JPS6332997B2 - - Google Patents
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- JPS6332997B2 JPS6332997B2 JP5267380A JP5267380A JPS6332997B2 JP S6332997 B2 JPS6332997 B2 JP S6332997B2 JP 5267380 A JP5267380 A JP 5267380A JP 5267380 A JP5267380 A JP 5267380A JP S6332997 B2 JPS6332997 B2 JP S6332997B2
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- Rotary Pumps (AREA)
- Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は可動翼（スライデイングベーン）を備
えたロータリー式圧縮機、ポンプ等の流体機械に
おける流体の接触式密封装置に関するものであ
る。接触式密封装置は回転時においても、また停
止時においても流体の漏れが少いので、圧縮機、
ポンプ等に広く用いられている。従来のこの種の
圧縮機を第１図および第２図について説明する。
１はシリンダー２の内部に偏心して配置され、Ａ
方向に回転するローターで、板状のベーン３が出
入する摺動溝４が一定の間隔において複数個（４
個）設けてある。５，６はシリンダー２の両側を
密閉する側板（フロントパネルおよびリヤパネ
ル）で、ローターの回転軸７を転動体８ａとこれ
を収容するアウターレース８ｂとよりなるニード
ルベアリング８によつて支持している。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fluid contact type sealing device for a fluid machine such as a rotary compressor or a pump having movable vanes (sliding vanes). Contact type sealing devices have little fluid leakage both during rotation and when stopped, so compressors,
Widely used in pumps, etc. A conventional compressor of this type will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
1 is placed eccentrically inside the cylinder 2, and A
The rotor rotates in the direction, and has a plurality of sliding grooves 4 (4
) are provided. Reference numerals 5 and 6 denote side plates (front panel and rear panel) that seal both sides of the cylinder 2, and support the rotating shaft 7 of the rotor by a needle bearing 8 consisting of a rolling element 8a and an outer race 8b that accommodates it. .
回転軸７にはクラツチ９により、図示してない
駆動源とベルトによつて結合されるプーリー１０
が取付けてある。１１は回転軸７と側板５（フロ
ントパネル）との間に介装した接触型メカニカル
シールで、カラー１２、スプリング１３、従動リ
ング１４、シートリング１５およびストツパ１６
よりなり、ストツパ１６により位置の規正された
シートリング１５に対し、従動リング１４がカラ
ー１２を介してスプリング１３により圧接して摺
動し、軸方向の流体の漏洩を阻止する。 A pulley 10 is connected to the rotating shaft 7 by a clutch 9 and a drive source (not shown) by a belt.
is installed. 11 is a contact type mechanical seal interposed between the rotating shaft 7 and the side plate 5 (front panel), which includes a collar 12, a spring 13, a driven ring 14, a seat ring 15, and a stopper 16.
Thus, the driven ring 14 slides against the seat ring 15 whose position is regulated by the stopper 16 while being pressed by the spring 13 via the collar 12, thereby preventing leakage of fluid in the axial direction.
ベーン３はローター１の回転による遠心力によ
り摺動溝４を摺動して飛出し、その先端がシリン
ダー２の内面と摺接して走行し、シリンダー内部
の流体を吸込側から吐出側に圧縮移送する。な
お、流体の吸込口および吐出口は図示してない。 The vane 3 slides through the sliding groove 4 due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotor 1, and runs with its tip slidingly in contact with the inner surface of the cylinder 2, compressing and transferring the fluid inside the cylinder from the suction side to the discharge side. do. Note that a fluid suction port and a fluid discharge port are not shown.
