JP2001248736A - Labyrinth seal structure of fan - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a labyrinth seal structure of a skew fan capable of easily inserting a rotation ring to a fixed cylinder from an axial direction. SOLUTION: An outer periphery diameter of a plurality of throttle pieces S provided on a rotation ring 1 in an axial flow type or a mixed flow fan 3 is larger than an inner periphery diameter of a plurality of reverse throttle pieces R provided on a fixed cylinder 2 and both pieces S, R have an overlapped length in a radial direction and constitute a labyrinth seal structure 10 of a skew fan. At least one of the throttle pieces S and the reverse throttle pieces R can be elastically deformed. A rotation ring 1 can be easily inserted to a fixed cylinder 2 from an axial direction by the elastic deformation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は回転リングと固定筒
体の隙間をシールするためのファンのラビリンスシール
構造に関し、詳しくは回転リングを軸方向から容易に固
定筒体に挿入して組み立てることができる食い違い型の
ファンのラビリンスシール構造に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a labyrinth seal structure for a fan for sealing a gap between a rotating ring and a fixed cylinder, and more particularly, to a structure in which the rotating ring is easily inserted into the fixed cylinder from an axial direction. The present invention relates to a labyrinth seal structure for a staggered fan that can be formed.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来から、回転機器にラビリンスシール
構造を採用したものが知られている。その代表的なラビ
リンスシール構造として、図５に示すような回転側１ａ
に複数の円環状の絞り片Ｓを設け、固定側２ａには何も
設けない、いわゆる直通型のものと、図６に示すような
回転側１ａに複数の円環状の絞り片Ｓを設けると共に、
固定側２ａに複数の円環状の逆絞り片Ｒを設けた、いわ
ゆる食い違い型のものがあり、さらに階段型などの変形
タイプもある。直通型は構造が簡単で回転側１ａを固定
側２ａに軸方向から容易に挿入して組み立てることがで
きるが、反面シール効果が食い違い型より低いという欠
点がある。一方、食い違い型は逆絞り片Ｒを有する点で
直通型より構造は複雑になるが、シール効果が高いとい
う有利性がある。2. Description of the Related Art Heretofore, there has been known a rotating device employing a labyrinth seal structure. As a typical labyrinth seal structure, a rotating side 1a as shown in FIG.
A plurality of annular diaphragm pieces S are provided on the fixed side 2a, and nothing is provided on the fixed side 2a. A plurality of annular diaphragm pieces S are provided on the rotating side 1a as shown in FIG. ,
There is a so-called staggered type in which a plurality of annular reverse drawn pieces R are provided on the fixed side 2a, and there is also a deformed type such as a stepped type. The direct-through type has a simple structure and can be easily assembled by inserting the rotating side 1a into the fixed side 2a from the axial direction, but has a disadvantage that the sealing effect is lower than that of the staggered type. On the other hand, the staggered type is more complicated than the direct type in that it has the reverse drawing piece R, but has the advantage of a high sealing effect.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、食い違
い型のラビリンスシール構造では絞り片Ｓと逆絞り片Ｒ
が半径方向に重複した長さを有するので、組み立てる際
に回転側１ａを軸方向から固定側２ａに挿入することが
できないという大きな問題を抱えている。そのため従来
から固定側の筒体を分割形とし、それら各部を回転側に
外側から取り付けるような組立方法を採用せざるを得な
かった。そこで本発明は食い違い型におけるこのような
問題を解決する新しいファンのラビリンスシール構造を
提供することを課題とするものである。However, in the staggered labyrinth seal structure, the restriction piece S and the reverse restriction piece R are not provided.
Have a length that overlaps in the radial direction, so that there is a major problem that the rotating side 1a cannot be inserted from the axial direction into the fixed side 2a during assembly. For this reason, it has been necessary to adopt an assembling method in which a fixed-side cylindrical body is divided into two parts and these parts are attached to the rotating side from the outside. Accordingly, an object of the present invention is to provide a new fan labyrinth seal structure that solves such a problem in a staggered type.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ボス部４ａから放射状に複数の翼５が突設され、夫
々の翼５の先端縁間が円形の回転リング１で一体に連結
されたファン３と、その回転リング１の外周に隙間を有
して被嵌される固定筒体２と、を有し、両者の隙間部分
をシールするためのファンのラビリンスシール構造にお
いて、回転リング１の外周に半径方向外方に一体に突設
した絞り片Ｓと、固定筒体２の内面にその半径方向内方
に一体に突設された逆絞り片Ｒと、それら絞り片Ｓおよ
び逆絞り片Ｒにより形成される空間部とを備え、前記絞
り片Ｓの外周直径が逆絞り片Ｒの内周直径よりも大き
く、前記ボス部４ａ中心から同一半径の位置で、軸線方
向に互いに重なるように食い違い型の構造を有し、前記
絞り片Ｓと逆絞り片Ｒの少なくともその一方が弾性変形
可能であることを特徴とするファンのラビリンスシール
構造である。According to the first aspect of the present invention, a plurality of blades 5 project radially from a boss portion 4a, and the leading edges of the respective blades 5 are integrally formed by a circular rotating ring 1 between them. In a labyrinth seal structure of a fan having a connected fan 3 and a fixed cylindrical body 2 fitted around the outer circumference of the rotating ring 1 with a gap therebetween, and sealing a gap between the two, A throttle piece S integrally projecting radially outward on the outer periphery of the ring 1; a reverse throttle piece R integrally projecting radially inward on the inner surface of the fixed cylindrical body 2; A space formed by the reverse drawing piece R, wherein the outer diameter of the drawing piece S is larger than the inner diameter of the reverse drawing piece R, and at the same radius from the center of the boss portion 4a, It has a staggered type structure so as to overlap, and the throttle piece S and the reverse throttle piece R At least one of which is a labyrinth seal structure of the fan, characterized in that is elastically deformable.

