密封圈
阅读：922发布：2020-05-12
专利汇可以提供密封圈专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且将在圆周的一处具有缝隙的截面为方形的 密封圈 ，以不通过 机械加工 的方式成型，并且，为了使其发挥优异的 密封性 能，通 过热 塑性 树脂 组成物来注射成型，并且，作为成型时的形状为非正圆形的缝隙敞开状态，在使用状态下缩颈为正圆形来使用。，下面是密封圈专利的具体信息内容。
1.一种密封圈，具备在圆周的一处具有缝隙（5）的圆环状的整体形状，具有圈主体（1）和第1凸部（21）、第2凸部（22），前述第1凸部（21）、第2凸部（22）被从该圈主体（1）的第1端部（11）、第2端部（12）在周向上延伸状地附设，其特征在于，
借助热塑性树脂组成物，一体地形成上述缝隙（5）呈敞开状态的圆环状整体形状，并且，上述敞开状态的上述圈主体（1）构成为，相对于上述缝隙（5）的中央点（P5），在180°±
30°的范围内存在曲率半径（R13）为最大尺寸的部位（13），设定成，从该最大尺寸的部位（13）分别向上述第1端部（11）、第2端部（12），随着在周向（M1）（M2）上接近，曲率半径（R1）（R2）减小，在上述第1凸部（21）和第2凸部（22）相互重合的缝隙闭合状态下，整体形状呈正圆形。
2.如权利要求1所述的密封圈，其特征在于，
前述热塑性树脂组成物的弯曲弹性率为1500MPa以上、6000MPa以下。
3.如权利要求1或2所述的密封圈，其特征在于，
将向对象部件的滑动接触面（26）（27）的表面的算术平均粗糙度（Ra）设为 0.1以上、2以下。
4.如权利要求1至3中任一项所述的密封圈，其特征在于，
上述圈主体（1）的横截面形状为矩形，上述第1凸部（21）和第2凸部（22）为，将上述圈主体（1）的矩形的横截面用分割线（L21）二分的横截面形状，
在上述第1凸部（21）和第2凸部（22）相互重合的缝隙闭合状态下，在上述第1凸部（21）和第2凸部（22）的对应面（23）（24）相互间具有间隙。
密封圈
技术领域
[0001] 本发明涉及密封圈。
背景技术
[0002] 以往，众所周知有如下密封圈，前述密封圈具有在圆周的一处具有缝隙的大致圆环状的整体形状，具有圈主体、从该圈主体的两端部向周向突出的第1凸部和第2凸部，进行压缩机的可动涡旋和壳体之间的密封，其材质主要使用聚四氟乙烯（PTFE）（例如，参照专利文献1、专利文献2）。
[0003] 专利文献1 : 日本特开2007－247526号公报。
[0004] 专利文献2 : 日本特开平8－276508号公报。
[0006] 因此，以往的密封圈有如下缺点，耗费机械加工等的加工工时，材料损耗多有发生，制造成本也较高。另一方面，也可以通过注射成型来制造，但该情况下，作为接缝产生开口部，在将接缝对合时，可能会有圈不为正圆而密封性不够的情况。
发明内容
[0007] 因此，本发明是一种密封圈，具备在圆周的一处具有缝隙的圆环状的整体形状，具有圈主体和第1凸部、第2凸部，前述第1凸部、第2凸部被从该圈主体的第1端部、第2端部在周向上延伸状地附设，借助热塑性树脂组成物，一体地形成上述缝隙呈敞开状态的圆环状整体形状，并且，上述敞开状态的上述圈主体构成为，相对于上述缝隙的中央点，在180°±30°的范围内存在曲率半径为最大尺寸的部位，设定成，从该最大尺寸的部位分别向上述第
1端部、第2端部，随着在周向上接近，曲率半径减小，在上述第1凸部和第2凸部相互重合的缝隙闭合状态下，整体形状呈正圆形。
