CN1105252C - 轴密封结构 - Google Patents

Abstract

一种易安装的密封组件具有一防松脱结构。密封组件包括第一环形弹性凸起和第二、三弹性环形凸起。三个凸起的径向尺寸相同。外壳内壁上形成一环形槽。当密封组件压装到内壁上时，第二、三环形凸起被压缩一定量。在安装密封组件时第一环形凸起被暂时压缩一定量。当密封组件完全安装好后，第一环形凸起恢复初始形状并占据接合槽。

Description

轴密封结构

技术领域

本发明涉及用于压缩机外壳的密封结构，该结构包括一凹陷和一装入该凹陷内的密封件。具体地，本发明涉及一种具有一驱动轴的压缩机的密封结构。

背景技术

压缩机对流体进行机械地处理，它需要一个具有密封内部空间的外壳。因而，典型的压缩机在一个从外部将动力传递到外壳内部机构的元件的附近具有一密封件，例如在驱动轴附近。一种用于车辆空调机的压缩机包括一外壳和一驱动轴，该驱动轴从外壳内部延伸到外部。驱动轴由位于外壳前后壁上的一对径向轴承可转动地支承。一个圆状唇形密封件位于每一个径向轴承附近。唇形密封件在驱动轴和环绕驱动轴的一部分外壳壁之间进行密封。每一个唇形密封件旁边通常有一诸如卡环的固定件，用于防止驱动轴轴向移动。

诸如卡环的固定件的尺寸必须与外壳上形成的环形壁的直径相匹配。换句话说，必须准备定做的固定件。这将增加制造成本。使用这样的定做零件要求仔细的库存管理，以避免零件短缺。

为了解决这一问题，人们提出过各种类型的无需固定件的密封件。例如，日本未审查实用新型公开出版物No.58-79169公开了一种具有一圆形橡胶密封圈的密封结构。该密封圈在其外圆周上包括一环形凸起。该凸起与密封件整体成型。该密封圈装入具有一环形槽的圆形凹陷内。凸起与槽的接合阻止了密封圈进行轴向移动。

密封圈的圆周与凹陷的表面直接接触，并作为密封表面起作用。环形凸起的半径大于密封圈圆周的尺寸，从而避免密封圈轴向移动。因而，当将密封圈插入凹陷中时，环形凸起与凹陷壁之间的接触造成了过多的阻力。因此该密封圈的组装很困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止位移并方便组装的密封结构。

为达到上述及其他目的并与本发明的目的相一致，提供了一种用于密封外壳开口的密封结构。该密封结构包括一内壁、一接合槽和一密封组件。该内壁与外壳固定连接并环绕着开口。接合槽形成在内壁上。密封组件压装在内壁上并包括一中心轴、一弹性密封凸起和一弹性接合凸起。弹性密封凸起形成于密封组件的外表面上，被压缩并与内壁接触。弹性接合凸起形成于密封组件的外表面上，并与密封凸起轴向隔开。接合凸起从中心轴延伸的距离与密封凸起从中心轴延伸的距离相等或较小。当密封组件完全安装好后，接合凸起与接合槽相接合。

从以下的说明中并与附图相结合，本发明的其他方面和优点将变得更明显，该附图通过实施例的方式说明了本发明的原理。

通过参照附图，可以从以下对优选实施例的描述中理解本发明及其目的、优点。

附图说明

图1是说明具有本发明第一实施例的密封结构的压缩机的剖视图；

图2是表示图1的密封结构的部分剖视图；

图3是一部分放大剖视图，表示在组装之前的图1的密封组件和密封室；

图4(A)是表示第一环形凸起的突出量和在组装时施加于密封组件上的载荷之间关系的图表；

图4(B)是表示第一环形凸起的突出量和使环形凸起从相应的槽中脱开所需的载荷之间关系的图表；

图5是表示第二实施例的密封结构(一密封组件和一密封室)的放大剖视图；

图6是表示第三实施例的密封结构(一密封室)的放大剖视图。

具体实施方式

下面将参考图1-4对第一实施例的密封结构进行说明。该密封结构用于具有双头活塞的斜盘压缩机。该压缩机用于车辆的空调机中。

如图1所示，压缩机包括一对汽缸体11，12和前后外壳13，14。汽缸体11，12同轴地连在一起。前外壳13通过一个阀盘15与前汽缸体11的前端相连接。后外壳14通过一个阀盘16与后汽缸体12的后端相连接。汽缸体11，12，前后外壳13，14以及阀盘15，16通过螺栓17(只示出一个)固定在一起，并形成压缩机外壳。

一驱动轴19由一对位于前后汽缸体11，12中的径向轴承18a，18b可转动地支承。驱动轴19通过一电磁离合器(未示出)与车辆引擎(未示出)相联接。该离合器可选择地将引擎的动力传递给驱动轴19。

