CN1385610A - 瓦及用于斜盘式压缩机的瓦 - Google Patents

Abstract

一种用于斜盘式压缩机的介于斜盘和活塞之间的瓦,该瓦具有一个平面滑动表面,一个球形滑动表面和一个侧面。平面滑动表面基本为平面,它相对于斜盘滑动。球形滑动表面基本为球面的一部分,它相对于活塞滑动。侧面设置在平面滑动表面和球形滑动表面之间。侧面包括一个与平面滑动表面相邻的斜切面。斜切面与延伸的平面滑动表面之间的夹角为20°到80°。

Description

瓦及用于斜盘式压缩机的瓦

                           技术领域

本发明涉及一种用于斜盘式压缩机的瓦以及具有介于斜盘和活塞之间的一对瓦的斜盘式压缩机。

                           背景技术

斜盘式压缩机通过将斜盘的旋转运动变换成活塞的往复运动来压缩气体。一对瓦或滑动部件介于高速旋转的斜盘和高速往复运动的活塞之间，以确保斜盘与活塞的平稳运行。由于斜盘在高速下旋转，斜盘与活塞之间的滑动性能要求较高。瓦通常为半球冠状。也就是说，瓦包括一个相对于斜盘滑动的基本为平面的滑动表面，以及一个相对于活塞滑动的基本为半球形的滑动表面。如果是半球冠瓦，则需要平面滑动表面和斜盘滑动表面之间具有较高的滑动性能。使用润滑油供入滑动表面之间，形成润滑油膜。从而保持相对较高的滑动性能。而当滑动表面之间供给的润滑油不足时，滑动性能恶化。

在半球冠瓦滑动表面和斜盘滑动表面之间充分供给润滑油的现有技术在公开号为56-126686的日本未审专利中披露。该现有技术中，在与斜盘相对的平面滑动表面附近设置斜切面，斜切面与和斜盘相对的瓦的平面滑动表面的延伸表面呈0.5°到10°的夹角。现有技术通过在瓦的外周边设置斜切面为滑动表面之间提供充分的润滑油。

还有另一个造成滑动性能恶化的原因。例如在斜盘式压缩机中有一些外来杂质，比如因在不同位置摩擦所产生的渣滓，部件制造过程中生成的微小毛刺的残留物以及从制冷剂管道导入压缩机的灰尘。这些异物应当尽可能的处理掉，然而完全清除这些异物是十分困难的。因此，这些异物可能被卷入滑动表面之间并残留下来。当滑动表面之间残留有异物时，滑动表面产生缺陷，滑动表面之间的滑动性能恶化。当斜切面与和斜盘相对的瓦的延伸的平面滑动表面之间的夹角为现有技术中那样小时，不但是润滑油，连同异物也可以被卷入滑动表面之间。实际上，这种半球冠瓦仍然不能得到充分的滑动性能。

                           发明内容

本发明致力于解决上述问题，提供一种确保相对较高的滑动性能的改进型瓦。

根据本发明，用于斜盘式压缩机的瓦介于斜盘和活塞之间，该瓦具有一个平面滑动表面，一个球形滑动表面和一个侧面。平面滑动表面基本为平面，相对于斜盘滑动。球形滑动表面基本为球面的一部分，相对于活塞滑动。侧面设置在平面滑动表面和球形滑动表面之间。侧面包括一个与平面滑动表面相邻的斜切面。斜切面与延伸的平面滑动表面之间的夹角为20°到80°。

本发明还提供了一种具有腔体、驱动轴、斜盘、活塞和瓦的斜盘式压缩机。驱动轴由气缸支撑，且可旋转。斜盘与驱动轴连接运转。活塞安装在空腔内，与斜盘连接。瓦介于斜盘和活塞之间。瓦包括一个平面滑动表面，一个球形滑动表面和一个侧面。平面滑动表面基本为平面，相对于斜盘滑动。球形滑动表面基本为球面的一部分，相对于活塞滑动。侧面设置在平面滑动表面和球形滑动表面之间。侧面包括一个与平面滑动表面相邻的斜切面。斜切面与延伸的平面滑动表面之间的夹角为20°到80°。

