JPH03160168A - Reciprocating gas compressor - Google Patents

Reciprocating gas compressor

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JPH03160168A
JPH03160168A JP29694389A JP29694389A JPH03160168A JP H03160168 A JPH03160168 A JP H03160168A JP 29694389 A JP29694389 A JP 29694389A JP 29694389 A JP29694389 A JP 29694389A JP H03160168 A JPH03160168 A JP H03160168A
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piston
cylinder
rod
magnetic bearing
crankshaft
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Hiroaki Shimomura
下村 寛昭
Yukimaru Oota
太田 幸丸
Hiroshi Shinofuji
篠藤 博
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MIKUNI JUKOGYO KK
Japan Atomic Energy Agency
Original Assignee
MIKUNI JUKOGYO KK
Japan Atomic Energy Research Institute
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Abstract

PURPOSE:To completely prevent wear between a piston and a cylinder by providing electromagnetic supporting means above and below the cylinder thus by supporting the piston in a radial direction and positioning the piston high accurately in the center line of the cylinder. CONSTITUTION:A piston 2 is arranged in the inside of a cylinder 1. Further a piston rod 7, cross head 9, connecting rod 10 and a crankshaft 11 are successively connected to a lower part of the piston 2. Also respective active magnetic bearings 3, 4 are arranged above and below the piston 2. Further, a supporting rod 5 and a piston rod 7 are respectively inserted in each of bearings 3, 4. The piston 2 is reciprocated, while holding a fine clearance toward the cylinder 1, by rotating the crankshaft 11. Thus, by utilizing each of bearings 3, 4, the piston 2 is high accurately positioned in the center line of the cylinder, consequently, wear between the piston 2 and the cylinder 1 is completely prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は圧縮機又はポンプに関し、より詳しくは、原子
力工業用各種ガス圧縮機または液体用ポンプ、食品工業
及び各種精密工業用の空気その他のガス圧縮機及び各種
液体用ポンプ、各種可燃性ガスまたは液体用圧縮機また
はポンプ、並びにこれら全ての分野における排気装置ま
たは真空ポンプに関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to compressors or pumps, and more specifically, various gas compressors or liquid pumps for the nuclear industry, air and other compressors for the food industry, and various precision industries. The present invention relates to gas compressors and pumps for various liquids, compressors or pumps for various flammable gases or liquids, and exhaust devices or vacuum pumps in all of these fields.

(従来の技術) 上記産業分野においては被圧縮ガス(又は作動流体)中
に潤滑油が含まれることを避ける必要がある場合が多い
(Prior Art) In the above-mentioned industrial fields, it is often necessary to avoid lubricating oil from being contained in the compressed gas (or working fluid).

このために、ピストンとシリンダとの摺動部に潤滑油を
使用することを避ける構造(いわゆる無給油式ピストン
)を設けたり、あるいは被圧縮ガス中の潤滑油を除去す
るための複雑な設備(各種セパレータ及び活性炭フィル
タ等)を設けたりする必要があった。
For this purpose, structures that avoid the use of lubricating oil in the sliding parts between the piston and cylinder (so-called oil-free pistons) are installed, or complex equipment is installed to remove lubricating oil from the compressed gas. It was necessary to install various separators, activated carbon filters, etc.).

