CN101415972A - 流体机械用轴封装置 - Google Patents

Abstract

一种轴封装置(80)，在流体机械中用于将高压区域与低压区域隔开，包括：具有与转轴(60)和壳体(12)中的一方的被滑动接触侧部件的密封面滑动接触的密封部(88)的弹性部件(86)、以及支撑弹性部件(86)的壳(82)。弹性部件(86)具有：位于高压区域侧的与密封部(88)的高压侧边界接连的第一弹性部、以及位于低压区域侧的与密封部(88)的低压侧边界接连的第二弹性部，壳(82)对从密封部(88)分离的第一弹性部和第二弹性部的部位进行限制。

Description

流体机械用轴封装置

技术领域

本发明涉及一种流体机械用轴封装置。

背景技术

这种流体机械用轴封装置以包围转轴的一部分的形态设置，用于防止工作流体从壳体的内部(高压区域)向外部(低压区域)漏出。

具体而言，轴封装置具有由弹性部件构成的唇边，唇边朝着高压区域的内侧延伸。唇边的前端为自由端，唇边的前端部与转轴滑动接触，从而将转轴的外侧密封。

在这种具有唇边的轴封装置中，在唇边受到高压时，转轴与唇边之间的接触压力增大而产生异常磨损，导致密封性变差。为了抑制这种接触压力的增大，日本专利特开2003—97723号公报和日本专利特开2004—156702号公报的唇边密封件具有基于高压区域的压力对唇边作用扩径方向的分力的部件。

作为唇边密封件的密封性变差的原因，不仅有接触压力的增大，还有接触面积的增大。即，在现有技术的唇边密封件中，唇边的前端为自由端，在高压区域的压力施加在唇边上时，唇边以被压扁的形态大幅度变形。这种变形也导致接触面积增大，使滑动产生的发热量增加，另一方面，也使润滑油很难供给到滑动部。因此，唇边因与转轴相对滑动而成为高温并老化，有损唇边的密封性。

在此，在上述两份公报的唇边密封件中，扩径方向的分力基于高压区域的压力而作用在唇边上，可认为能一定程度地抑制因压力而引起的唇边的变形。然而，对于从纵截面看唇边以悬臂梁状得到支撑的上述两份公报的唇边密封件而言，唇边的变形、尤其是自由端侧的变形未被充分抑制。其结果是，发热量还是会因滑动部的接触面积增大而增大，而且滑动部的润滑油不足，唇边成为高温并老化，有损其密封性。

另外，在上述两份公报的唇边密封件中，尽管两个唇边与转轴滑动接触，在高压区域侧的唇边的密封性较好时，也会导致润滑油很难供给到低压区域侧的唇边与转轴之间的滑动部。其结果是，低压区域侧的唇边成为高温，而且低压区域侧的唇边的热量转移而使高压区域侧的唇边也成为高温，导致两个唇边一起老化。

或者，在上述两份公报的唇边密封件中，在高压区域侧的唇边的密封性较差时，唇边之间的空间成为高压，低压区域侧的唇边会以被压扁的形态大幅度变形，从而成为高温。其结果是，低压区域侧的唇边的热量还是会转移而使高压区域侧的唇边也成为高温，导致两个唇边一起老化。

如上所述，对于应用了从纵截面看呈悬臂梁状的唇边的轴封装置而言，在将高压区域与低压区域之间隔开时，唇边会很快老化，因此不具耐久性和可靠性。另外，在应用了该轴封装置的流体机械中，由于唇边与转轴之间的滑动部的接触面积变大，因此消耗的动力增大。另一方面，在仅希望通过材料的选择来确保唇边的耐久性和可靠性时，唇边材料的原价便会变高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种可确保耐久性和可靠性、而且可削减消耗的动力和材料原价的流体机械的轴封装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种流体机械用轴封装置，它包括：具有与转轴和壳体中一方的被滑动接触侧部件的座面滑动接触的密封部的弹性部件、以及支撑所述弹性部件的支撑装置，并将高压区域与低压区域之间隔开，其特征在于，所述弹性部件具有：位于所述高压区域侧的与所述密封部的高压侧边界接连的第一弹性部、以及位于所述低压区域侧的与所述密封部的低压侧边界接连的第二弹性部，所述支撑装置对从所述密封部离开的第一弹性部和第二弹性部的部位进行限制。

在本发明的流体机械用轴封装置中，在密封部的边界上接连有第一弹性部和第二弹性部，支撑装置对从密封部分离的第一弹性部和第二弹性部的部位进行限制。即使高压区域的压力较高，这些第一弹性部和第二弹性部也能限制密封部变形，抑制座面与密封部之间的接触面积增大。因此，不仅可抑制因滑动而引起的发热量的增大，还可使润滑油顺利地向座面与密封部之间供给，防止密封部成为高温而老化。其结果是，该轴封装置的耐久性和可靠性好，而且，弹性部件无需使用昂贵的材料，价格便宜。此外，应用了该轴封装置的流体机械可削减消耗的动力。

最好所述弹性部件具有形成在所述第一弹性部上、由与滑动接触所述座面的所述密封部的密封面接连且面向所述高压区域的曲面构成的周面，所述周面因所述高压区域的压力而朝着从所述被滑动接触侧部件离开的方向变位。

在最佳的流体机械用轴封装置中，第一弹性部基于周面受到的高压区域的压力以从被滑动接触侧部件离开的形态变形，并产生使密封部与座面压紧的分力。即，在第一弹性部上作用有从被滑动接触侧部件离开的分离方向的力，在密封部上作用有方向与分离方向相反的按压方向的力。这样，分离方向的力和按压方向的力夹着密封部的高压侧边界相邻地对弹性部件进行作用，可进一步抑制座面与密封部之间的接触面积增大。

最好所述被滑动接触侧部件具有与所述周面相对的相对面，从与所述密封面正交的方向看，所述周面与所述相对面之间的间隙尺寸随着从所述密封面离开而连续扩大。

在最佳的流体机械用轴封装置中，第一弹性部的周面与被滑动接触侧部件的相对面之间的间隙随着从密封部离开而扩大。不仅高压区域的润滑油容易流入该间隙内，而且流入后的润滑油也容易被保持，经由该间隙，润滑油可更为顺利地向座面与密封部之间供给。

