CN110094323B - 往复运动压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种往复运动压缩机，包括：沿与形成在气缸的端部的开口部交叉的指定的中心轴延伸设置，并以将驱动力从曲轴机构传递至活塞的方式连接于活塞和曲轴机构的活塞杆；被活塞杆贯穿，且关闭气缸的开口部的端盖；以及防止气缸内的气体从端盖与活塞杆之间的空隙泄漏的杆环部。活塞杆具有形成有包围活塞杆的中心轴的环状的槽部的外周面。杆环部包含嵌入于槽部的内周部和与端盖的内周面滑动接触的外周部。据此，降低通过活塞杆与端盖之间的边界泄漏气体的风险。

Description

往复运动压缩机
技术领域
本发明涉及一种压缩气体的往复运动压缩机。
背景技术
往复运动压缩机(以下称为“压缩机”)使活塞在气缸内往复运动来压缩气缸内的气体。将作为使活塞往复运动的力的曲轴的旋转力传递至活塞的活塞杆贯穿将形成在气缸的下端的开口部封闭的端盖。一般而言，通过活塞杆与端盖之间的边界空间的气体泄漏利用环状的杆密封件来防止(参照日本专利公开公报特开2000-65693号及特开2015-40519号)。杆密封件被形成为杆密封件的内周部按压于活塞杆的外周面。由于杆密封件的内周部压接于活塞杆的外周面，因此，防止气缸内的气体通过杆密封件的内周部与活塞杆的外周面之间的边界而泄漏的情况。
有时杆密封件的内周部与活塞杆的外周面之间产生微小空隙。此时，气体进入杆密封件的内周部与活塞杆的外周面之间的微小空隙，将推出杆密封件。如果气缸内的气体的压力高，则推出杆密封件的力变强，杆密封件的内周部有时从活塞杆的外周面离开一点点。此时，气缸内的高压的气体会通过形成在杆密封件的内周部与活塞杆的外周面之间的微小的间隙而从气缸的内部空间朝向由端盖隔开的邻接空间泄漏。
如果沿活塞杆连续设有多个杆密封件，则从气缸泄漏气体的风险降低。此时，需要在压缩机内形成配设多个杆密封件的区域，因此，压缩机容易在活塞杆的延伸设置方向上变大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有降低气体通过活塞杆(piston rod)与端盖(rearhead)之间的边界泄漏的风险的结构的小型的往复运动压缩机。
本发明一方面所涉及的往复运动压缩机具有生成使活塞在气缸内往复运动的驱动力的曲轴机构，利用在所述气缸内往复运动的所述活塞压缩流入所述气缸内的气体。往复运动压缩机包括：活塞杆，沿与形成在所述气缸的端部的开口部交叉的指定的中心轴延伸设置，并以使所述驱动力从所述曲轴机构传递至所述活塞的方式连接于所述活塞和所述曲轴机构；端盖，被所述活塞杆贯穿，封闭所述气缸的所述开口部；以及杆环部，防止所述气缸内的所述气体从所述端盖与所述活塞杆之间的空隙泄漏。所述活塞杆具有形成有包围所述活塞杆的中心轴的环状的槽部的外周面，所述杆环部包含内周部和外周部，所述内周部被嵌入于所述槽部，所述外周部在所述活塞杆与所述活塞一起沿所述中心轴的延伸设置方向往复运动的期间，与所述端盖的内周面滑动接触。
所述的技术能够让设计者设计出具有降低气体通过活塞杆与端盖之间的边界泄漏的风险的结构的小型的往复运动压缩机。
所述的往复运动压缩机的目的、特征及优点通过以下的详细说明和附图将更加明了。
附图说明
图1是第一实施方式的往复运动压缩机的概略剖视图。
图2是一般的杆密封件的概略立体图。
图3是杆环周围的往复运动压缩机的概略放大剖视图。
图4是第二实施方式的往复运动压缩机的概略剖视图。
具体实施方式
<第一实施方式>
图1是第一实施方式的往复运动压缩机(以下，称为“压缩机100”)的概略剖视图。参照图1说明压缩机100。
压缩机100连接于压缩处理对象的气体流动的吸引流路(未图示)，压缩流入压缩机100内的气体。压缩机100其后向贮存被压缩的气体的蓄压器或与利用被压缩的气体的指定的装置连接的喷出流路喷出压缩处理后的气体。
