CN101688526A

CN101688526A - 轴密封

Info

Publication number: CN101688526A
Application number: CN200880023762A
Authority: CN
Inventors: 饭塚二郎; 福室贵士
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2010-03-31
Also published as: EP2175136A4; US20100201079A1; EP2175136A1; WO2009011274A1; JP2009024541A

Abstract

一种与由外部动力源驱动的开放型压缩机或流体装置的轴的外表面滑动接触、相对于装置外部密封装置内部的轴密封，其特征是，轴密封中至少与所述轴的外表面滑动接触的滑动接触部由添加有熔点在150℃～300℃范围内的物质、并使其均匀分散的材料构成。本发明的轴密封能提高轴密封的耐热性、耐磨性，并可发挥优良的耐久性，尤其适用于在高温、高压条件下被驱动的、使用二氧化碳制冷剂的压缩机。

Description

轴密封

技术领域

本发明涉及一种对例如压缩机的轴将外壳内部侧相对于外部侧密封的轴密封，尤其涉及一种适用于使用二氧化碳制冷剂的压缩机的轴密封。

背景技术

现有已知一种与轴的外表面滑动接触来相对于装置外部，例如压缩机外壳的外部(例如，大气侧)密封压缩机外壳的内部的轴密封。这种轴密封的滑动接触部由丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氟化橡胶、EPDM(乙烯·丙烯橡胶中的一种)等合成橡胶，或合成树脂(例如，聚醚酮树脂、聚酰胺树脂、氟化树脂、四氟乙烯树脂、聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚氟化乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏氯乙烯树脂、液晶聚合物、聚三氟氯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂等)构成。特别地，四氟乙烯树脂(以下有时也简称为PTFE)是作为无润滑密封材料的主要成分而使用的树脂，是耐热性、耐药性佳的热塑性树脂，由温度引起的性质的变化小，能耐得住从极低温到260℃的高温，一般经常被使用。

但是，使用二氧化碳制冷剂的压缩机中，滑动接触部的温度也与受旋转速度的影响的程度有关，存在高速条件下超过200℃，润滑不足时达到250℃～300℃的情形。此外，当压缩机是可变排量型斜板式压缩机时，曲柄室内的压力达到3～4.5MPa左右的高压，滑动接触面的表面压力升高。因此，使用二氧化碳制冷剂的压缩机中，若使用上述现有的一般的树脂和橡胶材料构成轴密封的滑动接触部，则有可能不能满足耐热性、耐磨性。此外，由于由负载引起的变形(蠕变)大，因此有可能在高负载及高温下不能使用。此外，提出有为了改善PTFE的耐磨性，向PTFE中添加各种添加物，例如，玻璃纤维、玻璃珠、碳纤维、石墨、二硫化钼、青铜、黄铜、氧化铅、钼等无机添加物，或芳香族聚酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、芳香族聚酰胺等有机添加物的提案(例如专利文献1)，但是还没有关于适用于轴密封的技术。此外，也有促进轴密封的唇状构件的放热的提案(例如专利文献2)，但该提案中有可能存在从在最严酷条件下使用的滑动接触部的放热不充分。

专利文献1：日本专利第3466255号公报

专利文献2：日本专利实公平7-23654号公报

发明的公开

发明所要解决的技术问题

因此，本发明的课题在于提供一种能提高开放型压缩机或流体装置的轴密封的耐热性、耐磨性，并可发挥优良的耐久性的轴密封，特别地，提供一种适用于在高温、高压条件下被驱动的、使用二氧化碳制冷剂的压缩机的轴密封。

解决技术问题所采用的技术方案

为解决上述技术问题，本发明所涉及的轴密封是与由外部动力源驱动的开放型压缩机或流体装置的轴的外表面滑动接触、相对于装置外部密封装置内部的轴密封，其特征是，上述轴密封中至少与上述轴的外表面滑动接触的滑动接触部由添加有熔点在150℃～300℃范围内的物质、并使其均匀分散的材料构成。此种结构中，当随轴的旋转产生在轴的表面与滑动接触部之间没有形成油膜处时，该处的滑动接触部的发热量增多，但由于滑动接触部中添加有熔点在150℃～300℃范围内的物质，因此，能防止当滑动接触部的温度超过150℃时，添加物融解，由于融解热引起的滑动接触部的异常过热。此外，由于作为添加物使用热传导率高的物质，可从滑动接触部高效地放热，因此能进一步提高耐热性。此外，若将后述那样的物质作为添加物，由于能促进向轴的表面上的转移膜的形成，因此，能提高滑动接触部的耐磨性。

作为构成上述滑动接触部的材料，能使用以碳化硅、石墨、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、氟化橡胶、乙烯丙烯橡胶、聚酰胺树脂中的任一种为主要构成材料，含有锡或铋，或锡及铋的添加物质的材料。

