用于壓縮機(jī)的注入模制密封件的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年7月23日提交的美國發(fā)明申請No. 13/948,226的優(yōu)先權(quán)以 及于2012年7月23日提交的美國臨時申請No. 61/674,713的權(quán)益。以上申請的全部公開 內(nèi)容在此通過參引合并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開涉及改進(jìn)的密封件設(shè)計，并且更具體地涉及用于渦旋壓縮機(jī)的新的注入模 制浮動密封件設(shè)計以及用于制作這種密封件的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 本部分提供了涉及本公開的背景信息，這些背景信息不一定為現(xiàn)有技術(shù)。
[0005] 總體來說的渦旋機(jī)器以及更具體的渦旋壓縮機(jī)通常置于密封的殼體中，該密封的 殼體限定一個室，室內(nèi)置有工作流體。殼體內(nèi)的間隔件通常將室劃分為排放壓力區(qū)域和抽 吸壓力區(qū)域。在低壓側(cè)布置中，渦旋組件位于抽吸壓力區(qū)域內(nèi)以便壓縮工作流體。通常，這 些渦旋組件包括一對相互嚙合的螺旋形漸開線部，所述螺旋形漸開線部中的一者或兩者相 對于彼此繞動，以便限定一個或更多個移動的室，在所述移動的室從外抽吸端口朝向中央 排放端口行進(jìn)時所述移動室的尺寸逐漸地減小。通常設(shè)置有電動馬達(dá)，該電動馬達(dá)操作成 引起該相對繞動運(yùn)動。
[0006] 位于殼體內(nèi)的間隔件允許離開渦旋組件的中央排放端口的經(jīng)壓縮的流體進(jìn)入殼 體內(nèi)的排放壓力區(qū)域而同時維持排放壓力區(qū)域與抽吸壓力區(qū)域之間的完整性。間隔件通常 包括密封件，諸如浮動密封組件。密封件與間隔件相互作用，并且與限定中央排放端口的渦 旋構(gòu)件相互作用，以維持壓縮機(jī)內(nèi)的壓差。常規(guī)空氣調(diào)節(jié)渦旋壓縮機(jī)通常依賴浮動密封組 件的能力以在壓縮機(jī)操作期間通過諸如間隔板（例如，消聲板）的間隔件的一部分或殼體 形成金屬/金屬面密封。該密封接合提供了壓縮機(jī)的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間的分隔。該密封 在穩(wěn)態(tài)溫度通常高達(dá)120°C以上的少量潤滑的熱環(huán)境中產(chǎn)生。這種浮動密封組件暴露至惡 劣環(huán)境條件以及壓差中，并且因而潛在地受到過度地磨損。本教示提供了具有更大的耐用 性并且提高了抗磨損性能的改進(jìn)的浮動密封件設(shè)計。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本部分提供了本公開的大致概要，并非對其全部范圍或其全部特征的全面公開。
[0008] 本公開提供了用于壓縮機(jī)的密封組件中的創(chuàng)新的密封部件。在某些變體中，壓縮 機(jī)為渦旋壓縮機(jī)。在一個變體中，提供了用于壓縮機(jī)的密封組件。該密封組件包括預(yù)成型 的密封板和包覆模制在該預(yù)成型的密封板的一個區(qū)域上的模制部。模制部包括聚合物和至 少一種增強(qiáng)或潤滑顆粒。在某些方面中，聚合物為熱塑性聚合物。模制部也限定了面密封 接觸表面。
[0009] 在其他變體中，本公開提供了渦旋壓縮機(jī)，該渦旋壓縮機(jī)包括第一定渦旋構(gòu)件，該 第一定渦旋構(gòu)件具有限定第一側(cè)和與第一側(cè)相反的第二側(cè)的基板。第一側(cè)包括從基板延伸 的漸開線部。第二側(cè)包括腔體，在該腔體內(nèi)設(shè)置有浮動密封組件。浮動密封組件包括預(yù)成 型的密封板和包覆模制到該預(yù)成型的密封板的一個區(qū)域上的模制部。模制部包括聚合物和 至少一種增強(qiáng)或潤滑顆粒。在某些方面中，聚合物為熱塑性聚合物。模制部還限定了面密 封接觸表面。渦旋壓縮機(jī)還包括位于間隔板（例如，消聲板）或內(nèi)間隔件上的磨損表面，可 包括壓縮機(jī)的殼體上的磨損表面，該磨損表面與模制部的面密封接觸表面的至少一個區(qū)域 相接。
