KR20000028779A

KR20000028779A - 축 시일링 장치 및 이를 사용하는 압축기

Info

Publication number: KR20000028779A
Application number: KR1019990042271A
Authority: KR
Inventors: 오꾸노다꾸야; 가와구찌마사히로; 소노베마사노리; 모리시따아쓰유끼; 지바게이이찌
Original assignee: 이시카와 타다시; 가부시키가이샤 도요다지도숏키 세이사쿠쇼; 츠루 테츠지; 이구루코교 가부시기가이샤
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: US6290470B1; BR9905260A; EP0990823A3; DE69922896T2; DE69922896D1; EP0990823A2; JP2000110947A; EP0990823B1; CN1252501A; CN1100952C; KR100320645B1

Abstract

압축기용 축 시일링 장치가 제 1 및 제 2 립 링 (25, 27) 을 포함하며, 각각의 상기 립 링은 시일링을 제공하도록 압축기의 축 주위에 배치된다. 유지 링 (36) 이 제 1 립 링 (35) 의 형상을 유지하도록 2개의 립 링 사이에 위치되고, 이 제 1 립 링은 축 (16) 의 회전 시 유체의 누출을 허용하고, 축 (16) 의 회전정지 시 유체의 누출을 방지하는 기능을 한다. 3개의 링 (35, 36, 37) 은 링 (35b, 36a, 37e) 의 반경방향 위치에서 함께 유지된다. 2개의 립 링의 반경방향 부위의 각각은 유지 링의 반경방향 부위를 넘어 외부로 신장하여 환상 접촉 영역을 제공한다. 2개의 립 링 (35, 37) 은 접촉 영역에서 탄력적으로 접촉한다. 환상 돌출부 (43) 는 누출 유체에 의해 야기되는 링의 느슨함을 방지하도록 접촉 영역에서 립 링 중의 1이상에 설치된다.

Description

축 시일링 장치 및 이를 사용하는 압축기{SHAFT SEALING ASSEMBLY AND COMPRESSOR INCORPORATING THE SAME}

본 발명은 축 시일링 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 냉매와 윤활제와 같은 유체가 압축기로 부터 누출되는 것을 방지하는 축 시일링 장치에 관한 것이다.

전형적인 축 시일링 장치는 다음과 같이 구성되어 있다. 도 4 및 도 4a 에 도시된 바와 같이, 시일링 장치 (50) 는 압축기 내부로부터 외부로의 유체 누출을 방지하도록 구동 축 (61) 과 압축기 하우징 사이에 위치된다. 합성 고무로 제조된 제 1 립 링 (51) 은 립 (51a) 을 포함한다. 립 (51a) 은 제 1 립 링 (51) 의 반경방향 내부영역에 형성된다. 금속으로 제조된 유지 링 (52) 은 립 (51a) 의 위치를 유지시켜 구동 축 (61) 과 접촉시킨다. 플루오르성 수지로 제조된 제 2 립 링 (53) 은 립 (53a) 을 포함한다. 립 (53a) 은 제 2 립 링 (53) 의 반경방향 내부 영역에 형성되고 압축기의 내부를 향해 휘어 있다 (도 4 의 우측). 나선형 펌프 슬릿 (53b) 은 제 2 립 링 (53) 의 축을 중심으로 립 (53a) 에 형성된다. 합성 고무로 제조된 제 3 립 링 (54) 은 립 (54a) 을 포함한다. 제 1 립 링 (51), 유지 링 (52), 제 2 립 링 (53) 및, 제 3 립 링 (54) 은 도 4 에 도시된 바와 같이 압축기의 내부로부터 외부까지 이러한 순서로 배치된다.

링 (51-54) 은 원통형 케이스 (55) 에 함께 견고하게 유지된다. 따라서, 제 1 및 제 2 립 링 (52, 53) 은 유지 링 (52) 및 케이스 (55) 와 접촉한다.

구동 축 (61) 의 회전 시, 또는 압축기의 회전 시 압축기내의 고압 가스가 제 2 립 링 (53) 의 립 (53a) 에 공급된다. 따라서, 립 (53a) 은 소정 힘에 의해 구동축 (61) 에 대해 압축되고, 이 힘에 의해 압축기로부터의 유체의 누출이 방지된다. 이러한 상태에서, 립 (53a) 의 펌프 슬릿 (53b) 은 나선형 펌핑을 실행하고, 립 (53a) 과 구동축 (16) 사이에서 유체를 되돌려 보낸다. 또한 이는 제 2 립 링 (53) 의 유체 시일링 성능을 향상시킨다.

구동축 (61) 이 회전하지 않을 때, 또는 압축기가 작동하지 않을 때, 제 1 립 링 (51) 의 립 (51a) 이 구동축 (61) 과 탄력적으로 접촉한다. 이에 따라, 압축기로부터의 유체의 누출을 방지한다. 구동축 (61) 이 회전하지 않을 때 압축기내의 압력은 비교적 낮고, 제 2 립 링 (53) 의 립 (53a) 은 비교적 작은 힘에 의해 회전축 (61) 에 대해 압축된다. 따라서, 축 시일링 장치는 제 2 립 링 (51) 의 약한 시일링 성능을 보충하도록 제 1 립 링 (51) 을 포함한다.

