DE69303835T2

DE69303835T2 - Flügelzellenverdichter

Info

Publication number: DE69303835T2
Application number: DE69303835T
Authority: DE
Inventors: Makoto Ijiri; Yutaka Shimizu; Masaru Yamaguchi; Shuji Yamane
Original assignee: Seiko Seiki KK; Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2013-02-13
Also published as: US5356277A; EP0556746B1; JP2604727Y2; DE69303835D1; EP0556746A2; JPH0566293U; EP0556746A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasverdichter von Flügelzellentyp und insbesondere einen Gasverdichter von Flügelzellentyp, der für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen bestimmt ist.
Unter herkömmlichen Flügelzellentyp-Gasverdichtern gibt es z.B. solche, bei denen ein Vorderseitenblock, ein Hinterseitenblock, ein Zylinder, ein Läufer mit Flügeln, die den Hauptkörper des Verdichters ausmachen, aus Aluminiumlegierungen hergestellt sind, während eine Läuferwelle aus gehärtetem Stahimaterial wie z.B. SCM-Material oder dergl. besteht, und CFC-12 (Dichlordifluormethan, CCl&sub2;F&sub2;) als Kühlmittel eingesetzt ist.
Bei einen Gasverdichter vom Flügelzellentyp dieser Art liegt die Läuferwelle in einem Radiallager, d.h., beide Enden der Läuferwelle werden frei drehbar auf Lagerteilen getragen, die als Augen in den Mittelpunkten des vorderen Blocks und des hinteren Blocks ausgebildet sind. Die Schmierung dieser Lagerteile wird üblicherweise durch Einspritzen von Schmieröl unter Hochdruck aus einem Öltank im hinteren Teil eines Gehäuses oder durch Öl, das im Kühlmittel CFC-12 gelöst ist, bewirkt. Zusätzlich wurde sie auch durch die Schmierwirkung des CFC-12 selbst bewirkt.
Jedoch enthält das CFC-12, das für den herkömmlichen Gasverdichter vom Flügelzellentyp vorgesehen ist, Chlor als Bestandteil, und dieses Chlor zerstört die Ozonschicht, so daß seine Verwendung künftig verboten werden wird.
Es ist also ein alternatives Kühlmittel erforderlich und für diesen Zweck wird voraussichtlich ein Kühlmittel ohne Chlor eingesetzt werden. Das Chlor selbst ist jedoch ein Element mit Schmierwirkung, so daß künftig die Schmierwirkung eines Kühlmittels ohne Chlorgehalt unter der des CFC-12 liegt.
Wenn z.B. der Verdichter angehalten wird unter Betriebsbedingungen, in denen die Menge des Schmiermittels im Schmiermitteltank im hinteren Teil des Gehäuses verhältnismäßig gering ist, und eine Zeitlang so stehen bliebt, tritt ein Zustand ein, daß das Schmiermittel durch das flüssige Kühlmittel verdünnt wird und das Schmieröl im Lagerteil vom flüssigen Kühlmittel ausgewaschen wird. Wenn jetzt der Verdichter aus diesen Zutand wieder anläuft, ist das Lagerteil zeitweilig in einem Zustand ohne Schmieröl; wenn jetzt ein Kühlmittel ohne Chlorgehalt benutzt wird, ist eine Schmierwirkung des Kühlmittels selbst nicht zu erwarten, so daß zu befürchten ist, daß als neues Problem eine Kohäsion aufgrund der gleitenden Berührung zwischen den Metallen der Läuferwelle aus Metall der Eisenreihe und der Lageroberfläche aus Aluminiumlegierung auftritt, die zum Festfressen führt.
Zur Überwindung dieses Problems offenbart EP-A-438922 einen Kühlnittelgasverdichter vom Flügelzellentyp gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, in dem Lageroberflächen benutzt werden, die aus Verbundschichten, in der Hauptsache aus Eisensulfid bestehen.
Aus EP-A-399425 ist bekannt, daß Lager im allgemeinen auch mit Flächen hergestellt werden können, die aus Verbundschichten bestehen, die aus Phosphatierungslösungen enthaltend Zink, Natrium, P&sub2;O&sub5;, NO&sub3;, BF&sub4;, B(OH)&sub3; und NaF in unterschiedlichen Zusammensetzungen gebildet werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese obigen Problene gemacht; eine Aufgabe derselben ist es, einen zusätzlichen Gasverdichter vom Flügelzellentyp vorzusehen, in dem ein Kühlmittel benutzt wird, das die Ozonschicht nicht zerstört, und bei dem es zu keiner Kohäsion an den Lagerteilen der beiden Seitenblöcke kommt.
Zur Lösung der obigen Aufgabe benutzt die vorliegende Erfindung einen Gasverdichter vom Flügelzellentyp, der einen Zylinder mit einem inneren Umfang von im wesentlichen ovaler Form, einen Block der vorderen Seite und einen Block der hinteren Seite, die an beiden Seiten des Zylinders befestigt sind, einen Läufer, der in einer von den Seitenblöcken und dem Zylinder gebildeten Zylinderkammer in einer Weise untergebracht ist, daß er frei rotieren kann, eine Läuferwelle, die eine Drehkraft auf den Läufer überträgt, und eine Vielzahl von Flügeln, die in einer Vielzahl von Flügelnuten eingesetzt sind, die in radialer Richtung des Läufers vorgesehen sind und die sich frei nach vorne und nach hinten bewegen können, aufweist, wobei
