Компрессионный механизм и спиральный компрессор

Компрессионный механизм и спиральный компрессор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к компрессионному механизму и спиральному компрессору, включающему в себя компрессионный механизм. В частности, настоящее изобретение относится к материалам, используемым в компрессионном механизме.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Спиральный компрессор включает в себя компрессионный механизм для сжатия хладагента. Компрессионный механизм включает в себя неподвижную спираль и подвижную спираль. Каждая из двух спиралей имеет спиральный участок, простирающийся по закрученной форме. Два спиральных участка зацепляются друг с другом.

Традиционно, неподвижная спираль изготавливается из того же материала, что и подвижная спираль. Некоторые примеры таких материалов включают в себя отливку из серого чугуна, отливку из чугуна, изготовленную путем кокильного литья из полурасплава, и т.д.

В следующем документе (Патентном Документе 1) описан предшествующий уровень техники.

Патентный Документ 1: Опубликованная Японская патентная заявка № 2005-36693.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема

К сожалению, когда неподвижная спираль изготавливается из того же материала, что и подвижная спираль, могут возникать следующие проблемы.

Во-первых, даже если компрессионный механизм выполнен так, что он обладает высокой прочностью и высокой жесткостью, между неподвижной спиралью и подвижной спиралью будет возникать заедание. Заедание может остановить работу компрессионного механизма. Эта проблема становится существенной, когда спирали представляют собой отливки из чугуна, выполненные путем кокильного литья из полурасплава.

Во-вторых, даже если спирали выполнены так, чтобы обеспечивать малую вероятность заедания, компрессионный механизм будет обладать низкой прочностью и низкой жесткостью. Для того чтобы уменьшить размеры компрессионного механизма и при этом сохранить его пропускную способность, необходимо, чтобы закрученные участки спиралей были тоньше и имели большую высоту. Однако низкая прочность и низкая жесткость компрессионного механизма могут вызвать деформацию или разрыв закрученных спиральных участков в ходе работы. Эта проблема становится существенной, когда спирали представляют собой отливки из серого чугуна.

Настоящее изобретение решает вышеуказанные проблемы. Задачей настоящего изобретения является повышение прочности и жесткости компрессионного механизма при одновременном предотвращении его заедания.

Решение проблемы

Компрессионный механизм в соответствии с первым объектом настоящего изобретения используется в спиральном компрессоре и включает в себя неподвижную спираль и подвижную спираль. Одна из двух указанных спиралей представляет собой отливку из чугуна, выполненную путем кокильного литья из полурасплава, и другая представляет собой отливку из серого чугуна.

Компрессионный механизм в соответствии со вторым объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по первому объекту настоящего изобретения, в котором сумма коэффициента площади графита на поверхности отливки из чугуна и коэффициента площади графита на поверхности отливки из серого чугуна больше либо равна 10% и меньше либо равна 20%.

Компрессионный механизм в соответствии с третьим объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по второму объекту настоящего изобретения, в котором сумма коэффициента площади графита на поверхности отливки из чугуна и коэффициента площади графита на поверхности отливки из серого чугуна больше либо равна 2% и меньше либо равна 6%.

Компрессионный механизм в соответствии с четвертым объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по любому из первых трех объектов настоящего изобретения, в котором прочность на разрыв отливки из серого чугуна больше либо равна 250 Н/мм² и меньше либо равна 300 Н/мм².

Компрессионный механизм в соответствии с пятым объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по любому из первых четырех объектов настоящего изобретения, в котором неподвижная спираль представляет собой отливку из серого чугуна и подвижная спираль представляет собой отливку из чугуна.

Компрессионный механизм в соответствии с шестым объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по пятому объекту настоящего изобретения, в котором подвижная спираль размещена вблизи неподвижной спирали и прижата к ней.

Компрессионный механизм в соответствии с седьмым объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по пятому или шестому объекту настоящего изобретения, в котором неподвижная спираль имеет первый спиральный участок и первый плоский участок и подвижная спираль имеет второй спиральный участок и второй плоский участок. Первый и второй спиральные участки простираются по закрученным формам. Первый спиральный участок зацепляется со вторым спиральным участком. Первый и второй плоские участки поддерживают первый и второй спиральные участки соответственно. Первый плоский участок имеет сквозной проход, через который сообщаются первое пространство и второе пространство. Первое пространство имеет закрученную форму, определяемую первым спиральным участком. Второе пространство расположено на противоположной стороне от подвижной спирали. Второй спиральный участок расположен так, чтобы закрывать вход сквозного прохода. Вход расположен на стороне первого пространства.