구동축 (61) 의 회전 시, 제 1 립 링 (51) 의 립 (51a) 은 압축기내의 유체가 제 2 립 링 (53) 을 향해 유동하도록 한다. 구동축 (61) 에 대한 립 (51a) 의 위치는, 제 1 립 링 (51) 의 내부에 고압이 가해질 때 유지 링 (52) 에 의해 유지된다.

제 1 립 링 (51) 의 립 (51a) 에 의해 유출하는 유체 (대체로 윤활유) 는 제 1 및 제 2 립 링 (51, 53) 의 립 (51a, 53a) 을 윤활 및 냉각시킨다. 따라서, 립 (51a, 53a) 은 마찰로 인해 마모되지 않는다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 립 링 (51, 53) 의 수명이 연장된다.

제 3 립 링 (54) 의 립 (54a) 은 구동축 (61) 과 탄력적으로 접촉해서 이물질의 유입을 막는다. 따라서, 이물질이 립 (53a) 과 구동축 (61) 사이에 침입할 수 없으므로, 제 2 립 링 (53) 의 성능저하를 방지할 수 있다. 구동축 (61) 의 회전정지 시, 제 3 립 링은 제 1 립 링 (51) 과 제 2 립 링 (53) 사이에 남아있는 유체의 누출을 방지할 수 있다.

하지만, 제 1 립 링 (51) 은 구동축 (61) 의 회전 중에 유체 (냉매 가스) 의 누출을 방지할 수 있다. 제 2 립 링 (53) 과 유지 링 (52) 사이에 그리고 제 2 립 링 (53) 과 케이스 (55) 사이에 형성된 시일은 제 1 립 링 (51) 과 유지 링 (52) 사이에 그리고 제 1 립 링 (51) 과 케이스 (55) 사이에 형성된 접촉 영역의 시일에 비해 저하된 시일 성능을 갖는다. 따라서, 도 4a 에 도시된 바와 같이, 제 1 립 링 (51) 을 넘어 누출되는 냉매 가스가 제 2 립 링 (53) 과 유지 링 사이로 그리고 제 2 립 링 (53) 과 케이스 (55) 사이로 들어가는 경향이 있다.

구동축 (61) 의 회전정지 시, 제 3 립 링 (54) 은 제 1 립 링 (51) 과 제 2 립 링 (53) 사이에 남아있는 유체의 누출을 방지한다. 다시 말해서, 제 2 립 링 (53) 과 유지 링 (52) 사이의 그리고 제 2 립 링 (53) 과 케이스 (55) 사이의 유체 (특히, 냉매 가스) 는, 구동축 (61) 의 회전정지 후에 압축기 밖으로 유동하지 않는다. 구동축 (61) 이 비교적 오랬동안 정지해 있을 때 제 2 립 링 (53) 과 유지 링 (52) 사이의 그리고 제 2 립 링 (53) 과 케이스 (55) 사이의 냉매 가스는 더 차가운 온도에 의해 액화될 수 있다.

만약 구동축 (61) 이 이러한 상태로 회전한다면, 축 시일링 장치 (50) 의 주위의 온도가 증가한다. 이때, 제 2 립 링 (53) 과 케이스 (55) 사이의 액화 냉매가 증발해서 제 2 립 링 (53) 을 반경방향 내부로 이동시킨다. 이에 따라, 제 2 립 링 (53) 이 케이스 (55) 로부터 제거될 수 있다. 제 2 립 링 (53) 및 유지 링 (52) 이 마찰과 압축에 의해 케이스 (55) 에 함께 유지되기 때문에, 또한 제 2 립 링 (53) 의 제거에 의해 케이스 (55) 로부터 유지 링 (52) 이 제거될 수 있다. 따라서, 유지 링 (52) 은 구동축 (61) 에 대해 제 1 립 링 (51) 의 립 (51a) 의 초기 위치를 유지할 수 없다. 결과적으로, 제 1 립 링 (51) 에서 유체가 누출되지 않아 제 1 및 제 2 립 링 (51, 53) 이 너무 일찍 마모된다.

한편, 제거된 제 2 립 링 (53) 은 유지 링 (52) 을 통해 구동축 (61) 으로부터 제 1 립 링 (51) 을 들어올릴 수 있다. 따라서, 구동축 (61) 의 회전 시 제 1 립 링 (51) 이 너무 많은 유체를 유출시켜 제 2 립 링 (53) 과 제 3 립 링 (54) 이 정지할 수 있다.

