密封装置的制作方法

本发明涉及一种例如密封如旋转引擎用转子等进行摆动运动的部件的侧面的密封装置。

背景技术：

在旋转引擎中，通常在转子与侧机壳之间设置有油封。

该油封具备以下功能：防止使用于冷却转子的油向燃烧室泄漏，并且用于将为了润滑而供给至径向密封件、侧密封件以及角密封件等气封部的油的过剩部分向油封内周侧回收。

以往，如图9所示，已知有以下油封：在转子50的侧面设置有环状的内周侧油封槽51和外周侧油封槽52，在该两个油封槽51、52分别插入有外侧面53a、54a为锥形状的油封53、54，通过夹装于各油封槽51、52的底部与各油封53、54的内侧面之间的弹簧55、56将各油封53、54向侧机壳57施力，并且在各个油封53、54内嵌入有o型圈58、59，在整周各油封53、54中的相对于旋转轴的中心向内侧移动的部分，利用内周侧边缘53b、54b刮取存在于油封53、54的内周侧的油(使用于冷却转子的油以及使用于润滑的油)，防止油向油封的外周侧(燃烧室侧)泄漏，在整周各油封53、54中的相对于旋转轴的中心向外侧移动的部分，将存在于油封53、54的外周侧的油向锥形状的外侧面53a、54a的间隙引导，使油封53、54从侧机壳57稍微浮起来，进行向油封53、54的内周侧吸引的作用，由此发挥作为油封的功能(以下，称作“以往技术1”。例如，参考专利文献1的图1。)。

并且，以往已知有以下油封装置：在对密封部件进行保持的转子的密封槽形成有与转子的内部空间连通的连通孔，使进入到转子的外侧面与侧机壳之间的间隙内的油通过连通孔向转子的内部空间流动，防止油向工作室(燃烧室)内流入(以下，称作“以往技术2”。例如，参考专利文献2的图3、图6。)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭50-72008号公报

专利文献2：日本特开2013-72425号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

在上述的以往技术1以及以往技术2中，在引擎转速上升的情况等时，无法完全防止通过侧机壳与油封部件的相对运动而产生的油的剪切泄漏以及较大的离心力作用于油而产生的压力泄漏，需要进一步减少泄漏量的技术。

本发明的目的在于提供一种密封装置，其通过油封部件的滑动面上实施的表面纹理降低油封部件与侧机壳(静止侧部件)的相对运动所伴随的油的剪切泄漏以及因进行摆动运动的部件的旋转所伴随的油的离心力产生的压力泄漏这两者，从而提高密封性能，所述油封部件设置于如旋转引擎用转子等进行摆动运动的部件的外侧面。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的，本发明的密封装置的第1特征是，密封如旋转引擎用转子等进行摆动运动的部件的外侧面与静止侧部件之间的间隙，

在进行所述摆动运动的部件的外侧面设置有油封部件，

在所述油封部件的与所述静止侧部件相对滑动的一侧的滑动面沿周向设置有台阶差，以所述台阶差为基准在径向一侧形成有相对高的面，在径向另一侧形成有相对低的面，在所述高的面设置有抽吸沟槽，所述抽吸沟槽通过与所述静止侧部件的相对滑动而将欲从所述高的面侧向所述低的面侧泄漏的油向所述高的面侧抽吸。