Компрессионный механизм в соответствии с восьмым объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по седьмому объекту настоящего изобретения, в котором первый спиральный участок закрывает участок входа сквозного прохода, при виде со стороны подвижной спирали.

Компрессионный механизм в соответствии с девятым объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по любому из 5-8 объектов настоящего изобретения, в котором неподвижная спираль имеет первый спиральный участок и подвижная спираль имеет второй спиральный участок. Первый и второй спиральные участки простираются по закрученным формам. Первый спиральный участок зацепляется со вторым спиральным участком. Подвижная спираль имеет удлиненный участок, простирающийся от конца самой внешней стенки второго спирального участка. Удлиненный участок не зацепляется с первым спиральным участком.

Компрессионный механизм в соответствии с десятым объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по любому из 5-9 объектов настоящего изобретения, в котором неподвижная спираль имеет первый спиральный участок и подвижная спираль имеет второй спиральный участок. Первый и второй спиральные участки простираются по закрученным формам. Первый спиральный участок зацепляется со вторым спиральным участком. Соотношение толщин первой толщины ко второй толщине равняется значению, вычисленному на основании соотношений модулей Юнга - модуль Юнга отливки из чугуна к модулю Юнга отливки из серого чугуна. В таком случае первая толщина представляет собой толщину первого или второго спирального участка отливки из чугуна, и вторая толщина представляет собой толщину первого или второго спирального участка отливки из серого чугуна.

Компрессионный механизм в соответствии с одиннадцатым объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по десятому объекту настоящего изобретения, в котором соотношение толщин меньше либо равно обратной дроби соотношений модулей Юнга.

Компрессионный механизм в соответствии с двенадцатым объектом настоящего изобретения представляет собой компрессионный механизм по десятому или одиннадцатому объекту настоящего изобретения, в котором модуль Юнга отливки из чугуна составляет 175 ГПа или больше и 190 ГПа или меньше.

Спиральный компрессор в соответствии с тринадцатым объектом настоящего изобретения включает в себя компрессионный механизм по одному из 5-12 объектов настоящего изобретения.

Спиральный компрессор в соответствии с четырнадцатым объектом настоящего изобретения представляет собой спиральный компрессор по тринадцатому объекту настоящего изобретения, в котором спиральный компрессор содержит хладагент, состоящий, в основном, из двуокиси углерода.

Преимущества изобретения

Компрессионный механизм в соответствии с первым объектом имеет неподвижную спираль и подвижную спираль. Одна из двух спиралей представляет собой отливку из чугуна, выполненную при помощи кокильного литья из полурасплава, в то время как другая представляет собой отливку из серого чугуна. Таким образом, в данном компрессионном механизме заедание не происходит часто между неподвижной спиралью и подвижной спиралью, в отличие от компрессионного механизма, включающего в себя неподвижную спираль и подвижную спираль, обе из которых представляют собой отливки из чугуна, выполненные путем кокильного литья из полурасплава.

Дополнительно, когда каждая из неподвижной спирали и подвижной спирали имеют спиральный участок, простирающийся по закрученной форме и зацепляющийся с другим спиральным участком, компрессионный механизм в соответствии с настоящим изобретением может иметь более тонкие спиральные участки, в отличие от компрессионного механизма, включающего в себя неподвижную спираль и подвижную спираль, обе из которых представляют собой отливки из серого чугуна. Это происходит потому, что отливка из чугуна, выполненная путем кокильного литья из полурасплава, обладает большей прочностью и большей жесткостью, чем отливка из серого чугуна. Таким образом, данный компрессионный механизм может иметь меньшие размеры и, в то же время, сохранять пропускную способность. Данный компрессионный механизм может также сохранять неизменный размер при одновременном достижении большей пропускной способности.

Дополнительно, данный компрессионный механизм может препятствовать деформации из-за давления сжатия. Это происходит потому, что отливка из полурасплава чугуна обладает большей жесткостью, чем отливка из серого чугуна. Таким образом, сжатый хладагент практически не вытекает из данного компрессионного механизма, что предотвращает снижение эффективности сжатия.