几对对齐的汽缸孔11a，12a在汽缸体11，12中形成，并环绕着驱动轴19。图1中只表示了其中一对汽缸孔11a，12a。汽缸孔11a，12a与驱动轴19平行。每一对汽缸孔11a，12a中容纳有一个双头活塞20。在每一个汽缸孔11a，12a中，由相应的活塞20的头部和相应的阀盘15，16的头部确定了一个压缩室21。

在前汽缸体11和后汽缸体12之间确定有一个曲柄室22。曲柄室22通过压缩机的一个入口(未示出)与一个外部制冷回路(未示出)相连。

一个旋转斜盘23在曲柄室22中固定在驱动轴19上。每个活塞20通过一对爪块24与旋转斜盘23倾斜地联结。驱动轴19和旋转斜盘23的转动通过相应的爪块24转换成每个活塞的往复运动。

每个前外壳13和后外壳14有一个环形的吸入室25和一个环形的排放室26。每个吸入室25环绕着驱动轴19，并被相应的排放室26所包围。前后吸入室2 5通过形成于汽缸体11，12中的吸入通道27与曲柄室22相连。制冷气体从外部制冷回路被吸入吸入室25，并通过吸入通道27流入曲柄室22。

每个阀盘15，16具有吸入口28和排放口29。每个吸入口28和每个排放口29对应于其中一个汽缸孔11a，12a。每个吸入口28具有一个吸入阀瓣30。在一个抽吸行程中，也就是说，当一个活塞头从上死点向下死点移动时，吸入阀瓣30允许吸入室25中的制冷气体进入压缩室21。每个排放口29具有一个排放阀瓣31。在一个压缩行程中，一个活塞头从下死点向上死点移动，并将压缩室21中的制冷气体压缩至排放压力。然后排放阀瓣31允许经压缩的气体排放到排放室26中。接着气体通过压缩机的一个出口(未示出)被排放到外部制冷回路中。

如图1和2所示，前外壳13具有一个凸起34。凸起34确定了一个轴孔33，驱动轴通过该轴孔33延伸。一个凸缘35从凸起34的内表面向驱动轴19的轴线X伸出。紧靠着凸缘35确定有一密封室36。如图3所示，密封室36包括一个前壁38和一个圆柱壁37。前壁38与轴线X垂直，而圆柱壁37与轴线X同轴。圆柱壁37的中心与轴线X重合。也就是说，圆柱壁37的半径是R37。入如图1-3所示，一个环形密封组件40压装到密封室36中。密封组件40的半径是R40。密封组件40密封于驱动轴19和密封室36的圆柱壁37之间，它将外壳密封并阻止了制冷气体从曲柄室中泄漏。

如图2和3所示，密封组件40包括一金属内环、一内密封圈42和一外密封圈43。内环41具有高刚性。内密封圈42是一个环状唇形密封圈，由诸如碳氟树脂(例如，PTFE：聚四氟乙烯)的弹性材料制成。外密封圈43包括一金属外环44或保持件，以及一外密封套筒，该外密封套筒包围着内环41和内密封圈42。外环44具有高刚性。内环41和外环44保持密封组件40的形状。外密封套筒45由一种诸如合成橡胶的弹性材料制成，并被模制在外环44上。外密封套筒45包括三个环形凸起，也就是说，第一环形凸起451，第二环形凸起452和第三环形凸起453。每个该凸起451，452，453均沿着密封组件40的外周延伸。凸起451，452，453的径向尺寸(凸出量)基本相同。如果凸起451，452，453的径向尺寸分别用和h1，h2，h3表示，则满足等式h1＝h2＝h3。因而，从轴线X到每个凸起451，452，453边缘的距离相同，该轴线X对于驱动轴和密封组件40是共同的。换句话说，凸起451，452，453具有共同的外径R40。第一凸起451在其前侧具有一锥形表面451a。

如图3所示，在圆柱壁37的整个外周上形成有一环形槽39，该槽沿着整个外周延伸。槽39的形状和位置对应于第一凸起451的形状和位置。槽39的后壁39a与锥形X垂直。第一凸起451的后端与后壁39a相接合，防止密封组件40松脱。而且，密封室36在圆柱壁37的后端形成有一导面37a。导面37a为锥面，这样导面37a的直径在向后的方向上增大。

密封组件40的半径R40比圆柱壁37的半径R37稍大。因而，密封组件40被压装到密封室36中。密封组件40在前外壳13装到前汽缸体11上之前，安装到密封室36中。密封组件40通过导面37a从前外壳13的后开口端插入密封室36内。

