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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf einer
japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-028747 , eingereicht am 17. Februar 2015, deren Inhalt hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Wellendichtungsvorrichtung, die auf einen Kompressor angewendet wird, der ein Fluid komprimiert.
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HINTERGRUND DER TECHNIK
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Herkömmlicherweise offenbart das Patentdokument 1 eine Wellendichtungsvorrichtung, die auf einen Kompressor angewendet wird, der Kohlenstoffdioxid als ein Kältemittel in einer Dampfkompressions-Kältekreislaufvorrichtung komprimiert.
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Eine in Patentdokument 1 beschriebene Wellendichtungsvorrichtung umfasst einen Drehring, der an einer Drehwelle eines Kompressors befestigt ist, und einen stationären Ring, der an dem Umfang eines Wellenlochs befestigt ist, das in einem Gehäuse des Kompressors bereitgestellt wird. Der Drehring wird in Oberflächenkontakt mit dem stationären Ring gebracht, um Leckage des Kältemittels von dem Gehäuse zu der Außenseite über einen Spalt zwischen dem Drehring und dem stationären Ring zu verhindern.
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In der Wellendichtungsvorrichtung, die auf den Kompressor der Kältekreislaufvorrichtung angewendet wird, wird einem Kältemittelöl ermöglicht, das in der Kältekreislaufvorrichtung abgedichtet ist, in den Spalt zwischen dem Drehring und dem stationären Ring zusammen mit dem Kältemittel während des Betriebs des Kompressors zu strömen. Somit kann das Kältemittelöl mit hoher Viskosität den Spalt füllen, um dadurch das Dichtungsvermögen der Wellendichtungsvorrichtung zu verbessern.
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Hier ist in einer Kältekreislaufvorrichtung, die einen überkritischen Kältekreislauf konfiguriert, wie beispielsweise den, der in Patentdokument 1 beschrieben ist, der hochdruckseitige Kältemitteldruck im Kreislauf gleich oder höher als der kritische Druck eines Kältemittels, während Kohlenstoffdioxid als das Kältemittel verwendet wird. In einer derartigen Kältekreislaufvorrichtung wird ein Unterschied zwischen dem Kältemitteldruck im Gehäuse des Kompressors und dem atmosphärischen Druck außerhalb des Gehäuses ziemlich groß. Daher ist es wirksam, das Dichtungsvermögen der Wellendichtungsvorrichtung unter Verwendung des Kältemittelöls zu verbessern, wie oben erwähnt.
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Dokument der verwandten Technik
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2007-9886
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Basierend auf den Untersuchungen durch die Erfinder wird in dem Kompressor der Kältekreislaufvorrichtung ein flüssigphasiges Kältemittel innerhalb des Gehäuses während des Stoppens des Betriebs des Kompressors für einen langen Zeitraum zurückbehalten, was das sogenannte ”geflutete Kältemittelphänomen ist”. Ein derartiges Phänomen verdünnt ein Kältemittelöl, das Kompatibilität mit dem flüssigphasigen Kältemittel aufweist, wobei die Viskosität des Kältemittelöls drastisch verringert wird. Schließlich kann das Kältemittelöl den Spalt zwischen dem Drehring und dem stationären Ring nicht füllen, wobei nicht erreicht wird, das Dichtungsvermögen an dem Spalt zu verbessern.
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Zu diesem Zweck wird ein Mittel zum Verbessern des Dichtungsvermögens zusätzlich zu der Wellendichtungsvorrichtung vorgeschlagen. Im Einzelnen ist bei einer ringförmigen Lippendichtung, die aus Kautschuk oder dergleichen gebildet ist, deren Außenumfangsseite an dem Gehäuse befestigt und deren Innenumfangsseite wird in Kontakt mit dem Umfang der Drehwelle gebracht. Die Lippendichtung neigt jedoch dazu, verschlissen oder beschädigt zu werden, wenn sich die Drehwelle dreht. Somit könnte es schwierig sein, wenn die Lippendichtung hinzugefügt wird, das Dichtungsvermögen über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.
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Hinsichtlich der obigen Angelegenheiten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Wellendichtungsvorrichtung mit einer hohen Haltbarkeit, während hohes Dichtungsvermögen aufgewiesen wird, ungeachtet eines Drehzustands der Drehwelle des Kompressors bereitzustellen.
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Eine Wellendichtungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird für einen Kompressor verwendet, der ein Gehäuse umfasst, das einen Raum bildet, in dem ein Teil einer Drehwelle untergebracht ist, und die Wellendichtungsvorrichtung ist angepasst, um ein Fluid, das in dem Gehäuse zu komprimieren ist, daran zu hindern, von einem Spalt zwischen einem Wellenloch, das in dem Gehäuse bereitgestellt wird, und der Drehwelle zu lecken. Die Wellendichtungsvorrichtung umfasst: einen ringförmigen Drehring, der an einer Außenumfangsseite der Drehwelle befestigt ist; einen ringförmigen stationären Ring, der an einem Umfang des Wellenlochs des Gehäuses befestigt ist, wobei der stationäre Ring in Oberflächenkontakt mit dem Drehring ist, wenn die Drehwelle in dem Wellenloch eingesetzt ist; eine ringförmige Lippendichtung, die an einem eines Drehwellenseitenelements oder eines Gehäuseseitenelements befestigt und angeordnet ist, um mit einem anderen des Drehwellenseitenelements und des Gehäuseseitenelements kontaktierbar zu sein, wobei das Drehwellenseitenelement und ein an der Drehwelle befestigtes Element als die Drehwelle definiere ist, und das Gehäuseseitenelement und ein an dem Gehäuse befestigtes Element als das Gehäuse definiert ist; und einen Verformungsabschnitt, der die Lippendichtung von einer Form, in der die Lippendichtung mit dem anderen einen des Gehäuseseitenelements und des Drehwellenseitenelements in Kontakt ist, in eine andere Form, in der die Lippendichtung in Nicht-Kontakt mit dem anderen einen ist, gemäß einem Anstieg in der Temperatur des Verformungsabschnitts verformt.
