專利名稱：螺旋壓縮機及其轉(zhuǎn)子的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺旋壓縮機，和一種制造螺旋壓縮機轉(zhuǎn)子的制造方法，特別是涉及一種沒有同步齒輪的油冷的螺旋壓縮機，當(dāng)確保轉(zhuǎn)子的齒表面的可靠性時改善其性能。
但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果鑄鐵用作轉(zhuǎn)子材料，以及凸形轉(zhuǎn)子由凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動，強度不足以支承施加到凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動表面的負(fù)荷，從而齒表面發(fā)生損壞，如咬住或者裂縫。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種螺旋壓縮機，其能夠改善壓縮機的性能，降低泄漏，并且還能夠確保轉(zhuǎn)子齒表面的可靠性。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一特征，提供一種螺旋壓縮機，包括至少一對凸形和凹形轉(zhuǎn)子，其相互嚙合；一軸承件支承轉(zhuǎn)子；一電機用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子；和一用于容納這些元件的外殼件，即轉(zhuǎn)子，軸承件和電機，其中該電機驅(qū)動上述凹形轉(zhuǎn)子，使得上述凸形轉(zhuǎn)子由該凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動，和至少上述的凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子中的一個包括一個由鑄鐵制造并受到表面硬化處理的件。
在此例中，上述的表面硬化處理較佳地是進行硫氮共滲或滲氮處理。
根據(jù)本發(fā)明的第二特征，提供一種螺旋壓縮機，包括至少一對凸形和凹形轉(zhuǎn)子，其相互嚙合；一軸承件支承轉(zhuǎn)子；一電機用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子；和一外殼件，其容納轉(zhuǎn)子，軸承件和電機，其中該電機驅(qū)動凹形轉(zhuǎn)子，使得凸形轉(zhuǎn)子由凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動，和至少凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子中的一個包括一個由鑄鐵制造并受到包括淬火的熱處理的件，以代替上面描述的表面硬化處理。較佳的是，熱處理是奧氏體回火處理。
根據(jù)本發(fā)明的第三特征，提供一種螺旋壓縮機，包括一凸形轉(zhuǎn)子；一凹形轉(zhuǎn)子，與該凸形轉(zhuǎn)子嚙合，該凹形轉(zhuǎn)子的齒數(shù)大于該凸形轉(zhuǎn)子的齒數(shù)；一軸承件支承凸形的和凹形的轉(zhuǎn)子；一電機用于驅(qū)動上述轉(zhuǎn)子；和一外殼件，用于容納這些元件，其中該電機驅(qū)動上述凹形轉(zhuǎn)子，并且上述凸形轉(zhuǎn)子由凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動，和上述凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子包括一個由鑄鐵制造并受到淬火處理的件，該處理是在溫度為200-450℃的液體中進行。
現(xiàn)在較佳的是，所述熱處理的液體被保持在溫度為200-270℃，并且是包括鹽的鹽浴。特別是，更佳的是，所述鑄鐵在抗氧化環(huán)境中被加熱到溫度為800-900℃，并且在該鹽浴溫度為200-270℃的鹽浴中淬火。
根據(jù)本發(fā)明的第四特征，提供一種螺旋壓縮機轉(zhuǎn)子的制造方法，其中具有比凸形轉(zhuǎn)子多的齒數(shù)的凹形轉(zhuǎn)子被電機驅(qū)動，凸形轉(zhuǎn)子由凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動，該方法包括以下步驟用延性鐵制造轉(zhuǎn)子；將轉(zhuǎn)子加熱；將轉(zhuǎn)子在溫度為200-450℃的鹽浴中進行淬火處理；和然后轉(zhuǎn)子被保持在200-450℃的鹽浴爐中，保持5-240分鐘。
更佳的是，上述由球墨鑄鐵制造的轉(zhuǎn)子即用延性鐵制造的所述轉(zhuǎn)子在抗氧化環(huán)境中被加熱到800-900℃，在所述淬火處理以后，將轉(zhuǎn)子保持在200-270℃，保持5-30分鐘，和然后沖洗轉(zhuǎn)子。