本发明的其它方面和优点将在接下来的内容中结合相关图在实施例中进行描述。

                           附图说明

本发明被认为具有新颖性的特征主要记载在所附的权利要求书中。本发明的目的和优点可以结合下列相关附图进行描述的较佳实施例得到更好的理解。

图1是本发明具有一对瓦的斜盘式压缩机的一个实施例的纵剖截面图；

图2是图1中的一对瓦中的一个的截面放大图；

图3是根据该实施例的一对相对于斜盘滑动的瓦中的一个瓦的截面局部放大图；

图4是一对相对于斜盘滑动的瓦中的一个瓦的截面局部放大图，其中异物卷入该瓦和斜盘之间；

图5是当异物与圆角接触时异物直径q，圆角曲率半径r以及切面角度β的关系表；

图6A是本发明另一实施例的一个瓦的局部端面图；

图6B是本发明又一实施例的一个瓦的局部端面图；

图7是钻凹槽的工艺示意图；

图8是锻造瓦的工艺示意图；

图9A是1号瓦的防铸铁微粒的耐久性试验的局部截面图；

图9B是2至4号瓦的防铸铁微粒的耐久性试验的局部截面图；

图9C是5号瓦的防铸铁微粒的耐久性试验的局部截面图；

图10是防铸铁微粒的耐久性试验的示意图；

图11是根据耐久性试验用图形方式表示出用直径为38μm至75μm的铸铁微粒试验后各瓦出现的缺陷数量及最深缺陷深度；

图12是根据耐久性试验用图形方式表示出用直径为75μm至120μm的铸铁微粒试验后各瓦出现的缺陷数量及最深缺陷深度。

                        具体实施方式

现在参照图1至12描述本发明的一个实施例。用于汽车空调器的具有一对瓦的斜盘式压缩机将作为实施例进行描述。压缩机的前端和后端在图1中分别对应为左侧和右侧。

如图1所示，附图标记10表示气缸体，多个气缸腔12设置在气缸体10内，它们相对于气缸体10的中心轴线在同一圆周上。气缸腔12沿气缸体10的中心轴方向延伸。每个气缸腔12内容纳一个往复运动的单头活塞14。气缸体10的前端面与前腔16相连，后端面通过阀片装置20与后腔18连接。前腔16、后腔18以及气缸体10构成斜盘式压缩机的腔体。吸气腔22和排气腔24限定在后腔18与阀片装置20之间，分别通过进气口26和出气口28与外部制冷剂管道(图中未示)相连。阀片装置20由吸气口32、吸气阀34、排气口36以及排气阀38构成。

驱动轴50在腔体的支撑下，相对于气缸体10的中心轴旋转。前腔16和气缸体10通过轴承分别支撑驱动轴50的前端和后端。气缸体10形成一个沿中心轴方向延伸的支撑孔56，该支撑孔56支撑驱动轴50的后端。驱动轴50的前端通过诸如电磁离合器一类的离合器机构与汽车发动机或动力源连接(图中未示)。因此，由于驱动轴50与发动机通过离合器机构连接，所以一旦发动机运转时，驱动轴50就绕轴旋转。

斜盘60与驱动轴50连接运转，使斜盘60斜置，并沿驱动轴50的轴线方向相对运动。斜盘60沿其中心轴形成一通孔61，驱动轴50穿过通孔61。通孔61两端的开口直径逐渐增大，开口端的截面为椭圆形孔。连接片62固定到驱动轴50上，由前腔16通过止推轴承64支撑。斜盘60与驱动轴50整体旋转，通过铰接机构66相对于驱动轴轴向倾斜。铰接机构66由一对固定在连接片62上的支撑臂67，一对可滑动的配入一对支撑臂67的导引孔68中的导引销69，斜盘60的通孔60，以及驱动轴50的外周边构成。

活塞14包括一个啮合部分70和一个活塞头72。啮合部分70跨越斜盘60的外缘。将带有啮合部分70的活塞头72装入气缸腔12内。活塞头72、气缸腔12以及阀片装置20共同构成压缩腔。啮合部分70与斜盘60的外缘通过一对基本为球形的瓦76连接。瓦76在后面描述。

斜盘60的旋转转运动换成活塞14的往复运动。当活塞14从上死点向下死点运动时，吸气腔22中的制冷剂气体通过吸气口32和吸气阀34，被吸入气缸腔12中的压缩腔。当活塞14从下死点向上死点运动，气缸腔12内的压缩腔中的制冷剂气体通过排气口36和排气阀38，被压缩并排入排气腔24。压缩反作用力沿驱动轴50的轴线方向向作用在活塞14上。前腔16通过活塞14、斜盘60、连接片62和止推轴承64承受压缩反作用力。

气缸体10形成一个延伸通过该气缸体10的供给通道80。供给通道80使排气腔24与由前腔16和气缸腔10之间限定的曲轴箱86相互连接。将一个控制阀90装在供给通道80中。供给控制阀90的螺线管92的电流量通过一个主要由计算机构成的控制器(图中未示)根据冷负荷情况控制。

驱动轴50内侧形成放气通道100。放气通道100的一端通向支撑孔56，另一端通向曲轴箱86。支撑孔56与吸气腔22通过放气口104相互连通。

本发明实施例中的斜盘式压缩机为变容式压缩机。曲轴箱86中的压力利用压力相对较高的排气腔和压力相对较低的吸气腔24之间的压差进行控制。因此，可以调节气缸腔12内的压缩腔提供给活塞14的压力与曲轴箱内的压力差，活塞14的冲程因斜盘60的倾斜角的变化而改变，以致调整压缩机的排量。控制阀90通电时使曲轴箱86与排气腔24隔开，断电时曲轴箱86与排气腔24相互连接，从而使曲轴箱86内的压力得到控制。

气缸体10和活塞14由铝合金制成。活塞14的外周边表面有氟树脂涂层。由于活塞14具有氟树脂涂层，所以避免了同种金属的直接接触，抑制了发生咬死的可能，从而可以使气缸体12和活塞14之间的间隙显著减少。气缸体10、活塞14和涂层材料并不限于上述的描述，可以改用其它材料。

活塞14的啮合部分70基本为U形。啮合部分70分别设有一对臂120、122以及一个连接部124。该对连接臂120、122在与活塞头72中心轴垂直的方向彼此平行延伸。连接部124与连接臂120、122的根部相互连接。连接臂120、122的相对面分别形成球面凹表面128，用于支撑瓦76并相对瓦76滑动。两个球面凹表面128一起构成了一个假想的球面滑动表面的一部分。