1端部、第2端部，随着在周向上接近，曲率半径减小，在上述第1凸部和第2凸部相互重合的缝隙闭合状态下，整体形状呈正圆形。
[0008] 此外，使用前述热塑性树脂组成物的弯曲弹性率为1500MPa以上、6000MPa以下的树脂组成物。
[0009] 此外，将向对象部件的滑动接触面的表面的算术平均粗糙度Ra设为0.1以上、2以下。
[0010] 此外，上述圈主体的横截面形状为矩形，上述第1凸部和第2凸部为，将上述圈主体的矩形的横截面用分割线二分的横截面形状，在上述第1凸部和第2凸部相互重合的缝隙闭合状态下，在上述第1凸部和第2凸部的对应面相互间具有间隙。
[0012] 图1是具体地例示涉及本发明的密封圈的用途的压缩机剖视图。
[0013] 图2表示本发明的一实施方式，是表示使用部位的放大剖视图。
[0014] 图3是缝隙敞开状态的俯视图。
[0015] 图4是（将后方部位部分省略地图示的）缝隙敞开状态的主视图。
[0016] 图5是缝隙敞开状态的要部放大俯视图。
[0017] 图6是缝隙敞开状态的要部放大主视图。
[0018] 图7是缝隙闭合状态的俯视图。
[0019] 图8是缝隙闭合状态的主视图。
[0020] 图9是缝隙闭合状态的要部放大俯视图。
[0021] 图10是缝隙闭合状态的要部放大主视图。
[0022] 图11是要部的截面的说明图。
[0023] 图12是要部的截面说明图，（A）是分割线的截面说明图，（B）是图6的B－B截面说明图。
[0024] 图13是图6的C－C剖视图及各种变形例的剖视图。
[0025] 图14是图10的E－E剖视图及表示各种变形例的剖视图。
[0026] 图15是表示使用状态的要部放大剖视图。
[0027] 图16是用于说明不同的实施例的要部剖视图。
[0028] 图17是用于说明第1凸部的尺寸公差不合适的情况下的不利情况而表示的使用状态的要部放大剖视图。
[0029] 图18是用于说明第1凸部的尺寸公差不合适的情况下的不利情况而表示的使用状态的要部放大剖视图。
具体实施方式
[0030] 以下，基于图示的实施方式对本发明进行详细说明。
[0031] 如图3～图6所示，涉及本发明的密封圈S具有在圆周的一处具有缝隙5的圆环状的整体形状。并且，该密封圈S具有圈主体1、第1凸部21、第2凸部22，前述圈主体1占据比360°稍小的中心角度，前述第1凸部21、第2凸部22被从圈主体1的第1端部11和第2端部12在周向上延伸状地附设。
[0032] 在图1和图2中表示使用状态，例示被应用于空调用的压缩机2的涡旋式压缩机构3的情况。
[0033] 涡旋式压缩机构3主要由固定涡旋6和可动涡旋7等构成，前述固定涡旋6以与壳体4在壳体4的上方紧贴的方式配置，前述可动涡旋7啮合于固定涡旋6。在壳体4上，在与可动涡旋7的下表面（背面）7A相对的平面部4A处凹设有密封槽4B，在该密封槽4B上装入有本发明的密封圈S。
[0034] 密封圈S将可动涡旋7的背面7A、及壳体4的平面部4A之间密封（seal），形成背压空间。（另外，图2是图1的Y部的放大图。）并且，如图3～图6所示，利用热塑性树脂组成物，一体地形成缝隙5呈敞开状态的整体形状。在图3中，箭头F表示注射成型时熔融树脂的注入方向，附图标记10是注入口（残痕）部，即使用（省略图示的）切削刃尽可能漂亮地切断，也有可能残留形成微小突部，为了精加工，也可以进行研磨等机械加工。但是，除了这样的注入口残痕部10以外，能够省略机械加工，设置注射成型面。
