KR20070035978A - Seal in a scroll fluid machine - Google Patents
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Abstract
스크롤 유체 기계에 있어서, 선회 스크롤은 선회 랩을 가지는 선회 단부 플레이트를 포함하고, 고정 스크롤은 고정 랩을 가지는 고정 단부 플레이트를 포함한다. 맞물림 홈이 선회 랩과 고정 랩의 선단부, 및/또는 고정 또는 선회 단부 플레이트에 형성된다. 씰(seal)이 대향 부재와 슬라이딩 접촉하면서 맞물림 홈에 끼워맞춰진다. 상기 씰은 씰링재(sealing material), 및 상기 씰링재와 상기 맞물림 홈 바닥 사이의 백업재(backup material)로 이루어진다. 상기 백업재는 상기 씰이 가압될 때 맞물림 홈의 내주면을 가압하도록 탄성적으로 신장되는 복수의 돌출부를 가진다.In a scroll fluid machine, the swinging scroll includes a swinging end plate having a swinging lap, and the fixed scroll includes a fixed endplate having a fixed lap. Engagement grooves are formed in the leading ends of the pivoting wrap and the securing wrap, and / or the fixed or pivoting end plates. A seal is fitted into the engagement groove in sliding contact with the opposing member. The seal consists of a sealing material and a backup material between the sealing material and the bottom of the engagement groove. The backup material has a plurality of protrusions elastically extended to press the inner circumferential surface of the engagement groove when the seal is pressed.
스크롤 유체 기계에 있어서의 씰 Seals in Scroll Fluid Machine
Description
도 1은 본 발명에 의한 씰(seal)이 도포된 선회 스크롤의 사시도이다.1 is a perspective view of a swing scroll to which a seal according to the present invention is applied.
도 2는 본 발명에 의한 씰의 제 1 실시형태의 확대 종단면도이다.2 is an enlarged longitudinal sectional view of the first embodiment of the seal according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 씰의 제 2 실시형태의 확대 종단면도이다.3 is an enlarged longitudinal sectional view of a second embodiment of a seal according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 씰의 제 3 실시형태의 확대 종단면도이다.4 is an enlarged longitudinal sectional view of a third embodiment of a seal according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 씰의 제 4 실시형태의 확대 종단면도이다.5 is an enlarged longitudinal sectional view of a fourth embodiment of a seal according to the present invention.
도 6은 본 발명에 의한 씰의 제 5 실시형태의 확대 종단면도이다.6 is an enlarged longitudinal sectional view of a fifth embodiment of a seal according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 씰의 제 6 실시형태의 확대 종단면도이다.7 is an enlarged longitudinal sectional view of a sixth embodiment of a seal according to the present invention.
도 8은 본 발명에 의한 씰의 제 7 실시형태의 확대 종단면도이다.8 is an enlarged longitudinal sectional view of a seventh embodiment of a seal according to the present invention.
도 9는 본 발명에 의한 씰의 제 8 실시형태의 확대 종단면도이다.9 is an enlarged longitudinal sectional view of an eighth embodiment of a seal according to the present invention.
도 10은 본 발명에 의한 씰의 제 9 실시형태의 확대 종단면도이다.10 is an enlarged longitudinal sectional view of a ninth embodiment of a seal according to the present invention.
도 11은 본 발명에 의한 씰의 제 10 실시형태의 확대 종단면도이다.11 is an enlarged longitudinal sectional view of a tenth embodiment of a seal according to the present invention.
도 12는 본 발명에 의한 씰의 제 11 실시형태의 확대 종단면도이다.It is an expanded longitudinal cross-sectional view of 11th Embodiment of the seal which concerns on this invention.
본 발명은 스크롤 유체 기계에 있어서의 씰(seal)에 관한 것이며, 특히, 스 크롤 압축기 또는 스크롤 진공 펌프에서의 단부 플레이트, 선회 랩 및/또는 고정 랩의 맞물림 홈에 끼워맞춰지는 씰에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to seals in scroll fluid machines and, more particularly, to seals that fit into engagement grooves of end plates, swing wraps and / or stationary wraps in scroll compressors or scroll vacuum pumps.
본 명세서에 있어서, "상부"와 "하부"는 씰이 끼워맞춰지는 맞물림 홈의 개구와 바닥을 각각 의미한다.In the present specification, "top" and "bottom" mean each of the opening and the bottom of the engagement groove to which the seal is fitted.
