JPWO2018025629A1 - 密封装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このオイルシールは、ロータの冷却に使用されたオイルが燃焼室に漏洩することを防止すると共に、アペックスシール、サイドシール及びコーナーシール等のガスシール部に潤滑のために供給されたオイルの過剰分をオイルシール内周側に回収するための機能を備えている。
前記振れ回り運動を行う部材の外側面にはオイルシール部材が設けられ、
前記オイルシール部材の前記静止側部材と相対しゅう動するところのしゅう動面には周方向に段差が設けられ、前記段差を基準にして径方向の一方側に相対的に高い面が、他方側に相対的に低い面が形成され、前記高い面には、前記高い面の側から前記低い面の側に漏れようとするオイルを前記静止側部材との相対しゅう動により前記高い面の側にポンピングするポンピンググルーブが設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、オイルのせん断時におけるせん断漏れを防止することができると共に、オイルに作用する遠心力による圧力漏れも防止することができ、密封性能を向上させた密封装置を提供することができる。
この特徴によれば、確実に、せん断漏れ及び圧力漏れを防止することができる。
この特徴によれば、流体の円周方向の逃げを防止し、流体を高圧流体側に取り込むことができ、一層、密封性向上を図ることができる。
この特徴によれば、流体の円周方向の逃げを、より一層、防止し、流体を高圧流体側に取り込むことができ、より一層、密封性向上を図ることができる。
この特徴によれば、圧力漏れにおけるポンピング量を多くすることができ、圧力漏れの防止効果を高めることができる。
(1)オイルシール部材の静止側部材と相対しゅう動するところのしゅう動面には周方向に段差が設けられ、段差を基準にして径方向の一方側に相対的に高い面が、他方側に相対的に低い面が形成され、高い面には、高い面の側から低い面の側に漏れようとするオイルを前記静止側部材との相対しゅう動により高い面の側にポンピングするポンピンググルーブが設けられることにより、オイルのせん断時におけるせん断漏れを防止することができると共に、オイルに作用する遠心力による圧力漏れも防止することができ、密封性能を向上させた密封装置を提供することができる。
なお、本実施例においては、振れ回り運動を行う部材の外側面をシールする密封装置としてロータリーエンジン用ロータの外側面とサイドハンジングとの間をシールするオイルシールを例にして説明する。
図1において、ロータリエンジン1は、トロコイド内周面2aを有する繭型のロータハウジング2と、サイドハウジング3と、ロータ収容室4と、ロータ収容室に収容されたほぼ三角形状のロータ5と、ロータ5の外周側に形成される3つの作動室6とを有する。
各サイドハウジング3のほぼ中央を貫通して偏心軸7が設けられており、ロータ5は、この偏心軸7の偏心輪7aに対して回転自在に支持され、また、ロータ5の内側に設けられた内歯車8がサイドハウジング3側に設けられた固定歯車9と噛み合い、偏心輪7aの周りを自転し、かつ、偏心軸7の軸線の周りを公転しながら遊星歯車運動を行う。
また、ロータ5の両外側面には、隣り合う頂部間を結ぶように、弓状のサイドシール11が設けられている。サイドシール11は、ロータ5の外側面とサイドハウジング3との隙間をシールするものであり、さらに、ロータ5の頂部には、各サイドシール11を結合するコーナーシール12が設けられている。
また、同時に、オイルシール部材15は、ロータ5の遊星歯車運動に伴いロータ5の外側面に付着したオイルに遠心力が作用し、オイルがロータ5の径方向の内方側から径方向の外方側(作動室6)に漏れ出すこと(本明細書において「圧力漏れ」ということがある。)を防止する機能を有するものである。
ロータ5の外側面側には、断面が略矩形状のオイルシール溝16が形成されており、該オイルシール溝16には、オイルシール部材15及びそれを弾性支持する弾性部材17が嵌入されている。
また、オイルシール部材15には、オイルシール溝16内のオイルがロータ5の径方向外方(図2の紙面上方。以下、「漏洩側または低圧流体側」ということがある。)に漏れることを防止するためのOリング18がOリング溝15aに嵌入されている。
