DE69213597T2

DE69213597T2 - Kältemittelverdichter unter Verwendung der Kältemittel HFC134a und HFC152a

Info

Publication number: DE69213597T2
Application number: DE69213597T
Authority: DE
Inventors: Shoichiro Kitaichi; Sato Shinobu
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-06-07
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2012-06-05
Also published as: US5263834A; EP0523839A2; EP0523839B1; EP0523839A3; DE69213597D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kältemittelverdichter, welcher angepaßt ist um unter Einsatz von einem 1,1,1,2- Tetrafluorethan (im folgenden als HFC134a erwähnt) oder von einem 1,1- Difluorethan (im folgenden als HFC152a erwähnt) als einem Kältemittel sowie von einem Kältemaschinenöl, in welchem das eben erwähnte Kältemittel löslich ist, betrieben zu werden.
Im allgemeinen benutzt man im Zusammenhang mit einem Klimagerät für Raumluft, einem Klimagerät für Automobilluft. einer Kältemaschine, u.s.w. einen Kältemittelverdichter zwecks Blasens von kalter Luft oder von warmer Luft. Als Kältemittelverdichter kennt man den Kältemittelverdichter von hermetischen Typ, den Kältemittelverdichter von halbhermetischen Typ für Automobile, u.s.w.
Ein typischer rotierender Kältemittelverdichter von hermetischen Typ, wie er in einer vertikalen Schnittansicht gemäß Fig. 1 dargestellt ist, wird nachstehend als ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
Es wird auf Fig. 1 verwiesen, gemäß welcher ein (nicht gezeigter) Antriebsmotor in einem Gehäuse 1 untergebracht ist. Ein Welle 2, die durch den (nicht gezeigten) Antriebsmotor gedreht werden soll, erstreckt sich durch einen Zylinder 4 hindurch, wobei sie auf drehbare Weise von Lagern getragen wird, und das unterste Ende der Welle 2 wird auf drehbare Weise durch ein unteres Lager 5 gehalten.
Die Welle 2 umfaßt an dem Zylinder 4 einen eine Kurbel bildenden Teil (exzentrischer Teil). Eine zwischen dem die Kurbel bildenden Teil und dem Zylinder 4 angeordnete Rolle 6 führt eine planetarische Bewegung durch wenn die Welle 2 gedreht wird.
Hinzu kommt, daß der Kältemittelverdichter ein Blatt 7 umfaßt, welches sich durch den Zylinder 4 hindurch erstreckt. Das innere Ende des Blattes 7 kommt mit dem äußeren Umfang der Rolle 6 in Kontakt, dies unter der Einwirkung der durch eine Feder 8 hervorgerufenen und eine Vorbelastung herbeiführenden Kraft, wodurch das Innere des Zylinders 4 durch das Blatt 7 in eine Ansaugkammer und in eine Auslaufkammer unterteilt wird. Während die Rolle 6 eine planetarische Bewegung durchführt, bewegt sich das Blatt 7 in reziproker Weise.
Während die Rolle 6 eine planetarische Bewegung durchführt, wird ein Kühlgas über eine (nicht gezeigte) Ansaugöffnung in den Kältemittelverdichter eingeführt und das komprimierte Kühlgas wird über eine (nicht gezeigte) Auslauföffnung abgeführt.
Um die gleitende Bewegung von gleitenden Teilen in dem Kältemittelverdichter gleichmäßig zu gestalten, ist ein Kältemaschinenöl 9 in dem Gehäuse 1 enthalten. Während sich die Welle 2 dreht, wird das Kältemaschinenöl 9 durch eine an dem unteren Ende der Welle 2 stationär montierte Pumpe 10 angesaugt, um die gleitenden Teile mit dem Kältemaschinenöl 9 zu schmieren.
Das in dem Kältemittelverdichter, der in der oben beschriebenen Art und Weise konstruiert ist, erscheinende verschleißende Phänomen ist auf zwei Ursachen zurückzuführen, welche mit dem Blatt 7 und der Welle 2 in Verbindung stehen.
Die erste Ursache beruht auf der Tatsache daß, während die Welle 2 gedreht wird, sich das Blatt 7 hin- und herbewegt und dabei in reibenden Kontakt mit der Oberfläche der inneren Wand des Zylinders 4 kommt, dies unter der Einwirkung des differenziellen Druckes, der sich durch die zwei Kammern in dem Zylinder 4 hindurch einstellt. Mit anderen Worten, das Blatt 7 bewegt sich während seiner hin- und hergehenden Bewegung gleitend und kommt dabei örtlich in Kontakt mit der inneren Wand des Zylinders 4, dies in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Zylinder 4 und der Rolle 6. Infolge der örtlichen Berührung entsteht auf dem gleitenden Teil der Oberfläche zwischen dem Blatt 7 und dem Zylinder 4 eine hohe Druckintensität (große Beanspruchung). Die hin- und hergehende gleitende Bewegung des Blattes 7 nimmt ihren Ausgang an zwei Stillstandsstellungen an welchen die gleitende Geschwindigkeit des Blattes 7 auf einen Nullpunkt reduziert wird. Infolge der oben erwähnten zwei Ursachen wird die Oberfläche eines jeden gleitenden Gliedes plastisch verformt und der schmierende Film wird unterbrochen, was zur Folge hat, daß die gleitenden Teile ohne weiteres das eine mit dem anderen in metallischen Kontakt treten. Aus dieser Ursache sind das Blatt 7 und der Zylinder 4 in der Lage leicht abgenutzt zu werden. Hinzu kommt, weil das Blatt 7 an einem seiner Enden durch die Feder 8 gegen die Rolle 6 gepreßt wird, daß der äußere Umfang der Rolle 6 in der Lage ist seinerseits ebenfalls mit Leichtigkeit abgenutzt zu werden.
Die zweite Ursache beruht auf der Tatsache, daß die Welle 2 in einem leicht gebogenen Zustand mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, denn sie nimmt die elastische Kraft der Feder 8 und den Druck in dem Zylinder 4 über die Rolle 6 auf, was dazu führt daß sie gegen den Rahmen 3 und das Lager angepreßt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der schmierende Film unterbrochen, wodurch die Oberfläche der Welle 2 mit Leichtigkeit in metallischen Kontakt mit dem Rahmen 3 und dem unteren Lager 5 kommt. Demzufolge sind die äußere Oberfläche der Welle 2, die innere Oberfläche des Rahmens 3 und die innere Oberfläche des unteren Lagers 5 in der Lage einen Abrieb zu erleiden.
S. C. Kang und K. C. Ludema haben den Mechanismus der Unterbrechung von schmierenden Flächen zwischen einem Zylinder aus Stahl und einer flachen Oberfläche aus Stahl untersucht (S. C. Kang und K. C. Ludema, Wear, Seiten 375-384, 108 (1986)). Sie haben jedoch keinen Bericht über das Fe&sub3;O&sub4; veröffentlicht, welches auf einem mit einer oberflächengehärteten Schicht versehenen Substrat aus einem metallischen Material auf Eisenbasis gebildet worden wäre.
Bis jetzt hat man einen Kolbenring für einen Verbrennungsmotor gekannt, welcher eine auf seiner gleitenden Oberfläche gebildete nitrierte Schicht aufwies und welcher darüber hinaus mit einer auf seiner Oberfläche gebildeten Schicht aus Fe&sub3;O&sub4; versehen war (es wird auf das Amtsblatt bezüglich der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) No. 1-48388 verwiesen). Die frühere Erfindung bezog sich jedoch auf einen Verbrennungsmotor und es ist nichts veröffentlicht worden über einen Zusammenhang, nicht nur zwischen dem Kolbenring und einem Kältemittel sondern auch zwischen dem Kolbenring und einem Kältemaschinenöl.
Bis jetzt benutzte man insbesondere ein Dichlordifluormethan (im folgenden als CFC12 erwähnt) sowie ein Monochlordifluormethan (im folgenden als CFC22 erwähnt) als ein Kältemittel für den Kältemittelverdichter von hermetischen Typ. so wie er oben erwähnt worden ist. Zusätzlich sind ein mineralisches Öl auf Naphtenbasis und ein mineralisches Öl auf Paraffinbasis, in welchen CFC12 und CFC22 löslich sind, als Kältemaschinenöl zum Einsatz gekommen, welches dazu bestimmt war in dem Gehäuse eines Kältemittelverdichters enthalten zu sein.
In dem Falle wo CFC12 als ein Kältemittel benutzt wird, reagieren die Chloratome in dem CFC12 mit Eisenatomen in dem Substrat des metallischen Materials, um einen sich aus Eisenchlorid zusammensetzenden schmierenden Film zu bilden. Der sich aus Eisenchlorid zusammensetzende schmierende Film besitzt selbstschmierende Eigenschaften und legt eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit an den Tag. Auf diese Weise verhindert er das Vorkommen eines metallischen Kontaktes zwischen den gleitenden Gliedern, wenn auf dieselben eine hohe Druckintensität (große Beanspruchung) ausgeübt wird, und es wird die Geschwindigkeit der gleitenden Bewegung der gleitenden Glieder auf einen Nullpunkt herabreduziert. Daher fungiert der schmierende Film aus Eisenchlorid auf wirksame Weise bei der Verhinderung des Verschleißes von gleitenden Gliedern. Hinzu kommt, weil das herkömmliche Kältemittel aus CFC12 und das herkömmliche Kältemaschinenöl keine Polarität aufweisen haben sie eine geringe Aufnahmefähigkeit für Feuchtigkeit.
