專利名稱：流體機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體機械，特別是涉及改良了滑動部密封性能的流體機械。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，作為在壓縮機(compressor)或真空泵(vacuum pump)等流體機械滑動部使用的構(gòu)件組合，具有含氟聚合樹脂(fluorolefin copolymerresin)和金屬或?qū)饘龠M行了硬質(zhì)表面處理的材料的組合，或者含氟聚合樹脂與高硬度的陶瓷(ceramics)等的組合。
構(gòu)成這種滑動部的2個構(gòu)件的組合對流體機械的功能來說是重要的，要求相互邊滑動邊在其間保持高密封性(seal)。
特別是在不使用潤滑油的無潤滑流體機械中，一般都有這種滑動部或密封部(例如專利文獻1、專利文獻2等)。
一般來說，由于使2個滑動構(gòu)件的]表面形狀在幾何學(xué)上相互嚴(yán)密一致是困難的，所以，在機械本身的使用開始初期，二者在滑動動作過程中進行很復(fù)雜動作的同時，反復(fù)進行接觸、滑動、脫離。因此，在樹脂和金屬(或金屬和具有同等以上硬度的陶瓷等)能直接進行滑動的現(xiàn)有技術(shù)的無潤滑滑動結(jié)構(gòu)中，特別是使用壓縮機初期，具有在局部產(chǎn)生較高的接觸面壓、金屬刮削樹脂、樹脂構(gòu)件具有較大磨耗的傾向。
如果滑動部磨耗，會產(chǎn)生晃動運動，就有設(shè)備運動時發(fā)生異常振動或異常噪聲的問題。另外，在保持密封性進行滑動的運動用密封的情況下，有隨著磨耗的增加產(chǎn)生流體泄漏的問題。
解決這個問題的方法對策有(a)使樹脂構(gòu)件具有柔軟地可變形的形狀，以使局部接觸面壓不上升；(b)對金屬構(gòu)件表面進行光滑處理等，以便不刮削樹脂。但是，對策(a)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計困難，所以有導(dǎo)致組合性下降的問題。另外，對策(b)具有難以進行金屬構(gòu)件加工的問題。
另外，在含氟樹脂與金屬進行的滑動，即使金屬構(gòu)件表面過于光滑也會增加磨耗，具有不一定有利于減輕磨耗的問題。
一般來說，含氟樹脂在無潤滑的滑動中也具有低摩擦、低磨耗的特點。其原因是，含氟樹脂與其它樹脂相比，構(gòu)成原子間的共聚力最強，因此化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定，表面能(surface energy)低，在接觸面內(nèi)與對方構(gòu)件之間的引力低，所以滑動摩擦?。灰蚧瑒影l(fā)熱少，不會降低滑動構(gòu)件的材料強度。不過，如果表面越光滑，滑動時同對方構(gòu)件之間的接觸面積增加。由于摩擦熱增加，導(dǎo)致材料強度下降(軟化，有時會局部熔解)，所以容易被對方構(gòu)件刮削，有其磨耗繼續(xù)進行的傾向。
另外，如圖14(a)和圖14(b)所示，含氟樹脂與金屬之間的滑動為低磨耗的另一個理由是，含氟樹脂移動附著在對方側(cè)金屬表面上而形成含氟樹脂之間的穩(wěn)定的滑動面。不過，如果金屬側(cè)的表面粗糙度過大，不會發(fā)生填滿凹凸部的凹處的足夠量的移動附著。另外，如果表面過分光滑，對于移動附著膜的固著效果(anchor effect)小，移動附著膜穩(wěn)定地留在金屬表面上的磨耗不停止。金屬構(gòu)件的最佳表面粗糙度是極臨界的，難以獲得完全的耐磨耗性能。
專利文獻1日本專利特開平7-247966號公報(圖2)專利文獻2日本專利特開2000-314383號公報(圖1)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述課題而提出的，其目的在于提供一種壽命長、可靠性高、且能減少滑動構(gòu)件的更換頻率或不用進行更換、并能大幅度降低運行成本(running cost)的流體機械。