なお、本発明においては、段差15cを基準にしてロータ5の「径方向外方(低圧流体側)または径方向内方(高圧流体側)」を、「径方向の一方側または他方側」ということがあり、また、「ランド部15d」を「相対的に高い面」、「溝部15e」を「相対的に低い面」ということがある。
段差15cの大きさdは、オイルの種類、偏心軸7の回転数、圧力に応じて最適な値に設定されるが、この点については、後に、詳述する。
また、周方向において隣接するポンピンググルーブ20は、上流側に位置するポンピンググルーブ20の正圧発生領域20bと下流側に位置するポンピンググルーブ20のキャビテーション形成領域20aとが径方向において重複するように配設されている。
サイドハンジング3との相対しゅう動により上流側に位置するポンピンググルーブ20の正圧発生領域20bで動圧(正圧)が発生すると、オイルは正圧発生領域20bに近い高圧流体側に主として戻されるが、一部の流体は低圧流体側に漏れようとする。しかし、当該正圧発生領域20bの低圧流体側には下流側のポンピンググルーブ20のキャビテーション形成領域20aが配設されているため、低圧流体側に漏洩しようとするオイルは当該キャビテーション形成領域20aに吸入されるので、低圧流体側への漏洩は防止される。
今、オイルシール部材15が図4の紙面の上方に移動すると仮定すると、一周にわたるオイルシール部材15のうち、偏心軸7の中心に対して外方(低圧流体側)に向けて移動する部分、すなわち、図4の紙面の上方のしゅう動面15bにおいては、段差15cにより動圧(正圧)による液膜が形成され、サイドハウジング3としゅう動面15bとの間の隙間が大きくなるため、オイルは径方向の内方(高圧流体側)に積極的に取り込まれると共に、所定の押付荷重により所定量の油膜を維持する。
同時に、一周にわたるオイルシール部材15のうち、偏心軸7の中心に対して内方に向けて移動する部分、すなわち、図4の紙面の下方のしゅう動面15bにおいては、ランド部15dによりオイルは掻き込まれ、ロータ5の径方向の内方側(高圧流体側)から径方向の外方側(作動室6)に侵入することが防止される。
このようにして、オイルのせん断時におけるせん断漏れが防止される。
このようにして、オイルに作用する遠心力による圧力漏れも防止される。
図5から、偏心軸7の回転数が3000〜9000rpmのいずれの場合においても、は段差15cの高さdが2μm〜8μmの範囲において回収量が多いことがわかる。特に、2μm〜5μmの範囲において回収量が多い。
このため、段差15cの高さdは、2μm〜8μmの範囲が好ましく、2μm〜5μmの範囲がより好ましい。
なお、段差15cの高さdは、オイルの種類や回転数により設計的に決められるものであり、2μm〜8μmの範囲に限定されるものではない。
図6から、偏心軸7の回転数が5000rpmの場合において、ポンピンググルーブ20の深さが5μm〜20μmの範囲においてポンピング効果が大きいことがわかる。特に、7μm〜15μmの範囲においてポンピング効果が大きい。
このため、ポンピンググルーブ20の深さは、5μm〜20μmの範囲が好ましく、7μm〜15μmの範囲がより好ましい。
(1)振れ回り運動を行うロータ5の外側面にはオイルシール部材15が設けられ、オイルシール部材15の静止側部材と相対しゅう動するところのしゅう動面15bには周方向に段差15cが設けられ、段差15cを基準にして径方向の一方側に相対的に高い面であるランド部15dが、他方側に相対的に低い面である溝部15eが形成され、ランド部15dには、該ランド部15dの側から溝部15eの側に漏れようとするオイルを静止側部材との相対しゅう動によりランド部15dの側にポンピングするポンピンググルーブ20が設けられることにより、オイルのせん断時におけるせん断漏れを防止することができると共に、オイルに作用する遠心力による圧力漏れも防止することができ、密封性能を向上させた密封装置を提供することができる。
(2)ポンピンググルーブ20は、周方向に複数独立して設けられ、各ポンピンググルーブ20の上流側のキャビテーション形成領域20aは径方向において低い面である溝部15e側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域20bは低い面である溝部15e側と反対側に寄って配置され、各ポンピンググルーブ20のキャビテーション形成領域20aにおいて低い面である溝部15eの側より吸入された流体は当該ポンピンググルーブ20内を通って正圧発生領域20bから低い面である溝部15e側と反対側に戻されることにより、圧力漏れにおけるポンピング量を多くすることができ、圧力漏れの防止効果を高めることができる。