根据该特征，能够提供以下密封装置：能够防止剪切油时的剪切泄漏，并且还能够防止因作用于油的离心力产生的压力泄漏，从而提高密封性能。

并且，本发明的密封装置的第2特征是，在第1特征中，所述台阶差沿周向连续设置。

根据该特征，能够可靠地防止剪切泄漏以及压力泄漏。

并且，本发明的密封装置的第3特征是，在第1特征中，所述台阶差沿周向断续设置，在未设置有所述台阶差的部分设置有堰，所述堰通过所述高的面向所述低的面侧突出而形成。

根据该特征，能够防止流体的圆周方向的逃脱而向高压流体侧吸入流体，从而能够进一步提高密封性。

并且，本发明的密封装置的第4特征是，在第3特征中，所述堰以所述高的面侧位于下游侧的方式从所述低的面侧朝向所述高的面侧倾斜设置。

根据该特征，能够更进一步防止流体的圆周方向的逃脱而向高压流体侧吸入流体，从而能够更进一步提高密封性。

并且，本发明的密封装置的第5特征是，在第1至第4中任一特征中，所述抽吸沟槽沿周向独立设置有多个，各抽吸沟槽的上游侧的气蚀形成区域在径向上偏靠所述低的面侧配置，并且下游侧的正压产生区域偏靠与所述低的面侧相反的一侧配置，在所述各抽吸沟槽的所述气蚀形成区域中从所述低的面侧吸入的流体通过该抽吸沟槽内，从所述正压产生区域向与所述低的面侧相反的一侧倒退。

根据该特征，能够增多压力泄漏时的抽吸量，从而能够提高压力泄漏的防止效果。

发明效果

本发明得到如下优异的效果。

(1)能够提供以下密封装置：在油封部件的与静止侧部件相对滑动的一侧的滑动面沿周向设置有台阶差，以台阶差为基准在径向一侧形成有相对高的面，在径向另一侧设置有相对低的面，在高的面设置有抽吸沟槽，该抽吸沟槽通过与所述静止侧部件的相对滑动而将欲从高的面侧向低的面侧泄漏的油向高的面侧抽吸，由此能够防止剪切油时的剪切泄漏，并且还能够防止因作用于油的离心力产生的压力泄漏，从而提高密封性能。

(2)台阶差沿周向连续设置，由此能够可靠地防止剪切泄漏以及压力泄漏。

(3)台阶差沿周向断续设置，在未设置有台阶差的部分设置有堰，该堰通过高的面向低的面侧突出形成，由此能够防止流体的圆周方向的逃脱而向高压流体侧吸入流体，从而能够进一步提高密封性。

(4)堰以高的面侧位于下游侧的方式从低的面侧朝向高的面侧倾斜设置，由此能够更进一步防止流体的圆周方向的逃脱而向高压流体侧吸入流体，从而能够更进一步提高密封性。

(5)抽吸沟槽沿周向独立设置有多个，各抽吸沟槽的上游侧的气蚀形成区域在径向上偏靠所述低的面侧配置，并且下游侧的正压产生区域偏靠与所述低的面侧相反的一侧配置，在所述各抽吸沟槽的所述气蚀形成区域中从所述低的面侧吸入的流体通过该抽吸沟槽内，从所述正压产生区域向与所述低的面侧相反的一侧倒退，由此能够增多压力泄漏时的抽吸量，从而能够提高防止压力泄漏的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1所涉及的密封装置的纵剖视图。

图2是图1的a-a剖视图。

图3是表示本发明的实施例1所涉及的密封装置的油封部件的滑动面的图，图3(a)是整体图，图3(b)是主要部分的放大立体图。

图4是对本发明的实施例1所涉及的密封装置的油封部件的作用进行说明的示意图。

图5是表示通过本发明的实施例1所涉及的密封装置的油封部件回收剪切泄漏的状况的图。

图6是表示通过本发明的实施例1所涉及的密封装置的油封部件防止压力泄漏的状况的图。

图7是表示本发明的实施例2所涉及的密封装置的油封部件的滑动面的图，图7(a)是整体图，图7(b)是主要部分的放大图。

图8是表示本发明的实施例3所涉及的密封装置的油封部件的滑动面的图，图8(a)是整体图，图8(b)是主要部分的放大图。

图9是表示以往技术1的图。

具体实施方式

以下，参考附图根据实施例对用于实施该发明的实施方式进行例示性的说明。其中，该实施例中记载的构成元件的尺寸、材质、形状以及其相对配置等只要不特别明确记载，则并不将本发明的范围仅限定于这些。

