缩机用斜盘的旋转轴；和伴随着上述压缩机用斜盘的旋转而往复运动的活塞。

发明的效果

作为本发明的效果，可发挥出以下所示的效果。

本发明中，能够抑制涂布层的消耗。

附图说明

图1是示出第一实施方式的压缩机的示意性结构的侧面局部剖视图。

图2是示出斜盘与滑靴的接触部分的侧面局部剖视图。

图3是示出斜盘的凸部的形状的主视图。

图4是示出接触面观察装置的示意性结构的侧视图。

图5中，(a)是示出斜盘(试验片)的表面的形状的立体图，(b)是示出斜盘(试验片)的表面的形状的主视图。

图6是示出相对于负载面压的接触面积率的值的图。

图7是示出相对于负载面压的接触宽度的值的图。

图8中，(a)是示出第二实施方式的斜盘的主视图，(b)是示出第三实施方式的斜盘的主视图。

图9中，(a)是示出第四实施方式的斜盘(试验片)的表面的形状的主视图，(b)是示出第五实施方式的斜盘(试验片)的表面的形状的主视图。

具体实施方式

以下说明中使用的图为示意图，为了便于说明，将各部的尺寸等适当夸大而示出。

下面，使用图1和图2对本发明的第一实施方式的压缩机1的构成的概要进行说明。压缩机1主要具备旋转轴2、斜盘3、活塞4和滑靴5。

图1所示的旋转轴2被未图示的壳体可旋转地支撑。旋转轴2可通过来自未图示的驱动源的动力而旋转。

斜盘3形成为圆形平板状。在斜盘3的中央部分插穿有旋转轴2。斜盘3以相对于旋转轴2的轴线方向倾斜的状态被固定于该旋转轴2的中途部。

需要说明的是，关于斜盘3的详细构成，如后所述。

活塞4分别配置于形成于上述壳体的未图示的两个以上的缸膛(cylinder bore)内。活塞4被设置成能够沿着旋转轴2的轴线方向滑动(往复运动)。活塞4形成有凹部4a。

凹部4a形成于活塞4的内部。凹部4a形成为近似半球状。凹部4a按照沿着旋转轴2的轴线方向相向的方式，成对地形成于各活塞4。

图1和图2所示的滑靴5形成为近似半球状。具体而言，滑靴5主要具备平面部5a和球面部5b。

平面部5a是平坦地形成的面。平面部5a形成为近似圆形。

球面部5b是形成为近似半球状的面。球面部5b按照与该平面部5a连续的方式形成于平面部5a的相反侧。

滑靴5通过铁系、铜系、铝系材料以及烧结材料或树脂材料等进行制造。特别是，滑靴5优选通过对SUJ2实施锻造或滚轧来制造。

如此形成的滑靴5分别配置于活塞4的凹部4a内。此时，滑靴5的球面部5b和凹部4a被配置成以可摇动的方式接触。由此，配置于一个活塞4的两个滑靴5以使平面部5a相互相向的状态而进行配置。在该两个滑靴5的平面部5a之间夹持有斜盘3的外周部附近。

在如此构成的压缩机1中，若旋转轴2旋转，则斜盘3也与该旋转轴2一同旋转。斜盘3相对于旋转轴2的轴线方向倾斜，因此，该斜盘3藉由滑靴5使活塞4在轴线方向进行往复运动(滑动)。此时，滑靴5的平面部5a在斜盘3的表面滑动。

下面，使用图2和图3对斜盘3的详细构成进行说明。

斜盘3主要具备基材10和涂布层20。

基材10是形成为圆形平板状的部件。基材10通过铁系、铜系、铝系材料等进行制造。

涂布层20形成于基材10的表面(与滑靴5相向的面)。需要说明的是，实际上在基材10的两侧面形成有涂布层20，但下述说明中着眼于形成于基材10的一个侧面的涂布层20来进行说明。涂布层20使用在热固化性树脂粘合剂或热塑性树脂粘合剂中添加有固体润滑剂而成的材料来形成。