最好流体机械用轴封装置还包括设置在所述高压区域与所述低压区域之间、至少一部分被所述密封部、第一弹性部和第二弹性部的背面隔出的炸面圈状空间。

在最佳的流体机械用轴封装置中，密封部、第一弹性部和第二弹性部以隔出炸面圈状空间的至少一部分的形态连接。因此，第一弹性部基于周面受到的高压区域的压力而可靠地产生使密封部与座面压紧的分力。其结果是，该轴封装置能可靠地抑制座面与密封部之间的接触面积增大。

最好所述弹性部件呈在内部具有所述炸面圈状空间的管状。

在最佳的流体机械用轴封装置中，由于弹性部件呈管状，因此支撑部件容易对第一弹性部和第二弹性部进行限制，可简单地进行装配。

最好所述空间与所述高压区域和低压区域双方气密地隔开并充满了气体。

在最佳的流体机械用轴封装置中，在使空间充满空气时，可简单地进行装配。

最好所述空间与所述高压区域和低压区域双方气密地隔开并充满了气液混合状态的物质。

在最佳的流体机械用轴封装置中，由于使空间充满气液混合状态的物质，因此可将座面与密封部之间的接触压力调整成适当值。其结果是，在该轴封装置中，可在抑制接触面积增大的同时确保适当的接触压力，确保密封性。

最好所述空间与所述高压区域和低压区域双方气密地隔开并充满了非压缩性流体。

在最佳的流体机械用轴封装置中，第一弹性部变形而使空间的容积缩小时，非压缩性流体的压力因容积的缩小而升高，使密封部与座面压紧的力增大。其结果是，在该轴封装置中，可在抑制接触面积增大的同时确保适当的接触压力，确保密封性。

最好所述空间充满了作为所述非压缩性流体的润滑油，所述密封部具有供所述润滑油透过的渗透性。

在最佳的流体机械用轴封装置中，润滑油浸透密封部并渗出到密封部与座面之间。其结果是，在该轴封装置中，可使润滑油可靠地向密封部与座面之间供给。

最好所述润滑油与所述高压区域内的流体非相溶。

在最佳的流体机械用轴封装置中，由于润滑油与高压区域内的流体非相溶，因此可防止流体溶入润滑油、透过弹性部件而泄漏到低压区域。

最好所述弹性部件由弹性体构成。

在最佳的流体机械用轴封装置中，由于弹性部件由弹性体构成，因此密封部与座面没有间隙地滑动接触，可确保良好的密封性。

最好所述弹性部件由氟树脂构成。

在最佳的流体机械用轴封装置中，由于弹性部件由氟树脂构成，因此向密封部与座面之间供给的润滑油至少可确保润滑性，或者即使是在密封部的温度变得比弹性体的耐热温度高时，也可确保密封性。

最好流体机械用轴封装置还包括与所述密封部的背面抵接、对所述密封部朝着所述座面施力的施力部件，在所述施力方向上的所述施力部件的弹性系数为所述弹性部件的弹性系数以上，所述施力部件的材料的弹性系数比所述弹性部件的材料的弹性系数大。

最好流体机械用轴封装置还包括与所述密封部的背面抵接、对所述密封部朝着所述座面施力的施力部件，在所述施力方向上的所述施力部件的弹性系数为所述弹性部件的弹性系数以上，所述施力部件的材料的弹性系数比所述弹性部件的材料的弹性系数小。

在最佳的流体机械用轴封装置中，密封部因施力部件的作用而与座面压紧，可确保良好的密封性。另外，在施力部件的材料的弹性系数比弹性部件的材料的弹性系数大时，即在使用金属制的弹簧等作为施力部件时，温度和压力的影响较小，可确保良好的密封性。

另一方面，在施力部件的材料的弹性系数比弹性部件的材料的弹性系数小时，对转轴的偏心和振摆回转的响应性良好。

最好所述施力部件由多孔质体构成。

在最佳的流体机械用轴封装置中，施力部件由孔质体构成，价格便宜。

最好所述施力部件由硅橡胶构成。

在最佳的流体机械用轴封装置中，由于施力部件由硅橡胶构成，因此耐热性优良。

最好流体机械用轴封装置还包括与所述弹性部件形成为一体的金属层。

在最佳的流体机械用轴封装置中，即使弹性部件是具有供流体渗透的渗透性的弹性体，也可利用金属层来截断流体的透过，防止流体向低压区域泄漏。

最好在所述密封部的与所述座面滑动接触的密封面上还具有仅与所述高压区域和低压区域中的高压区域连通的螺旋状油槽。

在最佳的流体机械用轴封装置中，经由延伸至密封面途中的油槽，可使润滑油更为顺利地向座面与密封部之间供给。另外，可使润滑油经由油槽而返回高压区域侧。密封性可由未形成油槽的密封面的区域来确保。