通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將變得更明顯。


圖1和2是本發(fā)明的一實施例的油冷的螺旋壓縮機的視圖，其中，螺旋壓縮機包括一個外殼1，一個有吸氣口8的電機蓋2，和增壓室蝸殼3，其以密封的關(guān)系一個與另一個相連，還包括一具有一排氣口14的排氣空間4。在外殼1內(nèi)，容納有一驅(qū)動電機7，形成有一圓筒孔5和一用于將氣體引入到圓筒孔5中的吸氣孔(未示出)。一對凸形和凹形的螺旋轉(zhuǎn)子6(凸形轉(zhuǎn)子用6m表示，凹形轉(zhuǎn)子用6f表示)，在圓筒孔5中相互接合，并且由滾針軸承10，11和12和球軸承13可轉(zhuǎn)動地支承。凹形轉(zhuǎn)子6f的軸直接連接到驅(qū)動電機7。滾針軸承12和球軸承13容納在增壓室蝸殼3中，其中形成有氣體的排放通道(未示出)與使圓筒孔5與排放空間4相連通。增壓室蝸殼3由螺栓或其它裝置固定到外殼1。而且在增壓室蝸殼3的一端安裝有一擋板15，用于關(guān)閉容納有滾針軸承12和球軸承13的軸承室9。在上面描述的外殼1和增壓室蝸殼3中，分別形成供油通道17，并且與設(shè)置在排放空間4的下部且設(shè)置有相關(guān)的軸承部分的油槽16相連通。
然后，下面描述各致冷氣體和油的流動。
一種低溫低壓的致冷氣體從吸氣口8被吸入，該吸氣口設(shè)置在電機蓋2上，該致冷氣體通過設(shè)置在驅(qū)動電機7和外殼1之間的氣體通道(未示出)，并且通過一定子和電機轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙，而冷卻電機7，然后，氣體經(jīng)外殼1中形成的一吸入口吸入到壓縮腔，該壓縮腔由凸形和凹形的螺旋轉(zhuǎn)子的齒表面嚙合和外殼形成。隨著與電機7相連的凹形轉(zhuǎn)子6f的轉(zhuǎn)動，吸入到壓縮腔中的致冷氣體被密封在壓縮腔中，然后隨著壓縮腔的容積的減小而被逐漸壓縮，從而變成高溫和高壓的致冷氣體，其經(jīng)增壓室蝸殼3中形成的排放通道被排放到排放空間4中。油氣混合物由設(shè)置在排放空間4中的油氣分離裝置18(例如，一篩網(wǎng)去霧器)分別被分離成油和氣體，然后油被儲存在油槽16中，氣體經(jīng)排放口14排出。至于在壓縮時作用在凸形和凹形螺旋轉(zhuǎn)子上的載荷，徑向載荷由滾針軸承10，11和12支承，軸向載荷由球軸承13支承。用于潤滑和冷卻這些軸承的油由高壓油槽16經(jīng)供油通道17通過使用壓差而提供，該油槽16設(shè)置在排放空間4的下部，該供油通道17與軸承部件相連通。然后油與壓縮氣體一起被排放到排放空間4。
下面描述凸形轉(zhuǎn)子6m和凹形轉(zhuǎn)子6f的轉(zhuǎn)動。假設(shè)凸形轉(zhuǎn)子的齒數(shù)是“Zm”，凹形轉(zhuǎn)子的齒數(shù)是“Zf”?，F(xiàn)在，螺旋壓縮機的凸形和凹形轉(zhuǎn)子的齒數(shù)(Zm，Zf)，在實際使用時采用(5，6)、(5，7)或(4，6)。在本實施例中，可以采用任何能夠構(gòu)成這些齒形的組合。另外，假設(shè)電機的轉(zhuǎn)動速度是“ω0”，該速度在一個地方是不變的，而“ω0”在每一地方是可以改變的。通常在現(xiàn)有技術(shù)中，凸形轉(zhuǎn)子6m的軸直接與電機相連，然后凹形轉(zhuǎn)子6f由凸形轉(zhuǎn)子6m驅(qū)動。在此情況下，凸形和凹形的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速分別如下凸形轉(zhuǎn)子6m的轉(zhuǎn)速＝電機的轉(zhuǎn)速＝ω0凹形轉(zhuǎn)子6f的轉(zhuǎn)速＝ω0×(Zm/Zf)因為“Zm”＜“Zf”，如上所述，所以凹形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于“ω0”。
另一方面，在電機直接與凹形轉(zhuǎn)子6f的軸相連，凸形轉(zhuǎn)子6m由凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動的情況下，轉(zhuǎn)速如下計算凹形轉(zhuǎn)子6f的轉(zhuǎn)速＝電機的轉(zhuǎn)速＝ω0凸形轉(zhuǎn)子6m的轉(zhuǎn)速＝ω0×(Zm/Zf)＞ω0如上所述，當(dāng)由凹形轉(zhuǎn)子6f驅(qū)動時，凸形和凹形轉(zhuǎn)子6m、6f的轉(zhuǎn)速能夠高于由凸形轉(zhuǎn)子6m驅(qū)動的情況，從而改善性能，因為轉(zhuǎn)子與外殼之間的間隙產(chǎn)生的泄漏能夠相對減少。
而且，通過由凹形轉(zhuǎn)子6f驅(qū)動，凸形轉(zhuǎn)子6m的轉(zhuǎn)速增加，使得從壓縮機的排放量能夠增加。因此，制造同樣排放量的壓縮機，能夠比凸形轉(zhuǎn)子驅(qū)動的情況下減小體積。