ところで上記の構造においては、ローター１と
側板５との間の間隙１７はシリンダー２の内部と
連通しており、また、ニードルベアリング８の転
動体８ａとアウターレース８ｂとの間も軸方向に
流体の通過が可能であるため、メカニカルシール
１１のシートリング１５にはシリンダー内部の流
体の高圧力が加えられる。したがつてメカニカル
シールのよしあしはシートリング１５と従動リン
グ１４の材質によつて定まり、通常は軟質材料と
硬質材料との組み合せによつて構成している。し
かし、このメカニカルシール１１を備えた圧縮機
を例えばカークーラーの冷媒圧縮機に使用すると
メカニカルシールが劣化して冷媒が漏洩するおそ
れがある。その理由は、カークーラーの場合は車
の運転条件によつて圧縮機の回転数、圧力、温度
が大巾に変化する。すなわち、回転数が通常800
〜10000r.p.mの間を変化するので圧縮機内部の温
度変化が大きく、高温時の最高圧力は20〜30Kg／
cm2に達し、高温、高圧の冷媒と潤滑油の混相流に
よつてメカニカルシール１１の構成材料が劣化す
るからである。 By the way, in the above structure, the gap 17 between the rotor 1 and the side plate 5 communicates with the inside of the cylinder 2, and the fluid is also maintained between the rolling elements 8a and the outer race 8b of the needle bearing 8 in the axial direction. , the high pressure of the fluid inside the cylinder is applied to the seat ring 15 of the mechanical seal 11. Therefore, the strength of the mechanical seal is determined by the materials of the seat ring 15 and the driven ring 14, and is usually constructed from a combination of soft and hard materials. However, if a compressor equipped with this mechanical seal 11 is used as a refrigerant compressor for a car cooler, for example, the mechanical seal may deteriorate and refrigerant may leak. The reason for this is that in the case of a car cooler, the rotation speed, pressure, and temperature of the compressor vary widely depending on the driving conditions of the car. That is, the rotation speed is usually 800
~10000r.pm, so the temperature inside the compressor changes greatly, and the maximum pressure at high temperatures is 20~30Kg/
cm 2 , and the constituent materials of the mechanical seal 11 deteriorate due to the multiphase flow of high temperature and high pressure refrigerant and lubricating oil.
メカニカルシールを高温、高圧に耐える構造に
すれば問題はないが、カークーラーのような簡素
な民生機器に複雑高価なメカニカルシールを用い
ることは合理的でない。本発明はこの問題を解決
することを目的とするものであつて、前記従来の
接触型メカニカルシールを備えた圧縮機におい
て、ローター１の側面と対向する側板５（フロン
トパネル）にスパイラルグルーブを設け、該スパ
イラルグルーブによつて形成される流体動圧シー
ルによつてメカニカルシールに加えられる負荷圧
力を軽減しようとするものである。 There is no problem if the mechanical seal has a structure that can withstand high temperatures and high pressures, but it is not reasonable to use a complicated and expensive mechanical seal in a simple consumer device such as a car cooler. The present invention aims to solve this problem, and in the compressor equipped with the conventional contact type mechanical seal, a spiral groove is provided in the side plate 5 (front panel) facing the side surface of the rotor 1. The present invention aims to reduce the load pressure applied to the mechanical seal by the fluid dynamic pressure seal formed by the spiral groove.
本発明の実施例を第３図および第４図について
説明する。同図において１ないし１７は第１図お
よび第２図の従来の構造と異なるところはない。
たゞし、側板６（リヤパネル）はスパイラル推力
軸受１８によつて回転軸７を支持している。１９
はローター１の側面と対向する側板５（フロント
パネル）に、回転軸７を中心としてスパイラル状
に設けたスパイラルグルーブで、高圧側グルーブ
１９ａと、これと逆方向のシール側グルーブ１９
ｂとよりなる。２０は高圧側グルーブ１９ａの周
囲に回転軸７と同心に設けたリング溝で、ベーン
３の摺動溝４の後部空間４ａ（第１図）と対向し
てこれに潤滑油を供給する。 An embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. In the figure, numerals 1 to 17 are the same as the conventional structure shown in FIGS. 1 and 2.
However, the side plate 6 (rear panel) supports the rotating shaft 7 by a spiral thrust bearing 18. 19
is a spiral groove provided in a spiral shape around the rotating shaft 7 on the side plate 5 (front panel) facing the side surface of the rotor 1, and includes a high pressure side groove 19a and a seal side groove 19 in the opposite direction.
It consists of b. Reference numeral 20 denotes a ring groove provided around the high-pressure side groove 19a concentrically with the rotating shaft 7, which faces the rear space 4a (FIG. 1) of the sliding groove 4 of the vane 3 and supplies lubricating oil thereto.
