KR20190060858A

KR20190060858A - 밀봉 부재

Info

Publication number: KR20190060858A
Application number: KR1020197013851A
Authority: KR
Inventors: 유이치로 토쿠나가; 마사토시 이타다니; 아키라 요시노
Original assignee: 이구루코교 가부시기가이샤
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2019-06-03
Also published as: EP3546699A4; JP6870000B2; JPWO2018097064A1; US11143029B2; WO2018097064A1; CN109983201A; CN109983201B; KR102203075B1; EP3546699A1; EP3546699B1; US20200063560A1

Abstract

(과제)
하우징 내에서 훨링 운동하면서 회전하는 회전체의 측면에 설치된 사이드 시일과 사이드 하우징과의 슬라이딩 손실을 저감시켜, 밀봉 성능을 향상시킨 밀봉 부재를 제공하는 것.
(해결 수단)
하우징에 의해 구획된 수용실(4) 내에서 훨링 운동하면서 회전하는 회전체(5)와 수용실(4)의 측방벽(3)과의 사이에 설치되고, 측방벽(3)과 슬라이딩하는 슬라이딩면(S)을 가지는 밀봉 부재(11)로서, 슬라이딩면(S)은 길이 방향의 일방의 측에 배열설치된 제1 윤활 기구(21)와, 길이 방향의 타방의 측에 배열설치되고, 제1 윤활 기구(21)와 상이한 슬라이딩 방향에 대하여 윤활 성능을 발휘하는 제2 윤활 기구(21)를 구비한다.

Description

밀봉 부재

본 발명은 예를 들면 로터리 엔진용 로터, 로터리 컴프레서 등과 같이 훨링 운동하면서 회전하는 회전체의 측면을 시일하는 밀봉 부재에 관한 것이다.

로터리 엔진은 로터 하우징 및 사이드 하우징으로 이루어지는 로터 수용실에 대략 삼각형상의 로터가 수용되고, 삼각형상의 로터와 로터 하우징 사이에 3개의 작동실이 형성됨과 아울러, 로터는 편심축의 편심륜에 대하여 회전이 자유롭게 지지된다. 또 로터에는 삼각형상의 로터의 각 정점에 부착되고 3개의 작동실의 기밀성을 유지하기 위한 에이펙스 시일, 삼각형상의 로터의 측면의 각 변에 부착되고 로터와 사이드 하우징 사이의 기밀성을 유지하기 위한 사이드 시일, 에이펙스 시일과 사이드 시일의 이음매에 부착되고 작동실이나 사이드 하우징의 기밀성을 유지하기 위한 코너 시일, 로터의 측면 내주부와 사이드 하우징 사이에 설치되고, 로터의 냉각에 사용된 오일이 작동실에 누설되는 것을 방지하는 오일 시일이 설치되어 있다. 이들 각종 시일은 로터와 로터 하우징 및 사이드 하우징과의 사이를 슬라이딩하면서 밀봉하고 있다.(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 특개 2013-72425호 공보(제4-5페이지, 도 1-도 6)

그러나, 특허문헌 1의 각종 시일 중 사이드 시일은 삼각형상의 로터의 각 변측면의 대략 전체 길이에 걸쳐 부착되기 때문에 접촉 면적이 크고, 또한 로터의 외주측에 부착되므로 슬라이딩 속도도 크기 때문에 슬라이딩 손실이 크다. 또 사이드 시일의 슬라이딩 손실을 저감시키기 위해서 사이드 시일의 슬라이딩면에 윤활 홈을 설치해도, 훨링 운동하면서 회전하는 로터는 1회전하는 동안에 있어서 슬라이딩 방향이 변화하기 때문에 윤활 홈에 유체를 받아들일 수 없어, 슬라이딩 손실을 저감시킬 수 없었다. 이와 같이 접촉 면적 및 슬라이딩 속도가 큰 사이드 시일은 슬라이딩 손실이 클 뿐만아니라 슬라이딩에 따른 마모도 크기 때문에, 사이드 시일의 시일 기능이 저하되어, 로터의 압축시의 압력 저하나 블로바이 가스의 증가 등에 의해 엔진 효율이 저하된다는 문제가 있었다.

