具有流体输送特征的晶格芯部增材制造的压缩机部件制造技术

提供了一种轻质高强度压缩机部件，其具有至少一个通过增材制造形成的流体输送特征。该部件可以具有至少一个内部区域，至少一个内部区域包括具有多个重复晶胞的晶格结构。在晶格结构上方设置有实心表面。包括晶格结构的内部区域具有至少一个流体输送特征，所述至少一个流体输送特征用于允许流体流动通过轻质高强度压缩机部件的本体部分。流体输送特征可以是用于将流体如制冷剂和/或润滑油输送通过该部件的流动通路、流体输送端口、多孔流体输送特征等。还提供了通过增材制造工艺制造这种压缩机部件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有流体输送特征的晶格芯部增材制造的压缩机部件相关申请的交叉引用本申请要求于2016年12月1日提交的美国实用专利申请No.15/366，967的优先权并且还要求于2015年12月23日提交的美国临时申请No.62/387，117的权益。以上申请的全部公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及用于压缩机的改进的部件，其具有通过增材制造产生的一体形成式流体输送特征。
技术介绍
该部分提供了涉及本公开内容的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。可以在加热系统及冷却系统和/或其他工作流体循环系统中使用压缩机以压缩工作流体(例如，制冷剂)并使其循环通过具有热交换器和膨胀装置的回路。压缩机的高效且可靠的运行是期望的以确保安装有该压缩机的系统能够有效地且高效地提供冷却和/或加热效果。为了提高这些类型的机器的操作效率和容量，可以使用容量调节(例如，可变容积比(VVR)系统)或蒸汽或液体注入端口。这种系统设计通常在选定的压缩机部件内引入流体输送端口和通道。制造涡旋部件的典型方法，如坯料加工、铸造和锻造，并不总是有助于形成各种注入端口和曲折或复杂的内部通道。这些制造方法可能需要组装单独的零部件并对特征进行后加工来保持所需的尺寸公差。此外，压缩机在运行期间通常需要可靠的润滑。典型的压缩机采用在压缩机内循环的润滑油，用于对包括各种推力表面的运动零部件提供润滑。润滑剂槽可设置在压缩机壳体内以储存润滑油。油通常与制冷剂混合，从而在压缩机内产生经处理的工作流体。润滑油可以与工作流体一起流过压缩机的压缩机构并且流入压缩机的排放压力区域。在排放压力区域中，一些或所有润滑剂与工作流体分离并返回至润滑剂槽。随后润滑剂通过压缩机进行再循环，并且可以与抽吸到压缩机的吸入压力区域中的工作流体相互作用。在压缩机运行期间，这种系统依靠足够的润滑油流到各种运动零部件，以提供足够的润滑。期望确保尤其是在高负荷条件下在可以不暴露于高流速的润滑油的运动零部件之间的区域中进行充分润滑。因此，期望开发强度高、重量轻的压缩机部件，这种压缩机部件可具有一体形成的流体输送特征如复杂的通道和端口，以改善压缩机运行期间的流体输送(例如，制冷剂或工作流体或润滑油)，从而提高压缩机性能和效率并且降低制造过程的复杂性。
技术实现思路
该部分提供了本公开内容的总体概述，而非对其全部范围或其所有特征的全面公开。在某些变型中，本公开提供了具有至少一个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件。轻质高强度压缩机部件具有本体部分，该本体部分具有包括晶格结构的至少一个内部区域。晶格结构包括通过增材制造形成的多个晶胞。在晶格结构上方设置有表面。本体部分还包括至少一个流体输送特征，所述至少一个流体输送特征用于促使流体流动通过轻质高强度压缩机部件的本体部分。在其他变型中，本公开提供了具有至少一个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件。压缩机部件包括本体部分，该本体部分具有至少一个内部区域，所述至少一个内部区域包括形成在其中的晶格结构。晶格结构包括通过增材制造形成的多个晶胞。