본 발명의 목적은 유체가 제 2 립의 주위와 케이스 사이에 들어가는 것을 방지하는 압축기용 축 시일링 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하우징을 통해 신장하고 또한 이 하우징에 의해 지지되는 회전축용 축 시일링 장치를 제공한다. 축 시일링 장치는 축 주위에 놓인 제 1 립 링을 포함한다. 제 1 링은 제 1 외주측을 갖고, 이 외주측은 축에 대해 사실상 반경방향으로 신장한다. 또한, 제 1 립 링은 축의 표면과 접촉하는 제 1 립 부위를 갖는다. 제 1 립 부위는 축의 표면과 탄력적으로 접촉한다. 제 1 립 링은, 축의 회전정지 시 하우징의 내부로부터의 유체의 누출을 방지하고 또한 축의 회전 시 하우징의 내부로 부터 유체의 누출을 허용하는 소정 형상을 갖는다. 유지 링은 축 주위의 제 1 립 링에 근접 위치한다. 유지 링은 축에 대해 사실상 반경방향으로 신장하는 제 2 외주측을 갖는다. 유지 링은 제 1 립 링을 지지하여 제 1 링은 사실상 그 형상을 유지한다. 또한, 제 2 립 링이 축 주위에서 그리고 제 1 립 링으로부터 유지 링의 대향 측면상에서 유지 링에 근접위치 한다. 제 2 립 링은 축에 대해 사실상 반경방향으로 신장하는 제 3 외주측과 축의 표면을 따라 사실상 신장하는 제 2 립 부위를 갖는다. 제 2 립 부위는 축의 표면과 탄력적으로 접촉해서 하우징의 내부로부터의 유체의 누출을 사실상 방지한다. 또한, 케이스가 포함되어 제 1, 제 2 , 및 제 3 외주측을 파지함으로써 링을 함께 유지한다. 제 1 및 제 3 플랜지부는 제 2 플랜지부를 넘어 외부로 신장해서 환상 접촉 영역을 제공하고, 제 1 및 제 2 립 링은 접촉 영역에서 상호 탄력적으로 접촉한다.

본 발명의 또 다른 측면과 장점이 첨부 도면과 연계해서 기재된, 본 발명의 원리를 예시한 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

새로운 본 발명의 특성이 첨부된 청구범위의 특성을 나타낸다. 목적과 장점을 포함한 본 발명은 첨부 도면과 함께 바람직한 실시예의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 잘 이해될 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 용량 압축기의 단면도.

도 2 는 도 1 의 축 시일링 장치를 나타낸 확대 단면도.

도 2a 는 도 2 의 원형으로 된 일부분의 확대도.

도 3(a) 는 도 2 의 부분 확대도.

도 3(b) 는 힘이 전혀 가해지지 않았을 때의 돌출부를 나타낸 도면.

도 4 는 종래의 축 시일링 장치를 나타내는 단면도.

도 4a 는 도 4 의 원형으로 된 일부분의 확대도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11: 전방 하우징 부재 12: 실린더 블록

13: 후방 하우징 부재 14: 밸브판

15: 크랭크실 16: 구동축

17: 보스 18: 축 시일링 장치

19: 로터 20: 사판 (swash plate)

21:힌지 기구 22: 피스톤

24: 흡입실 25: 배출실

26: 흡입 포트 27: 흡입 밸브

28: 배출 포트 29: 배출 밸브

30: 추기 통로 31: 급기 통로

32a: 솔레노이드 32b: 밸브 본체

35: 제 1 립 링 36: 금속 유지 링

37: 제 2 립 링 38: 형상 유지 링

39: 제 3 립 링 40: 금속 단부 링

41: 케이스 41a: 전방 림

41b: 후방 림 42; 스냅 링

지금부터, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기조절 시스템용 가변 용량 압축기에 대해 설명하려 한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 전방 하우징 부재 (11) 는 실린더 블록 (12) 의 전방 단부에 결합된다. 후방 하우징 부재 (13) 는 밸브판 (14) 을 통해 실린더 블록 (12) 의 후방단에 결합된다. 크랭크실 (15) 이 전방 하우징 부재 (11) 와 실린더 블록 (12) 사이에 형성된다.

구동축 (16) 은 크랭크실 (15) 을 통과하고, 전방 하우징 부재 (11) 와 실린더 블록 (12) 에 의해 회전가능하게 지지된다. 구동축 (16) 의 전방단은 전방 하우징 부재 (11) 의 전방 벽을 통해 신장한다. 구동축 (16) 은 전자 클러치와 같은 클러치 장치를 통해 차량용 엔진 (도시되지 않음) 에 연결된다. 따라서, 엔진이 작동해서 클러치 장치가 맞물릴 때 구동축 (16) 이 회전한다.

보스 (17) 는 전방 하우징 (11) 의 전방 벽으로 부터 신장해서 구동축 (16) 의 전방 단부를 둘러싼다. 축 시일링 장치 (18) 는 보스 (17) 에 수용되어 구동축 (16) 을 시일한다. 축 시일링 장치 (18) 가 하기에 상세하게 기술될 것이다.

로터 (19) 가 크랭크실 (15) 에서 구동축 (16) 에 체결된다. 사판 (20) 이 구동축 (16) 에 의해 지지되어 구동축 (16) 의 표면상으로 미끄러지고, 구동축 (16) 에 대해 기울어진다. 힌지 기구 (21) 가 로터 (19) 와 사판 (20) 사이에 위치된다. 힌지 기구 (21) 는 사판 (20) 이 구동축 (16) 과 일체로 회전하도록 하고 또한 구동축 (16) 의 표면상에서 축방향으로 미끄럼이동한다. 사판 (20) 의 중심이 실린더 블록 (12) 을 향해 이동할 때, 사판 (20) 의 기울기가 감소한다. 사판 (20) 의 중심이 로터 (19) 를 향해 이동할 때, 사판 (20) 의 기울기가 증가한다.

실린더 구멍 (12a) 이 구동축 (16) 의 축선 주위의 실린더 블록 (12) 에 형성된다. 각각의 실린더 구멍은 단일 헤드 피스톤 (22) 을 수용한다. 각각의 피스톤 (22) 은 슈즈 (shoes, 23) 를 통해서 사판 (21) 의 주위에 연결된다. 사판 (20) 의 회전은 해당 실린더 구멍 (12a) 에서 각각의 피스톤 (22) 의 왕복운동으로 변환된다.

