一種軸封和使其具體化的壓縮機的製作方法
2023-05-31 01:31:46 2
專利名稱：一種軸封和使其具體化的壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軸封，特別是，涉及一種防止流體，例如製冷劑和潤滑油，從壓縮機中洩漏的軸封。
一種典型的軸封50結構如下。如圖4和4A所示，密封裝置50位於驅動軸61和壓縮機殼體之間用以防止流體從壓縮機內洩露到外面。由合成橡膠製成的第一凸緣環51帶有凸緣51a。凸緣51a形成第一凸緣環51的徑向內表面。由金屬製成的隔環52隔開凸緣51a的位置與驅動軸61接觸。由氟樹脂製成的另一個凸緣環53帶有凸緣53a。凸緣53a形成第二凸緣環53的徑向內表面並向壓縮機內彎曲(見圖4右側)。一種螺旋形抽吸槽53b位於凸緣53a內，環繞在第二凸緣環53的軸周圍。由合成橡膠製成的第三凸緣環54帶有凸緣54a。第一凸緣環51、隔環52、第二凸緣環53和第三凸緣環54按從壓縮機內到外的順序排列，如圖4所示。
環51～54被緊緊地包容在柱形罩55內。從而，第一和第二凸緣環51、53與隔環52和罩55相接觸。
當驅動軸61轉動時，或當壓縮機運行時，壓縮機內的高壓氣體作用於第二凸緣環53的凸緣53a。從而，凸緣53a被一種預定的力壓向驅動軸61，防止流體從壓縮機內洩露。在這種狀態下，凸緣53a的抽吸槽53b具有一種螺旋抽吸效果並確實將凸緣53a和驅動軸16之間的流體送回。這也改善了第二凸緣環53的流體密封性能。
當驅動軸61不轉時，或當壓縮機不運行時，第一凸緣環51的凸緣51a與驅動軸61彈性接觸。這防止了流體從壓縮機洩露。當驅動軸61不轉時，壓縮機內的壓力相當低，第二凸緣環53的凸緣53a被相當小的力壓向旋轉的軸61。從而，軸封帶有第一凸緣環51以補償第二凸緣環53的弱的密封能力。
當驅動軸61轉動時，第一凸緣環51的凸緣51a允許壓縮機內的流體向著第二凸緣環53流動。當高壓作用於第一凸緣環51內時，凸緣51a相對於驅動軸61的位置被隔環52隔開。
通過第一凸緣環51的凸緣51洩露的流體(主要是潤滑油)潤滑和冷卻第一和第二凸緣環51、53的凸緣51a和53a。從而，凸緣51a和53a不會由於磨擦而摩損。這延長了第一和第二凸緣51、53的壽命。
第一凸緣環54的凸緣54a與驅動軸61彈性接觸，並防止外界微粒進入。從而，外界微粒不能進入凸緣53a和驅動軸61之間，這防止了第二凸緣環53的性能變壞。當驅動軸61的轉動停止時，第三凸緣環54防止了流體的洩露，使其保留在第一凸緣環51和第二凸緣環53之間。
但是，第一凸緣環51允許流體(製冷劑氣體)在驅動軸61轉動期間洩露。在第二凸緣環53和隔環52之間以及在第二凸緣環53和罩55之間的密封性能較低相當於在第一密封環51和隔環52之間以及第一凸緣環51和罩55之間的密封的接觸面上的密封性能。從而，如圖4A所示，通過第一凸緣環51洩露的冷卻氣體可能進入第二凸緣環53和隔環之間以及第二凸緣環53和罩55之間。
當驅動軸61的轉動停止時，第三凸緣環54防止留在第一凸緣環51和第二凸緣環53之間的流體洩露。換句話說，在第二凸緣環53和隔環52之間以及在第二凸緣環53和罩55之間的流體(特別是製冷劑氣體)不會在驅動軸61停下後流出壓縮機。當驅動軸61停下一段相當長的時間時，在第二凸緣環53和隔環52之間以及在第二凸緣環53和罩55之間的製冷劑氣體可被較冷的溫度液化。