第・4図は現にガス圧縮機等に使用されている無給油ピ
ストンの例を示したものであり、ピストンリングに相当
する黒鉛等の充填材入りテフロンリングは金属リングに
密着させ、更に周囲にラビリンスを設ける場合が一般的
である。通常のピストンリングでは、その内面に流体の
圧力が作用してリングを拡張するため、ピストンリング
とシリンダとの間の接触圧を高め、気密作用を高める一
方、摩耗を促進するが、図に示す無給油ピストンの例で
は摩耗の促進を防止するため、テ7ロンリング及び金属
リングは切欠きを設けずピストン本体に密着させている
。二のように、無給油式ピストンの場合、シリンダ自面
を高度に平滑にすると同時にピストン又はピストンリン
グの材質に自己潤滑性の高い高分子化合物(ポリイミド
樹脂、弗素樹脂等)に耐摩耗性を向上させる充填材を分
散させたもの等が使用された。更に、摩耗量を減少させ
るために、平均ピストン速度を極力低くする等の対策が
用いられた。平均ピストン速度の減少は圧縮機の大型化
を招くと共に往復部分の質量増加による振動の増加は避
けられなかった。
Figure 4 shows an example of an oil-free piston that is currently used in gas compressors, etc. A Teflon ring filled with graphite or other filler, which corresponds to a piston ring, is placed in close contact with a metal ring, and the surrounding area is Generally, a labyrinth is provided. In a normal piston ring, fluid pressure acts on its inner surface to expand the ring, which increases the contact pressure between the piston ring and the cylinder, increasing the airtight effect and promoting wear, but this is shown in the figure. In the example of an oil-free piston, in order to prevent acceleration of wear, the Te7ron ring and the metal ring are not notched and are brought into close contact with the piston body. In the case of an oil-free piston, as shown in 2, the cylinder surface is made highly smooth, and at the same time, the material of the piston or piston ring is made of a highly self-lubricating polymer compound (polyimide resin, fluororesin, etc.) with wear resistance. A material containing a dispersing filler to improve the quality of the product was used. Furthermore, measures such as reducing the average piston speed as much as possible were used to reduce the amount of wear. The decrease in average piston speed led to an increase in the size of the compressor, and an increase in vibration due to the increase in mass of the reciprocating part was unavoidable.

他の従来技術として、ピストンをその下部のピストン棒
及びその上部に延長した支持ロッド4こよて機械的に支
持し、ピストンとシリンダとの接触を避ける方法がある
。この方法によればピストンとシリンダとの接触は避け
ることができるが、支持ロッド等の機械的支持部に潤滑
油を使用することは避けられない。また、機械的支持部
の半径方向支持精度は数十ないし数百ミクロン程度であ
るのに対して、ピストンとシリンダとの間隙はそれ以上
とすることが必要なため、間隙部でのガス漏洩が比較的
大きく、効率の増加は容易でない。
Another conventional technique is to mechanically support the piston by a piston rod at its lower part and a support rod 4 extending at its upper part to avoid contact between the piston and the cylinder. According to this method, contact between the piston and the cylinder can be avoided, but the use of lubricating oil on mechanical supports such as support rods is unavoidable. In addition, while the radial support accuracy of the mechanical support part is on the order of tens to hundreds of microns, the gap between the piston and cylinder needs to be larger than that, so gas leakage in the gap is difficult. It is relatively large and efficiency cannot be easily increased.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、小型軽量で
あり、内部漏洩が少なく、回転速度の犬輻な上昇が可能
なガス圧縮機を提供することを目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention solves the problems of the prior art described above, and provides a gas compressor that is small and lightweight, has little internal leakage, and is capable of rapidly increasing the rotational speed. With the goal.

(課題を解決するための手段) 本発明においては、シリンダ内で往復運動するピストン
を能動式磁気ベアリングによってシリンダの中心に保持
し、両者間に極めて僅少な間隙(IDJIm若しくはそ
れ以下)を保持することによって上記目的を達成してい
る。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, a piston reciprocating within a cylinder is held at the center of the cylinder by an active magnetic bearing, and an extremely small gap (IDJIm or less) is maintained between the two. This achieves the above objectives.

