CN1283744A - 固定排量单头旋转斜盘致冷压缩机 - Google Patents

Abstract

公开了一种固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机,这种压缩机可防止由于活塞的导瓦支座与导瓦的球形表面之间过热而锁紧,并可防止活塞发生塑性变形。通过化学镀法在活塞6的导瓦支座6a与导瓦8的凸形面8a之间形成一层镀锡润滑层以改善它们之间的滑动性。

Description

固定排量单头旋转斜盘致冷压缩机

本发明涉及一种固定排量单头旋转斜盘致冷压缩机，更具体地说，涉及这种压缩机的导瓦和活塞。

用于汽车空调系统的致冷管路具有一台接入管路中用来压缩致冷气体的压缩机，该压缩机可以是固定排量式的或可变排量式的压缩机，更具体地，固定排量式致冷压缩机可以是单头旋转斜盘式的，或者是双头旋转斜盘式的等。而可变排量式致冷压缩机也是这样。

在这些压缩机中，固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机具有一个内部包含和构成至少一个气缸孔、一个曲柄室、一个吸气室和一个排气室的壳体，在每个气缸孔内可往复移动地设置一个单头活塞，另外，还具有一根可转动地支承在壳体内并由外驱动源(例如发动机)带动的传动轴和一个按固定的倾斜角并可同步转动地支承在传动轴上的旋转斜盘。该旋转斜盘具有带动每个活塞的导瓦。上述活塞在其颈部具有一对按纵向相对的方式形成凹部的球形支座面，每个导瓦则具有一个可滑动地接纳在相应的球形支座面中的球形面和一个与该球形面相对且与旋转斜盘滑动接触的端面。

在固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机中，当传动轴由外驱动源驱动时，旋转斜盘便以固定的倾斜角同步地转动，从而通过导瓦使活塞在气缸内往复移动。结果，由于在气缸孔与活塞头之间形成了压缩室，所以，当该压缩室处于吸气冲程时，便从与致冷管路的蒸发器相连接的吸气室中将低压致冷气体抽入压缩室内，而当压缩室处于压缩冲程时，便将高压致冷气体从压缩室排入排气室，该排气室与致冷管路的冷凝器相连接。所以致冷管路可用于汽车的空调系统。固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机靠致冷气体内所含的雾状润滑剂保持诸如活塞的球形支座面与导瓦的球形面之间的空隙的可滑动性。

但是，普通的固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机由于活塞与导瓦之间的过热而易于形成锁住状态，尤其在起动时更加如此。

具体地说，无论是固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机，还是安装在车辆上用于空调系统的任何其它类型的压缩机，由于空调系统的蒸发器和冷凝器具有小的热容量，而其压缩机部分具有大的热容量。因此，随着车辆环境温度升高，致冷气体在压缩机内冷凝，而使压缩机内的润滑剂稀释，结果使润滑剂的浓度降低。在车辆长时间停开或其他情况下，压缩机处于经常变化的环境温度下，而环境温度的反复升高和降低可引起压缩机内的润滑剂从压缩机逸出，所造成的润滑剂量的减少导致润滑能力明显不足。

如果压缩机在其滑动部分(例如活塞的球形支座面与导瓦的球形面之间)没有足够量的润滑剂的情况下或者在极端情况下即这些滑动部分已变得干燥时起动。滑动部分的滑动性变差可能由于滑动接触中的活塞的球形支座面与导瓦的球形面之间发生过热而锁住。而且，强制起动会使活塞的球形支座面的塑性变形增大，并产生噪音等。在使用铝制活塞的铁制导瓦以减轻重量的情况下容易引起上述的塑性变形。

尤其在固定排量式压缩机的情况下，其旋转斜盘的倾斜角是不能改变的，故导瓦的球形面不能充分座落在活塞的球形支座面上特别是在活塞的上止点或下止点位置或在其附近更是如此。这就导致活塞的球形支座面与导瓦的球形面之间的互相滑动接触的面积小，结果，可能由于在压缩冲程中来自压缩室的压缩作用力等原因而容易发生相互间的锁住或类似的麻烦。