Aus diesem Grund kann der auf dem Substrat aus einem metallischen Material auf Eisenbasis gebildete Eisenchloridfilm als ein beständiger Film ohne irgendwelches Auftreten einer Hydrolyse vorhanden sein.
Ein gleitendes Glied welches mit solch einer dreilagigen Struktur ausgestattet ist, d.h. wo eine Schicht Eisenchlorid auf einem Substrat aus einem metallischen Material auf Eisenbasis gebildet wird, wo eine Schicht Oxynitrid auf einer Eisennitridschicht gebildet wird und wo eine poröse Schicht aus Fe&sub3;O&sub4; als äußerste Schicht gebildet wird, ist bereits veröffentlicht worden (es sei auf das Amtsblatt bezüglich des U.S. Patentes No. 4944663 verwiesen). Dieses gleitende Glied ist dazu bestimmt zu verhindern, daß eine rauhe Schmierbedingung in der Grenzschicht in einem Kältemittelverdichter dadurch entsteht, daß ein Kältemaschinenöl auf Naphtenbasis in der porösen Schicht des Fe&sub3;O&sub4; mit einer verhältnismäßig ausgeprägten Dicke zurückgehalten wird. Die soeben erwähnte frühere Erfindung offenbart jedoch keinen Kältemittelverdichter in welchem ein Kältemittel aus HFC134a oder HFC152a sowie ein Kältemaschinenöl in welchem das Kältemittel löslich ist zum Einsatz kommen.
So wie es wohl bekannt ist, hat man in den letzten Jahren gefunden, daß der Ausstoß der auf CFC basierenden Kältemittel in die umgebende Atmosphäre zu einer Vernichtung der Ozonschicht führt, was nicht nur eine ernsthafte Auswirkung auf die menschlichen Wesen allein, sondern auch auf die Tiere und die Pflanzen hat. In Anbetracht der vorerwähnten Umstände, ist es als internationale Linie festgelegt worden, daß der Gebrauch von CFC12 sowie von ähnlichen Produkten, wovon ein jedes eine hohe potentielle Auswirkung auf die Verarmung an Ozon besitzt, stufenweise reduziert und der Einsatz von CFC12 und von ähnlichen Produkten in der Zukunft streng verboten werden soll.
Um mit der vorliegenden Situation, wie sie oben erwähnt worden ist, fertig zu werden, ist eine Vielfalt von Entwicklungsarbeiten durchgeführt worden, um Kältemittel wie etwa HFC134a, HFC152a zur Verfügung zu stellen, wovon ein jedes an die Stelle des aus CFC12 bestehenden Kältemittels treten kann. Keines der Produkte HFC134a und HFC152a enthält Chloratome in einem jeden Molekül, was ihr ozonverarmendes Potential dazu bringt auf einen Nullpunkt reduziert zu werden. Hinzu kommt, weil die thermischen Eigenschaften eines jeden der Produkte HFC134a und HFC152a als Kältemittel ähnlich sind wie diejenigen von CFC12, daß keine Notwendigkeit besteht die Ausführungsweise eines verdichtenden Mechanismus in einem Kältemittelverdichter wesentlich zu ändern. Folglich ist es von großem Vorteil HFC134a und HFC152a als alternative Kältemittel zum Einsatz zu bringen und CFC12 durch dieselben zu ersetzen.
Zusätzlich zu der Entwicklung von HFC134a und HFC152a wird es wichtig ein Material für den Kältemittelverdichter zu entwickeln, welches auf passende Weise für das alternative Kältemittel, wie es oben erwähnt worden ist, eingesetzt werden kann. Auf der anderen Seite ist es notwendig das Kältemaschinenöl daran zu hindern, während dem Betrieb des Kältemittelverdichters in dem Kälte erzeugenden Zyklus drin zu bleiben, sondern vielmehr das Kältemaschinenöl ohne Fehl in einen komprimierenden Mechanismus in dem Kältemittelverdichter zurückzuführen, so daß der komprimierende Mechanismus in passender Weise geschmiert und gekühlt wird. Wenn HFC134a oder HFC152a als Kältemittel zum Einsatz kommen, ist es auf Grund der eben erwähnten Notwendigkeit erfordert, daß wenn für den Kältemittelverdichter ein Kältemaschinenöl benutzt wird, das Kältemittel in demselben löslich ist. Jedoch werden HFC134a und HFC152a kaum in einem mineralischen Öl aufgelöst, welches aus dem herkömmlichen auf einer Napthtenbasis beruhenden Kältemaschinenöl besteht. Angesichts dieser Tatsache ist der praktische Einsatz eines auf einem Polyether basierenden Öls, eines auf einem Polyester basierenden Öls und eines auf Fluor basierendes Öls, in welchen HFC134a und HFC152A löslich sind, erprobt worden.
Wenn jedoch das Kältemittel auf HFC Basis, wie etwa HFC134a und HFC152a, sowie das Kältemaschinenöl, wie etwa ein auf einem Polyether basierendes Öl, ein auf einem Polyester basierendes Öl oder dergleichen Produkte, in welchen das auf einer HFC Basis beruhende Kältemittel löslich ist, für den Kältemittelverdichter zum Einsatz kommen. dann entsteht jedoch ein Problem weil die Verschleißfestigkeit des metallischen Materials auf Eisenbasis. wie etwa ein Gußeisen, ein Kohlenstoffstahl, eine legierter Stahl, eine gesinterte Legierung, ein rostfreier Stahl oder ähnliche Materialien, zunimmt und bei dem Kältemittelverdichter dazu führt, daß er nicht über eine längere Zeitspanne auf beständige Weise betrieben werden kann.
Die nachfolgend aufgezählten Tatsachen werden als Ursache für das eben erwähnte Problem angesehen.
Erstens, in dem Fall wo CFC12 als ein Kältemittel zum Einsatz kommt, hat ein auf einem Substrat aus einem metallischen Material gebildeter Film aus Eisenchlorid eine selbstschmierende Wirkung und zeigt eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit. Auf der anderen Seite, in dem Fall wo HFC134a oder HFC152a als Kältemittel eingesetzt werden, und da kein Chloratom in dem Kältemittel enthalten ist, bildet sich auf dem metallischen Substrat kein sich aus einem Eisenchlorid zusammensetzender schmierender Film.
Zweitens, in dem Kältemaschinenöl auf Naphtenbasis ist eine zyklische Verbindung enthalten, und es hat eine ausgesprochene Fähigkeit einen ölhaltigen Film zu bilden. Auf der anderen Seite, da das Kältemaschinenöl in welchem HFC134a oder HFC152a löslich sind, aus einer Kettenverbindung besteht welche keine zyklische Verbindung enthält, hat es eine geringe Fähigkeit einen ölhaltigen Film zu bilden. Aus diesem Grund ist es unmöglich den ölhaltigen Film unter einer schweren Bedingung einer gleitenden Bewegung beizubehalten. Angesicht dieser Tatsache wird ein Zusatzmittel, wie etwa ein Zusatzmittel für extremen Druck, zu dem auf einem Polyether basierenden Öl und zu dem auf einem Polyester basierenden Öl hinzugefügt.
Im allgemeinen haben das auf Polyether basierende Öl und das auf Polyester basierende Öl eine hohe Aufnahmefähigkeit für Feuchtigkeit, was dazu führt, daß ein in dem Kältemittelverdichter benutztes organisches Isoliermaterial leicht hydrolysiert wird. Wenn das metallische Substrat eine poröse Schicht aus Fe&sub3;O&sub4; besitzt, welche eine verhältnismäßig ausgeprägte Dicke aufweist und welche im Rahmen einer Kombination des Kältemittels auf CFC Basis mit dem auf einer Naphtenbasis beruhenden Kältemaschinenöl verwendet wird, dann wird ein hydrolysiertes Produkt prompt in die aus Fe&sub3;O&sub4; bestehende Schicht eingeschlossen, was dazu führt daß die schmierende Eigenschaft des Kältemaschinenöles verschlechtert wird. Hinzu kommt, daß ein Zusatzmittel, welches dazu bestimmt ist zu dem auf einem Polyether basierenden Öl, zu dem auf einem Polyester basierenden Öl oder zu dergleichen Ölen hinzugefügt zu werden, dazu neigt die Hydrolyse des organischen Isolationsmaterials zu fördern. Auf diese Weise wird die schmierende Eigenschaft des Kältemaschinenöles zusätzlich abgebaut.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin einen Kältemittelverdichter zu beschaffen, wobei derselbe gleitende Glieder einschließt, welche ihrerseits sicherstellen daß der Verschleiß eines jeden gleitenden Gliedes vermindert werden kann, sogar wenn eine hohe Druckintensität (große Beanspruchung) auf jedes gleitende Glied ausgeübt wird und wenn die Geschwindigkeit der gleitenden Bewegung eines jeden gleitenden Gliedes im Verlaufe des Betreibens des Kältemittelverdichters auf einen Nullpunkt vermindert wird, Kältemittelverdichter bei welchem HFC134a oder HFC152a als Kältemittel benutzt werden und z.B. ein auf einem Polyalkylenglycol basierendes Öl, ein auf einem Polyester basierendes Öl oder dergleichen Produkte als ein Kältemaschinenöl, in welchem das Kältemittel löslich ist, zum Einsatz kommen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin einen Kältemittelverdichter der vorgenannten Typ zu beschaffen, welcher gewährleistet daß er normalerweise über eine lange Zeitspanne hinweg betrieben werden kann, während HFC134a oder HFC152a als ein Kältemittel benutzt werden, sowie ein auf einem Polyalkylenglycol basierendes Öl oder ein auf einem Polyester basierendes Öl als ein Kältemaschinenöl benutzt werden.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin einen Kältemittelverdichter der vorgenannten Typ zu besorgen, in welchem jedes gleitende Glied mit einer hohen ausgezeichneten Genauigkeit der Ausmaße hergestellt wird.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin einen Kältemittelverdichter der vorgenannten Typ zu beschaffen, welcher gewährleistet daß das Zerstören der Umweltverhältnisse in der Atmosphäre dadurch vermindert werden kann, daß ein Kältemittel aus HFC134a oder HFC152a zur Anwendung kommt dessen ozonverarmendes Potential auf einen Nullpunkt reduziert ist.