最好在所述座面和所述密封部的与该座面滑动接触的密封面中的至少一方上形成有耐磨层或润滑层。

在最佳的流体机械用轴封装置中，由于形成有耐磨层或由固体润滑件构成的润滑层，因此滑动特性提高，可长期确保优良的密封性。

附图说明

图1是表示应用了第1实施形态的轴封装置的变容量斜板式压缩机的纵截面的图。

图2是放大表示图1的轴封装置附近的图。

图3是用于说明作用在图2的轴封装置的弹性部件上的力的图。

图4是用于说明图2的轴封装置的变形例的图。

图5是第2实施形态的轴封装置的纵向剖视图。

图6是第3实施形态的轴封装置的纵向剖视图。

图7是第4实施形态的轴封装置的纵向剖视图。

图8A是在图7的轴封装置中使用的金属环的纵向剖视图。

图8B是在图7的轴封装置中使用的金属环的立体图。

图9是第5实施形态的轴封装置的纵向剖视图。

图10是第6实施形态的轴封装置的纵向剖视图。

图11是被安装在压缩机上时的第7实施形态的轴封装置的纵向剖视图。

图12是被安装在压缩机上时的第8实施形态的轴封装置的纵向剖视图。

图13A是在第9实施形态的轴封装置中使用的弹性部件的纵截面。

图13B是在第9实施形态的轴封装置中使用的弹性部件的立体图。

图14是被安装在压缩机上时的第10实施形态的轴封装置的纵向剖视图。

图15是被安装在压缩机上时的第11实施形态的轴封装置的纵向剖视图。

图16是被安装在压缩机上时的第12实施形态的轴封装置的纵向剖视图。

具体实施方式

图1中作为应用了第1实施形态的轴封装置的流体机械表示的是变容量斜板式压缩机。

压缩机具有构成外壳10的一部分的壳体(前壳体)12。壳体12包括大径筒部14，小径筒部18与大径筒部14的端壁16一体连续。在大径筒部14的与端壁16相反的一侧的开口端固定有大致圆筒状的缸体20，在缸体20的一端面与大径筒部14的端壁16之间分隔出了曲柄室22。

在缸体20上从与壳体12相反的一侧固定有缸盖24，在缸盖24与缸体20之间夹持着阀板26。

在缸盖24的外周壁上形成有吸入端口和排出端口(未图示)，在缸盖24的内部分隔出了供这些吸入端口和排出端口分别开口的吸入室28和排出室30。另外，虽未图示，但在缸盖24的内部还收容有由外部控制的电磁阀。

吸入室28通过吸入簧片阀(未图示)与缸体20的各缸孔32连通，并经由低压侧连通路(未图示)与曲柄室22始终连通。

排出室30通过排出簧片阀(未图示)与各缸孔32连通，并经由高压侧连通路(未图示)与曲柄室22连通。上述电磁阀位于高压侧连通路中，根据来自外部控制设备(未图示)的控制信号对高压侧连通路进行开闭。

在缸体20的各缸孔32内从曲柄室22侧以可自由往复运动的形态插入有活塞34，活塞34的尾部突出到曲柄室22内。

用于使活塞34往复运动的动力被传递给活塞34的尾部。因此，压缩机具有从外部间歇地接受动力的带轮40，带轮40的轮毂部与转轴60的外端以花键方式结合。

转轴60经由贯穿小径筒部18和端壁16的轴孔62而横跨壳体12的内外，转轴60的内端位于缸体20中央的轴承孔内。转轴60的内端被轴承孔内的推力轴承64和径向轴承66可自由旋转地支撑。

在转轴60的中央部固定有转动体68，转动体68具有与转轴60嵌合的凸缘部，在凸缘部与轴孔62的内周面之间配置有径向轴承70。另外，转动体68具有与凸缘部一体的环状的圆盘部，圆盘部隔着推力轴承72与端壁16相对。因此，转轴60的中央部通过旋转体68被径向轴承70和推力轴承72可自由旋转地支撑。

在旋转体68与缸体20之间延伸的转轴60的部分贯穿斜板轴毂74，斜板轴毂74通过铰链76与转动体68的圆盘部连结。在斜板轴毂74上嵌合有环状的斜板78，斜板78相对于转轴60可以倾动，并可与转轴60一体地旋转。

在接受动力传递的各活塞34的尾部形成有朝着转轴60开口的凹陷，在该凹陷内配置有一组半球状的衬套79。衬套79在凹陷内与斜板78的外周部滑动接触，斜板78与活塞34之间通过衬套79连结。

在该压缩机中，转轴60的旋转运动通过转动体68和斜板78等而转换成活塞34的往复运动，但活塞34的行程长度、即排出容量根据曲柄室22的压力(背压)进行变化。背压由外部的控制装置来控制，控制装置通过打开电磁阀、将排出室30的工作流体引入曲柄室22来提高背压并减少容量，另一方面，通过关闭电磁阀、使曲柄室22内的工作流体向吸入室28流出来减小背压并增大容量。

像这样，在曲柄室22内不仅引入了从缸孔32与活塞34之间的间隙漏出的工作流体，还经由高压侧连通路引入了工作流体。为了防止曲柄室22内的工作流体泄漏到壳体12的外部，在轴孔62内的比径向轴承70更靠近带轮40的一侧配置有轴封装置80，轴封装置80将曲柄室22与外部之间气密地隔开。另外，在端壁61上倾斜地形成有润滑油的供给路径83，供给路径83的一端在轴封装置80与径向轴承70之间朝着轴孔62内开口，供给路径83的另一端在推力轴承72附近朝着曲柄室22开口。

如图2所示，轴封装置80被夹在设于轴孔62内周面的台阶面与卡环81之间。轴封装置80具有由金属构成的圆筒状的壳82，壳82的两端朝着径向内侧实施了铆接加工，形成了朝内凸缘82a、82b。另外，在该壳82上，带轮40(外部)侧的外端部稍被扩径，壳82外端部的外径比轴孔62的包围轴封装置80的部分的内径D稍小。

壳82的外端部以外的外表面被由弹性材料构成的圆筒状的外填料84覆盖，外填料84与壳82紧贴。外填料84的外径与轴孔62的内径D大致相同，在外填料84的外周面上，在转动体68侧、即曲柄室22侧形成有多个环状的突条84a。外填料84处于自由状态时的突条84a的外径比轴孔62的内径D大，突条84a以压缩状态与轴孔62的内周面紧贴。因此，可利用突条84a来确保外填料84的外周面与轴孔62的内周面之间的气密性，而且，壳82相对于壳体12不能相对旋转。

在壳82的内侧嵌合有绕线管状的弹性部件86，从其纵截面看，弹性部件86呈U字状。具体而言，弹性部件86在从径向看的最内侧具有与转轴60的外周面(密封面)滑动接触的圆筒状的密封部88。在密封部88的内周面(密封面)88a上形成有螺旋状延伸的油槽89，油槽89从密封部88的曲柄室22侧的端缘(高压侧边界)延伸至密封部88的外部侧的端缘(低压侧边界)的跟前。即，油槽89仅与曲柄室22连通。另外，为了方便说明，图2中用点划线示出了转轴60。