본 발명은 로터리 엔진이나 로터리 컴프레서의 로터 등과 같이 하우징 내에서 훨링 운동하면서 회전하는 회전체의 측면에 설치된 사이드 시일과 사이드 하우징과의 슬라이딩 손실을 저감시켜, 밀봉 성능을 향상시키는 밀봉 부재를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 밀봉 부재는

하우징에 의해 구획된 수용실 내에서 훨링 운동하면서 회전하는 회전체와 상기 하우징의 측방벽과의 사이에 설치되고, 상기 측방벽과 슬라이딩하는 슬라이딩면을 가지는 밀봉 부재로서,

상기 슬라이딩면은 길이 방향의 일방의 측에 배열설치된 제1 윤활 기구와, 길이 방향의 타방의 측에 배열설치되고, 상기 제1 윤활 기구와 상이한 슬라이딩 방향에 대하여 윤활 성능을 발휘하는 제2 윤활 기구를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 훨링 운동하는 회전체가 1회전하는 동안에 있어서 밀봉 부재와 측방벽과의 슬라이딩 방향이 변화해도, 제1 윤활 기구 및 제2 윤활 기구는 상이한 방향에서 윤활 성능을 발휘하므로, 밀봉 부재와 측방벽과의 슬라이딩 손실을 저감시킬 수 있음과 아울러, 밀봉 부재와 측방벽의 마모를 저감시켜 밀봉 부재의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 밀봉 부재는

상기 제1 윤활 기구 및 상기 제2 윤활 기구는 적어도 일방의 측을 폐색하는 폐색벽부 및 타방의 측을 개방하는 개방부를 가지고,

상기 제1 윤활 기구는 상기 회전체의 직경 방향 외측을 향하는 제1 개방부를 구비하고, 상기 제2 윤활 기구는 상기 회전체의 직경 방향 내측을 향하는 제2 개방부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 회전체가 1회전하는 동안에 있어서 밀봉 부재와 측방벽과의 슬라이딩 방향이 변화해도, 각각 상이한 방향으로 개방되는 제1 개방부, 제2 개방부로부터 제1 윤활 기구 및 제2 윤활 기구 내에 유체는 효율적으로 흘러들어가고, 흘러들어간 유체는 폐색벽부에 막혀 압력이 상승하고, 이 압력이 상승한 유체가 슬라이딩면에 공급되어 슬라이딩면이 윤활된다. 이것에 의해, 밀봉 부재와 측방벽과의 슬라이딩 손실을 저감시킬 수 있음과 아울러, 밀봉 부재와 측방벽의 마모를 저감시켜 밀봉 부재의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 밀봉 부재는

상기 제1 윤활 기구는 상기 회전체의 직경 방향 내측을 향하는 제1 개방부를 구비하고, 상기 제2 윤활 기구는 상기 회전체의 직경 방향 외측을 향하는 제2 개방부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 밀봉 부재에 의해 긁어내진 유체가 회전체의 회전에 의해 제1 윤활 기구, 제2 윤활 기구에 공급되어, 제1 윤활 기구(31), 제2 윤활 기구(32)는 밀봉 부재의 슬라이딩면을 윤활 상태로 유지할 수 있다.

본 발명의 밀봉 부재는

상기 제1 윤활 기구 및 상기 제2 윤활 기구는 각각의 상기 개방부보다 상기 회전체의 회전 방향 지연측에 상기 폐색벽부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 제1 윤활 기구 및 제2 윤활 기구는 효율적으로 유체를 받아들일 수 있다.

본 발명의 밀봉 부재는

상기 슬라이딩면은 상기 제1 윤활 기구 및 상기 제2 윤활 기구를 각각 복수 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 슬라이딩면의 길이가 긴 경우에도 슬라이딩면의 위치에 따라 윤활 성능이 상이한 제1 윤활 기구 및 제2 윤활 기구를 각각 복수 배열설치하여, 슬라이딩 손실을 저감시켜, 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 밀봉 부재는

상기 제1 윤활 기구 및 상기 제2 윤활 기구는 마름모꼴의 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 마름모꼴의 오목부를 가지는 윤활 기구에 의해, 제1 윤활 기구 및 제2 윤활 기구를 용이하게 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 밀봉 부재를 구비하고, 수용실 내에서 훨링 운동하면서 회전하는 회전체를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 수용실 내에서 훨링 운동하면서 회전하는 회전체가 1회전할 때의 밀봉 부재의 슬라이딩면의 속도 분포를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예 1에 따른 밀봉 부재의 슬라이딩면에 설치한 윤활 기구를 나타내는 도면이다.
도 4(a)는 도 3의 A-A 시시(矢視)도, (b)는 도 3의 B-B 시시도, (c)는 도 3의 C-C 시시도, (d)는 도 3의 D-D 시시도이다.
도 5는 실시예 2에 따른 밀봉 부재의 슬라이딩면에 설치한 윤활 기구를 나타내는 도면이다.
도 6(a)은 도 5의 E-E 시시도, (b)는 도 5의 F-F 시시도, (c)는 도 5의 G-G 시시도, (d)는 도 5의 H-H 시시도이다.