(作用) 本発明においては、シリンダの内部で往復運動するピス
トンをシリンダの上部(又は側部)及び下部の一方若し
くは両方に設置した能動式磁気ベアリング(位置センサ
ー、電磁石及びこれを制御する電子回路からなる装置)
によって、ピストンの半径方向位置を磁力(吸引力)に
よって支持、制御し、ピストンの半径方向位置をシリン
ダに接触しないように制御する。具体的には、ピストン
又はピストン棒等の半径方向位置をピストン軸に垂直な
面内において互いに90’隔たった位RCx.y方向)
で電気磁気的、静電容量式又は光学的センサーで検出し
、設定位置(通常はシリンダ中心線)からの偏差を電気
的に増幅、演算してx,y方向に相対する電磁石の電流
をそれぞれ増減制御することによってピストンをシリン
ダ中心線上に保持する。なお、ピストン位置の精度は、
演算増幅器の増幅度(ゲイン)によって広範囲に調節で
きる。
(Function) In the present invention, an active magnetic bearing (position sensor, electromagnet, and electronic circuit that controls it) has a piston that reciprocates inside the cylinder and is installed at one or both of the upper (or side) and lower parts of the cylinder. (device consisting of)
The radial position of the piston is supported and controlled by magnetic force (attractive force), and the radial position of the piston is controlled so as not to contact the cylinder. Specifically, the radial positions of the pistons or piston rods are spaced apart from each other by 90' in a plane perpendicular to the piston axis RCx. y direction)
The deviation from the set position (usually the cylinder center line) is detected by an electromagnetic, capacitive, or optical sensor, and the deviation from the set position (usually the cylinder center line) is electrically amplified and calculated to determine the current of the electromagnets facing each other in the x and y directions. The piston is held on the cylinder center line by controlling the increase and decrease. The accuracy of the piston position is
It can be adjusted over a wide range by changing the amplification degree (gain) of the operational amplifier.

(実施例) 実施例l 第1図は本発明の圧縮機のシリンダ部及びクランク軸部
の断面を示す図である。
(Example) Example 1 FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a cylinder portion and a crankshaft portion of a compressor of the present invention.

シリンダ(1)の内部にはピストン(2)が設けられ、
通常の圧縮機と同様に、ピストン(2)の下部にはピス
トンロッド(7)が固着され、更にクロスヘッド(9)
、コネクティングロッド(1G)及びクランク軸(!l
)が連結されている。また、ピストン(2)の上部には
支持ロッド0)が固着されている。シリンダ(+)内に
は2つの能動式磁気ベアリング0),(4)がピストン
0)の上下に設けられており、支持ロンド(5)及びピ
ストンロッド(7)が各々磁気ベアリング(3).(4
)に挿入されてピストン(2)が半径方向において支持
される。シリンダ(1)内には、更に、磁気ペアリング
(3),(0の内側に隣接して仕切り板(6).(8)
が設けられている。支持ロッド0)及びピストンロッド
(7)は、磁気ベアリングの磁力を作用させるために磁
性材料によって作製され且つ磁気ベアリング(3).(
4)に対して僅かの間隙をもつような径に作られている
。この結果、ピストンをシリンダの中心線に対して高精
度に位置させることができ、ピストンとシリンダとの間
の摩擦を完全に除くことができる。このような構造によ
り、ピストン(2)はクランク軸(l1)の回転力を受
けてシリンダ(1)との間に微妙な間隙を保ちながら往
復運動する。本図において、上部に配置した磁気ベアリ
ング(3)に作用する荷重は比較的小であるが、下部磁
気ベアリング({)に作用する荷重は、コネクティング
ロッド(10)からクロスヘッド(9)を介して作用す
る水平分力(荷重)が付加されるため、上部に比較して
より大きな支持力を要する。
A piston (2) is provided inside the cylinder (1),
Similar to a normal compressor, a piston rod (7) is fixed to the bottom of the piston (2), and a crosshead (9)
, connecting rod (1G) and crankshaft (!l
) are connected. Further, a support rod 0) is fixed to the upper part of the piston (2). Inside the cylinder (+), two active magnetic bearings 0) and (4) are provided above and below the piston 0), and the support rod (5) and the piston rod (7) are connected to the magnetic bearings (3). (4
) to support the piston (2) in the radial direction. Inside the cylinder (1), there are also partition plates (6), (8) adjacent to the inside of the magnetic pairings (3), (0).
is provided. The support rod 0) and the piston rod (7) are made of magnetic material in order to act on the magnetic force of the magnetic bearing, and the magnetic bearing (3). (
4) The diameter is made so that there is a slight gap between the two. As a result, the piston can be positioned with high accuracy with respect to the center line of the cylinder, and friction between the piston and the cylinder can be completely eliminated. With this structure, the piston (2) receives the rotational force of the crankshaft (l1) and reciprocates while maintaining a delicate gap between it and the cylinder (1). In this figure, the load acting on the upper magnetic bearing (3) is relatively small, but the load acting on the lower magnetic bearing ({) is transmitted from the connecting rod (10) through the crosshead (9). Since a horizontal force (load) acting on the upper part is added, a larger supporting force is required compared to the upper part.