如果驅動軸61在這種狀態下轉動，軸封50周圍的溫度會增加。然後在第二凸緣環53和罩55之間的液態製冷劑汽化，這使第二凸緣環53沿徑向向內移動。這會使第二凸緣環53從罩55內分開。由於第二凸緣環53和隔環52由磨擦力和擠壓力被一起固定在罩55內，第二凸緣環53也使隔環52從罩55分離。從而，隔環52也不能保持第一凸緣環51的凸緣51a相對於驅動軸61的最初位置。結果，第一凸緣環51可能洩露流體，這造成第一和第二凸緣環51、53過早地磨損。
另一方面，分開的第二凸緣環53可通過隔環52將第一凸緣環51從驅動軸61抬高。這樣，當驅動軸61轉動時，第一凸緣環51可能洩露太多的流體以致第二凸緣環53和第三凸緣環54不能停下。
本發明的目的是提供一種用於壓縮機的軸封，以防止流體進入第二凸緣環周邊與罩之間。
為達到上述目的，一種穿過並被被殼體支承旋轉軸用的軸封，該裝置用於防止流體從殼體洩漏，該密封裝置包括一個位於環繞軸配置的第一凸緣環，第一凸緣環具有一個第一周邊部分，其相對於軸實際上按徑向延伸，和一個與軸的表面相接觸的第一凸緣部分，這裡的第一凸緣部分與軸的表面彈性接觸，第一凸緣環具有預定的形狀以在軸停轉時防止流體從殼體內洩漏以及在軸轉動時允許流體從殼體內洩漏。
一個環繞軸並和第一凸緣環相鄰的隔環，隔環帶有一個相對於軸實際上按徑向方向延伸的第二周邊部分，該隔環支承著第一凸緣環以便第一凸緣環實際上保持它的形狀。
一個環繞軸並與隔環相鄰的，與第一凸緣環相對的在隔環另一側的第二凸緣環，第二凸緣環帶有一個相對於軸和沿軸表面延伸的第二凸緣部。按徑向方向延伸的第三周邊部分，這裡第二凸緣部分與軸的表面彈性接觸以防止流體從殼體內洩漏。
一個通過夾緊第一、第二和第三周邊部分將環夾在一起的罩。
第一和第三周邊部分向外延伸越過第二周邊部分，以提供一個環形接觸區域，第一和第二凸緣環在接觸區域彼此彈性接觸。
本發明的其它優點將從下面的描述中和本發明例子的附圖中明顯地體現出來。
本發明的特點是獨創的，將在附帶的權利要求中特別提出。本發明和目的、優點一起，通過參照對下面的當前首選實施例的描述以及附圖，可得到很好的理解。
圖1是依據本發明的一個實施例的容積式壓縮機的橫截面示意圖。
圖2是圖1中的軸封的放大的橫截面示意圖。
圖2A是圖2中周邊部分的放大圖。
圖3(a)是圖2的部分放大示意圖。
圖3(b)是說明當無力作用時突出部分的示意圖。
圖4是說明現有的軸封的橫截面示意圖。
圖4A是圖4中周邊部分的放大圖。
現在說明依據本發明的一個實施例的用於車輛空調系統的各種的替代壓縮機。
如圖1所示，一個前殼體部件11裝配到圓柱塊12的前端。一個後殼體部件13通過一個閥板14裝配到圓柱塊12的後端。一個形成在前殼體部件11和圓柱塊12之間的曲柄腔。
驅動軸16穿過曲柄腔15並被前殼體部件11和圓柱塊12可旋轉地支承。驅動軸16的前端穿過前殼體部件11的前壁。驅動軸16通過一離合裝置例如電磁離合器連到車輛發動機上。從而，當發動機運轉並與離合裝置結合時，驅動軸16轉動。
一個軸孔座17從前部殼體11的前壁伸出並環繞在驅動軸16的前端。一個軸封18與軸孔座17配合併密封驅動軸16。軸封18的細節將在後面說明。
轉子19在曲柄腔15內被固定在驅動軸16上。斜盤20支承在驅動軸16上，並可在驅動軸16的表面滑動，相對於驅動軸16傾斜。鉸接裝置21位於轉子19和斜盤20之間。鉸接裝置21使斜盤20隨驅動軸16整體轉動，並沿驅動軸16的表面上軸向滑動。當斜盤20的中心向圓柱塊12移動時，斜盤20的傾角減少。當斜盤20的中心向轉子19移動時，斜盤20的傾角增加。