이하에 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 예시적으로 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 명시적인 기재가 없는 한 본 발명의 범위를 그들에게만 한정하는 취지의 것은 아니다.

(실시예 1)

도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 밀봉 부재에 대해서 설명한다. 또한 본 실시예에 있어서는 본 발명에 따른 밀봉 부재로서 로터리 엔진용 로터의 측면과 사이드 하우징과의 사이를 시일하는 사이드 시일을 예로 하여 설명한다.

도 1에 있어서, 로터리 엔진(1)은 2절 페리트로코이드 곡선 형상의 내주벽(2a)을 가지는 로터 하우징(2) 및 이 로터 하우징(2)을 축방향 양측으로부터 끼우는 한 쌍의 사이드 하우징(3)(본 발명의 측방벽)으로 구성되는 하우징과, 로터 하우징(2)과 사이드 하우징(3)에 의해 구획되는 수용실(4) 내에 수용되고, 삼각형상을 가지는 로터(5)(본 발명의 회전체)를 구비하고, 로터(5)의 외주벽과 트로코이드 형상의 내주벽(2a)에 의해 구획된 3개의 작동실(6)을 구비한다.

또 한 쌍의 사이드 하우징(3)의 대략 중앙을 관통하여 편심축(7)이 설치되어 있고, 로터(5)는 이 편심축(7)의 편심륜(7a)에 끼워맞춰지고, 편심축(7)의 축심에 대하여 편심한 상태로 회전이 자유롭게 지지된다. 또 로터(5)의 내측에 설치된 내측 톱니바퀴(8)가 사이드 하우징(3)측에 설치된 고정 톱니바퀴(9)와 맞물림에 의해 로터(5)는 자전하면서 편심축(7)의 둘레를 공전한다. 이것에 의해 작동실(6)의 용적은 로터(5)의 회전에 따라 증감한다.

삼각형상의 로터(5)는 그 각 정점에 부착되고 내주벽(2a)과 슬라이딩하면서 3개의 작동실(6)의 기밀성을 유지하기 위한 에이펙스 시일(10), 삼각형상의 로터(5)의 측면의 각 변에 부착되고 로터(5)와 사이드 하우징(3) 사이의 기밀성을 유지하기 위한 사이드 시일(11)(본 발명에 따른 밀봉 부재), 에이펙스 시일(10)과 사이드 시일(11)의 이음매에 부착되고 작동실(6)이나 사이드 하우징(3)의 기밀성을 유지하기 위한 코너 시일(12)이 설치되어 있다. 또 로터(5)의 내경측에는 로터(5)의 내부 공간을 냉각하는 냉각용 오일이 작동실(6)에 누설되는 것을 방지하는 오일 시일(15)이 설치된다. 이들 각종 시일은 로터와 로터 하우징 및 사이드 하우징과의 사이를 밀봉하면서, 로터 하우징 및 사이드 하우징과 슬라이딩하고 있다. 또한 로터(5)의 내부 공간에는 로터(5)를 내부로부터 냉각하기 위한 냉각용 오일이 공급되도록 되어 있고, 이 냉각 오일의 일부에 의해 에이펙스 시일(10), 사이드 시일(11) 및 코너 시일(12)은 윤활되도록 되어 있다.

에이펙스 시일(10), 사이드 시일(11), 코너 시일(12) 및 오일 시일(15) 중, 사이드 시일(11)은 삼각형상의 로터의 각 변측면의 대략 전체 길이에 걸쳐 부착되기 때문에 사이드 하우징(3)과의 접촉 면적이 크고, 또한 로터의 외주측에 부착되므로 슬라이딩 속도도 크기 때문에 슬라이딩 손실이 크다. 또 사이드 시일(11)의 슬라이딩 손실을 저감시키기 위해서, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면에 윤활 홈을 설치해도, 훨링 운동하면서 회전하는 로터(5)는 1회전 하는 동안에 있어서 사이드 시일(11)과 사이드 하우징(3)의 슬라이딩 방향이 변화하기 때문에 윤활 홈에 유체를 충분히 받아들일 수 없어 슬라이딩 손실을 저감시킬 수 없었다.