【０００５】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、弾性変形可能とされている部分は、回転リング１を
固定筒体２に軸方向から挿入する際に、その挿入向と逆
の方向への変形がより容易になるように構成されている
ファンのラビリンスシール構造である。請求項３に記載
の発明は、請求項１または請求項２において、ファン３
が軸流型または斜流型のものであり、固定筒体２がシュ
ラウド７に取付けられるかまたは、シュラウド自体であ
るファンのラビリンスシール構造である。According to a second aspect of the present invention, when the rotary ring 1 is inserted into the fixed cylindrical body 2 from the axial direction, the elastically deformable portion in the first aspect has a direction opposite to the insertion direction. It is a labyrinth seal structure of a fan that is configured to be more easily deformed in the direction. According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the fan 3
Are of an axial flow type or a mixed flow type, and the fixed cylindrical body 2 is attached to the shroud 7 or has a labyrinth seal structure of a fan which is the shroud itself.

【０００６】[0006]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は本発明のファンのラビリンスシ
ール構造を、自動車用熱交換器の冷却ファンに適用した
例であって、その一部を断面で示したものである。軸流
型のファン３（または斜軸型ファン、以下同様）は、図
示しないエンジンのクランク軸により回転される駆動軸
４と、その駆動軸４が取付られるボス部４ａに放射状に
取り付けられた複数の翼５を有している。各翼５の先端
縁間は円形の回転リング１によって連結され、回転リン
グ１の半径方向外側を取り囲むように所定の隙間をもっ
て筒状の固定筒体２が配置される。回転リング１の外周
には半径方向外方に延長する複数の環状の絞り片Ｓが軸
方向に所定間隔で設けられている。この例では回転リン
グ１の両縁および中央に夫々絞り片Ｓが突設されてい
る。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example in which a labyrinth seal structure of a fan according to the present invention is applied to a cooling fan of a heat exchanger for an automobile, and a part thereof is shown in a cross section. The axial-flow fan 3 (or the oblique-shaft fan, the same applies hereinafter) includes a drive shaft 4 that is rotated by a crankshaft of an engine (not shown), and a plurality of radially mounted bosses 4a to which the drive shaft 4 is mounted. Wing 5. The tip edges of the blades 5 are connected by a circular rotary ring 1, and a cylindrical fixed cylindrical body 2 is arranged with a predetermined gap so as to surround a radially outer side of the rotary ring 1. A plurality of annular throttle pieces S extending radially outward are provided on the outer periphery of the rotary ring 1 at predetermined intervals in the axial direction. In this example, aperture pieces S are projected from both edges and the center of the rotary ring 1 respectively.