图1表示作为压缩机100的一部分的气缸110。而且，图1中示出沿铅垂方向延伸的铅垂轴线VAX。气缸110是具有与铅垂轴线VAX大致一致的中心轴的大致圆筒状的部位。铅垂轴线VAX是垂直于形成在气缸110的端部(上端及下端)的开口部的虚拟直线。连接于所述的吸引流路的吸引口111、112以及连接于所述的喷出流路的喷出口113、114形成在气缸110。气缸110的内部空间用于压缩通过吸引口111、112流入的气体。
图1中还表示作为压缩机100的一部分的活塞120和两个端盖131、132。气缸110、活塞120及端盖131、132形成将通过吸引口111、112流入气缸110内气体封在里面的空间。活塞120在气体被封在里面的空间内往复运动并压缩气体。被压缩的气体通过喷出口113、114而向所述的喷出流路送出。
活塞120是被配置在气缸110内且具有与铅垂轴线VAX大致一致的中心轴的圆柱状的部位。活塞120在气缸110内在铅垂轴线VAX的延伸设置方向上往复运动。端盖131封闭形成在气缸110的下端的开口部。端盖132封闭气缸110的上端的开口部。因此，气缸110及端盖131、132形成除吸引口111、112以及喷出口113、114的封闭的空间。如图1所示，气缸110的内周面、活塞120的下表面、端盖131的上表面包围的容积可变空间115形成在气缸110内。吸引口111及喷出口113与容积可变空间115连接。气体通过吸引口111流入容积可变空间115。活塞120从图1所示的位置向下方移动使容积可变空间115缩小，压缩容积可变空间115内的气体。被压缩的气体通过喷出口113向所述的喷出流路排出。在本实施方式中，容积可变空间115作为用于压缩气体的压缩室而被利用。
图1中还示出了作为压缩机100的一部分的曲轴机构140和活塞杆150。曲轴机构140产生用于在气缸110内使活塞120往复运动的驱动力。活塞杆150将曲轴机构140产生的驱动力传递至活塞120。
曲轴机构140被配置在活塞120的下方。曲轴机构140包含曲轴(crankshaft)、连杆(connecting rod)、十字头(crosshead)及筒状的头壳(head case)。曲轴绕垂直于铅垂轴线VAX的旋转轴旋转。连杆连接于曲轴和配置在头壳内的十字头。十字头是具有与铅垂轴线VAX大致一致的中心轴的柱体。头壳只容许沿铅垂轴线VAX的方向的十字头的移位，而不容许水平方向的十字头的移位。在曲轴旋转的期间，连杆以吸收水平方向的曲轴的移位成分的方式改变姿势。因此，曲轴的旋转运动通过连杆、十字头及头壳而转变为十字头的往复运动。活塞杆150从活塞120的下表面向下方延伸，并连接于十字头的上表面。因此，十字头的往复运动通过活塞杆150传递至活塞120。据此，活塞120能够如上所述地沿铅垂轴线VAX往复运动。
活塞杆150的中心轴与铅垂轴线VAX大致一致。在封闭气缸110的下端的开口部的端盖131形成有沿铅垂轴线VAX贯穿设置的贯穿孔。沿垂直于气缸110的下端的开口部的铅垂轴线VAX延伸设置的活塞杆150插通于端盖131的贯穿孔，并连接于曲轴机构140的十字头和活塞120。
通过活塞杆150插通于端盖131的贯穿孔，在活塞杆150的外周面与端盖131的内周面之间形成有环状的边界。当曲轴机构140的曲轴处于上止点时，活塞120达到图1所示的位置。如果曲轴其后从上止点朝向下止点移动，则活塞120朝向端盖131向下方移位。此时，容积可变空间115变小，因此，容积可变空间115内的气体被压缩。结果，容积可变空间115内的气体的一部分被压出到形成在活塞杆150的外周面与端盖131的内周面之间的边界的薄的环状空间。在以往的往复运动压缩机中，为了阻止通过活塞杆150的外周面与端盖131的内周面之间的边界的空隙而压出的气体，使用环状的杆密封件。
如果在所述的压缩机100的结构中使用以往的杆密封件，则杆密封件的外周部被固定在端盖131的内周面，而杆密封件的内周部被压接于活塞杆150的外周面。即，在活塞杆150与活塞120一起往复运动的期间，杆密封件相对于端盖131不进行相对移位而相对于活塞杆150进行相对移位，并滑动接触于活塞杆150的外周面。