下面，描述壓縮時作用在轉(zhuǎn)子上的力。由于壓縮氣體產(chǎn)生的反力，和由驅(qū)動軸向被驅(qū)動軸傳遞力矩的負(fù)荷作用在轉(zhuǎn)子上。在凸形轉(zhuǎn)子驅(qū)動的情況下，從凸形轉(zhuǎn)子向凹形轉(zhuǎn)子傳遞的力矩是大約電機向凹形轉(zhuǎn)子傳遞的力矩的15％。另一方面，在凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動的情況下，傳遞的力矩相反地是大約電機向凹形轉(zhuǎn)子傳遞的力矩的85％。因此，發(fā)現(xiàn)在凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動的情況下，轉(zhuǎn)子之間相應(yīng)于傳遞力矩的負(fù)荷產(chǎn)生得很大，使得作用在轉(zhuǎn)子齒表面的壓力(表面壓力)過大。
常規(guī)的是，球墨鑄鐵已大量地用作轉(zhuǎn)子材料，但是發(fā)現(xiàn)在上述的凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動的情況下的表面壓力超過球墨鑄鐵的容許應(yīng)力，導(dǎo)致齒表面的損壞，如咬住，或者裂縫。因此，在此實施例中，為了增加表面硬度，以承受過大的表面應(yīng)力，轉(zhuǎn)子的齒表面要進行表面硬化處理。
通常是，表面硬化處理層的深度是幾十微米，并且因此在處理以后很難進行精加工。因此，預(yù)先地，由于處理造成的尺寸改變量，處理前的形狀應(yīng)當(dāng)被修正地形成。另外，硫氮共滲或者冷滲氮處理可以進行，其在表面硬化處理時尺寸改變較小。
通過硫氮共滲處理，一個軟的硫化物層被形成為一氮化二鐵層的外層。雖然層的厚度依賴于處理時間、鋼的種類或類似物，通常層厚包括硬層的范圍是5-25微米。由于硫氮共滲處理產(chǎn)生的尺寸改變小于層的厚度，并且在硫化鐵插入的摩擦表面之間保持光滑，甚至在高負(fù)荷或者高溫下也不被卡住。通過以此方式進行硫氮共滲處理，最外層的硫化物層塑性變形，增加摩擦表面的接觸表面，從而每單位面積的載荷能夠減小，以改善抗磨損、抗卡住和抗咬住性能。
上面描述的滲氮處理也是一種表面硬化的熱處理，其中，氮氣分散和滲透到鑄鐵表面，使鑄鐵表面硬化。例如，當(dāng)該處理是在一電熔爐中進行時，氨氣(NH3)被吹入到電熔爐中，并且，當(dāng)加熱到500-520℃時，一部分該氣體分解成氮(N)和氫(H)，從而氮能夠與鐵元素結(jié)合，生成硬的氮化物。通過滲氮處理，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子制造成具有特別優(yōu)越的抗摩擦性。另外，由于滲氮處理提供結(jié)構(gòu)改變但是不膨脹不收縮，并且能夠采用低的滲氮處理溫度500-520℃，因此轉(zhuǎn)子的彎曲和撓曲能夠很小，以防止出現(xiàn)裂紋或類似情況。
進一步地，代之于上面描述的表面硬化處理，可以采取熱處理，使得轉(zhuǎn)子具有優(yōu)越的抗摩擦性。奧氏體回火處理是最佳的熱處理。在奧氏體回火處理中，一轉(zhuǎn)子由球墨鑄鐵制造，并且當(dāng)轉(zhuǎn)子在例如抗氧化環(huán)境中被加熱到800-900℃時，轉(zhuǎn)子在200-450℃的鹽浴爐中承受熱淬處理。然后，轉(zhuǎn)子被保持在上述的200-450℃(較佳的是200-270℃)的鹽浴爐中，保持5-240分鐘(如果需要改善硬度，較佳的是5-30分鐘，如果還需要改善抗拉強度，即使硬度在一定程度上有損失，較佳的是30-90分鐘)，然后，轉(zhuǎn)子被沖洗結(jié)束。奧氏體回火處理的特性在于轉(zhuǎn)子的剛性、抗摩擦性和抗沖擊性能夠大大改善，由于熱處理造成的撓曲和尺寸改變很小。
在采用熱處理的情況下，可以處理材料達到其基本上中心的部分，并且因此在熱處理后進行精加工。
根據(jù)本發(fā)明，一凹形轉(zhuǎn)子由電機驅(qū)動，一凸形轉(zhuǎn)子由凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動，并且轉(zhuǎn)子構(gòu)成的材料是由鑄鐵制成的材料，并進行表面硬化處理或者熱處理包括淬火，使得一轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速增加，減小泄漏，改善性能，而轉(zhuǎn)子的可靠性能夠改善，提供允許壓縮機尺寸減小的優(yōu)點。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)明白，上面對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明不限于此，不離開本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍，可以進行各種改變和改造。
權(quán)利要求