在密封部88的低压侧边界上以直角形态接连有低压侧檐部90，另一方面，在密封部88的高压侧边界上接连有弯曲部92。弯曲部92呈随着沿转轴60从密封部88离开而逐渐张开的喇叭状，从轴线方向看，在与密封部88相反的一侧具有比密封部88的外径大的外径的大径端缘。弯曲部92的大径端缘的外径比低压侧檐部90的外径小，在该大径端缘上接连有高压侧檐部94。高压侧檐部94与低压侧檐部90平行，与低压侧檐部90一样呈朝外的凸缘状。高压侧檐部94的外径与低压侧檐部90的外径大致相等，低压侧檐部90和高压侧檐部94的外周缘与壳82的内周面抵接。

因此，弹性部件86的内周面由密封部88的密封面88a和与密封面88a的一个端缘接连的弯曲部92的喇叭状周面(曲面)92a形成，弹性部件86的端面由低压侧檐部90和高压侧檐部94的外表面形成。

在壳82内从内侧嵌合有金属制的圆筒状间隔件96，间隔件96位于低压侧檐部90的外周部与高压侧檐部94之间。间隔件96的内径比密封部88的外径大足够多，在间隔件96与密封部88的外周面(背面)之间隔出了炸面圈状空间97。该空间97隔着密封部88沿转轴60的外周面。

另一方面，在低压侧檐部90的外表面、即弹性部件86的外部侧的端面上抵靠着中央有孔的金属制的圆盘状支承盘98，在支承盘98的外周缘一体地形成有轮圈100。轮圈100从支承盘98的外周缘朝着与低压侧檐部90相反的一侧突出，轮圈100的外周面与壳82的内周面嵌合。另外，支承盘98中央的孔的内径比密封部88的内径稍大。

在此，壳82两端部的朝内凸缘82a、82b在轴线方向上将高压侧檐部94、间隔件96、低压侧檐部90、支承盘98和轮圈100夹入，弹性部件86的外周部、即低压侧檐部90的外周部和高压侧檐部94被壳82限制。高压侧檐部94与间隔件96和朝内凸缘82b紧贴，低压侧檐部90与间隔件96和支承盘98紧贴，空间97由密封部88、低压侧檐部90、弯曲部92和间隔件96气密地隔出。

当弹性部件86处于自由状态时，弹性部件86即密封部88的内径比转轴60的被弹性部件86包围的部位的外径d小，密封部88以适当的紧固力(收紧力)与转轴60滑动接触。

在上述轴封装置80中，在密封部88的一个端缘上接连有低压侧檐部90，在另一个端缘上接连有弯曲部92和高压侧檐部94，壳82对从密封部88分离的低压侧檐部90的外周部和高压侧檐部94进行限制。由于这些低压侧檐部90、弯曲部92和高压侧檐部94对密封部88的两端缘予以支撑，因此即使曲柄室22(高压区域)的压力升高，也可限制密封部88的变形，抑制转轴60与密封部88之间的接触面积增大。因此，不仅可抑制因滑动而引起的发热量的增大，还可使润滑油顺利地向转轴60的密封面与密封部88的密封面88a之间供给，防止密封部88成为高温而老化。其结果是，该轴封装置80的耐久性和可靠性好，而且，弹性部件86无需使用昂贵的材料，价格便宜。此外，在应用了该轴封装置80的压缩机中，摩擦力变小，可削减消耗的动力。

如图3所示，在轴封装置80中，在弯曲部92的周面92a上作用有曲柄室22的压力P，但基于周面92a受到的压力P，弯曲部92以从转轴60离开的形态变形，并产生使密封部88与转轴60压紧的分力F。即，在弯曲部92和高压侧檐部94上作用有从转轴60离开的分离方向的力，在密封部88上作用有方向与分离方向相反的紧固方向的力。这样，分离方向的力和紧固方向的力夹着密封部88的曲柄室22侧的端缘相邻地对弹性部件86进行作用，因此密封部88不会因高压区域的压力P而从转轴60离开，可确保密封部88与转轴60之间的密封性。

在轴封装置80中，密封部88、低压侧檐部90和弯曲部92以隔出炸面圈状空间97的至少一部分的形态接连。因此，弯曲部92基于周面92a受到的高压区域的压力P而可靠地产生使密封部88与转轴60压紧的分力F。其结果是，在轴封装置80中，可确保转轴60与密封部88之间的密封性。

另外，在轴封装置80中，从与密封面88a正交的方向(径向)看，弯曲部92的周面92a与转轴60的与周面92相对的部分之间的间隙的大小随着沿转轴60从密封部88离开而扩大。不仅曲柄室22内的润滑油容易流入该间隙内，而且流入后的润滑油也容易被保持，经由该间隙，润滑油可更为顺利地向转轴60与密封部88之间供给。

本发明并不局限于上述第1实施形态，可进行各种变形。例如，在第1实施形态中，在密封部88的密封面88a上形成有油槽89，但也可不在密封面88a上形成油槽89。但是，若形成油槽89，则润滑油可更为顺利地向转轴60与密封部88之间供给。

另外，如图4所示，也可对密封面88a或转轴60的与密封面88a滑动接触的密封面实施表面处理，形成由固体润滑件构成的润滑层101和耐磨层等。

图5表示的是第2实施形态的轴封装置102，轴封装置102具有被配置在炸面圈状空间97内的环104。环104由弹性材料构成，环104的纵截面形状呈圆形。环104的外周缘与间隔件96的内周面抵接，而环104的内周面则与密封部88的外周面抵接。环104具有比弹性部件86小的弹性系数，而且，处于自由状态时的环104的内径比处于与转轴60滑动接触的状态时的密封部88的外径小。环104将紧固转轴60的施力赋予密封部88，由此，可提高转轴60与密封部88之间的密封性。

环104的材质并没有特别的限定，但最好是使用海绵状的多孔质高分子材料或硅橡胶。这是因为，多孔质高分子材料的价格便宜，而硅橡胶则具有优良的耐热性。

图6表示的是第3实施形态的轴封装置106。轴封装置106具有被配置在炸面圈状空间97内的多个压缩螺旋弹簧108，压缩螺旋弹簧108在周向上等间隔地呈辐射状配置。压缩螺旋弹簧108被夹在密封部88的外周面与间隔件96的内周面之间而处于压缩状态。

