JP2013181399A - 往復動圧縮機のピストンリング構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、圧縮行程でのシール性を損なうことなく、吸入行程におけるピストン背面側の残圧を要因としたピストンリングの摩耗が防げる往復動圧縮機のピストンリング構造を提供する。
【解決手段】本発明のピストンリング構造は、ピストン2のリング溝4に遊嵌されるピストンリング5に、一端が当該ピストンリング5の内周面に開口し、他端が吸入行程において吸入圧の加わる側面に開口する通路8を設けた。同構成により、ピストン3が吸入行程のときだけ、ピストンリング5の内周面(背面)に加わる圧力、すなわち残圧を、通路を通じて吸入側へ逃がし、ピストンリング5が過度にシリンダ1に押し付けられるのを防ぐ。
【選択図】図2
【解決手段】本発明のピストンリング構造は、ピストン2のリング溝4に遊嵌されるピストンリング5に、一端が当該ピストンリング5の内周面に開口し、他端が吸入行程において吸入圧の加わる側面に開口する通路8を設けた。同構成により、ピストン3が吸入行程のときだけ、ピストンリング5の内周面(背面)に加わる圧力、すなわち残圧を、通路を通じて吸入側へ逃がし、ピストンリング5が過度にシリンダ1に押し付けられるのを防ぐ。
【選択図】図2
Description
本発明は、気体をピストンの往復動によって圧縮する往復動圧縮機のピストンリング構造に関する。
空気など気体を圧縮する往復動圧縮機は、シリンダ内にピストンを往復動可能に収める構造が用いられる。通常、往復動圧縮機では、ピストンとシリンダとの間をシールするために、ピストンの外周面に形成した環状のリング溝内に、ピストンリングを遊嵌することが行われている。
多くのピストンリングは、ガス圧を利用してシールを行う。具体的には、図8,9に示されるようにリングa溝内に遊嵌されたピストンリングbは、ピストンcの圧縮行程、吸入行程に伴う往復動にしたがい、リング溝a内を軸方向へ変位し、圧縮行程、吸入行程毎に、ピストンリングbの側面とリング溝aの側面とが交互に密接する。このとき生じるピストンリングbとリング溝a間の隙間δを通じ、ガス圧がピストンリングbの内周面(背面)に加わる。このガス圧で、ピストンリングbを拡径させて、ピストンリングbの先端をシリンダdの内面に押し付け、ピストンcとシリンダd間をシールする構造としている(特許文献1を参照)。
ところが、ピストンリングbの内周面(背面)へ加わるガス圧は、圧縮行程のときは高いシリンダdでの圧縮ガスをシールするのに十分な役割を果たすものの、吸入行程のときは、シリンダdが吸入圧なので、あまり要求されず、ピストンリングbの摩耗を強いる難点となっている。
すなわち、吸入行程におけるピストンリングbは、吸入圧下でのシールのため、高い押し付け力を必要とせずにシールが行える。しかし、ピストンリングbは、内周面(背面)に圧力、すなわち残圧が加わることによって、過度にシリンダdの内面に押し付けられてしまう。このため、ピストンリングbを過度に摩耗させ、ピストンリングbの寿命を短くさせてしまう難点がある。特に無潤滑式、すなわち潤滑油を用いず、カーボン製やテフロン(登録商標)製のピストンリングを用いた往復動圧縮機は顕著に表れやすい。
そこで、本発明の目的は、圧縮行程でのシール性を損なうことなく、吸入行程におけるピストン背面側の残圧を要因としたピストンリングの摩耗が防げる往復動圧縮機のピストンリング構造を提供することにある。
請求項1の発明は、ピストンのリング溝に遊嵌されるピストンリングに、一端が当該ピストンリングの内周面に開口し、他端が吸入行程において吸入圧の加わる側面に開口する通路を設けたことにある。
同構成により、ピストンが吸入行程のときだけ、ピストンリングの内周面(背面)に加わる圧力、すなわち残圧が、通路を通じて、吸入側へ逃げるようにした。
同構成により、ピストンが吸入行程のときだけ、ピストンリングの内周面(背面)に加わる圧力、すなわち残圧が、通路を通じて、吸入側へ逃げるようにした。
請求項2の発明は、上記目的に加え、さらに簡単な構造や簡単な加工ですむよう、通路には、ピストンリングの圧縮側や吸入側をなす側面に、当該ピストンリングの内周面から外周面に突き抜けるように溝部を形成する構造を用いた。
請求項1の発明によれば、ピストンが吸入行程のときは、ピストンリングの内周面(背面)に加わる圧力、すなわち残圧が、通路を通じて吸入側へ逃げる。これにより、吸入行程のときは、過度にピストンリングがシリンダの内面に押し付けられることはない。
したがって、圧縮行程でのシール性を損なうことなく、吸入行程のピストンの背面側の残圧を要因としたピストンリングの摩耗を防ぐことができ、ピストンリングの寿命を向上させることができる。
したがって、圧縮行程でのシール性を損なうことなく、吸入行程のピストンの背面側の残圧を要因としたピストンリングの摩耗を防ぐことができ、ピストンリングの寿命を向上させることができる。