作为热固化性树脂粘合剂，可以举出例如聚酰亚胺系树脂(PI)、聚酰胺酰亚胺系树脂(PAI)、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺(尼龙)、弹性体等。作为热塑性树脂粘合剂，可以举出例如聚苯并咪唑树脂(PBI)、聚醚醚酮树脂(PEEK)等。

作为固体润滑剂，可以举出例如二硫化钼(MoS₂)、聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钨(WS₂)、六方晶氮化硼(h-BN)、氟化石墨(CF)、氟系树脂等。固体润滑剂的粒径为15μm以下、优选为0.2～10μm，其混配比优选为5～80wt％。

另外，可以在涂布层20中添加硬质颗粒。作为硬质颗粒，可以举出氧化铝、二氧化硅等氧化物、氮化硅(SiN)等氮化物、碳化硅(SiC)等碳化物、硫化锌(ZnS)等硫化物等。硬质颗粒的粒径优选为其混配比优选为0.2～7wt％。

涂布层20主要具备槽部21和凸部22。

槽部21形成于涂布层20的表面。槽部21按照与斜盘3为同心圆状的方式形成有两个以上。槽部21如下形成：在基材10的表面形成涂布层20后，对该涂布层20实施机械加工(切削加工等)，由此形成槽部21。在通过切削加工形成槽部21的情况下，使用切削工具将涂布层20的表面切削成圆环状。此时，相邻的槽部21间的距离(间距)可以适当设定。另外，槽部21的截面形状(参照图2)与切削工具的刀尖形状大致相同。

凸部22形成于涂布层20的表面。通过在涂布层20形成两个以上的同心圆状的槽部21，从而在相邻的槽部21之间形成凸部22。由此，在涂布层20的表面以同心圆状形成有两个以上的凸部22。

如此构成的斜盘3与滑靴5发生滑动时，涂布层20的凸部22的尖端与滑靴5的平面部5a接触。此时，由于利用滑靴5而以特定的力(压力)按压涂布层20，因此凸部22的尖端因弹性变形而略微压坏。

在如此构成的压缩机1中，通过斜盘3的凸部22适当地发生弹性变形或磨耗，能够提高与滑靴5的初期磨合性。另外，滑靴5与两个以上的凸部22接触，因此该滑靴5所引起的表面压力被分散，从而能够将凸部22的弹性变形抑制为较小，能够抑制过度的磨耗。另外，能够在槽部21内确保润滑油，能够在抑制滑动所引起的温度升高的同时提高滑动特性。

本实施方式的压缩机1中，特别是从抑制涂布层20的消耗(磨耗)的观点出发来确定斜盘3的具体形状。下面，对该斜盘3的构成进行更详细的说明。

为了对斜盘3进行更详细的说明，首先，使用图4对用于测定该斜盘3的接触面(与其它部件接触的面)的装置(接触面观察装置100(接触面显微镜))的概要进行说明。

接触面观察装置100是用于观察固体彼此的接触面的装置。接触面观察装置100主要具备棱镜101和光源102。

棱镜101是由适当的透明材料形成的部件。棱镜101形成为近似三棱柱状。棱镜101形成有矩形平面状的平面部101a(三个侧面中的一个)。棱镜101以使平面部101a朝向上方的状态进行配置。

光源102发出光。光源102配置于棱镜101的下方。来自光源102的光从棱镜101的下方(更详细而言，倾斜45度下方)朝向该棱镜101(平面部101a)进行照射。

在这样的接触面观察装置100中，作为观察对象的部件从上方以特定的力(压力)被按压至棱镜101的平面部101a。下文中，将此时的压力称为负载面压。本实施方式中，斜盘3(涂布层20)作为观察对象，因此该斜盘3(涂布层20)被按压至棱镜101的平面部101a。并且，此时使用将斜盘3的一部分(而不是圆形平板状的斜盘3整体)切割成矩形的试验片。以下，利用接触面观察装置100所进行的观察中使用的斜盘3是指该试验片。