在晶格结构上方设置有表面。内部区域包括至少一个流体输送通路，所述至少一个流体输送通路用于允许润滑油流动通过轻质高强度压缩机部件的本体部分。在其他变型中，本公开提供了一种制造具有至少一个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件的方法。该方法包括以预定模式将能量施加至粉末前体，以经由增材制造工艺产生熔合实心结构。熔合实心结构限定具有形成在内部区域中的晶格结构的压缩机部件。内部区域包括至少一个流体输送特征，所述至少一个流体输送特征用于允许流体流动通过轻质高强度压缩机部件的内部区域。在另一变型中，本公开提供了具有至少一个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件。压缩机部件具有本体部分，该本体部分包括通过增材制造形成的至少一个流体输送特征，该至少一个流体输送特征促使流体经由流体输送特征流动通过本体部分。本概述中的描述和具体示例仅意在说明的目的而非意在限制本公开的范围。附图说明本文描述的附图仅用于说明选定的实施方式而非所有可能的实现方式的目的，并且这些附图不意在限制本公开的范围。图1示出了根据本公开的某些原理的经由增材制造形成的示例性晶格结构的截面图。图2A至图2K示出了用于结合到根据本公开的某些原理的经由增材制造形成的晶格结构中的代表性的不同结点的立体图。图3A至图3H示出了用于结合到根据本公开的某些变型的高强度轻质压缩机部件中的示例性的不同晶格结构的侧视图。图4A至图4D示出了使晶格结构的单元晶胞内的密度变化，该晶格结构用于结合到高强度轻质压缩机部件中以形成具有更高水平的增强和强度的区域。图4A是晶格结构的侧视图，而图4B至图4D是俯视截面图和侧视截面图。图5示出了根据本公开的某些原理的经由增材制造形成的另一示例性晶格结构的截面图，其中，单元晶胞的尺寸在晶格结构内发生变化，并且因此晶胞密度在晶格结构内发生变化。图6是穿过具有常规设计的涡旋压缩机的中央的截面图，其示出了示例性的常规制冷剂涡旋压缩机500。图7是下轴承座组件的截面图，其中，该下轴承座组件由经由常规制造技术制成的实心结构形成。图8是根据本公开的某些方面形成的包括一个或更多个内部晶格结构和流体输送特征的高强度轻质的下轴承座组件。图9A至图9C示出了具有根据本公开的某些方面的不同示例性晶格结构和流体输送特征的高强度轻质的主轴承座的侧视图。图9A示出了主轴承座的侧视截面图，该主轴承座具有通向推力表面的油输送通道。图9B示出了主轴承座的侧视截面图，该主轴承座具有油输送通道，该油输送通道朝向对应于推力表面的多孔流体输送区域敞开。图9C示出了主轴承座的侧视截面图，该主轴承座具有穿过主轴承座的本体的多孔油输送通道。图10A至图10D示出了根据本公开制成的高强度轻质的涡旋压缩机部件的替代性变型。图10A是高强度轻质的动涡旋压缩机部件的平面图，而图10B是具有通过增材制造形成在其中的晶格结构和多个流体输送特征的同一压缩机部件的侧视图，其中，流体输送特征包括吸入端口和排放端口。图10C是高强度、轻质的定涡旋压缩机部件的平面图，而图10D是具有通过增材制造形成在其中的晶格结构和多个流体输送特征的同一压缩机部件的侧视图，其中，流体输送特征包括吸入端口和排放端口。图11A至图11G示出了根据本公开制造的高强度轻质的动涡旋压缩机部件的替代变型的侧视图，所述动涡旋压缩机部件经由增材制造形成并且具有至少一个流体输送特征。在图11A中，高强度轻质的动涡旋压缩机部件具有通过增材制造形成于其中的晶格结构和用于将润滑注入到压缩机构中的油输送特征。在增材制造之后，多个松散的残留颗粒保留在晶格结构的空隙区域中。在图11B中，高强度轻质的动涡旋压缩机部件还具有通过增材制造形成于其中的晶格结构和油输送特征，该油输送特征用于将润滑注入到压缩机构中，而所述动涡旋压缩机部件还具有设置在动涡旋部件的表面中的移除孔，使得在增材制造之后，可以通过移除孔移除松散的残留颗粒来清空晶格结构中的空隙区域。