ローターが回転するとリング溝２０内の流体
（冷媒を含む潤滑油）は高圧側グルーブ１９ａに
吸込まれてＡ方向に進行するが、逆方向のシール
側グルーブ１９ｂとの交線１９ｃにおいてＢ方向
に作用するシール側グルーブ１９ｂの圧力によつ
て進入が阻止される。その結果、交線１９ｃにお
ける流体の圧力は最大となり、スパイラルグルー
ブ１９内の圧力分布は第４図のグラフに示すよう
な形になる。同図においてPsはシリンダー内部
の冷媒圧力であり、Pmはメカニカルシール１１
に加えられる圧力であつて、PmはPsに比べて著
しく小さいことがわかる。すなわち、メカニカル
シール１１に加えられる圧力をスパイラルグルー
ブ１９によつて著しく低減することができる。こ
のスパイラルグルーブ１９内の流体は油膜を形成
して流体動圧シールと潤滑作用とを行なう。スパ
イラルグルーブを具有しない従来の圧縮機におい
て、シリンダー内部の高圧の冷媒圧力がメカニカ
ルシールに作用するのを避けるために、ニードル
ベアリング８を通常の滑り軸受にかえ、軸受面に
形成される油膜によつて圧力降下をはかることを
試みてみたが、油膜の形成が不確実でスパイラル
グルーブによる油膜に匹敵する効果はえられなか
つた。 When the rotor rotates, the fluid in the ring groove 20 (lubricating oil containing refrigerant) is sucked into the high pressure side groove 19a and moves in the A direction, but acts in the B direction at the intersection line 19c with the seal side groove 19b in the opposite direction. The entry is prevented by the pressure of the seal side groove 19b. As a result, the pressure of the fluid at the intersection line 19c becomes maximum, and the pressure distribution within the spiral groove 19 becomes as shown in the graph of FIG. In the figure, Ps is the refrigerant pressure inside the cylinder, and Pm is the mechanical seal 11.
It can be seen that Pm is significantly smaller than Ps. That is, the pressure applied to the mechanical seal 11 can be significantly reduced by the spiral groove 19. The fluid within this spiral groove 19 forms an oil film to provide a fluid dynamic pressure seal and a lubricating effect. In conventional compressors that do not have spiral grooves, in order to avoid the high refrigerant pressure inside the cylinder acting on the mechanical seal, the needle bearing 8 is replaced with a normal plain bearing, and the oil film formed on the bearing surface is I tried to reduce the pressure by using a spiral groove, but the formation of an oil film was uncertain and I could not achieve an effect comparable to that of an oil film created by spiral grooves.
ローターと側板との間隙１７には潤滑油が存在
しているので、リング溝２０はなくてもスパイラ
ルグルーブ１９による油膜の形成は可能である
が、リング溝２０はスパイラルグルーブ１９に十
分な量の潤滑油を供給するので油膜形成に、より
有効に作用する。このリング溝２０はまた、ベー
ン３の走行を安定化するためにも有効に作用す
る。すなわち、例えばカークーラー等の圧縮機の
ように、回転数が大巾に変化する場合は、低速回
転時と高速回転時との遠心力の差が大きいのでベ
ーン摺動溝４の後部空間４ａ内における圧力の変
動が大きくなり、ベーンの摺動動作を不安定にす
るが、リング溝２０から吐出ガスによつて加圧さ
れた潤滑油を後部空間４ａに供給することによ
り、その内部圧力を均一に保つことができ、ベー
ンの摺動走行を安定にする。 Since lubricating oil exists in the gap 17 between the rotor and the side plate, it is possible to form an oil film by the spiral groove 19 even without the ring groove 20. Since it supplies lubricating oil, it acts more effectively on oil film formation. This ring groove 20 also effectively acts to stabilize the travel of the vane 3. That is, when the rotational speed changes widely, as in the case of a compressor for a car cooler, for example, the difference in centrifugal force between low-speed rotation and high-speed rotation is large. However, by supplying lubricating oil pressurized by discharged gas from the ring groove 20 to the rear space 4a, the internal pressure can be made uniform. This allows the sliding movement of the vanes to be stabilized.