在压缩机是采用单头活塞的单头旋转斜盘式的情况下，与具有双头活塞的双头旋转斜盘式压缩机相比较，活塞的头侧与导瓦侧之间的不平衡会对活塞的球形支座面和导瓦的球形面施加一个不是压缩作用的力，因此经常引起例如相互间锁住之类的麻烦。

根据上述情况推出了本发明，其目的是提供一种可防止由于活塞的球形支座面和导瓦的球形面的过热而发生锁住并防止活塞的塑性变形的固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机。

按照本发明提出的固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机含有：一个具有在其内部界定和形成的至少一个气缸孔、一个曲柄室、一个吸气室和一个排气室的壳体；至少一个可往复移动地接纳在每个气缸孔内的单头活塞；一根可转动地支承在上述壳体内并由外驱动源驱动的传动轴；和一个与传动轴呈固定倾斜角并可同步转动地支承在该传动轴上用于通过一对设置在其前部和后部的导瓦带动上述活塞的旋转斜盘，其特征在于，上述的活塞在其颈部具有一对按纵向相对的方式形成凹部的导瓦支座，每个上述导瓦具有一个可滑动地接纳在每个上述导瓦支座上的凸形面和一个与上述凸面相对且与上述旋转斜盘滑动接触的端面，其特征还在于，在上述导瓦支座与上述凸形面之间形成一层用于改善每个活塞的导瓦支座与导瓦的凸形面之间的滑动性的润滑层。

上述的润滑层可以在活塞的导瓦支座和导瓦的凸形面之一上形成。或者在二者上都形成。而且，润滑层也可做成一种独立的元件。即使在活塞的导瓦支座与导瓦的凸形面之间缺乏足够量的润滑剂的情况下，该润滑层也可防止它们之间发生过热和锁住的问题，而且，即使在使用铝制活塞和铁制导瓦的情况下，活塞的导瓦支座也不易发生塑性变形，而且也不产生噪音等。

本发明的润滑层可以用金属也可用树脂制成。

用作润滑层的树脂可包括氟塑料例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺-亚胺(PAI)或环氧树脂。这些树脂最好含有二硫化钼和石墨中的至少一种，这些润滑物质的效果是改善导瓦的凸形面与活塞的导瓦支座之间的滑动性。

树脂润滑层容易在诸如凸形面或局部位置上形成。因此，树脂润滑层最好在每个导瓦的凸形面上形成，如果树脂润滑层按通常的方法在活塞的导瓦支座上形成，润滑层的厚度达到20～40μm，在使用过程中，润滑层将磨损到活塞的导瓦支座与导瓦的凸形面之间的间隙增大并发出噪音的程度。在此情况下，为了减小活塞的导瓦支座与导瓦的凸形面之间的间隙，要求对两个面预先进行抛光。这就要损失高成本形成的润滑层。反之，若树脂润滑层在导瓦的凸形面上形成，那么其厚度可薄到只有1～2μm，故较便宜，从而降低压缩机的成本。

金属的润滑层具有对金属导瓦或活塞的良好的可湿润性。并可最好地保持与导瓦和活塞的紧密接触。锡或其他金属可选用作润滑层的材料。形成润滑层的各种方法如电镀、气相沉积(CVD、PVD)和火焰喷涂等都是可行的。特别推荐镀锡作为润滑层，镀锡成本较低，而且可有效地抑制金属导瓦和活塞的腐蚀。

镀锡润滑层最好在活塞的导瓦支座上形成。锡不能采用便宜的化学镀法镀在铁制的导瓦上，但可采用昂贵的电解镀法镀上。另一方面，铝制的活塞可以用便宜的化学镀法镀锡。在活塞的导瓦支座上形成镀锡的润滑层之前，最好用浸镀铝处理、镀锌、磷酸锌处理或磷酸锰处理等方法进行表面处理。