[0035] 作为适合将本发明的密封圈S注射成型的热塑性树脂组成物，可以举聚醚砜树脂（PES树脂）组成物为例。在注射成型品中有不易产生所谓的毛边的优点，进而，有如下优点，热膨胀率较低，从模具取出后的收缩性较低，密封圈S的尺寸也维持为高精度，能够省略前述的机械加工。
[0036] 并且，如图3所示，利用聚醚砜树脂组成物等热塑性树脂组成物，一体地形成缝隙5呈敞开状态的整体形状，但从注塑模具取出的、缝隙5呈敞开状态的密封圈S的圈主体1，在与缝隙5相反的一侧具有曲率半径R13为最大尺寸的（最大尺寸的）部位13，并且，设定成，从该最大尺寸的部位13分别向第1端部11、第2端部12，随着在周向M1、M2上接近，曲率半径R1、R2逐渐减小，第1端部11、第2端部12的曲率半径R11、R12为最小尺寸，进而，（为较小的突出尺寸的）第1凸部21、第2凸部22的外周面的曲率半径与前述R11、R12相同。
[0037] 另外，前述曲率半径R13、R1、R2、R11、R12如图3所示，设为从中心点O1至圈主体1的外周面的尺寸。
[0038] 进而，对前述最大尺寸的部位13追加说明，在图3的俯视图中，敞开状态的圈主体1在相对于缝隙5的中央的点（中心点）P5在180°±30°的范围内，存在最大尺寸的部位13。即，如图3所示的θ为30°，在2θ＝60°的范围内配设有最大尺寸的部位13。该最大尺寸的部位13的中心角度在1°～60°的范围内选择即可。（另外，在图3中，L0是表示包括中央点P5的直径的线。）这样，模具的腔的形状、尺寸、及、从其中取出的密封圈S（参照图3）设定成，其外周缘形状为如下非正圆形，在相对于缝隙5的180°相反的一侧的±θ（＝±30°）的范围内，配设曲率半径R13为最大尺寸的部位13，从该部位13朝向缝隙5曲率半径逐渐减小。
[0039] 在使用状态，即如图2所示地被装配于密封槽4B的状态中，第1凸部21和第2凸部22相互重合，呈缝隙闭合状态，但在缝隙敞开状态下是上述非正圆形，由此伴随着弹性变形，呈从中心点O1为相同半径R0的正圆形，相对于如图2所示的密封槽4B的径向外侧的内壁面14紧密接触。从缝隙敞开状态（图3）向缝隙闭合状态（图7）变形时，进行变形，使得最大尺寸的部位13的最大曲率半径减小，第1端部11、第2端部12侧几乎不变形。因此，如图7所示的前述曲率半径R0与图3所示的端部11、12的曲率半径R11、R12相等。
[0040] 圈主体1的横截面形状为矩形。在本发明中，“矩形”定义为，显然包括如图2所示的正方形、长方形，进而，还包括如图11所示那样从基本矩形G将一角部15用倾斜状直线L15来倒角的形状，并且，虽省略图示，但包括将上述一角部15以外的余下的角部的一部分或全部进行较小倒角的多边形，并且，还包括正方形或长方形的4个角部中的至少一个具有小圆角部（小アール部）的形状。
[0041] 在图2所示的使用状态中，具有第1滑动接触面26和第2滑动接触面27，前述第1滑动接触面26与可动涡旋7的背面7A等的（可动侧）被密封平面P1滑动接触，前述第2滑动接触面27与密封槽4B的内壁面14等的（固定侧）被密封内周面P2滑动接触。在受压时被推压至由正交状的被密封平面P1、被密封内周面P2形成的拐角部8。