도 2에 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 길이 방향을 따른 슬라이딩 속도를 나타낸다. 도 2에 있어서, 로터(5)가 1회전할 때의 1개의 사이드 시일(11)의 슬라이딩 속도의 변화를 나타내기 위해서, 로터(5)를 회전시키는 대신에 로터(5)를 고정하고 로터 하우징(2)과 사이드 하우징(3)을 반시계 방향으로 1회전시켰을 때의 슬라이딩면의 슬라이딩 속도의 분포를 나타낸다. 또 슬라이딩면의 중앙부로부터 상측(s1)은 로터의 회전 방향 지연측(이하, 「회전 방향 지연측(s1)」이라고 기재한다.)을 나타내고, 슬라이딩면의 중앙부로부터 하측(s2)은 로터의 회전 방향 진행측(이하, 「회전 방향 진행측(s2)」이라고 기재한다.)을 나타낸다. 또한 도 2는 로터(5)를 고정하고 로터 하우징(2)과 사이드 하우징(3)을 반시계 방향으로 회전시킨 경우를 나타내는 것이며, 반대로 로터 하우징(2)과 사이드 하우징(3)을 고정한 경우에는 로터(5)의 회전 방향은 시계 방향이 된다.

도 2(a)는 로터 하우징(2)의 단축(H-H)과, 로터(5)의 에이펙스 시일(10)과 로터(5)의 중심을 통과하는 축(R-R)이 일치한 위치에서의 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 슬라이딩 속도의 분포를 나타낸 것이다. 도 2(a)에 있어서의 슬라이딩면의 슬라이딩 속도(Vs1)는 회전 방향 지연측(s1)에 가까운 회전 방향 진행측(s2)에 있어서의 슬라이딩 속도가 크고, 회전 방향 진행측(s2)에 있어서의 슬라이딩 속도의 방향은 슬라이딩면을 내경측으로부터 외경측을 향하는 방향의 속도가 지배적이 된다. 한편, 회전 방향 지연측(s1)에 있어서의 슬라이딩 속도는 작고, 슬라이딩 속도의 방향은 슬라이딩면의 길이 방향을 따른 방향이 된다.

도 2(b)는 로터 하우징(2)이 도 2(a)의 위치로부터 반시계 방향으로 120° 회전한 위치에서의 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 슬라이딩 속도의 분포를 나타낸 것이다. 도 2(b)에 있어서의 슬라이딩면의 슬라이딩 속도(Vs2)는 슬라이딩면의 전체 길이에 걸쳐 대략 동일한 속도를 나타내고, 슬라이딩 속도의 방향은 대략 슬라이딩면의 길이 방향을 따른 방향을 가진다.

도 2(c)는 로터 하우징(2)이 도 2(a)의 위치로부터 반시계 방향으로 240° 회전한 위치에서의 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 슬라이딩 속도의 분포를 나타낸 것이다. 도 2(c)에 있어서의 슬라이딩면의 슬라이딩 속도(Vs3)는 회전 방향 진행측(s2)에 가까운 회전 방향 지연측(s1)에 있어서의 슬라이딩 속도가 크고, 회전 방향 지연측(s1)에 있어서의 슬라이딩 속도의 방향은 슬라이딩면을 외경측으로부터 내경측을 향하는 방향의 속도가 지배적이 된다. 한편, 회전 방향 진행측(s2)에 있어서의 슬라이딩 속도는 작고, 슬라이딩 속도의 방향은 대략 슬라이딩면(S)의 길이 방향을 따른 방향이 된다.

이상으로부터 로터(5)가 1회전하는 동안의 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 슬라이딩 속도는 회전 방향 진행측(s2)에 있어서는 회전 위치에 상관없이 슬라이딩면(S)을 내경측으로부터 외경측을 향하는 방향의 속도가 지배적이 되고, 한편, 회전 방향 지연측(s1)에 있어서는 회전 위치에 상관없이 슬라이딩면(S)을 외경측으로부터 내경측을 향하는 방향의 속도가 지배적이 된다. 그래서 본 발명의 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)에는 슬라이딩면(S)의 슬라이딩 속도의 방향에 맞추어 윤활 기구를 설치하여 슬라이딩성을 개선하고 있다.