実施例2においては、段差が周方向に断続的に設けられている点で実施例1と相違するが、その他の構成は実施例1と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
なお、堰15fの数は設計的に決められるものであり、少なくとも1個あればよい。
実施例3においては、段差が周方向に断続的に設けられている点で実施例2と共通するが、堰が傾斜して設けられる点で実施例2と相違する。実施例2と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
このため、高圧流体側のランド部15dはスプロケットの歯形を側面からみたときのような形状に近い形状(歯の部分が周方向に傾斜した形状。)をしている。また、低圧流体側の溝部15eは周方向において堰15fにより複数に分断され、個々の溝部15eは略平行四辺形の形状をしている。
なお、堰15fの数は設計的に決められるものであり、少なくとも1個あればよい。
このように、流体の円周方向の逃げを防止することができ、密封性向上を図ることができる。
また、同じく、前記実施例では、ランド部15d、溝部15eと説明したが、これに限定されることなく、ランド部15dを相対的に高い面とし、また、溝部15eを相対的に低い面としてもよい。
2 ロータハウジング
2a トロコイド内周面
3 サイドハウジング
4 ロータ収容室
5 ロータ
6 作動室
7 偏心軸
7a 偏心輪
8 内歯車
9 固定歯車
10 アペックスシール
11 サイドシール
12 コーナーシール
15 オイルシール部材
15a Oリング溝
15b しゅう動面
15c 段差
15d ランド部
15e 溝部
15f 堰
16 オイルシール溝
17 弾性部材
18 Oリング
20 ポンピンググルーブ
20a キャビテーション形成領域
20b 正圧発生領域
B しゅう動面の幅
b ランド部の幅
Claims (5)
- ロータリーエンジン用ロータなどのように振れ回り運動を行う部材の外側面と静止側部材との隙間をシールする密封装置であって、
前記振れ回り運動を行う部材の外側面にはオイルシール部材が設けられ、
前記オイルシール部材の前記静止側部材と相対しゅう動するところのしゅう動面には周方向に段差が設けられ、前記段差を基準にして径方向の一方側に相対的に高い面が、他方側に相対的に低い面が形成され、前記高い面には、前記高い面の側から前記低い面の側に漏れようとするオイルを前記静止側部材との相対しゅう動により前記高い面の側にポンピングするポンピンググルーブが設けられることを特徴とする密封装置。 - 前記段差は、周方向に連続的に設けられることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
- 前記段差は、周方向に断続的に設けられ、前記段差の設けられない部分では前記高い面が前記低い面の側に突出して形成された堰が設けられることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
- 前記堰は、前記低い面の側から前記高い面の側に向けて前記高い面の側が下流側に位置するように傾斜して設けられることを特徴とする請求項3に記載の密封装置。
- 前記ポンピンググルーブは、周方向に複数独立して設けられ、各ポンピンググルーブの上流側のキャビテーション形成領域は径方向において前記低い面の側に寄って配置されると共に下流側の正圧発生領域は前記低い面の側と反対側に寄って配置され、前記各ポンピンググルーブの前記キャビテーション形成領域において前記低い面の側より吸入された流体は当該ポンピンググルーブ内を通って前記正圧発生領域から前記低い面の側と反対側に戻されることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の密封装置。
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