1.一種螺旋壓縮機，包括至少一對凸形和凹形轉(zhuǎn)子，其相互嚙合；一軸承件支承轉(zhuǎn)子；一電機用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子；和一外殼件，其容納轉(zhuǎn)子，軸承件和電機，其中該電機驅(qū)動凹形轉(zhuǎn)子，使得凸形轉(zhuǎn)子由凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動，和至少凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子中的一個包括一個由鑄鐵制造并受到表面硬化處理的件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的螺旋壓縮機，其中表面硬化處理包括硫氮共滲處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的螺旋壓縮機，其中表面硬化處理包括滲氮處理。
4.一種螺旋壓縮機，包括至少一對凸形和凹形轉(zhuǎn)子，其相互嚙合；一軸承件支承轉(zhuǎn)子；一電機用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子；和一外殼件，其容納轉(zhuǎn)子，軸承件和電機，其中該電機驅(qū)動凹形轉(zhuǎn)子，使得凸形轉(zhuǎn)子由凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動，和至少凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子中的一個包括一個由鑄鐵制造并受到包括淬火的熱處理的件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的螺旋壓縮機，其中熱處理包括奧氏體回火處理。
6.一種螺旋壓縮機，包括一凸形轉(zhuǎn)子；一凹形轉(zhuǎn)子，與該凸形轉(zhuǎn)子嚙合，該凹形轉(zhuǎn)子的齒數(shù)大于該凸形轉(zhuǎn)子的齒數(shù)；一軸承件支承凸形的和凹形的轉(zhuǎn)子；一電機用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子；和一外殼件，其容納凸形的和凹形的轉(zhuǎn)子，軸承件和電機，其中該電機驅(qū)動凹形轉(zhuǎn)子，使得凸形轉(zhuǎn)子由凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動，和凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子包括一個由鑄鐵制造并受到淬火處理的件，該處理是在溫度為200-450℃的液體中進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的螺旋壓縮機，其中所述熱處理的液體是一種鹽浴，該鹽浴溫度為200-270℃，并且包括鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的螺旋壓縮機，其中所述鑄鐵在抗氧化環(huán)境中被加熱到溫度為800-900℃，并且在該鹽浴溫度為200-270℃的鹽浴中淬火。
9.一種螺旋壓縮機轉(zhuǎn)子的制造方法，其中具有比凸形轉(zhuǎn)子多的齒數(shù)的凹形轉(zhuǎn)子被電機驅(qū)動，凸形轉(zhuǎn)子由凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動，該方法包括以下步驟用延性鐵制造轉(zhuǎn)子；將轉(zhuǎn)子加熱；對轉(zhuǎn)子在溫度為200-450℃的鹽浴中進行淬火處理；和然后轉(zhuǎn)子被保持在200-450℃的鹽浴爐中，保持5-240分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的螺旋壓縮機轉(zhuǎn)子的制造方法，包括步驟將用延性鐵制造的所述轉(zhuǎn)子在抗氧化環(huán)境中被加熱到800-900℃，在所述淬火處理以后，將轉(zhuǎn)子保持在200-270℃，保持5-30分鐘，和然后沖洗轉(zhuǎn)子。
全文摘要
一種螺旋壓縮機，其中一凹形轉(zhuǎn)子由一電機驅(qū)動，一凸形轉(zhuǎn)子由一凹形轉(zhuǎn)子驅(qū)動。凸形或者凹形轉(zhuǎn)子包括一個由鑄鐵制造并受到表面硬化處理或者包括淬火的熱處理的件。表面硬化處理可以包括硫氮共滲或者滲氮處理。在鑄鐵受到熱處理的情況下，使用奧氏體回火處理。
文檔編號F04C18/16GK1425853SQ0215599
公開日2003年6月25日 申請日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月12日
發(fā)明者肥田毅士, 浦新昌幸, 野澤重和, 大住元博基, 龜谷裕敬, 渡邊淳 申請人:日立空調(diào)系統(tǒng)株式會社