CN105814311B - 活塞环和使用它的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供同时解决压缩机用活塞环的密封性能的确保和由滑动部接触压力的平衡引起活塞环的磨损降低的双方的活塞环和使用它的压缩机，为了解决上述问题，活塞环在其开口部设置有在活塞环高度方向上阶梯形重叠的第一开口部和在活塞环的半径方向上以唇形重叠的第二开口部，上述第一开口部的端部在上述加压侧具有使得上述活塞环的内周与外周连通的第一开口槽，上述第二开口部的端部在上述非加压侧具有使得唇形重叠而使得上述活塞环的内周不与外周连通的第二开口槽，在上述活塞环外周设置有与上述第一开口槽连通但不与上述第二开口槽连通的圆周槽，由此，能够不产生活塞环的性能降低地实现滑动面的磨损降低。

Description

活塞环和使用它的压缩机

技术领域

本发明涉及活塞环和使用它的压缩机，特别涉及不使活塞环的性能降低地减少磨损的压缩机。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，有日本实公平1-7888号公报(专利文献1)。在该公报中，记载有在不供油式流体压缩机中使用的活塞环的活塞环开口部下侧设置唇结构而防止活塞环开口部的流体泄漏的结构。

此外，在日本实开昭59-21067号公报(专利文献2)中，公开有为了防止内燃机用的活塞环的磨损而在活塞环外周面设置圆周槽、设置将压力从内周面导向外周面的圆周槽的孔而使接触压力平衡的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实公平1-7888号公报

专利文献2：日本实开昭59-21067号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1对使活塞环的滑动部接触压力平衡的结构未有记载，活塞环的磨损降低成为问题。

此外，专利文献2未说明活塞环的开口部为怎样的形状或相对于开口部、圆周槽怎样设置。图32表示普通的内燃机的活塞环的结构例。如图32所示，一般内燃机用的活塞环为铸铁等金属制，开口形状为直线(straight)开口72(图32a)或者斜形的切角开口73(图32b)，由于气缸和环为同种金属所以热膨胀差小，能够将开口间隙设定为几十微米。此外，因为是内燃机用所以在活塞环周围存在油，其结果是，包括开口部在内的开口部附近的泄漏并不那么大，开口部的形状对性能没有影响。认为由此未对活塞环的开口部的详细情况进行说明。但是，特别是在用于不供油式压缩机的情况下，由于活塞环为树脂制结构，为了使得活塞环不会因运转中的温度而被撑起，需要几毫米的开口宽度、也就是内燃机的活塞环开口宽度的几十倍，需要减少开口部的泄漏。以图33的a、b示意地表示与图32对应的、往复式不供油压缩机中使用的活塞环的开口部的情形。如图33所示，图33的开口76、77比图32的开口72、73大。另外，图3所示的阶梯形(阶梯式切削加工)的开口的情况下也成为相同的关系。因此，在往复式不供油压缩机的情况下，在减少开口部的泄漏的基础上构成活塞环外周面的圆周槽成为问题。

本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于提供不产生来自活塞环开口部的泄漏引起的性能降低而使磨损减少的压缩机。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，例如采用发明所要求的范围内记载的结构。本发明包括多个解决上述问题的方案，举其一例为一种压缩机，其包括气缸、活塞和安装在该活塞上的、将上述气缸内的加压侧与非加压侧之间密封的活塞环，所述压缩机利用活塞对气缸内的流体进行压缩而生成压缩流体，其特征在于：上述活塞环在其开口部设置有在活塞环高度方向上阶梯形重叠的第一开口部和在活塞环的半径方向上以唇形重叠的第二开口部，上述第一开口部的端部在上述加压侧具有使得上述活塞环的内周与外周连通的第一开口槽，上述第二开口部的端部在上述非加压侧具有通过使得唇形重叠而使得上述活塞环的内周不与外周连通的第二开口槽，在上述活塞环外周设置有与上述第一开口槽连通但不与上述第二开口槽连通的圆周槽。

