專利名稱：軸密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)例如壓縮機(jī)的軸將外殼內(nèi)部側(cè)相對(duì)于外部側(cè)密封的 軸密封，尤其涉及一種適用于使用二氧化碳制冷劑的壓縮機(jī)的軸密封。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有已知一種與軸的外表面滑動(dòng)接觸來(lái)相對(duì)于裝置外部，例如壓縮機(jī) 外殼的外部(例如，大氣側(cè))密封壓縮機(jī)外殼的內(nèi)部的軸密封。這種軸密
封的滑動(dòng)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、聚酰胺 樹脂、氟化樹脂、四氟乙烯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰亞胺 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(gòu)成。特別地， 四氟乙烯樹脂(以下有時(shí)也簡(jiǎn)稱為PTFE)是作為無(wú)潤(rùn)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(zhì) 的變化小，能耐得住從極低溫到26(TC的高溫， 一般經(jīng)常被使用。
但是，使用二氧化碳制冷劑的壓縮機(jī)中，滑動(dòng)接觸部的溫度也與受旋 轉(zhuǎn)速度的影響的程度有關(guān)，存在高速條件下超過(guò)200°C，潤(rùn)滑不足時(shí)達(dá)到 25(TC 30(TC的情形。此外，當(dāng)壓縮機(jī)是可變排量型斜板式壓縮機(jī)時(shí)，曲 柄室內(nèi)的壓力達(dá)到3 4.5MPa左右的高壓，滑動(dòng)接觸面的表面壓力升高。 因此，使用二氧化碳制冷劑的壓縮機(jī)中，若使用上述現(xiàn)有的一般的樹脂和 橡膠材料構(gòu)成軸密封的滑動(dòng)接觸部，則有可能不能滿足耐熱性、耐磨性。 此外，由于由負(fù)載引起的變形(蠕變)大，因此有可能在高負(fù)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(wú)機(jī)添加物，或芳香族聚酯、聚酰亞胺、聚苯硫醚、芳香族 聚酰胺等有機(jī)添加物的提案(例如專利文獻(xiàn)1)，但是還沒(méi)有關(guān)于適用于軸 密封的技術(shù)。此外，也有促進(jìn)軸密封的唇狀構(gòu)件的放熱的提案(例如專利 文獻(xiàn)2)，但該提案中有可能存在從在最嚴(yán)酷條件下使用的滑動(dòng)接觸部的放 熱不充分。
專利文獻(xiàn)l:日本專利第3466255號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本專利實(shí)公平7-23654號(hào)公報(bào)
發(fā)明的公開
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
因此，本發(fā)明的課題在于提供一種能提高開放型壓縮機(jī)或流體裝置的 軸密封的耐熱性、耐磨性，并可發(fā)揮優(yōu)良的耐久性的軸密封，特別地，提 供一種適用于在高溫、高壓條件下被驅(qū)動(dòng)的、使用二氧化碳制冷劑的壓縮 機(jī)的軸密封。
解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所涉及的軸密封是與由外部動(dòng)力源驅(qū)動(dòng) 的開放型壓縮機(jī)或流體裝置的軸的外表面滑動(dòng)接觸、相對(duì)于裝置外部密封 裝置內(nèi)部的軸密封，其特征是，上述軸密封中至少與上述軸的外表面滑動(dòng) 接觸的滑動(dòng)接觸部由添加有熔點(diǎn)在15(TC 30(TC范圍內(nèi)的物質(zhì)、并使其均 勻分散的材料構(gòu)成。此種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)隨軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生在軸的表面與滑動(dòng)接 觸部之間沒(méi)有形成油膜處時(shí)，該處的滑動(dòng)接觸部的發(fā)熱量增多，但由于滑 動(dòng)接觸部中添加有熔點(diǎn)在15(TC 30(TC范圍內(nèi)的物質(zhì)，因此，能防止當(dāng)滑 動(dòng)接觸部的溫度超過(guò)150'C時(shí)，添加物融解，由于融解熱引起的滑動(dòng)接觸部 的異常過(guò)熱。此外，由于作為添加物使用熱傳導(dǎo)率高的物質(zhì)，可從滑動(dòng)接 觸部高效地放熱，因此能進(jìn)一步提高耐熱性。此外，若將后述那樣的物質(zhì) 作為添加物，由于能促進(jìn)向軸的表面上的轉(zhuǎn)移膜的形成，因此，能提高滑 動(dòng)接觸部的耐磨性。作為構(gòu)成上述滑動(dòng)接觸部的材料，能使用以碳化硅、石墨、氫化丁腈 橡膠、丁腈橡膠、氟化橡膠、乙烯丙烯橡膠、聚酰胺樹脂中的任一種為主 要構(gòu)成材料，含有錫或鉍，或錫及鉍的添加物質(zhì)的材料。
