CN1226639A - 一种涡旋压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种涡旋压缩机具有一烧结金属制成的十字联轴环作为一个固持转动涡旋的防转机构。其被设置成适于烧结金属成形之后的切削或磨削加工,以提高生产率,并有良好的抗磨性。本发明提供一种成本不高但可靠性很高的涡旋压缩机。在圆环2的端面3上形成第一槽3a和第二槽3b,第一槽3a最低,第二槽3b次之,端面3最高,即形成本发明十字联轴环。省去了第一槽的加工成形,易磨损的刀角部负荷减轻,刀具费用得以降低。

Description

一种涡旋压缩机
一种涡旋压缩机具有一十字联轴节装置，该装置作为一个防转机构用于固定旋转涡旋(件)。附图6示出了本发明涡旋压缩机。该附图6是涡旋压缩机之压缩机构装置的横剖图。
在图6所示涡旋压缩机中，曲轴15插入支架13的一轴承13a内，一曲轴15的电装置15a插入旋转涡旋12上的支承部件12b内。
形成十字联轴节装置的十字联轴环14的键14a插入装在支架13上的键槽13b及装在支架12c上的键槽12c内，该固定涡旋(件)11通过螺钉16接合在支架13上，而该支架13处于与旋转涡旋12相结合的状态。
固定涡旋11之涡旋形状的涡卷11a与转动涡旋之涡旋形状的涡卷12a通过这种转动发生相对运动，气体经设置在固定涡旋11上的吸气口管18吸入，当该气体前进到中央单元时被压缩。
被压缩后的气体从固定涡旋的输出口11b输出。上述结构的图6所示涡旋压缩机可以达到一压缩机的功能。十字环14形成十字联轴节结构，键14a设在该表面和反表面的两侧，并插入支架13内，及旋转涡旋12的键槽13b,12c内。
因此，采用十字联轴节结构以后，旋转涡旋12不再转动，旋转涡旋12的转动可以作用于固定涡旋11。作为具有上述结构之涡旋压缩机的十字联轴环的一个实施例，日本专利JPa1-30518公开了通过烧结金属铸造及以后的切割或磨削加工来制造一种工件。
该烧结金属(件)通过一种金属模型模制金属粉末，然后，该金属粉末被加热，以便扩散接合并被制成。
在金属通过模具制造的技术领域，模制烧结金属可以获得复杂且精度非常高的模制部件。但是，烧结金属之模制的精度仍就比不上通过切削或磨削加工所获得的精度。
高效涡旋压缩机需要高精度的部件。当十字联轴环通过模制烧结金属形成时，还需用切削或磨削来保证十字联轴环的尺寸及形状的精度。
图7是十字联轴环之实施例的透视图。现有技术之图7中示出了十字联轴环14的一端面14c，该端面是一个与支架(图中未示)相接触的接触面，在一键的侧面14b与该端面相交形成一凸交线14d。键14a与一支架(图中未示)的键槽相结合。
因此，键侧面14b需要凸交线14d尽可能接近端面14c。也就是说，凸交线14d应被加工成非常尖的角形。因此，通过切削或磨削加工，键侧面14b及端面14c都需要加工以将凸交线14做成很尖的角形。此外，按照制造烧结金属(件)的方法，十字联轴环通过采用一金属模具模制金属粉末得到所需的形状。但是，十字联轴环的凸交线14d部分，由于金属模具要设置倒角或圆弧形状以改善模具的应力集中度，会形成一个角台。所以需要加工键侧面14b和端面14c以去掉凸交线14d的该角台。
所以，常用的十字联轴环通过切削或磨削键侧面14b和端面14c而得到。当采用铁系列金属时，蒸汽处理通常被用作表面处理方法。蒸汽处理是一种在高温蒸汽下酸化铁形成Fe3O4表面膜。
采用这种处理方法，通过一层氧化膜可以改善十字联轴环之滑动部件的抗磨损度，从而达到一种防护的功能。在通过蒸汽处理形成Fe3O4表面膜时，随着十字联轴环体积的增大，尖角部比其它部分体积增加的要大，结果蒸汽处理以后尖角部发生膨胀。
这是正常的，因为当滑动装置中存在角部隆起时，会导致故障，因此在蒸汽处理之后滑动装置还需要再加工。由于键14a的键侧面14b可自由滑动地插入键槽(图中未示)内，故该键表面14b在蒸汽处理之后要进一步加工。
烧结金属(件)由一种金属粉末材料制成，这种材料在制造过程中不会完全熔化，从而在金属粉末之间会形成孔。烧结金属的表面和内部都分布有孔，通过蒸汽处理，Fe3O4表面膜不仅形成于内部而且在表面上也会形成。