以该状态从光源102照射光，观察在斜盘3的表面(涂布层20)所反射的光(反射光)。该反射光的观察使用目视或照相机等进行。通过观察该反射光，能够详细地观察斜盘3的接触面。

接着，使用图5对利用接触面观察装置100所观察的斜盘3的表面(涂布层20)的各部的尺寸的定义进行说明。

如前所述，通过按压其它部件(棱镜101)而对涂布层20施加力时，凸部22的尖端因弹性变形而略微压坏。在该状态下，凸部22的尖端形成细长的平面状的部分、即与棱镜101的接触面(图5中的斜线部分的面)。以下，将该接触面的宽度(短边方向的宽度)定义为B(mm)。以下，将B称为接触宽度。

另外，由于在斜盘3(试验片)的涂布层20形成有两个以上的凸部22，因此也形成有两个以上的上述与棱镜101的接触面。由此，下文中将各接触面的面积定义为Si(mm²)。图5中，例示出四个接触面(凸部22的尖端)，因此，作为i＝1,2,3,4而例示出S1、S2、S3和S4。

另外，将棱镜101被按压至涂布层20的状态下的凸部22的高度定义为H(mm)。更详细而言，高度H是指从槽部21的底部至凸部22的尖端(接触面)的高度。

另外，将棱镜101被按压至涂布层20的状态下的涂布层20的厚度定义为T(mm)。更详细而言，厚度T是指从凸部22的尖端(接触面)至与该凸部22相反侧的面的厚度。

以下，对利用接触面观察装置100观察本实施方式的涂布层20时的该涂布层20的各部的尺寸的具体值进行说明。需要说明的是，具体而言，斜盘3(试验片)相对于棱镜101的平面部101a以30(MPa)的压力被按压。

该情况下，本实施方式的涂布层20被设定为满足下述式(1)和(2)。

0.01≤B≤0.06…(1)

10≤S≤40…(2)

此处，S是指各接触面的面积Si的总和(总面积)相对于基准面积Sc的比例(％)。下文中将S称为接触面积率。另外，基准面积Sc是指作为利用接触面观察装置100进行观察的对象的斜盘3的面积、即试验片的面积。因此，接触面积率S可以利用公式“S＝ΣSi/Sc(％)”算出。

需要说明的是，本实施方式中，图示出两个以上的凸部22的接触宽度B均为相同值的状态(参照图5)，但两个以上的凸部22的接触宽度B也可以相互不同。该情况下，优选全部接触宽度B满足上述式(1)。

另外，本实施方式的涂布层20被设定为满足下述式(3)和(4)。

0.001≤H≤0.01…(3)

0.005≤T≤0.06…(4)

通过这样设定涂布层20，斜盘3的表面(凸部22)适度地发生弹性变形，容易保持该凸部22的尖端(接触面)的油膜(润滑膜)。由此，能够抑制涂布层20的消耗(磨耗)。另外，该接触面产生弹性流体润滑，油膜面积扩大而使表面压力降低，由此能够保持良好的润滑状态。这样，对于本实施方式的压缩机1(斜盘3)而言，能够实现剪切阻力、发热等的降低，进而能够实现摩擦力的降低、磨耗的降低。

图6和图7中示出了利用接触面观察装置100对具备按照满足上述式(1)～(4)的方式所设定的涂布层20的斜盘3进行观察的例子。

具体而言，图6中示出相对于负载面压的接触面积率S的值。需要说明的是，图6中，使用不同的符号示出了利用不同的材料(基材10和涂布层20的材料)所形成的三种斜盘3的数据。另外，图6中一并示出负载面压为30(MPa)时穿过接触面积率S＝10(％)的对数函数的曲线图L1、以及负载面压为30(MPa)时穿过接触面积率S＝40(％)的对数函数的曲线图L2。