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Somit sind, wenn der Kompressor arbeitet, um die Drehwelle zu drehen, der Drehring und der stationäre Ring in Oberlächenkontakt miteinander, um dadurch zu verhindern, dass das zu komprimierende Fluid in dem Gehäuse in Richtung der Außenseite der Wellendichtungsvorrichtung wie die sogenannte mechanische Dichtung leckt.
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Zu diesem Zeitpunkt wird, sobald die Temperatur des Verformungsabschnitts während des Betriebs des Kompressors hoch wird, die Lippendichtung durch die Einwirkung des Verformungsabschnitts in eine Form verformt, die nicht in Kontakt mit dem Drehwellenseitenelement oder dem Gehäuseseitenelement ist. Daher kann sogar, wenn sich die Drehwelle dreht, die Lippendichtung daran gehindert werden verschlissen oder beschädigt zu werden.
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Andererseits wird, wenn der Kompressor gestoppt ist, um die Drehwelle anzuhalten, die Temperatur des Verformungsabsehnitts abgesenkt. Somit wird durch die Einwirkung des Verformungsabschnitts die Lippendichtung in einer Form verformt, die in Kontakt mit dem Drehwellenseitenelement oder Gehäuseseitenelement ist.
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Sogar wenn die Wellendichtungsvorrichtung auf einen Kompressor angewendet wird, bei dem das Dichtungsvermögen an einem Spalt zwischen dem Drehring und dem stationären Ring dazu neigt, während des Anhaltens der Drehwelle schlechter zu werden, kann die Lippendichtung somit verhindern, dass das zu komprimierende Fluid im Gehäuse in Richtung der Außenseite der Wellendichtungsvorrichtung leckt.
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Demgemäß kann die Wellendichtungsvorrichtung bereitgestellt werden, welche eine hohe Haltbarkeit aufweist, um den Verschleiß oder Schaden der Lippendichtung zu unterdrücken, während ein hohe Dichtungsvermögen ungeachtet des Drehzustands der Drehwelle des Kompressors gezeigt wird.
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Beispielsweise entspricht das Drehwellenseitenelement der Drehwelle, dem Drehring und dergleichen, während das Gehäuseseitenelement dem Gehäuse, dem stationären Ring und dergleichen entspricht
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KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht eines Kompressors in einer axialen Richtung in einer ersten Ausführungsform;
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2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils II in 1;
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3 ist eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils III in 2, welche die Form einer Lippendichtung während des Betriebs des Kompressors in der ersten Ausführungsform zeigt;
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4 ist eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht von einem Teil III in 2, welche die Form der Lippendichtung während des Stoppens des Kompressors in der ersten Ausführungsform zeigt;
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5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht in einer zweiten Ausführungsform, die der 2 entspricht;
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6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht in einer dritten Ausführungsform, die der 2 entspricht; und
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7 ist eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht einer Lippendichtung in einer vierten Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Erste Ausführungsform)
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben. Eine Wellendichtungsvorrichtung 50 wird in der vorliegenden Ausführungsform für einen Kompressor 10 verwendet, der ein Kältemittel, das ein zu komprimierendes Fluid ist, in einer Dampfkompressions-Kältekreislaufvorrichtung komprimiert und entlädt. Die Kältekreislaufvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform wird auf eine Fahrzeugklimaanlage angewendet und dient dazu, Belüftungsluft zu kühlen, die in einen Fahrzeuginnenraum zu blasen ist.
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Die Kältekreislaufvorrichtung bildet den sogenannten überkritischen Kältekreislauf, in dem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemittels überschreitet, während Kohlenstoffdioxid als das Kältemittel verwendet wird. Das Kältemittel enthält darin ein Kältemittelöl zum Schmieren eines Gleitabschnitts des Kompressors 10 und mindestens ein Teil des Kältemittelöls zirkuliert durch den Kreislauf zusammen mit dem Kältemittel. Das Kältemittelöl in Gebrauch weist Kompatibilität mit einem flüssigphasigen Kältemittel auf.
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Als nächstes wird der Kompressor 10 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, ist der Kompressor 10 als ein Kompressor mit variabler Verdrängung und Schrägscheibe konfiguriert. Der Kompressor 10 umfasst einen Kompressionsmechanismus-Abschnitt 20, eine Welle 30 und ein Gehäuse 40. Der Kompressionsmechanismus-Abschnitt 20 komprimiert und entlädt ein Kältemittel. Die Welle 30 dient als eine Drehwelle zum Transferieren einer Drehantriebskraft, die von der Maschine an den Kompressionsmechanismus-Abschnitt 20 ausgegeben wird. Das Gehäuse 40 bildet einen Raum, um darin den Kompressionsmechanismus-Abschnitt 20 und einen Teil der Welle 30 unterzubringen.