스크롤 압축기 또는 진공 펌프와 같은 스크롤 유체 기계는 당업자간에 공지되어 있고, 구동축의 편심 단부 상에 회전가능하게 장착된 선회 스크롤과 고정 스크롤을 포함한다. 상기 선회 스크롤은 선회 랩을 가진 선회 단부 플레이트를 포함하고, 고정 스크롤은 고정 랩을 가진 고정 단부 플레이트를 포함한다. 상기 선회 랩은 상기 고정 랩과 맞물려 밀봉 챔버를 상기 고정 랩과 선회 랩 사이에 형성되게 한다. 또한, 스크롤 유체 기계는 선회 스크롤이 그 자신의 축 상에서 회전하는 것을 방지하기 위한 복수의 자전 방지 기구를 포함한다. 이러한 스크롤 유체 기계는 JP6-207588A와 JP3248618B에 개시되어 있다.Scroll fluid machines, such as scroll compressors or vacuum pumps, are known to those skilled in the art and include fixed scrolls and pivoting scrolls rotatably mounted on an eccentric end of the drive shaft. The pivoting scroll includes a pivoting end plate with pivoting wrap and the stationary scroll comprises a rigid end plate with securing wrap. The pivot wrap engages the anchor wrap to cause a sealing chamber to be formed between the anchor wrap and the pivot wrap. The scroll fluid machine also includes a plurality of anti-rotation mechanisms to prevent the pivoting scroll from rotating on its own axis. Such scroll fluid machines are disclosed in JP6-207588A and JP3248618B.
상기 구동축의 축 단부와 자전 방지 기구에 의해, 상기 선회 스크롤이 편심적으로 회전되어 상기 밀봉 챔버의 체적을 중심부를 향해 감소시키거나 중심부로부터 멀어지면서 증가시킴으로써 외주로부터 흡입된 가스를 중심부를 향해 압축시키거나 중심부로부터 흡입된 가스를 상기 중심부로부터 멀어지면서 감압시킨다.By the shaft end of the drive shaft and the anti-rotation mechanism, the pivoting scroll is eccentrically rotated to compress the gas sucked from the outer circumference toward the center by decreasing the volume of the sealing chamber towards the center or increasing away from the center. Or the gas sucked from the center is decompressed while away from the center.
상기 선회 및 고정 랩은 중심 둘레의 회전 방향으로 점차 직경을 증가시키는 인벌루트 커브(involute curve), 원주 방향으로 연결된 매우 짧은 커브들로 이루어진 커브, 또는 상기 커브들의 조합으로 구성된다. 상기 랩들이 서로 과도하게 접촉하지 않고 또한 너무 벌어지지 않도록 상기 선회 랩과 고정 랩간의 갭은 정확히 결 정되어 있다.The pivot and stationary wrap consists of an involute curve that gradually increases in diameter in the direction of rotation about the center, a curve consisting of very short curves connected in the circumferential direction, or a combination of the curves. The gap between the turning wrap and the fixed wrap is precisely determined so that the wraps do not over-contact each other and are not too wide open.
맞물림 홈은 단부 플레이트나 선회 및 고정 랩의 선단부에 형성되고, 더스트 씰(dust seal) 또는 팁 씰(tip seal)은 상기 맞물림 홈에 끼워맞춰져 대향 단부 플레이트에 기밀하게 슬라이딩한다.An engagement groove is formed at the tip of the end plate or the swing and fixation wrap, and a dust seal or tip seal fits into the engagement groove and slides in an airtight manner on the opposite end plate.
더스트 씰이나 팁 씰은 대향 단부 플레이트와의 기밀성(gas-tightness)을 향상시키기 위해 맞물림 홈의 바닥 상의 백업재와, 상기 백업재 상면에 수지로 이루어진 씰링재를 포함한다.The dust seal or tip seal includes a backing material on the bottom of the engagement groove and a sealing material made of a resin on the top surface of the backing material to improve gas-tightness with the opposing end plate.
상기 백업재는 JP3248618B의 도면 4에 있어서의 씰링재 보다도 연한 다공질재와, JP2-145686U의 도면 1에 있어서의 열저항 고무로 이루어진 밴드형 튜브를 포함한다.The backup material includes a band tube made of a porous material softer than the sealing material in FIG. 4 of JP3248618B, and a heat resistant rubber in FIG. 1 of JP2-145686U.
종래 기술의 팁 씰에 있어서의 백업재는 다음의 단점을 수반한다.Backing materials in prior art tip seals involve the following disadvantages.