[0010] 在其他變體中，提供了形成用于渦旋壓縮機(jī)的密封部件的方法。在某些變體中，制 造用于渦旋壓縮機(jī)的密封組件的方法可選地包括將限定至少一個鎖定特征的預(yù)成型的密 封板置于模具型腔中。模具型腔內(nèi)鄰近該至少一個鎖定特征處存在一個或更多個空隙區(qū) 域。該方法也包括將包括樹脂和至少一種增強(qiáng)或潤滑顆粒的復(fù)合前體材料注入模制到模具 型腔中的一個或更多個空隙區(qū)域中。在某些方面中，樹脂為熱塑性樹脂。前體材料被固化 以形成限定附接至密封板的模制部的復(fù)合材料。
[0011] 其他適用領(lǐng)域從文中提供的描述中將變得明顯。在本概要中的描述和具體示例意 在僅出于說明的目的，并非意在限定本公開的范圍。此外，以上關(guān)于本發(fā)明的任何特定的一 個或更多個敘述的方面提供的以及以下關(guān)于本發(fā)明或權(quán)利要求的任何特定的一個或更多 個陳述的方面所描述和示例的細(xì)節(jié)、示例和優(yōu)選考慮同等地適用于本發(fā)明的所有方面。
【附圖說明】
[0012] 本文中描述的附圖僅出于對所選擇的實施方式而非所有可能的實現(xiàn)方式的說明 性的目的而并非意在限制本公開的范圍。
[0013] 圖1為通過具有常規(guī)設(shè)計的渦旋壓縮機(jī)的中央的剖視圖；
[0014] 圖2為示出如圖1中的浮動密封組件的局部剖視圖；
[0015] 圖3為示出形成如圖1中的浮動密封組件的一部分的上密封板的平面圖；
[0016] 圖4為通過具有根據(jù)本公開的某些方面的設(shè)計的渦旋壓縮機(jī)的中央的局部剖視 圖；
[0017] 圖5為如圖4中的渦旋壓縮機(jī)的頂部的詳細(xì)截面圖；
[0018] 圖6為包括如圖4至圖5中示出的根據(jù)本公開的某些方面的密封板和模制頂部的 密封組件的局部剖視圖；
[0019] 圖7A至圖7C示出根據(jù)本公開的某些方面形成某些密封組件部件的中間步驟。圖 7A示出近成型的粉末金屬上密封板。圖7B示出機(jī)加工的周向槽，該周向槽限定用作鎖定特 征的居中地設(shè)置的環(huán)形突出部。圖7C示出包括上密封板的最終密封組件產(chǎn)品，模制部包覆 模制至上密封板的周向槽（和鎖定特征）；
[0020] 圖8為根據(jù)本公開的某些替代性變體的包括密封板和模制頂部的密封組件的詳 細(xì)剖視圖；
[0021] 圖9為根據(jù)本公開的某些方面的包括密封板和模制頂部的密封組件的剖視圖，其 中，密封板具有圍繞該密封板中的居中設(shè)置的開口周向地間隔開的多個縱向通道鎖定特 征；
[0022] 圖10為根據(jù)本公開的某些變體的包括密封板和模制頂部的密封組件的剖視圖， 其中，密封板限定了圍繞該密封板中的居中設(shè)置的開口而設(shè)置的橫向延伸環(huán)形突出部鎖定 特征；
[0023] 圖IlA至圖IlB分別示出了根據(jù)本公開的某些實施方式的具有密封板和模制部的 密封組件的俯視圖和仰視圖，其中，密封板限定圍繞密封板中的居中設(shè)置的開口周向地間 隔開的多個通道，所述多個通道終止于翼鎖定特征；
[0024] 圖12A至圖12B示出了根據(jù)本公開的某些替代性方面的包括上密封板的密封組件 的剖視圖，該上密封板聯(lián)接至下密封板并且具有模制頂部，其中，該密封板限定周向凸緣作 為鎖定特征，并且其中，模制部延伸至夾置在上密封板與下密封板之間的尖端密封件。圖 12B為圖12A的一部分的詳細(xì)視圖；
[0025] 圖13示出根據(jù)本公開的某些變體的包括密封板和模制頂部的密封組件的剖視 圖，其中，密封板限定圍繞在密封板中的居中設(shè)置的開口形成的周向肩部鎖定特征，并且其 中，模制部為坐置在該周向肩部鎖定特征上的環(huán)；