흡입실 (24) 과 배출실 (25) 은 각각 후방 하우징 부재 (13) 에 형성된다. 밸브판 (14) 은 흡입 포트 (26), 흡입 밸브 (27), 배출 포트 (28), 및 배출 밸브 (29) 를 포함한다. 각각의 피스톤 (22) 이 상사점으로 부터 하사점 위치까지 이동할 때, 흡입실 (24) 의 냉매 가스는 해당 흡입 포트 (26) 와 해당 흡입 밸브 (27) 를 통해서 해단 실린더 구멍 (12a) 내로 유입된다. 각각의 피스톤 (22) 이 하사점으로부터 상사점까지 이동할 때, 해당 실린더 구멍 (12a) 내의 냉매 가스는 소정 압력까지 압축되어, 해당 배출 포트 (28) 와 해당 배출 밸브 (29) 를 통해서 배출실 (25) 쪽으로 배출된다.

추기 통로 (bleed passage, 30) 는 크랭크실 (15) 과 흡입실 (24) 을 연결한다. 급기 통로 (31) 는 배출실 (25) 과 크랭크실 (15) 을 연결한다. 전자기장 변위 제어 밸브 (32) 는 급기 통로 (31) 에 위치된다. 제어 밸브 (32) 는 솔레노이드 (32a) 와 밸브 본체 (32b) 를 포함한다. 솔레노이드 (32a) 의 여자 (excitation) 과 탈여자 (de-excitation) 는 냉각 부하에 따라 컴퓨터 (도시되지 않음) 에 의해 제어된다. 따라서, 급기 통로 (31) 의 개구 크기가 밸브 본체 (32b) 에 의해 조절되어, 크랭크실 (15) 의 압력을 변화시킨다. 이에 따라, 크랭크실 (15) 의 압력과 실린더 구멍 (12a) 의 압력 사이의 차를 조절한다. 결과적으로, 사판 (20) 의 기울기가 변화되어 각각의 피스톤 (22) 의 스트로크와 변위를 변화시킨다.

다시 말해서, 솔레노이드 (32a) 의 탈여자로 인해 밸브 본체 (32b) 가 급기 통로 (31) 를 개방하고, 이에 따라 배출실 (25) 과 크랭크실 (15) 이 연결된다. 따라서, 배출실 (25) 내의 고압 냉매 가스는 급기 통로 (31) 를 통해서 크랭크실 (15) 에 공급되고, 이에 따라 크랭크실 (15) 내의 압력이 증가한다. 크랭크실 (15) 내의 압력 증가는 사판 (20) 의 기울기 및 각각의 피스톤 (22) 의 스트로크와 변위를 최소가되도록 한다. 솔레노이드 (32a) 가 여진되었을 때 밸브 본체 (32b) 는 가압 통로 (31) 를 폐쇄하고, 이에 따라 추출 통로 (30) 가 압력을 제거함에 따라 크랭크실 (30) 의 압력을 하강시킨다. 크랭크실 (15) 내의 압력 감소는 사판 (20) 의 기울기 및 각각의 피스톤 (22) 의 스트로크와 배출용량을 최대가 되도록 한다.

축 시일링 장치 (18) 가 하기에 기술될 것이다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 제 1 립 링 (35), 금속 유지 링 (36), 제 2 립 링 (37), 형상-유지 링 (38), 제 3 립 링 (39), 및 금속 단부 링 (40) 이 이러한 순서로 배치되어 있다. 제 1 립 링 (35) 및 제 3 립 링 (39) 은 아크릴로니트릴부타디엔 고무와 같은 합성 고무로 제조된다. 제 2 립 링 (37) 은 PTPE(폴리테트라플루오르에틸렌)과 같은 플루오르성 수지로 제조된다.

실린더형 금속 케이스 (41) 는 전방 림 (41a) 과 후방 림 (41b) 을 포함한다. 링 (35-40) 의 주위는 도 2 에 도시된 바와 같이 케이스 (41) 의 전방 림 (41a) 과 후방 림 (41b) 사이의 마찰과 압축에 의해 함께 유지된다. 케이스 (41) 및 링 (45-40) 은 보스 (17) 에 수용된다. 케이스 (41) 의 축방향 운동은 스텝 (17a) 과 스냅 링 (42) 에 의해 제한된다.

제 1 립 링 (35) 이 후방 림 (41b) 부근의 케이스 (41) 의 내면과 외면을 덮도록 성형된다. 케이스 (41) 의 원주방향 표면을 덮는 제 1 립 링 (35) 의 원주부는 외부 시일 (35a) 을 형성하고, 이 외부 시일은 보스 (17) 의 내면 (17b) 과 접촉한다. 외부 시일 (35a) 은 그 시일링 성능을 향상시키기 위하여 돌출부를 포함한다. 케이스 (41) 의 내면과 접촉하는 제 1 립 링 (35) 의 내부가 내부 시일 (35b), 또는 제 1 외주측을 형성하며, 이 제 1 외주측은 유지 링 (36) 과 케이스 (41) 의 후방 림 (41b) 사이에서 견고하게 유지된다.

