应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承的制作方法
应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，更特别地涉及一种具有特殊纹理(局部纹理)的推力轴承，其应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的主体与非动涡旋盘之间的接触界面上。
[0002]所披露的流体动压轴承的上述局部纹理尤其能够充当润滑剂贮存部以及充当由基于螺旋式机构的流体压缩机的其他元件的磨损产生的可能的磨粒的沉积部。
【背景技术】
[0003]对于熟知本主题的专业人员而言众所周知的是，基于螺旋式机构的流体压缩机或涡旋压缩机包括流体压缩装置，所述流体压缩装置的机构以最早于1905年公开的、更尤其是专利文献US 801182中公开的概念性技术为基础。
[0004]根据该文献，螺旋式机构包括两个类似结构(带有具有基本上螺旋形外形的垂直壁的圆形板)，所述两个类似结构通过一联接装置颠倒地联接在一起(其中，一个圆形板的基本上螺旋形外形的一个垂直壁的顶部变成另一个圆形板的基部，是真正的倒置)。此外，这两个类似结构中的一个还附接至电动马达。
[0005]附接至电动马达的结构命名为动涡旋盘，另一个结构命名为静涡旋盘。
[0006]根据文献US 801182中所描述的基本原理，在动涡旋盘与静涡旋盘之间使用的联接装置包括能够由电动马达的轴的旋转运动为动涡旋盘提供轨道运动的元件。所以，并且根据该构思，动涡旋盘相对于静涡旋盘的轨道运动使得允许动涡旋盘的螺旋形垂直壁连续地且逐渐地改变动涡旋盘的侧向面与静涡旋盘的侧向面之间的接触位置。螺旋形垂直壁的这些接触位置之间的这种连续且逐渐的改变形成连续减小的腔室。因为这些有效腔室可以填充各种不同的流体，所以可以对这些不同的流体进行可能的压缩。
[0007]通常，螺旋式机构和电动马达附接在同一外壳(常常是密闭式外壳)的内部，所以，常见的是通过一刚性结构将它们相互固定，所述刚性结构被称为压缩机主体。
[0008]因此，基于螺旋式机构的流体压缩机的传统实施例在活动部分和固定部分之间建立了多个接触界面。这些接触界面中，重要的是马达的轴与主体的管道之间的接触界面、动涡旋盘和静涡旋盘的顶部和基部之间的接触界面、以及动涡旋盘的下表面与主体的上表面之间的接触界面。
[0009]通常，并且根据现有技术的传统教导，这些接触界面使用流体动压轴承，即在接触界面之间使用润滑流体"腔室〃。这些流体动压轴承的主要目的是减少限定前面所提及的接触界面的元件之间的接触，并且因而减少这些元件之间的磨损。
[0010]当前的现有技术包括无数的专利文献，这些专利文献除了描述流体动压轴承的润滑系统之外，还描述了应用在这些轴承上的构思和优化。
[0011]对于流体压缩机的实施例，尤其是基于螺旋式机构的流体压缩机的实施例，通常应当注意的是，负责润滑所有轴承的润滑流体存储在压缩机的密闭式外壳的内部。压缩机一启动，所述润滑流体就通过电动马达的轴被引导至上述轴承，然后在重力作用下返回到密闭式外壳的〃底部"。
[0012]由此可以看出，在这些实施例中，下轴承都是先于上轴承被润滑。这意味着使用流体动压轴承的接触界面中的一些晚于压缩机的启动，在几秒钟之后进入直接接触。
[0013]可以看出，在这些压缩机的使用寿命期间，某些接触界面势必比其他接触界面磨损更严重。例如，应当注意，动涡旋盘的下表面与主体的上表面之间的接触界面势必比马达的轴与主体的管道之间的接触界面磨损得更快。后者使用流体动压轴承的时间间隔小于前者使用流体动压轴承的时间间隔。
[0014]该方面是明显的负面。对于同一压缩机的接触界面来说，最终的使用寿命是不同的。所以，该压缩机在其一部分部件仍然能用的情况下就可能要更换(或上报维修)。替代性地，该压缩机在其一部分部件损坏的情况下可以继续使用。
[0015]但是，当前现有技术也提供了特别设计用来解决上述负面特性的实施例。
[0016]这些实施例的例子可以在文献US 7329109和JP 2002213374中找到。
[0017]文献US 7329109描述了一种基于螺旋式机构的流体压缩机，其在动涡旋盘和静涡旋盘的顶部与基部之间的接触界面提供了在这些部件中的至少一个中形成的至少一个油保持凹部。上述油保持凹部构造成保存能够在压缩机启动的同时在这些部件之间提供流体动压轴承的一定量的油。此外，该流体动压〃腔室〃还用作涡旋件之间的密封件。