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一種方式，提供的流體機械具有由第一構(gòu)件和第二構(gòu)件組合而成的滑動部，上述第一構(gòu)件把樹脂材料用作粘合劑、在金屬基材的滑動面上形成對自身具有潤滑性的固體潤滑劑密合保持的保護膜，第二構(gòu)件包含重量占50％以上的含氟樹脂。由此，能實現(xiàn)壽命長、可靠性高、能減少滑動構(gòu)件的更換頻率或不用進行更換、能大幅度降低運行成本的流體機械。
在一最佳實施例中，上述粘合劑樹脂材料是環(huán)氧樹脂(epoxy resin)或聚酰胺-酰亞胺樹脂(polyamide-imide resin)。這種粘合劑樹脂(binder polymer)對基材都具有良好的粘著性，難剝離，耐熱性良好，可減少摩擦熱導(dǎo)致的劣化，而且，由于材料自身的機械強度好、粘合劑樹脂自身具有耐磨耗性，可實現(xiàn)高可靠性的滑動部。
在另一最佳實施例中，上述固體潤滑劑可以選自石墨、二硫化鉬(molybdenum disulfide)、氮化硼(boron nitride)、氧化銻(antimony oxide)、云母中的一種以上。從而，在表現(xiàn)這種固體潤滑效果時，自身的結(jié)晶結(jié)構(gòu)為層狀，通過層之間的滑動表現(xiàn)潤滑效果的同時，刮削滑動對方的攻擊性非常低，可實現(xiàn)高可靠性的滑動部。
在另一最佳實施例中，上述金屬基材是鋁合金(aluminium alloy)。從而，因機器的輕量化、基材的導(dǎo)熱率高，能更有效地對在滑動部產(chǎn)生的摩擦熱進行散熱，能更有效地防止滑動部的發(fā)熱導(dǎo)致的磨耗，提高了可靠性。
在又一最佳實施例中，上述鋁合金的硬度為HRB(洛氏硬度(Rockewillhardness)大于60。從而能保證基材強度，能防止異常振動或異常噪聲的產(chǎn)生，或者能防止密封流體的泄漏等。
在又一最佳實施例中，在上述固體潤滑劑保護膜與鋁合金基材之間形成硬質(zhì)膜，該硬質(zhì)膜使用鎳(nickel)的重量大于80％的、Ni-P(nickel-phosphor)、Ni-B(nickel-boron)、Ni-P-B(nickel-phoshor-boron)中任一種合金材料。從而，至少能大幅度提高基材的保護膜附近的強度，能防止滑動接觸面壓導(dǎo)致的基材下凹，實現(xiàn)高可靠性。
在又一最佳實施例中，上述第二構(gòu)件形成有可動構(gòu)件側(cè)密封部，且含氟樹脂占構(gòu)件重量的50％以上，剩余部分含有纖維狀強化材料或其它填充材料。從而，能防止可動構(gòu)件側(cè)密封部的變形，提高耐漏性，提高熱導(dǎo)性，并能降低滑動部溫度，減輕磨耗，還能提高因賦予潤滑性所致的耐磨耗性的提高，結(jié)果能實現(xiàn)更高可靠性、長壽命的滑動部。
在又一最佳實施例中，上述充填材料是有機物。從而，除了能提高含氟樹脂的材料強度等以外，因不具有對對方構(gòu)件(滾子基材(roller base-material))的攻擊性，能使對方構(gòu)件的磨耗盡可能地小，能抑制其它充填材料自身磨耗。
在又一最佳實施例中，上述滑動部能在不供給潤滑油的無潤滑條件下滑動。從而，即使在無潤滑的殘酷條件下也能有效地發(fā)揮潤滑功能，當(dāng)用于禁止?jié)櫥臀廴镜臐崈舡h(huán)境用途的流體機械中時，可很好地實現(xiàn)高功能和高可靠性。
另外，上述滑動部是相互間邊滑動邊密封(可動密封)的運動用密封。因此，壽命長、可靠性良好。