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Genauer gesagt ist das Gehäuse 40 in der vorliegenden Ausführungsform in einer mit einem Boden versehenen zylindrischen Form durch Kombinieren einer Mehrzahl von Komponenten, nämlich einem vorderen Gehäuse 41, einem mittleren Gehäuse 42 und einem hinteren Gehäuse 43, ausgebildet.
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Das vordere Gehäuse 41 ist aus einem topfförmigen Metallelement gebildet und weist eine darin ausgebildete Steuerdruckkammer 41a auf. Das hintere Gehäuse 43 ist aus einem topfförmigen Metallelement gebildet und weist eine Entladekammer 43a oder dergleichen auf, die darin ausgebildet ist, um dem Kältemittel, das von dem Kompressionsmechanismus-Abschnitt 20 entladen wird, daraus zu strömen. Das mittlere Gehäuse 42 ist zwischen dem vorderen Gehäuse 41 und dem hinteren Gehäuse 43 angeordnet, um beide Öffnungen des vorderen Gehäuses 41 und des hinteren Gehäuses 43 abzudecken. Das mittlere Gehäuse 42 bildet einen Zylinder 21 des Kompressionsmechanismus-Abschnitts 20.
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Eine zylindrische Auswölbung 41b ist an der Mitte der Bodenoberfläche des vorderen Gehäuses 41 ausgebildet, um in der zentralen Achsenrichtung vorzustehen. Eine Riemenscheibe (nicht gezeigt) ist an der Außenumfangsoberfläche der Auswölbung 41b über einem Wellen-tragenden Element, wie beispielsweise ein Lager, drehbar angebracht.
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Die von der Maschine ausgegebene Drehantriebskraft wird an die Riemenscheibe über einen Riemen transferiert.
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Ein Wellenloch 41c ist in der Mine der Auswölbung 41b ausgebildet, die an dem Boden des vorderen Gehäuses 41 ausgebildet ist, um durch das vordere Gehäuse 41 zu gehen. Die Welle 30 wird in das Wellenloch 41c eingesetzt.
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Die Welle 30 ist aus einem metallischen Element mit einer im Wesentlichen säulenartigen Form gebildet. Die Welle 30 ist angeordnet, so dass ihre Mittelachse im Wesentlichen parallel mit der zentralen Achse des Gehäuses 40 angeordnet ist. Des Weiteren steht ein Teil der Welle 30 nach außen von dem Wellenloch 41c des vorderen Gehäuses 41 vor, um mit der Riemenscheibe gekoppelt zu werden. Somit wird die Drehantriebskraft, die von der Maschine ausgegeben wird, an die Welle 30 über die Riemenscheibe transferiert. Offensichtlich kann eine elektromagnetische Kupplung zum Verbinden und Trennen zwischen der Riemenscheibe und der Welle 30 in einem Kopplungsabschnitt zwischen der Riemenscheibe und der Welle 30 angebracht sein.
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Der verbleibende Teil der Welle 30 ist angeordnet, um durch die Steuerdruckkammer 41a zu gehen. Eine Ansatzplatte 22, die sich in der radialen Richtung ausdehnt, ist an dem Teil der Welle 30 befestigt, das in der Steuerdruckkammer 41a untergebracht ist. Somit dreht sich die Ansatzplatte 22 mit der Welle 30. Ein Verbindungsabschnitt 23 wird an der Außenumfangsseite der Ansatzplatte 22 bereitgestellt. Der Verbindungsabschnitt 23 ist mit einer Schrägscheibe 24 auf eine derartige Art und Weise gekoppelt, um einen Neigungswinkel der Schrägscheibe relativ zu der zentralen Achse der Welle 30 veränderbar zu machen.
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Die Schrägscheibe 24 ist mit einer Mehrzahl von Kolben 26 über Schuhe 25 gekoppelt, die ein sphärisches Lager ist. Die Kolben bewegen sich hin und her parallel mit der zentralen Achse der Welle 30. Die Kolben 26 bewegen sich hin und her in Verbindung mit der Drehung der Schrägscheibe 24 und innerhalb einer Mehrzahl von Zylindern 21, die in dem mittleren Gehäuse 42 ausgebildet sind. Mit dieser Anordnung wird das Kältemittel in eine Kompressionskammer gezogen, die von den Endoberflächen des Kolbens 26 und den Innenwänden des Zylinders 21 umschlossen wird. Innerhalb der Kompressionskammer wird das gezogene Kältemittel komprimiert.
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Der Kompressionsmechanismus-Abschnitt 20 der vorliegenden Ausführungsform ändert den Neigungswinkel der Schrägscheibe 24, um dadurch einen Hub der Hin- und Herbewegung jedes Kolbens 26 zu ändern. Die Hubgröße des Kolbens kann geändert werden, um dadurch die Entladekapazität der Kompressionskammer einzustellen. Es sei bemerkt, dass der Begriff ”Entladekapazität”, wie hier verwendet, die geometrische Kapazität der Kompressionskammer ist, das heißt, das Zylindervolumen zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt des Kolbenhubs.
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Der Neigungswinkel der Schrägscheibe 24 kann durch einen Ausgleich zwischen einem Druck, der an die Vorderseite und Rückseite des Kolbens 26 angelegt wird, einem Kältemitteldruck Pc von einem Raum, der darin die Schrägscheibe und dergleichen in dem Gehäuse 40 (d. h. der Steuerdruckkammer 41a innerhalb des vorderen Gehäuses 41) unterbringt, und einem Druck innerhalb der Kompressionskammer (Kältemittelentladedruck Pd und Kältemittelansaugruck Ps) geändert werden.
