JP2006097610A - Method for reducing leak of mechanical seal of open type compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁クラッチを介して駆動される開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法に関する。 The present invention relates to a method for reducing leakage of a mechanical seal in an open type compressor driven via an electromagnetic clutch.
開放形圧縮機は、例えば特許文献1に示すように、ハウジング内に設けられて冷媒などの作動流体を圧縮する圧縮機構部と、ハウジングの内部を外部に対してシールするメカニカルシールは備えてはいるが、駆動源を備えてはおらず、圧縮機構部は電磁クラッチなどを介して外部に設けたモータなどの駆動源により駆動するようにしたものである。 For example, as shown in Patent Document 1, an open type compressor is provided with a compression mechanism portion that is provided in a housing and compresses a working fluid such as a refrigerant, and a mechanical seal that seals the inside of the housing with respect to the outside. However, it does not include a drive source, and the compression mechanism is driven by a drive source such as a motor provided outside via an electromagnetic clutch or the like.
図5はこのような従来技術による開放形圧縮機の一例を示すものである。この開放形圧縮機の主軸11は、内部に設けたスクロール形などの圧縮機構部に連結される大径部11aが主ころがり軸受12によりハウジング10に支持され、ハウジング10に形成した筒状部10aから同軸的に突出される前端部が前端側ころがり軸受(ころがり軸受)13により支持され、ハウジング10と主軸11の間は、静止側シールリング16と回転側シールリング17よりなるメカニカルシール15によりシールされている。静止側シールリング16は筒状部10aの内周にOリング16aを液密に嵌合されて、筒状部10aの端部の内向きフランジと止め輪により軸線方向移動が拘束されて取り付けられ、回転側シールリング17は主軸11の中間部11bの後部にOリング(弾性シール部材)17bを介して液密かつ軸線方向摺動自在に設けられて、主軸11に取り付けられた回転側保持プレート19との間に介装されたスプリング18により先端の環状突起17aが静止側シールリング16に押圧されている。
FIG. 5 shows an example of such a conventional open compressor. The
ハウジング10の筒状部10aの外周には伝動ベルトなどを介してモータなどにより回転駆動される環状で後側が開いた断面U字状のロータ20が、ころがり軸受21を介して主軸11と同軸的に支持されている。このロータ20のU字状の断面内には、前側が開いた断面U字状の環状で鉄などの磁性材料よりなるヨーク26とその内部に設けられた電磁コイル27よりなる電磁石25が、多少の隙間をおいて挿入され、支持板28により筒状部10aに取り付けられている。
On the outer periphery of the
前端側ころがり軸受13より突出する主軸11の前端部11cにはハブ30がスプライン結合されてナット14によりねじ止め固定され、このハブ30のフランジ部30aの前面には略円板状のバランサプレート31が、円周方向3箇所に配置した第1スペーサ33を介して当接されて、第1リベット34により固定されている。また各第1スペーサ33のほゞ中間となる円周方向3箇所には、フランジ部30aの前面に当接した第2スペーサ35とバランサプレート31の間に板ばね(弾性支持部材)32の一端部が挟持されて、この4部材30a,35,32,31は第2リベット36により一体的に固定されている。各板ばね32の他端部は、主軸11と同軸的に配置されて内径及び外径がロータ20とほゞ同じ環状の鉄などの磁性材料の厚板よりなる摩擦板37にリベット38により固定されている。バランサプレート31には、最外周部の円周方向3箇所にゴムなどの柔軟弾性材料よりなるダンパ39が取り付けられ、中央にはナット14を避けるための逃げ穴31aが形成されている。両端部を除く板ばね32の中間部は主軸11と直交する平面に対して傾斜され、図5に示す自由状態では各板ばね32の弾性により摩擦板37の前面は各ダンパ39に当接されて軸線方向位置決めがされ、これによりロータ20の端面20aと摩擦板37の後面の間には所定のクラッチ隙間eが形成されると共に各板ばね32には初期荷重が与えられるようになっている。上述した構造において、ロータ20と電磁石25と摩擦板37により、電磁クラッチMが構成される。
A
上述した開放形圧縮機では、伝動ベルト(図示省略)などを介してモータなどの駆動源によりロータ20を回転駆動した状態でも、電磁コイル27に通電しなければ、図5に示すように電磁クラッチMは離脱されたままでロータ20の端面20aと摩擦板37の間にはクラッチ隙間eが設けられているので主軸11は回転されない。しかし電磁コイル27に通電することにより摩擦板37は電磁石25により吸引され、ロータ20の端面20aに当接されて電磁クラッチMが係合され、主軸11が回転されて開放形圧縮機は作動される。
In the above-described open type compressor, even if the
このような開放形圧縮機を空調装置の冷媒の圧縮に使用する場合は、空調装置の負荷に応じて断続的に運転され、そのような状態ではハウジング10内の冷媒の内圧は冷媒の温度に応じた蒸気圧となる。この内圧により主軸11は前向きに押圧され、主軸11の大径部11aの後端のフランジ部11fが主ころがり軸受12の内輪に当接してその位置に停止される。通常はこの状態で、主軸11の中間部11bと前端部11cの間となる段部11dの軸線方向位置を前端側ころがり軸受13の内輪の端面より多少前端側に突出させ、この段部11dと前端部11cに取り付けられるハブ30の端面との間にクラッチ隙間調整用シム40を介装している(図5の部分拡大図参照)。この種の開放形圧縮機は安定した作動をするためには、クラッチ隙間eを所定の範囲内に保つ必要があるが、異なる厚さの複数種類のクラッチ隙間調整用シム40を用意してこれを選択することにより、各部品の寸法誤差にかかわらずこのクラッチ隙間eを所定の範囲内に保つようにしている。
上述した開放形圧縮機のメカニカルシール15では、電磁クラッチMが励磁され摩擦板37が電磁石25により吸引されてロータ20の端面20aに当接される際に板ばね32を介して加わる軸線方向後向きの推力により、主軸11がハウジング10内の冷媒の内圧による前向きの押圧力に抗して後向きに変位することはある。しかし回転側シールリング17は主軸11の中間部11bに液密ではあるが摺動自在に設けられてスプリング18により静止側シールリング16に押圧されているので、前述のように主軸11が後向きに変位してもスプリング18により押圧された回転側シールリング17が静止側シールリング16から離れることはないと考えられていた。しかしながら発明者は、主軸11が電磁クラッチMの励磁により後向きに変位する際に、一時的ながら回転側シールリング17が静止側シールリング16から離れてハウジング10内の温度に応じた所定の内圧の冷媒が外部に漏れることがあることを発見した。
In the