립 (35c) 은 제 1 립 링 (35) 의 반경방향 내부에 형성된다. 립 (35c) 은 후방과 반경방향 내부로 신장한다. 립 (35c) 의 최외각 모서리가 구동축 (16) 의 표면 (16a) 과 접촉한다. 도 2a 에 도시된 바와 같이, 원뿔형 단면 (S1) 은 구동축 (16) 의 표면 (16a)(또는 구동축 (16) 의 축선)에 대해 소정 각도 (θ1) 을 형성한다. 립 (35c) 의 측면 (S2) 은 구동축 (16) 의 표면 (16a) 에 대해 소정 각도 (θ2) 를 형성한다. 제 1 립 링 (35) 의 립 (35c) 의 위치는 θ1 ＜ θ2 의 조건을 충족시키도록 결정된다. 본 발명자들의 실험에 따라, 구동축 (16) 이 회전하지 않은 상태에서 θ1 ＜ θ2 의 조건일 때 제 1 립 링 (35) 은 효과적으로 구동축 (16) 을 시일한다. 하지만, 이러한 조건하에서 구동축 (16) 의 회전 시 유체 누출이 가능하도록 또한 결정되어 있다.

설치 전의 제 2 립 링 (37) 은 그 중앙에 구멍을 갖는 디스크형으로 되어 있다. 제 2 립 링 (37) 은 플루오르성 수지 시트로 제조된다. 제 2 립 링 (37) 의 내부 영역은, 구동축 (16) 상에 장착될 때 후방으로 휘도록 변형된다. 제 2 립 링 (37) 의 중앙 변형 영역은 립 (37a) 을 형성한다. 소정 축방향 치수를 갖는 립 (37a) 의 시일 표면 (37b) 은 구동축 (16) 의 표면 (16a) 에 접촉한다. 나선형 펌프 슬릿 (37c) 이 축선 (L) 을 중심으로 립 (37a) 의 시일 표면 (37b) 상에 형성된다. 구동축 (16) 의 회전 시 펌프 슬릿 (37c) 이 펌프로서 작동한다.

유지 링 (36) 은 환상 디스크 (36a) 의 내부 영역, 또는 제 2 외주측을 변형시킴으로써 형성된다. 변형부는 유지부 (36b) 를 형성한다. 유지부 (36b) 는 후방으로 신장하고, 제 1 립 링 (35) 의 립 (35c) 과 제 2 립 링 (37) 의 립 (37a) 사이에 위치된다. 유지부 (36b) 의 최외각 단부는 제 1 립 링 (35) 의 립 (35c) 의 내면에 접촉하며, 구동축 (16) 의 표면 (16a) 에 대해 립 (35c) 을 지지한다 ( θ1 ＜ θ2 의 관계를 유지하기 위함).

제 3 립 링 (39) 이 성형되어 전방측과 형상-유지 링 (38) 의 반경방향 외부 단면과 전방측을 덮는다. 형상-유지 링 (38) 의 외경은 케이스 (41) 의 내경 보다 작다. 제 2 및 제 3 립 링 (37, 39) 의 외경은 케이스 (41) 의 외경과 사실상 동일하다. 따라서, 형상-유지 링 (38) 이 제 3 립 링 (39) 과 제 2 립 링 (37) 사이에 위치되더라도, 제 3 립 링 (3) 의 외주측은 제 2 립 링 (37) 과 접촉한다. 제 3 립 링 (39) 의 립 (39a) 은 구동축 (16) 의 표면 (16a) 에 접촉한다.

도 3(a) 에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 립 링 (35, 37) 은 케이스 (41) 의 유지 링 (36) 의 외부 림을 중심으로 서로에 대해 압축된다. 즉, 제 1 립 링 (35) 의 내부 시일 (35b) 과 제 2 립 링 (37) 의 외부 (37e), 또는 제 3 외주측 사이의 접촉은 유지 링 (36) 의 환상 디스크 (36a) 의 반경방향 외부로 발생한다. 유지 링 (36) 의 외경은 케이스 (41) 의 내경 보다 작다. 내부 시일 (35b) 의 외경과 제 2 립 링 (37) 의 외경은 케이스 (41) 의 내경과 사실상 동일하다. 따라서, 내부 시일 (35b) 과 제 2 립 링 (37) 은 케이스 (41) 에서 유지 링 (36) 의 환상 디스크 (36a) 를 중심으로 상호 (표면 (35d, 37d) 에서) 접촉한다.

돌출부 (43) 는 제 1 립 링 (35) 의 내부 시일 (35b) 의 접면 (35d) 상에 일체로 형성된다. 돌출부 (43) 는 축선 (L) 방향으로 신장한다. 도 3(b) 에 도시된 바와 같이, 압축되지 않았을 때, 표면 (35d) 으로부터 축방향으로 돌출부 (4) 의 길이는 유지 링 (36) 의 환상 디스크 (36a) 의 두께, 또는 조립 후의 접면 (35d, 37d) 보다 더 크다. 따라서, 도 3(a) 에 도시된 바와 같이, 플루오르성 수지 보다 더 탄력적인 합성 고무로 제조된 돌출부 (43) 는 제 2 립 링 (37) 의 접면 (37d) 에 대해 압축되고, 링 (35-40) 이 케이스 (41) 내에 함께 유지될 때, 유지 링 (36) 의 환상 디스크 (36a) 의 두께에 대해 압축된다. 다시 말해서, 제 1 립 링 (35) 과 제 2 립 링 (37) 사이의 가압 접촉은 링 (35-40) 이 케이스 (41) 에 유지될 때 돌출부의 압축에 의해 주로 달성된다.