[0042] 但是，本发明采用聚醚砜树脂组成物等热塑性树脂组成物，由此有如下优点，即使将如图2等所示横截面设置为正方形、长方形（省略倒角），也不发生在涡旋运动中密封圈S的一角部15嵌入背面7A和平面部4A的间隙9中等不利情况。但是，考虑压力、温度、运动速度、工作方向等、流体的特性等使用条件苛刻的情况，有时也优选地形成图11等所示的倒角部16。对设置成倒角16的横截面形状追加说明，如图11所示，从由双点划线表示的基本矩形G借助倾斜状直线L15将一角部15进行倒角。（在图11中例示了C倒角。）接着，第1凸部21和第2凸部22在图12、图13（A）、图14（A）、图15、图16（A）所示的实施例中，是用倾斜状直线进行二分的五边形和三角形。即，第1凸部21是图11所示的留有基本矩形G的3个角部17、18、19的五边形的横截面形状，此外，第2凸部22是三角形的横截面形状，具有倾斜状的对应面23、24来对应。
[0043] 此外，如图11所示，圈主体1的横截面形状为从基本矩形G借助倾斜状直线L15将一角部15进行C倒角的五边形的情况，在图13（B）、图14（B）所示的实施例中，在第2凸部22设置成具有倒角部16的梯形。并且，将其底面作为对应面24，使其与第1凸部21的倾斜状的对应面23相对。另外，在图14（B）中，如实线所示，也可以将对应面23、24设置成与倒角部16平行，但优选地设置成在该图中如双点划线所示的非平行。（此时第2凸部22不是梯形。）接着，在图13（C）和图14（C）所示的实施例中，第1凸部21的形状与已述的图13（B）、图14（B）相同，但第2凸部22设置成在顶部具有小圆角部35的三角形的截面形状。此外，关于对应面23、24，与已述的图13（B）、图14（B）相同。
[0044] 此外，在图14（D）所示的实施例中表示，在图14（C）中说明的小圆角部35也可以变为弧状凹部34。除此以外，与图14（D）相同。换言之，与在图14（B）中具有直线的倒角部16相对，在图14（C）（D）中，设置曲线状的倒角。
[0045] 接着，在图16中表示各种实施例，图16（A）再次揭示与已述的图14（A）相同的横截面形状，图16（B）将第1凸部21和第2凸部22的形状（三角形）设定成大致相同。此外，在图16（A）（B）中，与第2凸部22的横截面形状为直角等腰三角形相对，如图16（C）（D）所示，优选地将横截面形状设置为不等边三角形。以上，图16（A）（B）（C）（D）为，对应面23、24（在横截面形状中）为直线。
[0046] 此外，在图16（E）所示的实施例中，第1凸部21的横截面形状为，将长方形或正方形的切口部16A在一角部处切口地形成，第2凸部22设为嵌合于该切口部16A的长方形或正方形的横截面形状，对应面23、24的横截面为L字形。
[0047] 此外，在图16（F）所示的实施例中，第1凸部21的横截面形状为，将四分之一圆状等曲线凹状切口部16B在一角部处切口地形成，第2凸部22是在该切口部16B处嵌合的横截面为四分之一半圆状等的扇型，对应面23、24是横截面为圆弧状曲线。
[0048] 另外，图16（E）和（F）所示的两实施例的中间的切口部的形状也是自由的（省略图示）。进而，也有以下优选的情况，将如图14（C）或（D）所示的小圆角部35、弧状凹部34，在图16的各实施例的第2凸部22的直角顶部处形成。
[0049] 并且，如图7～图10所示，在第1凸部21和第2凸部22相互重合的缝隙闭合状态中，将第1凸部21和第2凸部22的横截面各部尺寸设定成不超出图11所示基本矩形G的尺寸公差。
[0050] 相对于沿（图12（A）所示的）分割线L21的倾斜状的对应面23的径向尺寸H23、轴向尺寸Ｔ2（3 参照图12（B）），将沿图12（A）所示的分割线L21的倾斜状的对应面24的径向尺寸H24、轴向尺寸Ｔ24设定为相同或稍小。