スパイラルグルーブ１９は通常、ヘリングボー
ン（魚の骨）と呼ばれている。通常のヘリングボ
ーン型軸受は第４図ロにおいて、r3−r2＝r2−r1
であるが、本発明の実施例においてはr3−r2＜r2
−r1にしてある。また、リング溝２０内の圧力が
十分に高いときは、スパイラルグルーブ１９は第
５図に示すような一方向の形にしてもよい。要す
るに本発明の流体動圧シールは間隙面における流
体動圧効果（くさび効果）による負荷能力の発生
と、密封流体の圧力による閉鎖力とのバランスに
基づくものである。 The spiral groove 19 is usually called a herringbone (fish bone). For a normal herringbone type bearing, r 3 - r 2 = r 2 - r 1 in Fig. 4B.
However, in the embodiment of the present invention, r 3 - r 2 < r 2
−r is set to 1 . Furthermore, when the pressure within the ring groove 20 is sufficiently high, the spiral groove 19 may have a unidirectional shape as shown in FIG. In short, the fluid dynamic pressure seal of the present invention is based on the balance between the generation of load capacity due to the fluid dynamic pressure effect (wedge effect) on the gap surface and the closing force due to the pressure of the sealing fluid.
スパイラルグルーブ１９はまた、密封流体を中
心方向に圧送するポンピング作用をする。これは
ラジアル型のビスコシールと原理を等しくするも
のであり、密封流体の圧力（リング溝２０内の流
体の圧力は圧縮機の吐出圧力に低い値である）に
抗して零流動で作動する平板型のスクリユーポン
プのような作用をする。したがつてリング溝２０
の内周部を覆うように流体動圧シールが形成され
る。この流体は潤滑油と冷媒との混相流であるた
め、冷媒のみの場合よりも粘度がはるかに高く、
それ故、流体動圧シールの効果は大きい。なお、
前記混相流の粘度は冷媒（フロンガス）溶解量が
５〜30％の範囲で変化するのに伴つて30〜10cst
の範囲で変化するが、流体動圧シールを形成する
上に支障はない。 The spiral groove 19 also has a pumping effect that forces the sealing fluid toward the center. This is the same principle as the radial type visco seal, and operates with zero flow against the pressure of the sealing fluid (the pressure of the fluid in the ring groove 20 is a value lower than the discharge pressure of the compressor). It acts like a flat screw pump. Therefore, the ring groove 20
A fluid dynamic seal is formed to cover the inner periphery of the Because this fluid is a multiphase flow of lubricating oil and refrigerant, it has a much higher viscosity than refrigerant alone.
Therefore, the effect of the fluid dynamic pressure seal is great. In addition,
The viscosity of the multiphase flow changes from 30 to 10 cst as the amount of dissolved refrigerant (fluorocarbon gas) changes in the range of 5 to 30%.
However, there is no problem in forming a fluid dynamic pressure seal.
本発明においては、回転軸７を支持する側板５
（フロントパネル）側に流体動圧シールを形成す
るため、回転軸７には第３図に矢印ｃで示すよう
な反力が作用する。この反力に対抗する手段には
いろいろな方法が考えられるが、本発明において
は側板６（リヤパネル）における回転軸７の軸受
をスパイラル推力軸受１８とすることによつて解
決した。このスパイラル推力軸受１８は回転軸７
の端部に潤滑油を圧送する作用があるので回転軸
７は圧送された潤滑油によつてＤ方向に押出さ
れ、前記ｃ方向の反力とバランスする。 In the present invention, the side plate 5 supporting the rotating shaft 7
In order to form a fluid dynamic pressure seal on the (front panel) side, a reaction force as shown by arrow c in FIG. 3 acts on the rotating shaft 7. Various methods can be considered as means for countering this reaction force, but in the present invention, the problem is solved by using a spiral thrust bearing 18 as the bearing of the rotating shaft 7 on the side plate 6 (rear panel). This spiral thrust bearing 18 is connected to the rotating shaft 7
Since the lubricating oil is pumped to the end of the rotating shaft 7, the rotating shaft 7 is pushed in the D direction by the pumped lubricating oil, and is balanced with the reaction force in the c direction.