实施例1

参考图1至图6，对本发明的实施例1所涉及的密封装置进行说明。

另外，在本实施例中，作为密封进行摆动运动的部件的外侧面的密封装置，以密封旋转引擎用转子的外侧面与侧机壳之间的油封为例进行说明。

图1是表示本发明的实施例1所涉及的密封装置的纵剖视图。

在图1中，旋转引擎1具有：具有旋轮线内周面2a的茧型的转子机壳2；侧机壳3；转子容纳室4；容纳于转子容纳室内的大致三角形的转子5；以及形成于转子5的外周侧的3个工作室6。

偏心轴7贯通各侧机壳3的大致中央而设置，转子5旋转自如地支承于该偏心轴7的偏心轮7a，并且设置于转子5的内侧的内齿轮8与设置于侧机壳3侧的固定齿轮9啮合，一边绕偏心轮7a自转，并且绕偏心轴7的轴线公转，一边进行行星齿轮运动。

在转子5进行行星齿轮运动时，设置于3个顶部的径向密封件10分别一边与旋轮线内周面2a接触并滑动，一边密封3个工作室6之间。

并且，在转子5的两个外侧面以连接相邻的顶部之间的方式设置有弓状的侧密封件11。侧密封件11密封转子5的外侧面与侧机壳3之间的间隙，而且在转子5的顶部设置有结合各侧密封件11的角密封件12。

用于从内部冷却转子5的冷却用油供给至转子5的内部空间，并且润滑油供给至径向密封件10、侧密封件11以及角密封件12。

在转子5的两个外侧面除了设置有上述的侧密封件11以及角密封件12之外，还设置有油封部件15，该油封部件15用于将存在于转子5与侧机壳3之间的间隙内的油、即用于冷却转子5的冷却用油以及润滑径向密封件10、侧密封件11以及角密封件12的油的过剩部分向转子5的径向内侧吸入，并且维持油的油膜，并且防止从转子5的径向内侧向径向外侧(工作室6)进入。

油封部件15具有以下功能：在随着转子5的行星齿轮运动而相对于侧机壳3向径向外侧移动的部分、即如箭头x所示那样整周油封部件15中的相对于偏心轴7的中心向外侧移动的部分中，使其跨上径向外侧的油而将油向径向内侧吸入，并且通过规定的压载维持规定量的油膜；并且在随着转子5的行星齿轮运动而相对于侧机壳3向径向内侧移动的部分、即如箭头y所示那样整周油封部件15中的相对于偏心轴7的中心向内侧移动的部分中，防止油从转子5的径向内侧向径向外侧(工作室6)进入(在本说明书中，有时称作“剪切泄漏”。)。

并且，油封部件15同时还具有以下功能：防止随着转子5的行星齿轮运动而对附着于转子5的外侧面的油施加离心力，从而防止油从转子5的径向内侧向径向外侧(工作室6)漏出(在本说明书中，有时称作“压力泄漏”。)。

图2是图1的a-a剖视图，参考图2对油封部件15进行说明。

在转子5的外侧面侧形成有截面为大致矩形状的油封槽16，在该油封槽16嵌入有油封部件15以及弹性支承该油封部件15的弹性部件17。

并且，在油封部件15中，用于防止油封槽16内的油向转子5的径向外侧(图2的纸面上方。以下，有时称作“泄漏侧或低压流体侧”。)泄漏的o型圈18嵌入于o型圈槽15a内。

在油封部件15的相对于侧机壳3的滑动面15b设置有径向的台阶差15c，在该径向的台阶差15c中，低压流体侧相对于转子5的径向内侧(图2的纸面下方。以下，有时称作“被密封流体侧或高压流体侧”。)低。比台阶差15c靠高压流体侧的台面部15d直接与侧机壳3接触而滑动，但是比台阶差15c靠低压流体侧的槽部15e在与侧机壳3之间具有微小的间隙。

另外，在本发明中，以台阶差15c为基准，有时将转子5的“径向外侧(低压流体侧)或径向内侧(高压流体侧)”称作“径向一侧或径向另一侧”，并且有时将“台面部15d”称作“相对高的面”，将“槽部15e”称作“相对低的面”。