JP6-207588A에 있어서의 백업재로서의 탄성재(10)는 스크롤(2)의 축방향 또는 횡방향 변형을 더 작게 하기 위해 직사각 단면을 가진 스폰지 고무와 같은 열저항 다공질 탄성재로 이루어진다.The
상기 탄성재(10)와 스크롤(3)에 있어서의 티스(teeth)(3)의 치형 홈(tooth groove)(5)의 폭에 따라서 탄성재(10)가 치형 홈(5)에 과도하게 맞물려 상기 탄성재(10)가 단단해짐으로써 충분한 탄성을 나타내지 못하게 된다. 반대로, 탄성재(10)가 치형 홈(5)에 느슨하게 맞물리게 되면 그 주위의 기밀성을 감소시키거나 팁 씰(9)로의 가압력을 충분히 나타내지 못하게 한다.According to the width of the
JP3248618B에 있어서의 팁 씰(9)은 폴리테트라플루오로에틸렌 수지와 같은 자체 윤활성 씰링재(92) 보다도 연한 재질로 이루어진 직사각 단면형 다공성 백업재(41)와 일체로 형성되어 있다. 고온 또는 방사능 하에서 접착제는 열화되어 접착성을 잃거나 또는 씰링재(92)를 백업재(91)로부터 박리시켜 밀봉 능력의 저하를 수반하게 된다.The
JP2-145686U에 있어서의 백업재(5)는 밴드형 플루오르 고무로 이루어져 바운드될 단부가 원형을 형성하기 어렵다. 바운드 단부에서의 기밀성이 저하되어 밀봉홈(1a)의 한쪽으로부터 다른쪽까지 기밀성을 유지하는 것이 불가능해진다. 따라서, 진공 펌프와 같은 스크롤 유체 기계에서 사용되는 백업재(5)는 그 성능의 악화를 야기하여 그 사용을 불가능하게 한다.The
이러한 단점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 열화되거나 분말로 되기 쉬운 접착제의 사용없이 백업재와 씰링재가 선회 랩 또는 고정 랩의 단부에서 맞물림 홈에 끼워맞춰짐으로써 백업재를 맞물림 홈 내에서 적절히 위치결정하고, 씰링재에 적당한 반발력을 가해 스크롤 유체 기계의 성능을 향상시키는 스크롤 유체 기계에 있어서의 씰을 제공하는 것이다.In view of these drawbacks, an object of the present invention is to provide a backing material in an interlocking groove by fitting the backing material and sealing material into the engaging groove at the end of the turning wrap or fixing wrap without the use of adhesives that tend to degrade or become powdered. It is to provide a seal in a scroll fluid machine that is properly positioned and applies a suitable repulsive force to the sealing material to improve the performance of the scroll fluid machine.
본 발명의 특징 및 장점은 첨부 도면에 도시된 바와 같은 실시형태에 관한 아래의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the embodiments as shown in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 씰(5)이 선회 단부 플레이트(2) 외주의 맞물림 홈(4)에 더스트 씰(dust seal)로서 도포된 선회 스크롤(1)의 사시도이다. 상기 더스트 씰은 전원에 의해 구동되지 않는 고정 스크롤의 고정 단부 플레이트 외주의 맞물림 홈에 사용될 수 있다.1 is a perspective view of a swinging scroll 1 in which a
또한, 본 발명에 의한 씰(5)은 선회 단부 플레이트(2) 상에 세워지는 나선형 선회 랩(3)의 선단부의 맞물림 홈(4)에 팁 씰(tip seal)로서 끼워맞춰진다. 고정 스크롤의 고정 단부 플레이트 상에 세워지는 고정 랩의 선단부의 맞물림 홈에 씰이 끼워맞춰진다.The
도 2는 상기 씰(5)이 맞물림 홈(4)에 끼워맞춰진 제 1 실시형태의 확대 종단면도이다.2 is an enlarged longitudinal sectional view of the first embodiment in which the
도 2 ~ 도 12에 있어서, 좌측 부분(a)는 아래 방향의 힘이 가해지지 않은 씰(5)을 도시하고, 우측 부분(b)는 소정의 아래 방향의 힘이 가해진 씰(5)을 도시한다.2 to 12, the left part a shows the
도 2에 있어서, 상기 씰(5)은 폴리이미드 수지로 이루어지고 맞물림 홈(4)의 바닥 상에 놓인 소결 탄소 백업재(6)의 상면에 포개진 씰링재(7)를 포함한다. 수평 돌출부(8)는 열저항 탄성재로 이루어진 백업재(6)의 각 측부 중앙에 형성된다. In FIG. 2, the