上述滑动接触部，特别地，作为优选，由唇状可挠性构件构成。

作为优选，作为滑动接触部的唇状可挠性构件在与装置(也就是说，开放型压缩机和流体装置)的外部侧(例如大气侧)相通的位置上，与比该唇状可挠性构件热传导率还高的支承板接触并被其支承。由于利用此种结构，能进一步促进从滑动接触部(唇状可挠性构件)向装置外部侧的放热，因此能可靠地消除滑动接触部的过热的可能。因此，作为优选，支承板由热传导率高的材料，例如铝合金或铜合金形成。

本发明中，从滑动接触部向支承板、进一步向外部侧高效地放热是重要的。因此，例如在采用支承板的外周由轴密封外周壳体覆盖的结构中，需要一定程度地确保支承板与轴密封外周壳体的紧密接合面的轴向的宽度。作为优选，该宽度设定成支承板的板厚以上。

此外，为从轴密封外周壳体向外部侧高效地放热，作为优选，该轴密封外周壳体的一端部露出到装置外部。

作为优选，该轴密封外周壳体采用可***固定于装置外壳的结构。

本发明所涉及的轴密封可作为各种领域的轴密封使用，特别地适用于作为开放型压缩机或流体装置的轴密封，这其中，适用于滑动接触部的温度有稳定地超过200℃、并使用二氧化碳制冷剂的压缩机(例如，可变排量型斜板式压缩机)的轴密封。

发明效果

由于本发明所涉及的轴密封中，滑动接触部由添加有熔点在150℃～300℃范围内的物质、并使其均匀分散的材料构成，因此，能防止当滑动接触部达到超过150℃的高温时，由于添加物的融解热引起的滑动接触部的异常过热。其结果是，能实现一种能提高滑动接触部的耐热性、耐磨性，并可发挥优良的耐久性的轴密封。

附图说明

图1是使用本发明一实施方式的轴密封的压缩机的纵向剖视图。

图2是图1的压缩机的轴密封部的放大纵向剖视图。

(符号说明)

1 可变排量型斜板式压缩机

2 汽缸内径

3 汽缸体

4 前部外壳

5 汽缸盖

6 阀片

7 曲柄室

8 驱动轴

9 斜板

10 转子

11 连结部

12 枢销

13 轴套部

14 轴承

15 电磁离合器

16 轴密封

17 轴承

18 活塞

19 导向板

20 吸入室

21 排出室

22 吸入孔

23 吸入阀

24 排出孔

25 排出阀

26 止动器

27 吸入端口

28 内压侧唇形密封

28a、29a 可动部

28b、28b 固定部

29 大气侧唇形密封

30、31 支承板

32 轴密封外周壳体

33 卡环

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的轴密封的优选实施方式。

图1表示使用本发明一实施方式的轴密封的可变排量型斜板式压缩机。图1中，符号1表示可变排量型斜板式压缩机，本实施方式中的压缩机1构成为使用二氧化碳制冷剂的压缩机。压缩机1具有周向上贯穿设置有多个汽缸内径2的汽缸体3。汽缸体3的一端设有前部外壳4，另一端隔着阀片6设有汽缸盖5。由汽缸体3和前部外壳4划分的曲柄室7内延伸设置有驱动轴8。驱动轴8上，圆板状的斜板9可一体旋转地设置。斜板9通过连结部11、枢销12，倾斜角可变地与固接于驱动轴8的转子10接合。

驱动轴8的一端贯穿向前部外壳4的外侧突出的轴套部13内。轴套部13的周围隔着轴承14设有电磁离合器15。此外，驱动轴8的另一端隔着轴承17被汽缸体3支承。

驱动轴8与轴套部13之间设有轴密封16，利用该轴密封16，曲柄室7内(也就是说，装置的内部)相对于装置外部侧(大气侧)被密封。

上述汽缸内径2内，活塞18被自由往复地***。活塞18的一端保持有一对导向板19，一对导向板19与斜板9的两侧面滑动接触。通过该滑动接触，斜板9的旋转运动被变换成活塞18的往复运动。

汽缸盖5内被划分成吸入室20和排出室21。汽缸内径2与吸入室20通过吸入孔22连通，该吸入孔22通过吸入阀23开闭。此外，汽缸内径2与排出室21通过排出孔24连通，该排出孔24通过排出阀25开闭。排出阀25的朝排出室21内的开度由止动器26限制。

从吸入端口27吸入到吸入室20内的二氧化碳制冷剂通过吸入孔22流入汽缸内径2内。此外，随活塞18的往复运动被压缩的二氧化碳制冷剂通过排出孔24排出到排出室21内。

如图2所示，上述轴密封16具有与驱动轴8的外表面滑动接触的内压侧唇形密封28、大气侧唇形密封29(外部侧唇形密封)。作为滑动接触部的唇形密封28、29都由唇状可挠性构件形成。唇形密封28具有固定部28b、与驱动轴8的外表面滑动接触的可动部28a。另一方面，唇形密封29具有固定部29b、与驱动轴8的外表面滑动接触的可动部29a。