[0026] 圖14示出根據(jù)本教示的某些方面的各種復(fù)合材料候選物的比較性壓縮應(yīng)力測試 (示出在300°F時壓縮應(yīng)力（磅每平方英寸）與壓縮應(yīng)變（％));以及
[0027] 圖15示出根據(jù)本教示的某些方面的各種復(fù)合材料候選物的比較性磨損測試（示 出平均磨損（每英寸）與測試持續(xù)時間（小時））。
[0028] 貫穿多幅附圖，對應(yīng)的附圖標(biāo)記表示對應(yīng)的部件。
【具體實施方式】
[0029] 現(xiàn)在將參照附圖更全面地描述示例性實施方式。
[0030] 提供了示例性實施方式使得本公開將透徹地、并且將全面地向本領(lǐng)域的技術(shù)人員 傳達(dá)范圍。闡述了諸如具體部件、裝置和方法的示例之類的數(shù)個具體細(xì)節(jié)，以提供本公開的 實施方式的透徹的理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是無需使用具體的細(xì)節(jié)，那些示 例性實施方式可以以許多不同的形式來實施并且那些示例性實施方式均不應(yīng)被解釋為限 制了本公開的范圍。在一些示例性實施方式中，眾所周知的處理、眾所周知的裝置結(jié)構(gòu)以及 眾所周知的技術(shù)并未詳細(xì)地描述。
[0031] 本文中使用的術(shù)語僅出于描述特定示例性實施方式的目的，并非意在限制。如在 本文中使用的，單數(shù)形式"一"、"一個"以及"所述"可以意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文 中另外有明確的指示。術(shù)語"包括"、"包括有"、"包含"以及"具有"為開放式的，并因此指 出了所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多個其他 特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或增加。本文中所描述的方法步驟、過 程和操作不應(yīng)被解釋為必須要求以討論的或圖示的特定的順序來對其執(zhí)行，除非被具體地 識別為執(zhí)行的次序。同樣需要理解的是可以使用附加的或替代性的步驟。
[0032] 在元件或?qū)颖幻枋鰹?處于另一元件或?qū)拥纳戏?、"接合至"、"連接至"、或"聯(lián)接 至"另一元件或?qū)訒r，其可以直接地位于另一元件或?qū)拥纳戏?、直接地接合、連接或聯(lián)接至 另一元件或?qū)?，或者可以存在中介元件或?qū)?。對比之下，在元件被描述?直接地位于另一 元件或?qū)拥纳戏?、"直接地接合至"、"直接地連接至"或"直接地聯(lián)接至"另一元件或?qū)訒r， 即不存在中介元件或?qū)?。用于描述元件之間的關(guān)系的其他詞語應(yīng)當(dāng)以類似的方式來解釋 (例如，"在……之間"與"直接地在……之間"、"相鄰"與"直接地相鄰"等）。如在本文中 使用的，術(shù)語"和/或"包括相關(guān)聯(lián)的列出的項目中的一個或更多個列出的項目的任何組合 和所有組合。
[0033] 盡管術(shù)語第一、第二、第三等在本文中可用于描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或 部分，然而這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語可僅用于 將一個元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一區(qū)域、層或部分區(qū)分開。諸如"第一"、"第二"、和其 他數(shù)值性術(shù)語之類的術(shù)語當(dāng)在本文中使用時并不隱含著順序或次序，除非通過上下文清晰 地表示。因此，以下討論的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分不背離示例性實施方式的教示的 情況下可以被稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分。