图11C和11D是高强度轻质的动涡旋压缩机部件的替代变型的平面图和侧视图，所述动涡旋压缩机部件的替代变型具有晶格结构和用于润滑十字滑块联轴器键的接口的至少两个油输送通道，而还具有设置在动涡旋部件的表面中的移除孔。在通过移除孔移除松散的残留颗粒之后，晶格中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于压缩机的具有至少一个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件，所述轻质高强度压缩机部件包括：本体部分，所述本体部分具有至少一个内部区域，所述至少一个内部区域包括晶格结构和布置在所述晶格结构上的表面，所述晶格结构包括经由增材制造形成的多个晶胞，其中，所述本体部分包括用于促使流体流动通过所述轻质高强度压缩机部件的所述本体部分的至少一个流体输送特征。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 US 62/387,117;2016.12.01 US 15/366,9671.一种用于压缩机的具有至少一个流体输送特征的轻质高强度压缩机部件，所述轻质高强度压缩机部件包括：本体部分，所述本体部分具有至少一个内部区域，所述至少一个内部区域包括晶格结构和布置在所述晶格结构上的表面，所述晶格结构包括经由增材制造形成的多个晶胞，其中，所述本体部分包括用于促使流体流动通过所述轻质高强度压缩机部件的所述本体部分的至少一个流体输送特征。2.根据权利要求1所述的轻质高强度压缩机部件，其中，所述至少一个流体输送特征是用于在所述压缩机部件内的流体连通的开放通路。3.根据权利要求2所述的轻质高强度压缩机部件，其中，所述开放通路的至少一部分形成在所述晶格结构内并且通过实心内壁与所述晶格结构分离。4.根据权利要求2所述的轻质高强度压缩机部件，其中，所述开放通路允许润滑油或制冷剂的流动。5.根据权利要求1所述的轻质高强度压缩机部件，其中，至少一个流体输送特征包括流体输送端口，所述流体输送端口连接到提供所述压缩机部件内的流体连通的至少一个通路。6.根据权利要求1所述的轻质高强度压缩机部件，其中，至少一个流体输送特征包括选自以下各项组成的组的流体输送端口：泄放孔、蒸汽喷射端口、液体喷射端口、阀放置端口、调节端口、压力给送端口、可变容积比端口、排放端口、吸入端口及它们的组合。7.根据权利要求1所述的轻质高强度压缩机部件，其中，所述至少一个流体输送特征的至少一个区域包括多孔材料。8.根据权利要求7所述的轻质高强度压缩机部件，其中，所述多孔材料包括具有第一平均孔尺寸的第一区域和具有第二平均孔尺寸的第二区域，其中，所述第二平均孔尺寸小于所述第一平均孔尺寸。9.根据权利要求1所述的轻质高强度压缩机部件，其中，所述晶格结构的所述多个晶胞中的每个晶胞包括结点，所述结点具有选自以下各项组成的组的形状：球体、包括一个或更多个平坦表面区域的改型球体、包括柱的球体、圆锥体、双锥体、金字塔形、菱形、星形、立方体、多面体、不规则的不对称球形，以及它们的组合。10.根据权利要求1所述的轻质高强度压缩机部件，其中，所述多个晶胞包括具有第一结点的第一晶胞以及具有第二结点的第二相邻晶胞，其中，所述第一结点通过至少一个连接结构连接至所述第二结点。11.根据权利要求1所述的轻质高强度压缩机部件，其中，所述晶格结构的所述多个晶胞中的每个晶胞的最大平均尺寸大于等于约0.1mm至小于等于约10mm。12.根据权利要求1所述的轻质高强度压缩机部件，其中，所述多个晶胞包括具有第一最大平均尺寸的第一晶胞和具有第二最大尺寸的第二晶胞，其中，所述第一最大平均尺寸和所述第二最大平均尺寸彼此不同以提供具有不同晶胞密度的晶格结构。13.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·J·斯坎卡勒罗，罗贝特·C·斯托弗，
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