根據(jù)本發(fā)明的另一種方式，提供的流體機械具有構(gòu)成螺旋壓縮機構(gòu)(helical compression mechanism)及防自轉(zhuǎn)機構(gòu)的十字環(huán)(Oldham ring)，上述十字環(huán)具有由金屬材料構(gòu)成的環(huán)部(ring)，以及安裝在該環(huán)部上且由含有50％以上重量的含氟樹脂的樹脂材料構(gòu)成的鍵部(key)；在具有與該鍵部滑動配合的鍵槽的對方構(gòu)件上，把樹脂材料用作粘合劑、在金屬基材的滑動面上形成對本身具有潤滑性的固體潤滑劑密合保持的保護膜。從而，能實現(xiàn)壽命長、可靠性高、能減少滑動構(gòu)件的更換頻率或不用進行更換、能大幅度降低運行成本的流體機械。
在又一最佳實施例中，上述鍵部的厚度大于貫通設(shè)置于上述鍵部上的安裝用貫通孔且由頭部、支承部和插入部構(gòu)成的安裝銷(fixing pin)的上述支承部的長度。從而，通過具有支承部的安裝銷、并利用彈性變形，能把鍵部堅固且尺寸精確地安裝在環(huán)部上。
在又一最佳實施例中，上述鍵部被預(yù)先粗加工而固定在上述環(huán)部上，并切削加工成所需尺寸。從而，能獲得鍵部的尺寸精確、特別是鍵部的平行或垂直方向的位置精度，另外，由于樹脂材料的切削阻力小且發(fā)熱也少，所以容易加工，為得到鍵部位置的精度，不僅對鍵部，對環(huán)(ring)、連結(jié)構(gòu)件、組合精度等全部不必要求較高的尺寸精度，可降低成本(cost)、提高生產(chǎn)率。


圖1是本發(fā)明涉及的流體機械實施例的剖面圖。
圖2是本發(fā)明涉及的流體機械中設(shè)置的一滑動部的剖面圖。
圖3是本發(fā)明涉及的流體機械中設(shè)置的另一滑動部的剖面圖。
圖4是本發(fā)明涉及的流體機械中使用的十字環(huán)的平面圖。
圖5是本發(fā)明涉及的流體機械中使用的十字環(huán)的分解圖。
圖6是本發(fā)明涉及的流體機械中的十字環(huán)中所用的安裝銷和鍵部的側(cè)視圖。
圖7(a)和(b)是表示本發(fā)明涉及的流體機械中的十字環(huán)中所用鍵部的承受面制造方法的示意圖。
圖8是本發(fā)明涉及的流體機械中設(shè)置的另一滑動部的剖面圖。
圖9是本發(fā)明涉及的流體機械中的十字環(huán)中所用安裝銷和鍵部的剖面圖。
圖10是本發(fā)明涉及的流體機械中的十字環(huán)中所用安裝銷和鍵部的另一實施例的剖面圖。
圖11是本發(fā)明涉及的流體機械中設(shè)置的滑動部另一實施例的剖面圖。
圖12(a)和(b)是表示本發(fā)明涉及的流體機械中設(shè)置的一滑動部的磨耗狀態(tài)的示意圖。
圖13是本發(fā)明涉及的流體機械中設(shè)置的葉片磨耗試驗結(jié)果圖。
圖14(a)和(b)是表示現(xiàn)有技術(shù)的流體機械中設(shè)置的一滑動部的磨耗狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明涉及的流體機械的實施例進行說明。
圖1是本發(fā)明涉及的流體機械第一實施例中水平式螺旋狀壓縮機(horizontal helical compressor)的縱剖面圖。
如圖1所示，螺旋狀壓縮機(helical compressor)1是無外殼式(casingless)壓縮機(compressor)，具有螺旋狀壓縮機構(gòu)2、驅(qū)動該螺旋狀壓縮機構(gòu)2的驅(qū)動部3、設(shè)置在該驅(qū)動部3和螺旋狀壓縮機構(gòu)2之間并把驅(qū)動部3的動力傳遞給螺旋狀壓縮機構(gòu)2的曲軸(crank shaft) 4、構(gòu)成用于防止螺旋狀壓縮機構(gòu)2的滾子22自轉(zhuǎn)的防自轉(zhuǎn)機構(gòu)的十字環(huán)5。
上述螺旋狀壓縮機構(gòu)2具有作為可動構(gòu)件的環(huán)狀滾子22，可旋轉(zhuǎn)自如地偏心配置在作為固定構(gòu)件的氣缸(cylinder)21內(nèi)；具有不等間距(unequalpitch)的螺旋葉片(helical blade)24，該螺旋葉片分割在該滾子22和氣缸21之間沿軸向容積逐漸變小的壓縮室23。在滾子22的外周面上，具有規(guī)定尺寸的螺旋槽22a，從圖1中的左端吸入口21a一側(cè)開始朝向右端排出口121b，間距(pitch)漸漸變小，在該螺旋槽22a內(nèi)出沒自如地嵌入有具彈性的螺旋狀的螺旋葉片24。