Um die eben erwähnten Ziele zu verwirklichen, beschafft die vorliegende Erfindung einen Kältemittelverdichter von der hermetischen Typ, der so angepaßt ist, daß er unter Einsatz eines Kältemittels und eines Kältemaschinenöles, in welchem das Kältemittel löslich ist, eingesetzt werden kann, wobei der Kältemittelverdichter gleitende Glieder die an eine gleitende Bewegung angepaßt sind aufzuweisen hat, sowie einen Verdichtungsmechanismus für das Verdichten des Kältemittels mit Hilfe der gleitenden Glieder innerhalb eines hermetischen Gehäuses, in welchem das Kältemittel, das Kältemaschinenöl und die gleitenden Glieder gemäß der nachfolgend beschriebenen Art und Weise ausgelegt und hergestellt sind.
Das Kältemittel besteht aus wenigstens einer Art eines unter 1,1,1,2- Tetrafluorethan oder 1,1-Difluorethan ausgewählten Kältemittels, das Kältemaschinenöl besteht aus wenigstens einer Art eines unter einem auf einem Polyalkylenglycol basierenden Öl und einem auf einem Polyester basierenden Öl ausgewählten Kältemaschinenöls. und wenigstens eines der gleitenden Glieder hat eine gleitende Oberfläche welche so vorbereitet ist, daß eine oberflächengehärtete Schicht mit einer Vickershärte von 400 oder mehr sowie einer Dicke von 2 Mikron oder mehr auf einem Substrat aus einem metallischen Material auf Eisenbasis gebildet wird, und daß anschließend eine Eisenoxidschicht. welche sich aus Fe&sub3;O&sub4; als einer Hauptkomponente zusammensetzt und eine Dicke von 0,01 Mikron oder mehr aufweist, auf der oberflächengehärteten Schicht gebildet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein metallisches Material auf Eisenbasis. welches für gleitende Glieder in einem gewöhnlichen Kältemittelverdichter eingesetzt werden kann, ebenfalls als ein Substrat eines metallischen Materials auf Eisenbasis, welches für die gleitenden Glieder benutzt werden soll, zum Einsatz kommen. Zum Beispiel können ein Kohlenstoffstahl, ein legierter Stahl, ein Gußeisen, eine gesinterte Legierung, ein rostfreier Stahl oder ähnliche Produkte als ein Substrat für metallische Materialien auf Eisenbasis vorgemerkt werden.
Vorausgesetzt die oberflächengehärtete Schicht, welche auf einem Substrat eines metallischen Materials auf Eisenbasis gebildet wurde, ist eine oberflächengehärtete Schicht die für gleitende Teile in einem gewöhnlichen Kältemittelverdichter geeignet ist, dann werden keine besonderen Probleme auftreten. Die oberflächengehärtete Schicht kann gebildet werden unter Einsatz von z.B. einem Nitrierprozeß, einem Härteprozeß, einem Borierprozeß, einem Metaldiffusionsprozeß oder dergleichen. Unter den verschiedenen Arten der oben erwähnten Oberflächenhärteprozesse kommt insbesondere der Nitrierprozeß vorzugsweise zum Einsatz, denn die Behandlung der Oberfläche kann mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden und es kann eine einheitlich oberflächengehärtete Schicht auf einem jeden unter vielen Teilen beim Einsatz dieses Prozesses gebildet werden. Wenn die oberflächengehärtete Schicht unter Einsatz des Nitrierprozesses gebildet wird, dann besteht sie aus Eisennitrid als einer Hauptkomponente. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß zur Bildung einer Schicht eines Eisennitrids irgendein Nitrierprozeß ausgewählt werden kann, sei es ein Nitrierprozeß der unter Einsatz von Ammoniakgas betrieben wird, sei es ein Nitrierprozeß der mit Hilfe eines geschmolzenen Salzbades durchgeführt wird, sei es ein Prozeß zum Nitrieren von Eisen.
Es ist notwendig daß die oberflächengehärtete Schicht eine Vickershärte von 400 oder mehr aufweist. Dies weil die Verschleißfestigkeit der oberflächengehärteten Schicht verbessert wird wenn sie eine Vickershärte von 400 oder mehr besitzt.
Zusätzlich ist es notwendig, daß die oberflächengehärtete Schicht eine Dicke von 2 Mikron oder mehr aufweist. Dies weil eine auf der Oberfläche eines jeden gleitenden Gliedes erscheinende Dehngrenze verbessert wird wenn die oberflächengehärtete Schicht eine Dicke von 2 Mikron oder mehr besitzt. Man zieht insbesondere eine oberflächengehärtete Schicht von einer Dicke von 5 Mikron oder mehr vor, denn die Dehngrenze auf der Oberfläche eines jeden gleitenden Gliedes kann noch zusätzlich verbessert werden.
Die Eisenoxidschicht, welche sich aus Fe&sub3;O&sub4; als einer Hauptkomponente zusammensetzt, kann auf der oberflächengehärteten Schicht durch Anwendung irgendeiner Art eines Prozesses zur Bildung einer Eisenoxidschicht hergestellt werden.
Unter verschiedenen Arten von Verfahren, die alle zur Bildung einer Eisenoxidschicht führen, empfiehlt es sich zur Durchführung der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Oxidation mit geschmolzenem Salz und ein Verfahren zur Behandlung mit warmem Dampf anzuwenden, denn ein jedes dieser Verfahren kann bei einer verhältnismäßig tiefen Temperatur ausgeübt werden.
Das Verfahren zur Oxidation mit geschmolzenem Salz ist ein Verfahren welches durch Eintauchen ausgeübt wird, wobei ein Substrat aus einem metallischen Material auf Eisenbasis mit einer darauf vorgebildeten oberflächengehärteten Schicht während ungefähr 10 Minuten in ein Bad aus einem geschmolzenen Salz eingetaucht wird, welches NO&sub3; Ionen enthält wobei es eine Oxidierbarkeit aufweist, z.B. bei 380ºC.
Zusätzlich ist das Verfahren zur Behandlung mit warmem Dampf ein Verfahren welches ausgeübt wird durch Aufblasen eines warmen Dampfes auf das Substrat aus metallischem Material auf Eisenbasis, welches eine darauf vorgebildete oberflächengehärtete Schicht aufweist, dies unter einer Temperaturbedingung von ungefähr 500ºC oder weniger.
In dem Fall wo sich die oberflächengehärtete Schicht aus einem Eisenoxid als der hauptsächlichen Komponente zusammensetzt, wird die Eisenoxidschicht mit dem Fe&sub3;O&sub4; als einer Hauptkomponente kontinuierlich auf der Oberfläche der Eisenoxidschicht bei einer verhältnismäßig tiefen Temperatur von ungefähr 500ºC oder weniger gebildet, dies durch Einsatz eines jeden der beiden oben erwähnten Verfahren. Mann kann auf diese Weise mit Hilfe dieser Verfahren gleitende Glieder erzielen, welche ein jedes eine hohe ausgezeichnete Genauigkeit der Ausmaße aufweist.
Die vorher erwähnten zwei Verfahren machen es möglich eine gewisse Anzahl von Teilen auf eine einheitliche Art und Weise zu behandeln. Die Eisenoxidschicht. welche aus Fe&sub3;O&sub4; als der hauptsächlichen Komponente besteht, hat einen porösen Zustand vorzuweisen, so daß es einem Schmiermittel oder dergleichen ermöglicht wird sich in derselben zu imprägnieren.
Die Eisenoxidschicht muß eine Dicke von 0,01 Mikron oder mehr aufweisen. Wenn sie eine Dicke von 0,01 Mikron oder mehr besitzt, so kann die Eigenschaft der Schmiermittelimprägnierung der Eisenoxidschicht dauerhaft unter einem weiten Bereich von Bedingungen der gleitenden Bewegung beibehalten werden. Es ist nicht erwünscht, daß die Eisenoxidschicht eine außerordentlich schwere Dicke aufweisen soll, weil ein Entweichen von Gas oder dergleichen auf einer gleitenden Oberfläche stattfindet. Aus dieser Ursache liegt eine mit Vorliebe zum Einsatz kommende Dicke der Eisenoxidschicht in dem Bereich zwischen 0,1 Mikron und 2 Mikron.