これは、電磁クラッチMが励磁されて主軸11が急激に後向きに変位すると中間部11bと弾性シール部材17bとの接触部は直ちには滑ることなく、弾性シール部材17bが弾性変形するので、弾性変形の反力により回転側シールリング17を後向きに移動させる力を生じ、この力がスプリング18による押圧力を越えると回転側シールリング17が主軸11に連れられて変位し、その先端の環状突起17aが静止側シールリング16から離れるためと考えられる。本発明はこのような原因による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れを低減させることを目的とする。
This is because, when the electromagnetic clutch M is excited and the
このために、請求項1の発明による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、開放形圧縮機のハウジングに形成した筒状部から同軸的に突出される主軸の中間部の前端部をころがり軸受を介して筒状部に支持し、筒状部の内周に軸線方向移動が拘束されて設けられた静止側シールリングと中間部の後部に弾性シール部材を介して液密かつ軸線方向摺動自在に設けられ前向きに押圧されて静止側シールリングに当接される回転側シールリングよりなるメカニカルシールによりハウジングと主軸の間をシールし、筒状部の外周には主軸と同軸的に外部より回転駆動されるロータを支持し、このロータと、筒状部から外部に突出される主軸の前端部に弾性支持部材を介して軸線方向に移動可能に前端部に支持されて電磁石によりロータの端面と係合離脱される摩擦板により電磁クラッチを形成してなる開放形圧縮機における、電磁クラッチが励磁された際に回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることを低減する開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、通常の作動状態で生じる作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と、内圧が回転側シールリングを静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリングを静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように、主軸のメカニカルシールを通る中間部の径と、弾性支持部材のばね特性を設定することを特徴とするものである。 To this end, according to the first aspect of the present invention, there is provided a method for reducing leakage of a mechanical seal in an open compressor, wherein a front end portion of an intermediate portion of a main shaft that is coaxially projected from a cylindrical portion formed in a housing of an open compressor is provided. A stationary seal ring that is supported by a cylindrical portion via a rolling bearing and is restrained from moving in the axial direction on the inner periphery of the cylindrical portion, and a liquid-tight and axial direction via an elastic seal member at the rear of the intermediate portion The space between the housing and the main shaft is sealed by a mechanical seal composed of a rotating side seal ring that is slidably pressed forward and abutted against the stationary side seal ring, and the outer periphery of the cylindrical portion is coaxial with the main shaft. A rotor that is rotationally driven from the outside is supported, and this rotor and a front end portion of a main shaft that protrudes outside from the cylindrical portion are supported by the front end portion so as to be movable in the axial direction via an elastic support member, and are rotated by an electromagnet. In an open type compressor in which an electromagnetic clutch is formed by a friction plate that is engaged with and disengaged from the end face of the rotor, the rotary side seal ring moves away from the stationary side seal ring when the electromagnetic clutch is energized. In the method for reducing leakage of a mechanical seal in an open type compressor that reduces leakage of the working fluid inside to the outside, the internal pressure of the working fluid generated in a normal operating state presses the main shaft forward, and the internal pressure is the rotation side seal. The maximum sum of the force that pushes the ring forward toward the stationary seal ring and the force that pushes the rotary seal ring forward toward the stationary seal ring is the axial direction when the electromagnetic clutch is excited. Passes through the mechanical seal of the main shaft so that the friction plate moving in the direction of the friction plate is larger than the maximum value of the force pushing the main shaft backward through the elastic support member. And the diameter of The inter, is characterized in that setting the spring characteristics of the elastic support members.