環繞著驅動軸16的軸線在圓柱塊12內形成一些氣缸孔。每一個氣缸孔與一個頂部活塞22相配合。每個活塞22通過導向座23裝配到斜盤21的周圍。斜盤20的轉動被轉化為每個活塞22在相應氣缸孔12a內的往復運動。
一個吸氣腔24和一個排氣腔25被分別定位於後殼體部件13內。閥板14帶有吸氣孔26、吸氣閥27、排氣孔28和排氣閥29。當每個活塞22從上死點移動到下死點，吸氣腔24內的製冷劑氣體通過相應的吸氣孔26和相應的吸氣閥27被吸入到相應的氣缸孔12a。當每個活塞22從下死點移動到上死點，相應氣缸孔12a內的製冷劑氣體被壓縮到預定的壓力，並通過相應的排氣孔28和相應的排氣閥29被排放到排氣腔25中。
通氣通道30連接著曲柄腔15和吸氣腔24。加壓通道31連接著排氣腔25和曲柄腔15。電磁移動控制閥32位於加壓通道31內。控制閥32帶有一個電磁線圈32a和一個閥體32b。電磁線圈32a的通電和斷電由一臺計算機按照冷負荷來控制。從而，加壓通道31的開口大小由閥體32b調節，使曲柄腔15內的壓力變化。這可調節曲柄腔15和氣缸孔12a內的壓差。結果，斜盤20的傾角發生變化，這樣改變每個活塞的行程和位移。
換句話說，電磁線圈32a的斷電作用引起閥體32b打開連接排氣腔25和曲柄腔15的加壓通道31。從而，排氣腔25內的高壓製冷氣體穿過加壓通道31供給到曲柄腔15，這增加了曲柄腔15內的壓力。曲柄腔15內壓力的增加使斜盤20的傾角變小和每個活塞22的行程和位移達最小。當電磁線圈32a被通電時，閥體32b關閉加壓通道31，當通氣通道30釋放壓力時降低了曲柄腔內的壓力。曲柄腔15內壓力的下降使斜盤20的傾角變大和每個活塞22的行程和位移達最大。
現說明軸封機構18。
如圖2所示，第一凸緣環35、金屬隔環36、第二凸緣環37、金屬形狀隔環38、第三凸緣環39和金屬端部環40按這個順序排列。第一凸緣環35和第三凸緣環39用合成橡膠例如丙烯腈丁二烯橡膠製成。第二凸緣環37用氟樹脂例如PTFE(聚四氟乙烯)製成。
圓柱金屬罩41包括一前緣41a和一後緣41b，件35～40各環的周邊被如圖2所示比前緣41a和後緣41b之間的摩擦力和壓力緊緊地固定在一起。罩41和環35～40被容納在軸孔座1 7內。罩41的軸向運動被一臺階17a和彈性擋環42限制。
第一凸緣環35用一個包著後緣41b附近的罩41的內外表面的形狀製成。包著殼41的周圍表面的第一凸緣環35的周邊部分形成一外部密封35a，它與軸孔座17的內表面相接觸。外部密封35a包括突出部以改進它的密封作用。接觸罩41的內表面的第一凸緣環35的裡面部分形成一個內密封35b，或第一周邊部分，它被緊緊地固定在隔環36和罩41的後緣41b之間。
凸緣35C形成在第一凸緣環35的徑向向內的部分。凸緣35C向後沿徑向向內沿伸。凸緣35C的末端角與驅動軸16的表面16a相接觸。如圖2A所示，錐形末端表面S1相對於驅動軸16的表面(或驅動軸16的軸線)形成一預定角θ1。凸緣35C的側表面S2相對於驅動軸16的表面16a形成預定角θ2。第一凸緣環35的凸緣35C的狀態由滿足條件θ1＜θ2來決定。依據本發明者的實驗，在驅動軸16不轉時，處於θ1＜θ2條件下的狀態時第一凸緣環35可有效地密封驅動軸16。但是，當驅動軸16轉動時在這些條件下流體洩露是被允許的。