<杆密封件所具有的问题>
图2是一般的杆密封件200的概略立体图。参照图2，说明杆密封件200所具有的问题。
杆密封件200包含密封环210和线圈弹簧220。线圈弹簧220在密封环210的整个外周沿密封环210的外周缘延伸设置，向密封环210施加以使密封环210的内径减小的方式使密封环210变形的力。因此，如果活塞杆插通于杆密封件200，则密封环210的内周部被压接于活塞杆的外周面。但是，有时因密封环210的加工精度或其他原因，密封环210的内周部离开活塞杆的外周面，气体流入密封环210的内周部与活塞杆的外周面之间的空隙。一旦气体流入密封环210的内周部与活塞杆的外周面之间的边界，则气体以推出密封环210的内周部的方式作用。结果，密封环210的内周部与活塞杆的外周面之间的空隙越来越大，气体的泄漏量进一步增大。因此，使用以往的杆密封件的密封技术不适于生产高压气体的往复运动压缩机。
为了降低气体泄漏的风险，有时将多个杆密封件沿往复运动压缩机内的活塞杆连续设置。此时，往复运动压缩机需要用于连续设置多个杆密封件的空间。结果，往复运动压缩机在活塞杆的延伸设置方向上变大。
<具有杆环部(rod ring portion)的往复运动压缩机>
如图1所示，压缩机100具备在气体的高压力下也能发挥高的密封性能，防止容积可变空间115内的高压的气体从活塞杆150的外周面与端盖131的内周面之间的空隙泄漏的杆环部160。图1中作为杆环部160示出了3个杆环(rod ring)161。但是，杆环部160可为少于3个的杆环161，也可为超过3个的杆环161。
3个杆环161分别为呈圆环状弯曲的细长的线状部件，被形成为发挥朝向使杆环161的直径变大的方向的作用力。
活塞杆150包含第一杆部151和第二杆部152。第一杆部151从曲轴机构140的十字头向上方延伸设置。第二杆部152是形成有用于将杆环部160固定于活塞杆150的槽部153的部位，位于第一杆部151的上方。即，第二杆部152在第一杆部151与活塞120之间沿铅垂轴线VAX延伸设置。第二杆部152与第一杆部151同径，因此，活塞杆150容易制造。
图1中作为槽部153示出了凹设在第二杆部152的外周面的3个环状槽154。3个环状槽154分别被形成为围绕铅垂轴线VAX。3个杆环161分别被嵌入于3个环状槽154。3个环状槽154在铅垂轴线VAX的延伸设置方向上隔开指定的间隔而形成。因此，分别被嵌入于3个环状槽154的3个杆环161在铅垂轴线VAX的延伸设置方向上隔开指定的间隔而被排列。3个环状槽154的间隔(即，3个杆环161的间隔)可基于活塞杆150的机械强度而被决定。
由于3个杆环161的内周部分别被嵌入于形成在活塞杆150的3个环状槽154，因此，在活塞杆150沿铅垂轴线VAX往复运动的期间，3个杆环161与活塞杆150一起往复运动。即，3个杆环161不会对活塞杆150进行相对移位。另一方面，在活塞杆150与活塞120一起沿铅垂轴线VAX往复运动的期间，3个杆环161对端盖131进行相对移位。
3个杆环161的各外周部从第二杆部152的外周面在第二杆部152的半径方向上位于外侧，并被压接于端盖131的内周面。在活塞杆150与活塞120一起沿铅垂轴线VAX往复运动的期间，3个杆环161的各外周部滑动接触于端盖131的内周面。
图3是杆环161周围的压缩机100的概略放大剖视图。图3中，为了说明向杆环161的力的作用方式而示意性地示出了杆环161及活塞杆150。参照图1至图3说明杆环161。
与利用线圈弹簧210来发挥朝向内侧的作用力的杆密封件200不同，杆环161以发挥朝向外侧的作用力的方式被形成。因此，如果杆环161被安装在活塞杆150，则杆环161的外周部以较强的力被按压于包围杆环161的端盖131。