請求項2の発明によれば、同効果に加え、通路は、ピストンリングの側面に簡単な溝加工を施すだけでよく、簡単な構造ですむ。
以下、本発明を図1〜図7に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図1は往復動圧縮機、例えば無潤滑式の往復動型空気圧縮機の主要部を示していて、図中1は筒形のシリンダ、2は同シリンダ1内に往復動可能に収められたピストンを示す。
ピストン2は、コンロッド3を介して、図示しないクランクシャフトに連結されていて、クランクシャフトが駆動されることによって、シリンダ1内を往復動する。このピストン2の往復動によって、シリンダヘッドに有する吸入バルブ、吐出バルブ(いずれも図示しない)を通じ、外部からシリンダ1内に空気が吸入され、同シリンダ1内で圧縮される(吸入行程、圧縮行程)。
図1は往復動圧縮機、例えば無潤滑式の往復動型空気圧縮機の主要部を示していて、図中1は筒形のシリンダ、2は同シリンダ1内に往復動可能に収められたピストンを示す。
ピストン2は、コンロッド3を介して、図示しないクランクシャフトに連結されていて、クランクシャフトが駆動されることによって、シリンダ1内を往復動する。このピストン2の往復動によって、シリンダヘッドに有する吸入バルブ、吐出バルブ(いずれも図示しない)を通じ、外部からシリンダ1内に空気が吸入され、同シリンダ1内で圧縮される(吸入行程、圧縮行程)。
ピストン2の外周面には、環状のリング溝4が設けられている。本実施形態では二条。これらリング溝4内に、それぞれピストンリング5が遊嵌されている。ピストンリング5は、いずれも図2に示されるように分割したカーボン製やテフロン(登録商標)製のピス小片5aや大片5bを環状に組み合わせた構造が用いられている。ここでは、小片5aは三角形状をなし、大片5bは円弧形をなす。小片5a,大片5bは、図示しないが、いずれもピストン2に収められた付勢具、例えばプッシュロッドで内周面側から外周面側へ付勢される。図2中の6は、そのプッシュロッド端が収まる凹部を示している。
これらピストンリング5の外周面(先端)とシリンダ1の内周面(内面)とが密接され、ピストン2の圧縮行程、吸込行程などで、シリンダ1とピストン2間をシールするようにしている。これらピストンリング5の各部には、ピストン2の吸入行程のとき、同ピストン2の背面側に加わる圧力、すなわち残圧を吸入側に逃がす通路8が設けられている。
通路8は、一端がピストンリング5の内周面(背面)に開口し、他端が吸入行程において吸入圧の加わる側面に開口するように設けられる。ここでは、図2、図3および図5に示されるように通路8は、例えばピストンリング5を構成する各大片5bのうち、圧縮側や吸入側をなす側面6aの複数個所(二個所)に、それぞれ大片5b(ピストンリング5)の内周面から外周面に突き抜けるように直線状の溝部8aを形成した構造が用いられている。溝部8aは、対称的に配置してある。
ちなみに、反対側の側面6bには、ピストンリング5が過度に摩耗が進行したとき、内周面に加わるガス圧を逃がすリリ−フ溝9が設けてある。
このようにピストンリング5に通路8を設けると、圧縮行程でのシール性はそのままに、吸込行程でのピストンリング5の過度な摩耗が防げる。
すなわち、図6に示されるようにピストン2が圧縮行程のときは、ピストンリング5がリング溝4内を変位して、ピストン移動方向後側に配置される側面6bが、リング溝4の側面4bと密接する。
すなわち、図6に示されるようにピストン2が圧縮行程のときは、ピストンリング5がリング溝4内を変位して、ピストン移動方向後側に配置される側面6bが、リング溝4の側面4bと密接する。
このとき、ピストンリング5の内周面側(背面側)は、上記密接によってシールされるから、ピストン2で圧縮される圧縮ガス(圧縮圧)は、ピストン移動方向前側で生じるピストンリング5の側面6aとリング溝4の側面4a間の隙間を通じて、そのままピストンリング5の内周面(背面)へ加わる。この圧縮ガス圧により、ピストンリング5は拡径され、シリンダ1の内面に先端を押し付け、ピストン2とシリンダ1間をシールする。この圧縮圧を利用したシールにより圧縮行程では、十分なシール性が確保される。
図7に示されるようにピストン2が吸入行程のときは、ピストンリング5がリング溝4内を反対側に変位して、ピストン移動方向後側に配置される側面6aが、リング溝4の側面4aと密接する。
このとき、ピストンリング5の内周面側と圧力の低くなる吸入側とは、通路8を通じて連通しているから、ピストン2の背面側のガス圧、すなわち残圧は、生じるピストンリング5の側面6bとリング溝4の側面4b間の隙間、ピストンリング5の内周面側(背面側)、通路8を通じて、圧力の低い吸入側(吸入圧側)へ逃げる。