請求項1に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、主軸のメカニカルシールを通る中間部の径を大とすることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定してもよい。 The method for reducing leakage of a mechanical seal in an open type compressor according to claim 1 is a method in which the internal pressure of the working fluid presses the main shaft forward and rotates by increasing the diameter of the intermediate portion that passes through the mechanical seal of the main shaft. The maximum value of the force that presses the side seal ring forward may be set to be larger than the maximum value of the force that the friction plate presses the main shaft backward when the electromagnetic clutch is excited.
請求項1に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、電磁クラッチのクラッチ変位量を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定してもよい。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a mechanical seal leakage reduction method for reducing the amount of clutch displacement of an electromagnetic clutch, thereby causing the internal pressure of the working fluid to push the main shaft forward and the rotation-side seal ring forward. The maximum value of the sum of the pressing forces may be set to be larger than the maximum value of the force with which the friction plate presses the main shaft backward when the electromagnetic clutch is excited.
請求項1に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、弾性支持部材は主軸の前端部に固定されたハブと摩擦板を連結する板ばねとし、主軸と直交する平面に対する板ばねの傾斜角を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定してもよい。 2. The method for reducing leakage of a mechanical seal in an open type compressor according to claim 1, wherein the elastic support member is a leaf spring that connects a hub fixed to the front end portion of the main shaft and a friction plate, and a leaf spring for a plane perpendicular to the main shaft. By reducing the inclination angle, the maximum value of the sum of the force that the internal pressure of the working fluid presses the main shaft forward and the force that presses the rotary side seal ring forward is You may set so that it may become larger than the maximum value of the force which presses a main shaft back.
また請求項1に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、弾性支持部材のばね定数と初期荷重の少なくとも何れか一方を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定してもよい。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for reducing leakage of a mechanical seal in an open type compressor by reducing at least one of a spring constant and an initial load of an elastic support member so that the internal pressure of the working fluid presses the main shaft forward. And the maximum value of the force that pushes the rotating side seal ring forward is set to be larger than the maximum value of the force that the friction plate pushes the spindle backward when the electromagnetic clutch is excited. May be.
また、請求項6の発明による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、開放形圧縮機のハウジングに形成した筒状部から同軸的に突出される主軸の中間部の前端部をころがり軸受を介して筒状部に支持し、筒状部の内周に軸線方向移動が拘束されて設けられた静止側シールリングと中間部の後部に弾性シール部材を介して液密かつ軸線方向摺動自在に設けられ前向きに押圧されて静止側シールリングに当接される回転側シールリングよりなるメカニカルシールによりハウジングと主軸の間をシールし、筒状部の外周には主軸と同軸的に外部より回転駆動されるロータを支持し、筒状部から外部に突出される主軸の前端部にはハブを固定し、ロータと、ハブに弾性支持部材を介して軸線方向移動可能に支持されて電磁石によりロータの端面と係合離脱される摩擦板により電磁クラッチを形成してなる開放形圧縮機における、電磁クラッチが励磁された際に回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることを低減する開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、中間部の前端部を支持するころがり軸受の内輪の端面とハブの端面またはこれに当接される部材の間には、遊び調整用シムを介装して内輪に対する主軸の軸線方向の遊びを制限することを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a mechanical seal leakage reducing method for an open type compressor in which a front end portion of an intermediate portion of a main shaft protruding coaxially from a cylindrical portion formed in a housing of the open type compressor is a rolling bearing. It is supported on the cylindrical part through the stationary part, and the stationary seal ring provided on the inner periphery of the cylindrical part is restrained from moving in the axial direction and the rear part of the intermediate part is liquid-tight and axially slid through the elastic seal member Sealed between the housing and the main shaft by a mechanical seal consisting of a rotary seal ring that is freely provided and pressed forward and abuts against the stationary seal ring, and the outer periphery of the cylindrical portion is coaxial with the main shaft from the outside. A rotor that is driven to rotate is supported, a hub is fixed to the front end portion of the main shaft that protrudes outward from the cylindrical portion, and the rotor and the hub are supported by an electromagnet through an elastic support member so as to be movable in the axial direction. In an open-type compressor in which an electromagnetic clutch is formed by a friction plate that is engaged with and disengaged from the end face of the motor, the rotating side seal ring moves away from the stationary side seal ring when the electromagnetic clutch is excited. In a method for reducing leakage of a mechanical seal in an open type compressor that reduces leakage of working fluid in a housing to the outside, an end face of an inner ring of a rolling bearing that supports a front end part of an intermediate part and an end face of a hub or the end face thereof A play adjusting shim is interposed between the members to limit play in the axial direction of the main shaft with respect to the inner ring.