이하, 슬라이딩면(S)에 제1 윤활 기구(21), 제2 윤활 기구(22)를 구비한 사이드 시일(11)에 대해서 설명한다. 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이 사이드 시일(11)은 단면 형상이 벽부(11a, 11b, 11c, 11d)로 이루어지는 직사각형 형상이며, 평면시(平面視) 활형(弓形)의 봉형상 부재이다. 사이드 시일(11)은 이 사이드 시일(11)의 두께보다 얕은 로터(5)의 홈부에 끼워맞춰짐으로써, 사이드 시일(11)과 로터(5)와의 사이는 시일된다. 또 사이드 시일(11)의 벽부(11b)는 슬라이딩면(S)으로서 기능하고, 슬라이딩면(S)은 길이 방향의 중앙부로부터 회전 방향 지연측(s1)에는 직경 방향으로 개방되는 개방부(21e)를 가지는 제1 윤활 기구(21)를 복수 구비하고, 길이 방향의 중앙부로부터 회전 방향 진행측(s2)에는 제1 윤활 기구(21)와 역방향으로 개방되는 개방부(22e)를 가지는 제2 윤활 기구(22)를 복수 구비한다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 윤활 기구(21)는 평면시 마름모꼴의 저부(21a)를 가지는 오목부로 이루어지고, 이 오목부를 폐색하는 폐색벽부(21b, 21c, 21d) 및 오목부의 직경 방향 외측을 개방하는 개방부(21e)를 가진다. 동일하게 제2 윤활 기구(22)는 평면시 마름모꼴의 저부(22a)를 가지는 오목부로 이루어지고, 이 오목부를 폐색하는 폐색벽부(22b, 22c, 22d) 및 개방부(21e)와 역방향으로 오목부의 직경 방향 내측을 개방하는 개방부(22e)를 가진다. 또한 오목부의 깊이는 1㎛ 내지 100㎛정도로 형성된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 중앙부로부터 회전 방향 지연측(s1)측에 있어서의 슬라이딩 속도는 직경 방향 외측으로부터 내측을 향하는 방향의 속도가 지배적이다. 그래서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 슬라이딩 속도의 방향에 맞추어 외경측에 개방부(21e)를 가지는 제1 윤활 기구(21)를 배열설치함으로써, 개방부(21e)로부터 제1 윤활 기구(21) 내에 유체는 효율적으로 흘러들어가고, 흘러들어간 유체는 폐색벽부(21b, 21c, 21d)에 막혀 압력이 상승하고, 압력이 상승한 유체가 슬라이딩면(S)에 공급되어 슬라이딩면(S)이 윤활되도록 했다. 한편, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 중앙부로부터 진행측(s2)에 있어서의 슬라이딩 속도는 직경 방향 내측으로부터 외측으로 향하는 방향의 속도가 지배적이 된다. 그래서, 슬라이딩 속도의 방향에 맞추어 내경측에 개방부(22e)를 가지는 제2 윤활 기구(22)를 배열설치함으로써, 개방부(22e)로부터 제2 윤활 기구(22) 내에 유체는 효율적으로 흘러들어가고, 흘러들어간 유체는 폐색벽부(22b, 22c, 22d)에 막혀 압력이 상승하고, 압력이 상승한 유체가 슬라이딩면(S)에 공급되어 슬라이딩면(S)이 윤활되도록 했다.

또 제1 윤활 기구(21)의 폐색벽부(21b, 21d)는 개방부(21e)에 대하여 회전 방향 지연측에 배치되도록 각도(θ1) 경사져 있다. 동일하게 제2 윤활 기구(22)의 폐색벽부(22b, 22d)도 개방부(22e)에 대하여 회전 방향 지연측에 배치되도록 각도(θ2) 경사져 있다. 또한 각도(θ1) 및 각도(θ2)는 슬라이딩면의 슬라이딩 속도의 직경 방향 성분과 둘레 방향 성분의 크기에 기초하여 결정된다. 이것에 의해, 경사져 있지 않은 경우와 비교하여, 유체는 제1 윤활 기구(21), 제2 윤활 기구(22) 내에 저손실로 흘러들어가고, 제1 윤활 기구(21), 제2 윤활 기구(22) 내에서 압력이 상승한 유체가 슬라이딩면(S)에 공급되어 슬라이딩면(S)은 효율적으로 윤활되므로, 사이드 하우징(3)과 사이드 시일(11)의 슬라이딩 마찰이 저감됨과 아울러, 사이드 하우징(3) 및 사이드 시일(11)의 마모가 저감되어 사이드 시일(11)의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 훨링 운동하면서 회전하는 로터(5)에 설치된 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)에 있어서의 슬라이딩 속도의 크기 및 방향이 변화하는 경우에도 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 길이 방향 중앙부로부터 회전 방향 진행측과 지연측으로 각각 직경 방향의 외측과 내측으로 개방되는 개방부(21e, 22e)를 가지는 한 무리의 제1 윤활 기구(21), 제2 윤활 기구(22)를 구비함으로써, 개방부(21e, 22e)로부터 제1 윤활 기구(21), 제2 윤활 기구(22) 내에 유체는 효율적으로 흘러들어가고, 제1 윤활 기구(21), 제2 윤활 기구(22) 내에서 압력이 상승한 유체가 슬라이딩면(S)에 공급되어 슬라이딩면(S)을 효율적으로 윤활하므로, 사이드 하우징(3)과 사이드 시일(11)과의 슬라이딩 마찰이 저감됨과 아울러, 사이드 하우징(3) 및 사이드 시일(11)의 마모가 저감되어 사이드 시일(11)의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명해왔는데, 구체적인 구성은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다.