如圖1及圖2所示，螺旋狀壓縮機1的滑動部A是由第一構(gòu)件即滾子22和第二構(gòu)件即螺旋葉片24組合而成的，二者相互滑動且密封，形成運動用密封。
滾子22包括由金屬材料、例如中空圓筒狀的鋁合金制成的滾子基材22b，和以樹脂材料為粘合劑、把自身具有潤滑性的固體潤滑劑密合保持在該滾子基材22b上來作為滑動部的保護膜s構(gòu)成。因上述滾子基材22b是導(dǎo)熱率高的鋁合金，在滑動部產(chǎn)生的摩擦熱的散熱更有效，能更有效地防止因滑動部發(fā)熱導(dǎo)致的磨耗，能提高可靠性。
上述鋁合金制滾子基材22b的HRB(洛氏硬度)大于60。從而能保證基材的強度，能防止異常振動、異常噪聲或密封流體泄漏等。如果HRB小于60，基材太軟，即使滑動面沒有磨耗，滑動接觸面壓也會把基材壓凹，結(jié)果也產(chǎn)生與磨耗相同的問題，兩者之間的晃動產(chǎn)生異常振動或異常噪聲，或者產(chǎn)生密封流體泄漏等。
另外，作為上述粘合劑的樹脂材料，可以是環(huán)氧樹脂或聚酰胺-酰亞胺樹脂。從而，粘合劑樹脂在任一基材上都具有良好的粘著性，難剝離，耐熱性良好，可減少摩擦熱導(dǎo)致的劣化，而且，材料自身的機械強度好，因粘合劑樹脂自身具有耐磨耗性，可實現(xiàn)高可靠性的滑動部。
上述固體潤滑劑可以選擇石墨、二硫化鉬、氮化硼、氧化銻(antimonyoxide)、云母中的一種以上。從而，在表現(xiàn)這種固體潤滑效果時，由于自身的結(jié)晶結(jié)構(gòu)為層狀，通過層間的滑動表現(xiàn)潤滑效果的同時，對滑動對方進行切削的攻擊性很低，可適于構(gòu)成高可靠性的滑動部。
形成螺旋葉片24的第二構(gòu)件，除了含有重量占有50％以上的含氟樹脂外，還可以含有纖維狀強化材料或其它填充材料。從而，能防止螺旋葉片24的變形，提高耐漏性，提高熱導(dǎo)性，并能降低滑動部溫度，減輕磨耗，還能提高潤滑性所致的耐磨耗性，結(jié)果能進一步實現(xiàn)高可靠性且長壽命的滑動部。作為上述含氟樹脂，可以是聚四氟乙烯樹脂(polytetra fluoroethylene resin)、全氟乙烯-丙烯樹脂(perfluoroethylene-propylene resin)、全氟烷氧基樹脂(perfluoroalkoxy resin)、乙烯-四氟乙烯樹脂(ethylene-polytetra fluoroethyleneresin)、聚偏二氟乙烯樹脂(poly-vinylidene-fluoride resin)、聚氟乙烯樹脂(poly-vinyl-fluoride resin)、三氟氯乙烯樹脂(chloro-trifluoroethylene resin)、乙基-三氟氯乙烯樹脂(ethylene-chloro-trifluoroethylene resin)等。
作為上述纖維狀強化材料希望選用芳香族聚亞胺纖維(aromaticpolyimide fiber)、芳香族聚酰胺纖維(aramid fiber)等有機纖維，碳素纖維、玻璃纖維(glass fiber)、石墨纖維(graphite fiber)、硅灰石(wollastonite)、晶須狀物類(whisker)(鈦酸鉀(potassium-titanate)、碳(carbon)、碳化硅(silicon carbide)、蘭寶石(sapphire)、鋼絲、銅絲、不銹鋼絲(stainlesssteel wire)等無機纖維，硼纖維(boron fiber)、碳化硅纖維(silicon carbidefiber))、其它復(fù)合纖維等。