請求項6に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、回転側シールリングは主軸との間に介装したスプリングにより静止側シールリングに当接されるものとし、遊び調整用シムは、ころがり軸受の内輪に対する主軸の軸線方向の遊びにより生じる主軸と回転側シールリングの間の相対変位に伴う弾性シール部材の弾性変形により回転側シールリングと中間部の間に生じる軸線方向弾性力がスプリングの押圧力以下となるように制限することが好ましい。 7. The method of reducing leakage of a mechanical seal in an open type compressor according to claim 6, wherein the rotating side seal ring is brought into contact with the stationary side seal ring by a spring interposed between the main shaft and a play adjusting shim. Is the axial elastic force generated between the rotating side seal ring and the intermediate part due to the elastic deformation of the elastic seal member due to the relative displacement between the main shaft and the rotating side seal ring caused by the play in the axial direction of the main shaft with respect to the inner ring of the rolling bearing. Is preferably limited to be equal to or less than the pressing force of the spring.
請求項6または請求項7に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、ころがり軸受の内輪の端面とハブの端面またはこれに当接される部材の間に遊び調整用シムを介装する代わりに、主軸の中間部と前端部の間となる段部の軸線方向位置をころがり軸受の内輪の端面とほゞ一致させ、ハブの端面またはこれに当接される部材をころがり軸受の内輪の端面及び段部に当接させて内輪に対する主軸の軸線方向の遊びを制限するようにしてもよい。 The method for reducing leakage of a mechanical seal in an open type compressor according to claim 6 or 7 includes a play adjusting shim between the end face of the inner ring of the rolling bearing and the end face of the hub or a member abutting on the end face. Instead of mounting, the axial position of the stepped part between the intermediate part and the front end part of the main shaft is almost coincident with the end face of the inner ring of the rolling bearing, and the end face of the hub or the member abutting on the end face of the rolling bearing is You may make it contact | abut to the end surface and step part of an inner ring | wheel, and to limit the play of the axial direction of a main shaft with respect to an inner ring | wheel.
請求項1の発明によれば、電磁クラッチが励磁された際に回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることを低減する開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、通常の作動状態で生じる作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と、内圧が回転側シールリングを静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリングを静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように、主軸のメカニカルシールを通る中間部の径と、弾性支持部材のばね定数や初期荷重などのばね特性が設定されているので、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなる。従って一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。 According to the first aspect of the present invention, when the electromagnetic clutch is energized, the open side compressor that reduces the leakage of the working fluid in the housing due to the rotation side seal ring moving away from the stationary side seal ring. In the mechanical seal leakage reduction method in the above, the force that the internal pressure of the working fluid generated in the normal operating state presses the main shaft forward, and the force that the internal pressure presses the rotary side seal ring forward toward the stationary side seal ring, The maximum sum of the forces that push the rotating side seal ring forward toward the stationary side seal ring is the friction plate that moves in the axial direction when the electromagnetic clutch is excited. The diameter of the intermediate part that passes through the mechanical seal of the main shaft and the spring characteristics such as the spring constant and initial load of the elastic support member so that it is greater than the maximum pressing force Since it is constant, the force friction plate which moves in the axial direction when the electromagnetic clutch is energized to press the main shaft backwards via the elastic supporting member, the main shaft will not be displaced rearwardly. Therefore, even if temporarily, the rotating side seal ring does not move away from the stationary side seal ring and the working fluid in the housing does not leak to the outside.
主軸のメカニカルシールを通る中間部の径を大とすることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定する請求項2の発明でも、請求項1の発明と同様、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなるので、一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。 By increasing the diameter of the intermediate part that passes through the mechanical seal of the main shaft, the maximum value of the sum of the force that the internal pressure of the working fluid presses the main shaft forward and the force that presses the rotary side seal ring forward is In the invention of claim 2, the friction plate is set to be larger than the maximum value of the force with which the friction plate presses the main shaft backward when excited, as in the invention of claim 1, when the electromagnetic clutch is excited. The friction plate moving in the axial direction presses the main shaft backward via the elastic support member, so that the main shaft is not displaced rearward, so the rotation side seal ring is temporarily separated from the stationary side seal ring. The working fluid in the housing will not leak to the outside.
電磁クラッチのクラッチ変位量を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定する請求項3の発明でも、請求項1の発明と同様、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなるので、一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。 By reducing the clutch displacement of the electromagnetic clutch, the maximum value of the sum of the force that the internal pressure of the working fluid presses the main shaft forward and the force that presses the rotation side seal ring forward is when the electromagnetic clutch is excited. In the invention of claim 3, the friction plate is set so as to be larger than the maximum value of the force pushing the main shaft in the backward direction. Similarly to the invention of claim 1, the friction plate moves in the axial direction when the electromagnetic clutch is excited. Because the friction plate presses the main shaft rearward via the elastic support member, the main shaft is not displaced rearward, so the rotating side seal ring moves temporarily away from the stationary side seal ring. The working fluid inside does not leak to the outside.