因此，即便蒸汽处理以后原表面被加工掉，新的表面上仍就会有Fe3O4表面膜，从而可以提高抗磨性。
所以，就烧结金属制成的十字联轴环上实施蒸汽处理方面而言，普遍的做法是，烧制十字联轴环，之后对其进行蒸汽处理，最后再对其切削加工或磨削加工。采用切削加工或磨削加工键端面和键侧面的十字联轴环的涡旋压缩机具有如下问题。
第一个问题如下。
烧结金属(件)存在孔，因此其导热性较差。工具的温度则在加工过程中会变得很高。由于孔的存在，在中间加工过程中易发生形状偏差。比较用粉末材料和熔化材料制成的相同钢质部件产品，前者制成的产品在易切削性方面较差。当然，烧结金属也具有其优点，即采用生产效率很高的模具模制方法就可得到形状非常接近的最终产品。但是，加工工具在加工过程中的过快磨损是个缺陷。下面将解释采用一端铣刀切削烧结金属制成的十字联轴环时遇到的一个问题。
端铣刀磨损最严重的部分是其尖锐形状的角部(切割刀尖)。另一方面，鉴于烧结金属制成的常用十字联轴环的形状，键侧面和端面形成的凸交线部分具有角台，此部分的机加工余量变大。
该凸交线部分由端铣刀(之切割刀尖)的角部加工。因此，端铣刀在加工硬质烧结金属之较大的机加工余量时其局部极易磨损。但，同时，常用十字联轴环的形状决定了加工键侧面和端面是必需的。
将用端铣刀的底边刃进行端面加工及用其的外周边刃进行侧面加工作一大致的比较后，在端面加工过程中(切削刀尖之)角部与被加工面的接触长度很长。因此，比较侧面加工和端面加工，端铣刀在端面加工中更易磨损。
也就是说，在加工键侧面和端面时，端面加工工具比键侧面加工工具更显著地磨损。
如上所述，由于要用端铣刀最易磨损的角部来加工硬质烧结金属的大部分机加工余量，而且要用易于磨损的工具加工端面，因此加工常用烧结合金制成的十字联轴环的工具会非常快地被磨损，这样以来十字联轴环的生产率就成为一个很棘手的问题。
当用一个磨削机来加工十字联轴环时，也即十字联轴环的端面由圆柱磨削机的端面加工，同样磨削机之角部的超常磨损也是一个问题。至于采用带有该问题的十字联轴环的涡旋压缩机，一个重要的问题就是如何来提高生产率，也即如何降低成本。
第二个问题如下。
在用来提高滑动部件之抗磨损性的蒸汽处理过程中，由于Fe3O4的产生，部件的体积会变大，尖角部会发生膨胀。对在滑动部分上具有尖角部的十字联轴环进行蒸汽处理后，需要加工十字联轴环以去掉蒸汽处理后形成的凸台(bultup)。但是，对一烧结金属作蒸汽处理，并形成Fe3O4时，从而使烧结金属比不进行蒸汽处理时变得更硬，工具磨损变得愈发显著。因而，十字联轴环的生产率会变得更低。该问题直接影响了涡旋压缩机的生产率，并与第一问题一样会导致成本增加。
下面是第三问题。
由于上述第一和第二问题的存在，涡旋压缩机的生产率成为一个问题，同时，压缩机成本也增加，进而带有一涡旋压缩机的空调的成本增加也成为问题。
本发明立图解决上述第一、第二和第三问题。
为了解决第一问题，在切削加工或磨削加工硬质烧结金属过程中，不进行易使刀具角部磨损的端面加工，只进行侧面加工，就得到十字联轴环。
为解决第二问题，键之角部做成一圆弧形，去掉尖角部分，这样蒸汽处理后就不会再形成凸台(bultup)。如此以来，就可以在蒸汽处理之前加工硬质烧结金属，从而可以提供成本较低的十字联轴环。此处，为解决第三问题，将解决了第一和第二问题的涡旋压缩机装在空调内就可以降低该空调的成本。
图1是本发明十字联轴环一个实施例结构的透视图；
图2是示出一槽和一端铣刀之形状位置的横剖图；
图3是示出十字联轴环制造过程的解释图；
图4是十字联轴环之键部分的透视图；
图5是装有本发明十字联轴环的一室内空调机的结构透视图；
图6是涡旋压缩机之压缩单元的横剖图；
图7是现有技术实施例之透视图
下面将结合附图1描述本发明的一个实施例。
图1是示出用于本发明涡旋压缩机之十字联轴环的形状的透视图。就十字联轴环1而言，如图1所示，在圆环2上形成有键4，十字联轴环1的轴向就是垂直于圆环2的端面3之方向。第一槽3a形成于键侧面4a的根部，第二槽3b与第一槽3a并排形成。第一槽3a和第二槽3b和端面3在十字联轴环1之轴向上的相对高度方面，第一槽3a最低，在高度方面，第一槽3a最低，第二槽3b较高，端面3最高。在精加工键侧面4a过程中，先形成了第一槽3a和第二槽3b以便进一步加工键侧面4，工具易磨损的底面不必使用了。