作為上述填充材料希望是有機物。從而，除了能提高含氟樹脂的材料強度等外，因?qū)Ψ綐?gòu)件(滾子基材側(cè))沒有攻擊性，能使對方構(gòu)件的磨耗盡可能地小，能抑制其它填充材料自身的磨耗。作為其它填充材料，也可以是芳香族聚醚醚酮樹脂(aromatic polyether ether ketone resin)、聚酰亞胺樹脂(polyimideresin)、聚酰胺-酰亞胺樹脂、聚醚酰亞胺樹脂(polyether imide resin)、聚醚砜樹脂(polyether sulphone resin)、耐熱性聚酰胺樹脂(heat-resistant polylamideresm)、酚醛樹脂(phenol resin)、芳香族聚酯樹脂(aromatic polyester resin)、聚苯硫醚樹脂(polyphenylene sulfide resin)等有機物，或者是鋁(aluminium)、錳(magnesium)、鋅等金屬及其氧化物，青銅等導(dǎo)熱改良用無機粉末，或者是玻璃珠(glass beads)、碳化硅(silicon carbide)、硅藻土、碳化錳(magnesiumcarbonate)、云母、滑石、二硫化鉬、二硫化鎢(Tungsten disolfide)、氮化硼(boron nitride)、碳化硅、氮化硅、磷化物(phosphate compound)、氧化鐵、石墨(graphite)、碳黑(carbon balck)等無機的且提高潤滑性的物質(zhì)，還可以是硅油(silicon oil)、酯油(ester oil)、蠟(wax)、硬脂酸鋅(zinc stearate)等內(nèi)部潤滑劑性質(zhì)的添加劑等。
如圖3至圖5所示，上述十字環(huán)5具有環(huán)部5a，由金屬材料如鋁合金構(gòu)成；以及長方體形狀的鍵部5c、5d，該鍵部5c、5d與該環(huán)部5a分體形成，且由含氟樹脂占重量50％以上的樹脂材料構(gòu)成，并通過安裝銷5b安裝在環(huán)部5a上。由于環(huán)部5a是由鋁合金制成的，所以比鐵、不銹鋼等輕，并能減小振動。如圖6所示，在鍵部5c、5d上形成有承受面5c1、5d1，并且，鍵部5c、5d的厚度L1比由頭部5b1、支承部5b2和插入部5b3構(gòu)成的安裝銷5b的支承部5b2長度L2大。從而，鍵部5c、5d由形成有支承部5b2的安裝銷5b并利用彈性變形進行加固、且尺寸精確地安裝在環(huán)部5a上。不過，超出彈性變形范圍的較大的尺寸誤差，會因過度變形而導(dǎo)致尺寸不佳，以及可塑變形導(dǎo)致安裝力下降，因此不希望發(fā)生。
如圖7所示，鍵部5c、5d的承受面5c1、5d1最好是通過安裝銷5b把預(yù)先粗加工的鍵部5c、5d安裝在環(huán)部5a上之后，用加工刀具J再切削成所需尺寸。從而，由于對由含氟樹脂重量占50％以上的樹脂材料構(gòu)成的鍵部5c、5d進行切削，能獲得鍵部的尺寸精度、特別是鍵部5c、5d的平行或垂直方向的位置精度，另外，因樹脂材料的切削阻力比現(xiàn)有技術(shù)中的金屬材料小、發(fā)熱也少，所以容易加工。由于把鍵部5c、5d安裝在環(huán)部5a上后進行切削，所以，為了獲得鍵部位置的精度，不僅對鍵部、而且對環(huán)、連結(jié)構(gòu)件、組合精度等全部不要求有高的尺寸精度，降低成本、提高生產(chǎn)率。如果安裝銷5b的材質(zhì)與環(huán)部5a的材質(zhì)相同、例如用鋁合金制作，則沒有熱彭脹差等影響，能穩(wěn)定地維持與環(huán)部5a的安裝力，另外，在環(huán)部5a和安裝銷5b的安裝部均勻涂敷使用粘接劑等，能防止振動等導(dǎo)致松散等，更進一步地提高安裝穩(wěn)定性。
另外，如圖8所示，鍵部5c可自由滑動地與設(shè)置于滾子22上的鍵槽22c配合，并在承受面5c1處與滾子側(cè)面滑動面22d相接觸，鍵部5d可自由滑動地與設(shè)置在副軸承25上的鍵槽25a配合，在承受面5d1處與副軸承25的副軸承側(cè)面滑動面25b相接觸，從而形成滑動部B。通過設(shè)置承受面5c1和承受面5d1，滾子側(cè)面滑動面22d和副軸承側(cè)面滑動面25b不同環(huán)5a接觸，滑動損失小，能得到較高的性能。