相对于瓦76滑动的斜盘60由球墨铸铁FCD700制成。在基底的滑动表面132、134上通过金属喷涂形成铝层，接着在铝层上形成润滑层。润滑层由作为固体润滑剂的含有微量二硫化钼和石墨的合成树脂制成。铝层有效地减少了滑动表面的摩擦，确保瓦76和斜盘60之间相对较高的滑动性能。即使润滑层由于某种原因磨损或剥落，铝层也可以避免基底材料直接滑动摩擦，从而保证光滑的滑动。在斜盘60中，润滑层的厚度为15μm，铝层的厚度为60μm。另外，斜盘60的结构构成，例如斜盘60的基底材料，润滑层的材料和厚度，润滑层的设置与否，铝喷涂层的厚度以及铝喷涂层设置与否，都可以选择变化。由于铁系材料价格较低，采用铁系材料制成斜盘的压缩机成本也较低。另外，当压缩机按照恒定排量运行时，斜盘的倾斜角是常数。由于铁系材料制成的斜盘重量较大，所以斜盘的倾斜角可以借助其惯性力保持稳定。由于用铁系材料制成的斜盘的形状复杂，斜盘最好用模具制作。因此，斜盘的材料最好是铸铁，当然，用强度和耐用性都较高的球墨铸铁更好，特别是FCD700，强度更高。由于斜盘高速旋转，所以斜盘和瓦的滑动环境较恶劣。因此，将润滑层设置在斜盘的滑动表面以确保滑动表面之间的润滑。从而减小滑动表面之间产生的摩擦，使压缩机运行平稳。润滑层可以由含有固体润滑剂的合成树脂制成。固体润滑剂可以含有二硫化钼、氮化硼、二硫化钨、石墨和聚四氟乙烯中的至少一种成分。合成树脂可以含有聚酰胺-酰亚胺、环氧树脂、聚酮醚和酚醛树脂中的至少一种成分。将含有微量固体润滑剂的合成树脂喷涂在斜盘表面上，合成树脂层凝固后，形成润滑层。润滑层的厚度最好在3μm至30μm之间。另外，形成在斜盘上的润滑层的强度也要低于斜盘基底的润滑剂强度。当润滑层磨损或剥离时，基底直接相对于瓦滑动。因而斜盘的滑动性能恶化。当斜盘基底因直接滑动磨损时，斜盘的滑动性能更加恶化。而在基体和润滑层之间的瓦带有金属涂层，则即使润滑层脱落，也能确保高滑动性能，因为金属涂层具有高滑动性能。再有，当相对于斜盘滑动的瓦和斜盘基体都用铁合金制成时，一旦斜盘的润滑层脱落，则相同材料的部件就会彼此相对滑动，造成咬死。因此，金属涂层可以抑制咬死的发生。铝制涂层作为金属涂层的首选，因为成本较低。金属涂层的厚度最好在100μm至200μm之间。

如图2所示，瓦76包括一平面滑动表面136、一球形滑动表面138和一侧面140。平面滑动表面136基本为平面形，相对于斜盘60滑动。球形滑动表面138基本为球面的一部分，相对于活塞14滑动。侧面140与平面滑动表面136和球形滑动表面140相连。严格地说，平面滑动表面136是一个曲率半径很大的凸面。一个凹槽142位于平面滑动表面136的中心用于存放润滑油，确保高滑动性能。因此平面滑动表面136是一个环形面。瓦76通常称为球冠瓦。实际生产中为了提高滑动性能，对球形滑动表面和球冠瓦的平面滑动表面的加工要求十分严格。用于变容压缩机的瓦小于半球，用于定容压缩机的瓦大于半球。在变容压缩机中，一对介于斜盘两侧的瓦的两个球形滑动表面需要共同构成一个假想的球面滑动表面的一部分，因此每个瓦基本是球体的一部分，而每个瓦的厚度基本为斜盘厚度的一半，且小于半球。在定容压缩机中，由于没有象定容压缩机那样需要受到限制，所以不要求每个瓦必须基本为球形的一部分。可以使瓦的厚度大于半球，防止因平面滑动表面磨损而减小滑动表面的面积。

与平面滑动表面136相邻的侧面140形成斜切面146，该斜切面是一斜截锥的侧面。斜切面146与延伸的平面滑动表面144之间构成一预定角度α，即下面所说的斜切面角α。本实施例中，瓦76的斜切面角α为45°。除斜切面146以外的侧面140，或者说是图2中斜切面146的上部，形成一个曲率半径较大的圆面148。圆面148与斜切面146和球形滑动表面138相连，光滑过渡。斜切面146与平面滑动表面136通过圆角150相连。换句话说，在斜切面146和相邻的平面滑动表面136之间夹入圆角150。在本实施例中，瓦76的圆角150的曲率半径为0.2mm。另外，在限定凹槽142的表面与平面滑动表面136之间形成一个较小的圆角。

如图1和2中所述，一对瓦76的球形滑动表面138在活塞14的滑动表面128的支撑下滑动。一对瓦76的平面滑动表面136与斜盘60的滑动平面132、134在外周边部分接触，一对瓦76夹住斜盘的外周边部分。换句话说，瓦76的平面滑动表面136相对于斜盘60滑动，瓦76的球形滑动表面138相对于活塞14滑动。另外，一对瓦76的两个球形滑动表面138，共同构成一个假想的球形滑动表面的一部分。也就是，瓦76基本为球体的一部分，其厚度是斜盘60的厚度的一半，且小于半球。