发明的效果

根据本发明，能够提供不产生性能降低地实现活塞环滑动面的磨损降低的压缩机。

附图说明

图1是表示往复式压缩机的概略结构的图。

图2是表示在现有的活塞安装有活塞环的截面形状的图。

图3是表示活塞环的一般的开口形状(阶梯式切削加工)的图。

图4是表示图3的A-A截面的图。

图5是设置有现有的唇形的活塞环的平面图和侧面图。

图6是自内径侧观看图5时的活塞环立体图。

图7是表示现有的唇部密封的情形的图。

图8是表示现有的活塞环外周的滑动面磨损后的情形的图。

图9是表示图7的B-B截面的图。

图10是表示图7的C-C截面的图。

图11是表示图7的D-D截面的图。

图12对现有技术中的活塞环的接触压力平衡进行说明的图。

图13是表示实施例1的活塞环的结构的图。

图14是说明实施例1的圆周槽引起的接触压力平衡的图。

图15是表示实施例2的活塞环的结构的图。

图16是表示实施例2的活塞环的结构的图。

图17是表示实施例3的活塞环的结构的图。

图18是表示实施例4的活塞环的结构的图。

图19是表示实施例5的活塞环的结构的图。

图20是表示实施例6的活塞环的结构的图。

图21是表示实施例7的活塞环的结构的图。

图22是表示实施例8的活塞环的结构的图。

图23是表示实施例9的活塞环的结构的图。

图24是表示实施例10的活塞环的结构的图。

图25是表示实施例10的活塞环的结构的图。

图26是表示实施例10的活塞环的结构的图。

图27是表示实施例11的活塞环的结构的图。

图28是表示组装有实施例12的气缸内的活塞环的活塞状态的图。

图29是表示组装在实施例12的活塞的两个活塞环的相对位置关系的图。

图30是图28的活塞环的局部截面图。

图31是表示实施例12的活塞环的结构的图。

图32是表示内燃机的活塞环的结构例的图。

图33是表示不供油往复式压缩机用活塞环的结构例的图。

图34是表示对实施例13的活塞环的圆周槽深度进行高精度加工的结构例的图。

具体实施方式

首先，使用附图说明成为本发明的前提的、往复式压缩机的结构和现有的活塞环结构。

图1是表示往复式压缩机的概略结构的图。在图1中，(A)表示整体结构图，(B)表示压缩机主体的放大图。在图1，箱体1上配置有电机2和压缩机主体3，通过安装在未图示的电机皮带轮的皮带4，压缩机皮带轮5旋转，曲轴6的旋转通过连接棒7而往复式地被变换，活塞8进行往复运动，由此，从吸气消音器11吸入大气后被压缩的空气从压缩机主体排出口12通过未图示的配管流至箱体1。此处，安装在活塞8的活塞环9具备将气缸内的加压侧与非加压侧之间密封的功能。此外，压缩机主体在不供油往复式压缩机的情况下无润滑地进行压缩，因此活塞环9和导向环10利用四氟乙烯树脂等树脂制造。

图2是表示在活塞8安装有活塞环9的状态的截面形状的图。在不供油式压缩机的情况下，活塞环9为四氟乙烯树脂制等，因此与供油式的金属环不同，环没有弹性。因此，在活塞环9的内径侧设置背面间隙，此外，气缸内压力Pc从原本存在的活塞环上表面间隙被导向活塞环9的背面，由此将活塞环9按向气缸13内面，由此防止在活塞环9与气缸13滑动面间的泄漏。

另一方面，活塞环9为在开口部被割开的一体形状，通过具有开口部而能够组装在活塞上。此外，精心地设计开口部的结构，以在压缩时不从开口部发生泄漏。最一般的开口形状为图3所示的阶梯形(阶梯式切削加工)的开口部14、15。在这种情况下，虽然没有直接从上方穿透的泄漏通路，但是图3的A-A截面如图4所示那样从背面穿透开口下部而产生泄漏通路，发生图中的箭头所示的泄漏，因此性能降低，这成为问题。

与此相对，具有图5、图6所示那样的、在活塞环下侧的开口部设置唇形而减少泄漏的活塞环(例如，参照专利文献1)。即，在图5中，图5(A)表示组装活塞环时成为下侧(气缸内的非加压侧)的面，还表示活塞环侧面的开口部形状。此外，图5(B)同样表示成为上侧(气缸内的加压侧)的面。在以下的说明中，上侧、下侧是在将活塞环组装至活塞时表示气缸内的加压侧或者非加压侧。该活塞环的上侧的开口部如图5(B)所示那样为阶梯形，下侧如图5(A)所示那样为唇形。图6是自下侧的内径侧观看作为下侧开口部的唇开口部和作为上侧开口部的阶梯形开口部时的立体图。如图5、6所示，唇开口部由活塞环的半径方向的内侧的唇部件21和外侧的唇承接部22构成。