Wenn die Eisenoxidschicht eine Dicke von 0,01 Mikron, jedoch weniger als 0,1 Mikron aufweist, so kann man gleitende Glieder erhalten wovon ein jedes eine zusätzlich verbesserte Genauigkeit der Ausmaße aufweist.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Bruchstückes eines gleitenden Gliedes welches für den Kältemittelverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gebracht werden kann.
So wie es in Fig. 3 gezeigt wird, ist das gleitende Glied so hergestellt, daß eine oberflächengehärtete Schicht 12 auf einem Substrat 11 eines metallischen Materials auf Eisenbasis gebildet wird und anschließend wird eine Eisenoxidschicht 13 auf der oberflächengehärteten Schicht 12 ausgebildet.
Die Eisenoxidschicht 13 kann, nachdem die oberflächengehärtete Schicht 12 zuerst hergestellt worden ist, mit einer verhältnismäßig schweren Dicke von mehreren Zehnern Mikron gebildet werden und sie wird dann einem Schneiden unterzogen, um die vorher festgelegte Dicke zu erzielen. In diesem Fall erhält man ein gleitendes Glied mit einer hohen ausgezeichneten Genauigkeit der Ausmaße. Da die Genauigkeit der Ausmaße einen besonders wichtigen Faktor für ein jedes im Zusammenhang mit einem Kältemittelverdichter einsetzbare gleitende Glied darstellt, ist es vorziehbar die Eisenoxidschicht 13 bei einer Temperatur von etwa 500ºC oder weniger zu bilden.
Das gleitende Glied mit der doppelschichtigen Struktur, die oben erwähnt worden ist, legt die nachfolgend beschriebene Funktion auf der gleitenden Oberfläche eines Verdichtungsmechanismus an den Tag.
Erstens, die Dehngrenze auf der Oberfläche eines jeden gleitenden Gliedes wird durch die Anwesenheit einer gehärteten Schicht verbessert. Auf diese Weise kann die plastische Verformung von zwei gleitenden Gliedern, die angepaßt sind damit ein jedes in Bezug auf das andere eine gleitende Bewegung durchführen kann, auf zuverlässige Weise unterbunden werden, wenn eine hohe Druckintensität (große Beanspruchung) auf die gleitende Oberfläche eines jeden der gleitenden Glieder ausgeübt wird.
Zweitens, das Kältemaschinenöl mit welchem die poröse Eisenoxidschicht, welche aus Fe&sub3;O&sub4; als der hauptsächlichen Komponente besteht, durchtränkt ist, sickert auf die Oberfläche eines jeden gleitenden Gliedes durch wenn der schmierende Film bei einer Geschwindigkeit von Null der gleitenden Bewegung unterbrochen wird. Auf diese Weise kann der geschmierte Zustand eines jeden gleitenden Gliedes zu jedem Moment aufrecht erhalten werden. Mit andern Worten, die Oberfläche eines jeden Gliedes hat einen harten schmierenden Film, und der metallische Kontakt zwischen gleitenden Gliedern, wovon ein jedes aus einem Substrat eines metallischen Materials auf Eisenbasis besteht, kann unterbunden werden. Fe&sub3;O&sub4;, welches eine Hauptkomponente darstellt, besitzt keine selbstschmierenden Eigenschaft, aber es hat eine hohe Vickershärte von 1400 sowie einen hohen Schmelzpunkt. Aus dieser Ursache kann die imprägnierende Eigenschaft des Schmiermittels innerhalb weiter Grenzen von Bedingungen einer gleitenden Bewegung aufrecht erhalten werden.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird das gleitende Glied in der Form eines gleitenden Teiles hergestellt, einschließlich einer behandelten Schicht welche eine doppelschichtige Struktur auf einem Substrat eines metallischen Materials auf Eisenbasis umfaßt und aus einer oberflächengehärteten Schicht besteht, welche durch Umformung des Substrates selbst gebildet wird, sowie aus einer Eisenoxidschicht, welche durch Oxidation der oberflächengehärteten Schicht entsteht. So legt das gleitende Glied ein ausgezeichnetes Haftvermögen an den Tag, nicht allein entlang der Grenzlinie zwischen der Eisenoxidschicht und der oberflächengehärteten Schicht, sondern auch entlang der Grenzlinie zwischen der oberflächengehärteten Schicht und dem Substrat des metallischen Materials auf Eisenbasis. Bei einer solchen Konstruktionsweise ergeben sich keine Probleme dadurch daß Risse auf der Oberfläche eines jeden gleitenden Gliedes auftreten und daß eine Schicht des gleitenden Gliedes von der anderen Schicht auf demselben Glied abgeschält wird. Hinzu kommt, da die Eisenoxidschicht eine geringe zwischen 0,01 Mikron und 2 Mikron liegende Dicke aufweist, daß jedes gleitende Glied eine ausgezeichnete Genauigkeit der Ausmaße aufweist.
Der Kältemittelverdichter, der unter Einbeziehung von gleitenden Gliedern, wie sie oben erwähnt worden sind, hergestellt wird, umfaßt ein Triebwerk mit einem Antriebsabschnitt, einen Verdichtungsmechanismus der in einem hermetischen Gehäuse untergebracht ist. welch letzteres ein aus HFC134a oder HFC152a bestehendes Kältemittel sowie ein Kältemaschinenöl in welchem das Kältemittel löslich ist enthält, während derselbe desweiteren noch einschließt; einen Zylinder und gleitende Glieder, wovon ein jedes ausgelegt ist um zwecks Verdichtung des Kältemittels mit dem Zylinder in gleitenden Kontakt zu treten, sowie Transmissionsmittel, wie etwa eine Welle oder dergleichen Teile welche betrieblich mit dem Antriebsabschnitt des Triebwerkes und den gleitenden Gliedern in dem Verdichtungsmechanismus verbunden sind, um die von dem Triebwerk erzeugte Antriebskraft auf den verdichtenden Mechanismus zu übertragen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein gleitendes Glied in dem Kältemittelverdichter z.B. als ein Teil der Welle benutzt. Ein anderes gleitendes Glied wird benutzt als einen gleitenden Teil in dem verdichtenden Mechanismus. Zum Beispiel können ein Zylinder, ein als bewegliches Glied dienender Rotor, ein Kolben und eine Schaufel in einem Kältemittelverdichter der rotierenden Gattung als einen gleitenden Teil in dem verdichtenden Mechanismus vorgemerkt werden.
Wenn die gleitenden Glieder, wie dies oben erwähnt worden ist, für einen Kältemittelverdichter zum Einsatz kommen. wobei HFC134a oder HFC152a als ein Kältemittel verwendet werden sowie ein Kältemaschinenöl in welchem das Kältemittel löslich ist, z.B. ein auf einem Polyether basierendes Öl, ein auf Fluor basierendes Öl, ein auf einem Polyester basierendes Öl oder dergleichen Produkte, so kann die Verschleißfestigkeit eines jeden gleitenden Gliedes verbessert werden. Folglich kann die in einer ausgezeichneten Verschleißfestigkeit bestehende Eigenschaft des Kältemittelverdichters über eine lange Zeitspanne hinaus aufrecht erhalten werden.
Fig. 1 ist eine fragmentarische Schnittansicht eines rotierenden Kältemittelverdichters von hermetischen Typ.
Fig. 2 ist eine vertikale Schnittansicht eines eine Umkehrbewegung durchführenden Kältemittelverdichters von hermetischen Typ.
Fig. 3 ist eine fragmentarische Schnittansicht eines gleitenden Gliedes, welches in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung bei einem Kältemittelverdichter Einsatz finden kann.
Fig. 4 ist ein Diagramm und illustriert ein Profil wie es in der Richtung der Tiefe eines ersten, einer elektronenspektroskopischen Abtastanalyse der Augerart unterworfenen Ausführungsbeispieles 1 ersichtlich ist.
Fig. 5 ist ein Diagramm und illustriert ein Fe2p photoelektronisches Spektrum in einer photoelektronischen spektroskopischen Röntgenstrahlanalyse des Ausführungsbeispieles 1.
Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, welche angewandt werden kann zur Abschätzung des Widerstandes gegen ein Blockieren durch Festfressen in der Hitze sowie eines dynamischen Reibungskoeffizienten.
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung und illustriert die Resultate welche auf Grund der Abschätzung des Widerstandes gegen ein Festfressen in der Hitze sowie des dynamischen Reibungskoeffizienten erhalten worden sind.
Nunmehr wird die vorliegende Erfindung nachfolgend bis in weitergehende Einzelheiten beschrieben, dies unter Bezugnahme auf einige Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1