ピストン(2)と仕切り板(6).(8)との間に形威
される空間の両方又はいずれか一方は、その端部に゛設
けられた吸入弁及び吐出弁(図示せず)を介して作動流
体のポンプ作用を行う。
Piston (2) and partition plate (6). (8) The working fluid is pumped through a suction valve and a discharge valve (not shown) provided at the ends of the space formed between the pump and the pump.

実施例2 第2図は本発明の別の実施例におけるシリンダ部の断面
を示す。本実施例においては、第1図におけるピストン
(2)の上部の磁気ベアリングが省略され、シリンダの
外周又は内周の側部に磁気ペアリング(3)を配置して
いる。これによって能動式磁気ベアリングによってピス
トンを直接的に支持するようになされている。従って、
ピストンを構或する材料の全てあるいはその一部は鋼材
等の磁性材料(強磁性体)を使用することが必要である
Embodiment 2 FIG. 2 shows a cross section of a cylinder portion in another embodiment of the present invention. In this embodiment, the magnetic bearing on the upper part of the piston (2) in FIG. 1 is omitted, and the magnetic pairing (3) is arranged on the side of the outer or inner circumference of the cylinder. This allows the piston to be directly supported by the active magnetic bearing. Therefore,
It is necessary to use a magnetic material (ferromagnetic material) such as steel for all or part of the material constituting the piston.

また、同様の理由でシリンダ又は磁気ベアリングとピス
トンとの間の隔壁材は非磁性体とし、その厚さは極力薄
くする必要がある。シリンダの厚みが薄い場合には強度
保持が困難となり、これを解決するためには、磁気ペア
リング(3)とピストンの通路間の隔壁を非磁性体とし
、厚みを極力薄くして隔壁の強度を磁気ベアリング自体
に負担させる方法、若しくは磁気ベアリング外周に強度
部材を配置して強度を負担させる方法等が考えられる。
Furthermore, for the same reason, the partition material between the cylinder or magnetic bearing and the piston must be made of a non-magnetic material and its thickness must be as thin as possible. If the thickness of the cylinder is thin, it will be difficult to maintain its strength. Possible methods include a method in which the magnetic bearing itself bears the burden, or a method in which a strength member is placed around the outer periphery of the magnetic bearing to provide the strength.

なお、下部磁気ベアリング(4)に作用する荷重につい
ては、第1図の場合と同様であり、機械的に支持する方
法も考えられる。
Note that the load acting on the lower magnetic bearing (4) is the same as in the case of FIG. 1, and a method of mechanically supporting it is also considered.

第3図は本発明の更に別の実施例におけるシリンダ部の
断面を示す。本実施例は、第1図の実施例に対してピス
トン下側の能動式磁気ベアリングを省略し、従来の機械
式クロスヘッド支持機構を使用して水平方向の比較的大
きな荷重を負担させたものである。このため、クロスヘ
ッド(9)の外周にクロスヘッドガイド(12)が設け
られている。
FIG. 3 shows a cross section of a cylinder portion in yet another embodiment of the invention. This embodiment differs from the embodiment shown in Fig. 1 in that the active magnetic bearing below the piston is omitted and a conventional mechanical crosshead support mechanism is used to bear a relatively large load in the horizontal direction. It is. For this reason, a crosshead guide (12) is provided on the outer periphery of the crosshead (9).