图7表示唇部件21从内径侧受到压力而与唇承接部22接触密封的情形。图8表示与活塞环外周的气缸的滑动面磨损δ、开口部25扩展至极限的情形。此时的活塞环外周磨损量为极限磨损量δ(即，开口分离时的磨损量)。

图9～11是表示图7的B-B～D-D截面的图，表示对于图4所示的活塞环开口、从活塞环的任一开口部均不从活塞环背面产生泄漏通路。即，图9表示图7的B-B截面，被唇部件21密封。此外，图10表示图7的C-C截面，被唇部件21和唇承接部22密封。此外，图11表示图7的D-D截面，仍然被唇部件21和唇承接部22密封。

此外，该活塞环的唇形如图7所示那样、唇前端21a比唇根部21b细。其结果是，在活塞环9的外周磨损而开口扩大时，唇前端21a能够容易地变形，从而唇前端21a与唇承接部22接触而获得密封性。

接着，使用图12，对活塞环的接触压力平衡进行说明。图12表示现有的没有圆周槽的情况下的活塞环的压力平衡。在活塞环9的背面，气缸内压Pc发挥作用。另一方面，活塞环滑动面的上端为气缸内压力Pc、下端为大气压，因此滑动面的压力分布如图示那样成为三角形状的压力分布。其结果是，活塞环滑动面的平均压力P1成为将区域I的压力除以滑动面而得到的值。在这种情况下，P1＝Pc/2。因而，如果相对于滑动面的接触压力大，则滑动面的磨损也大，因此如何使相对于滑动面的接触压力降低成为问题。

这样，通过采用图5、图6所示那样的在开口部具有唇形的活塞环，能够防止来自活塞环的开口部的泄漏，进一步，使相对于活塞环的滑动面的接触压力降低，实现活塞环滑动面的磨损降低成为问题。

以下，使用附图说明用于解决上述问题的本发明的实施例。

实施例1

图13是表示本实施例的活塞环30的结构的图。在图13中，在活塞环30，在活塞环的外周(与气缸的滑动面)设置有圆周槽33。以圆周槽33位于活塞环高度的中央情况为例进行表示。此处，活塞环高度是指相对于活塞环的与气缸的滑动面平行的方向，活塞环的半径方向是指活塞环厚度。

圆周槽33的图中右侧端部与活塞环上侧(气缸内的加压侧)的上侧开口槽34连通，以容易地将活塞环背接触压力或者气缸内压力导向圆周槽。另外，也可以在圆周槽33设置孔，以引导背接触压力。这样设置孔的结构在以下说明的其它实施例中也相同。此外，圆周槽33的相反侧(图中左侧)的端部设置至活塞环的唇承接部32一侧的下侧开口槽35附近但是不与下侧开口槽35连通。其结果是，不从活塞环背面另外加工连通孔地从上侧开口槽34向圆周槽33引导气缸内的压缩空气。另一方面，因为圆周槽33的相反侧不与下侧开口槽35连通，所以能够防止圆周槽内的空气泄漏而性能降低。

接着，图14是说明圆周槽33引起的接触压力平衡的图。在图14中，如上所述，气缸内压力Pc被导向圆周槽33。因而，圆周槽33的上方的压力以Pc为一定地发挥作用，成为以槽的下端为Pc而活塞环的下端成为大气的滑动接触压力分布。在这种情况下，圆周槽33的上方与活塞环背面的压力Pc平衡。而且，将区域II的压力除以滑动面而得到的值P2成为本实施例的滑动面接触压力，与图12所示的现有的滑动面接触压力P1的关系成为P2<P1，利用本实施例实现接触压力的降低。另外，图14以圆周槽的下端成为活塞环高度的1/2的方式描绘，在这种情况下，判断为P2＝P1/2，能够将接触压力降低至1/2。