Компрессионный механизм в соответствии со вторым объектом имеет большую сумму коэффициентов площадей графита, что может с легкостью предотвратить заедание между неподвижной спиралью и подвижной спиралью.

Компрессионный механизм в соответствии с третьим объектом может обеспечить коэффициент площади графита на поверхности отливки из чугуна, который является достаточным для предотвращения заедания. Данный компрессионный механизм может с легкостью предотвратить заедание между неподвижной спиралью и подвижной спиралью.

Компрессионный механизм в соответствии с четвертым объектом может обладать прочностью и жесткостью, достаточными для предотвращения деформации или разрыва компрессионного механизма.

Когда неподвижная спираль или подвижная спираль имеет спиральный участок, простирающийся по закрученной форме и зацепляющийся с другим спиральным участком, компрессионный механизм по пятому объекту может иметь более тонкие спиральные участки, в отличие от компрессионного механизма, включающего в себя неподвижную спираль и подвижную спираль, обе из которых представляют собой отливки из серого чугуна. Это происходит потому, что отливка из чугуна, выполненная путем кокильного литья из полурасплава, обладает большей прочностью и большей жесткостью, чем отливка из серого чугуна. Таким образом, данный компрессионный механизм может иметь меньшие размеры при одновременном сохранении его пропускной способности. Данный компрессионный механизм может также сохранять свои размеры неизменными, при одновременном достижении большей пропускной способности.

Дополнительно, вес подвижной спирали может быть уменьшен, что снижает крутящий момент, требуемый для приведения подвижной спирали в действие.

Дополнительно, отливка из чугуна, выполненная путем кокильного литья из полурасплава, может снижать стоимость данного компрессионного механизма.

Компрессионный механизм в соответствии с шестым объектом может предотвращать образование зазора между спиральным участком неподвижной спирали и спиральным участком подвижной спирали, посредством чего предотвращается снижение эффективности сжатия.

Дополнительно, подвижная спираль имеет малую вероятность деформации при ее прижатии к неподвижной спирали. Это происходит потому, что подвижная спираль представляет собой отливку из чугуна, выполненную путем кокильного литья из полурасплава, которая обладает большей прочностью и большей жесткостью.

Компрессионный механизм в соответствии с седьмым объектом может предотвращать снижение эффективности сжатия. Это происходит потому, что сквозной проход не соединяет первые пространства с двух сторон спирального участка подвижной спирали, когда спиральный участок подвижной спирали проходит мимо входа сквозного прохода. Более точно, в этом случае первые пространства, определенные винтовым участком, не сообщаются друг с другом через сквозной проход.

Компрессионный механизм в соответствии с восьмым объектом имеет вход сквозного прохода на стороне второго пространства, и этот вход может быть больше, чем вход на стороне первого пространства. Таким образом, сжатый хладагент может проходить через сквозной проход более эффективно.

Компрессионный механизм в соответствии с девятым объектом имеет подвижную спираль с удлиненным участком, который повышает прочность и жесткость конца самой внешней стенки подвижной спирали. Таким образом, удлиненный участок предотвращает деформацию самой внешней стенки подвижной спирали в ходе изготовления.

Компрессионный механизм в соответствии с десятым объектом может иметь по существу равные количества изгиба между двумя спиральными участками, при этом один из спиральных участков представляет собой отливку из чугуна, выполненную путем кокильного литья из полурасплава, в то время как другой представляет собой отливку из серого чугуна. Это происходит потому, что отношение толщин спиральных участков вычисляется на основании отношений модулей Юнга спиральных участков. Компрессионный механизм может предотвращать снижение эффективности сжатия благодаря такому изгибу спиральных участков.

Компрессионный механизм в соответствии с одиннадцатым объектом может иметь меньшие размеры. Это происходит потому, что спиральный участок отливки из чугуна может быть тоньше.

Компрессионный механизм в соответствии с двенадцатым объектом может предотвратить снижение эффективности сжатия благодаря изгибу отливки из чугуна.

Спиральный компрессор в соответствии с тринадцатым объектом может предотвратить заедание между неподвижной спиралью и подвижной спиралью компрессионного механизма. Таким образом, спиральный компрессор менее подвержен поломкам.