Ein gleitendes Glied, auf welches sich die vorliegende Erfindung anwendet, wird nachfolgend beschrieben, dies im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel in welchem das gleitende Glied als eine Schaufel 7 in einem in der Fig. 1 gezeigten rotierenden Kältemittelverdichter von hermetischen Typ angewendet wird. Nebenbei bemerkt wird die Beschreibung im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 1 wiedergegeben, denn die in diesem Ausführungsbeispiel eingesetzte Struktur des rotierenden Kältemittelverdichters von hermetischen Typ stimmt mit der Struktur eines rotierenden Kältemittelverdichters der herkömmlichen Gattung, so wie er in Fig. 1 dargestellt ist, überein.
In dem Ausführungsbeispiel 1 wurde die Schaufel 7 auf die nachfolgend beschriebene Art und Weise hergestellt.
In spezifischer Weise wurde ein Substrat aus einem Chrom und Molybdän enthaltenden Stahl (SCM435) auf eine vorher festgelegte Form zugeschnitten, und anschließend wurde das die vorher festgelegte Form aufweisende Substrat während 30 Minuten in ein Bad eines geschmolzenen Salzes eingetaucht, welches sich aus Natriumcyanid (NaCN) als einem Hauptbestandteil zusammensetzte und eine Temperatur von 550ºC aufwies, so daß sich eine Schicht aus Eisennitrid mit einer Dicke von ungefähr 5 Mikron über die Oberfläche des Substrates bildete. Als nächstes wurde die Schaufel bis zu einer in dem Bereich zwischen 350 und 450ºC liegenden erhöhten Temperatur aufgeheizt und nachdem sich die Temperatur über die Schaufel stabilisiert hatte, wurde Dampf auf die Schaufel geblasen, so daß sich eine Eisenoxidschicht bildete, welche sich aus Fe&sub3;O&sub4; als der Hauptkomponente zusammensetzte und eine Dicke von etwa 0,2 Mikron auf der Oberfläche der Schaufel aufwies.
Ein Teil der so erzielten Schaufel wurde durchgeschnitten, so daß es in Richtung der Schnittebene analysiert werden konnte, und zwar über den Weg einer Analyse mittels der Auger-Elektronenspektroskopie der abtastenden Art (AES) sowie einer Analyse mittels der Röntgenstrahlen- Photoelektronenspektroskopie (XPS), um so die Struktur der Oberfläche der in diesem Ausführungsbeispiel hergestellten Schaufel zu untersuchen.
Bezieht man sich auf Fig. 4, so stellt man fest, daß die oberflächenbehandelte Schicht, die eine doppelschichtige Struktur aufweist, sich aus einer Schicht mit Eisennitrid und aus einer Schicht mit Eisenoxid zusammensetzt, was über die Oberfläche der Schaufel zu erkennen ist. Bezieht man sich zusätzlich auf Fig. 5, so erkennt man daß die Eisenoxidschicht, welche aus Fe&sub3;O&sub4; als einer Hauptkomponente zusammengesetzt ist, sich über die Oberfläche der Schaufel hinweg erstreckt. Demzufolge konnte man in diesem Ausführungsbeispiel erkennen, daß die Schaufel die Struktur einer kontinuierlichen Oberfläche aufweist, einschließlich einer oberflächengehärteten Schicht 12 und einer Eisenoxidschicht 3 auf einem Substrat 11 eines metallischen Materials auf Eisenbasis.
Anschließend wurde der Widerstand gegen ein Festfressen in der Hitze und ein dynamischer Reibungskoeffizient der Schaufel durch Einsetzen des in Fig. 6 gezeigten Gerätes abgeschätzt.
Dieses Gerät war so konstruiert, daß die Schaufel 14 auf eine aus einem Gußeisen FC25 hergestellte Scheibe 15 angeordnet wurde und dabei in engen Kontakt mit der Scheibe 15 kam, und daß die Schaufel 14 in Rotation versetzt wurde um es so der Schaufel 14 zu ermöglichen eine vorher bestimmte Gleitgeschwindigkeit anzunehmen während darauf eine von oben ausgeübte Last durch Betätigung einer einen Druck ausübenden Einheit aufgebracht wurde. Mit diesem Gerät wurde der die gegebene Last darstellende Wert kontinuierlich variiert, und es wurden die Änderung des dynamischen Reibungskoeffizienten und der Wert der das Festfressen in der Hitze mit der Schaufel 14 hervorrufenden Last zu diesem Zeitpunkt gemessen.
Ein auf einem Polyester basierendes Öl von der Gattung eines mehrwertigen Alkohols wurde als Schmiermittel für Versuche benutzt welche dazu bestimmt waren den Widerstand gegen das Blockieren durch Festfressen in der Hitze zu bestimmen. Auch wurden die Wechselbeziehung zwischen der Belastung und dem dynamischen Reibungskoeffizienten sowie der Wert der die ein Festfressen in der Hitze verursachende Belastung darstellt, unter festgesetzten Bedingungen untersucht, wobei die Gleitgeschwindigkeit auf einen konstanten Wert von 4 m/s festgesetzt war, eine die Geschwindigkeit vergrößernde Belastung war auf 10 kgf/cm²/2 Min. festgesetzt und eine maximale Belastung war auf 350 kgf/cm² festgesetzt. Diese Versuchsbedingungen wurden als die Bedingungen erkannt welche das Abreißen eines schmierenden Films infolge einer drastisch vergrößerten Gleitgeschwindigkeit fördern.
Die auf Grund der Bewertungen der Widerstandseigenschaften gegen ein Blockieren in der Hitze sowie des dynamischen Reibungskoeffizienten erhaltenen Resultate sind in Fig. 7 gezeigt.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß die in Fig. 7 gezeigten Vergleichsbeispiele die Fälle darstellen wo man anstelle des Materials, das für die Schaufel 7 in dem rotierenden Kältemittelverdichter derselben hermetischen Typ wie nach dem Versuchsbeispiel 1 angewandt wird, die nachfolgenden Materialien einsetzt.
Das vergleichende Beispiel 1 war von solcher Art, daß ein legierter Stahl SCM35, der keiner Oberflächenbehandlung unterzogen worden war, anstelle der Stahllegierung SCM435 in dem Ausführungsbeispiel 1 eingesetzt wurde, und das vergleichende Beispiel 2 war von solcher Art, daß ein legierter Stahl SCM435, der lediglich einer nitrierenden Behandlung unter denselben Bedingungen wie diejenigen aus dem Ausführungsbeispiel 1 unterzogen worden war, an die Stelle der gleichen Legierung gesetzt wurde, und das vergleichende Beispiel 3 war solcher Art,. daß ein legierter Stahl SCM435, der lediglich einer oxidierenden Behandlung unter denselben Bedingungen wie denjenigen aus dem Ausführungsbeispiel 1 unterzogen worden war, an die Stelle der gleichen Legierung gesetzt wurde.
Wie aus der Fig. 7 hervorgeht, wies der dynamische Verschleißkoeffizient der Schaufel 7 einen guten Abschätzungswert auf wenn die darauf aufgebrachte Belastung zunahm, die Reibungskraft jedoch nicht zunahm. Auf der anderen Seite zeigte die Schaufel 7 in Puncto Widerstand gegen ein Blockieren in der Hitze einen guten Abschätzwert in ihrer Funktion als ein gleitendes Element, wenn die Schaufel 7 so in dem Gerät zum Einsatz kam, wie dies aus dem Bereich der Kurven hervorgeht wo sich jede Kurve mehr und mehr in der nach rechts und nach unten verlaufenden Richtung erstreckt, weil ein Festfressen in der Hitze kaum stattfand.
Bezieht man sich erneut auf Fig. 7, so erkennt man, daß ein Festfressen in der Hitze stattfand bei einer maximalen Belastung von 40 kgf/cm² mit dem Schaufelmaterial gemäß dem vergleichenden Beispiel 1, es fand statt bei einer maximalen Belastung von 100 kgf/cm² mit dem Schaufelmaterial gemäß dem vergleichenden Beispiel 2 und es fand statt bei einer maximalen Belastung von 60 kgf/cm² mit dem Schaufelmaterial gemäß dem vergleichenden Beispiel 3 und dabei zeigte ein jedes Schaufelmaterial eine verschlechterte Eigenschaft in Puncto Widerstand gegen ein Festfressen in der Hitze. Im Gegensatz zu den vergleichenden Beispielen zeigte das Ausführungsbeispiel 1 jedoch, daß der dynamische Reibungskoeffizient in dem ganzen Belastungsbereich einen kleinen Wert aufwies, und daß darüber hinaus der das Festfressen in der Hitze darstellende Wert verbessert wurde, dies um mehr als das Doppelte im Vergleich zu dem vergleichenden Beispiel 1.
Zusätzlich wurde eine Reihe von Versuchen bezüglich der Verschleißfestigkeit durchgeführt, dies unter einer konstanten Belastung von 70 kgf/cm² und unter Einsatz desselben Gerätes wie das oben erwähnte.
Auf Grund der aus diesen Versuchen erhaltenen Resultate wurde es klar, daß das in dem Ausführungsbeispiel 1 verwendete Schaufelmaterial eine bemerkenswert gute Verschleißfestigkeit aufwies, was durch eine Abrasionsmenge von 10% oder weniger gegenüber dem vergleichenden Beispiel 2 dargelegt wurde, und darüber hinaus trug das gleitende Glied in dem Ausführungsbeispiel 1 zu der Verbesserung der Verschleißfestigkeit bei.
Der Kältemittelverdichter, so wie er in Fig. 1 gezeigt wird, wurde zusammengestellt indem man das gleitende Glied aus dem Ausführungsbeispiel 1 benutzte, und danach führte man eine Reihe von praktischen Benutzungsversuchen durch unter Einsatz eines aus HFC134a bestehenden Kältemittels sowie auch eines Kältemaschinenöles welches aus einem auf einem Polyester basierenden Kältemaschinenöl, in welchem HFC134a löslich ist, beruht. Selbst nachdem der Kältemittelverdichter während einer ausgedehnten Zeit von 4000 Stunden in Betrieb war, konnte keine Spur einer Abnutzung mit dem gleitenden Glied festgestellt werden, dagegen legte es eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit an den Tag.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2