[0018]文献JP 2002213374描述了一种基于螺旋式机构的流体压缩机，其涡旋件的上表面提供了多个凹陷，所述凹陷优化了动涡旋盘和静涡旋盘的顶部与基部之间的接触界面的流体动压轴承。显然，该实施例的目的类似于文献US 7329109中所描述的实施例的目的。
[0019]还存在更多的有关当前现有技术的实施例的例子，它们都试图去解决或至少减轻前述的负面特性。对本发明来说特别相关的是文献US6537045和US 7422423中所描述的实施例。
[0020]文献US 6537045描述了一种基于螺旋式机构的流体压缩机，其动涡旋盘的下表面与主体的上表面之间的接触界面提供了多个具有微米深度的凹部(从30 μπι到150 μπι)。这些凹部特别设计用来优化上述接触界面的流体动压轴承。这些凹部也具有充当润滑流体的预贮存部的目的，并且据称能保存能够在压缩机启动的同时在这些部件之间促进流体动压轴承的一定量的润滑流体。
[0021]无论如何，文献US 6537045中所描述的多个凹部的深度都是太大了。这不允许形成用来提供负载支撑所需的压力场。这是因为，在用于涡旋式压缩机(ISO 10到ISO 68)的带有特定粘度的油膜中，油膜的"高度"(按照流体动压的设定)基本上由凹部的最大深度限定。当该深度大时，通过经典润滑理论的基本原则确定，这种〃高度〃的油膜产生基本上为零的〃支撑压力〃。
[0022]文献US 7422423描述了一种在制冷系统中使用的替代性压缩机。上述压缩机提供了多个在压缩机的活动部件之间存在的〃接触部分"。特别地，这些〃接触部分’是球形凹部，其构造成使其中保持的油产生涡流。还应当注意，上述球形凹部通过加工研磨而成型。此外，文献US 7422423中所述的教导在应用在存在旋转或交替运动的流体动压轴承上时尤其有效。但是，这些实施例不是专门针对存在轨道运动的流体动压轴承而提出的。
[0023]基于上面所解释的内容，很明显，需要开发一种能够优化尤其是在形成特别地基于螺旋式机构的流体压缩机的一部分的元件之间存在轨道运动的接触界面的流体动压轴承的解决方案。
【发明内容】
[0024]所以，本发明的一个目的是提出一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，其能够优化动涡旋盘的下表面和主体的上表面之间的接触界面的流体动压轴承。
[0025]本发明的又一个目的是公开一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，对于局部纹理微腔室的组合效果，其能够产生被称为等效"瑞利(Rayleigh)阶梯〃的效果。
[0026]本发明的又一个目的在于，应用在基于所公开的螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承还应当能够形成用于由压缩机的内部部件在整个寿命期间的磨损产生的磨粒的沉积部，从所涉及的表面之间的接触部移除这些磨粒，从而促进较少相关磨损。
[0027]所公开的本发明的这些及其他目的全部是借助于应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承来实现的。
[0028]依照本发明的原理和目的，所述压缩机包括至少一个密闭式外壳、至少一个电动马达、至少一个主体、至少一个螺旋式机构，所述至少一个螺旋式机构包括至少一个动涡旋盘和至少一个非动涡旋盘。
[0029]并且依照本发明的原理和目的，位于动涡旋盘的下表面和主体的上表面之间的接触界面中的流体动压轴承包括具有带有多个微腔室的表面的至少两个区域，所述至少两个区域由具有大体上光滑表面的区域间隔开。
[0030]在本发明的可能的实施例中，应当强调的是，上述区域可以限定在动涡旋盘的下表面或主体的上表面上。还可以同时限定在动涡旋盘的下表面和主体的上表面上。
[0031]在此，很明显，带有微腔室的区域的总和对应于其所在的区域的30%到80%。上述微腔室还包括磨粒的沉积部。
[0032]应当强调的是，微腔室具有原始规格。在这方面，每个微腔室具有大约Iym到30μπι的深度，5μπι到ΙΟΟμ??的表面区域以及0.0lym到3 0 μ m的边界半径。此外，并且优选地，所述微腔室(21)间隔开Iym到10ym的距离。