形成环状槽154的活塞杆150的壁面与杆环161的表面之间的接触力比杆环161的外周部与端盖131的内周面之间的压接力弱。因此，与其说高压的气体进入杆环161的外周部与端盖131的内周面之间的边界，不如说更容易进入活塞杆150的壁面与杆环161的表面之间的边界。结果，如图3所示，气体的高压力对杆环161的内周部朝向外侧作用。作用于杆环161的内周部的朝向外侧的力使杆环161的外径变大。如果以使杆环161的外径变大的方式杆环161变形，则杆环161的外周部以更强的力被按压于包围杆环161的端盖131。
与气体的压力以减弱对密封对象(即，活塞杆)的压接力的方式作用的杆密封件200相反，气体的压力增强对密封对象(即，端盖131)的杆环161的压接力。据此，具有杆环部160的压缩机100在产生高压的气体的期间也能够维持优异的密封性能。
(具有追加的杆密封件的往复运动压缩机)
为了防止活塞杆150的横向摇动(朝向偏离铅垂轴线VAX的方向的弯曲)，端盖131的内周面在铅垂轴线VAX的延伸设置方向上在指定区间靠近活塞杆150的外周面。多个杆环161在端盖131的内周面靠近活塞杆150的外周面的区间排列在铅垂轴线VAX的延伸设置方向上。多个杆环161被排列的区间长度考虑活塞120的行程长度以及端盖131的内周面靠近活塞杆150的外周面的区间的长度而被决定。可考虑活塞杆150的机械强度而决定在被决定的区间长度上配置几个杆环161。
由于杆环161被安装在活塞杆150，所以需要在端盖131的内周面侧确保滑动接触面。如果多个杆环161被安装在活塞杆150，则滑动接触面的轴向长度变长，压缩机100的结构反而变大。对此，如图1所示，可以追加设置具有沿铅垂轴线VAX连续设置的多个杆密封件(rod packing)171(图1中示出了2个杆密封件171)或与铅垂轴线VAX大致同轴的杆密封件171的杆密封部(rod packing portion)170。由于杆密封件171滑动接触于活塞杆150的外周面，因此，无需如杆环161那样在端盖131另外设置滑动接触面，防止压缩机100的大型化。如此，可以基于所要求的密封性能以及防止因过多地安装杆环161而导致的压缩机的大型化这两个观点，追加地选择杆密封件171。
图1所示的两个杆密封件171也可以分别具有与参照图2说明的杆密封件200相同的结构。因此，杆密封件200的说明分别被引用于两个杆密封件171。
杆密封部170被配置在安装有杆环部160的第二杆部152的下方。杆密封部170位于第二杆部152与曲轴机构140之间，被从第二杆部152朝向曲轴机构140向下方延伸的第一杆部151贯穿。因此，在活塞杆150与活塞120一起沿铅垂轴线VAX往复运动的期间，两个杆密封件171各自的内周缘滑动接触于第一杆部151的外周面。
如上所述，杆环部160具有高密封性能，因此，越过杆环部160而流入形成在第一杆部151与端盖131之间的空隙的气体为微量。因此，杆密封部170不会暴露于过度高的气体压力下，可忽视参照图2说明的杆密封件200的缺点。
过度高的气体压不会在第一杆部151与端盖131之间形成的空隙产生，因此，不会要求杆密封部170具有对杆环部160所要求的高密封性能。因此，作为杆密封部170所使用的杆密封件171的数量可少于作为杆环部160而使用的杆环161(在本实施方式中，使用2个杆密封件171来作为杆密封部170，相对于此，使用3个杆环161来作为杆环部160)。
如图1所示，压缩机100具备保持板部181和连接筒182。保持板部181被配置在连接筒182与端盖131之间。杆密封部170被保持板部181保持。保持板部181使形成在端盖131的内周面与第一杆部151的外周面之间的空隙与被连接筒182包围的空间隔离。越过杆环部160的气体虽然流入形成在端盖131的内周面与第一杆部151的外周面之间的空隙，但是，被保持板部181保持的杆密封部170防止气体从形成在端盖131的内周面与第一杆部151的外周面之间的空隙向被连接筒182包围的空间泄漏。因此，气体向被连接筒182包围的空间泄漏的风险降低。