此处，圆周槽33作为深度方向上宽度为一定的槽(矩形)构成。因此，即使环外周磨损，圆周槽33的也被保持为一定，因此圆周槽33的上方能够稳定地实现接触压力的平衡。

这样，根据本实施例，在活塞环设置避开开口部的圆周槽，能够不产生开口部的泄漏导致的性能降低地进行活塞环的接触压力平衡，能够使活塞环滑动面的磨损减轻。

此外，本实施例的活塞环30的开口部的形状如图13所示那样，唇前端31a和唇根部31b的厚度为大致相同的尺寸，各自的接触面呈大致同心圆地构成。其结果是，具有如下特征：在活塞环30的外周磨损而下侧开口槽35扩大的情况下，因为唇部件31与唇承接部32为大致同心圆，所以唇部件31不需要使得前端变形地进行密封，使唇承接部32的背面滑动移动即可，相对于现有结构那样的点接触成为线接触，因此接触长度长，即使唇前端31a粗也能够容易地获得开口部的密封性能。

此外，具有如下特征：通过使唇前端31a厚，即使在图8所示那样活塞环磨损而开口裂开的情况下也能够提高唇前端部附近的强度。

如上所述，本实施例作为活塞环为如下结构：在活塞环的开口部设置有在活塞环高度方向上阶梯形重叠的第一开口部(阶梯形开口部)和在活塞环的半径方向上以唇形重叠的第二开口部(唇开口部)，上述第一开口部的端部具有在活塞环的半径方向的内外连通的第一开口槽(上侧开口槽34)，上述第二开口部的端部具有通过使得唇形重叠而在活塞环的半径方向的内外不连通的第二开口槽(下侧开口槽35)，在上述活塞环外周设置有与上述第一开口槽连通且不与上述第二开口槽连通的圆周槽。换言之，上述圆周槽的一端与上述第一开口槽连通，另一端形成至上述第二开口槽的跟前。或者，上述圆周槽避开上述第二开口槽而设置在上述活塞环的外周。

此外，本实施例作为压缩机为如下结构：包括气缸、活塞和安装在该活塞上的、将上述气缸内的加压侧与非加压侧之间密封的活塞环，所述压缩机利用活塞对气缸内的流体进行压缩而生成压缩流体，其特征在于：上述活塞环在其开口部设置有在活塞环高度方向上阶梯形重叠的第一开口部和在活塞环的半径方向上以唇形重叠的第二开口部，上述第一开口部的端部在上述加压侧具有使得上述活塞环的内周与外周连通的第一开口槽，上述第二开口部的端部在上述非加压侧具有通过使得唇形重叠而使得上述活塞环的内周不与外周连通的第二开口槽，在上述活塞环外周设置有与上述第一开口槽连通且不与上述第二开口槽连通的圆周槽。由此，能够提供能够不降低密封性能而减少活塞环滑动面的磨损来实现长寿命的压缩机。

实施例2

接着使用图15、16对本实施例涉及的活塞环的结构进行说明。另外，对与实施例1相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在本实施例中，如图15所示，使圆周槽33在活塞环高度方向上的高度向下侧、即非加压侧降低，在存在下侧开口槽35的活塞环高度间形成圆周槽33。由此，如利用图14说明的那样，圆周槽33的下端降低，由此圆周槽33的上方的压力Pc一定的接触压力平衡的范围增加，因此能够进一步实现接触压力降低。此外，在上部开口部设置有连结上侧开口槽34与圆周槽33的连通槽36，进一步简化加工。其结果是，将圆周槽33设置至下侧开口槽35的附近，因此能够进一步降低开口部的接触压力。

此外，在唇部件强度成为问题的情况下，也可以如图16所示那样，使得圆周槽的右端止于上侧开口槽34附近。由此，能够确保唇部强度。

如上所述，本实施例通过令圆周槽在活塞环高度方向上的高度小于下侧开口槽的高度，并进一步设置与圆周槽和上侧开口槽连通的连通槽，能够进一步实现接触压力的降低。

实施例3

接着使用图17对本实施例涉及的活塞环的结构进行说明。另外，对与实施例1、2相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在本实施例中，如图17所示那样，圆周槽33-2与图15一样地以将活塞环高度方向向下侧降低而降低平均接触压力的方式构成。此外，在上侧开口部设置有圆周槽33-1。设置有圆周槽33-1与上侧开口槽34连通、将圆周槽33-1与33-2之间连通的连通槽37。其理由为：在活塞环高度高的活塞环的情况下，仅利用圆周槽33-2时，由于圆周槽33-2的上方的活塞环高度高，所以存在圆周槽33-2的上方的压力不成为Pc一定的可能性，因此通过设置圆周槽33-1，使圆周槽33-2的上方的压力为Pc一定。由此，利用活塞环高度高的活塞环也能够有效地实现接触压力的降低。另外，也可以在圆周槽33-1或圆周槽33-2、作为引导压力的结构设置从圆周槽到达活塞环背面的孔。此外，在本实施例中圆周槽为两个，也可以设置更多的圆周槽，实现接触压力的进一步的均匀化。