瓦76包括基体152和涂在基体152的表面的金属电镀膜154。图2中，为便于理解，金属电镀膜154的厚度被夸大了。基体152由Al-Si系合金组成，例如A4032，其基本成分为铝，它含有与共晶成分比接近的硅元素。金属电镀膜154用镍进行化学电镀形成。金属电镀膜154的硬度和强度较高。因此，瓦76可以耐磨损，防止产生缺陷。金属电镀膜154包括内外两层(图中未示)。外层形成瓦76的表面。内层介于外层和基体152之间。外层由镍、磷、硼、钨的共晶物通过化学电镀(Ni-P-B-W化学电镀)方法形成。内层由镍、磷共晶物通过化学电镀(Ni-P化学电镀)方法形成。外层平均厚度25μm，内层平均厚度25μm。金属电镀膜154整体平均厚度50μm。此外，基体152的材料并不限于上述实施例的描述，可以改用其它构成。基体由铝系合金制成的瓦，重量较轻。因此这种瓦适合用于安装在汽车空调的斜盘式压缩机上。铝系合金的种类不限。常用的铝合金就可以。具体地说，如成分接近共晶态的铝硅合金A4032。由于铝硅系合金的热膨胀系数较小，耐磨性能较高，因此可使瓦的滑动平稳。再如Al-Cu-Mg系合金A2017或A2024也可使用。由于Al-Cu-Mg系合金的强度较高，可使瓦的强度和耐久力较高。由于铝系合金的强度和硬度较低，因此铝系合金易变形，产生缺陷，耐磨性能较低。由于本发明实施例中在其表面加有金属电镀膜154。从而使瓦76具有较高的耐磨性。此外由于金属电镀膜的存在，也抑制了瓦76产生缺陷，并使瓦76具有较高的滑动性能。金属电镀膜可以只镀在瓦的部分表面上，例如可以只形成在平面滑动表面上。同样，金属电镀膜的种类也不限。金属电镀膜的硬度与形成瓦基体的铝系合金相比越高，金属电镀膜就越能抑制产生缺陷。金属电镀膜的硬度最好不小于Hv300(维氏硬度)。这样具有金属电镀膜的瓦就具有较高的耐磨性，并可抑制产生缺陷。具体地说，金属电镀膜可用镍通过化学电镀，接着由钴、磷共晶物通过化学电镀，以及硬钴合金电镀形成。特别是用Ni-P化学电镀或镍、硼共晶物化学电镀(Ni-B化学电镀)形成的金属电镀膜，当金属电镀膜凝固后硬度可达Hv500或更高。因而金属电镀膜表现出较高的耐磨性和抗腐蚀性。因此，金属电镀膜最好用镍进行化学电镀形成。金属电镀膜可以是单层，也可以是多层。例如，金属电镀膜包括形成瓦表面的外层和介于外层和基体之间的内层。当用镍进行化学电镀形成双层时，内层最好用Ni-P进行化学电镀形成，外层用含有少量磷以及其它化学元素的Ni-P进行化学电镀形成。Ni-P系金属电镀膜紧密的附在铝系合金上，在较短时间内凝固，电镀过程中使用的材料成本低，不易被腐蚀。因此，具有Ni-P金属电镀膜的瓦就具有该特性。用Ni-P-B-W进行化学电镀形成的金属电镀膜表现出较高的耐磨性。因此，外层最好用Ni-P-B-W进行化学电镀形成。Ni-P进行化学电镀形成的金属电镀膜在镍系化学电镀中成本较低，且可以紧密贴附在基体上。因此，内层最好用Ni-P进行化学电镀形成。此外，当金属电镀膜包括用Ni-P系进行化学电镀形成的内层和Ni-B系进行化学电镀形成的外层时，内层厚度最好在1μm至25μm之间，外层厚度最好在19μm至75μm之间，金属电镀膜整体厚度最好在20μm至100μm之间。另外，铁系合金成本较低且强度和硬度高。因此基体用铁系合金制作成本较低，且耐磨性和耐久性都较高。铁系合金的种类不限。碳铬轴承钢SUJ2较好。瓦用经过淬火或回火等热处理的SUJ2制成。

瓦76的金属电镀膜154和斜盘60的铝喷涂层及润滑层在图3中为便于理解而省略。严格的说，瓦76的平面滑动表面136如前所述是凸出的。因此在瓦76的平面滑动表面136的外周边与斜盘60的滑动表面132或134之间存在一个小缝隙。润滑油膜在滑动表面间形成。因此滑动性能进一步提高。图3中的缝隙160被夸大了。在图3中，瓦76的斜切面146与延伸平面滑动表面144之间的斜切面角α不等于斜切面146与斜盘60的滑动表面132之间的夹角，该角称为假斜切面角α’。实际上，斜切面角α与假斜切面角α’之间的差别很小，图3中将此差别夸大了。因此，可以认为假斜切面角α’近似等于斜切面角α。

当瓦76相对于斜盘60滑动时，瓦76就沿图3中箭头所指方向相对运动，斜盘60表面的润滑油从瓦76的斜切面146和斜盘60的滑动表面132之间的空间162导入缝隙160中。空间162的截面为楔形。由于斜切面角α与圆角150的曲率半径进行了适当的设计，在本实施例中斜切面角α为45°，圆角150的曲率半径为0.2mm，因此可能影响滑动性能的较大异物164，在被卷入空间162时被阻挡而不被卷入缝隙160。也就是说，当斜切面角α设计适当时，异物164可以被排斥出去。所以本实施例中的瓦76可以充分排斥异物，使滑动表面之间很难卷入异物，从而保证高滑动性能。

下面描述圆角150的曲率半径。图3表示一较大异物164被卷入空间162的状态。当圆角150的曲率半径较大，异物较小时，异物164与圆角150接触(如图4所示)。在这种情况下，异物164被排斥还是被卷入，由接触点(异物164紧靠圆角150的地方)处的切面相切平面166和延伸平面滑动表面144之间的相切平面角β决定。此外，延伸平面滑动表面144被认为与斜盘60的滑动表面132是同一表面。当切面相切平面角β较大时，异物164很容易排出。当切面相切平面角β较小时，异物164很容易被卷入滑动表面之间。