连接筒182通过保持板部181而固定在端盖131。因此，如果杆密封部170及杆环部160发生磨耗或破损，则气体有时流入被连接筒182和保持板部181包围的空间。在连接筒182安装有：将用于排出泄漏到连接筒182内的气体的不燃性的吹扫气体(例如氮气)送入连接筒182的内部空间的管部件(未图示)；以及用于排出连接筒182内的气体以及吹扫气体的管部件(未图示)。安装在连接筒182的管部件容许排出越过杆密封部170而泄漏的气体以及吹扫气体，因此，连接筒182内的泄漏气体以及吹扫气体的大部分通过安装在连接筒182的管部件而排出到压缩机100外。据此，泄漏气体及吹扫气体流入头壳的风险非常低。因此，即使泄漏气体为可燃性，曲轴机构140也能安全动作。
由于杆密封部170被安装在保持板部181，因此，不会对保持板部181进行相对移动。另一方面，杆密封部170能够对活塞杆150进行相对移动。因此，与杆环部160不同，设计者无需考虑行程长度就能将杆密封部170配置在保持板部181。
设计者可考虑活塞杆150的行程长度、铅垂轴线VAX的延伸设置方向上的端盖131的长度以及保持板部181的厚度，决定使用几个杆环161来作为杆环部160，使用几个杆密封件171来作为杆密封部170。例如，设计者可以使铅垂轴线VAX的延伸设置方向上的压缩机100的长度变短的方式决定杆环161及杆密封件171的数量。
(冷却机构)
由于杆环部160滑动接触于端盖131的内周面，因此，在杆环部160与端盖131的内周面之间产生摩擦热。因此，优选在压缩机100组装使摩擦热消失的冷却技术。在本实施方式中，在压缩机100组装有送出使摩擦热消失的冷却介质(例如，水)的送出装置190。送出装置190可为一般的泵，也可为能够送出冷却介质的其他装置。
如图1所示，在杆环部160的行程区间，在端盖131形成有流路133。送出装置190通过管部件(未图示)连接于流路133。送出装置190将冷却介质通过管部件送出到流路133中。冷却介质从端盖131夺取热，夺取热后的冷却介质经由指定的冷却装置(未图示)而返回到送出装置190。据此，因杆环部160与端盖131的内周面之间的摩擦而产生的摩擦热利用冷却介质的低温而被抵消，不会发生端盖131的过度升温。冷却介质的冷却效果通过端盖131的内周面还传递到杆环部160，因此，也不会发生杆环部160的过度升温。由于防止端盖131及杆环部160的过度升温，因此，它们热变形的风险也降低。通过防止端盖131及杆环部160的热变形，在它们之间产生间隙或杆环部160过强地被按压于端盖131而它们过度磨耗等不良现象的风险降低。
在本实施方式中，送出装置190、形成在端盖131的流路133以及对冷却介质进行冷却的冷却装置作为冷却端盖131及杆环部160的冷却机构而被使用。但是，冷却机构也可为在对应于杆环部160的行程区间的位置向端盖131的外周面吹出空气的送风装置(未图示)。此时，端盖131的外周面与内周面之间形成急剧的温度梯度。因此，在端盖131的内周面产生的摩擦热传递到端盖131的外周面，通过来自送风装置的空气流而消失。
(防止因压力差导致的逆流气体的技术)
杆环部160及杆密封部170分隔压缩机100的内部空间，因此，在由它们分隔的空间之问产生压力差。利用在压缩机100内产生的压力差来防止连接筒182内的气体朝向容积可变空间115的逆流。
容积可变空间115根据活塞120的移位而变大或变小，因此，活塞120的下表面、端盖131的上表面、气缸110以及第二杆部152的外周面形成的空间内的压力例如在0.7MPa至2MPa的压力范围变动。杆环部160使被第一杆部151的外周面、端盖131的内周面以及保持板部181的上表面包围的空间与容积可变空间115隔离，因此，在容积可变空间115内的压力变动不会传递至被第一杆部151的外周面、端盖131的内周面以及保持板部181的上表面包围的空间。在本实施方式中，压缩机100被设计成使被第一杆部151的外周面、端盖131的内周面以及保持板部181的上表面包围的空间内的压力维持0.7MPa。被第一杆部151的外周面、端盖131的内周面以及保持板部181的上表面包围的空间内的压力低于容积可变空间115内的压力，因此，被第一杆部151的外周面、端盖131的内周面以及保持板部181的上表面包围的空间内的气体不会流入容积可变空间115。