Спиральный компрессор по четырнадцатому объекту может улучшать эффективность сжатия, даже когда в качестве хладагента используется двуокись углерода.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 изображает схематичный разрез спирального компрессора в соответствии с одним воплощением настоящего изобретения.

Фиг. 2 изображает разрез компрессионного механизма 15 вдоль линии II-II с Фиг. 1.

Фиг. 3 изображает таблицу, показывающую поверхностное давление для возникновения заедания, коэффициент площади графита и твердость.

Фиг. 4 изображает график, показывающий соотношение между коэффициентом площади графита и поверхностным давлением для возникновения заедания.

Фиг. 5 изображает разрез компрессионного механизма 15, конфигурация которого отличается от показанной на Фиг. 2.

Фиг. 6 изображает схематичный вид спирального участка, самая внешняя стенка которого имеет толстый конец.

Фиг. 7 изображает схематичный вид спирального участка, самая внешняя стенка которого имеет толстый конец.

Фиг. 8 изображает схематичный вид спирального участка, самая внешняя стенка которого имеет толстый конец.

Фиг. 9 изображает схематичный вид подвижной спирали с удлиненным участком.

Фиг. 10 изображает схематичный вид подвижной спирали с удлиненным участком.

Фиг. 11 изображает схематичный вид подвижной спирали с удлиненным участком.

Фиг. 12 изображает график, показывающий соотношение между отношением изгиба (ΔS) к толщине (d2) и отношением длины (L2) к толщине (d2).

Фиг. 13 изображает схематичный вид традиционного компрессионного механизма с дренажным каналом.

Фиг. 14 изображает схематичный вид традиционного компрессионного механизма с тонким спиральным участком.

Фиг. 15 изображает схематичный вид традиционного компрессионного механизма с более узким дренажным каналом.

Фиг. 16 изображает схематичный вид дренажного канала 241, используемого в компрессионном механизме 15.

Фиг. 17 изображает схематичный вид дренажного канала 241, используемого в компрессионном механизме 15.

Фиг. 18 изображает схематичный вид дренажного канала 241, используемого в компрессионном механизме 15.

Фиг. 19 изображает разрез дренажного канала вдоль стрелки 91 с Фиг. 1.

Фиг. 20 изображает схематичный вид компрессионного механизма с множеством дренажных каналов 241, выполненных в плоском участке 24а.

Фиг. 21 изображает схематичный вид компрессионного механизма с множеством дренажных каналов 241, выполненных в плоском участке 24а.

ОБЪЯСНЕНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 - Спиральный компрессор

15 - Компрессионный механизм

24 - Неподвижная спираль

26 - Подвижная спираль

24а, 26а - Плоский участок

24b, 26b - Спиральный участок

26b2 - Концевой участок

26b4 - Удлиненный участок

40, 45 - Пространство

241 - Дренажный канал (Сквозной проход)

d1, d2 - Толщина

d1/d2, d2/d1 - Отношение

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ СПОСОБ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 изображает схематичный вид спирального компрессора 1 в соответствии с одним воплощением настоящего изобретения. Здесь далее, «верхняя сторона» обозначает сторону, отмеченную стрелкой 91 на Фиг. 1, и «нижняя сторона» обозначает сторону, противоположную верхней стороне.

Спиральный компрессор 1 включает в себя корпус 11 и компрессионный механизм 15. Корпус 11 представляет собой цилиндрическую оболочку, вытянутую вдоль стрелки 91. Компрессионный механизм 15 расположен внутри корпуса 11.

Фиг. 2 изображает поперечный разрез компрессионного механизма 15 вдоль линии II-II с Фиг. 1. Компрессионный механизм 15 включает в себя неподвижную спираль 24 и подвижную спираль 26 (см. Фиг. 1 и Фиг. 2). Компрессионный механизм 15 сжимает хладагент. Пример хладагента состоит, в основном, из двуокиси углерода.

Неподвижная спираль 24 включает в себя первый плоский участок 24а и первый спиральный участок 24b. Первый плоский участок 24а присоединен к внутренней стенке 11а корпуса 11. Первый спиральный участок 24b присоединен к нижней стороне первого плоского участка 24а (см. Фиг. 1). Первый спиральный участок 24b простирается по закрученной форме и образует спиральный канал 24с между своими закрученными стенками (см. Фиг. 2). Первый плоский участок 24а представляет собой крепежный элемент, удерживающий первый спиральный участок 24b.