[0051] 即，在第1凸部21和第2凸部22相互重合的缝隙闭合状态下，在使重合的第1凸部21、第2凸部22的滑动接触面26、27与基本矩形G一致的情况下，设定第1凸部21和第2凸部22的截面形状和尺寸（参照图14、图15、图16），使得对应面23、24相互间形成间隙。
[0052] 在本发明中，通过热塑性树脂组成物的注射成型能够进行制造，所以能够将尺寸公差（用模具的腔的级）容易地设定成H24≦H23、Ｔ24≦Ｔ23。
[0053] 图17或图18为，在假如设定成H24＞H23、Ｔ24＞Ｔ23的情况下产生不利情况的说明图。即，在使用状态下，密封圈S被按压至由被密封平面P1和被密封内周面P2形成的拐角部8，此时第2凸部22与两面P1、P2紧密接触，但第1凸部21仅某一面发生抵接，产生外部泄漏间隙K1、K2，在箭头M10、M20方向上产生流体泄漏。
[0054] 在本发明中，将该图17、图18那样的不利情况通过以下方法来防止，（如前所述）设定成H24≦H23、Ｔ24≦Ｔ23，第1凸部21和第2凸部22构成为，在相互重合的缝隙闭合状态下，不从基本矩形G超出，并且，在对应面23、24处有间隙。
[0055] 进而，如图15所示，优选地，将第1凸部21和第2凸部22设定成，在与图11的基本矩形G的四边重合（一致）的情况下，沿分割线L21的对应两面，即对应面23和对应面24的间隙尺寸ε最大，将其最大间隙尺寸ε0设定成10μm以上且 100μm以下。即，优选地设定成10μm≦ε0≦ 100μm。若超过上限值，则流体泄漏急剧增加。
[0056] 这样，处于缝隙闭合状态，并且，将第1凸部21和第2凸部22设定成，以与基本矩形G的四边重合的方式，沿分割线L21的对应两面23、24的间隙尺寸ε为最大的状态下，最大间隙尺寸ε0为10μm以上且100μm以下，所以能够抑制来自对应两面23、24的泄漏，并且，第1凸部21和第2凸部22不从基本矩形G超出，密封性能也能够进一步提高。
[0057] 回到图2进行说明，可动涡旋7进行涡旋运动，由此滑动接触面26、27向对象部件，即被密封平面P1、被密封内周面P2接触（压接）。并且，如从图3～图10可知，第1凸部21和第2凸部22也具有连接面，形成有滑动接触面26、27。
[0058] 在本发明中，该滑动接触面26、27也是（如前所述）省略机械加工的注射成型面的原样，并且，将基于JIS B 0601测定的其表面的算术平均粗糙度（Ra）设定为0.1～2，使其发挥优异的密封性能和耐磨损性。
[0059] 此外，在本发明中，作为应该注射成型的热塑性树脂组成物，弯曲弹性率为1500MPa以上、6000MPa以下即可，例如，优选为聚砜类树脂组成物，具体为聚醚砜（PES）树脂组成物、聚砜（PSU）树脂组成物、聚苯磺酰(PPSU，polyphenylsulfon)树脂组成物。特别地，弯曲弹性率优选为2000MPa以上、4000MPa以下。
[0060] 此外，作为适合于涉及本发明的密封圈的聚醚砜树脂组成物，为对聚醚砜树脂添加了石墨粉末等具有层状晶体结构的化合物、及／或氟树脂粉末等的聚醚砜树脂组成物。由于这样地添加，容易将特性调整至上述弯曲弹性的范围，作为密封圈的耐磨损性优异，耐热、耐化学性也良好，具有足够的伸长性，装配性及密封性也良好，适合于图1中例示的空调用压缩机等。
[0061] 另外，作为其他热塑性树脂组成物，也可以应用聚芳硫醚类树脂组成物，具体为，对聚苯硫醚（PPS）树脂添加了上述石墨粉末等具有层状晶体结构化合物、氟树脂粉末、及／或玻璃纤维、碳纤维等纤维状充填物的聚苯硫醚树脂组成物。