连接筒182的内部空间通过杆密封部170与被第一杆部151的外周面、端盖131的内周面以及保持板部181的上表面包围的空间隔离，因此，其压力通过杆密封部170而被设定为低于被第一杆部151的外周面、端盖131的内周面以及保持板部181的上表面包围的空间的压力。在本实施方式中，以使连接筒182的内部空间内的压力维持0.4MPa的方式，调整向连接筒182内的吹扫气体的流入量。连接筒182的内部空间内的压力低于被第一杆部151的外周面、端盖131的内周面以及保持板部181的上表面包围的空间的压力，因此，被供给到连接筒182内的吹扫气体不会流入被第一杆部151的外周面、端盖131的内周面以及保持板部181的上表面包围的空间。
<第二实施方式>
图4是第二实施方式的往复运动压缩机(以下称为“压缩机100A”)的概略剖视图。参照图1及图4说明压缩机100A。
压缩机100A的活塞杆的形状不同于压缩机100(参照图1)。压缩机100A的其他部位与压缩机100相同。因此，第一实施方式的说明被引用于活塞杆以外的部位。
压缩机100A具备与第一实施方式中说明的压缩机100的活塞杆150在形状上不同的活塞杆150A。第一实施方式的活塞杆150的第一杆部151及第二杆部152为同径，相对于此，活塞杆150A具有形成有槽部153的部位(以下称为“第二杆部152A”)和比第二杆部152A细的第一杆部151A。与第一实施方式的第一杆部151同样，第一杆部151A从曲轴机构140的十字头朝向上方延伸设置。与第一实施方式的第二杆部152同样，第二杆部152A在第一杆部151A与活塞120之间沿铅垂轴线VAX延伸设置。
第二杆部152A比第一杆部151A粗，因此，即使在第二杆部152A的外周面形成槽部153，也能具有高的机械强度。因此，3个环状槽154的间隔也可以短。或者，也可以在第二杆部152A的外周面凹陷设置多个环状槽来作为槽部153。
在所述的实施方式中，容积可变空间115作为用于压缩气体的压缩室而被利用。但是，容积可变空间115也可不是压缩室。例如，也可以带止回阀的管部件连接于喷出口113和吸引口111。
在所述的实施方式中，压缩机100具有杆密封部170。但是，往复运动压缩机也可不具有杆密封部170。
在所述的实施方式中，压缩机100具有冷却机构(即，流路133及送出装置190)。但是，往复运动压缩机也可不具有冷却机构。
应认为本次公开的实施方式在所有的点上为例示，不应用于限制。本发明的范围不是通过所述的说明表示，而是通过权利要求来表示，包含与权利要求均等的意思及范围内的所有变更。
所述的实施方式主要包含具有以下的结构的往复运动压缩机。
所述的实施方式的一方面所涉及的往复运动压缩机具有生成使活塞在气缸内往复运动的驱动力的曲轴机构，利用在所述气缸内往复运动的所述活塞压缩流入所述气缸内的气体。往复运动压缩机包括：活塞杆，沿与形成在所述气缸的端部的开口部交叉的指定的中心轴延伸设置，并以使所述驱动力从所述曲轴机构传递至所述活塞的方式连接于所述活塞和所述曲轴机构；端盖，被所述活塞杆贯穿，封闭所述气缸的所述开口部；以及杆环部，防止所述气缸内的所述气体从所述端盖与所述活塞杆之间的空隙泄漏。所述活塞杆具有形成有包围所述活塞杆的中心轴的环状的槽部的外周面，所述杆环部包含内周部和外周部，所述内周部被嵌入于所述槽部，所述外周部在所述活塞杆与所述活塞一起沿所述中心轴的延伸设置方向(也就是，中心轴的轴线方向)往复运动的期间，与所述端盖的内周面滑动接触。