Подвижная спираль 26 включает в себя второй плоский участок 26а и второй спиральный участок 26b. Второй спиральный участок 26b присоединен к верхней стороне второго плоского участка 26а (см. Фиг. 1). Второй спиральный участок 26b простирается по закрученной форме (см. Фиг. 2). Второй плоский участок 26а представляет собой другой крепежный элемент, удерживающий второй спиральный участок 26b.

Второй спиральный участок 26b помещается в спиральный канал 24с неподвижной спирали 24 (см. Фиг. 2). Компрессионный механизм 15 имеет компрессионное пространство 40 между первым спиральным участком 24b и вторым спиральным участком 26b. Компрессионное пространство 40 ограничено первым плоским участком 24а и вторым плоским участком 26а и используется в качестве компрессионной камеры, в которой сжимается хладагент (см. Фиг. 1).

В компрессионном механизме 15 следующие 1-3 воплощения настоящего изобретения описывают соответствующие материалы, используемые для неподвижной спирали 24 и подвижной спирали 26, конфигурации первого спирального участка 24b и второго спирального участка 26b и дренажный канал в неподвижной спирали 24.

Первое воплощение

В компрессионном механизме 15 в соответствии с первым воплощением материал, используемый для неподвижной спирали 24, отличается от материала, используемого для подвижной спирали 26.

Более подробно, одна из неподвижной спирали 24 и подвижной спирали 26 представляет собой отливку из чугуна, выполненную путем кокильного литья из полурасплава (здесь далее, эта отливка называется «чугунная кокильная отливка из полурасплава»). Кокильная отливка из полурасплава обладает прочностью на разрыв больше либо равной 600 Н/мм² и меньше либо равной 900 Н/мм².

Другая из неподвижной спирали 24 и подвижной спирали 26 представляет собой отливку из серого чугуна. Отливка из серого чугуна обладает прочностью на разрыв, большей либо равной 250 Н/мм² и меньшей либо равной 300 Н/мм². Такая прочность на разрыв может обеспечить достаточную прочность и жесткость отливки из серого чугуна для предотвращения ее деформации или разрыва. В соответствии с JIS (Японский Промышленный Стандарт) отливка из серого чугуна, обладающая прочностью на разрыв больше либо равной 250 Н/мм² и меньше либо равной 300 Н/мм², маркируется FC250.

На Фиг. 3 представлена таблица, в которой показаны поверхностные давления для возникновения заедания (МПа), коэффициент площади графита (%) и твердость по шкале Роквелла (HRB) компрессионного механизма 15. Поверхностное давление для возникновения заедания представляет давление, вызывающее возникновение заедания в ходе испытания на заедание. Испытание на заедание осуществляется путем скольжения отливки в форме стержня (здесь и далее эта отливка будет называться «стержень») по поверхности отливки в форме диска (здесь и далее эта отливка будет называться «диск») на основании установленного способа. Установленный способ заключается в следующем: погружение диска и стержня в смесь хладагента R410A и эфирного масла (при 100 градусах по Цельсию); скольжение стержня со средней скоростью 2,0 м/с; изменение поверхностного давления между стержнем и диском; наблюдение за возникновением заедания между стержнем и диском для измерения поверхностного давления, которое вызывает возникновение заедания между стержнем и диском. Коэффициент площади графита представляет собой площадь, занятую графитом, на единицу площади компрессионного механизма.

На Фиг. 3 «ползун А» обозначает одну из неподвижной спирали 24 и подвижной спирали 26, а «ползун В» - другую. Коэффициент (%) площади графита и твердость по шкале Роквелла (HRB) каждого из ползунов А и В отражены соответственно на Фиг. 3. Здесь далее, сумма коэффициентов площади графита для каждого из ползунов А и В будет называться «общим коэффициентом площади графита», который представлен в таблице с Фиг. 3 (см. столбец «ползун А + ползун В»).