再者，作為金屬基材的滾子22及副軸承25的滑動面，例如滾子22的鍵槽22c、滾子側(cè)面滑動面22d、副軸承25的鍵槽25a以及副軸承側(cè)面滑動面25b上都把樹脂材料用作粘合劑，形成對自身具有潤滑性的固體潤滑劑進行密合保持的保護膜s。
另外，如圖9所示，鍵部5Ac、5Ad也可以是沒有承受面的長方體形狀，或者如圖10所示，也可以在環(huán)5Ba上形成凹部5Ba1，在該凹部5Ba1中插入鍵部5Bc、5Bd的一部分。從而能把鍵部固定在轉(zhuǎn)動方向上而防止轉(zhuǎn)動，能承受更大的轉(zhuǎn)矩，還能防止鍵部的松動，具有較高的可靠性。
另外，如圖11所示，由固體潤滑劑構(gòu)成的保護膜s與鋁合金基材22Cb之間也可以使用鎳重量占80％以上的Ni-P、Ni-B、Ni-P-B中任何一種合金材料來形成作為中間層的硬質(zhì)膜hs。因此，至少能大幅提高基材的保護膜附近的強度，即使滑動面沒有磨耗，也能防止因滑動接觸面壓壓凹原材，實現(xiàn)高可靠性。如果基材過軟，即使滑動面沒有磨耗，滑動接觸面壓也會壓凹原材，結(jié)果仍會產(chǎn)生與磨耗相同的問題，即因晃動運動產(chǎn)生異常振動或異常噪聲，或者導(dǎo)致密封流體的泄漏等。另外，萬一固體潤滑劑保護膜的一部分剝離，滑動組合成為Ni合金與含氟樹脂的組合，或者，即使比固體潤滑保護膜與含氟樹脂的組合更差，也是具有較好耐磨耗性能的材料組合，在最差的情況下也能實現(xiàn)不進行磨耗的高可靠性的滑動部。
另外，作為流體機械的滑動部，以上述滾子22和螺旋葉片24之間處(滑動部A)、以及十字環(huán)5的鍵部5c、5d和滾子22及副軸承25的組合(滑動部B)為例進行了說明，但本發(fā)明中的滑動部并不局限于葉片(blade)與氣缸、推力密封(スラストシ一ル)與軸承、推力密封與滾子等運動用密封或壓縮機中，也可適用于真空泵，還適用于渦旋式流體機械(scroll-type fluid machine)、螺旋式流體機械(rotary-type fluid machine)、可逆式流體機械(reciprocal-typefluid machine)。
下文，對使用本發(fā)明流體機械的冷卻劑壓縮方法進行說明。
向圖1所示的螺旋狀壓縮機1的驅(qū)動部3施加作用力，通過曲軸4使?jié)L子22偏心轉(zhuǎn)動(公轉(zhuǎn))。利用該滾子22的偏心轉(zhuǎn)動，滾子22與氣缸21的內(nèi)周面內(nèi)接觸的同時滑動著進行公轉(zhuǎn)。通過上述滾子22的偏心轉(zhuǎn)動，在氣缸21與滾子22之間由螺旋葉片24形成的各氣缸壓縮室23，一邊向氣缸軸(cylinder shaft)方向螺旋狀移動，一邊使容積依次縮小。這時，經(jīng)吸入管21a吸入氣缸壓縮室23中的冷卻劑因氣缸壓縮室23的容積縮小，依次被壓縮高壓化后，經(jīng)排出管21b被排出。
在這種壓縮行程中，上述滑動部A由第一構(gòu)件即滾子22和第二構(gòu)件即螺旋葉片24組合構(gòu)成，另外，滑動部A形成相互間邊滑動邊密封的運動用密封，在氣缸21的滑動面上，把樹脂材料用作為粘合劑、在金屬基材的滑動面上形成對自身具有潤滑性的固體潤滑劑進行密合保持的保持膜s，作為另一側(cè)構(gòu)件即固定構(gòu)件的滾子22則含有重量占50％以上的含氟樹脂，所以兩滑動面的表面材質(zhì)自身均具有潤滑性，并且兩者的剛性都較低，因形狀不一致而產(chǎn)生的局部的較高面壓如圖12(a)和圖12(b)所示，由于在初期雙方構(gòu)件的表面稍微變形，隨后，面壓較高部分的雙方構(gòu)件均快速進行磨耗，形狀磨合而減低。
另外，如圖1和圖8所示，由于滑動部B由第一構(gòu)件即滾子22的鍵槽22c、滾子側(cè)面滑動面22d及副軸承25的鍵槽25a、副軸承側(cè)面滑動面25b和第二構(gòu)件即螺旋葉片24組合而形成滑動面，所以與滑動部A一樣，面壓較高部分的雙方構(gòu)件均快速磨耗，形狀磨合而減低。