当异物164被假设为球体，q表示球体直径，即异物164的直径，r表示圆角150的曲率半径时，切面相切平面角β、异物164的直径q以及圆角150的曲率半径之间的关系如下：

r-r·cosβ＝q/2+(q/2)·cosβ

根据上式，切面相切平面角β由异物的直径和圆角150的曲率半径r计算得出，见图5。

如图5所示，异物直径相同时，圆角150的曲率半径减小，切面相切平面角β增大。圆角150的曲率半径相同时，异物直径q增加，切面相切平面角β增大。本实施例中描述的瓦76，其斜切面角α为45°，圆角150的曲率半径为0.2mm。因此异物164直径大于70μm时与斜切面146接触，异物164直径小于70μm时，与圆角150接触。本实施例中描述的瓦76即使异物164与圆角150接触，在异物164的接触点的切面相切平面角β在异物直径不小于20μm时超过20°。因此本实施例可以充分的排斥直径较小的异物164。

例如，当切面相切平面角β为20°，圆角150的曲率半径为0.5mm时，瓦76可以充分排斥直径不小于30μm的异物。当切面相切平面角β为20°，圆角150的曲率半径为0.3mm时，瓦76可以充分排斥直径不小于20μm的异物。

如上所述，当圆角150的曲率半径越小，瓦76越能充分的排斥异物164。另一方面，圆角150的曲率半径越大，则与较小的圆角150的曲率半径相比，润滑油越能充分的被卷入滑动表面之间。当圆角150的曲率半径过小时，如果瓦76的圆角150与斜盘60的滑动表面132接触，则瓦76的圆角150可能剥落具有固体润滑剂的润滑层，因为润滑层的强度和硬度较低。当圆角150的曲率半径过小时，瓦76的圆角150不仅排斥异物164而且排斥润滑油。瓦76的表面通常经过高速抛光变得十分光滑，且抛光时瓦76彼此可以紧挨。因此，当圆角150的曲率半径过小时，圆角150会划伤瓦76，产生缺陷。因此，瓦76的圆角150的曲率半径根据排斥异物164和卷入润滑油的特性综合决定。为了在滑动表面平稳的卷入润滑油，避免瓦高速抛光产生缺陷，防止金属电镀膜磨损，圆角150的曲率半径应当不小于0.05mm，不小于0.1mm更好，最好不小于0.15mm。当圆角150的曲率半径较大时，较小的异物不与斜切面接触而与圆角接触。这时，是否排斥异物由异物接触点处的相切平面与延伸的平面滑动表面之间的夹角，即相切平面角的大小决定。当瓦的斜切面与异物接触时，相切平面角越大，排斥异物的性能越高。另外，当相同直径的异物与圆角接触时，圆角的曲率半径越大，相切平面角越小。即圆角曲率半径越小，排斥异物的性能越高。当瓦的斜切面与异物接触时，斜切面角大于20°就足以排斥异物。同样，当瓦的圆角与异物接触时，相切平面角大于20°就足以排斥异物。例如，假设异物为球体，具有0.5mm曲率半径的圆角与直径大约30μm的异物接触时，相切平面角接近20°。另外，当曲率半径为0.3mm的圆角与直径大约20μm的异物接触时，相切平面角大约20°。因此，当强调排斥异物性能时，圆角的曲率半径应当不大于0.5mm，不大于0.4mm更好，不大于0.3mm最好。

下面将对本实施例中的瓦76与常用的瓦(图中未示)进行比较。常用瓦的斜切面角小，难以排斥卷入滑动表面间的异物，斜切面压在异物上，异物被猛地卷入滑动表面间。也就是说，由于空间截面呈楔形，异物很容易被卷入滑动表面间。常用的瓦不仅容易使异物卷入滑动表面间，更会造成相对于斜盘滑动的平面滑动表面产生严重缺陷。常用的瓦也会造成斜盘滑动表面上形成的润滑层剥落，斜盘滑动表面产生缺陷。结果使瓦的滑动性能不足。

上述本实施例中的瓦76的斜切面角α为45°，圆角150的曲率半径为0.2mm。本发明斜切面角α和圆角150的曲率半径由瓦的用途决定。斜切面角α较小时，润滑油可以充分的卷入瓦76的滑动表面之间。但斜切面角α越小，瓦76排斥平面滑动表面136和斜盘60滑动表面之间异物的能力越差。也就是说，斜切面146容易压住异物。当瓦76在这种情况下移动时，异物就被卷入平面滑动表面136和斜盘60滑动表面之间。相反，当斜切面角α越大，斜切面146就越能有效的排斥异物。也就是说增大斜切面角α，就可使斜切面146排斥异物的能力更强。

当异物卷入滑动表面之间时，异物不仅增大滑动表面的摩擦，而且使滑动表面产生缺陷。缺陷从一对滑动表面蔓延到每个相对的滑动表面，造成滑动性能恶化。当斜切面角α较小时，瓦76压住异物，将异物挤入滑动表面之间，使瓦76与斜盘60滑动表面间产生的缺陷加深。由于容易产生缺陷，抵抗异物的耐久力下降。因此，斜切面角α小的瓦76滑动性能较低。

同时，当斜切面角α过大，也就是说接近90°时，加工瓦的难度增大。球冠瓦通常采用锻压制造。例如，一对锻压瓦的模具由主要形成平面滑动表面136的模具和主要形成球形滑动表面138的模具构成。具有预定形状的可塑性的原料在由一对模具限定的空腔中锻压成型。当利用这对模具锻造时，半球冠瓦高度的精度特别重要，也就是说，平面滑动表面136和球形滑动表面138之间的距离精度很重要。因此，最好限定空腔，使空腔的一个侧部能够容纳不同数量的原料。但当斜切面角α过大时，就很难做到，也很难保证瓦的高精度。因此具有较小斜切面角的瓦可以允许原料数量上的差别。当瓦锻造精度不高时，在浇铸后要通过抛光这种很费时的方法调整精度。制造成本增加。因此为了降低制造成本，保证精度，希望采用斜切面角α较小的半球冠瓦。此外，当瓦的高度不精确，使瓦与活塞之间的距离较大时，异物容易卷入滑动表面之间，而当使瓦与活塞之间的距离较小时，滑动表面间又产生额外的摩擦。这样都会使滑动性能恶化。当斜切面角不小于30°时，排斥异物的性能可以进一步提高。当斜切面角不小于40°时，排斥异物的性能更能提高。