이제, 축 시일링 장치의 작동을 언급하려 한다.

압축기가 작동될 때, 크랭크실 (15) 에서의 고압이 제 2 립 링 (37) 의 립 (37a) 에 공급된다. 따라서, 립 (37a) 의 시일 표면 (37a) 이 구동축 (16) 의 표면 (16a) 에 대해 압축되며, 이에 따라 크랭크실 (15) 로부터의 유체 (냉매 가스 및 윤활유) 의 누출을 막는다. 이러한 상태에서, 나선형 펌프 슬릿 (37c) 은 구동축 (16) 의 상대적 회전면 (16a) 과 펌핑작동을 실행하고, 립 (37a) 과 구동축 (16) 사이에서 유체는 효과적으로 되돌려 보낸다. 이에 따라, 제 2 립 링 (37) 의 유체 시일링 성능을 향상시킨다.

압축기의 작동 시, 구동축 (16) 의 표면 (16a) 과 제 1 립 링 (35) 의 립 (35c) 과의 탄력적 접촉이 크랭크실 (15) 로부터의 누출을 방지한다.

압축기가 작동할 때, 제 1 립 링 (35) 의 립 (35c) 은 크랭크실 (15) 로부터의 유체가 제 2 립 링 (37) 을 향해 유동가능하도록 한다. 립 (35c) 은 유지 링 (36) 의 유지부 (36b) 에 의해 지지되고, 축 (16) 에 대한 립 (35c) 의 위치는 크랭크실 (15) 로부터의 고압이 제 1 립 링 (35) 에 제공될 때 유지된다.

구동축 (16) 의 회전 시, 제 1 립 링 (35) 의 립 (35c) 에 의해 누출되는 유체 (주로, 윤활유) 가 제 1 및 제 2 립 링 (35, 37) 의 립 (35c, 37a) 을 윤활시키고 냉각시킨다. 따라서, 마찰과 열로부터의 립 (35c, 37a) 의 마모는 제한되고, 이에 따라 제 1 및 제 2 립 링 (35, 37) 의 수명이 연장된다.

제 3 립 링 (39) 의 립 (39a) 은 구동축 (16) 의 표면 (16a) 과 탄력적으로 접촉하고, 이물질이 축 시일링 장치 (18) 에 들어가는 것을 방지한다. 따라서, 제 2 립 링 (37) 의 유체 시일링 성능은 구동축 (16) 의 표면 (16a) 과 립 (37a) 의 시일 표면 (37b) 사이에 들어가는 이물질에 의해 저하되지 않는다. 구동축 (16) 의 회전정지 시, 제 3 립 링 (39) 은 제 1 립 링 (35) 과 제 2 립 링 (37) 사이에 남아있는 유체의 누출을 방지한다.

전술한 바와 같이, 제 1 립 링 (35) 은 구동축 (16) 의 회전 시 유체 (냉매 가스) 의 누출을 방지한다. 제 2 립 링 (37) (플루오르성 수지로 제조됨) 과 유지 링 (36) 사이의 접촉과 제 2 립 링 (37) 과 케이스 (41) 사이의 접촉은 제 1 립 링 (35) (합성고무로 제조됨) 과 유지 링 (36) 사이의 접촉과 제 1 립 링 (35) 과 케이스 (41) 사이의 접촉 보다 약한 시일을 형성한다.

하지만, 도시된 실시예에서, 제 1 립 링 (35) 은 케이스 (41) 에서 유지 링 (37) 을 중심으로 제 2 립 링 (37) 에 대해 압축된다. 다시 말해서, 제 2 립 링 (37) 과 유지 링 (36) 사이의 그리고 제 2 립 링 (37) 의 외부 단면과 케이스 (41) 사이의 접촉을 통한 유체의 누출이 방지된다.

따라서, 구동축 (16) 의 회전 중에 제 1 립 링 (35) 을 넘어서 누출하는 유체는 제 2 립 링 (37) 의 외부 가장자리 면과 케이스 (41) 사이로 들어가지 않는다. 그 결과로, 종래 기술의 문제점이 해결된다. 즉, 제 2 립 링 (37) 은, 제 1 립 링 (35) 으로부터 누출되는 액화 냉매가 증발할 때, 케이스 (41) 로부터 제거되지 않는다. 따라서, 링 (35-40) 은 케이스 (41) 내에 계속해서 견고하게 유지된다. 구동축 (16) 에 대한 제 1 립 링 (35) 의 소정 위치가 유지된다.

예시된 실시예는 다음과 같은 장점을 갖는다.

제 1 립 링 (35) 으로부터 누출되는 액화 냉매의 증발은 제 2 립 링 (37) 의 외부 가장자리에서 발생하지 않고, 이에 따라 케이스 (41) 로부터의 제 2 립 링 (37) 의 제거를 방지한다. 따라서, 제 1 립 링 (35) 은 구동축의 회전 중에 적절한 양의 유체를 누출시킨다.

돌출부 (43) 는 구동축 (16) 의 축선 (L) 방향으로 신장한다. 즉, 제 1 립 링 (35) 은 축 (L) 방향으로 제 2 립 링 (37) 에 대해 압축된다. 따라서, 전술한 바에 따라, 도 4 의 종래 기술에 비해 특별한 조립 단계를 추가함 없이 제 1 립 링 (35) 과 제 2 립 링 (37) 사이의 가압 접촉을 획득할 수 있다.