[0033]也应当看到，上述微腔室包括具有圆形、椭圆形、或甚至矩形轮廓的表面区域。在后者的情况下，每个包括具有矩形轮廓的表面区域的微腔室包括微通道。
[0034]可选地，还应当提及，至少一个径向通道位于大体上光滑的表面区域中的至少一个上。
【附图说明】
[0035]本发明将基于下列图进行详细描述，如下:
[0036]图1以等角透视图示出了依照本发明优选实施例的基于螺旋式机构的流体压缩机主体(block);和
[0037]图2示出了图1的放大细节。
【具体实施方式】
[0038]根据本主题专业人员充分研宄的物理概念，尤其是根据经典润滑理论，已知的是，概念"瑞利阶梯"涉及流体动压力或支撑压力在位于两个活动体之间的润滑流体中的产生。在这点上，当两个相对运动且通过具有合适粘度的流体分开的表面之间存在实体阶梯时，流体动压力的梯度"最大"，这对润滑效率的贡献很大。
[0039]已经发现，文献US 6537045和US 7422423中举例给出的轴承中限定的〃纹理"(凹部的组合)不会获得这种效果。凹部之间的简单间隔不能构成实际的实体阶梯。
[0040]这正是本发明所强调的。本发明公开了带有特殊纹理的流体动压轴承(应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上)。在一般意义上，该特殊纹理来自局部纹理。
[0041]上述局部纹理依照本发明的概念和目的应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的主体与非动涡旋盘之间的接触界面上。
[0042]该及时的解决方案到目前为止当前现有技术中是不存在的，其通过从纹理化区域到非纹理化区域的过渡而形成，其中，由于深度不同，这种过渡形成了产生〃最大〃的流体压力的实体阶梯。
[0043]依照本发明的基本构思，基于螺旋式机构的流体压缩机的主体与非动涡旋盘之间的接触界面的面中只有一个面需要局部纹理化处理。但是，两个面(主体和非动涡旋盘)可以都局部纹理化处理，这不会改变产生上述〃最大〃流体压力的效率。
[0044]在这方面，图1和图2示出了本发明的优选实施例。
[0045]因此，并且依照本发明的优选实施例，公开了一种流体动压轴承(其应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上)，其中，其构成的面之一局部纹理化处理。
[0046]这意味着流体压缩机的主体I在其上表面11上设置有六个纹理化区域2和六个带有大体上光滑表面的区域3。但是，应当强调，这种配置/实施例仅仅是说明性的。事实上，并依照本发明的基本概念，可以看出，区域2的总和对应于其所在的区域的30%到80%。
[0047]区域2中的每一个均提供通过其表面上存在的多个微腔室21限定的纹理。
[0048]优选地，每个微腔室21具有一定的尺寸特征，该尺寸特征能够优化由通常用于流体压缩机轴承润滑的润滑油而来的润滑膜的形成并保持该润滑膜。这意味着上述微腔室21充当一种润滑油存储凹窝。
[0049]更特别地，应当注意，本发明所公开的微腔室21的尺寸特征除了支持润滑膜的形成和保持外，还充当由形成流体压缩机的一部分的金属体之间的直接接触产生的磨粒的沉积部。
[0050]所以，每个微腔室21具有大约I μ m到30 μ m的深度，5 μ m到100 μ m的表面区域以及0.01 μ m到30 μ m的边界半径。
[0051]应当强调，该边界半径决定了压力场中的阶梯。边界半径越大，上述所产生的压力场中的压差将越小。
[0052]此外，还经验证，所述微腔室21间隔开I μm到100 μm的距离。该距离有助于润滑膜保持稳定。
[0053]也应当看到，依照本发明的优选实施例，微腔室21包括具有圆形轮廓的表面区域。
[0054]根据上述内容，应当注意，区域2以其插入在区域3之间的方式联合了每个微腔室21的各个机构，它们共同的效果在这些表面之间产生等效的汇聚效果。该效果等效于润滑膜的负载容量显著增大。表面2和3的高度之间的有效差异建立了明显的压力场。
[0055]在这点上，并且依照本发明的优选实施例，区域2的总和对应于其所在面的面积的 30%到 80%。
[0056]可选地，每个微腔室21还可以包括具有椭圆形轮廓的表面区域，不过，该实施例没有示出。
[0057]此外，并且可选地，每个微腔室21还可以包括具有矩形轮廓的表面区域，从而形成微通道，所述微通道除了同样充当磨粒沉积部之外，同样能够优化润滑膜的形成和保持。