また弾性支持部材は主軸の前端部に固定されたハブと摩擦板を連結する板ばねとし、主軸と直交する平面に対する板ばねの傾斜角を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定する請求項4の発明でも、請求項1の発明と同様、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板37が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなるので、一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。
The elastic support member is a leaf spring that connects the hub fixed to the front end of the main shaft and the friction plate. By reducing the angle of inclination of the leaf spring with respect to a plane perpendicular to the main shaft, the internal pressure of the working fluid moves the main shaft forward. The maximum value of the sum of the pressing force and the pressing force of the rotary seal ring forward is set to be larger than the maximum value of the friction plate pressing the main shaft backward when the electromagnetic clutch is excited. In the invention of claim 4, as in the invention of claim 1, when the electromagnetic clutch is excited, the
弾性支持部材のばね定数と初期荷重の少なくとも何れか一方を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定する請求項5の発明でも、請求項1の発明と同様、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなるので、一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。 By reducing at least one of the spring constant and the initial load of the elastic support member, the maximum value of the sum of the force that the internal pressure of the working fluid presses the main shaft forward and the force that presses the rotary seal ring forward is In the invention of claim 5, which is set to be larger than the maximum value of the force with which the friction plate presses the main shaft rearward when the electromagnetic clutch is excited, the electromagnetic clutch is excited as in the invention of claim 1. The friction plate that moves in the axial direction when it is pressed will not be displaced backward due to the force that pushes the main shaft backward via the elastic support member. The working fluid in the housing does not leak to the outside by moving away from the direction.
また請求項6の発明によれば、電磁クラッチが励磁された際に回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることを低減する開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、中間部の前端部を支持するころがり軸受の内輪の端面とハブの端面またはこれに当接される部材の間には、遊び調整用シムを介装して内輪に対する主軸の軸線方向の遊びを制限するので、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなる。従って一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。 According to the invention of claim 6, when the electromagnetic clutch is energized, the open side compression ring reduces the leakage of the working fluid in the housing due to the rotation side seal ring moving away from the stationary side seal ring. In the mechanical seal leakage reduction method in the machine, a play adjusting shim is interposed between the end surface of the inner ring of the rolling bearing supporting the front end portion of the intermediate portion and the end surface of the hub or a member in contact with the end surface. Since the axial play of the main shaft relative to the inner ring is limited, the main shaft is displaced rearward by the force of the friction plate that moves in the axial direction when the electromagnetic clutch is excited to press the main shaft rearward via the elastic support member. Things will disappear. Therefore, even if temporarily, the rotating side seal ring does not move away from the stationary side seal ring and the working fluid in the housing does not leak to the outside.
回転側シールリングは主軸との間に介装したスプリングにより静止側シールリングに当接されるものとし、遊び調整用シムは、ころがり軸受の内輪に対する主軸の軸線方向の遊びにより生じる主軸と回転側シールリングの間の相対変位に伴う弾性シール部材の弾性変形により回転側シールリングと中間部の間に生じる軸線方向弾性力がスプリングの押圧力以下となるように制限する請求項7の発明によれば、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに多少変位することがあっても、その変位は弾性シール部材の弾性変形により吸収されて回転側シールリングが静止側シールリングから離れることはない。従ってハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。 The rotating side seal ring is abutted against the stationary side seal ring by a spring interposed between the main shaft and the play adjusting shim, the main shaft and the rotating side generated by the axial play of the main shaft with respect to the inner ring of the rolling bearing. 8. The invention according to claim 7, wherein the axial elastic force generated between the rotating side seal ring and the intermediate portion due to elastic deformation of the elastic seal member accompanying relative displacement between the seal rings is limited to be equal to or less than the pressing force of the spring. For example, even if the main shaft is slightly displaced backward due to the force that the friction plate moving in the axial direction when the electromagnetic clutch is excited presses the main shaft rearward via the elastic support member, the displacement is elastic. The rotating side seal ring is not separated from the stationary side seal ring by being absorbed by the elastic deformation of the seal member. Therefore, the working fluid in the housing does not leak to the outside.
ころがり軸受の内輪の端面とハブの端面またはこれに当接される部材の間に遊び調整用シムを介装する代わりに、主軸の中間部と前端部の間となる段部の軸線方向位置をころがり軸受の内輪の端面とほゞ一致させ、ハブの端面またはこれに当接される部材をころがり軸受の内輪の端面及び段部に当接させて内輪に対する主軸の軸線方向の遊びを制限する請求項8の発明によれば、請求項6及び請求項7の発明と同様、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することがないか、あるいは後向きに多少変位することがあってもその変位は弾性シール部材の弾性変形により吸収されて回転側シールリングが静止側シールリングから離れることはないので、ハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。 Instead of interposing a play adjusting shim between the end surface of the inner ring of the rolling bearing and the end surface of the hub or a member abutting on the end surface, the axial position of the step portion between the intermediate portion and the front end portion of the main shaft is set. A request to limit the play in the axial direction of the main shaft with respect to the inner ring by causing the end face of the hub or a member to be in contact with the end face of the inner ring of the rolling bearing or the stepped portion to abut with the end face of the inner ring of the rolling bearing. According to the invention of claim 8, as in the inventions of claims 6 and 7, the friction plate that moves in the axial direction when the electromagnetic clutch is energized by the force that pushes the main shaft backward via the elastic support member. Even if the main shaft is not displaced backward or slightly backward, the displacement is absorbed by the elastic deformation of the elastic seal member and the rotating side seal ring is not separated from the stationary side seal ring. In, the working fluid in the housing is not leak outside.