돌출부 (43) 는 제 1 립 링 (35) 상에 일체로 형성되어, 돌출부 (43) 의 형성을 용이하게 한다. 즉, 만약 돌출부 (43) 가 플루오르성 수지의 시트로 제조된 제 2 립 링 (37) 상에 형성되어 있다면, 돌출부 (43) 는 미리 시트상에 형성되어 있어야 한다. 또한, 플루오르성 시트로부터 제 2 립 링 (37) 을 잘라내는 것은 정확성이 요구되고, 제조 공정을 복잡하게 할 것이다. 하지만, 합성 고무로 제조된 제 1 립 링 (35) 은 케이스 (41) 주위에 성형된다. 따라서, 주형의 형태를 변화시킴으로써 제 1 립 링 (35) 과 돌출부 (43) 를 일체로 성형할 수 있다.

펌프 슬릿 (37c) 은 시일 표면 (37b) 상에 형성되어, 제 2 립 링 (37) 의 시일링 성능을 향상시킨다. 제 2 립 링 (37) 은, 비록 있다하더라도, 구동축 (16) 의 회전 중에 제 1 립 링 (35) 을 넘어 누출시키는 유체의 양이 매우 적다. 따라서, 구동축 (16) 의 회전 시 비교적 다량의 유체가 제 1 립 링 (35) 과 제 2 립 링 (37) 사이에 존재한다. 다시 말해서, 종래 기술에서는 비교적 다량의 유체가 제 2 립 링 (37) 의 외부 단면과 케이스 (41) 사이로 들어가는 경향이 있다. 따라서, 구동축 (16) 의 회전 시, 제 1 립 링 (35) 이, 많은 양은 아니더라도, 유체를 누출한다는 점이 중요하다.

축 시일링 장치 (18) 는 제 3 립 링 (39) 을 포함하며, 이 립 링은 제 2 립 링 (37) 의 전방에 위치된다. 따라서, 구동축 (16) 의 회전정지 시, 제 3 립 링 (39) 은 제 1 립 링 (35) 과 제 2 립 링 (37) 사이에 남아있는 유체의 누출을 방지한다. 다시 말해서, 제 2 립 링 (37) 과 유지 링 (36) 또는 케이스 (41) 사이의 유체는 구동축 (16) 의 회전정지 후에 압축기로부터 배출되지 않는다. 따라서, 구동축 (16) 의 회전 시, 제 1 립 링 (35) 이, 많은 양은 아니더라도, 유체를 누출한다는 점이 중요하다.

본 발명은, 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어남 없이 많은 다른 특정 형태로 구현될 수 있다는 점을 당업자는 명백히 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 예시와 실시예는 제한적이지 않은 실예로써 사료되며, 본 발명은 여기에 제시된 실시예에 제한되는 것은 아니며 첨부된 청구항의 범위내에서 변형될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 압축기용 축 시일링 장치를 제공함으로써 종래에 비해 유체가 제 2 립의 주위와 케이스 사이에 들어가는 것을 방지하는 효과를 갖는다.

Claims

하우징 (11, 12, 13) 으로부터의 유체 누출을 방지하도록 상기 하우징을 통해 신장해서 지지되는 회전축 (16) 용 축 시일링 장치로서,

상기 축 (16) 주위에 위치된 제 1 립 링 (35) 을 구비하며, 상기 제 1 립 링은 상기 축 (16) 에 대해 사실상 반경방향으로 신장하는 제 1 외주측 (35b) 및 상기 축 (16) 의 표면 (16a) 과 접촉하는 제 1 립 부위 (35c) 를 갖고, 상기 제 1 립 부위 (35c) 는 상기 축 (16) 의 표면 (16a) 과 탄력적으로 접촉하며, 상기 제 1 립 링 (35) 은, 상기 축 (16) 의 회전정지 시 상기 하우징 (11, 12, 13) 의 내부 (15) 로부터의 유체 누출을 방지하고, 상기 축 (16) 의 회전 시 상기 하우징 (11, 12, 13) 의 내부로부터의 유체 누출을 허용하며,

상기 축 주위의 제 1 립 링 (35) 에 근접 위치된 유지 링 (36) 을 구비하며, 상기 유지 링 (36) 은 상기 축 (16) 에 대해 사실상 반경방향으로 신장하는 제 2 외주측 (36a) 을 갖고, 상기 유지 링 (36) 은 상기 제 1 립 링 (35) 이 사실상 그 형상을 유지하도록 상기 제 1 립 링 (35) 을 지지하며,

상기 축 (16) 의 주위에 위치되고 또한 상기 제 1 립 링 (35) 으로부터 상기 유지 링 (36) 의 반대쪽에서 상기 유지 링 (36) 에 근접 위치된 제 2 립 링 (37) 을 구비하고, 상기 제 2 립 링 (37) 은 상기 축 (16) 에 대해 사실상 반경방향으로 신장하는 제 3 외주측 (37e) 과 상기 축 (16) 의 표면 (16a) 을 따라 사실상 신장하는 제 2 립 부위 (37a) 를 가지며, 상기 제 2 립 부위 (37a) 는 상기 하우징 (11, 12, 13) 의 내부로부터의 유체의 누출을 사실상 방지하기 위하여 상기 축 (16) 의 표면 (16a) 과 탄력적으로 접촉하고, 또한