从下面结合附图对本发明的最佳实施例的说明中可以更充分地了解本发明，附图中：

图1是本发明第一实施例的压缩机的基本结构的纵剖视图；

图2是本发明第一实施例的压缩机活塞的放大剖视图；

图3是本发明第二实施例的压缩机的导瓦的放大剖视图。

下面参看附图说明本发明的固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机的第一和第二实施例。

第一实施例

如图1所示，上述的压缩机具有一个与气缸体1的前端相连接的前壳体2和一个由气缸体1和前壳体2形成的曲柄室2a，通过一个护圈(未示出)将吸气阀13、阀盘4、排气阀14和后壳体3固定在气缸体1的后端上。在后壳体3的中心区做出一个吸气室3a，而在后壳体3的外圆周区则形成一个环形的排气室3b。

吸气室3a通过管道与外部致冷管路的蒸发器EV相连接，该蒸发器EV通过管道经由膨胀阀V与冷凝器CO相连接、而冷凝器CO又通过管道与排气室3b相连接。

传动轴5通过轴承组2b和1b可转动地支承在前壳体2和气缸体1上。气缸体1具有5个平行于传动轴5的轴线的气缸孔1a，在每个气缸孔1a内可往复移动地接纳一个单头活塞6。旋转斜盘7通过位于前壳体2与传动轴5之间的轴承组2c可转动地支承在传动轴5上并位于前壳体2的曲柄室2a内。每个活塞6通过一对导瓦8与旋转斜盘7相连接。阀盘4具有一个吸气口4a和一个排气口4b，用于分别使每个气缸孔1a与吸气室3a和排气室3b相连接，吸气口4a由吸气阀13根据活塞6的往复移动而打开/关闭，同理，排气口46由排气阀14根据活塞6的往复移动而打开/关闭。

如图2所示的固定容量式单头旋转斜盘致冷压缩机的结构特征在于，在活塞6颈部6c的前端的前部和后部上形成作为一对凹形的导瓦支座的球形支座面6a。活塞6用铝合金制成。活塞6的每个导瓦支座6a覆盖一层用化学镀法镀上的锡的润滑层6b。

另一方面，如图1所示，每个导瓦8具有一个可滑动地接纳在相应的导瓦支座6a上的凸出的球形面8a和一个与该球形面8a相对且与旋转斜盘7滑动接触的端面8c。导瓦8用高碳铬轴承钢SUJ2制成。

上述结构的压缩机与外部致冷管路的蒸发器EV、膨胀阀V和冷凝器CO一起装入车辆的空调系统内。当这种压缩机的传动轴5由发动机(未示出)驱动时，旋转斜盘7就会按固定的倾斜角同步地转动，从而通过导瓦8使每个活塞6在气缸孔1a内往复移动。结果，在气缸孔1a与活塞6的头部之间形成一个压缩室。因此，当该压缩室处于吸气冲程时，就从与致冷管路的蒸发器EV相连接的吸气室3a将低压致冷气体抽入压缩室内，而当压缩室处于压缩冲程时，便将高压致冷气体从压缩室排入排气室3b中。与此同时，由致冷气体中所含的雾头润滑剂保持压缩机内诸如活塞6的导瓦支座6a与导瓦8的凸形面8a之间的空隙的可滑动性。

与此同时，如图2所示，设置在活塞6的导瓦支座6a与导瓦8的凸形面8a之间的一层润滑剂层6b，可防止活塞6的导瓦支座6a与导瓦8的凸形面8a之间发生过热和锁住，即使是在它们之间没有足够量的润滑剂的情况下，也不会发生上述故障。而且，不易引起活塞6的导瓦支座6a的塑性变形，也不会产生噪音等，在活塞6用铝合金制成、而导瓦8用SUJ2钢制成的情况下正是这样。

另外，由于在活塞6的导瓦支座6a上形成的润滑剂层6b是一种镀锡层。故在与活塞6紧密接触时对活塞6具有良好的湿润性。而且，上述的镀锡润滑层6b是在活塞6的球形支座面6a上形成的，故可采用便宜的化学镀工艺。此外镀锡的润滑层6b还可有效地抑制铝合金制的活塞的腐蚀。