以下に、図1〜図4に示す各実施形態により、本発明による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法の説明をする。これらの各実施形態は何れも、本発明をヒートポンプ式空調装置の冷媒の圧縮に使用するスクロール形の開放形圧縮機に適用したものである。 In the following, a method for reducing leakage of a mechanical seal in an open compressor according to the present invention will be described with reference to the embodiments shown in FIGS. In each of these embodiments, the present invention is applied to a scroll-type open-type compressor used for compressing a refrigerant of a heat pump type air conditioner.
先ず図1に示す第1実施形態の説明をする。この第1実施形態の開放形圧縮機は、図5に示す従来の開放形圧縮機において、通常の作動状態でハウジング10内の冷媒の内圧が主軸11を前向きに押圧する力と、この内圧が回転側シールリング17を静止側シールリング16に向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリング17を静止側シールリング16に向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチMが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板37が板ばね(弾性支持部材)32を介して主軸11を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように、メカニカルシール15を通る部分である主軸11の中間部11bの径Dを大径に設定したものである。
First, the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. The open type compressor according to the first embodiment is the same as the conventional open type compressor shown in FIG. 5, in which the internal pressure of the refrigerant in the
この第1実施形態では、ロータ20はその外周に形成したベルト溝20bに巻回される伝動ベルト(図示省略)を介してモータなどの駆動源により回転駆動され、開放形圧縮機はロータ20と電磁石25と電磁コイル27よりなり空調負荷に応じて制御される電磁クラッチMを介して断続的に駆動され、その状態におけるハウジング10内の冷媒の内圧は冷媒の温度に応じた蒸気圧となる。この内圧により主軸11は前向きに押圧され、主軸11の大径部11aの後端のフランジ部11fが主ころがり軸受12の内輪に当接してその位置に停止される。前述のように通常は、主軸11の中間部11bと前端部11cの間となる段部11dの軸線方向位置を前端側ころがり軸受13の内輪の端面より多少前端側に突出させ、この段部11dと前端部11cに取り付けられるハブ30の端面との間にクラッチ隙間調整用シム40が介装され、クラッチ隙間調整用シム40と前端側ころがり軸受13の内輪の端面との間には隙間dが設けられている(図5の部分拡大図参照)。
In the first embodiment, the
この第1実施形態では、電磁クラッチMが励磁され摩擦板37が電磁石25により吸引されてロータ20の端面20aに当接される際に板ばね32を介して加わる軸線方向後向きの推力により、主軸11は後向きに押圧されるが、前述のように、通常の作動状態におけるハウジング10内の冷媒の内圧が主軸11を前向きに押圧する力と、この内圧が回転側シールリング17を静止側シールリング16に向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリング17を静止側シールリング16に向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチMが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板37が板ばね32を介して主軸11を後向きに押圧する力(=前述の軸線方向後向きの推力)の最大値よりも大となるように、メカニカルシール15を通る部分である主軸11の中間部11bの径Dを大径に設定しているので、前述した隙間dの存在にも拘わらず主軸11が後向きに変位することはなはない。従って主軸11に連れられて回転側シールリング17が後向きに変位することもないので、一時的にせよ回転側シールリング17が静止側シールリング16から離れる向きに移動してハウジング10内の冷媒が外部に漏れることはない。
In the first embodiment, the main shaft is driven by the axially backward thrust applied through the
この第1実施形態は、主軸11の中間部11bと前端部11cの間となる段部11dとハブ30の端面との間にクラッチ隙間調整用シム40が介装されているが、このクラッチ隙間調整用シム40の厚さを薄くすればクラッチ隙間(クラッチ変位量)eが減少するので、電磁クラッチMが励磁された際に板ばね32を介して主軸11を後向きに押圧する力を減少される。このようにすれば主軸11の中間部11bの径Dの増大を少なくし、あるいはこの径Dの増大をなくして、第1実施形態と同様な効果を得ることができる。
In the first embodiment, a clutch
次に、図2に示す第2実施形態の説明をする。この第2実施形態の開放形圧縮機は、図5に示す従来の開放形圧縮機において、主軸11と直交する平面に対する、ハブ30と摩擦板37を連結する複数の板ばね32の傾斜角を減少させることにより、冷媒の内圧が主軸11を前向きに押圧する力と回転側シールリング17を前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチMが励磁された際に摩擦板37が主軸11を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定するものである。