【０００７】一方、固定筒体２は漏斗状のシュラウド７
を介してラジエータ等の熱交換器９の周縁に連結されて
いる。その固定筒体２の内周面は回転リング１と僅かな
隙間を有して対向し、且つ環状の逆絞り片Ｒが設けられ
る。この例では、固定筒体２の後部内面に逆絞り片Ｒが
後方に斜めに、弾性変形自在に薄肉に且つ、一体に突設
されいる。即ち、その逆絞り片Ｒは固定筒体２の内周面
側に弾性変形できる。なお図１のようにファン３をシュ
ラウド７内に組み立てた状態で、絞り片Ｓと逆絞り片Ｒ
は軸方向に交互に位置するように配置され、且つそれら
の先端は半径方向に重複された食い違い型のファンのラ
ビリンスシール構造１０を形成する。そこで、ファン３
は図１において、固定筒体２の左方から挿入され、右端
の絞り片Ｓが逆絞り片Ｒを弾性変形しつつ図の状態に配
置される。また図１では絞り片Ｓを３片、逆絞り片Ｒを
１片のみ設けた例が示されているが、当然ながら絞り片
Ｓと逆絞り片Ｒの数は適宜増減できる。On the other hand, the fixed cylindrical body 2 has a funnel-shaped shroud 7.
Is connected to the periphery of the heat exchanger 9 such as a radiator. The inner peripheral surface of the fixed cylindrical body 2 faces the rotary ring 1 with a slight gap, and is provided with an annular reverse throttle piece R. In this example, a reverse drawing piece R is formed on the inner surface of the rear portion of the fixed cylindrical body 2 so as to be slanted rearward and to be elastically deformable so as to be thin and integral. That is, the reverse throttle piece R can be elastically deformed toward the inner peripheral surface side of the fixed cylindrical body 2. In a state where the fan 3 is assembled in the shroud 7 as shown in FIG.
Are arranged to alternate in the axial direction, and their tips form a labyrinth seal structure 10 of a staggered fan which is radially overlapped. So, fan 3
1 is inserted from the left side of the fixed cylindrical body 2 in FIG. 1, and the diaphragm S at the right end is arranged in the state shown in the drawing while elastically deforming the reverse diaphragm R. Although FIG. 1 shows an example in which only three pieces S and only one piece R of reverse drawing are provided, the number of pieces S and pieces of reverse drawing R can naturally be increased or decreased.

【０００８】食い違い型のファンのラビリンスシール構
造１０では、絞り片Ｓと固定筒体２の内周面の隙間、ま
たは逆絞り片Ｒと回転リング１の外周面の隙間にそれぞ
れ絞り口が形成される。そして絞り口と絞り口の間に空
間部が形成される。翼５の下流側からの逆流は絞り口を
通過する際に等エントロピー膨張し、減速した逆流は次
に空間部，すなわち膨張室において等圧で静温度に回復
する、という工程を繰り返すことにより効果的にラビリ
ンスシール作用が発揮される。回転リング１および固定
筒体２は通常プラスチック製とされるが、絞り片Ｓまた
は逆絞り片Ｒの少なくとも一方は弾性変形可能な材料で
作られる。In the labyrinth seal structure 10 of the staggered fan, throttle openings are respectively formed in the gap between the throttle piece S and the inner peripheral surface of the fixed cylindrical body 2 or in the gap between the reverse throttle piece R and the outer peripheral surface of the rotating ring 1. You. A space is formed between the openings. The backflow from the downstream side of the blade 5 expands isentropically when passing through the orifice, and the decelerated backflow is then restored to the static temperature in the space, that is, the expansion chamber, at an equal pressure by the effect of repeating the process. A labyrinth sealing effect is exhibited. The rotating ring 1 and the fixed cylindrical body 2 are usually made of plastic, but at least one of the diaphragm piece S and the reverse diaphragm piece R is made of an elastically deformable material.