下面描述本实施例中瓦76的一种加工过程。瓦76的加工步骤为：局部成形、锻压、热处理、打磨及抛光、电镀、精加工。基体152的成型步骤为：局部成形、锻压、热处理、打磨及抛光。将金属电镀膜154电镀在基体上。下面将首先描述瓦76的原料，接着描述每一个制造工艺。

基体152的原料是比瓦76的基体152的直径小，高度高的圆柱体铝系合金。原料的制造步骤为：使具有给定成分的铝合金毛坯成型，通过挤压和拉伸形成一定直径的圆棒，使圆棒退火，用切割机将圆棒切断成要求的长度，通过高速抛光使被切成段的原料表面光滑。

原料的一部分采用局部成形工艺成型。这一部分就是瓦76的平面滑动表面中心的142。局部成形的工艺如图7所示。具有一对模具178的挤压装置，用于使原材料局部成形。一对模具178由底模174和冲孔机176构成。底模174形成一个其一端带有底的孔172，孔172具有与原料170外径近似相同的内径。冲孔机176可以被操纵伸入孔172内。局部成形的步骤为：将原料170放入孔172中，将冲孔机176的端头压在原料170上，通过使冲孔机下降，推动冲孔机176的端头进入原材料170直至冲孔机176到达预定位置。冲孔机176的端头冲出的孔就形成了基体152的142。

将局部成形后的原料进行如图8所示的锻造。具有一对模具184的锻压装置用于冷锻局部成形后的原料，该对模具184包括上模180和下模182。将上模180与下模182合拢，这对模具就限定出一个与瓦76的基体152的形状基本相同的空腔。下模182具有一个凸起186，其形状基本与凹槽142的相同。通过将凸起186插入142使局部成形后的原料188定位在下模182上。这样，由于凹槽142在锻造前成型，所以局部成形后的原料188可以利用凹槽142和凸起186正确地定位在该对模具184中。这样局部成形后的原料188沿各方向可塑地流动。锻造的瓦76的基体152形状、大小基本相同，可以确保质量。局部成形后的原料188放在下模182上后，基体152被向下运行的上模180锻压至上模180与下模182合拢为止。

更具体地说，基体152受到下模182的成型表面的平面部分190模压的那一部分就是平面滑动表面136，基体152受到下模的成型表面的倾斜部分192模压的那一部分就是斜切面146。因此，平面部分190与倾斜部分192之间的夹角决定了前述的斜切面角α。设置在平面部分190和倾斜部分192之间的圆角194决定了瓦76的圆角150的曲率半径。同样，基体152受到上模180的成型表面196模压的那一部分就是瓦76的球形滑动表面138。基体152的高度由下模182的平面部分190和上模180的成型表面196在上下模合拢后形成的间隙决定。

半球冠瓦的高度要求准确，原料188的数量不会影响锻造基体152的高度。确定该对模具184内的腔体的容积，应使其大于局部成形后的原料188的体积。因此，塑性变形的原料188不会充满整个腔体，也不会溢到腔体的外周边。这样在塑性变形的原料188与该对模具184之间就留有空间198。换句话说，侧面140的圆面148主要由开口锻模进行模压，圆面148的形状由原料188的数量决定。平面滑动表面136、球形滑动表面138以及侧面140的斜切面146精确的成型了。本实施例中，由于瓦76的斜切面角α为45°，所以空间198的体积较大。因此，即使每种原料的数量不同，原料也可以准确的锻压成型。调整原料尺寸的花费降低。也降低了瓦76的制造成本。当斜切面角α增加时，空间198的体积就减小。这时，原料尺寸的可允许范围减小。因此，建议使斜切面角α小于60°，最好不大于50°。

在制造过程中，锻压只有一个步骤。但也可以进行多次锻压。这时，前次锻压后的原料可在两次锻压之间进行退火处理。

将在精炼过程中锻压成型的基体152在热处理过程中进行热精炼处理处理。本实施例中，对基体152的热精炼处理为T6处理，先对基体152进行固溶处理，接着进行人工经久硬化处理。在固溶处理中，基将体152放在温度约490℃的加热炉内约1小时后，在室温下快速冷却。在人工经久硬化处理过程中，使基体152在温度约180℃的加热炉中放置5小时。T7处理可以代替T6处理。在T7处理中，基体152被固溶处理后，接着进行稳定化处理。这时，在上述的固溶处理后，将基体152放置在温度约为200℃的加热炉中停留约5小时。

对热精炼处理过的基体152进行打磨、抛光，在打磨时调整尺寸和表面光洁度。打磨和抛光过程包括表面打磨过程，和高速抛光过程。对与平面滑动表面136相对的基体152的表面进行表面打磨。几个基体152排成一列，接着借助研磨剂用表面打磨机打磨。基体152的全部表面在高速抛光过程中抛光。将基体152与研磨剂一起放入高速抛光机，开始抛光。打磨表面主要在于调整基体152的高度。高速抛光主要在于使基体152光滑。打磨表面和高速抛光的先后顺序可以交换。

抛光了的基体152的表面在电镀过程中贴附金属电镀膜。金属电镀膜用镍进行化学镀膜形成。内层由Ni-P进行化学镀膜形成，外层由Ni-P-B-W进行化学镀膜形成。内外层按照常规工艺形成，即基体152预处理后浸入电镀槽中进行电镀。