[0058]本文还公开了，不管微腔室21的形式和位置(在压缩机的主体的上表面上或在非动涡旋盘的下表面上)如何，所述微腔室21都可以通过几种已知的生产工艺获得。
[0059]相应地，上述微腔室21优选地利用激光通过研磨制成。在这种情形下，微腔室21可以被特别引导并形成为几乎精确的尺寸。
[0060]可选地，微腔室21还可以利用电解加工通过研磨获得、或甚至通过不带掩模的电化学腐蚀及其他能够改变金属表面的粗糙度的工艺来获得。
[0061]已经描述了本发明的目的的实施例的例子，应当明白，本发明的范围包括其他可能的变化，本发明的范围仅由权利要求的内容限定，包括可能的等效手段。
【主权项】
1.一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，所述压缩机包括至少一个密闭式外壳、至少一个电动马达、至少一个主体(I)、至少一个螺旋式机构，所述至少一个螺旋式机构包括至少一个动涡旋盘和至少一个非动涡旋盘；上述流体动压轴承位于动涡旋盘的下表面与主体(I)的上表面(11)之间的接触界面中，其特征在于，所述流体动压轴承包括: 在多个区域(3)之间间隔开的至少两个区域(2); 所述至少两个区域(2)具有包括多个微腔室(21)的表面； 所述多个区域(3)具有大致光滑的表面； 每个微腔室(21)具有I μ m到30 μ m的深度； 每个微腔室(21)具有5 μ m到100 μ m的表面区域； 每个微腔室(21)具有0.01 μ m到30 μ m的边界半径；和 所述微腔室(21)间隔开Iym到10ym的距离。
2.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，每个微腔室(21)包括具有圆形轮廓的表面区域。
3.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，每个微腔室(21)包括具有椭圆形轮廓的表面区域。
4.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，每个微腔室(21)包括具有矩形轮廓的表面区域。
5.如权利要求4所述的流体动压轴承，其特征在于，包括具有矩形轮廓的表面区域的每个微腔室(21)包括微通道。
6.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，所述至少两个区域(2)和所述多个区域(3)限定在动涡旋盘的下表面上。
7.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，所述至少两个区域(2)和所述多个区域(3)限定在所述主体(I)的上表面(11)上。
8.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，所述至少两个区域(2)和所述多个区域(3)在所述动涡旋盘的下表面和所述主体(I)的上表面(11)上均有限定。
9.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，所述至少两个区域(2)的总和对应于其所在的区域的30%到80%。
10.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，至少一个径向通道(31)位于所述多个区域(3)中的至少一个上。
11.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，所述微腔室(21)还包括磨粒沉积部。
【专利摘要】本发明涉及一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承。上述流体动压轴承坐落于动涡旋盘的下表面与主体(1)的上表面(11)之间的接触界面中，并包括在多个区域(3)之间间隔开的至少两个区域(2)。所述至少两个区域(2)具有包括多个微腔室(21)的表面，所述多个区域(3)具有大体上光滑的表面。
【IPC分类】F16C17-04, F16C27-04, F16C33-10
【公开号】CN104813045
【申请号】CN201380055091
【发明人】F·W·托雷斯, J·D·B·德梅洛
【申请人】惠而浦股份有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年8月22日