また、本実施例はポンプ作用をピストン下部の空間のみ
で行う単動式であり、作動ガスの漏洩を防止すべくピス
トン下部には二重に仕切り板を設けている。また、図示
していないが、作動ガスが外部に漏洩することを完全に
防止するため下側仕切り板のピストンロンド貢通部には
液封構造を採用し、更に二重仕切り板間の作動ガス中の
油蒸気を除去するためのチャコール7イルタが設けられ
ている。本実施例は、主として経済性の向上を目的1と
したものであるが、クロスヘッドの質量増加による回転
数の制限、クロスヘッド及びクロスヘッドガイド間の潤
滑油使用に伴う不利益を生じる。
Further, this embodiment is a single-acting type in which the pumping action is performed only in the space below the piston, and a double partition plate is provided at the bottom of the piston to prevent leakage of working gas. In addition, although not shown, in order to completely prevent the working gas from leaking to the outside, a liquid seal structure is adopted for the piston rond passage part of the lower partition plate, and the working gas between the double partition plates is A charcoal 7 filter is provided to remove the oil vapor inside. Although the present embodiment is primarily aimed at improving economical efficiency, disadvantages arise due to limitations in rotational speed due to the increased mass of the crosshead and the use of lubricating oil between the crosshead and the crosshead guide.

その他の点については第1図の場合と同様である。The other points are the same as those shown in FIG.

上記の実施例は垂直配置の例であるが、単独シリンダ水
平配置、左右対称水平配置あるいはV型・星型シリンダ
配置とすることも可能である。
Although the above embodiment is an example of a vertical arrangement, it is also possible to use a single cylinder horizontal arrangement, a symmetrical horizontal arrangement, or a V-shaped or star-shaped cylinder arrangement.

それぞれの実施例において、シリンダの上下に設けた仕
切り板の中心部のピストンロツド又は支持ロツド貫通部
の隙間を通過するガス又は液体を減少させる対策として
は、ラビリンス又はスタッフイングボックス(詰物箱)
方式が適当である。特に、前者は非接触であるため摩耗
防止の観点から好ましい。
In each of the embodiments, a labyrinth or stuffing box is used as a measure to reduce gas or liquid passing through the gap between the piston rod or support rod penetrating portion in the center of the partition plate provided at the top and bottom of the cylinder.
The method is appropriate. In particular, the former is preferable from the viewpoint of preventing wear since it is non-contact.

これらの実施例において、コネクテイングロツド及びク
ランク軸等は油潤滑が実際的であるため、微量ながら潤
滑油分がシリンダ内に浸入する可能性がある。従って、
潤滑油分を特に制限する必要がある場合には、下部仕切
り板を二重に設けて、この間のガス等を7イルタを通し
て吸入側に戻すなどの対策が可能である。
In these embodiments, since it is practical to lubricate the connecting rod, crankshaft, etc. with oil, there is a possibility that a small amount of lubricating oil may infiltrate into the cylinder. Therefore,
If it is necessary to particularly limit the lubricating oil content, it is possible to take measures such as providing a double lower partition plate and returning the gas etc. between them to the suction side through the 7-ilter.

また、ピストンとシリンダとの間の隙間の漏洩量を減少
させるために、ピストンの周囲に多段の凹凸を設けたい
わゆるラビリンスピストンを採用することも効果的であ
る。
Furthermore, in order to reduce the amount of leakage in the gap between the piston and the cylinder, it is also effective to employ a so-called labyrinth piston in which multistage unevenness is provided around the piston.

里凰L4 第3図に示す実施例に基づいたヘリウム用圧縮機を用い
て本発明の効果を以下の如く確認した。
Lio L4 The effects of the present invention were confirmed as follows using a helium compressor based on the embodiment shown in FIG.

本実施例においては、周囲に多段の凹凸を設けたラビリ
ンスピストンを採用し、作動ガスの流通による体積効率
低下を防止している。
In this embodiment, a labyrinth piston with multi-stage unevenness around the piston is used to prevent a decrease in volumetric efficiency due to the flow of working gas.

