具有改性的梢端设计的粉末金属涡旋件制造技术

技术编号:15107188 阅读:144 留言:0更新日期:2017-04-08 19:28
提供了用于涡旋压缩机的涡旋构件,该涡旋构件通过一个或更多个接近净形状的粉末金属工艺整体地制成或由部段装配在一起而部分地制成。在某些变型中,涡旋构件的渐开线涡旋部具有改性的末端端部区域。末端端部区域可以包括烧结态的耦接特征,该烧结态的耦接特征包括形成用于在压缩机操作期间接触对置涡旋构件的接触表面的梢端部件。梢端部件可以是由烧结态的耦接特征接纳的梢端密封部或梢端帽。梢端帽可以烧结-结合至末端端部区域,或者以其他方式耦接至末端端部区域。在其他变型中,末端端部区域可以包括第二材料,该第二材料含有摩擦学材料,其形成接触表面。还提供了制造用于涡旋压缩机的这种涡旋构件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年9月26日提交的美国专利技术专利申请No.14/498,316的优先权,并且还要求于2013年9月30日提交的美国临时申请No.61/884,462的权益。上述申请的全部公开内容通过参引并入本文中。
本公开总体上涉及压缩机,并且更具体地涉及压缩机的具有一体形成的梢端密封部的涡旋部件以及用于制造这种压缩机的方法。
技术介绍
有若干因素影响涡旋压缩机的性能。这些因素中的一个因素是在操作期间在压缩机构(或涡旋件)中发生的泄漏量。涡旋压缩机通常具有各自限定渐开线涡旋部的两个涡旋构件,所述两个渐开线涡旋部相互啮合在一起以限定密封腔。涡旋件自身遵循这样的运动路径,该运动路径允许涡旋件的渐开线部从渐开线涡旋部的外部区域(或入口)捕获密封腔并且将该密封腔传递至渐开线涡旋部的中央区域(或出口)。这些流体腔在其从入口传递至出口时尺寸减小并压缩。一旦腔到达渐开线的毂(出口),流体腔就将处于其体积最小且压力最大的状态,并且因此,流体腔会被排出至输送系统。然而,压缩腔中的压缩制冷剂的压力以及部件部分的制造公差会引起涡旋构件的轻微的径向分离并导致前述泄漏。对抵消在压缩机操作期间施加至涡旋构件的分开力并且因此使这种可能的泄漏最小化进行的努力已导致若干不同类型的压缩机设计的发展用来提高柔顺性(compliance)。涡旋压缩机中的涡旋构件可以朝向彼此轴向地预加载或以其他方式承受足r>以抵抗动态分开力的力,以有利于轴向柔顺性并使分离最小化。例如,一些压缩机可以具有加压的“高侧部”,使得在一个或两个涡旋构件的背侧部上利用排出压力来产生与分离力相反的力。在其他常规的压缩机设计中,相应的定涡旋构件和动涡旋构件两者都能够轴向移动或“浮动”并通过偏置装置朝向彼此偏置,例如使涡旋部件的一个或两个背表面承受排出压力和吸入压力的组合。然而,即使有这种常规的偏置机构,压缩机腔中的泄漏仍有可能发生。这种泄漏不期望地导致压缩机所做的功增加。因此,可以通过借助于改进两个相互啮合的渐开线之间的腔密封和/或涡旋压缩机中的其他密封界面处的腔密封使这种可能泄漏最小化或消除这种可能泄漏来提高压缩机的性能。本部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息,并且本部分中的陈述可以不构成现有技术。更多应用领域将从本文中所提供的描述中变得明显。应当理解的是,尽管描述和具体示例指示本教导的优选实施方案,但是这些描述和具体示例仅意在说明的目的而不意在限制本公开的范围。
技术实现思路
本部分提供本公开的总体概述,本部分不是本公开的全部范围或本公开的所有特征的全面公开。在各个方面中,本公开提供了用于涡旋压缩机的改进的涡旋构件以及用于制造这种改进的涡旋构件的方法。在某些方面中,本公开提供了一种涡旋构件,该涡旋构件包括渐开线涡旋部和基板部。涡旋构件包含烧结的粉末金属材料。渐开线涡旋部限定包括烧结态的耦接特征的末端端部区域。渐开线涡旋部的末端端部区域包括形成用于在压缩机操作期间接触对置涡旋构件的接触表面的梢端部件。梢端部件可以包括形成用于在压缩机操作期间接触对置涡旋构件的接触表面的梢端密封部件或梢端帽部件(或者梢端密封部件和梢端帽部件两者)。渐开线涡旋部的这种改性的末端端部区域能够在提供优良的轴向密封的同时承受严格的压缩机操作条件期间的磨损。在其他变型中,提供了一种涡旋构件,该涡旋构件包括渐开线涡旋部和基板部。涡旋构件包含第一烧结的粉末金属材料。此外,渐开线涡旋部限定包含第二材料的改性的末端端部区域,该第二材料包含至少一种摩擦学材料。该第二材料形成能够在压缩机操作期间接触对置涡旋构件的对置表面并承受磨损的接触表面。同样地,渐开线涡旋部的这种改性的末端端部区域能够在提供较少的磨损和摩擦损耗的优良的轴向密封的同时承受严格的压缩机操作条件期间的磨损。在另一些其他变型中,用于形成涡旋构件的方法包括将包含铁合金的金属粉末金属材料引入到限定具有下述形状的腔的模具中,所述形状限定涡旋构件的渐开线涡旋部。该方法还包括将混合物压制到模具中以形成渐开线涡旋构件生坯,渐开线涡旋构件生坯包括渐开线涡旋部,渐开线涡旋部限定具有耦接表面特征的末端端部。在某些方面中,耦接特征能够接纳形成用于在压缩机操作期间接触对置涡旋构件的接触表面的梢端部件。在某些变形中,梢端部件可以是梢端密封部件或梢端帽部件。接下来,将渐开线涡旋构件生坯从模具移除。