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Der Kältemitteldruck Pc in der Steuerdruckkammer 41a wird durch Ändern des Einführungsverhältnisses des Kältemittelentladedrucks Pd zu dem Kältemittelansaugdruck Ps des Kältemittels, das in die Steuerdruckkammer 41a eingeführt wird, durch Einstellung einer Ventilöffnung eines elektromagnetischen Verdrängungssteuerventils 27 gesteuert, das an dem hinteren Gehäuse 43 angebracht ist. Die Ventilöffnung des elektromagnetischen Verdrängungssteuerventils 27 wird durch einen Steuerstrom gesteuert, der von einem Klimaanlagencontroller (nicht gezeigt) ausgegeben wird.
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Hier weist, wie oben erwähnt, das mittlere Gehäuse 42 der vorliegenden Ausführungsform die Mehrzahl der darin ausgebildeten Zylinder 21 auf, und die Schrägscheibe 24 ist mit dem Kolben 26 gekoppelt, deren Anzahl gleich der Anzahl von Zylindern 21 ist. Im Gegensatz dazu zeigt, um die Veranschaulichung zu erklären, 1 lediglich einen Satz des Zylinders 21 und Kolbens 26, wobei jedoch die Veranschaulichung der verbleibenden Zylinder 21 und Kolben 26 weggelassen wird.
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Als nächstes wird bezugnehmend auf 2 eine Beschreibung der Wellendichtungsvorrichtung 50 gegeben, welche die Leckage von Kältemittel (speziell von der Steuerdruckkammer 41a), das in dem Gehäuse 40 lokalisiert ist, von dem Spalt zwischen dem Wellenloch 41c und der Welle 30 verhindert, die im Gehäuse 40 bereitgestellt werden.
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Die Wellendichtungsvorrichtung 50 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen ringförmigen Drehring 51, einen ringförmigen stationären Ring 52 und eine Lippendichtung 53. Der Drehring 51 ist an der Außenumfangsseite der Welle 30 befestigt. Der ringförmige stationäre Ring 52 ist am Umfang des Wellenlochs 41c des vorderen Gehäuses 41 befestigt. Die Lippendichtung 53 ist an der Innenumfangsseite der Auswölbung 41b des vorderen Gehäuses 41 (Gehäuseseitenelement) befestigt und angeordnet, um mit der Außenumfangsoberfläche (Drehwellenseitenelement) der Welle 30 kontaktierbar zu sein.
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Der Drehring 51 ist ein ringförmiges Element, das aus Karborund (Siliziumcarbid) gebildet ist. Die Außenumfangsseite des Drehrings 51 wird von einem Führungselement 55 getragen, das aus einem ringförmigen metallischen Element gebildet ist. Das Führungselement 55 ist an der Welle 30 befestigt, um dadurch die Verschiebung des Drehrings 51 in der Drehrichtung einzuschränken.
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Eine Feder 55a, die ein elastisches Element ist, ist zwischen dem Führungselement 55 und dem Drehring 51 angeordnet. Die Feder 55a legt eine Last an den Drehring 51 an, um den Drehring 51 in Richtung einer Endseite in der axialen Richtung der Welle 30 zu drängen (in Richtung des Endes auf einer Seite des Wellenlochs 41c). Ein O-Ring 51a als ein Dichtungselement ist zwischen der Innenumfangsoberfläche des Drehrings 51 und der Außenumfangsoberfläche der Welle 30 angeordnet, um dadurch die Leckage des Kältemittels von einem Spalt zwischen der Innenumfangsoberfläche des Drehrings 51 und der Außenumfangsoberfläche der Welle 30 zu verhindern.
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Der stationäre Ring 52 ist ein ringförmiges Element, das aus Karborund (Siliziumcarbid) wie der Drehring 51 gebildet ist. Der stationäre Ring 52 ist auf einer Endseite in der axialen Richtung der Welle 30 mit Bezug auf den Drehring 51 und in Oberflächenkontakt mit dem Drehring 51 angeordnet.
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In der vorliegenden Ausführungsform empfängt, wenn die Welle 30 in das Gehäuse 40 eingebaut und in das Wellenloch 41c eingesetzt ist, der Drehring 51 die Last von der Feder 55a, womit dem Drehring 51 ermöglicht wird, sicher in Oberflächenkontakt mit dem stationären Ring 52 gebracht zu werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Kontaktoberfläche (Dichtungsoberfläche) zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 ringförmig um die Achse der Welle 30 ausgebildet.
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Ein O-Ring 52a als ein Dichtungselement ist zwischen der Außenumfangsoberfläche des stationären Rings 52 und der Innenumfangsoberfläche der Auswölbung 41b in dem Gehäuse 40 angeordnet, um dadurch die Leckage des Kältemittels von einem Spalt zwischen der Außenumfangsoberfläche des stationären Rings 52 und der Innenumfangsoberfläche der Auswölbung 41b in dem Gehäuse 40 zu verhindern.
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Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, drehen sich das Führungselement 55, die Feder 55a, der Drehring 51 und die Ansatzplatte 22 in der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit der Welle 30. Daher konfigurieren die Welle 30, das Führungselement 55 und der Drehring 51 ein Drehwellenseitenelement, wie in den begleitenden Ansprüchen beschrieben. Andererseits konfigurieren das Gehäuse 40 und der stationäre Ring 52 ein Gehäuseseitenelement, wie in den begleitenden Ansprüchen beschrieben.