der Block der vorderen Seite und der Block der hinteren Seite mit Radiallagern versehen sind, um die Läuferwelle frei rotierbar zu lagern, wobei der Zylinder, der vordere Block und der hintere Block, der Läufer und die Flügel aus Aluminiumlegierungen bestehen und die Läuferwelle aus einem Metall der Eisenreihe besteht, in den das Kühlmittel HFC-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan, CH&sub2;FCF&sub3;) als das Gas eingesetzt wird, und die Radiallager so sind, daß Buchsen, die aus Gußeisen bestehen und mindestens deren Lageroberfächen einer Phosphatbeschichtungsbehandlung unterzogen wurden, durch Einschieben unter Druck oder dergl. in die Löcher, die sich im Augenteil des vorderen und des hinteren Blocks öffnen, eingepaßt und befestigt sind.
Gemäß der obigen Einrichtung wird HFC-134a, das kein Chlor als Bestandteil enthält, als Kühlmittel benutzt, so daß die Zerstörung der Ozonschicht vermieden wird,
Zusätzlich müssen die Lagerteile des vorderen und des hinteren Blocks unter Druck auf die Buchsen (Lagermetalle), die aus Gußeisen bestehen und mit Phosphatschicht belegte Lagerflächen aufweisen, eingepreßt werden, so daß auch wenn das Schmieröl zeitweilig nicht in die Räume zwischen den Buchsen und der Läuferwelle eingebracht wird und ein schmierungsloser Zustand erzeugt wird, keine Kohäsion auftritt und kein Festfressen verursacht wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die den gesamten Aufbau eines Gasverdichters vom Flügelzellentyp gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die den Lagerteil des Verdichters von Flügelzellentyp zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Hier nachstehend soll jetzt anhand der Zeichnungen ein erfindungsgemäßer Gasverdichter vom Flügelzellentyp gezeigt werden. Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die den ganzen Aufbau des erfindungsgemäßen Gasverdichters des Flügelzellentyps zeigt, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die einen Lagerteil des Verdichters vom Flügelzellentyp zeigt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht dieser Gasverdichter vom Flügelzellentyp aus einer elektromagnetischen Kupplung M, einem Verdichterhauptkörper 10, einem Gehäuse 11 einer Form, die an einem Ende eine Öffnung aufweist um den Hauptkörper 10 des Verdichters luftdicht zu umgeben, und einem vorderen Kopf 12, der an der Öffnungsendfläche dieses Gehäuses 11 befestigt ist.
Der Verdichterhauptkörper 10 weist einen Zylinder 13 auf, dessen Innenumfang im wesentlichen oval-zylindrisch ist, sowie einen Vorderseitenblock 14 und einen Hinterseitenblock 15, die an den beiden Seiten des Zylinders 13 befestigt sind, somit wird eine Zylinderkammer 16 mit einer im wesentlichen ovalen Fom gebildet, und in dieser Zylinderkammer 16 ist ein Läufer 19 untergebracht, der als integralen Bestandteil eine Läuferwelle 17 enthält, in die umfangmäßig eine Vielzahl von in radialer Richtung angeordneten Flügeln 18 in eine Vielzahl von Flügelnuten eingesetzt sind, so daß sie vorwärts und rückwärts frei beweglich sind.
In der Mitte des Vorderseitenblocks 14 ist ein Augenteil 14a ausgebildet, wie in Fig. 2 gezeigt wird. Ferner ist auch im Rückseitenblock 15 ein Augenteil 15a auf gleiche Weise wie im Vorderseitenblock 14 ausgebildet.
Ferner bestehen der Verdichterhauptkörper 10, der Läufer 19 und die Flügel 18 z.B. aus Aluminiumlegierungen, wie z.B. hypereutektisches Al-Si Gußmaterial oder dergl., während die Läuferwelle aus gehärteten Stahl wie SCM, SCR oder dergl. besteht.
In der vorliegenden Ausführungsform wird als Kühlgas HFC-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan, CH&sub2;FCF&sub3;) eingesetzt, das kein Chlor enthält.
Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform die Buchsen 14b und 15b, die aus Gußeisen bestehen und mindestens deren Lagerflächen durch Phosphatbehandlung beschichtet sind, mittels eines Einsetzverfahrens unter Druck oder dergl. in die Augenteile 14a und isa eingepaßt und befestigt, und beide Endteile der Läuferwelle 17 sind in die Buchsen 14b und 15b so eingesetzt, daß sie den Läufer 19 frei rotierbar tragen.
Die Buchsen 14b und 15b bestehen aus Gußeisen entsprechend FC 25, und sind in Säulenform oder Zylinderform gegossen und dann mittels mechanischer Bearbeitung in einer vorgegebenen Größe und Genauigkeit nach Außendurchmesser, Innendurchmesser und Länge endbearbeitet. Dann werden die Buchsen in einen Behandlungstank zur chemischen Umwandlung für Eisen eingeführt und mittels bekannter Behandlungsschritte wird auf der gesamten Oberfläche der Buchsen oder wenigstens auf den Lagerflächen derselben durch chemische Umwandlung eine Phosphatschicht aufgebracht. Als Phosphatschicht ist am meisten eine Manganphosphatschicht bevorzugt. Diese Beschichtung ist extrem hart im Vergleich zu Beschichtungen, die im allgemeinen für eine plastische Bearbeitung aufgebracht werden, wie z.B. Zinkphosphat, Calciumzinkphosphat und dergl., so daß sie eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist.