在此，从压缩螺旋弹簧108的轴线方向、即转轴60的径向看，压缩螺旋弹簧108的弹性系数与弹性部件86的弹性系数相等或是其以上的值，压缩螺旋弹簧108将紧固转轴60的施力赋予密封部88，由此，可提高转轴60与密封部88之间的密封性。

压缩螺旋弹簧108为金属制，压缩螺旋弹簧108的材料的弹性系数比弹性部件86的弹性系数大。在为了像这样对弹性部件86施力而使用金属制的弹簧等时，不容易受到温度和压力的影响，可确保良好的密封性。

另一方面，在对弹性部件86施力的部件的材料的弹性系数比弹性部件86的材料的弹性系数小时，对转轴60的偏心和振摆回转的响应性良好。

图7表示的是第4实施形态的轴封装置110，轴封装置110也可具有金属环112。在图7的基础上同时参照图8A、图8B，金属环112由圆筒状的环部112a和与环部112a的一端连续的张开部112b构成。金属环112沿着密封部88、弯曲部92和高压侧檐部94的一部分的背面与弹性部件86紧贴，张开部112b的外周缘被夹在间隔件96与朝内凸缘82b之间。

在该轴封装置110中，金属环112具有比弹性部件86大的弹性系数，因此，不仅能可靠地防止密封部88从转轴60分离，而且可使密封部88以适当的接触压力与转轴60压紧。其结果是，该轴封装置110可提高密封性。

另外，若采用该轴封装置110，则即使弹性部件86具有供曲柄室22内的工作流体透过的渗透性，也可利用金属环112阻止工作流体的透过，可防止工作流体向外部泄漏。在无需利用金属环112来增大接触压力而仅是为了防止工作流体泄漏时，也可在弹性部件86内形成厚度比金属环112的厚度小的金属层。

图9表示的是第5实施形态的轴封装置114，在轴封装置114中，也可使空间97充满气液混合状态的物质116。即，在第1～第4实施形态中，压缩机的外部或曲柄室22与空间97之间分别被气密地隔开，空间97内充满了空气，但也可使空间97内充满气液混合状态的物质。这种情况下，随着弯曲部92的变形，空间97内的气液混合状态的物质116被压缩，压缩后的气液混合状态的物质116产生使密封部88与转轴60压紧的按压力。通过在分力F上加上该按压力，可将转轴60与密封部88之间的接触压力调整成适当值。其结果是，在该轴封装置114中，可在抑制接触面积增大的同时确保适当的接触压力，可确保密封性。

作为气液混合状态的物质116，可使用作为制冷回路的制冷剂使用的氟利昂和CO₂等。

另外，也可使空间97充满非压缩性流体。这种情况下，在弯曲部92变形而使空间97的容积缩小时，非压缩性流体的压力因容积的缩小而升高，进一步产生使密封部88与转轴60压紧的力。该力和分力F一起作用的结果是，可在抑制转轴60与密封部88之间的接触面积增大的同时确保适当的接触压力，可确保密封性。

图10表示的是第6实施形态的轴封装置118，在轴封装置118中，空间97充满了润滑油120，而且，弹性部件86由具有可供润滑油120透过的渗透性的例如聚氨酯等的弹性体构成。在该轴封装置118中，空间97内的润滑油透过密封部88而从密封面88a渗出，可在密封部88与转轴66之间确保良好的润滑性。

在此，填充到空间97内的润滑油120最好与曲柄室22内的工作流体不相溶。这是为了防止工作流体溶入润滑油120内、使工作流体泄漏到外部。

由于润滑油也是非压缩性流体，因此，在使空间97的容积缩小时，润滑油的压力因容积的缩小而升高，进一步产生使密封部88与转轴60压紧的力。该力和分力F一起作用的结果是，可在抑制转轴60与密封部88之间的接触面积增大的同时确保适当的接触压力，可确保密封性。

在空间97内不填充润滑油时，弹性部件86的材料并没有特别的限定，但最好是弹性体或氟树脂。这是因为，在弹性部件86由弹性体构成时，密封部88与转轴60之间的间隙几乎消失，可确保良好的密封性。另外，在弹性部件86由氟树脂构成时，与使用弹性体时相比，可提高滑动特性和耐热性。

图11表示的是第7实施形态的轴封装置122，轴封装置122也可具有使空间97与轴封装置122外部侧的轴孔62内的区域连通的连通路124。例如，如图11所示，连通路124是贯穿弹性部件86的低压侧檐部90和支承盘98形成的贯穿孔。

图12表示的是第8实施形态的轴封装置126，轴封装置126也可具有使炸面圈状空间97与比轴封装置126更靠近曲柄室22侧的轴孔62内的区域连通的连通路128。例如，如图12所示，连通路128是贯穿弹性部件86的弯曲部92形成的贯穿孔，这种情况下，作为连通路128，多个贯穿孔在周向上等间隔地形成。

在该轴封装置126中，空间97内上升至与曲柄室22相同的压力，空间97的压力朝着使转轴60与密封部88压紧的方向进行作用。然而，由于密封部88在轴线方向两侧被低压侧檐部90、弯曲部92和高压侧檐部92支撑，因此可抑制密封部88以被压扁的形态变形，可抑制密封部88与转轴60之间的接触面积增大。

图13A、图13B表示的是在第9实施形态的轴封装置中使用的弹性部件130，弹性部件130呈内部具有炸面圈状空间132的管状。弹性部件130在从径向看的最内侧也具有密封部134，在密封部134上接连有弯曲部136。像这样，弹性部件的纵截面形状并不局限于第1实施形态的U字状，既可以是O字状，也可以是J字状等。

在使用了弹性部件130时无需使用间隔件96，弹性部件130的外周部被夹在支承盘98与朝内凸缘82a之间，由此，弹性部件130的外周部被壳82限制。因此，这种情况下，与第1实施形态的轴封装置80相比，零件数减少且装配变得简单，轴封装置的价格便宜。