图1所示十字联轴环是用烧结合金制造的例子。烧结合金通过模具(图中未示)模制金属粉末(图中未示)，之后将其加热，以便扩散连接金属粉末，从而将其造好。与用模制法，例如锻造或铸造等方法得到的工件相比烧结合金具有很高的精度。预加工出第一槽3a和第二槽3b以使得加工工具的底部不再被接触。还有，由于烧结合金通过模具模制，其精度可以得到充分保证，而且可以高效率地加工第一槽3a和第二槽3b。
此外，图1所示的十字联轴环1是在该环两侧即正面和反面均形成键4的实施例。在其它一些实施例中，键4只在一侧存在，并且设置一个平行于圆环2之该侧面的平面，而且，还有执行另一键4功能的实施例。
在这种情况中，键4只在一侧存在，并且如果第一槽3a和第二槽3b只在一侧存在，那么达到一种功能。在图1所示实施例中，键4设置在两侧，及正面和反面上都设置有键4，同时两侧都设置有第一槽3a和第二槽3b。因此，在键侧面4a的精加工过程中，这样设置可以起到工具不必形成易磨损的底刃就可以加工键侧面4a。键侧面4a需要被切削加工以使键侧面4a的宽度达到很高的精度。
由于在加工十字联轴环的过程中，磨削加工可以比切削加工达到更高的精度。除键侧面4a外，十字环的其余表面通过制造烧结金属(件)的模制法形成。通过切削加工或磨损加工可以使角部形成一倒角或圆角。
键侧面4a被切削加工的下限L比第二槽3b高，但比端面3低。如果采用磨损也是如此。
下面将通过图2进一步解释切削加工或磨削加工键侧面4a的范围。图2(a)是烧结后形成的十字联轴环1的剖面图，图2(b)示出了通过一端铣刀切削加工十字联轴环的一个例子。图2中的横剖面图是沿图1中G-G线剖取得到的。
在图2(a)中，第一槽3a的深度H1比第二槽3b的深度大，最高的是端面3。因此，键侧面4a需要被加工到端面3的同一高度或更深的位置以避免键与键槽发生干涉。为达到此要求，在模制键侧面4a时，第一槽3a设置一最深的平的部分并与处理部分无凸缘(Pad)，从而设定一均匀的制造余量。此外，加工出第二槽3b的目的是可以从端面3加工键侧面4a至一更深的位置从而无需使用加工键侧面4a的端铣刀底部边刃。图2(b)示出了加工侧面4a的端铣刀的位置。端铣刀的直径D小于第一槽宽度与第二槽宽度相加之和W，端铣刀A切入的深度为H。
按照这样的设置，端铣刀A的底部边刃不会接触端面3和第二槽3b，只有键侧面4a被加工。端铣刀A加工的下限L是深度H，该下限H设置为一低于端面3位置的位置。在键侧面4a的加工范围内不存在凸缘(Pads)的部分，整个键侧面的机加工余量是均匀的，加工工具的寿命可以延长，从而得到高的精度。
在本发明中，第一槽3a和第二槽3b的两个台阶槽按照上述方式设置。如果只设置一个深且宽的槽，也可以达到同样的效果。但是，此时圆环2之横剖面的不均匀部分所占比例会增加。就烧结金属(件)而言，横剖面的变化与密度的变化是相关联的，并且与圆环2中发生的应力变化相关联，所以这并是最好的策略。因此，从本发明这一点上看，最好将两台阶槽设置在允许范围内的最浅位置，按照深度H1和H2及最窄宽度W同样可以达到满意效果。
如上所述，第一槽和第二槽在烧结过程中被模制出，如果采用硬质烧结金属，仅处理键侧面的十字联轴环可以显著提高生产率。采用该十字联轴环的涡旋压缩机的成本会降低。以上解释了一个烧结金属制成的十字联轴环的实施例，故通过锻造或喷射模铸其它烧结金属制造十字联轴环也可行。接下来，图3示出了制造十字联轴环的一个制造方法的实施例。
在图3所示制造方法中，先烧结由金属粉末形成的十字联轴环，在烧结步骤结束后切削加工或磨削加工该环的侧面，之后切削加工或磨削加工该环的角部，最后通过蒸汽处理使该十字联轴环形成Fe3O4表面膜。在蒸汽处理以前十字联轴环之键的角部形成圆角部分，然后再进行蒸汽处理。在图3所示制造方法中，至于键侧面加工和角部加工的顺序，反过来执行也是可以的。而且角部加工可以包括在键侧面加工中。角部的圆角或倒角可以在模制过程中提供，则角部加工步骤可以省略。在十字联轴环的制造过程中，键角部的修圆先进行，而后才进行蒸汽处理。