상기 제 1, 제 2 및 제 3 외주측들 (35b, 36a, 37e) 을 파지함으로써 상기 링들 (35, 36, 37) 을 함께 유지하기 위한 케이스 (41) 를 구비하는 축 시일링 장치에 있어서,

상기 제 1 및 제 3 외주측 (35b, 37e) 은 환상 접촉 영역을 제공하도록 제 2 외주측 (36a) 을 넘어 신장하고, 상기 제 1 및 제 2 립 링 (35, 37) 은 상기 접촉 영역에서 상호 탄력적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 축 시일링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 립 링 (35, 37) 중의 1 이상이 상기 환상 접촉 영역에 형성된 환상 돌출부 (43) 를 갖고, 조립 전에 축방향에서 측정된 전체 돌출 두께가 제 2 외주측 (36a) 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 축 시일링 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 돌출부 (43) 는 상기 제 1 립 링 (35) 과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 축 시일링 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 돌출부 (43) 는 상기 제 2 립 링 (37) 과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 축 시일링 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 제 1 립 링 (35) 은 고무로 제조되는 것을 특징으로 하는 축 시일링 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제 2 립 링 (37) 은 플루오르성 수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 축 시일링 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 및 제 2 표면 (S1, S2) 은 제 1 립 부위에 형성되고, 상기 제 1 표면 (S1) 은 제 1 립 부위 (35c) 의 내측에 형성되며, 상기 제 2 표면 (S2) 은 상기 제 1 립 부위 (35c) 의 외측에 위치되고, 상기 제 1 표면 (S1) 은 상기 축 (16) 의 축선에 대해 제 2 표면 (S2) 보다 더 작은 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 축 시일링 장치.
제 7 항에 있어서, 펌프가 상기 축 (16) 의 표면 (16a) 과 제 2 립 부위 (37a) 사이에 제공되어, 상기 제 2 립 부위 (37a) 와 상기 축 (16) 사이의 유체가 상기 제 2 립 링 (37) 의 내측을 향해 주입되는 것을 특징으로 하는 축 시일링 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 펌프는 상기 제 2 립 부위 (37a) 의 내면 (37b) 상에 형성되는 나선형 슬릿 (37c) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 축 시일링 장치.
축 (16) 이 하우징의 외부로부터 내부로 신장하고, 상기 축 (16) 의 회전 시 압축기가 냉매 가스를 압축하며, 상기 구동축 (16) 의 표면 (16a) 을 따라 하우징 (11, 12, 13) 의 내부 (15) 로부터 유체가 누출되는 되는 것을 방지하기 위한 축 시일링 조립체를 갖는 압축기로서,

상기 축 (16) 주위에 위치된 제 1 립 링 (35) 을 포함하며, 상기 제 1 립 링은 상기 축 (16) 에 대해 사실상 반경방향으로 신장하는 제 1 외주측 (35b) 및 상기 축 (16) 의 표면 (16a) 과 접촉하는 제 1 립 부위 (35c) 를 갖고, 상기 제 1 립 부위 (35c) 는 상기 축 (16) 의 표면 (16a) 과 탄력적으로 접촉하며, 상기 제 1 립 링 (35) 은, 상기 축 (16) 의 회전정지 시 상기 하우징 (11, 12, 13) 의 내부 (15) 로부터의 유체 누출을 방지하고, 상기 축 (16) 의 회전 시 상기 하우징 (11, 12, 13) 의 내부로부터의 유체 누출을 허용하며,

상기 축 주위의 제 1 립 링 (35) 에 근접 위치된 유지 링 (36) 을 포함하며, 상기 유지 링 (36) 은 상기 축 (16) 에 대해 사실상 반경방향으로 신장하는 제 2 외주측 (36a) 을 갖고, 상기 유지 링 (36) 은 상기 제 1 립 링 (35) 이 사실상 그 형상을 유지하도록 상기 제 1 립 링 (35) 을 지지하며,

상기 축 (16) 의 주위에 위치되고 또한 상기 제 1 립 링 (35) 으로부터 상기 유지 링 (36) 의 반대쪽에서 상기 유지 링 (36) 에 근접 위치된 제 2 립 링 (37) 을 포함하고, 상기 제 2 립 링 (37) 은 상기 축 (16) 에 대해 사실상 반경방향으로 신장하는 제 3 외주측 (37e) 과 상기 축 (16) 의 표면 (16a) 을 따라 사실상 신장하는 제 2 립 부위 (37a) 를 가지며, 상기 제 2 립 부위 (37a) 는 상기 하우징 (11, 12, 13) 의 내부로부터의 유체의 누출을 사실상 방지하기 위하여 상기 축 (16) 의 표면 (16a) 과 탄력적으로 접촉하고, 또한

상기 제 1, 제 2 및 제 3 외주측들 (35b, 36a, 37e) 을 파지함으로써 상기 링들 (35, 36, 37) 을 함께 유지하기 위한 케이스 (41) 를 포함하는 축 시일링 장치에 있어서,

상기 제 1 및 제 3 외주측 (35b, 37e) 은 환상 접촉 영역을 제공하도록 제 2 외주측 (36a) 을 넘어 신장하고, 상기 제 1 및 제 2 립 링 (35, 37) 은 상기 접촉 영역에서 상호 탄력적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 압축기.