首先，锥面451a与导面37a接触。锥面451a由导面37a引导，该锥面使第一环形凸起451的半径逐渐减小。当第一凸起451位于圆柱壁37之内时，凸起451的半径等于R37。也就是说，第一凸起451被径向压缩一定量t1，t1就是R40与R37的差(t1＝R40-R37)。当密封组件40的前端接触前壁38时，即完成了密封组件40的插入。此时，第一环形凸起451占据了环形槽并恢复其初始形状。由此，第一凸起451与环形槽39相接合。因此阻止了密封组件40的脱落。

当将密封组件40插入密封室36内时，第二、三环形凸起452，453由导面37a引导，之后在圆柱壁37和外环44间被径向压缩。第二、三凸起452，453在与圆柱壁37接触时被分别压缩一定量t2，t3。t2，t3由等式t2＝t3＝R40-R37表示，并都等于t1。当密封组件40装入密封室36时，第二、三凸起452，453分别被压缩t2，t3量(见图2)。当密封组件40装好后，被压缩的凸起452，453就被永久地压到圆柱壁37上。

压缩机在组装好并安装到车辆上之后，即填充制冷气体。在填充气体之前，压缩机内的空气被泄放。空气泄放降低了曲柄室22内的压力，并使大气压作用于密封组件40上。大气压力与曲柄室22内的压力之差将密封组件40轴向地压向曲柄室22。也就是说，气压差产生的力压缩密封组件40，使密封组件40从密封室36中移位。然而，第一凸起451与槽39的接合阻止了密封组件40向曲柄室22移动。因此阻止了密封组件40的移位。

图4(A)的图表表示径向尺寸(突出量)h1和将密封组件40插入密封室36所需力之间的关系。如果第一凸起451的径向尺寸h1等于或小于第二、三凸起452，453的径向尺寸h2，h3(h2＝h3)，则所需的力为一恒定值WH。这是因为，当h1≤h2和h3时，所需的力由第二、三凸起452，453的径向尺寸决定，并不受第一凸起451的径向尺寸h1的变化的影响。如果第一凸起451的径向尺寸h1超过h2，h3，则所需的力增加。因此，第一凸起451的径向尺寸h1优选地等于或小于第二、三凸起452，453的径向尺寸h2，h3，以使所需的安装力最小。这也可以用距中心轴线X的距离来表示。即，第一凸起451的外径优选地等于或小于第二、三凸起452，453的外径，以使安装力最小。

图4(B)的图表表示第一凸起451的径向尺寸h1和将密封组件40从密封室36中拆去所需力，或凸起451的抵抗力之间的关系。一条长短交替的虚线表示轴向压力WL，该力由大气压产生。如果第一凸起451的径向尺寸h1等于或小于阈值h1’，也就是说，如果满足0≤h1≤h1’，第一凸起451的抵抗力小于压力WL。阈值h1’定义为第二凸起452的径向尺寸h2与其压缩量t2之差(h1’＝h2-t2)。因此，如果第一径向尺寸h1等于或小于h1’，密封组件40将由于压缩机的气体泄放而移位。如果第一径向尺寸h1大于阈值h1’，则第一凸起451的抵抗力等于或大于压力WL。在此情况下，密封组件40不会由于压缩机的气体泄放移位。这也可以用距中心轴线X的距离来表示。也就是说，第一凸起451有一个阈值外径。如果第一凸起451的外径大于阈值半径，则由大气压产生的力不会使密封组件40轴向位移或松脱。如果第一凸起451的外径等于或小于阈值半径，则大气压可能使密封组件40松脱。

因此，第一凸起451的径向尺寸h1优选地大于阈值h1’，并优选地等于或小于径向尺寸h2(或h3)。在第一实施例中，凸起451，452，453的径向尺寸h1，h2，h3均相同(h1＝h2＝h3)。但是，只要第一径向尺寸h1大于阈值h1’(h1’＜h1)，第一径向尺寸h1可能小于第二、三径向尺寸h2，h3(h1＜h2＝h3)。从与轴线X的距离意义上讲，只要第一凸起451的外径大于阈值半径，它可能小于第二、三凸起的外径。

在图1至3的密封组件40中，第一凸起451从轴线X延伸的距离选择得大于圆柱壁37的半径R37。

密封组件40具有以下优点。

密封组件40不会从密封室36中松脱及落入外壳中，并且无需使用诸如卡环的固定件。当压缩机泄放气体时，第一凸起451不能从环形槽39中松脱。当压缩机工作时，密封组件40由于曲柄室22中的制冷气体的压力而被压向前壁38。因而，当压缩机工作时，密封组件被安全地固定。此时，密封组件40不需要阻止其松脱的结构。