根据所述的结构，杆环部为了防止气缸内的气体从端盖与活塞杆之间的空隙泄漏而被使用。杆环部包含嵌入于形成在活塞杆的外周面的槽部的内周部，因此，在槽部内形成杆环部与活塞杆之间的间隙。通过气缸内的活塞的往复运动而被高压化的气体进入槽部内的边界，以将杆环部推出的方式作用。结果，杆环部的外周部较强地推压于端盖的内周面。
由于杆环部的内周部嵌入于形成在活塞杆的外周面的环状的槽部，因此，在活塞杆与活塞一起往复运动的期间，杆环部与活塞杆一起往复运动。在此期间，杆环部的外周部与端盖的内周面滑动接触。如上所述，杆环部的外周部以较强的力推压于端盖的内周面，因此，在与活塞杆一起往复运动的杆环部的外周部与端盖的内周面滑动接触的期间，杆环部也能防止气缸内的气体从端盖与活塞杆之间的空隙泄漏。即，气体通过活塞杆与端盖之间的边界泄漏的风险非常小。
与利用朝向活塞杆的中心轴的力防止气体泄漏的以往的杆密封件不同，气缸内的气体的压力越高，则从杆环部的外周部向端盖的内周面作用的压接力变强，因此，即使气缸内的气体的压力高，杆环部也能防止气缸内的气体从端盖与活塞杆之间的空隙泄漏。因此，无需沿活塞杆连续设置的多个杆密封件，就能防止从气缸泄漏气体。由于不要求往复运动压缩机具有用于配置多个杆密封件的空间，因此，往复运动压缩机在活塞杆的延伸设置方向上具有较小的尺寸。
在所述的结构中，所述活塞杆也可以包含第一杆部和第二杆部，所述第二杆部在所述第一杆部与所述活塞之间延伸设置(也就是，所述第二杆部从所述第一杆部延伸且从所述活塞延伸而设置)，且与所述第一杆部同径。所述槽部也可以形成在所述第二杆部。
根据所述的结构，由于形成有槽部的第二杆部与第一杆部同径，因此，容易制造活塞杆。
在所述的结构中，往复运动压缩机也可以还包括：具有内周缘的环状的杆密封部，该内周缘滑动接触于与所述活塞一起往复运动的所述活塞杆的所述第一杆部的外周面。
由于杆环部被安装在活塞杆，因此，需要在端盖的内周面侧确保滑动接触面。如果作为杆环部而设置过多的杆环，则端盖在轴向长度方向上变长，往复运动压缩机的结构反而变大。根据所述的结构，由于追加设置具有与第一杆部的外周面滑动接触的内周部的环状的杆密封部，因此，不发生加长端盖的轴向长度并另外加长端盖上的滑动接触面的问题，防止往复运动压缩机的大型化。由此，可根据被要求的密封性能以及防止因过度安装杆环而导致的往复运动压缩机的大型化的这两个观点来附加地选择杆密封件。
在所述的结构中，所述杆环部也可以包含在所述中心轴的所述延伸设置方向上隔开间隔而排列的多个杆环。所述槽部也可以包含分别对应于所述多个杆环而形成在所述活塞杆的所述外周面的多个环状槽。所述杆密封部也可以包含数量少于所述多个杆环且沿所述第一杆部排列的杆密封件。
根据所述的结构，杆环部包含在活塞杆的延伸设置方向上隔开间隔排列的多个杆环，且槽部包含分别对应于多个杆环而形成在活塞杆的外周面的多个环状槽，因此，多个杆环被嵌入于多个环状槽。结果，端盖的内周面在活塞杆的延伸设置方向上的不同的位置被多个杆环的外周部压接。因此，从气缸泄漏气体的风险非常小。由于多个杆环发挥用于防止气体泄漏的高能力，因此，杆密封部可包含少于多个杆环的数量的杆密封件。
由于沿第一杆部排列的少量的杆密封件与活塞杆的第一杆部的外周面滑动接触，因此，在活塞杆与活塞一起往复运动的期间也不移位。因此，用于配置少量的杆密封件的配置据去也可以小。即，往复运动压缩机在活塞杆的延伸设置方向上可具有较小的尺寸。
在所述的结构中，所述活塞的直径也可以大于所述活塞杆的直径。所述杆环部也可以防止所述气体从被所述气缸、所述活塞及所述端盖包围的容积可变空间向所述活塞杆与所述端盖之间的空隙泄漏。
根据所述的结构，由于活塞的直径大于活塞杆的直径，因此，形成被气缸、活塞及端盖包围的容积可变空间。当活塞朝向上止点时容积可变空间变广，而活塞朝向下止点时容积可变空间变窄。容积可变空间内的气体通过朝向下止点的活塞而向活塞杆的外周面与端盖的内周面之间的空隙被推出。但是，由于在活塞杆安装有杆环部，因此，利用杆环部防止气体从容积可变空间向活塞杆的外周面与端盖的内周面之间的空隙泄漏。
