軸密封的製作方法

2023-05-19 11:24:36

專利名稱：軸密封的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對例如壓縮機的軸將外殼內部側相對於外部側密封的 軸密封，尤其涉及一種適用於使用二氧化碳製冷劑的壓縮機的軸密封。
背景技術：
現有已知一種與軸的外表面滑動接觸來相對於裝置外部，例如壓縮機 外殼的外部(例如，大氣側)密封壓縮機外殼的內部的軸密封。這種軸密
封的滑動接觸部由丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、氟化橡膠、EPDM (乙烯*丙 烯橡膠中的一種)等合成橡膠，或合成樹脂(例如，聚醚酮樹脂、聚醯胺 樹脂、氟化樹脂、四氟乙烯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺 樹脂、聚氟化乙烯樹脂、聚偏氟乙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏氯乙烯樹 脂、液晶聚合物、聚三氟氯乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂等)構成。特別地， 四氟乙烯樹脂(以下有時也簡稱為PTFE)是作為無潤滑密封材料的主要成 分而使用的樹脂，是耐熱性、耐藥性佳的熱塑性樹脂，由溫度引起的性質 的變化小，能耐得住從極低溫到26(TC的高溫， 一般經常被使用。
但是，使用二氧化碳製冷劑的壓縮機中，滑動接觸部的溫度也與受旋 轉速度的影響的程度有關，存在高速條件下超過200°C，潤滑不足時達到 25(TC 30(TC的情形。此外，當壓縮機是可變排量型斜板式壓縮機時，曲 柄室內的壓力達到3 4.5MPa左右的高壓，滑動接觸面的表面壓力升高。 因此，使用二氧化碳製冷劑的壓縮機中，若使用上述現有的一般的樹脂和 橡膠材料構成軸密封的滑動接觸部，則有可能不能滿足耐熱性、耐磨性。 此外，由於由負載引起的變形(蠕變)大，因此有可能在高負載及高溫下 不能使用。此外，提出有為了改善PTFE的耐磨性，向PTFE中添加各種添 加物，例如，玻璃纖維、玻璃珠、碳纖維、石墨、二硫化鉬、青銅、黃銅、氧化鉛、鉬等無機添加物，或芳香族聚酯、聚醯亞胺、聚苯硫醚、芳香族 聚醯胺等有機添加物的提案(例如專利文獻1)，但是還沒有關於適用於軸 密封的技術。此外，也有促進軸密封的唇狀構件的放熱的提案(例如專利 文獻2)，但該提案中有可能存在從在最嚴酷條件下使用的滑動接觸部的放 熱不充分。
專利文獻l:日本專利第3466255號公報 專利文獻2:日本專利實公平7-23654號公報
發明的公開
發明所要解決的技術問題
因此，本發明的課題在於提供一種能提高開放型壓縮機或流體裝置的 軸密封的耐熱性、耐磨性，並可發揮優良的耐久性的軸密封，特別地，提 供一種適用於在高溫、高壓條件下被驅動的、使用二氧化碳製冷劑的壓縮 機的軸密封。
解決技術問題所採用的技術方案