第一凸起451的径向尺寸h1基本上等于第二、三凸起452，453的径向尺寸h2，h3。该结构使得将密封组件40插入密封室36中所需的力最小。因此，第一凸起451不会妨碍密封组件40的安装。

在图1至4的实施例中，第一凸起451的径向尺寸h1被优化，以便于密封组件40的安装，并防止密封组件40在压缩机泄放气体期间松脱。

形成于第一凸起451的前侧上的锥面451a允许密封组件40顺利地插入密封室36中，并使密封组件40插入所需的力最小。这进一步方便了密封组件40的安装。

第二、三凸起452，453在圆柱壁37和外环44之间变形。相应地，凸起452，453被压向圆柱壁37并因而有效地将曲柄室22密封。

现在将参考图5、6说明第5、6实施例。与图1至4的实施例中相应的零件相似或相同的零件，用相似或相同的标记来表示。

在图5所示的第二实施例中，第一凸起451位于第二、三凸起452，453的后方，并且环形槽39位于与第一凸起451的位置相应的位置上。该结构与图1至4的实施例具有相同的优点。

在图6所示的第三实施例中，图1至4中的环形槽39由一个大径的圆柱壁50代替，该圆柱壁50与槽39不同，没有锥形部分。大径圆柱壁50的半径大于圆柱壁37的半径R37。大径圆柱壁50和圆柱壁37确定了一个台阶51，其位于大径圆柱壁50的后端。第一凸起451的后端与台阶51相接合。该结构与图1至4的实施例具有相同的优点。

本领域的技术人员应当理解，本发明可以用许多其他具体形式来实现而不背离本发明的精神或范围。具体地，应当理解本发明可以以下形式来实现。

第一环形凸起451和环形槽39由不沿着外密封套筒45的整个外周延伸的一个凸起和一个槽来代替。

第二、三凸起452，453中的一个可以省略。

密封组件40可用于任何类型的压缩机，例如具有一斜盘的单头活塞型压缩机和可变位移型压缩机。

本发明可用于一种与轴承整体成型的密封件。

因此，这些实例及实施例应认为是示意性而非限制性，并且本发明不局限于上述细节，而是可以在权利要求书的范围及等同范围内进行各种变动。

Claims (10)

1.一种密封一外壳的开口33的密封结构，该密封结构包括：

一固定于外壳上的内壁，其中该内壁环绕着开口33；

一形成于内壁37上的接合槽39，该密封结构的特征在于：

一密封组件40压装于内壁37上，其中密封组件40包括：

一中心轴X；

形成于密封组件40的外表面上的一弹性密封凸起452，453，其中密封凸起452，453被压缩并与内壁37接触；

形成于密封组件40的外表面上的一弹性接合凸起451，其中接合凸起451与密封凸起452，453沿轴向隔开，接合凸起451从中心轴X延伸的距离R40与密封凸起452，453从中心轴X延伸的距离相等或更小，其中当密封组件40完全安装好后，接合凸起451与接合槽39接合。

2.权利要求1的密封结构，其特征在于当密封凸起被压缩时，接合凸起451从中心轴X延伸的距离R40大于密封凸起452，453从中心轴X延伸的距离。

3.权利要求1的密封结构，其特征在于密封组件40包括一保持件41，44，用于保持密封组件40的形状，而且其中，当密封组件40安装上时，密封凸起452，453被压缩并夹持于保持件41，44和内壁37之间。

4.权利要求1的密封结构，其特征在于接合凸起451从中心轴X延伸的距离R40如此确定，以使当密封组件40安装时，接合凸起451被暂时向中心轴X压缩的距离t1与当密封组件40完全安装好后，密封凸起452，453被永久向中心轴X压缩的距离t2，t3相等。

5.权利要求1的密封结构，其特征在于接合凸起451从中心轴X延伸的距离R40选择得大于圆柱壁37半径R37。

6.权利要求1的密封结构，其特征在于接合凸起451与接合槽39的接合将密封组件40保持在安装位置，抵抗作用于密封组件40上的压力。

7.权利要求1的密封结构，其特征在于密封组件40还包括与轴的外表面相接触的唇形密封件42，45。

8.权利要求7的密封结构，其特征在于唇形密封件42，45包括一弹性材料。

9.权利要求1的密封结构，其特征在于密封组件40具有大致圆柱状的形状，其中环形密封凸起452，453形成于密封组件40的外表面上，而且当密封组件安装好时，环形密封凸起452，453与整个圆柱状内壁37相接触。

10.权利要求1的密封结构，其特征在于密封组件40将压缩机的内部和外部之间密封，并且在某些时候大气压向密封组件40的外侧施加一轴向外部压力，该压力大于由压缩机内压施加于密封组件40内端的相反的力，而且密封组件40抵抗轴向运动的力大于外部压力。

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