台面部15d的宽度b与滑动面15b的宽度b之比b/b例如设定成0.5左右。

台阶差15c的大小d根据油的种类、偏心轴7的转速以及压力设定成最佳值，关于这一点在后面进行详细叙述。

如图3所示，台阶差15c沿周向连续设置，遍及油封部件15的滑动面15b的整周设置。并且，高压流体侧的台面部15d以及低压流体侧的槽部15e也遍及油封部件15的滑动面15b的整周连续设置。

并且，在作为比台阶差15c靠高压流体侧的滑动面的台面部15d设置有抽吸沟槽20，该抽吸沟槽20通过与侧机壳3(静止侧部件)的相对滑动而将欲向低压流体侧泄漏的油向高压流体侧抽吸。

抽吸沟槽20沿周向独立设置有多个，各抽吸沟槽20的上游侧的气蚀形成区域20a偏靠低压流体侧配置，并且下游侧的正压产生区域20b偏靠高压流体侧配置，如箭头所示，在各抽吸沟槽20的气蚀形成区域20a中从低压流体侧吸入的油通过该抽吸沟槽20内，从正压产生区域20b向高压流体侧倒退。

图3所示的抽吸沟槽20在周向上以50等分设置，上游侧的气蚀形成区域20a以及下游侧的正压产生区域20b分别以呈圆弧状的方式带着一定宽度沿周向延伸，上游侧的气蚀形成区域20a以及下游侧的正压产生区域20b呈在径向上一体连通的曲柄状的形状。

并且，在周向上相邻的抽吸沟槽20以位于上游侧的抽吸沟槽20的正压产生区域20b与位于下游侧的抽吸沟槽20的气蚀形成区域20a在径向上重叠的方式配设。

若通过与侧机壳3的相对滑动而在位于上游侧的抽吸沟槽20的正压产生区域20b产生动压(正压)，则油主要向接近正压产生区域20b的高压流体侧倒退，但是一部分流体欲向低压流体侧泄漏。但是，由于在该正压产生区域20b的低压流体侧配设有下游侧的抽吸沟槽20的气蚀形成区域20a，因此欲向低压流体侧泄漏的油被吸入到该气蚀形成区域20a，因此防止了向低压流体侧泄漏。

抽吸沟槽20的深度根据油的种类、偏心轴7的转速以及压力设定成最佳值，关于这一点在后面进行详细叙述。

图4是对油封部件15的作用进行说明的示意图，参考图4对油封部件15的作用进行说明。

此时，若假设油封部件15向图4的纸面的上方移动，则在整周油封部件15中的相对于偏心轴7的中心向外侧(低压流体侧)移动的部分、即图4的纸面的上方的滑动面15b中，通过台阶差15c形成基于动压(正压)的液膜，侧机壳3与滑动面15b之间的间隙变大，因此油积极地向径向内侧(高压流体侧)吸入，并且通过规定的压载维持规定量的油膜。

同时在整周油封部件15中的相对于偏心轴7的中心向内侧移动的部分、即图4的纸面的下方的滑动面15b中，通过台面部15d刮入油，防止从转子5的径向内侧(高压流体侧)向径向外侧(工作室6)进入。

这样一来，防止了剪切油时的剪切泄漏。

并且，同时，随着转子5的行星齿轮运动，有可能对附着于转子5的外侧面的油施加离心力，导致油从转子5的径向内侧(高压流体侧)向径向外侧(工作室6)漏出，但是由于在油封部件15的作为比台阶差15c靠高压流体侧的滑动面的台面部15d设置有通过与侧机壳3的相对滑动而将油向高压流体侧抽吸的抽吸沟槽20，因此防止了从高压流体侧向低压流体侧漏出。

这样一来，还防止了因作用于油的离心力而产生的压力泄漏。

图5是表示通过油封部件15回收剪切泄漏的状况的图，横轴表示台阶差15c的高度，纵轴表示泄漏量，负的数值表示基于吸入和刮入的回收量。

由图5可知，无论在偏心轴7的转速为3000～9000rpm中的任一转速的情况下，都在台阶差15c的高度d为2μm～8μm的范围内回收量多。尤其在2μm～5μm的范围内回收量多。