Ein gleitendes Glied gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben als eine Ausführung in welcher es zum Einsatz kommt als einen Kolben 16 für einen wechselweise arbeitenden Kältemittelverdichter von hermetischen Typ, wie er in Fig. 2 dargestellt ist.
Der Kolben 16 stellte ein Stück dar, welches an eine Hin- und Herbewegung in einer entsprechenden Komponente des aus einem Gußeisen FC25 hergestellten Zylinders 17 angepaßt war, während sich auf ihn der Druck ausübte welcher über die Oberfläche des äußersten Endes des Kolbens 16 variierte. Auf ähnliche Weise wie in dem Ausführungsbeispiel 1, bewegte sich der Kolben 16 gleitend in dem Zylinder 17 und wies einen lokalen Kontakt auf mit der Oberfläche der inneren Wand des Zylinders 17 in dem ringförmigen Abstand zwischen dem Kolben 16 und dem Zylinder 17.
Der Kolben 16 bestand aus einem Substrat aus einem S15C Stahlmaterial und wurde einer Oberflächenbehandlung unterzogen, wobei man dasselbe Verfahren wie dasjenige unter Ausführungsbeispiel 1 zum Einsatz brachte.
Eine Reihe von praktischen Betriebsversuchen wurde mit dem Kältemittelverdichter durchgeführt, wobei man HFC134a als Kältemittel sowie als Kältemaschinenöl ein auf einem Polyester basierendes Kältemaschinenöl, in welchem HFC134a löslich ist, zum Einsatz brachte.
Die aus den Versuchen erzielten Resultate legten dar, daß an dem Kolben keine Abnutzung erkannt wurde, sogar nicht nach einer ausgedehnten Betriebsdauer von 2000 Stunden. und darüber hinaus legte der Kolben einen ausgezeichneten Abnutzungswiderstand an den Tag.
Zusätzlich wurde eine Reihe von praktischen Betriebsversuchen durchgeführt, dies auf dieselbe Art und Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 und unter Einsatz eines Kolbens welcher aus dem gleichen Material bestand wie dasjenige in dem vergleichenden Beispiel 1. Die auf Grund der Versuche erzielten Resultate offenbarten, daß eine auf einen Mangel an Schmierung zurückzuführende Abnutzung auf den gleitenden Oberflächen des Kolbens 16 und des Zylinders 17 zu erkennen waren.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3