本发明人在致冷气体已在压缩机内冷凝、压缩机内的润滑已由于车辆环境温度升高而稀释至较低浓度的前提下进行了下列的试验。

首先，在活塞6的导瓦支座6a和导瓦8的凸形面8a上没有任何覆盖层的情况下使传动轴5转动。当传动轴5的转速达到2000转/分钟左右时，导瓦8的凸形面8a就被锁住到活塞6的球形支座面6a上。

可是，在活塞6的导瓦支座6a上覆盖上镀锡的润滑层6b，而导瓦8的凸形面8a没有任何覆层的情况下使传动轴5转动时，即使传动轴5的转速达到5000～6000转/分钟，导瓦8的凸形面8a也不被锁住到活塞6的导瓦支座6a上。

本发明人也在车辆长时间停开、压缩机处于环境温度一天天变化从而使压缩机中的润滑剂逸出压缩机外致使润滑剂明显减少的情况下进行了下述试验。

首先，压缩机不加润滑剂。在活塞6的导瓦支座面6a和导瓦8的球形面8a上也没有覆层的情况下，用人工使传动轴5转动，结果，导瓦8的凸形面8a就被锁住到活塞6的导瓦支座6a上。

另一方面，在活塞6的导瓦支座6a上加上镀锡润滑层6b。在导瓦8的球形面8a上不加覆层，而压缩机也不加润滑剂，当人工操作使传动轴5转动时，导瓦8的凸形面8a不被锁住在活塞6的导瓦支座6a上，致使传动轴5可以由人工地转动。

因此，可以看出，上述这种压缩机可以防止由于导瓦8的凸形面8a的过热而锁住在活塞6的导瓦支座6a上，也可防止活塞6的塑性变形。

第二实施例

在第二实施例的压缩机中，如图3所示，在导瓦8的凸形面8a上覆盖一层含有二硫化钼的环氧树脂制成的润滑层8b。而在活塞6的导瓦支座球面6a上不加覆层。

上述润滑层8b是通过在吊篮中放置和转动许多导瓦8，同时用喷枪将含有二硫化钼的环氧树脂喷涂在导瓦8上而形成的。采用这种低成本的方法使导瓦8的凸形面8a上形成厚度为1～2μm的润滑层8b。

这种压缩机也具有与第一实施例的压缩机类似的功能和效果。

虽然上面参考为了说明而选择的具体实施例而说明了本发明，但是，应当明白，熟悉本技术的人们可以在不背离本发明的基本原则和范围的情况下进行许多改动。

Claims (7)

1．一种固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机，含有：

一个具有由其在内部界定和形成的至少一个气缸孔、一个曲柄室、一个吸气室和一个排气室的壳体；

至少一个可往复移动地接纳在上述气缸孔内的单头活塞；

一根由外驱动源驱动并可转动地支承在上述壳体内的传动轴；和

一个按固定的倾斜角可同步转动地支承在上述传动轴上用于通过一对设置在其前部和后部的导瓦带动上述活塞的旋转斜盘；

其中，上述的活塞具有一对位于其颈部上并按纵向相对的方式形成凹部的导瓦支座；

其中，每个上述的导瓦具有一个滑动地接纳在每个上述导瓦支座上的凸形面和一个与上述凸形面相对并与上述旋转斜盘相接触的端面；

其中，在上述活塞的每个上述的导瓦支座与对应的一个上述导瓦的凸形面之间形成一层润滑层以改善它们之间的滑动性。

2．根据权利要求1的固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机，其特征在于，上述的润滑层是用树脂制成的。

3．根据权利要求2的固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机，其特征在于，上述的润滑层至少含有二硫化钼和石墨中的一种。

4．根据权利要求3的固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机，其特征在于，上述的润滑层在每个上述导瓦的凸形面上形成。

5．根据权利要求1的固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机，其特征在于，上述的润滑层是用金属制成的。

6．根据权利要求5的固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机，其特征在于，上述的润滑层是镀锡层。

7．根据权利要求6的固定排量式单头旋转斜盘致冷压缩机，其特征在于，上述的润滑层在每个上述活塞的导瓦支座上形成。

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