在所述的结构中，往复运动压缩机也可以还包括：冷却机构，在与所述活塞一起往复运动的所述杆环部的行程区间冷却所述端盖的所述内周面。
如上所述，杆环部被安装在与活塞一起往复运动的活塞杆，因此，杆环部也与活塞一起往复运动。在此期间，杆环部的外周部与端盖的内周面滑动接触，因此，在端盖及杆环部产生摩擦热。根据所述的结构，由于往复运动压缩机具备在与活塞一起往复运动的杆环部的行程区间冷却端盖的内周面的冷却机构，因此，不发生杆环部的行程区间的端盖及杆环部的过度升温。据此，端盖及杆环部的热变形的风险也降低。由于在没有端盖及杆环部的热变形的状态下杆环部的外周面与端盖的内周面滑动接触，因此，维持端盖的内周面与杆环部的外周部之间的高密封性能。
在所述的结构中，所述冷却机构也可以包含送出装置，该送出装置将冷却所述端盖的冷却介质送出到形成在所述端盖中与所述行程区间相对应的位置上的流路内。
根据所述的结构，送出装置将冷却端盖的冷却介质送出到在行程区间形成在端盖的流路中，因此，端盖被冷却介质冷却。杆环部的外周部在行程区间与气缸的内周面接触，因此，杆环部也被冷却介质间接地冷却。因此，不发生杆环部的行程区间的端盖及杆环部的过度升温。
产业上的可利用性
所述的往复运动压缩机适合利用于需要被压缩的气体的各种技术领域。

Claims (7)

1.一种往复运动压缩机，具有生成使活塞在气缸内往复运动的驱动力的曲轴机构，利用在所述气缸内往复运动的所述活塞压缩流入所述气缸内的气体，所述往复运动压缩机的特征在于包括：
活塞杆，沿与形成在所述气缸的端部的开口部交叉的指定的中心轴延伸设置，并以使所述驱动力从所述曲轴机构传递至所述活塞的方式连接于所述活塞和所述曲轴机构；
端盖，被所述活塞杆贯穿，且封闭所述气缸的所述开口部；以及
杆环部，防止所述气缸内的所述气体从所述端盖与所述活塞杆之间的空隙泄漏，其中，
所述活塞杆具有形成有包围所述活塞杆的中心轴的环状的槽部的外周面，
所述杆环部包含内周部和外周部，所述内周部被嵌入于所述槽部，所述外周部在所述活塞杆与所述活塞一起沿所述中心轴的延伸设置方向往复运动的期间，与所述端盖的内周面滑动接触，
所述杆环部构成为，产生将所述外周部相对于所述内周面按压的朝向外侧的作用力，
所述杆环部构成为，使气体的压力对所述杆环部的所述内周部朝向外侧作用。
2.根据权利要求1所述的往复运动压缩机，其特征在于，
所述活塞杆包含第一杆部和第二杆部，所述第二杆部在所述第一杆部与所述活塞之间延伸设置，且与所述第一杆部同径，
所述槽部形成在所述第二杆部。
3.根据权利要求2所述的往复运动压缩机，其特征在于还包括：
具有内周缘的环状的杆密封部，该内周缘滑动接触于与所述活塞一起往复运动的所述活塞杆的所述第一杆部的外周面。
4.根据权利要求3所述的往复运动压缩机，其特征在于，
所述杆环部包含在所述中心轴的所述延伸设置方向上隔开间隔而排列的多个杆环，
所述槽部包含分别对应于所述多个杆环而形成在所述活塞杆的所述外周面的多个环状槽，
所述杆密封部包含数量少于所述多个杆环且沿所述第一杆部排列的杆密封件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的往复运动压缩机，其特征在于，
所述活塞的直径大于所述活塞杆的直径，
所述杆环部防止所述气体从被所述气缸、所述活塞及所述端盖包围的容积可变空间向所述活塞杆与所述端盖之间的空隙泄漏。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的往复运动压缩机，其特征在于还包括：
冷却机构，在与所述活塞一起往复运动的所述杆环部的行程区间冷却所述端盖的所述内周面。
7.根据权利要求6所述的往复运动压缩机，其特征在于，
所述冷却机构包含送出装置，该送出装置将冷却所述端盖的冷却介质送出到形成在所述端盖中与所述行程区间相对应的位置上的流路内。
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