Next, the second embodiment shown in FIG. 2 will be described. In the open type compressor of the second embodiment, in the conventional open type compressor shown in FIG. 5, the inclination angles of the plurality of
このようなハブ30とこれに同軸的に配置された環状の摩擦板37を連結する3枚の板ばね32は、主軸11と直交する平面に対し傾斜していると、各板ばね32には撓む際に曲げ応力だけでなく引張り応力も生じるのでばね定数が増大し、主軸11と直交する平面に対する板ばね32の傾斜角が大きいほどばね定数の増大も大きくなる。そしてこのばね定数の増大に伴い電磁クラッチMが励磁された際に主軸11に加えられる後向きの押圧力も増大するので、冷媒の内圧が主軸11を前向きに押圧する力と回転側シールリング17を前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチMが励磁された際に摩擦板37が主軸11を後向きに押圧する力の最大値よりも大として、回転側シールリング17が静止側シールリング16から離れるのを防止することが困難になる。しかしながら、この第2実施形態のように、主軸11と直交する平面に対するハブ30と摩擦板37を連結する複数の板ばね32の傾斜角を減少させることにより、このような困難を克服することができる。
When the three
この第2実施形態では、このように各板ばね32の傾斜角を減少させるために、各スペーサ33,35及びダンパ39の摩擦板37と当接する側の厚さを減少させている。また、ハブ30とこれに同軸的に配置された環状の摩擦板37を連結する3枚の板ばね32は、半径方向に延びるのではなく、3本の第2リベット36を通る円のほゞ接線方向に延びるように、円周方向において斜めに配置されている。なお電磁クラッチMが励磁された際に主軸11に加えられる後向きの押圧力の減少は、この第2実施形態のように、主軸11と直交する平面に対するハブ30と摩擦板37を連結する複数の板ばね32の傾斜角を減少させるのに限らず、板ばね32の板厚や形状を変更することによるばね定数の減少と板ばね32の初期荷重の減少のいずれか一方または両方により行ってもよい。
In the second embodiment, in order to reduce the inclination angle of each
上述した第1及び第2実施形態では、環境温度の低下などにより冷媒の温度が低下した場合には、冷媒の蒸気圧が低下して内圧が低下し、主軸11を前向きに押圧する力が減少する。従って電磁クラッチMが励磁された際に板ばね32を介して主軸11を後向きに押圧する力が同じでも、温度が低下すれば主軸11が後向きに変位され、これに連れられて回転側シールリング17が静止側シールリング16から離れて冷媒の漏れを生じることがある。しかし主軸11の中間部11bの径Dあるいは板ばね32のばね定数や初期荷重などのばね特性の設定が適切であればそのようなおそれは少なく、また漏れが生じた場合でも内圧の低下により漏れの量は比較的少なくなる。
In the first and second embodiments described above, when the temperature of the refrigerant decreases due to a decrease in environmental temperature or the like, the vapor pressure of the refrigerant decreases, the internal pressure decreases, and the force that pushes the
次に、図3に示す第3実施形態の説明をする。この第3実施形態の開放形圧縮機は、図5に示す従来の開放形圧縮機において、主軸11の中間部11bと前端部11cの間となる段部11dとハブ30の端面との間に介装されたクラッチ隙間調整用シム40の径をハブ30の径とほゞ同じとし、主軸11の中間部11bの前端部を支持する前端側ころがり軸受13の内輪の端面とクラッチ隙間調整用シム40の間に、遊び調整用シム41を介装して内輪に対する主軸11の軸線方向の遊びを制限するものである。このようにすれば、ハウジング10内の冷媒の内圧が主軸11を前向きに押圧する力と、この内圧が回転側シールリング17を静止側シールリング16に向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリング17を静止側シールリング16に向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチMが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板37が板ばね32を介して主軸11を後向きに押圧する力の最大値よりも小となる場合であっても、この摩擦板37が板ばね32を介して主軸11を後向きに押圧する力は、ハブ30から遊び調整用シム41を介して、ハウジング10の筒状部10aに支持された前端側ころがり軸受13の内輪に伝達されて受け止められ、主軸11が後向きに変位することはなくなる。従って一時的にせよ回転側シールリング17が静止側シールリング16から離れる向きに移動してハウジング10内の冷媒が外部に漏れることはなくなる。なおクラッチ隙間調整用シム40は省略して、遊び調整用シム41は前端側ころがり軸受13の内輪の端面とハブ30の端面の間に介装させてもよい。
Next, the third embodiment shown in FIG. 3 will be described. The open type compressor of the third embodiment is the same as the conventional open type compressor shown in FIG. 5 between the