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Als nächstes wird die Lippendichtung 53 beschrieben. Die Lippendichtung 53 ist aus Kautschuk mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit gebildet (speziell, HNBR: hydriertem Nitrilbutadienkautschuk). Des Weiteren ist die Lippendichtung 53 auf einer Endseite in der axialen Richtung der Welle 30 mit Bezug auf den stationären Ring 52 angeordnet, während sie mit einem ringförmigen metallischen Schutzelement 53a integriert wird.
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Somit ist die Lippendichtung 53 auf der stromabwärtigen Seite in der Leckagerichtung des Kältemittels mit Bezug auf die Kontaktoberfläche zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 angeordnet. Mit anderen Worten ist die Lippendichtung 53 auf einer Seite eines Außenteils des Gehäuses 40 mit Bezug auf die Kontaktoberfläche zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 angeordnet. Wie in 2 veranschaulicht, erstreckt sich die Lippendichtung 53 nach außen in der radialen Richtung der Drehwelle 30 mit Bezug auf die Kontaktoberfläche zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52.
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Das Schutzelement 53a weist einen scheibenförmigen Abschnitt 53b, der sich in der radialen Richtung der Welle 30 ausdehnt, und einen zylindrischen Abschnitt 53c auf, der an der Außenumfangsseite des scheibenförmigen Abschnitts bereitgestellt wird. Beide Enden in der axialen Richtung des zylindrischen Abschnitts 53c sind zwischen einem ringförmigen Vorsprung 41d, der an der Innenumfangsseite der Auswölbung 41b ausgebildet ist, und einer Oberfläche des stationären Rings 52 auf einer Endseite in der axialen Richtung angeordnet, wodurch die Lippendichtung 53 und das Schutzelement 53a an der Innenseite der Auswölbung 41b befestigt sind.
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Zu diesem Zeitpunkt wird die Lippendichtung 53 geringfügig durch den stationären Ring 52 in der axialen Richtung gedrückt, wobei ihre Verformungsgröße jedoch durch den zylindrischen Abschnitt 53c eingeschränkt wird. Mit dieser Anordnung wird die Leckage des Kältemittels von dem Spalt zwischen der Lippendichtung 53 und dem stationären Ring 52 verhindert und die unnötige Verformung der Lippendichtung 53 wird unterdrückt, so dass die Lippendichtung 53 geschützt werden kann. Des Weiteren wird das Schutzelement 53a mit dem scheibenförmigen Abschnitt 53b bereitgestellt, wodurch verhindert wird, dass sich die Lippendichtung 53 in Richtung einer Seite des Außenteils des Gehäuses 40 biegen wird.
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Wie in 2 gezeigt, ist das Spitzenende auf der Innenumfangsseite der Lippendichtung 53 in einer derartigen Art und Weise geneigt, um sich allmählich der Welle 30 in Richtung der Innenseite des Gehäuses 40 am Querschnitt in der axialen Richtung zu nähern. Somit wird, wenn das Kältemittel von der Innenseite des Gehäuses 40 leckt, das Spitzenende der Lippendichtung 53 gegen die Außenumfangsoberfläche der Welle 30 durch den Druck des Kältemittels gedrückt, um dadurch das Dichtungsvermögen zum Verhindern der Leckage des Kältemittels von dem Spalt zwischen der Lippendichtung 53 und der Welle 30 zu verbessern.
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Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Bimetall 54 durch Hinterspritzen innerhalb der Lippendichtung 53 einstückig ausgebildet. Das Bimetall 54 wird durch Bonden von zwei Arten von Metallscheiben mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet. Das Bimetall 54 wird in einer spezifischen Form abhängig von einer Änderung in der Temperatur geändert.
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Genauer gesagt benutzt die vorliegende Ausführungsform das Bimetall 54, das von einer Form, in der die Innenumfangsseite der Lippendichtung 53 in Kontakt mit der Welle 30 ist, wie in 3 gezeigt, in eine andere Form verformt wird, in der die Innenumfangsseite der Lippendichtung 53 nicht in Kontakt ist, d. h. in Nicht-Kontakt mit der Welle 30 ist, wie in 4 gezeigt, gemäß einem Anstieg in der Temperatur des Bimetalls 54 selbst.
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Es kann ebenfalls gesagt werden, dass das Bimetall 54 in Gebrauch von einer Form, in der die Lippendichtung 53 in Kontakt mit der Welle 30 ist, in eine andere Form, in der die Lippendichtung 53 in Nicht-Kontakt mit der Form 30 ist, gemäß einem Anstieg in der Temperatur eines Teils zum Transferieren von Wärme zu dem Bimetall 54 versetzt wird (d. h. das Kältemittel (zu komprimierendes Fluid) um die Lippendichtung 53 oder eines Teils in Kontakt mit der Lippendichtung 53).
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Daher konfiguriert das Bimetall 54 in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel eines in der vorliegenden Anwendung beschriebenen Verformungsabschnitts. 2 zeigt den Zustand, in dem die Temperatur des Bimetalls 54 selbst nicht zunimmt, wie in 3. Des Weiteren ist es wünschenswert, wie in vorliegenden Ausführungsform, dass der an einem Fahrzeug angebrachte Kompressor 10 einer ist, bei dem die Innenumfangsseite der Lippendichtung 53 nicht in Kontakt mit der Welle 30 kommt, wenn die Temperatur des Bimetalls 54 selbst mindestens 50°C oder höher wird.