第5図は、ピストン上部の磁気ベアリング位置において
測定した回転数と半径方向振幅の舅係を示すグラフであ
る。図中のX軸及びY軸はそれぞれ磁気ペアリング水平
断面内においてクランク軸方向と互いに4s″隔たった
方向である。図中で回転数約3DOrpm付近に認めら
れるピークは、磁気べアリングの剛性とピストン等を含
む支持対象の質量によって生じる共振点である。また、
回転数の上昇と共に振幅が増大する理由は、磁気ベアリ
ングの剛性を回転数に応じて電子回路によって変化させ
ていること及び加振力が回転数と共に増加することに起
因している。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between rotational speed and radial amplitude measured at the magnetic bearing position at the top of the piston. The X-axis and Y-axis in the figure are respectively 4 seconds apart from the crankshaft direction in the horizontal cross section of the magnetic pairing.The peak observed near the rotation speed of about 3DOrpm in the figure is due to the rigidity of the magnetic bearing. It is a resonance point caused by the mass of the supported object including the piston etc. Also,
The reason why the amplitude increases as the number of rotations increases is that the rigidity of the magnetic bearing is changed by an electronic circuit according to the number of rotations, and the excitation force increases with the number of rotations.

第6a図及び第6b図は、圧カ4 MPsのヘリウムを
作動流体とする回転数1.20Orpmにおけるピスト
ンの振動状況を示す。第6a図は、磁気ベアリング位置
において測定したピストンの水平面内での2次元的振動
軌跡を示すリサジュウ図形でありX軸及びY軸はクラン
ク細方向と互いに45°隔たた方向であり、右下がり方
向がクランクの回転面方向、右上がり方向がクランク軸
方向である。第6b図は振動変位の時間変化を示す。こ
れらからピストンの水平面内での振幅はクランク回転面
方向が大であり、最大振幅は±20jm程度であること
が判かる。
6a and 6b show the vibration state of the piston at a rotation speed of 1.20 rpm using helium at a pressure of 4 MPs as the working fluid. Figure 6a is a Lissajou diagram showing the two-dimensional vibration locus of the piston in the horizontal plane measured at the magnetic bearing position. The direction is the direction of the rotating surface of the crank, and the direction upward to the right is the direction of the crankshaft. FIG. 6b shows the change in vibration displacement over time. It can be seen from these that the amplitude in the horizontal plane of the piston is large in the direction of the crank rotation surface, and the maximum amplitude is about ±20jm.

第7図は、回転数1.00(lrpmにおける実流量(
風量)及び体積効率と昇圧値の関係を示す測定結果であ
る。
Figure 7 shows the actual flow rate at a rotational speed of 1.00 (lrpm).
These are measurement results showing the relationship between air volume), volumetric efficiency, and pressure increase value.

第5〜第7図から明らかなように、従来型の無給油式ピ
ストン式圧縮機の回転数が約300rpm程度であった
のに対して、本実施例の圧縮機は最高120Orpmの
運転が可能であった。往復動部分の軽量化によって更に
高速運転が可能である。また、ピストンの半径方向振幅
(シリンダ中心線に対して)は最大40JIm p−p
以下であった(第S図及び第6図参照)。更に、圧縮機
の体積効率(体積とピストン押し除け量の比)は、ピス
トンとシリンダとの間隙加工精度が比較的低い(+50
n程度)場合でも、定格設計点(吸入圧力: 46k!
/Cm’,吐出圧力: 4Skt/cm”)において7
0%程度であり、加工精度を高めることによって更に向
上することができる。
As is clear from Figures 5 to 7, the rotation speed of the conventional oil-free piston compressor was approximately 300 rpm, whereas the compressor of this embodiment can operate at a maximum of 120 rpm. Met. By reducing the weight of the reciprocating parts, even higher speed operation is possible. Also, the radial amplitude of the piston (with respect to the cylinder center line) is up to 40JIm p-p
It was as follows (see Figure S and Figure 6). Furthermore, the volumetric efficiency (ratio of volume to piston displacement) of the compressor is relatively low due to the gap processing accuracy between the piston and cylinder (+50
n), even if the rated design point (suction pressure: 46k!
/Cm', discharge pressure: 7 at 4Skt/cm")
It is about 0%, and can be further improved by increasing the processing accuracy.