【公告号】WO2014040153A1, WO2014040153A8
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，更特别地涉及一种具有特殊纹理(局部纹理)的推力轴承，其应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的主体与非动涡旋盘之间的接触界面上。
[0002]所披露的流体动压轴承的上述局部纹理尤其能够充当润滑剂贮存部以及充当由基于螺旋式机构的流体压缩机的其他元件的磨损产生的可能的磨粒的沉积部。
【背景技术】
[0003]对于熟知本主题的专业人员而言众所周知的是，基于螺旋式机构的流体压缩机或涡旋压缩机包括流体压缩装置，所述流体压缩装置的机构以最早于1905年公开的、更尤其是专利文献US 801182中公开的概念性技术为基础。
[0004]根据该文献，螺旋式机构包括两个类似结构(带有具有基本上螺旋形外形的垂直壁的圆形板)，所述两个类似结构通过一联接装置颠倒地联接在一起(其中，一个圆形板的基本上螺旋形外形的一个垂直壁的顶部变成另一个圆形板的基部，是真正的倒置)。此外，这两个类似结构中的一个还附接至电动马达。
[0005]附接至电动马达的结构命名为动涡旋盘，另一个结构命名为静涡旋盘。
[0006]根据文献US 801182中所描述的基本原理，在动涡旋盘与静涡旋盘之间使用的联接装置包括能够由电动马达的轴的旋转运动为动涡旋盘提供轨道运动的元件。所以，并且根据该构思，动涡旋盘相对于静涡旋盘的轨道运动使得允许动涡旋盘的螺旋形垂直壁连续地且逐渐地改变动涡旋盘的侧向面与静涡旋盘的侧向面之间的接触位置。螺旋形垂直壁的这些接触位置之间的这种连续且逐渐的改变形成连续减小的腔室。因为这些有效腔室可以填充各种不同的流体，所以可以对这些不同的流体进行可能的压缩。
[0007]通常，螺旋式机构和电动马达附接在同一外壳(常常是密闭式外壳)的内部，所以，常见的是通过一刚性结构将它们相互固定，所述刚性结构被称为压缩机主体。
[0008]因此，基于螺旋式机构的流体压缩机的传统实施例在活动部分和固定部分之间建立了多个接触界面。这些接触界面中，重要的是马达的轴与主体的管道之间的接触界面、动涡旋盘和静涡旋盘的顶部和基部之间的接触界面、以及动涡旋盘的下表面与主体的上表面之间的接触界面。
[0009]通常，并且根据现有技术的传统教导，这些接触界面使用流体动压轴承，即在接触界面之间使用润滑流体"腔室〃。这些流体动压轴承的主要目的是减少限定前面所提及的接触界面的元件之间的接触，并且因而减少这些元件之间的磨损。
[0010]当前的现有技术包括无数的专利文献，这些专利文献除了描述流体动压轴承的润滑系统之外，还描述了应用在这些轴承上的构思和优化。
[0011]对于流体压缩机的实施例，尤其是基于螺旋式机构的流体压缩机的实施例，通常应当注意的是，负责润滑所有轴承的润滑流体存储在压缩机的密闭式外壳的内部。压缩机一启动，所述润滑流体就通过电动马达的轴被引导至上述轴承，然后在重力作用下返回到密闭式外壳的〃底部"。
[0012]由此可以看出，在这些实施例中，下轴承都是先于上轴承被润滑。这意味着使用流体动压轴承的接触界面中的一些晚于压缩机的启动，在几秒钟之后进入直接接触。
[0013]可以看出，在这些压缩机的使用寿命期间，某些接触界面势必比其他接触界面磨损更严重。例如，应当注意，动涡旋盘的下表面与主体的上表面之间的接触界面势必比马达的轴与主体的管道之间的接触界面磨损得更快。后者使用流体动压轴承的时间间隔小于前者使用流体动压轴承的时间间隔。
[0014]该方面是明显的负面。对于同一压缩机的接触界面来说，最终的使用寿命是不同的。所以，该压缩机在其一部分部件仍然能用的情况下就可能要更换(或上报维修)。替代性地，该压缩机在其一部分部件损坏的情况下可以继续使用。
[0015]但是，当前现有技术也提供了特别设计用来解决上述负面特性的实施例。
[0016]这些实施例的例子可以在文献US 7329109和JP 2002213374中找到。
[0017]文献US 7329109描述了一种基于螺旋式机构的流体压缩机，其在动涡旋盘和静涡旋盘的顶部与基部之间的接触界面提供了在这些部件中的至少一个中形成的至少一个油保持凹部。上述油保持凹部构造成保存能够在压缩机启动的同时在这些部件之间提供流体动压轴承的一定量的油。此外，该流体动压〃腔室〃还用作涡旋件之间的密封件。