為解決上述技術問題，本發明所涉及的軸密封是與由外部動力源驅動 的開放型壓縮機或流體裝置的軸的外表面滑動接觸、相對於裝置外部密封 裝置內部的軸密封，其特徵是，上述軸密封中至少與上述軸的外表面滑動 接觸的滑動接觸部由添加有熔點在15(TC 30(TC範圍內的物質、並使其均 勻分散的材料構成。此種結構中，當隨軸的旋轉產生在軸的表面與滑動接 觸部之間沒有形成油膜處時，該處的滑動接觸部的發熱量增多，但由於滑 動接觸部中添加有熔點在15(TC 30(TC範圍內的物質，因此，能防止當滑 動接觸部的溫度超過150'C時，添加物融解，由於融解熱引起的滑動接觸部 的異常過熱。此外，由於作為添加物使用熱傳導率高的物質，可從滑動接 觸部高效地放熱，因此能進一步提高耐熱性。此外，若將後述那樣的物質 作為添加物，由於能促進向軸的表面上的轉移膜的形成，因此，能提高滑 動接觸部的耐磨性。作為構成上述滑動接觸部的材料，能使用以碳化矽、石墨、氫化丁腈 橡膠、丁腈橡膠、氟化橡膠、乙烯丙烯橡膠、聚醯胺樹脂中的任一種為主 要構成材料，含有錫或鉍，或錫及鉍的添加物質的材料。
上述滑動接觸部，特別地，作為優選，由唇狀可撓性構件構成。
作為優選，作為滑動接觸部的唇狀可撓性構件在與裝置(也就是說， 開放型壓縮機和流體裝置)的外部側(例如大氣側)相通的位置上，與比 該唇狀可撓性構件熱傳導率還高的支承板接觸並被其支承。由於利用此種 結構，能進一步促進從滑動接觸部(唇狀可撓性構件)向裝置外部側的放 熱，因此能可靠地消除滑動接觸部的過熱的可能。因此，作為優選，支承 板由熱傳導率高的材料，例如鋁合金或銅合金形成。
本發明中，從滑動接觸部向支承板、進一步向外部側高效地放熱是重 要的。因此，例如在採用支承板的外周由軸密封外周殼體覆蓋的結構中， 需要一定程度地確保支承板與軸密封外周殼體的緊密接合面的軸向的寬 度。作為優選，該寬度設定成支承板的板厚以上。
此外，為從軸密封外周殼體向外部側高效地放熱，作為優選，該軸密 封外周殼體的一端部露出到裝置外部。
作為優選，該軸密封外周殼體採用可插入固定於裝置外殼的結構。
本發明所涉及的軸密封可作為各種領域的軸密封使用，特別地適用於 作為開放型壓縮機或流體裝置的軸密封，這其中，適用於滑動接觸部的溫 度有穩定地超過20(TC、並使用二氧化碳製冷劑的壓縮機(例如，可變排量 型斜板式壓縮機)的軸密封。
由於本發明所涉及的軸密封中，滑動接觸部由添加有熔點在15(TC 30(TC範圍內的物質、並使其均勻分散的材料構成，因此，能防止當滑動接 觸部達到超過15(TC的高溫時，由於添加物的融解熱引起的滑動接觸部的異 常過熱。其結果是，能實現一種能提高滑動接觸部的耐熱性、耐磨性，並 可發揮優良的耐久性的軸密封。
發明效果


圖1是使用本發明一實施方式的軸密封的壓縮機的縱向剖視圖。 圖2是圖1的壓縮機的軸密封部的放大縱向剖視圖。
(符號說明)
1可變排量型斜板式壓縮機
2汽缸內徑 3汽缸體 4前部外殼 5汽缸蓋 6閥片 7曲柄室 8驅動軸 9斜板 10轉子 11連結部 12樞銷 13軸套部 14軸承 15電磁離合器 16軸密封 17軸承 18活塞 19導向板 20吸入室 21排出室 22吸入孔 23吸入閥24排出孔
25排出閥
26止動器
27吸入埠
28內壓側唇形密封
28a、 29a可動部
28b、 28b固定部
29大氣側唇形密封
30、 31支承板
32軸密封外周殼體
33卡環
具體實施例方式
以下，參照

本發明的軸密封的優選實施方式。
圖1表示使用本發明一實施方式的軸密封的可變排量型斜板式壓縮 機。圖1中，符號1表示可變排量型斜板式壓縮機，本實施方式中的壓縮 機1構成為使用二氧化碳製冷劑的壓縮機。壓縮機1具有周向上貫穿設置 有多個汽缸內徑2的汽缸體3。汽缸體3的一端設有前部外殼4，另一端隔 著閥片6設有汽缸蓋5。由汽缸體3和前部外殼4劃分的曲柄室7內延伸設 置有驅動軸8。驅動軸8上，圓板狀的斜板9可一體旋轉地設置。斜板9 通過連結部ll、樞銷12，傾斜角可變地與固接於驅動軸8的轉子IO接合。