如上所述，本实施例为如下的压缩机：在活塞环设置有多个圆周槽，加压侧的圆周槽的两端与上侧开口槽连通，非加压侧的圆周槽不与下侧开口槽连通，利用连通槽将加压侧圆周槽与非加压侧圆周槽间连接或者在非加压侧圆周槽设置从该圆周槽连通至背面的孔，由此，利用活塞环高度高的活塞环也能够有效地实现接触压力的降低。

实施例4

接着使用图18对本实施例涉及的活塞环的结构进行说明。另外，对与实施例1至3相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在本实施例中，如图18所示，圆周槽33的深度E1相对于活塞环的极限磨损量δ成为E1＞δ。另外，极限磨损量δ表示图8所示的、获得可密封唇接触长度的极限时的滑动面磨损量。

其结果是，在活塞环的寿命期间，能够稳定地实现接触压力降低而实现活塞环的磨损降低。此外，在进行维护时能够通过确认活塞环的圆周槽33的深度来确认活塞环的磨损状况，其结果是能够把握维护时间。

实施例5

接着使用图19对本实施例涉及的活塞环的结构进行说明。另外，对与实施例1至4相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在本实施例中，如图19所示，为了表示圆周槽的位置，在令圆周槽33的上方的高度、即从活塞环的加压侧面至圆周槽的加压侧端为止的高度为h4，令下方的高度、即从活塞环的非加压侧面至圆周槽的非加压侧端为止的高度为h5时，圆周槽位置为h4>h5，即，令圆周槽的位置比活塞环高度的中心低。由此，能够使得图14所示的区域II进一步变小、使滑动面的接触压力进一步变小。

实施例6

接着使用图20对本实施例涉及的活塞环的结构进行说明。另外，实施例1至5相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在本实施例中，如图20所示，在活塞环开口部的下方厚度h1比上方厚度h2小的情况下而唇部件的刚性小的情况下，圆周槽33的位置与唇厚度相应地向下方偏移。因此，在这种情况下，成为h4＞h5，接触压力能够更加降低。

实施例7

接着使用图21对本实施例涉及的活塞环的结构进行说明。另外，对与实施例1至6相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在本实施例中，如图21所示那样，以圆周槽33的深度E1比唇承接部厚度T1小的方式构成。其结果是，不会槽底破损而从圆周槽33发生泄漏，能够实现接触压力降低。

实施例8

接着使用图22对本实施例涉及的活塞环的结构进行说明。另外，对与实施例1至7相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在本实施例中，如图22所示，以使得唇承接部厚度T1比唇厚度T2厚的方式、即T1>T2地构成。这种情况下的槽深度E2能够比图21所示的槽深度E1大。即E2>E1，能够将容许磨损量δ设定得大。即，具有能够延长活塞环的更换寿命的优点。

实施例9

接着使用图23对本实施例涉及的活塞环的结构进行说明。另外，对与实施例1至8相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在本实施例中，如图23所示，设置有从圆周槽连通至背面的连通孔、即将圆周槽的槽底与活塞环的半径方向的内侧连通的连通孔39。其结果是，在滑动面产生磨损粉末的情况下，能够从圆周槽内向背面排出，能够使得圆周槽不堵塞，能够实现接触压力降低。

实施例10

在本实施例中，对活塞环的制造方法进行说明。

作为制造上述的实施例中的活塞环的工序，首先，在不供油往复式压缩机的情况下，因为无润滑地进行压缩，所以将四氟乙烯树脂等树脂倒入模具而形成管，加工成圆周形的环。接着，利用刀具等对开口部和唇部进行加工。之后，在环外周部对圆周槽进行加工。即，圆周槽需要使得一端与上侧开口槽连通、使得另一端形成至下侧开口槽的跟前，因此，需要以开口部为基准进行圆周槽的加工，需要在开口部加工之后进行圆周槽加工。