[0018]文献JP 2002213374描述了一种基于螺旋式机构的流体压缩机，其涡旋件的上表面提供了多个凹陷，所述凹陷优化了动涡旋盘和静涡旋盘的顶部与基部之间的接触界面的流体动压轴承。显然，该实施例的目的类似于文献US 7329109中所描述的实施例的目的。
[0019]还存在更多的有关当前现有技术的实施例的例子，它们都试图去解决或至少减轻前述的负面特性。对本发明来说特别相关的是文献US6537045和US 7422423中所描述的实施例。
[0020]文献US 6537045描述了一种基于螺旋式机构的流体压缩机，其动涡旋盘的下表面与主体的上表面之间的接触界面提供了多个具有微米深度的凹部(从30 μπι到150 μπι)。这些凹部特别设计用来优化上述接触界面的流体动压轴承。这些凹部也具有充当润滑流体的预贮存部的目的，并且据称能保存能够在压缩机启动的同时在这些部件之间促进流体动压轴承的一定量的润滑流体。
[0021]无论如何，文献US 6537045中所描述的多个凹部的深度都是太大了。这不允许形成用来提供负载支撑所需的压力场。这是因为，在用于涡旋式压缩机(ISO 10到ISO 68)的带有特定粘度的油膜中，油膜的"高度"(按照流体动压的设定)基本上由凹部的最大深度限定。当该深度大时，通过经典润滑理论的基本原则确定，这种〃高度〃的油膜产生基本上为零的〃支撑压力〃。
[0022]文献US 7422423描述了一种在制冷系统中使用的替代性压缩机。上述压缩机提供了多个在压缩机的活动部件之间存在的〃接触部分"。特别地，这些〃接触部分’是球形凹部，其构造成使其中保持的油产生涡流。还应当注意，上述球形凹部通过加工研磨而成型。此外，文献US 7422423中所述的教导在应用在存在旋转或交替运动的流体动压轴承上时尤其有效。但是，这些实施例不是专门针对存在轨道运动的流体动压轴承而提出的。
[0023]基于上面所解释的内容，很明显，需要开发一种能够优化尤其是在形成特别地基于螺旋式机构的流体压缩机的一部分的元件之间存在轨道运动的接触界面的流体动压轴承的解决方案。
【发明内容】
[0024]所以，本发明的一个目的是提出一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，其能够优化动涡旋盘的下表面和主体的上表面之间的接触界面的流体动压轴承。
[0025]本发明的又一个目的是公开一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，对于局部纹理微腔室的组合效果，其能够产生被称为等效"瑞利(Rayleigh)阶梯〃的效果。
[0026]本发明的又一个目的在于，应用在基于所公开的螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承还应当能够形成用于由压缩机的内部部件在整个寿命期间的磨损产生的磨粒的沉积部，从所涉及的表面之间的接触部移除这些磨粒，从而促进较少相关磨损。
[0027]所公开的本发明的这些及其他目的全部是借助于应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承来实现的。
[0028]依照本发明的原理和目的，所述压缩机包括至少一个密闭式外壳、至少一个电动马达、至少一个主体、至少一个螺旋式机构，所述至少一个螺旋式机构包括至少一个动涡旋盘和至少一个非动涡旋盘。
[0029]并且依照本发明的原理和目的，位于动涡旋盘的下表面和主体的上表面之间的接触界面中的流体动压轴承包括具有带有多个微腔室的表面的至少两个区域，所述至少两个区域由具有大体上光滑表面的区域间隔开。
[0030]在本发明的可能的实施例中，应当强调的是，上述区域可以限定在动涡旋盘的下表面或主体的上表面上。还可以同时限定在动涡旋盘的下表面和主体的上表面上。
[0031]在此，很明显，带有微腔室的区域的总和对应于其所在的区域的30%到80%。上述微腔室还包括磨粒的沉积部。
[0032]应当强调的是，微腔室具有原始规格。在这方面，每个微腔室具有大约Iym到30μπι的深度，5μπι到ΙΟΟμ??的表面区域以及0.0lym到3 0 μ m的边界半径。此外，并且优选地，所述微腔室(21)间隔开Iym到10ym的距离。
[0033]也应当看到，上述微腔室包括具有圆形、椭圆形、或甚至矩形轮廓的表面区域。在后者的情况下，每个包括具有矩形轮廓的表面区域的微腔室包括微通道。