驅動軸8的一端貫穿向前部外殼4的外側突出的軸套部13內。軸套部 13的周圍隔著軸承14設有電磁離合器15。此外，驅動軸8的另一端隔著 軸承17被汽缸體3支承。
驅動軸8與軸套部13之間設有軸密封16，利用該軸密封16，曲柄室 7內(也就是說，裝置的內部)相對於裝置外部側(大氣側)被密封。
上述汽缸內徑2內，活塞18被自由往復地插入。活塞18的一端保持 有一對導向板19， 一對導向板19與斜板9的兩側面滑動接觸。通過該滑動接觸，斜板9的旋轉運動被變換成活塞18的往復運動。
汽缸蓋5內被劃分成吸入室20和排出室21。汽缸內徑2與吸入室20 通過吸入孔22連通，該吸入孔22通過吸入閥23開閉。此外，汽缸內徑2 與排出室21通過排出孔24連通，該排出孔24通過排出閥25開閉。排出 閥25的朝排出室21內的開度由止動器26限制。
從吸入埠 27吸入到吸入室20內的二氧化碳製冷劑通過吸入孔22流 入汽缸內徑2內。此外，隨活塞18的往復運動被壓縮的二氧化碳製冷劑通 過排出孔24排出到排出室21內。
如圖2所示，上述軸密封16具有與驅動軸8的外表面滑動接觸的內壓 側唇形密封28、大氣側唇形密封29 (外部側唇形密封)。作為滑動接觸部 的唇形密封28、29都由唇狀可撓性構件形成。唇形密封28具有固定部28b、 與驅動軸8的外表面滑動接觸的可動部28a。另一方面，唇形密封29具有 固定部29b、與驅動軸8的外表面滑動接觸的可動部29a。
唇形密封28、 29由以碳化矽、石墨、氫化丁腈橡膠、丁腈橡膠、氟化 橡膠、乙烯丙烯橡膠、聚醯胺樹脂中的任一種為主要構成材料，作為添加 物質，在該主要構成材料中添加熔點在15(TC 30(TC範圍內的添加物(錫 或鉍，或錫及鉍)，並使其均勻分散的材料構成。此外，本實施方式中， 唇形密封28、 29整體由如上所述的複合材料構成，但至少使可動部28a、 29a由如上所述的複合材料構成就能起到本發明的作用、效果。
唇形密封28在外部側(圖2的左側)與支承板30接觸並被其支承。 此外，唇形密封29的可動部29a採用與驅動軸8的外表面可滑動接觸的結 構，該唇形密封29在外部側與支承板31接觸並被其支承。本實施方式中 的支承板30、 31由比構成唇形密封28、 29的材料熱傳導率還高的材料(例 如鋁合金，銅合金)形成。
支承板30、 31的外周被圓筒狀的軸密封外周殼體32覆蓋。軸密封外 周殼體32插入固定於軸套部13。軸密封外周殼體32的外部側設有卡環33。 此外，軸密封外周殼體32的一端部32a朝壓縮機1的外部露出。
軸密封外周殼體32由金屬(例如，鐵)形成。此外，軸密封外周殼體32與支承板30、 31的緊密接合面的軸向(圖2的左右方向)的寬度設定成 支承板30、 31的板厚以上。
圖1所示的壓縮機中，唇形密封28、 29的可動部28a、 29a的溫度在 高速條件下有時超過200°C，在潤滑不充分時有時達到250°C 300°C。此 外，由於壓縮機1是可變排量型斜板式壓縮機，曲柄室7內的壓力變成3 4.5MPa左右的高壓，滑動接觸部28a、 29a的表面壓力升高。因此，唇形密 封28、 29，特別地，滑動接觸部28a、 29a要求良好的耐熱性、耐磨性。