またこの第3実施形態では、メカニカルシール15の回転側シールリング17は主軸11との間に介装したスプリング18により前向きに押圧して先端の環状突起17aを静止側シールリング16に当接させ(図5参照)、遊び調整用シム41は、前端側ころがり軸受13の内輪に対する主軸11の軸線方向の遊びにより生じる主軸11と回転側シールリング17の間の相対変位に伴うOリング(弾性シール部材)17bの弾性変形により回転側シールリング17と中間部11bの間に生じる軸線方向弾性力がスプリング18の押圧力以下となるように制限している。このようにすれば、電磁クラッチMが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板37が板ばね32を介して主軸11を後向きに押圧する力により、主軸11が後向きに多少変位することがあっても、その変位はOリング17bの弾性変形により吸収されて回転側シールリング17が静止側シールリング16から離れることはない。従ってハウジング10内の冷媒が外部に漏れることはなくなる。
In the third embodiment, the rotation-
次に、図4に示す第4実施形態の説明をする。この第4実施形態の開放形圧縮機は、図3に示す第3実施形態において、主軸11の中間部11bと前端部11cの間となる段部11dの軸線方向位置を、ハウジング10の筒状部10aに設けた前端側ころがり軸受13の内輪の端面とほゞ一致させ、ハブ30の端面をクラッチ隙間調整用シム40を介して前端側ころがり軸受13の内輪の端面と段部11dに同時に当接させて内輪に対する主軸11の軸線方向の遊びを制限するようにしたものである。このようにすれば、第3実施形態と同様、主軸11を前向きに押圧する力と、回転側シールリング17を前向きに押圧する各力の和の最大値が、電磁クラッチMが励磁された際に摩擦板37が板ばね32を介して主軸11を後向きに押圧する力の最大値よりも小となる場合であっても、この摩擦板37が板ばね32を介して主軸11を後向きに押圧する力は、ハブ30からハウジング10の筒状部10aに支持された前端側ころがり軸受13の内輪に伝達されて受け止められ、主軸11が後向きに変位することはなくなる。従って一時的にせよ回転側シールリング17が静止側シールリング16から離れる向きに移動してハウジング10内の冷媒が外部に漏れることはなくなる。なおクラッチ隙間調整用シム40は省略して、ハブ30の端面を前端側ころがり軸受13の内輪の端面と段部11dに直接当接させてもよい。
Next, the fourth embodiment shown in FIG. 4 will be described. In the third embodiment shown in FIG. 3, the open type compressor of the fourth embodiment is configured such that the axial position of the
またこの第4実施形態では、第3実施形態と同様、メカニカルシール15の回転側シールリング17は主軸11との間に介装したスプリング18により前向きに押圧して先端の環状突起17aを静止側シールリング16に当接させ、ハブ30の端面を直接またはクラッチ隙間調整用シム40介して前端側ころがり軸受13の内輪と主軸11の段部11dに同時に当接させ、これにより前端側ころがり軸受13の内輪に対する主軸11の軸線方向の遊びにより生じる主軸11と回転側シールリング17の間の相対変位に伴うOリング17bの弾性変形により回転側シールリング17と中間部11bの間に生じる軸線方向弾性力がスプリング18の押圧力以下となるように制限している。このようにすれば、電磁クラッチMが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板37が板ばね32を介して主軸11を後向きに押圧する力により、主軸11が後向きに多少変位することがあっても、その変位はOリング17bの弾性変形により吸収されて回転側シールリング17が静止側シールリング16から離れることはない。従ってハウジング10内の冷媒が外部に漏れることはなくなる。
Further, in the fourth embodiment, as in the third embodiment, the rotation-
なお上述した各実施形態では、回転側シールリング17の環状突起17aを静止側シールリング16に押圧するスプリング18は、Oリング17bの後側に当接されたL形断面形状のスプリング受金具18aと主軸11に設けた回転側保持プレート19の間に介装している。しかしこのスプリング18は回転側シールリング17と回転側保持プレート19の間に直接介装するようにしてもよく、その場合は、Oリング22は回転側シールリング17の内周面に形成した環状溝内に設けるようにすればよい。
In each of the above-described embodiments, the
10…ハウジング、10a…筒状部、11…主軸、11b…中間部、11c…前端部、13…ころがり軸受(前端側ころがり軸受)、15…メカニカルシール、16…静止側シールリング、17…回転側シールリング、17b…弾性シール部材(Oリング)、18…スプリング、20…ロータ、20a…端面、25…電磁石、30…ハブ、32…弾性支持部材(板ばね)、37…摩擦板、41…遊び調整用シム、M…電磁クラッチ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004286293A JP2006097610A (en) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | Method for reducing leak of mechanical seal of open type compressor |
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JP2004286293A JP2006097610A (en) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | Method for reducing leak of mechanical seal of open type compressor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116241569A (en) * | 2023-05-12 | 2023-06-09 | 合肥通用机械研究院有限公司 | Horizontal bearing sealing structure |
-
2004
- 2004-09-30 JP JP2004286293A patent/JP2006097610A/en not_active Withdrawn
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