In Fig. 1 bedeutet 21 einen Ölvorratsbehälter für Schmieröl, 22 ist ein Ölabscheider zum Trennen des Schmieröls vom Kühlmittelgas, 23 ist eine Ölleitung zum Zuführen von Schmieröl auf die Lagerflächen 14c und 15c der beiden Seitenblöcke 14 und 15, 24 ist eine Absaugausgangsöffnung zum Absaugen des Kühlmittelgases, 25 ist ein Absaugdurchgang und 26 ist die Auslaßöffnung, aus der das Kühlmittelgas austritt.
Als nächstes wird die Funktion des so aufgebauten Gasverdichters vom Flügelzellentyp beschrieben, wobei angenommen wird, daß die Läuferwelle 17 auf den Lagerflächen 14c und 15c der beiden Seitenblöcke 14 und 15 im ungeschmierten Zustand rotiert, wenn kein Schmieröl vorhanden ist.
In diesen Falle wird in der vorliegenden Ausführungsform HFC- 134a ohne den Bestandteil Chlor als Kühlmittel benutzt, dessen Schmiereigenschaft gegenüber dem CFC-12 unterlegen ist.
Wenn jedoch die Lagerflächen 14c und 15c der beiden Seitenblöcke 14 und 15 gemäß diesem Aufbau gebildet sind, der sich von der herkömmlichen Lagerfläche aus weicher Aluminiumlegierung unterscheidet, wird aus den Grund, daß zunächst das Grundsubstrat der Lager gehärtet wird, die Oberfläche des Eisengrundsubstrats mit der obengenannten Manganphosphatschicht bedeckt wird usw., die Kohäsion mit der Läuferwelle 17 aus Stahlmaterial vermieden.
Die Phosphatschicht kann mit etwa 10 bis 15 µm ziemlich dick ausfallen, einschließlich der Dicke einer Atzschicht, so daß auch nach schwerem Betrieb oder Anwendung während eines längeren Zeitraums kein Fall auftritt, daß das Eisengrundsubstrat und das Eisen der Läuferwelle in direkte Gleitberührung, die die Kohäsion verursachen und weiter zum Festfressen führen würde, kommt.
Ferner, als weitere Diskussion, ist es auch möglich, die chemische Umwandlungsbehandlung direkt auf die Aluminiumlegierung anzuwenden, aber ein chemisches Umwandlungsverfahren zur Erzeugung einer Schicht auf der Aluminium- legierung unterscheidet sich von der Schichtbildung auf dem Stahimaterial und kann nicht diese Dicke (im Regelfall etwa 1 bis 2 µm) erreichen, und die Schicht ist weich und hat nur schwache Adhäsion, so daß sie sich durch die gleitende Berührung mit der Läuferwelle leicht abschält, das Grundsubstrat aus Aluminiumlegierung freigelegt wird und so die Wirkung des Verhütens des Festfressens nicht erreicht werden kann.
Deshalb wird im vorliegenden Beispiel HFC-134a ohne Chlor als Bestandteil in seiner Zusammensetzung als Kühlmittel gewählt, wobei seine Schmierwirkung im Vergleich zum herkömmlichen CFC-12 geringer ist, auch wenn die Läuferwelle 17 auf den Lagerteilen der beiden Seitenblöcke 14 und 15 im Nicht- Schmierzustand, in dem kein Schmieröl vorhanden ist, rotiert, so sind jedoch die Lagerteile mit den obigen Buchsen 14b und 15b ausgerüstet, die eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit und Festfreßfestigkeit aufweisen, so daß keine Kohäsion auftritt, die zum Fressen führt. Zusätzlich unterscheidet sich das HFC- 134a vom CFC-12, das keinen Chlorbestandteil enthält, so daß die Ozonschicht nicht vom Chlor geschädigt und die Umweltzerstörung vermieden wird.
Im vorliegenden Beispiel wurde für die Buchsen Gußeisen (FC- Material) als Material benutzt, es ist jedoch auch möglich, daß ein gesintertes Material der Eisenreihe benutzt wird und die Phosphatbeschichtungsbehandlung auf gleiche Weise angewandt wird.
Ferner wurden die Buchsen 14b und 15b durch Druck in die Augen 14a und 15a eingeschoben und befestigt, beispielsweise ist es jedoch auch möglich, einen Aluminiumlegierungsgußartikel integral auszuführen oder einen Formguß mit der Buchse mittels des Verfahrens der internen Abschreckung und dergleichen auszuführen.
Wie bereits erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung einen Gasverdichter vom Flügelzellentyp, bei dem der Zylinderblock, der Vorderseitenblock, der Rückseitenblock, der Läufer und die Flügel aus Aluminiumlegierung bestehen, mit einer Läuferwelle, die zwischen den Lagern der beiden Seitenblöcke freidrehend gelagert ist, HFC-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan, CH&sub2;FCF&sub3;) ohne Chlorbestandteil als Kühlmittel benutzt wird, und mit Lagerteilen im vorderen und im hinteren Block, die mit einer Buchse ausgerüstet sind, die aus Gußeisen besteht und mit einer Phosphatschicht überzogen ist, so daß kein Chlor entsteht und die Zerstörung der Ozonschicht vermieden wird, die Kohäsion an der Lageroberfläche verhindert werden kann, auch wenn keine Schmierung stattfindet, weil kein Schmieröl im Lagerteil vorhanden ist.