表面贴附金属电镀膜154的基体152，即瓦76在精加工过程中进行抛光。瓦76在精加工过程中通过高速抛光而被磨光。需要时，瓦76进行表面打磨处理，之后再用软皮抛光。高速抛光和表面打磨的具体情况已经在前面的打磨和抛光工艺中描述过。由于瓦76在高速抛光时彼此接触，因此如果瓦76的表面有棱角，则瓦76就有可能被划出缺陷。在棱角上的金属电镀膜154也可能被磨掉，使基体152直接暴露在外面。本实施例中的瓦76在其斜切面146和平面滑动表面136之间的部分是曲率半径为0.2mm的圆角，这样就避免了缺陷的产生，也避免了金属电镀膜154被磨掉。

经过上述工艺，半球冠瓦76的制造就完成了。制造工艺不仅限于上述描述过程。瓦也可以选用能达到相应目的的其它各种工艺制造。

下面描述本发明的优点。

由于润滑层的强度较低，所以当瓦和斜盘之间卷入异物时，润滑层就容易剥落，使瓦产生缺陷。本发明的瓦76可以有效地排斥异物，因此抑制了瓦76产生缺陷的可能性。瓦76也就几乎不会使斜盘60的润滑层产生缺陷，能够在较长的时间内保持较高滑动性能。

本发明不仅限于上面一个实施例，下面描述其它实施例。

例如，本发明可以应用于在与斜盘啮合部相对的两侧具有双头活塞的斜盘式压缩机中，也可以用于定容压缩机中。

本实施例中的瓦76，侧面140具有斜切面146和与斜切面146相连的圆面148。本实施例的侧面140可以制成图6A和6B的结构。图6A中的瓦76的侧面140只包括斜切面146。即斜切面146与平面滑动表面136和球形滑动表面138相连。图6B中，瓦76的侧面140包括斜切面146和和圆柱面168。即斜切面146的一端与平面滑动表面136的外缘相连，斜切面146的另一端与圆柱面168的一端相连。圆柱面168的另一端与球形滑动表面138的外缘相连。这样，侧面140的形状就可以有多种变化。斜切面以外的其它表面的形状也不限定。只要具有斜切面的瓦的侧面与平面滑动表面相邻即可使用该瓦。例如，可以使用斜切面与球形滑动表面相连的瓦，即整个侧面均为斜切面。除斜切面还有圆柱面或锥面的，斜切面以外的侧面与延伸的平面滑动表面之间的夹角可选，斜切面以外的侧面可以与斜切面和球形滑动表面相互连接。此外，斜切面以外的侧面可以包括多个圆面，每个圆面的曲率半径不同。

对斜切面角、圆角曲率半径以及瓦的缺陷进行了试验。基于上述球瓦，制造了几种斜切面角不同的瓦。另外还制造了一个常规瓦。对每个瓦的铸铁微粒的平面滑动表面的工作状况进行测试。比较它们排斥铸铁微粒的性能以及对铸铁微粒的耐久力。下面描述瓦的制造、对铸铁微粒的耐久性试验的条件以及耐久性试验的结果。

制作了五种不同形状的瓦。从1号编到5号。制作的瓦的形状如图9所示。每个瓦76的基体材料相同，表面的金属电镀膜相同，膜层厚度相同。

1号瓦为常规形状。图9A示出的是部分1号瓦。平面滑动表面136与斜切面146的延伸面144之间的夹角，即斜切面角α较小，该夹角为10°。平面滑动表面136和斜切面146之间的圆角的曲率半径R1为0.7mm。空间162的截面为楔形，由斜切面146和斜盘滑动表面限定而成，即图9A中所示的斜切面146和延伸面144限定而成。从延伸表面144到空间162的外缘的高度h1为0.16mm。

2至4号瓦是本发明的瓦。图9B表示这些瓦的部分形状。2至4号瓦的斜切面角α2分别为45°、60°、70°，比1号瓦大。2至4号瓦平面滑动表面136和斜切面146之间的拐角R的曲率半径R2均为0.2mm。由斜切面146与斜盘滑动表面(斜切面146与图9B中的延伸面144)限定出楔形截面空间162。2至4号瓦的空间162的外缘高度h2分别为0.67mm、0.82mm、0.89mm。

图9C中的5号瓦与1至4号瓦相比，其没有斜切面，侧面140与平面滑动表面136的延伸面144之间的夹角α3为90°。也就是说，斜切面和平面滑动表面136的延伸面144之间的夹角为90°，侧面140为圆柱形，并与平面滑动表面136相邻。侧面140与平面滑动表面136之间的圆角的曲率半径R3几乎为0，即5号瓦的圆角就是一个修边。

1至5号瓦都是在相对于斜盘滑动的情况下进行图10所示的耐久力试验的。耐久力试验装置210包括一个可旋转的斜盘60以及用于将瓦76放置在相对于其滑动的斜盘60的滑动表面132上的瓦固定器212。瓦固定器212中滑动地容纳瓦76的球形滑动表面，它使瓦76的平面滑动表面相对于斜盘60的滑动表面132滑动。瓦固定器212以一给定压力将瓦76压在斜盘60上。斜盘60按照实际运行的情况运行。基体所用的材料、滑动表面132上形成的铝喷涂层厚度以及润滑层的类型和厚度如前所述。

斜盘60转动时其滑动表面132上加50μl的润滑油，1至5号瓦均由瓦固定器212以784N的压力压在斜盘60上，10mg重的铸铁微粒撒在整个滑动表面132上。铸铁微粒的直径有两种，一种直径38μm至75μm，另一种直径75μm至120μm。1至5号瓦均分别采用这两种微粒进行试验。在斜盘旋转后对1至5号瓦进行检查，纪录瓦76平面滑动表面上产生的缺陷的数量及最深的缺陷深度。用目测法估算出现的缺陷数量，用粗糙度测量仪测量缺陷的深度。