同雙方構(gòu)件都可變形、且可變形的剛性較弱構(gòu)件是滑動構(gòu)件中的樹脂側(cè)一方的現(xiàn)有技術(shù)的金屬/樹脂組合相比，這種滑動部的變形引起的面壓低減效果會大幅度提高。
另外，對滑動部的面壓較高部分磨耗而磨合的效果來說，現(xiàn)有技術(shù)的金屬/樹脂組合中，快速磨耗而磨合的剛性較弱部分是滑動構(gòu)件中的樹脂側(cè)一方，與此相比，本發(fā)明中因滑動構(gòu)件雙方均是樹脂，雙方均能快速磨耗而磨合。
此外，因雙方構(gòu)件具有自身潤滑性，按壓時摩擦系數(shù)小，結(jié)果(a)不會產(chǎn)生以前發(fā)生的局部的較高面壓或大摩擦系數(shù)引起滑動部發(fā)熱而導(dǎo)致的激烈的磨耗，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能有效發(fā)揮減少異常磨耗發(fā)生的效果。(b)結(jié)果，兩構(gòu)件初期的表面粗糙度的凹部中填充稍微磨耗的雙方材料，會產(chǎn)生雙方的磨耗粉相互移動附著到對方材料上、且磨耗粉被保持在滑動部上的現(xiàn)象，與現(xiàn)有技術(shù)的金屬/樹脂組合相比，能夠以更少的磨耗量達到表面形狀磨合的狀態(tài)。
由此，在兩構(gòu)件的磨耗量較少的時候能形成穩(wěn)定的滑動面，由此可見，能實現(xiàn)幾乎不進行磨耗的狀態(tài)。
以上結(jié)果，可以實現(xiàn)包含較高可靠性的密封機構(gòu)的壓縮機或真空泵等流體機械。而且，特別是因運行初期的摩擦小，能實現(xiàn)從初期開始機械負(fù)荷(相當(dāng)于馬達輸入)穩(wěn)定地小、且高性能的流體機械。另外，滑動部是運動用密封的情況下，能減少密封構(gòu)件的更換頻率，或者不需更換，能大幅度降低運行成本，并且能獲得壽命長且可靠性高的流體機械。
另外，上述實施例中的流體機械是在不供給潤滑油的無潤滑條件下滑動的流體機械，即使在對無潤滑滑動來說非常嚴(yán)酷的環(huán)境中，也能有效地發(fā)揮潤滑功能，所以，用于禁止?jié)櫥臀廴镜那鍍舡h(huán)境用途的壓縮機或真空泵等中時，能實現(xiàn)非常高的功能和高可靠性。
使用圖1所示的本發(fā)明涉及的螺旋式壓縮機，并使滑動部形成使用下述材質(zhì)的葉片/滾子部的運動用密封機構(gòu)，進行實際運行試驗，研究葉片磨耗量，并與現(xiàn)有技術(shù)例進行比較。
實施例葉片是在全氟烷氧基樹脂(PFA)中充填重量少于50％的聚酰亞胺樹脂而形成的，滾子是在HRB為60的鋁基材上實施無電解Ni-P電鍍(electroless Ni-P plating)之后，在其上以聚酰胺亞胺樹脂為粘合劑形成含有MoS2的保護膜。
比較例1葉片是在全氟烷氧基樹脂(PFA)中充填重量少于50％的玻璃纖維而形成的，滾子是由HRB為60的鋁材制成的。
比較例2葉片是在全氟烷氧基樹脂(PFA)中充填重量少于50％的聚亞酰胺樹脂而形成的，滾子是在HRB為60的鋁基材上實施Ni-P無電解電鍍而形成的。
圖13中表示出比較結(jié)果。
從圖13可以看出，實施例只在初期引起磨合磨耗后，磨耗基本完全停止。
與此對比明顯可見，比較例1在非常短的時間內(nèi)急速地進行磨耗，比較例2是具有相當(dāng)高潤滑性的組合，與比較例1相比，雖然磨耗小，但也有磨耗繼續(xù)進行，不會長久地維持性能。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明涉及的流體機械，能提供一種壽命長、可靠性高、可以減少滑動構(gòu)件更換頻率或者不用更換而能夠大幅度降低運行成本的流體機械。
權(quán)利要求
1.一種流體機械，其特征在于，具有由第一構(gòu)件和第二構(gòu)件組合而成的滑動部，上述第一構(gòu)件把樹脂材料用作粘合劑、在金屬基材的滑動面上形成對自身具有潤滑性的固體潤滑劑密合保持的保護膜，第二構(gòu)件包含重量占50％以上的含氟樹脂。