Dieselbe Schaufel wie diejenige aus dem Ausführungsbeispiel 1 wurde auf die nachstehend beschriebene Art und Weise vorbereitet.
Es wurde speziell ein Substrat aus einem Chrommolybdänstahl (SCM435) zu einer vorher festgelegten Form zugeschnitten, und anschließend wurde das die vorher festgelegte Form aufweisende Substrat für eine Dauer von 30 Minuten in ein Bad aus geschmolzenem Salz eingetaucht, welches sich aus Natriumcyanid (NaCN) als einer Hauptkomponente zusammensetzte und eine Temperatur von 550ºC aufwies, so daß sich eine Schicht Eisennitrid mit einer Dicke von etwa 10 Mikron über die Oberfläche des Substrates bildete. Die so gebildete Eisennitridschicht wurde durchgeschnitten bis die Dicke dieser Eisennitridschicht auf 5 Mikron reduziert war. Als nächstes wurde die Schaufel auf eine in dem Bereich zwischen 350 und 450ºC liegende erhöhte Temperatur erhitzt, und nachdem sich die Temperatur über die Schaufel stabilisiert hatte, wurde ein Dampf über die Schaufel geblasen, um eine Eisenoxidschicht zu bilden, welche Fe&sub3;O&sub4; als eine Hauptkomponente enthielt und eine Dicke von etwa 0,2 Mikron auf der Oberfläche der Schaufel aufwies. Eine Reihe von praktischen Betriebsversuchen wurde durchgeführt und zwar mit demselben rotierenden Kältemittelverdichter von hermetischen Typ wie derjenige der bei dem Ausführungsbeispiel 1 zum Einsatz kam aber mit der hier hergestellten Schaufel ausgerüstet war. Die aus den Versuchen erzielten Resultate zeigten, daß keine Spur einer Abnutzung an dem gleitenden Glied erkannt werden konnte, nicht einmal nach einer lange dauernden Betriebszeit von 4000 Stunden, und darüber hinaus legte das gleitende Glied eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb an den Tag.