由图6可知，该例中，按照在负载面压为30(MPa)时满足上述式(2)的方式设定了斜盘3。特别是，该例中，按照接触面积率S包含在曲线图L1与曲线图L2之间的区域内的方式设定了斜盘3。

另外，图7中示出相对于负载面压的接触宽度B的值。需要说明的是，图7中，使用不同的符号示出了按照具有不同的凸部22的高度H和涂布层20的厚度T的方式所设定的三种斜盘3的数据。另外，图7中一并示出负载面压为30(MPa)时穿过接触宽度B＝0.01(mm)的对数函数的曲线图L3、以及负载面压为30(MPa)时穿过接触宽度B＝0.06(mm)的对数函数的曲线图L4。

由图7可知，该例中，按照在负载面压为30(MPa)时满足上述式(1)的方式设定了斜盘3。特别是，该例中，按照接触宽度B包含在曲线图L3与曲线图L4之间的区域内的方式设定了斜盘3。

如上所述，本实施方式的斜盘3(压缩机用斜盘)是具备平板状的基材10和涂布层20的斜盘3，该涂布层20形成于基材10的表面并具备以线状形成的凸部22，该斜盘3按照下述方式形成：在将形成于棱镜101(按压部件)的平面部101a以30MPa的压力按压至涂布层20时，满足下式。

0.01≤B≤0.06…(1)

10≤S≤40…(2)

此处，B是凸部22相对于平面部101a发生接触的面的宽度(mm)，S是各接触面的面积Si的总和(凸部22与平面部101a接触的面的总面积)相对于基准面积Sc(涂布层20中被平面部101a按压的部分的面积)的比例(％)。

通过如此构成，能够抑制涂布层20的消耗。

即，通过如此设定涂布层20，斜盘3的表面(凸部22)适度地发生弹性变形，容易保持该凸部22的尖端(接触面)的油膜(润滑膜)。由此，能够抑制涂布层20的消耗(磨耗)。

另外，涂布层20按照满足下式的方式形成。

0.001≤H≤0.01…(3)

0.005≤T≤0.06…(4)

此处，H是平面部101a被按压至涂布层20时的凸部22的高度(mm)，T是平面部101a被按压至涂布层20时的该涂布层20的厚度(mm)。

通过如此构成，能够抑制涂布层20的消耗。

即，通过如此设定涂布层20，斜盘3的表面(凸部22)适度地发生弹性变形，容易保持该凸部22的尖端(接触面)的油膜(润滑膜)。由此，能够抑制涂布层20的消耗(磨耗)。

需要说明的是，在通过切削加工形成槽部21的情况下，通过调节切削工具的进给量(间距)，能够适当调节凸部22的高度H和涂布层20的厚度T。

另外，凸部22形成为两个以上的同心圆状。

通过如此构成，能够抑制涂布层20的消耗。

即，通过在相邻的凸部22之间隔开适当的间隔，能够在该凸部22之间确保润滑油，能够提高滑动特性。特别是，通过如本实施方式这样按照与斜盘3为同心圆状的方式形成凸部22，从而能够使形成有该凸部22的方向和滑靴5滑动的方向大致一致。由此，能够利用大致一定的表面压力使滑靴5和斜盘3滑动，能够有效地抑制涂布层20的消耗。

另外，本实施方式的压缩机1具备：斜盘3；可旋转地支撑斜盘3的旋转轴2；和伴随着斜盘3的旋转而往复运动的活塞4。

通过如此构成，能够抑制涂布层20的消耗。

需要说明的是，本实施方式的斜盘3为本发明的压缩机用斜盘的一个实施方式。

另外，本实施方式的棱镜101为本发明的按压部件的一个实施方式。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述构成，其可以在权利要求书中记载的发明范围内进行各种变更。