【０００９】本発明における「弾性変形可能」とは、回
転リング１を固定筒体２に軸方向から移動させた際に、
絞り片Ｓが逆絞り片Ｒに接触すると、それらの何れか一
方がその弾性によって容易に変形し且つ、その接触が解
除されると元の状態に復帰する特性をいう。そのような
弾性変形可能な材料としては、比較的硬度の大きいゴム
やプラスチック等がある。例えば回転リング１を固定筒
体２に軸方向から挿入して組み立てる際に、絞り片Ｓの
みが弾性変形可能な材料で作られているときは、その絞
り片Ｓが逆絞り片Ｒに接触した際に倒れるように変形し
ながら移動し、その接触が解除されると元の状態に戻
る。"Elastically deformable" in the present invention means that when the rotating ring 1 is moved from the axial direction to the fixed cylindrical body 2,
When the diaphragm piece S comes into contact with the reverse diaphragm piece R, one of them is easily deformed by its elasticity, and returns to the original state when the contact is released. Such elastically deformable materials include rubber and plastic having relatively high hardness. For example, when the rotary ring 1 is inserted into the fixed cylindrical body 2 from the axial direction and assembled, when only the throttle piece S is made of an elastically deformable material, the throttle piece S comes into contact with the reverse throttle piece R. When the contact is released, it returns to its original state.

【００１０】図３は図１におけるファンのラビリンスシ
ール構造１０の作用を説明する図である。なお、この例
では逆絞り片Ｒのみ弾性変形可能な材料で作られ、絞り
片Ｓは硬質な材料で作られている。先ず、図のように回
転リング１を固定筒体２内に、左方から軸方向に挿入す
ると絞り片Ｓは変形されず、先頭の絞り片Ｓが逆絞り片
Ｒに接触し、その弾性により、その逆絞り片Ｒは固定筒
体２の内面側に変形する。さらにそのまま回転リング１
を移動すると逆絞り片Ｒを通過し、接触が解除されたと
きに逆絞り片Ｒは元の状態に戻る。そして回転リング１
が固定筒体２内に挿入された状態になると、両者の組み
立てが完了する。図４は弾性変形可能な材料で作られる
絞り片Ｓの変形例であり、弾性変形可能とされている部
分が回転リング１の挿入方向と逆の方向に、より変形が
容易に構成されている。FIG. 3 is a view for explaining the operation of the labyrinth seal structure 10 of the fan in FIG. In this example, only the reverse diaphragm R is made of a material that can be elastically deformed, and the diaphragm S is made of a hard material. First, as shown in the figure, when the rotary ring 1 is inserted into the fixed cylindrical body 2 in the axial direction from the left, the diaphragm piece S is not deformed, and the leading diaphragm piece S comes into contact with the reverse diaphragm piece R, and due to its elasticity. The reverse throttle R deforms toward the inner surface of the fixed cylindrical body 2. Rotating ring 1 as it is
Is moved through the reverse diaphragm R, and when the contact is released, the reverse diaphragm R returns to the original state. And rotating ring 1
Is inserted into the fixed cylinder 2, the assembly of the two is completed. FIG. 4 shows a modification of the throttle piece S made of an elastically deformable material. The elastically deformable portion is configured to be more easily deformed in the direction opposite to the insertion direction of the rotating ring 1. .

【００１１】[0011]

【発明の効果】以上のように、本発明のファンのラビリ
ンスシール構造によれば、食い違い型であっても回転リ
ングを固定筒体に軸方向から容易に挿入して組み立てる
ことが可能である。上記ファンのラビリンスシール構造
において、弾性変形可能とされている部分は、回転リン
グを軸方向から固定筒体に挿入する際に、その挿入方向
と逆の方向への変形がより容易となるように構成するこ
とができ、それによって回転リングの挿入性をより良好
にすることができる。上記ファンのラビリンスシール構
造は、回転リングが軸流型または斜流型のファンにおけ
る翼の先端部を連結するリングであり、固定筒体がその
リングの半径方向外側に配置されるシュラウドに連結さ
れ、またはシュラウド自体であるため、それらの間に形
成されるラビリンスシール部に好適に適用することがで
きる。As described above, according to the labyrinth seal structure of the fan of the present invention, it is possible to easily insert the rotating ring into the fixed cylindrical body from the axial direction even if it is a staggered type. In the labyrinth seal structure of the fan, the portion that is elastically deformable is such that when the rotating ring is inserted into the fixed cylinder from the axial direction, the deformation in the direction opposite to the insertion direction becomes easier. It can be configured, so that the insertability of the rotating ring can be better. The labyrinth seal structure of the fan is a ring in which a rotating ring connects the tip of a blade in an axial flow or mixed flow fan, and a fixed cylinder is connected to a shroud arranged radially outside the ring. Or the shroud itself, so it can be suitably applied to a labyrinth seal formed between them.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明のファンのラビリンスシール構造を自動
車用熱交換器の冷却ファンに適用した例であって、
（ａ）はその断面略図、（ｂ）はその要部拡大図。FIG. 1 is an example in which a labyrinth seal structure of a fan of the present invention is applied to a cooling fan of a heat exchanger for an automobile,
(A) is a schematic sectional view, and (b) is an enlarged view of a main part thereof.