예를 들면, 상기 실시예에서는 평면시에서 경사진 직사각형 형상의 오목부로서 형성했지만, 이것에 한정되지 않고, 평면시에서 타원 형상의 오목부 또는 경사진 타원 형상의 오목부로서 형성해도 된다.

또 제1 윤활 기구(21), 제2 윤활 기구(22)의 저부(21a, 22a)는 평탄한 면으로서 형성했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 저부(21a, 22a)를 개방부(21e, 22e)로부터 폐색벽부(21c, 22c)를 향하여 상향 경사가 되는 경사면으로 해도 된다. 이것에 의해 제1 윤활 기구(21), 제2 윤활 기구(22) 내에서 유체를 더욱 압력 상승시킬 수 있으므로, 고온 상태에서 유체 윤활막이 형성되기 어려운 경우에도 슬라이딩면의 윤활 상태를 유지하여 슬라이딩 손실을 저감시킬 수 있음과 아울러, 마모를 저감시켜 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.

또 상기 실시형태에서는 슬라이딩면(S)의 중앙부의 길이 방향의 길이는 0인 경우에 대해서 예시했다. 그러나 중앙부의 길이 방향의 길이는 0에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 슬라이딩면(S)의 중앙부로부터 회전 방향 지연측(s1), 회전 방향 진행측(s2)에 있어서, 지배적인 슬라이딩 속도의 방향을 로터의 회전 위치에 상관없이 대략 하나의 방향으로 설정할 수 있었다. 그러나, 슬라이딩면(S)의 중앙부에 있어서의 슬라이딩 속도의 방향은 로터의 회전 위치에 따라 변동하여, 지배적인 슬라이딩 속도의 방향을 한 방향으로 설정할 수 없는 경우도 있다. 이 경우에는 중앙부에 외경측으로 개구되는 제1 윤활 기구와 내경측으로 개구되는 제2 윤활 기구를 병렬 또는 교대로 설치한 제3 윤활 기구를 설치해도 된다. 그리고, 제3 윤활 기구를 구비하는 중앙부로부터 일방의 측에 제1 개방부를 가지는 제1 윤활 기구를 설치하고, 중앙부로부터 타방의 측에 제2 개방부를 가지는 제2 윤활 기구를 설치하여, 슬라이딩 방향이 변동하는 경우에도 대응할 수 있도록 할 수도 있다.

또 상기 실시예에 있어서는 회전 방향 진행측(s2)의 길이 방향의 길이와 회전 방향 지연측(s1)의 길이 방향의 길이가 대략 동일한 경우에 대해서 예시했는데, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 슬라이딩면의 속도 분포에 따라 회전 방향 진행측(s2)의 길이 방향의 길이를 회전 방향 지연측(s1)의 길이 방향의 길이보다 길게 해도 되고 짧게 해도 된다.

또 상기 실시예에 있어서는 회전 방향 진행측(s2)에 있어서는 슬라이딩면(S)을 내경측으로부터 외경측을 향하는 방향의 속도가 지배적이 되고, 회전 방향 지연측(s1)에 있어서는 슬라이딩면(S)을 외경측으로부터 내경측을 향하는 방향의 속도가 지배적이 되는 예를 설명했다. 그러나, 실시예와 상이한 회전체의 훨링 운동의 방향과, 회전체의 회전 방향과의 조합에 따라서는 회전 방향 진행측(s2)에 있어서는 슬라이딩면(S)을 외경측으로부터 내경측을 향하는 방향의 속도가 지배적이 되고, 회전 방향 지연측(s1)에 있어서는 슬라이딩면(S)을 내경측으로부터 외경측을 향하는 방향의 속도가 지배적이 되는 경우도 있다. 따라서, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 슬라이딩 속도의 방향, 슬라이딩 속도의 크기 및 슬라이딩 속도의 분포 상황에 맞추어, 외경측으로 개구되는 제1 윤활 기구와 내경측으로 개구되는 제2 윤활 기구를 설치하는 것은 말할 필요도 없다.