Claims

1. Ein Gasverdichter vom Flügelzellentyp, bestehend aus:

einem Zylinder;

einem Block der vorderen Seite und einen Block der hinteren Seite, die an beiden Seiten des Zylinders befestigt sind, um eine Zylinderkammer zu bilden;

einem Läufer, der in der Zylinderkammer rotierend angeordnet ist;

einer Läuferwelle, die eine Drehkraft auf den Läufer über-

einer Vielzahl von Flügeln, die in einer Vielzahl von Flügelnuten eingesetzt sind, die in radialer Richtung des Läufers vorgesehen sind, und die in den Nuten frei gleiten können;

einer Vielzahl von Radiallagern, die im Block der vorderen Seite und im Block der hinteren Seite vorgesehen sind, um die Läuferwelle frei rotierbar zu lagern; und

als Kühlmittel HFC-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan, CH&sub2;FCF&sub3;) als zu verdichtendes Gas des Gasverdichters eingesetzt wird;

dadurch gekennzeichnet, daß

der Zylinder einen Innenumfang von im wesentlichen ovaler Form aufweist;

wobei der Zylinder, der vordere Block und der hintere Block, der Läufer und die Flügel aus Aluminiumlegierungen bestehen und die Läuferwelle aus einem Metall der Eisenreihe gemacht ist; und

die Radiallager aus Gußeisen bestehen, das durch eine Phosphatbehandlung beschichtet wurde;

wobei die auf die Lagerflächen aufgebrachte Phosphatschicht eine Manganphosphatschicht ist;

wobei die Dicke der Manganphosphatschicht im Bereich von 10 µm bis 15 µm liegt. -

2. Ein Gasverdichter vom Flügelzellentyp gemäß Anspruch 1, in dem die Radiallager durch Einschieben unter Druck in die beiden Löcher in den Augenteilen des vorderen und des hinteren Blocks eingepaßt und befestigt sind.