【図２】図１におけるII−II矢視図。FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG.

【図３】本発明のファンのラビリンスシール構造の組立
て説明図。FIG. 3 is an explanatory view for assembling the labyrinth seal structure of the fan of the present invention.

【図４】弾性変形可能な材料で作られる絞り片Ｓの変形
例を示す図。FIG. 4 is a view showing a modified example of a throttle piece S made of an elastically deformable material.

【図５】従来の直通型のラビリンスシール構造を示す模
式的な断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a conventional direct-type labyrinth seal structure.

【図６】従来の食い違い型のラビリンスシール構造を示
す模式的な断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a conventional staggered labyrinth seal structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 回転リング １ａ 回転側 ２ 固定筒体 ２ａ 固定側 ３ ファン ４ 駆動軸 ４ａ ボス部 ５ 翼 ７ シュラウド ９ 熱交換器 １０ ファンのラビリンスシール構造 Ｓ 絞り片 Ｒ 逆絞り片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating ring 1a Rotation side 2 Fixed cylinder 2a Fixed side 3 Fan 4 Drive shaft 4a Boss part 5 Blade 7 Shroud 9 Heat exchanger 10 Labyrinth seal structure of fan S Throttle strip R Reverse throttle strip

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ボス部４ａから放射状に複数の翼５が突
設され、夫々の翼５の先端縁間が円形の回転リング１で
一体に連結されたファン３と、その回転リング１の外周
に隙間を有して被嵌される固定筒体２と、を有し、両者
の隙間部分をシールするためのファンのラビリンスシー
ル構造において、 回転リング１の外周に半径方向外方に一体に突設した絞
り片Ｓと、固定筒体２の内面にその半径方向内方に一体
に突設された逆絞り片Ｒと、それら絞り片Ｓおよび逆絞
り片Ｒにより形成される空間部とを備え、 前記絞り片Ｓの外周直径が逆絞り片Ｒの内周直径よりも
大きく、前記ボス部４ａの中心から同一半径の位置で、
軸線方向に互いに重なるように食い違い型の構造を有
し、前記絞り片Ｓと逆絞り片Ｒの少なくともその一方が
弾性変形可能であることを特徴とするファンのラビリン
スシール構造。1. A fan 3 having a plurality of blades 5 protruding radially from a boss portion 4a, and a leading edge of each of the blades 5 integrally connected by a circular rotating ring 1, and an outer periphery of the rotating ring 1. And a fixed cylindrical body 2 fitted with a gap in the labyrinth seal structure of the fan for sealing the gap between the two. The diaphragm piece S provided, a reverse diaphragm piece R integrally protruded radially inward on the inner surface of the fixed cylindrical body 2, and a space formed by the diaphragm piece S and the reverse diaphragm piece R are provided. The outer diameter of the diaphragm S is larger than the inner diameter of the reverse diaphragm R, and at the same radius from the center of the boss 4a,
A labyrinth seal structure for a fan, having a staggered structure so as to overlap with each other in the axial direction, wherein at least one of the throttle piece S and the reverse throttle piece R is elastically deformable. 【請求項２】 請求項１において、 弾性変形可能とされている部分は、回転リング１を固定
筒体２に軸方向から挿入する際に、その挿入向と逆の方
向への変形がより容易になるように構成されているファ
ンのラビリンスシール構造。2. The elastically deformable portion according to claim 1, wherein when the rotating ring 1 is inserted into the fixed cylindrical body 2 from the axial direction, the elastic ring is more easily deformed in a direction opposite to the inserting direction. Labyrinth seal structure of the fan that is configured to be. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、 ファン３が軸流型または斜流型のものであり、 固定筒体２がシュラウド７に取付けられるかまたは、シ
ュラウド自体であるファンのラビリンスシール構造。3. A labyrinth seal for a fan according to claim 1, wherein the fan 3 is of an axial flow type or a mixed flow type, and the fixed cylindrical body 2 is attached to the shroud 7 or is a shroud itself. Construction.