图14表示的是第10实施形态的轴封装置140，轴封装置140安装在转轴60上而不是安装在轴孔62的内周面上。

具体而言，轴封装置140被夹在设于转轴60外周面的台阶面与卡环141之间。轴封装置140具有由金属构成的圆筒状的壳142，壳142的两端朝着径向外侧实施了铆接加工，形成了朝外凸缘142a、142b。另外，在该壳142上，外部侧的外端部稍被缩径，壳142外端部的内径比转轴60的被壳142包围的部分的内径d稍大。

壳142的外端部以外的内表面被被由弹性材料构成的圆筒状的内填料144覆盖，内填料144与壳142紧贴。内填料144的内径与转轴60的外径d大致相同，在内填料144的内周面上，在转动体68侧、即曲柄室22侧形成有多个环状的突条144a。内填料144处于自由状态时的突条144a的内径比转轴60的外径d小，突条144a以压缩状态与转轴60的外周面紧贴。因此，可利用突条144a来确保内填料144的内周面与转轴60的外周面之间的气密性，而且，壳142相对于转轴60不能相对旋转。

在壳142的外侧嵌合有轮胎状的弹性部件146，从其纵截面看，弹性部件146呈方向与弹性部件86相反的朝着径向内侧开口的U字状。弹性部件146在从径向看的最外侧具有圆筒状的密封部148，密封部148与设于壳体12侧的金属制的圆筒状座环145滑动接触。

具体而言，座环145与轴孔62的内周面嵌合，并被夹在设于轴孔62内周面的台阶面与卡环81之间。因此，座环145相对于壳体12不能相对旋转，弹性部件146的密封部148与该座环145的内周面滑动接触。

在密封部148的外周面(密封面)148a上形成有螺旋状延伸的油槽149，油槽149从密封部148的曲柄室22侧的端缘(高压侧边界)延伸至密封部148的外部侧的端缘(低压侧边界)的跟前。

在密封部148的低压侧边界上以直角形态接连有低压侧檐部150，另一方面，在密封部148的高压侧边界上接连有弯曲部152。弯曲部152沿转轴60随着从密封部148离开而逐渐缩径，从轴线方向看，在与密封部148相反的一侧具有比密封部148的内径小的内径的小径端缘。弯曲部152的小径端缘的内径比低压侧檐部150的内径大，在该小径端缘上接连有高压侧檐部154。高压侧檐部154与低压侧檐部150平行，与低压侧檐部150一样呈朝内的凸缘状。高压侧檐部154的内径与低压侧檐部150的内径大致相等，低压侧檐部150和高压侧檐部154的内周缘与壳142的外周面抵接。

因此，弹性部件146的外周面由密封部148的密封面148a和与密封面148a的一个端缘接连的弯曲部152的周面152a形成，弹性部件146的端面由低压侧檐部150和高压侧檐部154的外表面形成。

在壳142内从外侧嵌合有金属制的圆筒状间隔件156，间隔件156位于低压侧檐部150的外周部与高压侧檐部154之间。间隔件156的外径比密封部148的内径小足够多，在间隔件156与密封部148的外周面(背面)之间隔出了炸面圈状空间157。

另一方面，在低压侧檐部150的外表面、即弹性部件146的外部侧的端面上抵靠着中央有孔的金属制的圆盘状支承盘158，在支承盘158的内周缘一体地形成有轮圈160。轮圈160从支承盘158的内周缘朝着与低压侧檐部150相反的一侧突出，轮圈160的内周面与壳142的外周面嵌合。另外，支承盘158的外径比密封部148的外径稍小。

在此，壳142两端部的朝外凸缘142a、142b在轴线方向上将高压侧檐部154、间隔件156、低压侧檐部150、支承盘158和轮圈160夹入，弹性部件146的内周部、即低压侧檐部150的内周部和高压侧檐部154被壳142限制。高压侧檐部154与间隔件156和朝外凸缘142b紧贴，低压侧檐部150与间隔件156和支承盘158紧贴，空间157由密封部148、低压侧檐部150、弯曲部152和间隔件156气密地隔出。

当弹性部件146处于自由状态时，弹性部件146即密封部148的外径比座环145的包围弹性部件146的部位的内径D大，密封部148以适当的收紧力与座环145滑动接触。

图15表示的是第11实施形态的轴封装置170，轴封装置170也安装在转轴60上而不是安装在轴孔62的内周面上。

具体而言，轴封装置170具有由金属构成的壳172。壳172具有：内周壁172a、外周壁172b、以及连结这些内周壁172a和外周壁172b的端缘的端壁172c，呈一端侧开口的绕线管状。

壳172的外表面被由弹性材料构成的双圆筒状的外填料174覆盖，外填料174与壳172紧贴。外填料174的内径与转轴60的外径d大致相同，但在外填料174的内周面上形成有多个环状突条174a。外填料174处于自由状态时的突条174a的内径比转轴60的外径d小，突条174a以压缩状态与转轴60的外周面紧贴。因此，可利用突条174a来确保外填料174的内周面与转轴60的外周面之间的气密性，而且，壳172相对于转轴60不能相对旋转。

在壳172的内周壁172a和外周壁172b之间嵌合有壳172的端壁172c侧开口的绕线管状的弹性部件176，从其纵截面看，弹性部件176呈朝着曲柄室22侧开口的U字状。弹性部件176在从轴线方向看的最外部侧具有圆环板状的密封部178，密封部178与设于壳体12侧的金属制的圆环板状座环175滑动接触。

具体而言，座环175与轴孔62的内周面嵌合，并被夹在设于轴孔62内周面的台阶面与卡环81之间。因此，座环175相对于壳体12不能相对旋转，弹性部件176的密封部178与该座环175的端面滑动接触。

在密封部178的外表面(密封面)178a上形成有螺旋状延伸的油槽179，油槽179从密封部178的曲柄室22侧的外周缘(高压侧边界)延伸至密封部178的外部侧的内周缘(低压侧边界)的跟前。