(発明の効果) 以上のように、本発明においてはピストンのX,y方向
に関する半径方向位置センサー、演算増幅器及び電磁石
を用いた能動式磁気ペアリングでピストンを高精度にシ
リンダ中心線に位置させ、ピストンとシリンダとの間に
極めて僅少な間隙を保?しているので、ピストンとシリ
ンダとの摩耗が完全に除去されエネルギ損失を極小にす
ることができる。このため、従来の■無給油式ピストン
式圧縮機に比較して、回転速度の大幅な上昇が可能とな
り、装置の小型化、軽量化が実現できるのみならず、保
守作業の大幅な軽減が実現できる。更に、ピストンとシ
リンダ間の隙間を極めて僅少にできるため、流体の内部
漏洩による体積効率低下を避けることができる。また、
保守を殆ど必要としないため、放射性物質を含むガスの
使用に際して発生する放射線被曝を大幅に減少できるな
どの効果がある。また、圧縮機(ポンプ)の密封化も可
能であり、放射線ガス等の外部漏洩の防止もできる。
(Effects of the Invention) As described above, in the present invention, the piston is positioned on the cylinder center line with high precision by active magnetic pairing using a radial position sensor, an operational amplifier, and an electromagnet in the X and Y directions of the piston. , maintain an extremely small gap between the piston and cylinder? This completely eliminates wear between the piston and cylinder, minimizing energy loss. Therefore, compared to conventional lubricant-free piston compressors, it is possible to significantly increase rotational speed, which not only makes the equipment smaller and lighter, but also significantly reduces maintenance work. can. Furthermore, since the gap between the piston and the cylinder can be made extremely small, a decrease in volumetric efficiency due to internal leakage of fluid can be avoided. Also,
Since it requires almost no maintenance, it has the effect of significantly reducing radiation exposure that occurs when using gas containing radioactive substances. Furthermore, it is possible to seal the compressor (pump) and prevent leakage of radiation gas and the like to the outside.

なお、保守を殆ど要しない本発明は、天然ガス輸送、L
PG圧縮用等の用途の場合の如き厳しい自然環境または
狭い船内環境等においても大きな利益をもたらすことが
期待できる。
The present invention, which requires almost no maintenance, is suitable for natural gas transportation, L
It can be expected to bring great benefits even in harsh natural environments or narrow shipboard environments, such as in applications such as PG compression.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

til図〜第3図は、本発明の圧縮機のシリンダ第4図
は、従来の無給油ピストンの部分断面図であり、 第5図は、第31!7に示す実施例におけるピストンの
半径方向振幅と回転数との関係を示すグラフであり、 第6a図及び第6b図は、第3図に示す実施例における
ピストンの回転数1j00rpmにおける振動状況を示
すグラフであり、 第7図は、第3図に示す実施例における体積効率及び実
風量と昇圧値との関係を示すグラフである。 (主要部分の符号の説明) 1一一一シリンダ  2−一一ピストン3.4−−一磁
気ベアリング 5−一一支持ロッド 6.8−−一仕切り板 7−一一ピストンロッド 9−一一クロスヘッド 10−−−コネクティングロッド 第3 図 第4 図 第7図 g/sec
Figures 3 to 3 show the cylinder of the compressor of the present invention. Figure 4 is a partial sectional view of a conventional oil-free piston, and Figure 5 shows the radial direction of the piston in the embodiment shown in No. 31!7. 6a and 6b are graphs showing the vibration state at a piston rotation speed of 1 j00 rpm in the example shown in FIG. 3, and FIG. 7 is a graph showing the relationship between amplitude and rotation speed. 4 is a graph showing the relationship between volumetric efficiency, actual air volume, and pressure increase value in the example shown in FIG. 3. FIG. (Explanation of symbols of main parts) 1-11 cylinder 2-11 piston 3.4--1 magnetic bearing 5-11 support rod 6.8--1 partition plate 7-11 piston rod 9-11 Crosshead 10 --- Connecting rod 3 Figure 4 Figure 7 g/sec

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、シリンダの上部及び/又は下部に電気磁気的支持手
段を設けてピストンを径方向において支持すべくなされ
たことを特徴とする往復動式圧縮機。
1. A reciprocating compressor characterized in that electromagnetic support means are provided at the upper and/or lower part of the cylinder to support the piston in the radial direction.
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