第二凸緣環37安裝前其形狀象一個中心帶孔的圓盤。第二凸緣環37由一片氟樹脂製成。當裝到驅動軸16上時第二凸緣環37的裡面向後彎曲變形。第二凸緣環37的中部變形區域形成凸緣37a。具有預定軸向尺寸的凸緣37a的密封表面37b與驅動軸16的表面16a相接觸。在凸緣37a的密封表面上，軸線L的周圍形成一螺旋抽吸糟。當驅動軸16轉動時，抽吸糟37C作用相當於一個泵。
通過使護盤36a的內部區域和第二周邊部分變形形成隔環36。變形的部分形成護環36b。護環36b在第一凸緣環35的凸緣35C和第二凸緣環37的凸緣37a之間向後沿伸。護環36b的末端與第一凸緣環35的凸緣35C的內表面相接觸，並相對於驅動軸16的表面16a支承著凸緣35C(以保持關係θ1＜θ2)。
通過形狀蓋住隔環38的前側和徑向外部端表面來形成第三凸緣環39。形狀隔環38的外徑比罩41的內徑小。第二和第三凸緣環37、39的外徑大體上與罩41的相同。從而，儘管形狀隔環38位於第三凸緣環39和第二凸緣環37之間，第三凸緣39的周邊部分與第二凸緣環37相接觸。第三凸緣環39的凸緣39a與驅動軸16的表面16a相接觸。
如圖3(a)所示，第一和第二凸緣環35、37環繞在罩41內的隔環36的外緣周圍彼此相對地壓在一起。也就是說，由隔環36的護盤36a沿徑向向外，第一凸緣35的內密封35b和第二凸緣37的外部37e或第三周邊部相接觸。隔環36的外徑小於罩41的內徑。內密封35b的外徑和第二凸緣環37的外徑大體上與罩41的內徑相等。從而，內密封35b和第二凸緣環37環繞在罩41內的隔環36的護盤36a周圍並相互接觸。
一個突出部43整體形成在面對第一凸緣環35的內密封35b的端面35d上。突出部分43沿軸線L的方向延伸。如圖3(b)所示，當未被擠壓時，突出部43從表面35d沿軸線方向的長度要大於隔環36的護盤36a的厚度，或組裝後是端面35d和37d之間的距離。從而，如圖3(a)所示，當環35～40在罩41內被固定在一起時，由比氟樹脂更有彈性的合成橡膠製成的突出部43向著第二凸緣環37的端面擠壓並被壓至隔環36的護盤36a的厚度。換句話說，當環35～40被固定在罩41內時，第一凸緣環35和第二凸緣37之間的加壓接觸主要通過壓縮突出部43來得到。
現在說明軸封的操作。
當壓縮機運行時，來自曲柄腔15的高壓被作用於第二凸緣環37的凸緣37a上。從而，凸緣37a的密封表面被壓向驅動軸16的表面16a，這樣防止了流體(製冷劑氣體和潤滑油)從曲柄腔15的洩露。在這種狀態下，螺旋抽吸糟37C對驅動軸16的相對轉動的表面16a有抽吸作用，並主動在凸緣37a和驅動軸16之間將流體送回。這改善了第二凸緣37的流體密封性能。
當壓縮機不運行時，第一凸緣環35的凸緣35C和驅動軸16的表面16a的彈性接觸防止了流體從曲柄腔15洩露。
當壓縮機運行時，第一凸緣環35的凸緣35C允許流體從曲柄腔15流向第二凸緣環37。凸緣35C被隔環36的隔離部分支承，並當來自曲柄腔15的高壓作用於第一凸緣環35時，凸緣35C相對於軸16的位置可保持。
當驅動軸16轉動時，通過第一凸緣環35的凸緣35C洩露的流體(主要是潤滑油)潤滑和冷卻第一和第二凸緣環35、37的凸緣35C、37a。從而，由摩擦和高熱造成凸緣35C、37a的磨損是有限的，這延長了第一和第二凸緣環35、37的壽命。
第三凸緣39的凸緣39a與驅動軸16的表面16a彈性接觸，防止了外界微粒進入軸封18。從而，第二凸緣環37的流體密封性能不會因外界微粒進入驅動軸16的表面16a的和凸緣37a的密封面37b之間而降低。當驅動軸16的轉動停止時，第三凸緣環39防止了留在第一凸緣環35和第二凸緣環37之間的流體的洩露。