在密封部178的低压侧边界上以直角形态接连有圆筒状的低压侧周壁180，另一方面，在密封部178的高压侧边界上接连有弯曲部182。弯曲部182沿转轴60的径向随着从密封部178离开而逐渐从座环175离开，从径向看，在与密封部178相反的一侧具有比密封部178的外周缘直径大的大径端缘。座环175与弯曲部182的大径端缘之间的轴线方向长度比低压侧周壁180的轴线方向长度短，在该大径端缘上接连有圆筒状的高压侧周壁184。高压侧周壁184与低压侧周壁180同心，端壁172c侧的高压侧周壁184和低压侧周壁180的端缘的轴线方向位置彼此大致相同，这些低压侧周壁180和高压侧周壁184的端缘与壳172的端壁172c抵接。

因此，座环175侧的弹性部件176的外端面由密封部178的密封面178a以及与密封面178a的外周缘接连的弯曲部182的周面182a形成，弹性部件176的内周面和外周面由低压侧周壁180和高压侧周壁184的外表面形成。

在壳172内从座环175侧嵌合有金属制的圆筒状间隔件186，间隔件186位于低压侧周壁180的端壁172c侧的部分与高压侧周壁184之间。间隔件186的轴线方向长度与高压侧周壁184的轴线方向长度大致相等，在间隔件186与密封部178的背面之间隔出了炸面圈状的空间187。

另一方面，在低压侧周壁180的外表面、即弹性部件176的内周面上抵靠着金属制的圆筒状支承管188，但在支承管188的端缘与座环175之间确保有间隙。

在此，壳172的内周壁172a和外周壁172b在径向上将高压侧周壁184、间隔件186、低压侧周壁180和支承管188夹入，弹性部件176的端壁172c侧的部分、即低压侧周壁180的一部分和高压侧周壁184被壳172限制。另外，高压侧周壁184与间隔件186和外周壁172b紧贴，低压侧周壁180与间隔件186和支承管188紧贴，空间187被密封部178、低压侧周壁180、弯曲部182和间隔件186气密地隔开。

在弹性部件176处于自由状态时，弹性部件176的轴线方向长度比壳的端壁172c与座环175之间的距离长，密封部178以适当的按压力与座环175滑动接触。

图16表示的是第12实施形态的轴封装置190，轴封装置190与轴封装置170的不同之处在于轴封装置190固定在壳体12侧，其结构的一部分与轴封装置170大致共通。因此，对共通部分标记相同的符号并省略其说明。

轴封装置190被夹在转轴60的台阶面与支承环191之间，支承环191被夹在轴孔62的台阶面与卡环81之间。壳172的开口端位于转轴60的台阶面侧，密封部178与转轴60的台阶面滑动接触。与壳172的外表面紧贴的外填料194在外周面上具有突条194a，可利用突条194a来确保外填料194与轴孔62的内周面之间的气密性。另一方面，在外填料194的内周面与转轴60之间确保了规定间隙。

在上述第10实施形态～第12实施形态中也与第1实施形态中一样，可限制密封部148、178的变形，可抑制密封部148、178与作为被滑动接触侧部件的座环145、175或转轴60之间的接触面积增大。因此，不仅可抑制因滑动而引起的发热量的增大，还可使润滑油顺利地向密封部148、178与被滑动接触侧部件之间供给，防止密封部148、178成为高温而老化。其结果是，这些轴封装置140、170、190的耐久性和可靠性好，而且无需使用昂贵的材料，价格便宜。此外，应用了该轴封装置140、170、190的流体机械可削减消耗的动力。

另外，在第10实施形态～第12实施形态中也一样，在弯曲部152、182的周面152a、182a上作用有曲柄室22的压力P，但分离方向的力和按压方向的力夹着密封部148、178的曲柄室22侧的高压侧边界相邻地对弹性部件146、176进行作用。因此，密封部148、178不会因高压区域的压力P而从被滑动接触侧部件离开，在密封部148、178与被滑动接触侧部件之间可确保密封性。

当然，也可在第10实施形态～第12实施形态中采用第2实施形态～第9实施形态等那样的相对于第1实施形态的变形。

除了压缩机之外，本发明的轴封装置当然可同样应用于泵、膨胀器等各种流体机械。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

基于PCT条约第19条(1)的声明

权利要求1明确了“弹性部件具有在所述第一弹性部上形成的周面，该周面由与滑动接触所述座面的所述密封部的密封面接连且面向所述高压区域的曲面构成，并包括：因所述高压区域的压力而朝着从所述被滑动接触侧部件离开的方向变位的部位、以及与该变位连动地提高所述密封部与所述被滑动接触侧部件的接触面压力的部位”。

在国际检索机构的意见书所引用的文献1(JP-61-273419A)、文献2(与日本实用新型登录申请61-11433号(日本实用新型登录申请公开62-122960号)相关的缩微胶卷)、文献3(与日本实用新型登录申请52-068562号(日本实用新型登录申请公开53-163455号)相关的缩微胶卷)、文献4(与日本实用新型登录申请53-072795号(日本实用新型登录申请公开54-174757号)相关的缩微胶卷)以及文献5(JP2-286965A)中记载的发明是以从其它系统的供给源向管状密封部件的内部空间供给压力介质为前提的。在这些引用文献1至5中没有与权利要求1中所述的上述周面相关的记载。

权利要求1的本发明不需要其它系统的压力供给源，具有可使润滑剂向滑动部位供给和赋予密封所需的足够的接触面压力的效果。由此，采用权利要求1的本发明，与文献1至5所记载的发明相比，可提供一种构造简单且紧凑、而且成本低、可靠性优良的轴封装置。

1.一种流体机械用轴封装置，包括：具有与转轴和壳体中一方的被滑动接触侧部件的座面滑动接触的密封部的弹性部件、以及支撑所述弹性部件的支撑装置，并将高压区域与低压区域之间隔开，其特征在于，