下面将通过图4解释十字联轴环之键部分的圆角加工。图4是示出十字联轴环之键部分的透视图。该侧面圆角4e可以在模制金属粉末过程中做出，其也可以在倒角步骤中通过切削加工或磨削加工形成。通过将角部制成一圆角形状，就不会有尖角部分存在。因此，即使进行一蒸汽处理，也可以防止形成一垂直十字联轴环1之运动方向f的凸台(buildup)。由于只有凸交线平行于十字联轴环1之运动方向，因此在该平面上形成上表面倒角4f就足行了。而且，上表面倒角部分可以是圆角。
如上文所解释，由于通过使键两侧面具有一倒圆形状就不会有尖角部分存在，因此可以预防(Prepared)蒸汽处理导致的垂直(十字联轴环运动)方向形成凸台。此外，由于修圆加工在蒸汽处理之前进行，因此加工时工具的磨损较小，生产率很高。所以，采用该十字联轴环的涡旋压缩机的生产成本很便宜。
下面将描述装有本发明十字联轴环的一空调。
图5是带有装着本发明十字联轴环的涡旋压缩机的一分体式室内空调机的一个实施例的透视图。在图5中，5代表空调机，5a是空调的室外装置，5b是空调的室内装置，5c是涡旋压缩机，5d是连接管路。在图5所示的室内空调中，制冷剂被装在空调室外装置5a上的涡旋压缩机压缩，之后经由连接管路5d输送到空调的室内装置5b，然后再返回到空调室外装置5a内的涡旋压缩机中，从而完成一个循环。在该循环的运行中，空调装置的功能通过制冷剂的放热和吸热作用达到。图5所示涡旋压缩机5c是一个重要的机构部件，其是一个高贵(Pried)部件，使得制冷剂气体循环。本发明涡旋压缩机5c可以降低成本，进而减少空调5的成本。本发明的实施效果可以解决现有技术中存在的第一问题。也即，用硬质烧结金属制成十字联轴环，预先形成两个台阶槽，被加工部分仅仅是键的侧面，凸台及端面的加工被省略。结果，得到了低加工成本的十字联轴环，进而获得低制造成本的涡旋压缩机。现有技术中存在的第二问题也可以被解决。也即，将键侧面两端的尖角部分加工处理成圆角形，从而在蒸汽处理过程中不会在十字联轴环的运动方向上形成凸台。因此，可以得到由不很昂贵但可靠性很好的烧结合金制成的十字联轴环，从而获得成本不高可靠性却很高的涡旋压缩机。此外，现有技术中的第三问题也可以被克服。即，通过提供低成本高可靠性的涡旋压缩机，空调的生产成本可以降低，工作可靠性可以提高。

Claims (6)

1．一种涡旋压缩机，包括：一个固定涡旋(件)和一个公转涡旋(件)，其中设置了一个十字联轴环作为固持所述公转涡旋使其不能自转但允许其以公转运动滚动的防转机构，其特征在于：所述十字联轴环包括一个圆环和从该圆环之顶端延伸的键，
在所述顶端与所述键之侧面的相交部位形成第一槽，在所述第一槽与所述圆环之顶端之间形成第二槽，所述第一槽比所述第二槽要深。
2．如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于：所述十字联轴环由烧结合金制成。
3．如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于：所述第一槽和所述第二槽形成于所述十字联轴环的两侧。
4．一种涡旋压缩机的十字联轴环的制造方法，该涡旋压缩机包括一个固定涡旋(件)和一个公转涡旋(件)，其中设置一十字联轴环作为固定所述公转涡旋使其不能自转但允许其以公转运动滚动的防转装置，
其特征在于：一个形成步骤，以在所述顶端与所述键之侧面的交汇部位形成第一槽；
并且在所述第一槽与所述圆环的顶端之间形成第二槽；
所述第一槽比所述第二槽深；
还有一个加工步骤，以当刀具的端面经过所述第二槽的底面与所述顶端之间时该切削或磨削刀具则切削或磨削所述键的侧面。
5．一种涡旋压缩机的十字联轴环的制造方法，该涡旋压缩机包括一个固定涡旋(件)和一个公转涡旋(件)，公转涡旋上设置一个十字联轴环作为固持所述公转涡旋使其不能自转但允许其以公转运动滚动的防转装置，
其特征在于：一粉末金属的烧结步骤，以在所述顶端与所述键之侧面的交汇部位形成第一槽，
在所述第一槽与所述圆环的顶端之间形成第二槽，
所述第一槽比所述第二槽要深，
还有一加工步骤，以使所述十字联轴环键的角部被切削或磨削至圆角形状，在该切削或磨削之后实施一蒸汽处理。
6．一种采用如权利要求1、2或3所述涡旋压缩机的空调机。
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