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Als nächstes werden die Operationen und Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform mit der oben erwähnten Struktur beschrieben. In dem Kompressor 10 der vorliegenden Ausführungsform wird die von der Maschine ausgegebene Drehantriebskraft transferiert, um die Welle 30 zu drehen. Die Drehantriebskraft von der Welle 30 wird zu dem Kompressionsmechanismus-Abschnitt 20 transferiert, wodurch der Kompressionsmechanismus-Abschnitt 20 das Kältemittel komprimiert und entlädt.
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Zu diesem Zeitpunkt ist in der Wellendichtungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform der Drehring 51 in Oberflächenkontakt mit dem stationären Ring 52, wobei die Kontaktoberfläche dazwischen ringförmig ausgebildet ist. Wie in der sogenannten mechanischen Dichtung kann das Kältemittel in dem Gehäuse 40 daran gehindert werden, in Richtung der Außenseite der Wellendichtungsvorrichtung zu lecken.
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Des Weiteren enthält das Kältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ein Kältemittelöl, so dass dem Kältemittelöl ermöglicht wird, in den Spalt zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 zu strömen. Somit kann das Kältemittelöl mit hoher Viskosität den Spalt zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 füllen, um dadurch das Dichtungsvermögen der Wellendichtungsvorrichtung 50 wirksam zu verbessern.
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Während des Betriebs des Kompressors 10 werden die Temperaturen des Kältemittels und des Kompressors 10 aufgrund der adiabaten Kompression des Kältemittels, der Reibung eines Gleitteils im Kompressor 10 oder dergleichen angehoben. Somit wird in der Wellendichtungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform Wärme aufgrund des Temperaturanstiegs zu dem Bimetall 54 über das Kontaktteil zwischen dem Kältemittel und dem Bimetall 54 transferiert. Dann wird das Bimetall 54 aufgrund des Temperaturanstiegs verformt, und dadurch wird mit der Verformung des Bimetalls 54 die Lippendichtung 53 in eine Form verformt, die nicht in Kontakt mit der Welle 30 zu sein hat.
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Somit kann, während der Kompressor 10 arbeitet, um die Welle 30 zu drehen, die Lippendichtung 53 daran gehindert werden, dem Verschleiß oder Schaden aufgrund der Reibung zwischen der Lippendichtung 53 und der Welle 30 ausgesetzt zu werden.
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Ein Kompressor, der auf eine Kältekreislaufvorrichtung angewendet wird, zieht, komprimiert und entlädt im Allgemeinen ein gasphasiges Kältemittel während eines Normalbetriebs. Wenn der Betrieb des Kompressors für einen langen Zeitraum gestoppt wurde, könnte jedoch das sogenannte ”geflutete Kältemittelphänomen” auftreten, bei dem flüssigphasiges Kältemittel im Gehäuse zurückbehalten wird. Ein derartiges Phänomen verdünnt das Kältemittelöl, das Kompatibilität mit dem flüssigphasigen Kältemittel aufweist, wobei die Viskosität des Kältemittelöls drastisch verringert wird.
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Schließlich kann das Kältemittelöl den Spalt zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 nicht füllen, so dass nicht erreicht wird, das Dichtungsvermögen an dem Spalt zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 zu verbessern.
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Im Gegensatz dazu nimmt in der Wellendichtungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Kompressor 10 gestoppt ist, um die Drehung der Welle 30 zu halten, die Temperatur des Bimetalls 54 ab, so dass das Bimetall 54 in die Form verformt wird, welche die Lippendichtung 53 in Kontakt mit der Welle 30 bringt. Daher kann, während der Betrieb des Kompressors 10 gestoppt ist, die Lippendichtung 53 die Leckage des Kältemittels in das Gehäuse 40 in Richtung der Außenseite der Wellendichtungsvorrichtung verhindern.
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Das heißt, die Wellendichtungsvorrichtung 50 in der vorliegenden Ausführungsform kann das hohe Dichtungsvermögen ungeachtet des Betriebszustands des Kompressors 10 (Drehzustand der Welle 30) aufzeigen und kann ebenfalls die hohe Haltbarkeit aufweisen, die den Verschleiß oder Schaden der Lippendichtung 53 unterdrückt.
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In der Wellendichtungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform sind die Lippendichtung 53 und das Schutzelement 53a auf der Außenseite des Gehäuses 40 mit Bezug auf die Kontaktoberfläche zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 angeordnet, und dadurch kann ohne Weiteres die Innenumfangsseite der Lippendichtung 53 in direkten Kontakt mit der Welle 30 gebracht werden. Somit können die Lippendichtung 53, das Schutzelement 53a und das Bimetall 54 daran gehindert werden, ihre Abmessungen zu vergrößern und können ebenfalls geformt werden, um ohne Weiteres innerhalb des Gehäuses 40 eingebaut zu werden.
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In der Wellendichtungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform werden das Bimetall 54 und die Lippendichtung 53 zusammen durch Hinterspritzen einstückig ausgebildet. Somit kann die vorliegende Ausführungsform ohne Weiteres den Verformungsabschnitt, der die Lippendichtung 53 von einer Form, in der die Lippendichtung 53 in Kontakt mit der Welle 30 ist, in eine andere Form verformt, in der die Lippendichtung 53 nicht in Kontakt mit der Welle 30 ist, gemäß einem Anstieg in der Temperatur des Verformungsabschnitts erreichen.