唇形密封28、29由以碳化硅、石墨、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、氟化橡胶、乙烯丙烯橡胶、聚酰胺树脂中的任一种为主要构成材料，作为添加物质，在该主要构成材料中添加熔点在150℃～300℃范围内的添加物(锡或铋，或锡及铋)，并使其均匀分散的材料构成。此外，本实施方式中，唇形密封28、29整体由如上所述的复合材料构成，但至少使可动部28a、29a由如上所述的复合材料构成就能起到本发明的作用、效果。

唇形密封28在外部侧(图2的左侧)与支承板30接触并被其支承。此外，唇形密封29的可动部29a采用与驱动轴8的外表面可滑动接触的结构，该唇形密封29在外部侧与支承板31接触并被其支承。本实施方式中的支承板30、31由比构成唇形密封28、29的材料热传导率还高的材料(例如铝合金，铜合金)形成。

支承板30、31的外周被圆筒状的轴密封外周壳体32覆盖。轴密封外周壳体32***固定于轴套部13。轴密封外周壳体32的外部侧设有卡环33。此外，轴密封外周壳体32的一端部32a朝压缩机1的外部露出。

轴密封外周壳体32由金属(例如，铁)形成。此外，轴密封外周壳体32与支承板30、31的紧密接合面的轴向(图2的左右方向)的宽度设定成支承板30、31的板厚以上。

图1所示的压缩机中，唇形密封28、29的可动部28a、29a的温度在高速条件下有时超过200℃，在润滑不充分时有时达到250℃～300℃。此外，由于压缩机1是可变排量型斜板式压缩机，曲柄室7内的压力变成3～4.5MPa左右的高压，滑动接触部28a、29a的表面压力升高。因此，唇形密封28、29，特别地，滑动接触部28a、29a要求良好的耐热性、耐磨性。

由于本实施方式中，构成唇形密封28、29的材料中添加有熔点在150℃～300℃范围内的物质，因此，能可靠地防止当唇形密封28、29的可动部28a、29a的温度超过150℃时，添加物融解，由于该融解热引起的唇形密封28、29的异常过热。此外，由于作为添加物采用锡等热传导率高的物质，可从唇形密封28、29高效地放热，因此，能进一步提高耐热性。此外，由于添加剂使用锡等，因而能促进向驱动轴8的表面上的转移膜的形成，因此，能提高可动部28a、29a的耐磨性。

此外，由于唇形密封28、29在装置外部侧与比该唇形密封28、29热传导率还高的支承板30、31接触并被其支承，因此，能进一步促进从唇形密封28、29向外部侧的放热。因此，能可靠地消除唇形密封28、29的过热的可能。

此外，由于本发明中，支承板30、31与轴密封外周壳体32的紧密接合面的轴向的宽度设定成支承板30、31的板厚以上，因此，能从唇形密封28、29向支承板30、31、进一步向轴密封外周壳体32进行高效地热传导。此外，由于轴密封外周壳体32的一端部32a露出到压缩机1的外部，因此，能从一端部32a向大气侧有效地放热。

工业上的可利用性

本发明所涉及的轴密封可作为各种领域的轴密封使用，特别地适用于作为开放型压缩机或流体装置的轴密封，这其中，适用于滑动接触部的温度稳定地超过200℃、并使用二氧化碳制冷剂的压缩机(例如，可变排量型斜板式压缩机)的轴密封。

Claims

1.一种轴密封，其与由外部动力源驱动的开放型压缩机或流体装置的轴的外表面滑动接触，将装置内部相对于装置外部进行密封，其特征在于，所述轴密封中至少与所述轴的外表面滑动接触的滑动接触部由添加有熔点在150℃～300℃范围内的物质、并使其均匀分散的材料构成。

2.如权利要求1所述的轴密封，其特征在于，构成所述滑动接触部的材料以碳化硅、石墨、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、氟化橡胶、乙烯·丙烯橡胶、聚酰胺中的任一种为主要构成材料，作为所述添加物质由锡或铋、或含有锡及铋的物质形成。

3.如权利要求1所述的轴密封，其特征在于，所述滑动接触部由唇状可挠性构件形成。

4.如权利要求3所述的轴密封，其特征在于，所述唇状可挠性构件在与装置的外部侧相通的位置上，与热传导率比该唇状可挠性构件高的支承板接触并被其支承。

5.如权利要求4所述的轴密封，其特征在于，所述支承板由铝合金或铜合金形成。

6.如权利要求4所述的轴密封，其特征在于，所述支承板与覆盖该支承板外周的轴密封外周壳体的紧密接合面的轴向宽度被设定成支承板的板厚以上。

7.如权利要求6所述的轴密封，其特征在于，所述轴密封外周壳体由金属形成，该轴密封外周壳体的一端部露出到装置外部。

8.如权利要求6所述的轴密封，其特征在于，所述轴密封外周壳体***固定于装置外壳内。

9.如权利要求1所述的轴密封，其特征在于，所述轴密封作为使用二氧化碳制冷剂的压缩机的轴密封使用。