圆周槽的加工主要具有两种加工方法。一个是如图24所示那样令圆周槽两侧开始点为圆弧的情况。在该加工中，能够在刀具中使用T型插床，沿活塞环外周令插床钻铣切入深度为E而以槽深度E进行加工。在这种情况下，虽然下侧开口槽35与圆周槽的端部的距离L1随着运转中的活塞环外周的磨损而增加，但是具有加工速度快的优点。

另外，如图25所示，通过令圆周槽33的高度h3与T型插床的刀具厚度h6相同，即通过令圆周槽的宽度与槽加工用的刀具的刃厚相同，能够通过一次的转动进行加工，因此能够以更加短的时间进行加工。

另一种是如图26所示那样以使得圆周槽38的端部的深度方向形状相对于活塞环圆周面成为直角的方式进行加工的情况。在该加工中，能够通过抵在活塞环外周的立铣刀进行加工。该方法的特征在于：即使活塞环外周磨损，下侧开口槽35与圆周槽的端部的距离L2也不变，能够实现开口部的稳定的接触压力降低，实现磨损防止。本加工方法与使用T型插床的情况相比虽然加工速度慢，但是具有上述特征。

实施例11

接着，使用图27说明本实施例的结构。在图27中，活塞环的形状为图3所示的阶梯式开口形状。加压侧开口15和非加压侧开口14分别从活塞环的内周侧连通至外周侧。在本实施例中，在使用板40作为将活塞环的外周侧与内周侧的连通隔断的部件这点上具有特征。在本实施例中，在内周侧沿活塞环内周面组装有由作为薄板的钢板等构成的板40。在图27的例子中，将板40卷绕约1.5圈，不过长度并不止于此。在本实施例的情况下，由于板40的存在，以图4的箭头表示的泄漏通路被隔断。在该结构中，能够通过设置与加压侧开口15连通、与非加压侧开口14不连通的圆周槽33而使环的背接触压力平衡，能够实现滑动面的接触压力降低。当然，在对活塞环的圆周槽考虑中也能够应用到实施例10为止的技术。

另外，板40并不限定于金属，也可以由树脂或橡胶等构成，实质上能够以非加压侧的开口从环内周侧连通至外周侧的方式构成即可。

此外，本活塞环在组装于活塞之前难以进行上下的区分，不过为了获得本功能需要将开口与圆周槽33相连通的一侧作为加压侧开口15组装在上方。

实施例12

接着，使用图28至图31说明本实施例的结构。图29表示组装在活塞50的活塞环53、54的相对的位置关系，开口错开180度地组装。图30是图28的活塞环53的以F-F表示的局部的截面的图，是从活塞的上方表示的图。

首先对本实施例中的活塞50、气缸60与活塞环53、54的关系进行说明。在本实施例中，活塞50由具有滑动性的树脂构成，以能够与耐热性的气缸直接接触地滑动，因此不具有图1(B)所示的导向环10。在该结构中，气缸60与活塞50以即使在运转中的温度也具有若干间隙的方式构成，以使得气缸60与活塞50不会由于运转中的温度上升而闭锁。在这种情况下，如图28、图30所示那样，运转中的负载方向间隙δ负载小至极限，作为反负载方向间隙的δ反负载变大。此外，活塞环53、54设置上下两个，各个活塞环53、54的开口不具有加压侧和非加压侧，为直形开口。此外，加压侧的活塞环53如图30所示那样以利用在活塞的环槽内形成的旋转阻止部件57使得活塞环53的开口55总位于负载方向的方式构成。此外，下方的活塞环54同样以利用未图示的下侧环的旋转阻止部件使得开口56位于与活塞环53相反的反负载方向的方式构成。

该结构中的开口部的泄漏通路即如图30的泄漏通路58所示那样，开口55为直形、开口的宽度大，也由于活塞50的第二环岸部51与气缸内面的间隙δ负载小，所以能够使得泄漏通路58的面积非常小地构成，能够减少来自开口部的泄漏。下方的环54也一样，由活塞裙52、气缸内面的间隙δ反负载和开口围成的流路成为泄漏通路。虽然δ反负载比δ负载大，δ负载<δ反负载，但是开口位于相反方向，活塞环54部的压力被活塞环53挤压，因此能够比活塞环53部低，活塞环54部的泄漏也小。