На Фиг. 3 представлены результаты испытания на заедание между стержнеобразной чугунной кокильной отливкой из полурасплава и дискообразной отливкой из серого чугуна (см. строку «чугунная кокильная отливка из полурасплава»/FC250»). Для сравнения, на Фиг. 3 также представлены результаты испытания на заедание для стержней и дисков, изготовленных из одинаковых материалов. Более подробно, на Фиг. 3 представлены результаты испытания на заедание между стержнеобразной отливкой из серого чугуна (FC250) и дискообразной отливкой из серого чугуна (FC250) (см. строку «FC250s») и результаты испытания на заедание между стержнеобразной чугунной кокильной отливкой из полурасплава и дискообразной чугунной кокильной отливкой из полурасплава (см. строку «чугунные кокильные отливки из полурасплава»).

Как показано на Фиг. 3, результаты испытания для «чугунной кокильной отливки из полурасплава /FC250» следующие: поверхностное давление для возникновения заедания составляет 152 МПа; общий коэффициент площади графита составляет от 10% до 20%; коэффициент площади графита для ползуна А составляет от 2% до 6%; коэффициент площади графита для ползуна В составляет от 8% до 14%; твердость ползуна А составляет от HRB90 до HRB100; и твердость ползуна В составляет от HRB90 до HRB100. В этом случае ползун А представляет собой чугунную кокильную отливку из полурасплава, и ползун В представляет собой отливку из серого чугуна (FC250).

Как показано на Фиг. 3, результаты испытания для «FC250» следующие: поверхностное давление для возникновения заедания составляет 169 МПа; общий коэффициент площади графита составляет 28%; коэффициенты площади графита ползуна А и ползуна В составляют каждый по 14%; твердость ползуна А и ползуна В составляет в каждом случае HRB93.

Как показано на Фиг. 3, результаты испытания для «чугунных кокильных отливок из полурасплава» следующие: поверхностное давление для возникновения заедания составляет 140 МПа; общий коэффициент площади графита составляет 8%; коэффициенты площади графита для ползуна А и ползуна В составляют по 4% каждый; твердость ползуна А и ползуна В составляет HRB98 в каждом случае.

На Фиг. 3 показано, что поверхностное давление для возникновения заедания в испытании «чугунная кокильная отливка из полурасплава/FC250» выше, чем в испытании «чугунные кокильные отливки из полурасплава». Причины изложены далее.

Фиг. 4 изображает график, показывающий взаимосвязь между общим коэффициентом площади графита и поверхностным давлением для возникновения заедания. Фиг. 4 показывает, что чем больше общий коэффициент площади графита, тем больше поверхностное давление для возникновения заедания. Соответственно, поскольку общий коэффициент площади графита в испытании «чугунная кокильная отливка из полурасплава/FC250» выше, чем в испытании «чугунные кокильные отливки из полурасплава», их поверхностные давления для возникновения заедания имеют аналогичную тенденцию.

Испытание «чугунная кокильная отливка из полурасплава/FC250» показало, что коэффициент площади графита отливки из серого чугуна (FC250) составляет от 8% до 14%, что значительно выше, чем у чугунной кокильной отливки из полурасплава - от 2% до 6%. Существенное различие коэффициентов площади графита между стержнем и диском будет одним из факторов, приводящих к увеличению поверхностного давления для возникновения заедания. Чугунная кокильная отливка из полурасплава должна иметь коэффициент площади графита по меньшей мере 2% для предотвращения заедания.

Следовательно, компрессионный механизм 15 в соответствии с первым воплощением может с легкостью предотвращать заедание между неподвижной спиралью 24 и подвижной спиралью 26, по сравнению с предшествующим механизмом, который включает в себя неподвижную спираль и подвижную спираль, обе из которых представляют собой чугунные кокильные отливки из полурасплава.

Дополнительно, компрессионный механизм 15 имеет большую твердость, большую прочность и большую жесткость по сравнению с компрессионным механизмом, который включает в себя неподвижную спираль и подвижную спираль, обе из которых представляют собой отливки из серого чугуна (FC250). Таким образом, либо неподвижная спираль 24, либо подвижная спираль 26, которая представляет собой чугунную кокильную отливку из полурасплава, может иметь меньшую толщину d2 (или d1) спирального участка 26b (или 24b) (см. Фиг. 2) и иметь спиральный участок 26b (или 24b), больший по высоте. Такая спираль приводит к уменьшению размеров компрессионного механизма 15 без снижения эффективности сжатия. Такая спираль также приводит к увеличению пропускной способности без изменения размера компрессионного механизма 15.