因此，台阶差15c的高度d优选2μm～8μm的范围，更优选2μm～5μm的范围。

另外，台阶差15c的高度d根据油的种类和转速被设计性地规定，并不限定于2μm～8μm的范围。

图6是表示通过油封部件15防止压力泄漏的状况的图，横轴表示抽吸沟槽20的深度，纵轴表示泄漏量，负的数值表示基于抽吸沟槽20的抽吸量。

由图6可知，在偏心轴7的转速为5000rpm的情况下，在抽吸沟槽20的深度为5μm～20μm的范围内抽吸效果大。尤其在7μm～15μm的范围内抽吸效果大。

因此，抽吸沟槽20的深度优选5μm～20μm的范围，更优选7μm～15μm的范围。

在实施例1所涉及的密封装置中，得到如下的显著效果。

(1)能够提供以下密封装置：在进行摆动运动的转子5的外侧面设置有油封部件15，在油封部件15的与静止侧部件相对滑动的一侧的滑动面15b沿周向设置有台阶差15c，以台阶差15c为基准在径向一侧形成有作为相对高的面的台面部15d，在径向另一侧形成有作为相对低的面的槽部15e，在台面部15d设置有抽吸沟槽20，该抽吸沟槽20通过与静止侧部件的相对滑动而将欲从该台面部15d侧向槽部15e侧泄漏的油向台面部15d侧抽吸，由此能够防止剪切油时的剪切泄漏，并且还能够防止因作用于油的离心力产生的压力泄漏，从而提高密封性能。

(2)抽吸沟槽20沿周向独立设置有多个，各抽吸沟槽20的上游侧的气蚀形成区域20a在径向上偏靠作为低的面的槽部15e侧配置，并且下游侧的正压产生区域20b偏靠与作为低的面的槽部15e侧相反的一侧配置，在各抽吸沟槽20的气蚀形成区域20a中从作为低的面的槽部15e侧吸入的流体通过该抽吸沟槽20内，从正压产生区域20b向与作为低的面的槽部15e侧相反的一侧倒退，由此能够增多压力泄漏时的抽吸量，从而能够提高压力泄漏的防止效果。

实施例2

参考图7，对本发明的实施例2所涉及的密封装置进行说明。

在实施例2中，台阶差沿周向断续设置，在这一点上与实施例1不同，但是其他结构与实施例1相同，对相同的部件标注相同的符号，省略重复说明。

如图7所示，台阶差15c在油封部件15的滑动面15b中沿周向断续设置。在未设置有台阶差15c的部分中，高压流体侧的台面部15d以规定的宽度向低压流体侧的槽部15e侧(径向外侧)突出，由突出部形成了堰15f。因此，高压流体侧的台面部15d呈如从侧面观察链轮的齿形那样的齿形形状。并且，低压流体侧的槽部15e在周向上被堰15f分割成多个，各个槽部15e呈大致矩形状。

另外，堰15f的数量被设计性地规定，只要有至少一个即可。

堰15f发挥阻挡流体的圆周方向的流动的作用，被堰15f阻挡的流体被吸入到高压流体侧的台面部15d，通过抽吸沟槽20内从正压产生区域20b向内周侧吸入。这样，能够防止流体的圆周方向的逃脱，从而能够提高密封性。

如上所述，在实施例2所涉及的密封装置中，除了实施例1的效果之外，还能够防止流体的圆周方向的逃脱而向高压流体侧吸入流体，从而能够进一步实现提高密封性。

实施例3

参考图8对本发明的实施例3所涉及的密封装置进行说明。

在实施例3中，台阶差沿周向断续设置，在这一点上与实施例2共同，但是堰倾斜设置，在这一点上与实施例2不同。对与实施例2相同的部件标注相同的符号，省略重复说明。

在图8中，台阶差15c在油封部件15的滑动面15b中沿周向断续设置。在未设置有台阶差15c的部分中，高压流体侧的台面部15d以规定的宽度向低压流体侧的槽部15e侧(径向外侧)突出，由突出部形成了堰15f。堰15f以台面部15d(径向内侧)侧位于下游侧的方式从槽部15e侧(径向外侧)向台面部15d(径向内侧)侧倾斜设置。