这样，在该结构中，能够构成由活塞环53、54和活塞50构成的小的泄漏通路，能够构成泄漏少的压缩机。图31构成与这样构成的活塞环的直形开口部55连通的圆周槽33。在这样构成的活塞50和活塞环53、54的情况下，即使具有直接与非加压侧相通的泄漏流路，泄漏也非常少，因此能够通过构成与各个环的开口连通的圆周槽来不增加来自开口部的泄漏而使活塞环53、54的背压平衡，降低滑动面的接触压力。

图32以70、71表示内燃机中使用的活塞环的例子，开口形状以开口72、73表示。该环在容许开口部的泄漏的设备中当然能够使用，压缩机中也能够使用。图33表示设定为相对于图32所示的环开口间隙大的开口76、77，以使得开口部在用于不供油式压缩机中使用的情况下不会由于热膨胀而撑起。对于这些开口形状，如果应用本实施例当然也能够实现泄漏减少和滑动面接触压力降低。

此外，在图31记载设置有与加压侧活塞环53的开口55的两侧连通的圆周槽33的例子，当然仅与一侧连通也能够获得相同的效果。

此外，在压缩机的排出压力小的情况下和将吸入侧的压力导入曲轴箱内、将背压施加于活塞的压缩机的情况下等，环的加压侧与非加压侧的压力差小，开口部的泄漏变小，使环开口部位于负载方向的必要性变小。在这种情况下，即使不设置图30所示的环的旋转阻止部件57，开口部的泄漏也少，因此仅通过在旋转自如地设置的活塞环设置圆周槽而使环的背压平衡，能够实现滑动接触压力的降低。

此外，能够以将在具有旋转阻止部件的活塞环设置有圆周槽的结构的环设置多个、在各个环逐渐降低环背压的方式构成。进一步，还能够以将在不具有旋转阻止部件的环设置有圆周槽的结构的环设置多个、在各个环逐渐降低背压的方式构成。

实施例13

本实施例对高精度地加工圆周槽的方法进行说明。圆周槽深度是左右环的容许磨损量的重要的尺寸。在深度参差不齐的情况下，在环外周发生磨损而在浅的部分槽消失的情况下，环的加压侧压力不被引导至从槽消失的部分不连通至开口的范围的槽内，在该范围内不能实现背压平衡，其结果是，滑动面接触压力上升，该部分的磨损增加。

因此，高精度地加工槽深度是重要的，使用图34对高精度地进行加工的方法进行说明。在图34中，承接夹具80使得环承接部81以气缸尺寸确保圆度地做好准备。环30将81插入至承接夹具80的承接面，使用按压夹具82从内侧均匀地按压环30的方式设置。

其结果是，环30的外周成为以气缸内径尺寸确保圆度的状态。另一方面，刀具83相对于环承接面81高精度地被定位。因此，能够通过相对于承接面81的中心决定刀具83的轨迹，从环外周高精度地加工圆周槽33的深度E，能够防止部分的磨损增加。

另外，在图34中例示了令刀具为T型插床的例子，还能够使用同样的夹具、利用立铣刀等进行加工。

此外，本发明并不限定于上述的实施例，而包括各种各样的变形例。例如，上述的实施例为了将本发明说明得容易明白而进行了详细的说明，但是并不一定限定于包括所说明的所有结构。此外，能够将一个实施例的结构的一部分替换到另一个实施例的结构，此外，还能够在一个实施例的结构中加入另一个实施例的结构。此外，能够对各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、替换。

此外，本发明不仅能够对应于活塞环由四氟乙烯树脂等树脂材料制造的不供油往复式压缩机，而且还能够对应于将大气直接吸入的通用压缩机和对一次升压后的空气进行升压的升压用压缩机(升压压缩机)等。此外，压缩的气体不仅能够对应于空气，而且还能够对应于氮气等空气以外的气体压缩用的气体压缩机。