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In einer Kältekreislaufvorrichtung, die einen überkritischen Kältekreislauf unter Verwendung von Kohlenstoffdioxid als das Kältemittel konfiguriert, wie beispielsweise dasjenige in der vorliegenden Ausführungsform, wird ein Unterschied zwischen dem Kältemitteldruck in dem Gehäuse 40 des Kompressors 10 und dem atmosphärischen Druck außerhalb des Gehäuses 40 ziemlich groß. Aus diesem Grund ist es im Vergleich mit der normalen Kältemittelkreislaufvorrichtung unter Verwendung eines Fluorkohlenstoffkältemittels (R134a, R1234yf, usw.) wahrscheinlicher, dass das Kältemittel von dem Spalt zwischen dem Drehring 51 und dem stationäre Ring 52 leckt.
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Daher kann während des Betriebs des Kompressors 10 die Wellendichtungsvorrichtung, wie in der vorliegenden Ausführungsform, das Dichtungsvermögen an dem Spalt zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 durch die Verwendung des Kältemittelöls verbessern. Andererseits kann während des Stoppens des Kompressors 10 die Wellendichtungsvorrichtung die Leckage des Kältemittels von dem Gehäuse 40 in Richtung der Außenseite der Wellendichtungsvorrichtung durch die Verwendung der Lippendichtung 53 verhindern. Eine derartige Anordnung ist extrem wirksam.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die vorliegende Ausführungsform wird ein Beispiel beschreiben, in dem die Anordnungsform der Lippendichtung 53 und des Bimetalle 54 mit Bezug auf die in der ersten Ausführungsform geändert ist, wie in 5 gezeigt. 5 ist ein Diagramm, das der in der ersten Ausführungsform beschriebenen 2 entspricht, bei dem die gleichen oder äquivalenten Teile wie jene der ersten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. Das gleiche gilt für die folgenden Zeichnungen.
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Genauer gesagt sind in der vorliegenden Ausführungsform die Lippendichtung 53 und das Bimetall 54 durch Hinterspritzen wie in der ersten Ausführungsform einstückig ausgebildet. Wie in 5 gezeigt, ist die Lippendichtung 53 an einem Teil des Gehäuses 40 fixiert, die enger an der Steuerdruckkammerseite verglichen mit der Auswölbung 41b positioniert ist. Die Lippendichtung 53 ist angeordnet, damit ihre Innenumfangsseite kontaktierbar mit der Außenumfangsoberfläche der Welle 30 ist.
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Somit ist die Lippendichtung 53 in der vorliegenden Ausführungsform auf der stromaufwärtigen Seite in der Leckagerichtung des Kältemittels mit Bezug auf die Kontaktoberfäche zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 angeordnet. Mit anderen Worten ist die Lippendichtung 53 auf der Innenseite des Gehäuses 40 mit Bezug auf die Kontaktoberfläche zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 angeordnet.
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Die Strukturen von anderen Komponenten im Kompressor 10 und der Wellendichtungsvorrichtung 50 sind die gleichen wie jene in der ersten Ausführungsform. Daher kann wie in der ersten Ausführungsform die Wellendichtungsvorrichtung 50 in der vorliegenden Ausführungsform das hohe Dichtungsvermögen ungeachtet des Betriebszustands des Kompressors 10 (Drehzustand der Welle 30) aufzeigen und kann ebenfalls eine hohe Haltbarkeit aufweisen, die den Verschleiß oder Schaden der Lippendichtung 53 unterdrückt.
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In der Wellendichtungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform ist die Lippendichtung 53 auf der Innenseite des Gehäuses 40 mit Bezug auf die Kontaktoberfläche zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 angeordnet.
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Somit ist es weniger wahrscheinlich, wenn die Drehung der Welle 30 gestoppt wird, um die Lippendichtung 53 in Kontakt mit der Welle 30 zu verformen, dass der Druck des Kältemittels ansteigt, die von einem Dichtungsabschnitt zwischen der Lippendichtung 53 und der Welle 30 zu einem Dichtungsabschnitt zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 reicht.
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Folglich kann, wenn die Drehung der Welle 30 angehalten wird, um den Betrieb des Kompressors 10 zu stoppen, das Kältemittel, das in der Region positioniert ist, die von dem Dichtungsabschnitt zwischen der Lippendichtung 53 und der Welle 30 zu dem Dichtungsabschnitt zwischen dem Drehring 51 und dem stationären Ring 52 reicht, daran gehindert werden, in Richtung der Außenseite der Wellendichtungsvorrichtung zu lecken.
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(Dritte Ausführungsform)
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Die vorliegende Ausführungsform wird ein Beispiel beschreiben, in dem die Anordnungsform der Lippendichtung 53 und des Bimetalls 54 mit Bezug auf jene in der ersten Ausführungsform geändert ist, wie in 6 gezeigt. 6 ist ein Diagramm, das der in der ersten Ausführungsform beschriebenen 2 entspricht.
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Genauer gesagt sind in der vorliegenden Ausführungsform die Lippendichtung 53 und das Bimetall 54 durch Hinterspritzen einstückig ausgebildet, wie in der ersten Ausführungsform. Wie in 6 gezeigt, ist die Lippendichtung 53 an dem Drehring 51 (Drehwellenseitenelement) befestigt. Die Lippendichtung 53 ist angeordnet, damit ihre Außenumfangsseite mit dem stationären Ring 52 (Gehäuseseitenelement) kontaktierbar sein kann.