(실시예 2)

이어서, 실시예 2에 따른 밀봉 부재에 대해서 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 실시예 2에 따른 사이드 시일(11)은 제1 윤활 기구의 개구 방향과 제2 윤활 기구의 개구 방향이 각각 실시예 1과 반대로 되어 있는 점에서 상이하다. 또한 상기 실시예와 동일 구성으로 중복되는 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

실시예 2에 따른 사이드 시일(11)은 사이드 시일(11)의 길이 방향의 중앙부로부터 회전 방향 지연측(s1)에 배열설치된 제1 윤활 기구(31)와, 사이드 시일(11)의 길이 방향의 중앙부로부터 회전 방향 진행측(s2)에 배열설치된 제2 윤활 기구(32)를 구비하고, 제1 윤활 기구(31)는 직경 방향 내측으로 개방된 개방부(31e)를 가지고, 제2 윤활 기구(32)는 직경 방향 외측으로 개방된 개방부(32e)를 가진다. 즉, 제1 윤활 기구(31)의 개방부(31e)의 개구 방향과 제2 윤활 기구(32)의 개방부(32e)의 개구 방향은 서로 반대로 되어 있다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 윤활 기구(31)는 평면시 마름모꼴의 저부(31a)를 가지는 오목부로 이루어지고, 이 오목부의 주위를 폐색하는 폐색벽부(31b, 31c, 31d) 및 오목부의 직경 방향 내측을 개방하는 개방부(31e)를 가진다. 동일하게 제2 윤활 기구(32)는 평면시 마름모꼴의 저부(32a)를 가지는 오목부로 이루어지고, 이 오목부의 주위를 폐색하는 폐색벽부(32b, 32c, 32d) 및 오목부를 직경 방향 외측으로 개방하는 개방부(32e)를 가진다. 또 제1 윤활 기구(31)의 폐색벽부(31b, 31d)는 개방부(31e)에 대하여 회전 방향 지연측에 배치되도록 각도(θ3) 경사져 있다. 동일하게, 제2 윤활 기구(32)의 폐색벽부(32b, 32d)도 개방부(32e)에 대하여 회전 방향 지연측에 배치되도록 각도(θ4) 경사져 있다. 또한 오목부의 깊이는 1㎛ 내지 100㎛정도로 형성된다.

도 2에서 설명한 바와 같이, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 중앙부로부터 회전 방향 지연측(s1)측에 있어서의 슬라이딩 속도는 직경 방향 외측으로부터 내측으로 향하는 방향의 속도가 지배적이며, 한편, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 중앙부로부터 진행측(s2)에 있어서의 슬라이딩 속도는 직경 방향 내측으로부터 외측으로 향하는 방향의 속도가 지배적이 된다. 실시예 2의 제1 윤활 기구(31)의 개방부(31e)는 직경 방향 내측으로 개방되고, 제2 윤활 기구(32)의 개방부(32e)는 직경 방향 외측으로 개방되어 있으므로, 슬라이딩 속도를 직접 이용하여 제1 윤활 기구(31), 제2 윤활 기구(32) 내에 유체를 효율적으로 받아들일 수 없다. 그러나, 실시예 2의 사이드 시일(11)은 사이드 시일(11)의 외측벽부(11a), 내측벽부(11c)에 의해 긁어내진 유체(오일)가 로터(5)의 회전에 의해 제1 윤활 기구(31), 제2 윤활 기구(32) 내에 운반되어, 제1 윤활 기구(31), 제2 윤활 기구(32)는 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)을 윤활 상태로 유지할 수 있다. 이하, 실시예 2의 사이드 시일(11)의 작용 효과에 대해서 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

도 2(a)에 있어서, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 슬라이딩 속도(Vs1)는 직경 방향 외측을 향하는 속도가 지배적이 된다. 이것에 의해, 사이드 하우징(3)의 벽면의 유체(오일)는 주로 사이드 시일(11)의 내측벽부(11c)에 의해 긁어내진다. 그리고 도 2(a)로부터 도 2(b)의 상태로 로터(5)가 회전하는 과정에서, 긁어내진 유체는 사이드 시일(11)의 벽부(11c)를 따라 흐르고, 제1 윤활 기구(31)의 개방부(31e)로부터 제1 윤활 기구(31) 내로 흘러들어가고, 제1 윤활 기구(31) 내로부터 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)에 유체가 공급되어, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)은 유체 윤활 상태를 유지할 수 있다.

또 도 2(b)에 나타내는 공정에 있어서, 압축된 연료가 폭발한다. 이 폭발시에는 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)은 사이드 하우징(3)으로부터 떠오르고, 긁어내진 유체가 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 대략 전체면에 공급되어, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)은 유체 윤활 상태를 유지할 수 있다.