附图标记的说明

1…箱体；2…电机；3…压缩机主体；4…皮带；5…压缩机皮带轮；6…曲轴；7…连接棒；8…活塞；9…活塞环；10…导向环；11…吸气消音器；12…排出口；13…气缸；14、15、25…开口部；21、31…唇部件；21a、31a…唇前端；22、32…唇承接部；33、38…圆周槽；34…上侧开口槽；35…下侧开口槽；36、37…连通槽；39…连通孔；40…板；50…活塞；51…活塞的第二环岸；52…活塞的裙；53…加压侧(上方)的活塞环；54…下方的活塞环；55…上方的活塞环的开口；56…下方的活塞环的开口；57…设置在活塞的旋转阻止部件；58…泄漏通路；60…气缸；70、71…内燃机用活塞环；74、75…不供油式往复式压缩机用活塞环；72、76…直形切削开口；73、77…切角开口；80…承接夹具；81…承接夹具的环承接面；82…按压夹具；83…刀具；δ…极限磨损量；E、E1、E2…圆周槽深度；L1、L2…下侧开口槽与圆周槽端部的距离；Pc…气缸内压力；P1、P2…滑动面接触压力；h1、h2、h4、h5…活塞环高度；h3…圆周槽宽度；h6…刀具齿厚；T1…唇承接部厚度；T2…唇厚度。

Claims (16)

1.一种压缩机，其包括气缸、活塞和安装在该活塞上的、将所述气缸内的加压侧与非加压侧之间密封的活塞环，所述压缩机利用活塞对气缸内的流体进行压缩而生成压缩流体，其特征在于：

所述活塞环具有设置在加压侧的第一开口部和设置在非加压侧的第二开口部，在所述第一开口部间形成有第一开口槽，在所述第二开口部间形成有第二开口槽，

在所述第二开口部中内周侧不与外周侧连通，

在所述活塞环外周设置有与所述第一开口槽连通但不与所述第二开口槽连通的圆周槽，

所述第一开口部为内周侧与外周侧连通的阶梯形状，所述第二开口部为内周侧与外周侧重叠的唇形状。

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

在所述活塞环中，所述圆周槽在活塞环高度方向上的高度小于所述第二开口部的高度，

还设置有与所述圆周槽和所述第一开口槽连通的连通槽。

3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

所述活塞环设置有多个所述圆周槽，所述气缸内的加压侧的圆周槽两端与所述第一开口槽连通，所述气缸内的非加压侧的圆周槽不与所述第二开口槽连通，

利用连通槽将所述加压侧圆周槽与非加压侧圆周槽之间连通，或者在非加压侧圆周槽设置从该圆周槽连通至背面的孔。

4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

所述圆周槽的端部深度方向形状为相对于所述活塞环外周面成直角。

5.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

所述圆周槽的深度E₁与所述活塞环的极限磨损量δ为E₁>δ的关系。

6.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

在令从所述活塞环的加压侧面到所述圆周槽的加压侧端的高度为h₄、从所述活塞环的非加压侧面到所述圆周槽的非加压侧端的高度为h₅时，所述圆周槽设置在使得h₄>h₅的位置。

7.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

所述第二开口部由活塞环的半径方向内侧的唇部和外侧的唇承接部构成，所述唇承接部的厚度大于所述唇部的厚度。

8.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

所述圆周槽的宽度与用于槽加工的刀具的刃厚相同。

9.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

所述活塞环设置有将所述圆周槽的槽底与所述活塞环的半径方向内侧连通的连通孔。

10.如权利要求7所述的压缩机，其特征在于：

所述唇部的从前端至根部的厚度相同，与所述唇承接部之间的接触面为同心圆。

11.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

设置有将所述活塞环的外周侧与内周侧的连通隔断的部件。

12.如权利要求11所述的压缩机，其特征在于：

所述第一开口部和所述第二开口部为内周侧与外周侧连通的阶梯形状。

13.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

所述圆周槽为矩形形状。

14.一种活塞环，其特征在于：

在活塞环的加压侧设置有第一开口部，在活塞环的非加压侧设置有第二开口部，

在所述第一开口部间形成有第一开口槽，在所述第二开口部间形成有第二开口槽，在所述第二开口部中内周侧不与外周侧连通，

在所述活塞环外周设置有与所述第一开口槽连通但不与所述第二开口槽连通的圆周槽，

所述第一开口部为内周侧与外周侧连通的阶梯形状，所述第二开口部为内周侧与外周侧重叠的唇形状。

15.如权利要求14所述的活塞环，其特征在于：

所述圆周槽一端与所述第一开口槽连通，另一端形成至所述第二开口槽的跟前。

16.如权利要求14所述的活塞环，其特征在于：

所述圆周槽避开所述第二开口槽设置在所述活塞环的外周。