В компрессионном механизме 15 коэффициент площади графита чугунной кокильной отливки из полурасплава предпочтительно составляет от 4% до 6%. Это происходит потому, что технологичность материала чугунной кокильной отливки из полурасплава будет улучшаться благодаря ее прочности, которая может достигать почти HRB90 (более точно HRB90 - HRB95).

Дополнительно, в компрессионном механизме 15 неподвижная спираль 24 предпочтительно представляет собой отливку из серого чугуна (FC250), и подвижная спираль 26 предпочтительно представляет собой чугунную кокильную отливку из полурасплава. В таком случае, поскольку чугунная кокильная отливка из полурасплава обладает большей прочностью и большей жесткостью, подвижная спираль 26, представляющая собой чугунную кокильную отливку из полурасплава, может иметь более тонкий второй спиральный участок 26b и более тонкий второй плоский участок 26а.

Таким образом, размеры компрессионного механизма 15 могут быть уменьшены без изменения пропускной способности. Альтернативно, компрессионный механизм 15 может также увеличивать пропускную способность без изменения его размеров. Дополнительно, вес подвижной спирали 26 может быть снижен, что снижает крутящий момент, требуемый для приведения подвижной спирали 26 в действие. Чугунная кокильная отливка из полурасплава может снизить стоимость компрессионного механизма 15.

Подвижная спираль 26 размещается около неподвижной спирали 24 и прижимается к ней. Это предотвращает возникновение зазора между неподвижной спиралью 24 и вторым спиральным участком 26b подвижной спирали 26, посредством чего предотвращается снижение эффективности сжатия.

В таком случае, подвижная спираль 26, прижимаемая к неподвижной спирали 24, представляет собой чугунную кокильную отливку из полурасплава. Это происходит потому, что подвижная спираль 26 имеет большую прочность и большую жесткость. То есть, даже если подвижная спираль 26 прижимается к неподвижной спирали 24, второй спиральный участок 26b не может быть легко деформирован.

Второе воплощение

Второе воплощение описывает конфигурацию компрессионного механизма 15, описанного в первом воплощении.

Толщина спиральных участков

Как описано в первом воплощении, когда одна из неподвижной спирали 24 и подвижной спирали 26 представляет собой чугунную кокильную отливку из полурасплава, эта спираль 26 (или 24) обладает большей прочностью и большей жесткостью. В таком случае спираль 26 (или 24) становится менее подверженной разрыву и изгибу.

Дополнительно, эта спираль 26 (или 24), обладающая большей прочностью и большей жесткостью, может иметь спиральный участок 26b (или 24b) с меньшей толщиной d2 (или d1). Тем не менее, несмотря на то что чугунная кокильная отливка из полурасплава обладает в 2,4-3,6 раза большей прочностью, чем отливка из FC250 (на основании «600 МПа/250 МПа до 900 МПа/250 МПа», где «600 МПа» и «900 МПа» - опытные значения прочности для чугунной кокильной отливки из полурасплава), чугунная кокильная отливка из полурасплава обладает жесткостью, превышающей жесткость отливки из FC250 не более чем в 1,6-1,7 раз (на основании «175 ГПа/110 ГПа до 190 ГПа/110 ГПа», где «175 ГПа» и «190 ГПа» - опытные значения жесткости для чугунной кокильной отливки из полурасплава). Таким образом, когда толщина d2 (или d1) определяется на основании прочности с тем, чтобы предотвратить разрыв, спиральный участок 26b (или 24b) может легко быть изогнут.

Поэтому отношение толщин d2/d1 (или d1/d2) вычисляется на основании отношений модулей Юнга α. В таком случае отношение толщин d2/d1 (или d1/d2) представляет собой отношение толщины d2 (или d1) спирального участка 26b (или 24b) чугунной кокильной отливки из полурасплава к толщине d1 (или d2) спирального участка 24b (или 26b) отливки из серого чугуна. Отношение модулей Юнга α является отношением модуля Юнга чугунной кокильной отливки из полурасплава к модулю Юнга отливки из серого чугуна.

Например, когда неподвижная спираль 24 представляет собой отливку из серого чугуна и подвижная спираль 26 представляет собой чугунную кокильную отливку из полурасплава, отношению толщин d2/d1 присваивается значение, вычисленное на основании отношения модулей Юнга α, где d1 является толщиной первого спирального участка 24b и d2 является толщиной второго спирального участка 26b.