下面，对本发明的压缩机用斜盘的其它实施方式进行说明。

如图8的(a)所示的第二实施方式的斜盘3A那样，也可以将凸部22形成为螺旋状(螺旋状)。该情况下，通过将槽部21形成为螺旋状，凸部22也形成为螺旋状(螺旋状)。

如上所述，第二实施方式的凸部22形成为螺旋状。

通过如此构成，能够抑制涂布层20的消耗。

即，能够在与凸部22相邻的螺旋状的槽部21确保润滑油，能够提高滑动特性。

如图8的(b)所示的第三实施方式的斜盘3B那样，还可以将凸部22形成为两个以上的同心圆弧状。具体而言，斜盘3B的凸部22形成为将同心圆的一部分(隔着中心而相向的两个部分、下文中称为分断部)分断的形状。由此，各凸部22形成为圆心角近似180度的圆弧状。另外，在径向相邻的凸部22的分断部彼此按照在径向相互不相向的方式形成。具体而言，在径向相邻的凸部22的分断部彼此形成于相互在圆周方向错开特定角度(图8的(b)中为90度)的位置。由此，能够容易地将润滑油保持于槽部21。

如图9的(a)所示的第四实施方式的斜盘3C那样，还可以将凸部22形成为两个以上的圆环状。具体而言，两个以上的凸部22形成为具有大致为同一半径的圆环状。各凸部22以相互不同的点为中心，按照不重复的方式形成。

如上所述，第四实施方式的凸部22形成为以相互不同的点为中心的两个以上的圆环状。

通过如此构成，能够抑制涂布层20的消耗。

即，可以在凸部22的内侧确保润滑油，能够提高滑动特性。

如图9的(b)所示的第五实施方式的斜盘3D那样，还可以将凸部22形成为两个以上的直线状。具体而言，凸部22形成为具有特定长度的直线状。各凸部22按照相互不重复的方式形成。第五实施方式中，相邻的凸部22按照沿着相互不同的方向(相差90度的方向)延伸的方式形成。

需要说明的是，不限于上述各实施方式，凸部22的形状可以为任意的形状。

工业实用性

本发明可以适用于压缩机用斜盘和具备该压缩机用斜盘的压缩机。

符号说明

1 压缩机

2 旋转轴

3 斜盘

4 活塞

5 滑靴

10 基材

20 涂布层

21 槽部

22 凸部

Claims (5)

1.一种压缩机用斜盘，该压缩机用斜盘具备：

平板状的基材；和

涂布层，该涂布层形成于所述基材的表面并具备以线状形成的凸部，

该压缩机用斜盘按照下述方式形成：在将形成于按压部件的平面部以30MPa的压力按压至所述涂布层时，所述涂布层发生弹性变形，由此满足下式，

0.01≤B≤0.06…(1)

10≤S≤40…(2)

0.001≤H≤0.01…(3)

0.005≤T≤0.06…(4)

此处，B是所述凸部相对于所述平面部发生接触的面的宽度(mm)，S是所述凸部与所述平面部接触的面的总面积相对于所述涂布层中被所述平面部按压的部分的面积的比例(％)，H是所述平面部被按压至所述涂布层时的所述凸部的高度(mm)，T是所述平面部被按压至所述涂布层时的该涂布层的厚度(mm)。

2.如权利要求1所述的压缩机用斜盘，其中，所述凸部形成为两个以上的同心圆状。

3.如权利要求1所述的压缩机用斜盘，其中，所述凸部形成为螺旋状。

4.如权利要求1所述的压缩机用斜盘，其中，所述凸部形成为以相互不同的点为中心的两个以上的圆环状。

5.一种压缩机，其具备：

权利要求1～权利要求4中任一项所述的压缩机用斜盘；

可旋转地支撑所述压缩机用斜盘的旋转轴；和

伴随着所述压缩机用斜盘的旋转而往复运动的活塞。