正如所提到的，第一凸緣環35允許當驅動軸16轉動時流體(製冷氣體)的洩露。第二凸緣環37(氟樹脂製成)和隔環36之間的接觸以及第二凸緣環37和罩41之間的接觸形成一種比第一凸緣環35(合成橡膠製成)和隔環36之間的接觸以及第一凸緣環35和罩41之間的接觸要弱的密封。
但是，在上述實施例中，第一凸緣環35在環繞罩41內的隔環36周圍被壓向第二凸緣環37。換句話說，流體通過第二凸緣環37和隔環36之間和第二凸緣環37的外端表面與罩41之間的洩露被防止了。
從而，在驅動軸16轉動期間通過第一凸緣環35洩露的流體不會進入第二凸緣環37的外邊表面和罩41之間。結果，現有技術中的問題得到解決。也就是說，當從第一凸緣環35洩露的液態製冷劑蒸發時，第二凸緣環37並未脫離罩41。因此，環35～40繼續被緊緊地固定在罩41內。第一凸緣環35相對於驅動軸16的預定位置被保持。
上述實施例有下列優點。
從第一凸緣環35洩露的液態製冷劑的蒸發不會發生在第二凸緣環37的外邊緣，這防止了第二凸緣環37離開罩41。從而，第一凸緣環35在驅動軸轉動期間洩露了適當數量的流體。
突出部43沿驅動軸16的軸線L的方向延伸。也就是說，第一凸緣環35沿軸線L方向壓向第二凸緣環37。從而，還達到了第一凸緣環35和第二凸緣環37之間的加壓接觸，而不增加圖4中現有技術裝置的特殊裝配措施。
突出部43整體形成在便於形成突出部分43的第一凸緣35上。也就是說，如果突出部43形成在第二凸緣37上，其是由一片氟樹脂製成時，突出部43必須事先形成在片上。而且，將要求精確地從氟樹脂片上切出第二凸緣環37，這將使製造複雜。但是，由合成橡膠製成的第一凸緣環35是在罩41周圍壓模形成的。從而，通過改變模的形狀可以和第一凸緣環35整體形成突出部43。
在密封表面37b上形成抽吸槽37C以改善第二凸緣環37的密封性能。通過第一凸緣環35在驅動軸1 6轉動期間洩露的流體，由第二凸緣環37洩露的即使有也非常少。從而，相當大量的流體在驅動軸16轉動時存在於第一凸緣環35和第二凸緣環37之間。換句話說，在現有技術中，相當多流體趨向進入第二凸緣環37和罩41之間。因此，在驅動軸轉動時第一凸緣環35洩露流體，但不太多，這一點是很重要的。
軸封18包括位於第二凸緣環37前方的第三凸緣環。從而，當驅動軸16的轉動停止時第三凸緣環39防止了留在第一凸緣環35和第二凸緣環37之間的流體的洩露。換句話說，在驅動軸16的轉動停止後，第二凸緣環37和隔環36或罩41之間的流體不會流出壓縮機。因此，第一凸緣環35在驅動軸16轉動時洩露流體，但不太多，這是非常重要的。
顯然對在本領域內有熟練技能的人，本發明可以用許多其它形式來實現，而不背離本發明的精神和範圍。因此，本發明的例子和實施例為說明性的而非限制性的，本發明不應局限於這裡給出的細節，而可在附帶權利要求的範圍內被修改。
權利要求