Отношение модулей Юнга α может составлять около 1,6. Модуль Юнга чугунной кокильной отливки из полурасплава предпочтительно больше либо равен 175 ГПа и меньше либо равен 190 ГПа, с тем чтобы предотвратить снижение эффективности сжатия, вызванное изгибом чугунной кокильной отливки из полурасплава.

Когда толщины d1 и d2 определяются через отношение толщин d2/d1 (или d1/d2), вычисленное на основании отношения модулей Юнга α, количество изгиба первого спирального участка 24b может практически равняться количеству изгиба второго спирального участка 26b. Таким образом, в компрессионном механизме 15 снижение эффективности сжатия, вызванное изгибом спиральных участков 24b и 26b, может быть исключено.

Для того чтобы получить компрессионный механизм 15 меньшего размера, при одновременном сохранении пропускной способности, путем уменьшения толщины d2 (или d1) спирального участка чугунной кокильной отливки из полурасплава, отношение толщин d2/d1 (или d1/d2) должно быть меньше или равно обратному значению отношения модулей Юнга α (т.е. 1/α).

Когда неподвижная спираль 24 представляет собой чугунную кокильную отливку из полурасплава и подвижная спираль 26 представляет собой отливку из серого чугуна, отношение толщин d1/d2 необходимо вычислять на основании отношения модулей Юнга α, где d1 - толщина первого спирального участка 24b и d2 - толщина второго спирального участка 26b. В таком случае, как описано выше, количество изгиба первого спирального участка 24b может стать практически равным количеству изгиба второго спирального участка 26b.

Конфигурации спиральных участков

На Фиг. 5 изображена другая конфигурация компрессионного механизма 15, отличная от той, что показана на Фиг. 2. Фиг. 5 изображает поперечный разрез вдоль линии II-II с Фиг. 1.

Как описано в первом воплощении, когда одна из неподвижной спирали 24 и подвижной спирали 26 является чугунной кокильной отливкой из полурасплава, эта спираль может иметь меньшую толщину d2 (или d1) спирального участка 26b (или 24b). Учитывая изгиб спирального участка 26b (или 24b) в ходе работы компрессионного механизма 15, отношение h2/d2 (или h1/d1) предпочтительно больше либо равно 13 и меньше либо равно 19, где h2 (или h1) является высотой спирального участка 26b (или 24b) от плоского участка 26а (или 24а) и d2 (или d1) является толщиной спирального участка 26b (или 24b).

В неподвижной спирали 24 концевой участок 24b2 самой внешней стенки первого спирального участка 24b поддерживается другим участком 24d неподвижной спирали 24. Таким образом, даже если неподвижная спираль 24 представляет собой чугунную кокильную отливку из полурасплава и имеет малую толщину d1, технологичность материала первого спирального участка 24b не будет сильно ухудшаться.

С другой стороны, в подвижной спирали 26 концевой участок 26b2 самой внешней стенки второго спирального участка 26b, в отличие от концевого участка 24b2 неподвижной спирали 24, ничем не поддерживается. Таким образом, когда второй спиральный участок 26b, особенно, его концевой участок 26b2, изготавливается, технологичность его материала может легко ухудшиться из-за его изгиба.

Дополнительно, несмотря на то что чугунная кокильная отливка из полурасплава обладает прочностью, превышающей в 2,4-3,6 раза прочность отливки FC250 (на основании «600 МПа/250 МПа до 900 МПа/250 МПа»), чугунная кокильная отливка из полурасплава обладает жесткостью, превышающей жесткость отливки из FC250 не более чем в 1,6-1,7 раз (на основании «175 ГПа/110 ГПа до 190 ГПа/110 ГПа»). Таким образом, когда толщина d2 (или d1) определяется на основании прочности с тем, чтобы предотвратить разрыв, спиральный участок 26b (или 24b) можно легко согнуть.

По этой причине, когда подвижная спираль 26 представляет собой чугунную кокильную отливку из полурасплава, участок около концевого участка 26b2 самой внешней стенки второго спирального участка 26b должен быть толще, чем остальные участки до начала изготовления. В таком случае, второй спиральный участок 26b может быть изготовлен с высокой точностью.

На каждой из Фиг. 6, Фиг. 7 и Фиг. 8 изображена конфигурация готового второго с