上述滑動(dòng)接觸部，特別地，作為優(yōu)選，由唇狀可撓性構(gòu)件構(gòu)成。
作為優(yōu)選，作為滑動(dòng)接觸部的唇狀可撓性構(gòu)件在與裝置(也就是說(shuō)， 開放型壓縮機(jī)和流體裝置)的外部側(cè)(例如大氣側(cè))相通的位置上，與比 該唇狀可撓性構(gòu)件熱傳導(dǎo)率還高的支承板接觸并被其支承。由于利用此種 結(jié)構(gòu)，能進(jìn)一步促進(jìn)從滑動(dòng)接觸部(唇狀可撓性構(gòu)件)向裝置外部側(cè)的放 熱，因此能可靠地消除滑動(dòng)接觸部的過(guò)熱的可能。因此，作為優(yōu)選，支承 板由熱傳導(dǎo)率高的材料，例如鋁合金或銅合金形成。
本發(fā)明中，從滑動(dòng)接觸部向支承板、進(jìn)一步向外部側(cè)高效地放熱是重 要的。因此，例如在采用支承板的外周由軸密封外周殼體覆蓋的結(jié)構(gòu)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(yōu)選，該寬度設(shè)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(cè)高效地放熱，作為優(yōu)選，該軸密 封外周殼體的一端部露出到裝置外部。
作為優(yōu)選，該軸密封外周殼體采用可插入固定于裝置外殼的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所涉及的軸密封可作為各種領(lǐng)域的軸密封使用，特別地適用于 作為開放型壓縮機(jī)或流體裝置的軸密封，這其中，適用于滑動(dòng)接觸部的溫 度有穩(wěn)定地超過(guò)20(TC、并使用二氧化碳制冷劑的壓縮機(jī)(例如，可變排量 型斜板式壓縮機(jī))的軸密封。
由于本發(fā)明所涉及的軸密封中，滑動(dòng)接觸部由添加有熔點(diǎn)在15(TC 30(TC范圍內(nèi)的物質(zhì)、并使其均勻分散的材料構(gòu)成，因此，能防止當(dāng)滑動(dòng)接 觸部達(dá)到超過(guò)15(TC的高溫時(shí)，由于添加物的融解熱引起的滑動(dòng)接觸部的異 常過(guò)熱。其結(jié)果是，能實(shí)現(xiàn)一種能提高滑動(dòng)接觸部的耐熱性、耐磨性，并 可發(fā)揮優(yōu)良的耐久性的軸密封。
發(fā)明效果


圖1是使用本發(fā)明一實(shí)施方式的軸密封的壓縮機(jī)的縱向剖視圖。 圖2是圖1的壓縮機(jī)的軸密封部的放大縱向剖視圖。
(符號(hào)說(shuō)明)
1可變排量型斜板式壓縮機(jī)
2汽缸內(nèi)徑 3汽缸體 4前部外殼 5汽缸蓋 6閥片 7曲柄室 8驅(qū)動(dòng)軸 9斜板 10轉(zhuǎn)子 11連結(jié)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(dǎo)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(dòng)器
27吸入端口
28內(nèi)壓側(cè)唇形密封
28a、 29a可動(dòng)部
28b、 28b固定部
29大氣側(cè)唇形密封
30、 31支承板
32軸密封外周殼體
33卡環(huán)
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的軸密封的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖1表示使用本發(fā)明一實(shí)施方式的軸密封的可變排量型斜板式壓縮 機(jī)。圖1中，符號(hào)1表示可變排量型斜板式壓縮機(jī)，本實(shí)施方式中的壓縮 機(jī)1構(gòu)成為使用二氧化碳制冷劑的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)1具有周向上貫穿設(shè)置 有多個(gè)汽缸內(nèi)徑2的汽缸體3。汽缸體3的一端設(shè)有前部外殼4，另一端隔 著閥片6設(shè)有汽缸蓋5。由汽缸體3和前部外殼4劃分的曲柄室7內(nèi)延伸設(shè) 置有驅(qū)動(dòng)軸8。驅(qū)動(dòng)軸8上，圓板狀的斜板9可一體旋轉(zhuǎn)地設(shè)置。斜板9 通過(guò)連結(jié)部ll、樞銷12，傾斜角可變地與固接于驅(qū)動(dòng)軸8的轉(zhuǎn)子IO接合。