도 3의 제 2 실시형태에 있어서, 돌출부(8)는 백업재(6)의 상단 각 측부로부터 수평하게 형성된다.In the second embodiment of FIG. 3, the
도 4에 있어서, 수직 홈(9)이 백업재(6)의 돌출부(8)의 상면 중앙부에 형성되어 암(10, 10)을 형성한다.In Fig. 4,
도 5는 암(10, 10)이 외향으로 점차 얇아지는 제 4 실시형태를 도시한다.5 shows a fourth embodiment in which the
도 6은 가압력이 씰링재(7)에 의해 소정 압력 이상으로 홈(9)의 중앙부에 가 해지면 암(10, 10)이 파손되는 것을 방지하기 위해 헤드(11)나 지지 돌출부가 씰링재(7)의 저면에 접촉하는 제 5 실시형태를 도시한다.6 shows that the
도 7은 돌출부(8)가 백업재(6)의 하단 각 측부로부터 수평하게 형성되는 제 6 실시형태를 도시한다. 하향 하중이 가해질 경우 돌출부(8)를 포함하는 상기 백업재(6)의 전체 저면은 홈(6)의 바닥면과 접촉하고, 상기 돌출부(8)의 측면은 맞물림 홈(4)의 내주면을 가압한다.FIG. 7 shows a sixth embodiment in which the
도 8은 홈(12)이 백업재(6)의 저면 중앙부에 형성되어 백업재(6)의 하단으로부터 하향 경사진 레그(leg)(13, 13)를 형성하는 제 7 실시형태를 도시한다. FIG. 8 shows a seventh embodiment in which the
도 9는 레그(13, 13)가 외향으로 점점 얇아져 상기 레그(13, 13)의 하단이 맞물림 홈(4) 바닥의 내부 모서리에 맞물리게 하는 제 8 실시형태를 도시한다.FIG. 9 shows an eighth embodiment in which the
도 10은 압력이 소정 값 이상으로 백업재(6) 저면 상의 홈(12) 중앙부에 가해지면 레그(13, 13)가 파손되는 것을 방지하기 위해 맞물림 홈(4)의 바닥면과 접촉하는 하향 돌출부(14)가 형성되어 있는 제 9 실시형태를 도시한다. 10 shows a downward projection in contact with the bottom surface of the
도 11은 돌출부(8, 8)가 백업재(6)의 상단 및 하단의 각 측부로부터 수평하게 형성되는 제 10 실시형태를 도시한다.11 shows a tenth embodiment in which the
도 12는 홈(9)이 백업재(6)의 상면에 형성되고, 홈(12)이 백업재(6)의 하면에 형성되어 상향 경사 암(15, 15) 및 하향 경사 레그(16, 16)를 형성하는 제 11 실시형태를 도시한다. 12 shows that the
더스트(dust)가 펌프 챔버내로 침입하는 것을 방지하기 위해 백업재(6)가 진공 펌프에 있어서 더스트 씰로서 사용되어질 경우에는 고리형이고, 반면에 압축 공 기가 랩 단부를 통해 누설되는 것을 감소시키기 위해 팁 씰로서 사용되어질 경우에는 밴드형이다.In order to prevent dust from entering the pump chamber, the
상기한 설명은 단지 본 발명의 실시형태에 관한 것이다. 다양한 변경과 수정이 청구범위로부터 일탈되지 않고 당업자에 의해 이루어질 수 있다. The foregoing descriptions merely relate to embodiments of the present invention. Various changes and modifications can be made by those skilled in the art without departing from the claims.
본 발명에 의하면, 열화되거나 분말로 되기 쉬운 접착제의 사용없이 백업재와 씰링재가 선회 랩 또는 고정 랩의 단부에서 맞물림 홈에 끼워맞춰짐으로써 백업재를 맞물림 홈 내에서 적절히 위치결정하고, 씰링재에 적당한 반발력을 가해 스크롤 유체 기계의 성능을 향상시키는 스크롤 유체 기계에 있어서의 씰을 제공할 수 있다.According to the present invention, the backing material and the sealing material are fitted into the engaging groove at the end of the turning wrap or the fixing wrap without the use of an adhesive that is easily degraded or powdered, thereby properly positioning the backing material in the engaging groove, and suitable for the sealing material. It is possible to provide a seal in a scroll fluid machine that exerts a repulsive force to improve the performance of the scroll fluid machine.
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