所述弹性部件具有：

位于所述高压区域侧的与所述密封部的高压侧边界接连的第一弹性部；

位于所述低压区域侧的与所述密封部的低压侧边界接连的第二弹性部；以及

在所述第一弹性部上形成的周面，该周面由与滑动接触所述座面的所述密封部的密封面接连且面向所述高压区域的曲面构成，并包括：因所述高压区域的压力而朝着从所述被滑动接触侧部件离开的方向变位的部位、以及与该变位连动地提高所述密封部与所述被滑动接触侧部件的接触面压力的部位，

所述支撑装置对从所述密封部分离的第一弹性部和第二弹性部的部位进行限制。

2.如权利要求1所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，

所述被滑动接触侧部件具有与所述周面相对的相对面，

从与所述密封面正交的方向看，所述周面与所述相对面之间的间隙尺寸随着从所述密封面离开而连续扩大。

3.如权利要求2所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，还包括设置在所述高压区域与所述低压区域之间、至少一部分被所述密封部、第一弹性部和第二弹性部的背面隔出的炸面圈状空间。

4.如权利要求3所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述弹性部件呈在内部具有所述炸面圈状空间的管状。

5.如权利要求3所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述空间与所述高压区域和低压区域双方气密地隔开并充满了气体。

6.如权利要求3所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述空间与所述高压区域和低压区域双方气密地隔开并充满了气液混合状态的物质。

7.如权利要求3所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述空间与所述高压区域和低压区域双方气密地隔开并充满了非压缩性流体。

8.如权利要求7所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，

所述空间充满了润滑油，

所述密封部具有供所述润滑油透过的渗透性。

9.如权利要求7所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述空间充满了与所述高压区域内的流体非相溶的润滑油。

10.如权利要求1、2至9中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述弹性部件由弹性体构成。

11.如权利要求1、2至9中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述弹性部件由氟树脂构成。

12.如权利要求1、2至9中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，还包括与所述密封部的背面抵接、对所述密封部朝着所述座面施力的施力部件，

在所述施力方向上的所述施力部件的弹性系数为所述弹性部件的弹性系数以上，

所述施力部件的材料的弹性系数比所述弹性部件的材料的弹性系数大。

13.如权利要求1、2至9中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，还包括与所述密封部的背面抵接、对所述密封部朝着所述座面施力的施力部件，

在所述施力方向上的所述施力部件的弹性系数为所述弹性部件的弹性系数以上，

所述施力部件的材料的弹性系数比所述弹性部件的材料的弹性系数小。

14.如权利要求13所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述施力部件由多孔质体构成。

15.如权利要求13所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述施力部件由硅橡胶构成。

16.如权利要求10所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，还包括与所述弹性部件形成为一体的金属层。

17.如权利要求1、2至9中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，在所述密封部的与所述座面滑动接触的密封面上，还具有仅与所述高压区域和低压区域中的高压区域连通的螺旋状油槽。

18.如权利要求1、2至9中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，在所述座面和所述密封部的与该座面滑动接触的密封面中的至少一方上形成有耐磨层或润滑层。

Claims (19)

1.一种流体机械用轴封装置，包括：具有与转轴和壳体中一方的被滑动接触侧部件的座面滑动接触的密封部的弹性部件、以及支撑所述弹性部件的支撑装置，并将高压区域与低压区域之间隔开，其特征在于，

所述弹性部件具有：

位于所述高压区域侧的与所述密封部的高压侧边界接连的第一弹性部、以及

位于所述低压区域侧的与所述密封部的低压侧边界接连的第二弹性部，

所述支撑装置对从所述密封部分离的第一弹性部和第二弹性部的部位进行限制。

2.如权利要求1所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，

所述弹性部件具有形成在所述第一弹性部上、由与滑动接触所述座面的所述密封部的密封面接连且面向所述高压区域的曲面构成的周面，

所述周面因所述高压区域的压力而朝着从所述被滑动接触侧部件离开的方向变位。

3.如权利要求2所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，

所述被滑动接触侧部件具有与所述周面相对的相对面，

从与所述密封面正交的方向看，所述周面与所述相对面之间的间隙尺寸随着从所述密封面离开而连续扩大。

4.如权利要求3所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，还包括设置在所述高压区域与所述低压区域之间、至少一部分被所述密封部、第一弹性部和第二弹性部的背面隔出的炸面圈状空间。

5.如权利要求4所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述弹性部件呈在内部具有所述炸面圈状空间的管状。

6.如权利要求4所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述空间与所述高压区域和低压区域双方气密地隔开并充满了气体。

7.如权利要求4所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述空间与所述高压区域和低压区域双方气密地隔开并充满了气液混合状态的物质。

8.如权利要求4所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述空间与所述高压区域和低压区域双方气密地隔开并充满了非压缩性流体。

9.如权利要求8所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，

所述空间充满了作为所述非压缩性流体的润滑油，

所述密封部具有供所述润滑油透过的渗透性。

10.如权利要求9所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述润滑油与所述高压区域内的流体非相溶。

11.如权利要求1至10中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述弹性部件由弹性体构成。

12.如权利要求1至10中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述弹性部件由氟树脂构成。

13.如权利要求1至10中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，还包括与所述密封部的背面抵接、对所述密封部朝着所述座面施力的施力部件，

在所述施力方向上的所述施力部件的弹性系数为所述弹性部件的弹性系数以上，

所述施力部件的材料的弹性系数比所述弹性部件的材料的弹性系数大。

14.如权利要求1至10中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，还包括与所述密封部的背面抵接、对所述密封部朝着所述座面施力的施力部件，

在所述施力方向上的所述施力部件的弹性系数为所述弹性部件的弹性系数以上，

所述施力部件的材料的弹性系数比所述弹性部件的材料的弹性系数小。

15.如权利要求14所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述施力部件由多孔质体构成。

16.如权利要求14所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，所述施力部件由硅橡胶构成。

17.如权利要求11所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，还包括与所述弹性部件形成为一体的金属层。

18.如权利要求1至10中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，在所述密封部的与所述座面滑动接触的密封面上，还具有仅与所述高压区域和低压区域中的高压区域连通的螺旋状油槽。

19.如权利要求1至10中任一项所述的流体机械用轴封装置，其特征在于，在所述座面和所述密封部的与该座面滑动接触的密封面中的至少一方上形成有耐磨层或润滑层。

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