驅(qū)動(dòng)軸8的一端貫穿向前部外殼4的外側(cè)突出的軸套部13內(nèi)。軸套部 13的周圍隔著軸承14設(shè)有電磁離合器15。此外，驅(qū)動(dòng)軸8的另一端隔著 軸承17被汽缸體3支承。
驅(qū)動(dòng)軸8與軸套部13之間設(shè)有軸密封16，利用該軸密封16，曲柄室 7內(nèi)(也就是說(shuō)，裝置的內(nèi)部)相對(duì)于裝置外部側(cè)(大氣側(cè))被密封。
上述汽缸內(nèi)徑2內(nèi)，活塞18被自由往復(fù)地插入?；钊?8的一端保持 有一對(duì)導(dǎo)向板19， 一對(duì)導(dǎo)向板19與斜板9的兩側(cè)面滑動(dòng)接觸。通過(guò)該滑動(dòng)接觸，斜板9的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被變換成活塞18的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
汽缸蓋5內(nèi)被劃分成吸入室20和排出室21。汽缸內(nèi)徑2與吸入室20 通過(guò)吸入孔22連通，該吸入孔22通過(guò)吸入閥23開閉。此外，汽缸內(nèi)徑2 與排出室21通過(guò)排出孔24連通，該排出孔24通過(guò)排出閥25開閉。排出 閥25的朝排出室21內(nèi)的開度由止動(dòng)器26限制。
從吸入端口 27吸入到吸入室20內(nèi)的二氧化碳制冷劑通過(guò)吸入孔22流 入汽缸內(nèi)徑2內(nèi)。此外，隨活塞18的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被壓縮的二氧化碳制冷劑通 過(guò)排出孔24排出到排出室21內(nèi)。
如圖2所示，上述軸密封16具有與驅(qū)動(dòng)軸8的外表面滑動(dòng)接觸的內(nèi)壓 側(cè)唇形密封28、大氣側(cè)唇形密封29 (外部側(cè)唇形密封)。作為滑動(dòng)接觸部 的唇形密封28、29都由唇狀可撓性構(gòu)件形成。唇形密封28具有固定部28b、 與驅(qū)動(dòng)軸8的外表面滑動(dòng)接觸的可動(dòng)部28a。另一方面，唇形密封29具有 固定部29b、與驅(qū)動(dòng)軸8的外表面滑動(dòng)接觸的可動(dòng)部29a。
唇形密封28、 29由以碳化硅、石墨、氫化丁腈橡膠、丁腈橡膠、氟化 橡膠、乙烯丙烯橡膠、聚酰胺樹脂中的任一種為主要構(gòu)成材料，作為添加 物質(zhì)，在該主要構(gòu)成材料中添加熔點(diǎn)在15(TC 30(TC范圍內(nèi)的添加物(錫 或鉍，或錫及鉍)，并使其均勻分散的材料構(gòu)成。此外，本實(shí)施方式中， 唇形密封28、 29整體由如上所述的復(fù)合材料構(gòu)成，但至少使可動(dòng)部28a、 29a由如上所述的復(fù)合材料構(gòu)成就能起到本發(fā)明的作用、效果。
唇形密封28在外部側(cè)(圖2的左側(cè))與支承板30接觸并被其支承。 此外，唇形密封29的可動(dòng)部29a采用與驅(qū)動(dòng)軸8的外表面可滑動(dòng)接觸的結(jié) 構(gòu)，該唇形密封29在外部側(cè)與支承板31接觸并被其支承。本實(shí)施方式中 的支承板30、 31由比構(gòu)成唇形密封28、 29的材料熱傳導(dǎo)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插入固定于軸套部13。軸密封外周殼體32的外部側(cè)設(shè)有卡環(huán)33。 此外，軸密封外周殼體32的一端部32a朝壓縮機(jī)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(shè)定成 支承板30、 31的板厚以上。
圖1所示的壓縮機(jī)中，唇形密封28、 29的可動(dòng)部28a、 29a的溫度在 高速條件下有時(shí)超過(guò)200°C，在潤(rùn)滑不充分時(shí)有時(shí)達(dá)到250°C 300°C。此 外，由于壓縮機(jī)1是可變排量型斜板式壓縮機(jī)，曲柄室7內(nèi)的壓力變成3 4.5MPa左右的高壓，滑動(dòng)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(dòng)接觸部28a、 29a要求良好的耐熱性、耐磨性。
由于本實(shí)施方式中，構(gòu)成唇形密封28、 29的材料中添加有熔點(diǎn)在150 'C 30(TC范圍內(nèi)的物質(zhì)，因此，能可靠地防止當(dāng)唇形密封28、 29的可動(dòng) 部28a、 29a的溫度超過(guò)15(TC時(shí)，添加物融解，由于該融解熱引起的唇形 密封28、 29的異常過(guò)熱。此外，由于作為添加物采用錫等熱傳導(dǎo)率高的物 質(zhì)，可從唇形密封28、 29高效地放熱，因此，能進(jìn)一步提高耐熱性。此外， 由于添加劑使用錫等，因而能促進(jìn)向驅(qū)動(dòng)軸8的表面上的轉(zhuǎn)移膜的形成， 因此，能提高可動(dòng)部28a、 29a的耐磨性。