1.一種穿過並被殼體(11，12，13)支承的旋轉軸(16)用的軸封，該裝置用於防止流體從殼體洩露，該密封裝置包括一個位於環繞軸(16)配置的第一凸緣環(35)，第一凸緣環具有一個第一周邊部分(35b)，其相對於軸(16)實際上按徑向延伸，和一個與軸(16)的表面(16a)相接觸的第一凸緣部分(35c)，這裡的第一凸緣部分分(35c)與軸(16)的表面彈性接觸，第一凸緣環(35)具有預定的形狀以在軸(16)停轉時防止流體從殼體(11，12，13)內洩露以及在軸(16)轉動時允許流體從殼體(11，12，13)內洩露。一個環繞軸並和第一凸緣環(35)相鄰的隔環(36)，隔環(36)帶有一個相對於軸(16)實際上按沿徑向延伸的第二周邊部分(36a)，該隔環(36)支承著第一凸緣環(35)以便第一凸緣環(35)實際上保持它的形狀。一個環繞軸(16)並與隔環(36)相鄰的，與第一凸緣環(35)相對的在隔環另一側的第二凸緣環(37)，第二凸緣環(37)帶有一個相對於軸(16)和沿軸(16)表面(16a)延伸的第二凸緣部(37a)。按徑向延伸的第三周邊部分(37e)，這裡第二凸緣部(37a)與軸(16)的表面(16a)彈性接觸以防止流體從殼體(11，12，13)內洩露。一個通過夾緊第一、第二和第三周邊部分(35b，36a，37e)將環(35，36，37)夾在一起的罩(41)，該軸封其特徵在於第一和第三周邊部分(35b，37e)向外延伸越過第二周邊部分(36a)，以提供一個環形接觸區域，第一和第二凸緣環(35，37)在接觸區域彼此彈性接觸。
2.按照權利要求1中所述的軸封，其特徵在於第一和第二凸緣環(35，37)中至少一個帶有形成於環形接觸區的環形突出部(43)，該整個突出部組裝前沿軸向測量的厚度要大於第二周邊部分(36a)。
3.按照權利要求2所述的軸封，其特徵在於，所述突出部(43)全部形成在第一凸緣環(35)上。
4.按照權利要求2所述的軸封，其特徵在於，所述突出部(43)全部形成在第二凸緣環(37)上。
5.按照權利要求3所述的軸封，其特徵在於，第一凸緣環(35)由橡膠製成。
6.按照權利要求5所述的軸封，其特徵在於，第二凸緣環(37)由氟樹脂製成。
7.按照權利要求1～6中所述的任一軸封，其特徵在於第一和第二表面(S1，S2)確定第一凸緣部分，第一表面(S1)位於第一凸緣部分(35C)的內側，第二表面(S2)位於第一凸緣部分(35C)的外側，該第一表面(S1)相對於軸(16)的軸線形成一個比第二表面(S2)要小的角度。
8.按照權利要求7所述的軸封，其特徵在於，在第二凸緣部分(37a)和軸(16)的表面(16a)之間提供有一抽吸裝置，以便第二凸緣部分(37a)和軸(16)之間的流體被吸向第二凸緣環(37)的內側。
9.按照權利要求8所述的軸封，其特徵在於，抽吸裝置帶有一形成於第二凸緣部分(37a)的內表面(37b)的螺旋槽(37c)。
10.按照權利要求1～9中所述的任一軸封的壓縮機，該壓縮機在軸(16)轉動時在殼體內壓縮製冷氣體。
全文摘要
一種用於壓縮機的軸封包括第一和第二凸緣環(35,37),其中的每一個都環繞驅動軸(16)以密封。一隔環(36)位於兩個凸緣環之間以保持第一凸緣環(35)的形狀,在軸(16)轉時允許流體洩露和在軸(16)停止時防止洩露。三個環(35,36,37)在徑向部分(35b,36a,37e)被固定在一起。兩凸緣環的徑向的每一個向外延伸超過隔環,以提供一環形接觸區。兩個凸緣環(35,37)在該區彼此彈性接觸。在該區的至少一個凸緣環上有環形突出部(43)以防止由洩露的流體引起環的鬆動。
文檔編號F04B39/00GK1252501SQ9912514
公開日2000年5月10日 申請日期1999年9月30日 優先權日1998年10月2日
發明者奧野卓也, 川口真広, 園部正法, 森下敦之, 千葉啟一 申請人:株式會社豐田自動織機製作所, 伊格爾工業股份有限公司