2.據(jù)權(quán)利要求1記載的流體機械，其特征在于，上述粘合劑的樹脂材料是環(huán)氧樹脂或聚酰胺-酰亞胺樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的流體機械，其特征在于，上述固體潤滑劑選自石墨、二硫化鉬、氮化硼、氧化銻、云母中的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的流體機械，其特征在于，上述金屬基材是鋁合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求4記載的流體機械，其特征在于，上述鋁合金的HRB(洛氏硬度)大于60。
6.根據(jù)權(quán)利要求4記載的流體機械，其特征在于，在上述固體潤滑劑保護膜與上述鋁合金基材之間形成硬質(zhì)膜，該硬質(zhì)膜使用鎳的重量大于80％的、Ni-P、Ni-B、Ni-P-B中任一種合金材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的流體機械，其特征在于，上述第二構(gòu)件形成有可動構(gòu)件側(cè)密封部，且含氟樹脂占構(gòu)件重量的50％以上，剩余部分含有纖維狀強化材料或其它填充材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7記載的流體機械，其特征在于，上述填充材料是有機物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1記載的流體機械，其特征在于，上述滑動部在不供給潤滑油的無潤滑條件下滑動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1記載的流體機械，其特征在于，上述滑動部是相互邊滑動邊密封的運動用密封。
11.一種流體機械，其特征在于，具有構(gòu)成螺旋壓縮機構(gòu)及防自轉(zhuǎn)機構(gòu)的十字環(huán)，上述十字環(huán)具有由金屬材料構(gòu)成的環(huán)部，以及安裝在該環(huán)部上且由含有50％以上重量的含氟樹脂的樹脂材料構(gòu)成的鍵部；在具有與該鍵部滑動配合的鍵槽的對方構(gòu)件上，把樹脂材料用作粘合劑、在金屬基材的滑動面上形成對本身具有潤滑性的固體潤滑劑密合保持的保護膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11記載的流體機械，其特征在于，上述鍵部的厚度比貫通設(shè)置于上述鍵部上的安裝用貫通孔且由頭部、支承部和插入部構(gòu)成的安裝銷的上述支承部的長度大。
13.根據(jù)權(quán)利要求11記載的流體機械，其特征在于，上述鍵部上設(shè)有與上述對方構(gòu)件的上述鍵槽相接觸進行滑動的承受面。
14.根據(jù)權(quán)利要求11記載的流體機械，其特征在于，上述鍵部被預(yù)先粗加工而固定在上述環(huán)部上，并切削加工成所需尺寸。
全文摘要
提供一種壽命長、可靠性高、能減少滑動構(gòu)件的更換頻率或不用進行更換、并能大幅度降低運行成本的流體機械。在流體機械中，在固定構(gòu)件和可動構(gòu)件之間設(shè)置的滑動部(A、B)由第一構(gòu)件(22、25)和第二構(gòu)件(24、5c、5d)組合而成，其中，第一構(gòu)件是把樹脂材料用作粘合劑、在金屬基材(22b)的滑動面上形成對自身具有潤滑性的固體潤滑劑密合保持的保護膜s而形成，第二構(gòu)件含有重量占50％以上的含氟樹脂。
文檔編號F04C18/08GK1515799SQ20031012475
公開日2004年7月28日 申請日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者福田岳, 藤原尚義, 奧田正幸, 平山卓也, 小山聰, 義, 也, 幸 申請人:東芝開利株式會社