随后对渐开线涡旋构件生坯进行烧结以形成包括烧结态的耦接特征的渐开线涡旋部。在另一些其他方面中,本公开提供了制造涡旋构件的其他方法,该方法包括通过在限定具有限定渐开线涡旋部和基板部的形状的模具中对第一粉末金属材料进行烧结来形成限定渐开线涡旋部和基板部的涡旋构件。涡旋构件包含第一烧结的粉末金属材料。涡旋构件的渐开线涡旋部限定末端端部区域,该末端端部区域还包括含有摩擦学材料的第二材料,该第二材料形成用于在压缩机操作期间接触对置涡旋构件的接触表面。更多应用领域将从本文中提供的描述中变得明显。本概述中的描述和具体示例仅意在说明的目的而不意在限制本公开的范围。附图说明本文中描述的附图仅用于说明的目的而不意在以任何方式限制本公开的范围。图1表示形成在一对渐开线涡旋构件之间的流体腔的密封关系;图2表示根据本公开的教导的涡旋构件的立体图;图3表示图2中示出的涡旋部件的俯视图;图4表示图2和图3中示出的涡旋部件的截面图;图5A至图5F示出了根据本教示的一些原则制备的用于涡旋压缩机部件的各种梢端部件的改型。图5A至图5C的实施方案表示包括图4中示出的涡旋部件的渐开线涡旋部的梢端密封部的可选的梢端部件设计,而图5D至图5F表示包括位于根据本教导的一些原则制备的涡旋部件的渐开线涡旋部上的梢端帽的末端梢端部件的替代性实施方式;图6表示根据本公开的教导的替代性涡旋部件的结构的立体图;以及图7表示涡旋压缩机中的如图1中示出的所述一对渐开线涡旋构件那样的定涡旋构件和动涡旋构件的组合件的截面图。具体实施方案以下描述在本质上仅为示例性的而不意在限制本公开、应用或用途。应当理解的是,在整个附图中,对应的附图标记表示相似的或对应的部分和特征。“一”、“一个”、“该”、“至少一个”和“一个或更多个”可互换地用来指示:项目中的至少一个项目存在,多个这种项目都可以存在。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是开放性的并因此特指所述的特征本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种涡旋构件,包括:包含烧结的粉末金属材料的基板部和渐开线涡旋部,其中所述渐开线涡旋部限定末端端部区域,所述末端端部区域限定烧结态的耦接特征,并且所述渐开线涡旋部包括形成用于在压缩机操作期间接触对置涡旋构件的接触表面的梢端部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 US 61/884,462;2014.09.26 US 14/498,3161.一种涡旋构件,包括:
包含烧结的粉末金属材料的基板部和渐开线涡旋部,其中所述渐开线
涡旋部限定末端端部区域,所述末端端部区域限定烧结态的耦接特征,并
且所述渐开线涡旋部包括形成用于在压缩机操作期间接触对置涡旋构件
的接触表面的梢端部件。
2.根据权利要求1所述的涡旋构件,其中所述烧结态的耦接特征选自
凹槽、脊状部、突出部、凸缘、平坦磨损表面,及其组合。
3.根据权利要求1所述的涡旋构件,其中所述梢端部件包括梢端密封
部,并且所述烧结态的耦接特征为限定用以接纳所述梢端密封部的至少一
个渐缩壁的凹槽。
4.根据权利要求1所述的涡旋构件,其中所述梢端部件烧结结合至所
述烧结态的耦接特征。
5.根据权利要求1所述的涡旋构件,其中所述梢端部件包含摩擦学材
料。
6.权利要求5所述的涡旋构件,其中所述摩擦学材料选自金属颗粒、
非金属颗粒、天然碳基颗粒、合成碳基颗粒、金属间化合物颗粒、纳米陶
瓷微粒、宏观陶瓷颗粒,及其组合。
7.根据权利要求5所述的涡旋构件,其中所述摩擦学材料选自六方氮
化硼、二硫化钼、二硫化钨、氟化石墨、硫化铁、氧化铝、碳化硅、碳纤
维、二氧化硅、金刚石、石墨、锡、银、铋,及其组合。
8.根据权利要求1所述的涡旋构件,其中所述烧结的粉末金属材料包
含:
第一合金,所述第一合金包含大于或等于约1.5重量%至小于或等于
约3.9重量%的铜、大于或等于约0.6重量%至小于或等于约0.9重量%的
碳,余量为铁;或
第二合金,所述第二合金包含大于或等于约1.5重量%至小于或等于
约3.9重量%的铜、大于或等于约0.4重量%至小于或等于约0.6重量%的
碳,余量为铁。
9.根据权利要求1所述的涡旋构件,其中所述烧结的粉末金属材料由

\t包含多个具有不规则形态的金属颗粒的金属粉末形成。
10.一种涡旋构件,包括:
渐开线涡旋部和基板部,其中所述涡旋构件包含第一烧结的粉末金属
材料,并且所述渐开线涡旋部限定改性的末端端部区域,所述改性的末端
端部区域包括含有至少一种摩擦学材料的第二材料,其中所述第二材料形
成能够接触对置涡旋构件的对置表面的接触表面。
11.根据权利要求10所述的涡旋构件,其中所述第二材料包含在烧结
之前添加有所述至少一种摩擦学材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员:罗贝特·C·斯托弗马克·J·斯坎卡勒罗让吕克·M·卡伊拉特
申请(专利权)人:艾默生环境优化技术有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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