Claims

1. Kältemittelverdichter vom hermetischen Typ mit:

einem Kältemittel, welches aus wenigstens einer Art eines unter 1,1,1,2-Tetrafluorethan und 1,1-Difluorethan ausgewählten Kältemittels besteht;

einem Kältemaschinenöl, in welchem das Kältemittel löslich ist, wobei das Kältemaschinenöl aus wenigstens einer Art eines unter einem auf einem Polyalkylenglykol basierenden Öl und einem auf einem Polyester basierenden Öl ausgewählten Kältemaschinenöls besteht;

einem Verdichtungsmechanismus mit gleitenden Gliedern für das Verdichten des Kältemittels, wobei die gleitenden Glieder in der Lage sind eine gleitende Bewegung das eine zu dem anderen hin durchzuführen; und

einem hermetischen Gehäuse, in welchem das Kältemittel, das Kältemaschinenöl und der Verdichtungsmechanismus untergebracht sind;

in welchem eine gleitende Oberfläche von wenigstens einem der gleitenden Glieder in sich einschließt:

ein Substrat aus einem metallischen Material auf Eisenbasis;

eine oberflächengehärtete Schicht mit einer Vickershärte von 400 oder mehr und einer Dicke von 2 Mikron oder mehr, wobei die oberflächengehärtete Schicht auf dem Substrat aus dem metallischen Material auf Eisenbasis gebildet wird; sowie

eine Eisenoxidschicht, welche sich aus Fe&sub3;O&sub4; als einer Hauptkomponente zusammensetzt und eine Dicke von 0,01 Mikron oder mehr aufweist, wobei die Eisenoxidschicht auf der oberflächengehärteten Schicht gebildet wird.

2. Kältemittelverdichter gemäß Anspruch 1, in welchem die oberflächengehärtete Schicht auf dem metallischen Material auf Eisenbasis für jedes gleitende Glied eine Dicke von 5 Mikron oder mehr aufweist.

3. Kältemittelverdichter gemäß Anspruch 1, in welchem die Eisenoxidschicht auf der oberflächengehärteten Schicht für jedes gleitende Glied eine in dem Bereich zwischen 0,1 Mikron und 2 Mikron liegende Dicke aufweist.

4. Kältemittelverdichter gemäß Anspruch 1, in welchem die Eisenoxidschicht auf der oberflächengehärteten Schicht für jedes gleitende Glied eine Dicke von 0,01 Mikron oder mehr, jedoch von weniger als 0,1 Mikron, aufweist.

5. Kältemittelverdichter gemäß Anspruch 1, in welchem die oberflächengehärtete Schicht, welche auf dem Substrat aus metallischem Material auf Eisenbasis für jedes gleitende Glied gebildet wird, aus einem Eisennitrid als eine Hauptkomponente zusammengesetzt ist.

6. Kältemittelverdichter gemäß Anspruch 1, in welchem die Eisenoxidschicht auf einem jeden gleitenden Glied, durch Aufblasen auf dasselbe eines heißen Dampfes mit einer Temperatur von 500ºC oder weniger, gebildet wird.

7. Kältemittelverdichter gemäß Anspruch 1, in welchem die oberflächengehärtete Schicht auf dem Substrat aus metallischem Material auf Eisenbasis für jedes gleitende Glied aus einer Schicht besteht, welche durch Schneiden einer aus einem Eisennitrid als einer Hauptkomponente bestehenden Schicht hergestellt wird, wobei dieselbe eine Dicke von 5 Mikron oder mehr aufweist, so daß eine im voraus festgesetzte Dicke angenommen wird.

8. Kältemittelverdichter gemäß Anspruch 1, in welchem das Kältemaschinenöl aus einem auf einem Polyalkylenglykol basierenden Öl besteht.

9. Kältemittelverdichter gemäß Anspruch 1, in welchem das Kältemaschinenöl aus einem auf einem Polyester basierenden Öl besteht;

10. Kältemittelverdichter vom hermetischen Typ mit:

einem Kältemittel, welches aus einem 1,1,1,2-Tetrafluorethan besteht;

einem Kältemaschinenöl, in welchem das Kältemittel löslich ist, wobei das Kältemaschinenöl aus einem auf einem Polyester basierenden Öl besteht;

ein Substrat aus einem legierten Stahl;

eine oberflächengehärtete Schicht mit einer Vickershärte von 400 oder mehr und einer Dicke von 5 Mikron oder mehr, wobei die oberflächengehärtete Schicht auf dem Substrat aus legiertem Stahl gebildet wird; sowie

eine Eisenoxidschicht, welche sich aus Fe&sub3;O&sub4; als einer Hauptkomponente zusammensetzt und eine Dicke aufweist von 0,01 Mikron oder mehr, jedoch von weniger als 0,1 Mikron, wobei die Eisenoxidschicht auf der oberflächen-gehärteten Schicht gebildet wird.