이어서, 도 2(c)에 있어서, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)의 슬라이딩 속도(Vs1)는 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향하는 방향의 속도가 지배적이 된다. 이것에 의해, 사이드 하우징(3)의 벽면의 유체는 주로 사이드 시일(11)의 외측벽부(11a)에 의해 긁어내진다. 그리고, 도 2(c)로부터 도 2(a)의 상태로 로터(5)가 회전하는 과정에서, 긁어내진 유체는 사이드 시일(11)의 벽부(11a)를 따라 사이드 시일(11)의 제2 윤활 기구(32)의 개방부(32e)로부터 제2 윤활 기구(32) 내로 흘러들어가고, 제2 윤활 기구(32) 내로부터 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)에 유체가 공급되어, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)은 유체 윤활 상태를 유지할 수 있다.

사이드 시일(11)에 의해 긁어내진 유체량은 많으므로, 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)을 윤활하기 위해서 필요한 유체량을 충분히 공급할 수 있다. 그리고, 사이드 시일(11)에 의해 긁어내진 유체는 로터(5)의 회전에 의해 제1 윤활 기구(31), 제2 윤활 기구(32) 내로 충분히 공급되어, 제1 윤활 기구(31), 제2 윤활 기구(32)는 사이드 시일(11)의 슬라이딩면(S)을 윤활 상태로 유지할 수 있고, 나아가서는 사이드 하우징(3)과 사이드 시일(11)의 슬라이딩 마찰이 저감됨과 아울러, 사이드 하우징(3) 및 사이드 시일(11)의 마모가 저감되어 사이드 시일(11)의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 로터리 엔진의 로터에 사용되는 사이드 시일에 대해서 설명했는데, 로터리 엔진에 한정되지 않고, 로터리 컴프레서에 사용되는 사이드 시일이어도 된다.

1…로터리 엔진 2…로터 하우징
2a…내주벽 3…사이드 하우징(측방벽)
4…수용실 5…로터(회전체)
6…작동실 7…편심축
8…내측 톱니바퀴 9…고정 톱니바퀴
10…에이펙스 시일 11…사이드 시일(밀봉 부재)
11a…벽부 11b…벽부(슬라이딩면(S))
11c…벽부 11d…벽부
21…제1 윤활 기구 21a…저부
21b…폐색벽부 21c…폐색벽부
21d…폐색벽부 21e…개방부
22…제2 윤활 기구 22a…저부
22b…폐색벽부 22c…폐색벽부
22d…폐색벽부 22e…개방부
31…제1 윤활 기구 31a…저부
31b…폐색벽부 31c…폐색벽부
31d…폐색벽부 31e…개방부
32…제2 윤활 기구 32a…저부
32b…폐색벽부 32c…폐색벽부
32d…폐색벽부 32e…개방부
S…슬라이딩면

Claims

하우징에 의해 구획된 수용실 내에서 훨링 운동하면서 회전하는 회전체와 상기 수용실의 측방벽과의 사이에 설치되고, 상기 측방벽과 슬라이딩하는 슬라이딩면을 가지는 밀봉 부재로서,
상기 슬라이딩면은 길이 방향의 일방의 측에 배열설치된 제1 윤활 기구와, 길이 방향의 타방의 측에 배열설치되고, 상기 제1 윤활 기구와 상이한 슬라이딩 방향에 대하여 윤활 성능을 발휘하는 제2 윤활 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재.
제1 항에 있어서, 상기 제1 윤활 기구 및 상기 제2 윤활 기구는 적어도 일방의 측을 폐색하는 폐색벽부 및 타방의 측을 개방하는 개방부를 가지고,
상기 제1 윤활 기구는 상기 회전체의 직경 방향 외측을 향하는 제1 개방부를 구비하고, 상기 제2 윤활 기구는 상기 회전체의 직경 방향 내측을 향하는 제2 개방부를 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재.
제1 항에 있어서, 상기 제1 윤활 기구 및 상기 제2 윤활 기구는 적어도 일방의 측을 폐색하는 폐색벽부 및 타방의 측을 개방하는 개방부를 가지고,
상기 제1 윤활 기구는 상기 회전체의 직경 방향 내측을 향하는 제1 개방부를 구비하고, 상기 제2 윤활 기구는 상기 회전체의 직경 방향 외측을 향하는 제2 개방부를 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재.
제2 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 제1 윤활 기구 및 상기 제2 윤활 기구는 각각의 상기 개방부보다 상기 회전체의 회전 방향 지연측에 상기 폐색벽부를 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬라이딩면은 상기 제1 윤활 기구 및 상기 제2 윤활 기구를 각각 복수 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 윤활 기구 및 상기 제2 윤활 기구는 마름모꼴의 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재.