[0062] 本发明为，借助热塑性树脂组成物，一体地形成缝隙5呈敞开状态的圆环状整体形状，并且，热塑性树脂组成物的注入口残痕部10以外能够设置为省略机械加工的注射成型面，所以是（从俯视观察）没有重合的部位的形状，模具容易制作，进而，机械加工被（几乎全部或全部）省略，能够减少加工工时，（与以往的需要切削、研磨加工的制法相比）也减少材料损耗，制造成本也能够减少，密封性、耐磨损性良好的密封圈能够保持稳定的高品质，并且能够大量生产。
[0063] 本发明如上所述，密封圈具备在圆周的一处具有缝隙5的圆环状的整体形状，具有圈主体1和第1凸部21、第2凸部22，前述第1凸部21、第2凸部22被从该圈主体1的第1端部11、第2端部12沿周向延伸状地附设，借助热塑性树脂组成物，一体地形成上述缝隙5呈敞开状态的圆环状整体形状，并且，上述敞开状态的上述圈主体1构成为，相对于上述缝隙5的中央点P5，在 180°±30°的范围内存在曲率半径R13为最大尺寸的部位13，设定成，从该最大尺寸的部位13分别朝向上述第1端部11、第2端部12，随着在周向M1、M2上接近，曲率半径R1、R2减小，上述第1凸部21和第2凸部22相互重合的缝隙闭合状态下，整体形状呈正圆形，所以模具制作较为容易的缝隙5呈敞开状态，在第1凸部21和第2凸部22重合的使用状态下呈正圆形，相对于圆形内周面发挥优异的密封性能（密封性）。
[0064] 此外，作为热塑性树脂组成物，使用弯曲弹性率为1500MPa以上、6000MPa以下的热塑性树脂组成物，所以具有充足的伸长性，作为密封圈发挥适合的弹力，与对象面的接触状况也优异，密封性能（密封性）也较优异。并且，能够首次将耐热性、耐化学性、耐磨损性也优异的密封圈通过注射成型来实现实用化。
[0065] 此外，将向对象部件的滑动接触面26、27的表面的算术平均粗糙度Ra设为0.1以上、2以下，所以进一步确保优异的密封性能（密封性）。
[0066] 此外，上述圈主体1的横截面形状是矩形，上述第1凸部21和第2凸部22是将上述圈主体1的矩形的横截面用分割线L21二分的横截面形状，上述第1凸部21和第2凸部22相互重合的缝隙闭合状态下，上述第1凸部21和第2凸部22的对应面23、24相互间具有间隙，所以用图17和图18说明的箭头M10、M20方向的泄漏显著减少。即，第1凸部21和第2凸部22的接口部位的密封性能够改善。并且，通过树脂的注射成型，能够容易且廉价地得到这样的形状的密封圈。
[0067] 附图标记说明1 圈主体
5 缝隙
10 注入口残痕部
11 第1端部
12 第2端部
13 曲率半径为最大尺寸的部位
15 一角部
21 第1凸部
22 第2凸部
23、24 对应面
26、27 滑动接触面
ε 间隙尺寸
ε0 最大间隙尺寸
G 基本矩形
L15 倾斜状直线
L21 分割线
M1、M2 周向
P5 中央点
R1、R2、R13 曲率半径
S 密封圈。
5 缝隙
10 注入口残痕部
11 第1端部
12 第2端部
13 曲率半径为最大尺寸的部位
15 一角部
21 第1凸部
22 第2凸部
23、24 对应面
26、27 滑动接触面
ε 间隙尺寸
ε0 最大间隙尺寸
G 基本矩形
L15 倾斜状直线
L21 分割线
M1、M2 周向
P5 中央点
R1、R2、R13 曲率半径
S 密封圈。
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