[0034]可选地，还应当提及，至少一个径向通道位于大体上光滑的表面区域中的至少一个上。
【附图说明】
[0035]本发明将基于下列图进行详细描述，如下:
[0036]图1以等角透视图示出了依照本发明优选实施例的基于螺旋式机构的流体压缩机主体(block);和
[0037]图2示出了图1的放大细节。
【具体实施方式】
[0038]根据本主题专业人员充分研宄的物理概念，尤其是根据经典润滑理论，已知的是，概念"瑞利阶梯"涉及流体动压力或支撑压力在位于两个活动体之间的润滑流体中的产生。在这点上，当两个相对运动且通过具有合适粘度的流体分开的表面之间存在实体阶梯时，流体动压力的梯度"最大"，这对润滑效率的贡献很大。
[0039]已经发现，文献US 6537045和US 7422423中举例给出的轴承中限定的〃纹理"(凹部的组合)不会获得这种效果。凹部之间的简单间隔不能构成实际的实体阶梯。
[0040]这正是本发明所强调的。本发明公开了带有特殊纹理的流体动压轴承(应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上)。在一般意义上，该特殊纹理来自局部纹理。
[0041]上述局部纹理依照本发明的概念和目的应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的主体与非动涡旋盘之间的接触界面上。
[0042]该及时的解决方案到目前为止当前现有技术中是不存在的，其通过从纹理化区域到非纹理化区域的过渡而形成，其中，由于深度不同，这种过渡形成了产生〃最大〃的流体压力的实体阶梯。
[0043]依照本发明的基本构思，基于螺旋式机构的流体压缩机的主体与非动涡旋盘之间的接触界面的面中只有一个面需要局部纹理化处理。但是，两个面(主体和非动涡旋盘)可以都局部纹理化处理，这不会改变产生上述〃最大〃流体压力的效率。
[0044]在这方面，图1和图2示出了本发明的优选实施例。
[0045]因此，并且依照本发明的优选实施例，公开了一种流体动压轴承(其应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上)，其中，其构成的面之一局部纹理化处理。
[0046]这意味着流体压缩机的主体I在其上表面11上设置有六个纹理化区域2和六个带有大体上光滑表面的区域3。但是，应当强调，这种配置/实施例仅仅是说明性的。事实上，并依照本发明的基本概念，可以看出，区域2的总和对应于其所在的区域的30%到80%。
[0047]区域2中的每一个均提供通过其表面上存在的多个微腔室21限定的纹理。
[0048]优选地，每个微腔室21具有一定的尺寸特征，该尺寸特征能够优化由通常用于流体压缩机轴承润滑的润滑油而来的润滑膜的形成并保持该润滑膜。这意味着上述微腔室21充当一种润滑油存储凹窝。
[0049]更特别地，应当注意，本发明所公开的微腔室21的尺寸特征除了支持润滑膜的形成和保持外，还充当由形成流体压缩机的一部分的金属体之间的直接接触产生的磨粒的沉积部。
[0050]所以，每个微腔室21具有大约I μ m到30 μ m的深度，5 μ m到100 μ m的表面区域以及0.01 μ m到30 μ m的边界半径。
[0051]应当强调，该边界半径决定了压力场中的阶梯。边界半径越大，上述所产生的压力场中的压差将越小。
[0052]此外，还经验证，所述微腔室21间隔开I μm到100 μm的距离。该距离有助于润滑膜保持稳定。
[0053]也应当看到，依照本发明的优选实施例，微腔室21包括具有圆形轮廓的表面区域。
[0054]根据上述内容，应当注意，区域2以其插入在区域3之间的方式联合了每个微腔室21的各个机构，它们共同的效果在这些表面之间产生等效的汇聚效果。该效果等效于润滑膜的负载容量显著增大。表面2和3的高度之间的有效差异建立了明显的压力场。
[0055]在这点上，并且依照本发明的优选实施例，区域2的总和对应于其所在面的面积的 30%到 80%。
[0056]可选地，每个微腔室21还可以包括具有椭圆形轮廓的表面区域，不过，该实施例没有示出。
[0057]此外，并且可选地，每个微腔室21还可以包括具有矩形轮廓的表面区域，从而形成微通道，所述微通道除了同样充当磨粒沉积部之外，同样能够优化润滑膜的形成和保持。
[0058]本文还公开了，不管微腔室21的形式和位置(在压缩机的主体的上表面上或在非动涡旋盘的下表面上)如何，所述微腔室21都可以通过几种已知的生产工艺获得。