表1中对1至5号每个瓦按照斜切面角α和圆角大小进行划分，记录了采用两种铸铁微粒进行耐久力试验后，各瓦出现的缺陷的数量和最深的缺陷深度的检查结果。图11用图形方式表示出用直径为38μm至75μm的铸铁微粒试验后各瓦出现的缺陷数量及最深缺陷深度。图12表示采用直径为75μm至120μm的铸铁微粒进行试验的结果。

                                             表1

瓦编号	斜切面角α(°)	圆角曲率半径(mm)	铸铁微粒直径38至75(μm)		铸铁微粒直径75至120(μm)
							缺陷数量	最深缺陷深度(μm)	缺陷数量	最深缺陷深度(μm)
			1	10	0.7	25					1.9	20	4.0
2	45	0.2					7	0.8	2	0.4
			3	60	0.2	4					0.7	4	0.9
4	70	0.2					10	0.9	3	0.9
			5	90	0	1					0.8	2	1.5

如表1、图11及图12所示，1号瓦的斜切面角α较小为10°，最深缺陷的深度最深，这与微粒的直径无关。同样，2至4号瓦的斜切面角α较大，比1号瓦出现的缺陷的数量较少，最深缺陷的深度较浅。特别是直径较大的的微粒使得瓦的滑动表面及斜盘产生缺陷，滑动表面的滑动性能恶化。因此，采用撒放直径为75μm至120μm的微粒模拟直径较大的微粒。试验结果表明1号瓦与2至4号瓦相比出现缺陷的数量较多且缺陷最深深度较深。斜切面角α较大的2至4号瓦可以有效的排斥铸铁微粒，确保对铸铁微粒的较高的耐久力。因此，实施例中的瓦76可以提供较高的滑动性能。

另外，不具有斜切面而带有棱角的5号瓦用于与其它瓦作比较。5号瓦和2至4号瓦一样可以有效的排斥铸铁微粒，确保对铸铁微粒的较高的耐久力。但很难以较低的成本得到精确的加工工艺。加上棱角可能造成斜盘滑动表面产生缺陷，因此5号瓦并不实用。

上面只是举例说明了本发明的实施例，但本发明不仅限于上面的几个实施例，而应当是权利要求书中限定的范围。

Claims (19)

1、一种用于斜盘式压缩机的介于斜盘和活塞之间的瓦，该瓦包括：

一个基本为平面且相对于斜盘滑动的平面滑动表面；

一个基本为球面的一部分且相对于活塞滑动的球形滑动表面；以及

一个位于平面滑动表面和球形滑动表面之间的侧面，侧面包括一个与平面滑动表面相邻的斜切面；

其中，斜切面与延伸的平面滑动表面之间的夹角为20°到80°。

2、如权利要求1所述的瓦，其特征在于，斜切面与延伸的平面滑动表面之间的夹角不小于30°。

3、如权利要求2所述的瓦，其特征在于，斜切面与延伸的平面滑动表面之间的夹角不小于40°。

4、如权利要求1所述的瓦，其特征在于，斜切面与延伸的平面滑动表面之间的夹角不大于60°。

5、如权利要求4所述的瓦，其特征在于，斜切面与延伸的平面滑动表面之间的夹角不大于50°。

6、如权利要求1所述的瓦，其特征在于，在斜切面与平面滑动表面之间进一步包括一个圆角。

7、如权利要求6所述的瓦，其特征在于，所述圆角的曲率半径不小于0.05mm。

8、如权利要求7所述的瓦，其特征在于，所述圆角的曲率半径不小于0.1mm。

9、如权利要求8所述的瓦，其特征在于，所述圆角的曲率半径不小于0.15mm。

10、如权利要求6所述的瓦，其特征在于，所述圆角的曲率半径不大于0.5mm。

11、如权利要求10所述的瓦，其特征在于，所述圆角的曲率半径不大于0.4mm。

12、如权利要求10所述的瓦，其特征在于，所述圆角的曲率半径不大于0.3mm。

13、如权利要求1所述的瓦，其特征在于，进一步包括一个由铝系合金制成的基体。

14、如权利要求13所述的瓦，其特征在于，基体表面的至少一部分涂有金属电镀膜。

15、如权利要求1所述的瓦，其特征在于，进一步包括一个由铁系合金制成的基体。

16、一种斜盘式压缩机，包括：

一个腔体；

一个由气缸支撑且可旋转的驱动轴；

一个与驱动轴连接运转的斜盘；

一个安装在所述腔体内与斜盘连接的活塞；以及

一对介于斜盘和活塞之间的瓦，每个瓦包括，

一个基本为平面且相对于斜盘滑动的平面滑动表面；

一个基本为球面的一部分且相对于活塞滑动的球形滑动表面；以及

一个位于平面滑动表面和球形滑动表面之间的侧面，该侧面包括一个与平面滑动表面相邻的斜切面；

其中，斜切面与延伸的平面滑动表面之间的夹角为20°到80°。

17、如权利要求16所述的斜盘式压缩机，其特征在于，斜盘包括一个铁系合金制成的基体。

18、如权利要求16所述的斜盘式压缩机，其特征在于，所述斜盘在相对于所述瓦滑动的滑动表面上包括润滑层。

19、如权利要求18所述的斜盘式压缩机，其特征在于，斜盘包括一个由铝、铜或铝铜合金之一的材料制成的金属喷涂层，在相对于瓦滑动的表面上形成所述金属喷涂层，在金属喷涂层表面上形成润滑层。

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