因此，高压流体侧的台面部15d呈接近如从侧面观察链轮的齿形那样的形状的形状(齿的部分沿周向倾斜的形状。)。并且，低压流体侧的槽部15e在周向上被堰15f分割成多个，各个槽部15e呈大致平行四边形的形状。

另外，堰15f的数量被设计性地规定，只要有至少一个即可。

堰15f发挥阻挡流体的圆周方向的流动的作用，被堰15f阻挡的流体被吸入到高压流体侧的台面部15d，通过抽吸沟槽20内从正压产生区域20b向内周侧吸入。此时，由于堰15f以台面部15d(径向内侧)侧位于下游侧的方式从槽部15e侧(径向外侧)向台面部15d(径向内侧)侧倾斜设置，因此能够更进一步向内周侧吸入流体。

这样，能够防止流体的圆周方向的逃脱，从而能够实现提高密封性。

如上所述，在实施例3所涉及的密封装置中，除了实施例1的效果之外，还能够更进一步防止流体的圆周方向的逃脱而向高压流体侧吸入流体，从而能够更进一步实现提高密封性。

以上，根据附图对本发明的实施例进行了说明，但是具体的结构并不限于这些实施例，不脱离本发明的宗旨的范围内的变更和追加也包含于本发明中。

例如，在所述实施例中，对将滑动元件用于机械密封装置中的一对旋转用密封环以及固定用密封环中的任一个的例子进行了说明，但是还能够用作一边在圆筒状滑动面的轴向一侧密封润滑油一边与旋转轴一同滑动的轴承的滑动元件。

并且，例如在所述实施例中，作为进行摆动运动的部件对旋转引擎用转子进行了说明，但是并不限于此，还能够适用于进行相同的运动的偏心旋转型压缩机。

并且，例如在所述实施例中，对油封部件沿径向配设有一个的情况进行了说明，但是并不限定于此，例如也可以设置两个以上的多个。而且，也可以在油封部件的径向外侧设置防止工作室6的气体向转子5的内侧进入的气封。

并且，例如在所述实施例中，如台阶差15c的高压流体侧、低压流体侧那样进行了说明，但是并不限定于此，也可以将台阶差15c的高压流体侧设为一侧，将低压流体侧设为另一侧。

并且，相同地，在所述实施例中说明成台面部15d、槽部15e，当时并不限定于此，也可以将台面部15d设为相对高的面，并且将槽部15e设为相对低的向。

并且，例如在所述实施例中，对台面部15d的宽度b与滑动面15b的宽度b之比b/b例如设定成0.5左右的情况进行了说明，但是并不限定于此，例如也可以设定成0.3＜b/b＜0.7的范围。

并且，例如在所述实施例中，对在周向上相邻的抽吸沟槽20以位于上游侧的抽吸沟槽20的正压产生区域20b与位于下游侧的抽吸沟槽20的气蚀形成区域20a在径向上重叠的方式配设的情况进行了说明，但是并不限定于此，例如也可以使相邻的抽吸沟槽20在周向上分开。

符号说明

1-旋转引擎，2-转子机壳，2a-旋轮线内周面，3-侧机壳，4-转子容纳室，5-转子，6-工作室，7-偏心轴，7a-偏心轮，8-内齿轮，9-固定齿轮，10-径向密封件，11-侧密封件，12-角密封件，15-油封部件，15a-o型圈槽，15b-滑动面，15c-台阶差，15d-台面部，15e-槽部，15f-堰，16-油封槽，17-弹性部件，18-o型圈，20-抽吸沟槽，20a-气蚀形成区域，20b-正压产生区域，b-滑动面的宽度，b-台面部的宽度。