[0059]相应地，上述微腔室21优选地利用激光通过研磨制成。在这种情形下，微腔室21可以被特别引导并形成为几乎精确的尺寸。
[0060]可选地，微腔室21还可以利用电解加工通过研磨获得、或甚至通过不带掩模的电化学腐蚀及其他能够改变金属表面的粗糙度的工艺来获得。
[0061]已经描述了本发明的目的的实施例的例子，应当明白，本发明的范围包括其他可能的变化，本发明的范围仅由权利要求的内容限定，包括可能的等效手段。
【主权项】
1.一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承，所述压缩机包括至少一个密闭式外壳、至少一个电动马达、至少一个主体(I)、至少一个螺旋式机构，所述至少一个螺旋式机构包括至少一个动涡旋盘和至少一个非动涡旋盘；上述流体动压轴承位于动涡旋盘的下表面与主体(I)的上表面(11)之间的接触界面中，其特征在于，所述流体动压轴承包括: 在多个区域(3)之间间隔开的至少两个区域(2); 所述至少两个区域(2)具有包括多个微腔室(21)的表面； 所述多个区域(3)具有大致光滑的表面； 每个微腔室(21)具有I μ m到30 μ m的深度； 每个微腔室(21)具有5 μ m到100 μ m的表面区域； 每个微腔室(21)具有0.01 μ m到30 μ m的边界半径；和 所述微腔室(21)间隔开Iym到10ym的距离。
2.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，每个微腔室(21)包括具有圆形轮廓的表面区域。
3.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，每个微腔室(21)包括具有椭圆形轮廓的表面区域。
4.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，每个微腔室(21)包括具有矩形轮廓的表面区域。
5.如权利要求4所述的流体动压轴承，其特征在于，包括具有矩形轮廓的表面区域的每个微腔室(21)包括微通道。
6.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，所述至少两个区域(2)和所述多个区域(3)限定在动涡旋盘的下表面上。
7.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，所述至少两个区域(2)和所述多个区域(3)限定在所述主体(I)的上表面(11)上。
8.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，所述至少两个区域(2)和所述多个区域(3)在所述动涡旋盘的下表面和所述主体(I)的上表面(11)上均有限定。
9.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，所述至少两个区域(2)的总和对应于其所在的区域的30%到80%。
10.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，至少一个径向通道(31)位于所述多个区域(3)中的至少一个上。
11.如权利要求1所述的流体动压轴承，其特征在于，所述微腔室(21)还包括磨粒沉积部。
【专利摘要】本发明涉及一种应用在基于螺旋式机构的流体压缩机的接触界面上的流体动压轴承。上述流体动压轴承坐落于动涡旋盘的下表面与主体(1)的上表面(11)之间的接触界面中，并包括在多个区域(3)之间间隔开的至少两个区域(2)。所述至少两个区域(2)具有包括多个微腔室(21)的表面，所述多个区域(3)具有大体上光滑的表面。
【IPC分类】F16C17-04, F16C27-04, F16C33-10
【公开号】CN104813045
【申请号】CN201380055091
【发明人】F·W·托雷斯, J·D·B·德梅洛
【申请人】惠而浦股份有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年8月22日
【公告号】WO2014040153A1, WO2014040153A8
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