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Die Strukturen von anderen Komponenten in dem Kompressor 10 und der Wellendichtungsvorrichtung 50 sind die gleichen wie jene in der ersten Ausführungsform. Daher kann wie in der ersten Ausführungsform die vorliegende Ausführungsform ebenfalls die Wellendichtungsvorrichtung 50 bereitstellen, die das hohe Dichtungsvermögen ungeachtet des Betriebszustands des Kompressors 10 (Drehzustand der Welle 30) aufzeigt und eine hohe Haltbarkeit aufweist, um den Verschleiß oder Schaden der Lippendichtung 53 zu unterdrücken.
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(Vierte Ausführungsform)
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In den oben erwähnten Ausführungsformen sind die Lippendichtung 53 und das Bimetall 54 beispielhaft durch Hinterspritzen einstückig ausgebildet. Alternativ können in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, die Lippendichtung 53 und das Bimetall 54 getrennt ausgebildet und dann zusammen integriert werden, so dass die Lippendichtung 53 und das Bimetall 54 beispielhaft verformt werden. 7 ist ein Diagramm, welches der in der ersten Ausführungsform beschriebenen 3 entspricht.
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Genauer gesagt wird die Außenoberfläche der Lippendichtung 53 in der vorliegenden Ausführungsform mit Eingriffsabschnitten 53b und 53c zur Ineingriffnahme des Außenumfangsseitenendes und des Innenumfangsseitenendes der Lippendichtung 53 mit dem Bimetall 54 bereitgestellt. Somit werden das Bimetall 54 und die Lippendichtung 53 einstückig verformt. Das heißt, die Lippendichtung 53 wird ebenso zusammen mit der Verformung des Bimetalls 54 verformt.
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Die Strukturen anderer Komponenten in dem Kompressor 10 und der Wellendichtungsvorrichtung 50 sind die gleichen wie jene in der ersten Ausführungsform. Daher kann, wie in der ersten Ausführungsform, die Wellendichtungsvorrichtung 50 in der vorliegenden Ausführungsform ein hohes Dichtungsvermögen ungeachtet des Betriebszustands des Kompressors 10 (Drehzustand der Welle 30) aufzeigen und kann ebenfalls eine hohe Haltbarkeit aufweisen, die den Verschleiß oder Schaden der Lippendichtung 53 unterdrückt. Des Weiteren können die Lippendichtung 53 und das Bimetall 54 durch einen Klebstoff oder dergleichen zusammen gebondet werden.
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(Andere Ausführungsformen)
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Modifikationen und Änderungen können an jenen Ausführungsformen auf die folgenden Wese durchgeführt werden, ohne vom Schutzumfang und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Mittel, die in den oben erwähnten jeweiligen Ausführungsformen offenbart werden, können gegebenenfalls innerhalb des implementierbaren Bereichs zusammen kombiniert werden. Beispielsweise kann die Wellendichtungsvorrichtung 50, die in jeweils der zweiten und dritten Ausführungsformen beschrieben wird, die Lippendichtung 53 und das Bimetall 54 annehmen, die integriert sind, wie in der vierten Ausführungsform erwähnt.
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Obwohl die oben erwähnten Ausführungsformen den Kompressor mit variabler Verdrängung und Schrägscheibe als den Kompressionsmechanismus-Abschnitt 20 des Kompressors 10 beispielhaft benutzen, ist der Kompressionsmechanismus-Abschnitt 20 nicht darauf beschränkt. Beispiele des Kompressionsmechanismus umfassen einen Spiralkompressionsmechanismus, einen Flügelzellenkompressionsmechanismus und einen Rollkolbenkompressionsmechanismus. Auf diese Weise kann jeder beliebige Kompressionsmechanismus weitgehend verwendet werden, solange wie er die von der Welle 30 transferierte Drehantriebskraft empfingt, um ein Fluid zu komprimieren.
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Obwohl die oben erwähnte Ausführungsform das Bimetall beispielhaft als einen Verformungsabschnitt benutzt, ist der Verformungsabschnitt nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann, so lange wie der Verformungsabschnitt die Lippendichtung 53 in eine gewünschte Form gemäß einer Änderung in der Temperatur verformen kann, der Verformungsabschnitt entweder einer sein, der durch Bonden von zwei Arten von Harzscheiben mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet wird, oder einer sein, der durch Bonden von Harz und Metall zusammen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet wird.
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Obwohl die oben erwähnten Ausführungsform den aus Siliziumcarbid gebildeten Drehring 51 und stationären Ring 52 beispielhaft benutzt, sind Materialien für den Drehring 51 und den stationären Ring 52 nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können diese Ringe aus Kohlenstofffaser oder Kohlenstofffaser-verstärkten Verbundmaterial gebildet sein. Obwohl die oben erwähnte Ausführungsform die aus Kautschuk gebildete Lippendichtung 53 beispielhaft benutzt, sich Materialien für die Lippendichtung 53 nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Lippendichtung aus Harz gebildet sein.
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Obwohl in den oben erwähnten Ausführungsformen die Wellendichtungsvorrichtung 50 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Kompressor 10 der Kältekreislaufvorrichtung angewendet wird, der Kohlenstoffdioxid beispielhaft als das Kältemittel verwendet, ist die Anwendung der Wellendichtungsvorrichtung 50 nicht darauf beschränkt. Offensichtlich kann die Wellendichtungsvorrichtung auf einen Kompressor einer Kältekreislaufvorrichtung angewendet werden, die einen unterkritischen Kältekreislauf konfiguriert, in dem eine hochdruckseitiger Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet, oder kann auf Kompressoren angewendet werden, die zur Verwendung in einer breiten Vielfalt von Anwendungen geeignet sind.