由於本實施方式中，構成唇形密封28、 29的材料中添加有熔點在150 'C 30(TC範圍內的物質，因此，能可靠地防止當唇形密封28、 29的可動 部28a、 29a的溫度超過15(TC時，添加物融解，由於該融解熱引起的唇形 密封28、 29的異常過熱。此外，由於作為添加物採用錫等熱傳導率高的物 質，可從唇形密封28、 29高效地放熱，因此，能進一步提高耐熱性。此外， 由於添加劑使用錫等，因而能促進向驅動軸8的表面上的轉移膜的形成， 因此，能提高可動部28a、 29a的耐磨性。
此外，由於唇形密封28、 29在裝置外部側與比該唇形密封28、 29熱 傳導率還高的支承板30、 31接觸並被其支承，因此，能進一步促進從唇形 密封28、 29向外部側的放熱。因此，能可靠地消除唇形密封28、 29的過 熱的可能。
此外，由於本發明中，支承板30、 31與軸密封外周殼體32的緊密接 合面的軸向的寬度設定成支承板30、 31的板厚以上，因此，能從唇形密封 28、 29向支承板30、 31、進一步向軸密封外周殼體32進行高效地熱傳導。 此外，由於軸密封外周殼體32的一端部32a露出到壓縮機1的外部，因此， 能從一端部32a向大氣側有效地放熱。
工業上的可利用性
本發明所涉及的軸密封可作為各種領域的軸密封使用，特別地適用於 作為開放型壓縮機或流體裝置的軸密封，這其中，適用於滑動接觸部的溫 度穩定地超過20(TC、並使用二氧化碳製冷劑的壓縮機(例如，可變排量型 斜板式壓縮機)的軸密封。
9
權利要求
1.一種軸密封，其與由外部動力源驅動的開放型壓縮機或流體裝置的軸的外表面滑動接觸，將裝置內部相對於裝置外部進行密封，其特徵在於，所述軸密封中至少與所述軸的外表面滑動接觸的滑動接觸部由添加有熔點在150℃～300℃範圍內的物質、並使其均勻分散的材料構成。
2. 如權利要求l所述的軸密封，其特徵在於，構成所述滑動接觸部的 材料以碳化矽、石墨、氫化丁腈橡膠、丁腈橡膠、氟化橡膠、乙烯，丙烯橡 膠、聚醯胺中的任一種為主要構成材料，作為所述添加物質由錫或鉍、或 含有錫及鉍的物質形成。
3. 如權利要求l所述的軸密封，其特徵在於，所述滑動接觸部由唇狀 可撓性構件形成。
4. 如權利要求3所述的軸密封，其特徵在於，所述唇狀可撓性構件在 與裝置的外部側相通的位置上，與熱傳導率比該唇狀可撓性構件高的支承 板接觸並被其支承。
5. 如權利要求4所述的軸密封，其特徵在於，所述支承板由鋁合金或銅合金形成。
6. 如權利要求4所述的軸密封，其特徵在於，所述支承板與覆蓋該支 承板外周的軸密封外周殼體的緊密接合面的軸向寬度被設定成支承板的板 厚以上。
7. 如權利要求6所述的軸密封，其特徵在於，所述軸密封外周殼體由 金屬形成，該軸密封外周殼體的一端部露出到裝置外部。
8. 如權利要求6所述的軸密封，其特徵在於，所述軸密封外周殼體插 入固定於裝置外殼內。
9. 如權利要求1所述的軸密封，其特徵在於，所述軸密封作為使用二 氧化碳製冷劑的壓縮機的軸密封使用。
全文摘要
一種與由外部動力源驅動的開放型壓縮機或流體裝置的軸的外表面滑動接觸、相對於裝置外部密封裝置內部的軸密封，其特徵是，軸密封中至少與所述軸的外表面滑動接觸的滑動接觸部由添加有熔點在150℃～300℃範圍內的物質、並使其均勻分散的材料構成。本發明的軸密封能提高軸密封的耐熱性、耐磨性，並可發揮優良的耐久性，尤其適用於在高溫、高壓條件下被驅動的、使用二氧化碳製冷劑的壓縮機。
文檔編號F16J15/32GK101688526SQ20088002376
公開日2010年3月31日 申請日期2008年7月10日 優先權日2007年7月18日
發明者福室貴士, 飯塚二郎 申請人:三電有限公司