[0034] 空間相對術(shù)語，諸如"內(nèi)"、"外"、"下面"、"下方"、"下"、"上方"、"上"等可在本文 中出于易于描述的目的用于描述如在圖中示出的一個元件或特征與另一（些）元件或另一 (些）特征的關(guān)系?？臻g相對術(shù)語可意在包括裝置的除了在附圖中描繪的方位之外的使用 或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，則描述為在元件或特征的"下方" 或"下面"的另外的元件然后可能被定向為在所述元件或特征的"上方"。因此，示例性術(shù)語 "在…下方"可以包括上和下兩種取向。裝置可以以其他方式定向（旋轉(zhuǎn)90度或以其他取 向），可以相應(yīng)地解釋文中使用的空間相對描述用語。
[0035] 在整個本公開中，數(shù)值代表了近似的測量值或范圍的極限，以包括給定值的微小 偏差和具有與所述值近似的值的實施方式以及那些具有所述確切的值的實施方式。除了 在【具體實施方式】的末尾處提供的可行示例之外，在包括所附權(quán)利要求的本說明書中的參數(shù) (例如，數(shù)量或條件）的所有數(shù)值均應(yīng)理解為在所有情況下通過術(shù)語"大約"而變化，無論 "大約"是否實際地存在于該數(shù)值之前。"大約"表明所陳述的數(shù)值允許一些輕微的不精確 (在某種程度上逼近準(zhǔn)確的值；大致地或理性地接近該值；近似地）。如果另外地在本領(lǐng)域 中不以該一般意義來理解通過"大約"提供的不精確性，則如在本文中使用的"大約"至少 表示因參數(shù)的常規(guī)測量方法和使用這些參數(shù)而可能引起的偏差。另外，范圍的公開包括所 有值的公開以及在整個范圍內(nèi)的進(jìn)一步劃分的范圍的公開，包括給出的所述范圍的端點(diǎn)。
[0036] 在多個方面中，本教示提供了用作壓縮機(jī)（諸如渦旋壓縮機(jī)）中的部件的改進(jìn)的 密封件設(shè)計。例如，創(chuàng)新的浮動密封件設(shè)計可被用在多種不同類型的壓縮機(jī)中，包括渦旋式 壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)、單螺桿式壓縮機(jī)、雙螺桿式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮 機(jī)等中。在某些變體中，本公開提供了模制的復(fù)合物，該復(fù)合物用作浮動密封組件中的半柔 性面密封件。在某些優(yōu)選的方面中，模制復(fù)合物的聚合物為熱塑性聚合物。這種熱塑性復(fù) 合物提供了用于順應(yīng)間隔件（諸如間隔板、消聲板或殼體）的更大的能力，并允許對浮動密 封組件設(shè)計以及對應(yīng)的間隔板（例如，消聲板或殼體）設(shè)計進(jìn)行改變，以提高可密封性和密 封性能。其也允許通過將熱塑性復(fù)合物引進(jìn)至面密封部件來消除附接至間隔件或消聲板的 硬化磨損板墊片，這提供了增強(qiáng)的耐磨性。在某些變體中，該改進(jìn)的密封件設(shè)計包括用于渦 旋壓縮機(jī)中的浮動密封件的注入模制部。
[0037] 通過背景材料，在圖1的上下文中描述了常規(guī)的密封的制冷劑渦旋壓縮機(jī)。渦旋 壓縮機(jī)10包括大致圓筒形的密封的殼體12,該殼體12在其上端部處焊接有蓋14,并且在 其下端部處焊接有基部16。蓋14設(shè)置有制冷劑排放配件18,該排放配件18可在其內(nèi)具有 通常的排放閥部件（未示出）。附接至殼體12的其他主要元件包括橫向延伸的間隔件，該 間隔件在本文中示出為間隔板22,該間隔板22圍繞其周部連接在與蓋14附接至殼體12的 點(diǎn)相同的點(diǎn)處。靜態(tài)的主軸承座或本體24適當(dāng)?shù)毓潭ㄖ翚んw12,并且下軸承座26也具有 多個徑向地向外延