つまり、吸入行程のときは、圧縮行程とは異なり、ガス圧で、ピストンリング5がシリンダ1の内面に押し付けられることはない。
それ故、圧縮行程でのガス圧を利用したシール性を損なわずに、吸入行程のピストン2の背面側に生ずる残圧を要因としたピストンリング5の摩耗を防ぐことができる。つまり、ピストンリング5の過度の摩耗を防ぎ、ピストンリング5の寿命を向上させることができる。無潤滑式の往復動圧縮機のピストンリング5には有効である。
それ故、圧縮行程でのガス圧を利用したシール性を損なわずに、吸入行程のピストン2の背面側に生ずる残圧を要因としたピストンリング5の摩耗を防ぐことができる。つまり、ピストンリング5の過度の摩耗を防ぎ、ピストンリング5の寿命を向上させることができる。無潤滑式の往復動圧縮機のピストンリング5には有効である。
しかも、通路8は、ピストンリング5の圧縮側や吸入側をなす側面に、内周面から外周面に突き抜ける溝部8aを形成しただけの構造なので、通路8の形成は、ピストンリング5の側面6aに簡単な溝加工を施すだけでよく、簡単、さらには安価な構造ですむ。
なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した一実施形態では、大片に溝部を形成したが、これに限らず、小片に溝部を形成して通路としてもよい。溝部の形状も直線状でなく、他の形状の溝部でも構わない。また一実施形態では、本発明を空気圧縮機に適用したが、他の往復動圧縮機に適用してもよい。
1 シリンダ
2 ピストン
4 リング溝
5 ピストンリング
8 通路
8a 溝部
2 ピストン
4 リング溝
5 ピストンリング
8 通路
8a 溝部
Claims (2)
- シリンダ内に往復動可能に収まるピストンのリング溝内にピストンリングが遊嵌され、圧縮行程、吸入行程における前記ピストンの往復動にしたがい、前記ピストンリングが前記リング溝内を変位して、生じる前記ピストンリングと前記リング溝との間の隙間を通じ、前記ピストンリングの内周面へガス圧を導き、前記ピストンリングをガス圧で前記シリンダの内面に押し付ける往復動圧縮機のピストンリング構造において、
前記ピストンリングに、一端が当該ピストンリングの内周面に開口し、他端が前記吸入行程において吸入圧の加わる側面に開口する通路を設けた
ことを特徴とする往復動圧縮機のピストンリング構造。 - 前記通路は、前記ピストンリングの圧縮側や吸入側をなす側面に、当該ピストンリングの内周面から外周面に突き抜けるように溝部を形成してなることを特徴とする請求項1に記載の往復動圧縮機のピストンリング構造。
Priority Applications (1)
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JP2012043778A JP2013181399A (ja) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 往復動圧縮機のピストンリング構造 |
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CN108799493A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-13 | 安徽共青机电装备制造有限公司 | 一种无油润滑压缩机用活塞环 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6255446A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | スタ−リングエンジンの動力ピストンのシ−ル機構 |
JPH02283965A (ja) * | 1989-04-21 | 1990-11-21 | Riken Corp | 逆流機構付シール装置 |
JP2000352464A (ja) * | 1999-06-11 | 2000-12-19 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 組合せリング及びそれを装着した圧縮機 |
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2012
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CN108799493A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-13 | 安徽共青机电装备制造有限公司 | 一种无油润滑压缩机用活塞环 |
CN108799493B (zh) * | 2018-06-08 | 2020-01-07 | 安徽共青机电装备制造有限公司 | 一种无油润滑压缩机用活塞环 |
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