此外，由于唇形密封28、 29在裝置外部側(cè)與比該唇形密封28、 29熱 傳導(dǎo)率還高的支承板30、 31接觸并被其支承，因此，能進(jìn)一步促進(jìn)從唇形 密封28、 29向外部側(cè)的放熱。因此，能可靠地消除唇形密封28、 29的過(guò) 熱的可能。
此外，由于本發(fā)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(shè)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(jìn)一步向軸密封外周殼體32進(jìn)行高效地?zé)醾鲗?dǎo)。 此外，由于軸密封外周殼體32的一端部32a露出到壓縮機(jī)1的外部，因此， 能從一端部32a向大氣側(cè)有效地放熱。
工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明所涉及的軸密封可作為各種領(lǐng)域的軸密封使用，特別地適用于 作為開放型壓縮機(jī)或流體裝置的軸密封，這其中，適用于滑動(dòng)接觸部的溫 度穩(wěn)定地超過(guò)20(TC、并使用二氧化碳制冷劑的壓縮機(jī)(例如，可變排量型 斜板式壓縮機(jī))的軸密封。
9
權(quán)利要求
1.一種軸密封，其與由外部動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的開放型壓縮機(jī)或流體裝置的軸的外表面滑動(dòng)接觸，將裝置內(nèi)部相對(duì)于裝置外部進(jìn)行密封，其特征在于，所述軸密封中至少與所述軸的外表面滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)接觸部由添加有熔點(diǎn)在150℃～300℃范圍內(nèi)的物質(zhì)、并使其均勻分散的材料構(gòu)成。
2. 如權(quán)利要求l所述的軸密封，其特征在于，構(gòu)成所述滑動(dòng)接觸部的 材料以碳化硅、石墨、氫化丁腈橡膠、丁腈橡膠、氟化橡膠、乙烯，丙烯橡 膠、聚酰胺中的任一種為主要構(gòu)成材料，作為所述添加物質(zhì)由錫或鉍、或 含有錫及鉍的物質(zhì)形成。
3. 如權(quán)利要求l所述的軸密封，其特征在于，所述滑動(dòng)接觸部由唇狀 可撓性構(gòu)件形成。
4. 如權(quán)利要求3所述的軸密封，其特征在于，所述唇狀可撓性構(gòu)件在 與裝置的外部側(cè)相通的位置上，與熱傳導(dǎo)率比該唇狀可撓性構(gòu)件高的支承 板接觸并被其支承。
5. 如權(quán)利要求4所述的軸密封，其特征在于，所述支承板由鋁合金或銅合金形成。
6. 如權(quán)利要求4所述的軸密封，其特征在于，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?qū)挾缺辉O(shè)定成支承板的板 厚以上。
7. 如權(quán)利要求6所述的軸密封，其特征在于，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(quán)利要求6所述的軸密封，其特征在于，所述軸密封外周殼體插 入固定于裝置外殼內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求1所述的軸密封，其特征在于，所述軸密封作為使用二 氧化碳制冷劑的壓縮機(jī)的軸密封使用。
全文摘要
一種與由外部動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的開放型壓縮機(jī)或流體裝置的軸的外表面滑動(dòng)接觸、相對(duì)于裝置外部密封裝置內(nèi)部的軸密封，其特征是，軸密封中至少與所述軸的外表面滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)接觸部由添加有熔點(diǎn)在150℃～300℃范圍內(nèi)的物質(zhì)、并使其均勻分散的材料構(gòu)成。本發(fā)明的軸密封能提高軸密封的耐熱性、耐磨性，并可發(fā)揮優(yōu)良的耐久性，尤其適用于在高溫、高壓條件下被驅(qū)動(dòng)的、使用二氧化碳制冷劑的壓縮機(jī)。
文檔編號(hào)F16J15/32GK101688526SQ20088002376
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月18日
發(fā)明者福室貴士, 飯塚二郎 申請(qǐng)人:三電有限公司