以上述べたように本発明は、冷媒圧縮機のよう
に、流体の漏洩を防止する必要のある流体機械に
おいて、流体の漏洩防止に接触型シール、例えば
メカニカルシール、オイルシール、グランドパツ
キン、リツプパツキン等を用いる場合に、これら
接触型シールに加えられる負荷を軽減することが
できるので、その耐久度を高めると共にこれを簡
素化することを可能にする、すぐれた効果を有す
る。 As described above, the present invention provides contact type seals such as mechanical seals, oil seals, gland packings, lip packings, etc. to prevent fluid leakage in fluid machines such as refrigerant compressors that need to prevent fluid leakage. When using these contact type seals, the load applied to these contact type seals can be reduced, which has an excellent effect of increasing their durability and making it possible to simplify them.
第１図：ロータリー式圧縮機のシリンダーの縦
断面図、第２図：従来のロータリー式圧縮機の側
断面図、第３図：本発明のロータリー式圧縮機の
側断面図、第４図：本発明の実施例の要部を示す
図で、イは第３図の側板５（フロントパネル）側
の軸受部の拡大図、ロはイの正面図、ハは本発明
の作用説明図である。第５図：本発明の他の実施
例の要部正面図
〔記号〕１……ローター、２……シリンダー、
３……ベーン、４……摺動溝、５，６……側板、
７……回転軸、８……ニードルベアリング、９…
…クラツチ、１０……プーリー、１１……メカニ
カルシール、１２……カラー、１３……スプリン
グ、１４……従動リング、１５……シートリン
グ、１６……ストツパ、１７……間隙、１８……
推力軸受、１９……スパイラルグルーブ、２０…
…リング溝。
Figure 1: Longitudinal sectional view of a cylinder of a rotary compressor, Figure 2: Side sectional view of a conventional rotary compressor, Figure 3: Side sectional view of a rotary compressor of the present invention, Figure 4: 3 is an enlarged view of the bearing part on the side plate 5 (front panel) side of FIG. 3, B is a front view of A, and C is an explanatory diagram of the operation of the present invention. . Fig. 5: Front view of main parts of another embodiment of the present invention [Symbols] 1...Rotor, 2...Cylinder,
3... Vane, 4... Sliding groove, 5, 6... Side plate,
7... Rotating shaft, 8... Needle bearing, 9...
...clutch, 10 ... pulley, 11 ... mechanical seal, 12 ... collar, 13 ... spring, 14 ... driven ring, 15 ... seat ring, 16 ... stopper, 17 ... gap, 18 ...
Thrust bearing, 19...Spiral groove, 20...
...Ring groove.
Claims (1)
ローターを偏心して取付け、該ローターに設けた
複数個の摺動溝に板状のベーンを摺動自在に挿入
し、前記ローターの回転軸を前記側板によつて支
持すると共に該回転軸と側板との間に接触型シー
ルを設けた構造において、前記ローターの側面と
対向する側板にスパイラルグルーブを設け、該ス
パイラルグルーブによつて形成される流体動圧シ
ールにより前記接触型シールに加えられる負荷圧
力を軽減することを特徴とするロータリー式流体
機械。1. A rotor is installed eccentrically inside a cylinder whose both sides are sealed with side plates, plate-shaped vanes are slidably inserted into a plurality of sliding grooves provided in the rotor, and the rotation axis of the rotor is attached to the side plates. In a structure in which a contact seal is provided between the rotor shaft and a side plate, a spiral groove is provided on the side plate facing the side surface of the rotor, and the fluid dynamic pressure formed by the spiral groove is A rotary fluid machine characterized in that a seal reduces the load pressure applied to the contact type seal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5267380A JPS56148696A (en) | 1980-04-21 | 1980-04-21 | Rotary type fluid machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5267380A JPS56148696A (en) | 1980-04-21 | 1980-04-21 | Rotary type fluid machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56148696A JPS56148696A (en) | 1981-11-18 |
| JPS6332997B2 true JPS6332997B2 (en) | 1988-07-04 |
Family
ID=12921386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5267380A Granted JPS56148696A (en) | 1980-04-21 | 1980-04-21 | Rotary type fluid machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56148696A (en) |
Families Citing this family (6)
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1980
- 1980-04-21 JP JP5267380A patent/JPS56148696A/en active Granted
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