JP2001021043A - 掻取り装置 - Google Patents
掻取り装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/26—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16J15/28—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings with sealing rings made of metal
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
- Compressor (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
に構造的に簡単な方法で阻止する。 【解決手段】 掻取りブッシュ4内の、掻き取りたい液
体Qの流入部の側7に絞りリング8が設けられており、
該絞りリング8が、液体の流入部に面した側の端面に平
滑なリング面9を装備していて、液体における付着力S
1の作用を受けて掻取りブッシュ4の、絞りリング8に
面した側の平滑な内側の端面10に付着するようにし
た。
Description
部材と、この構成部材を取り囲むケーシング開口との間
の周面ギャップにおける液体の通流を阻止するための掻
取り装置、特にピストンコンプレッサのピストンロッド
のためのオイル掻取りパッキンであって、少なくとも1
つの掻取りリングを収容するための、ケーシング開口の
領域で構成部材を取り囲むように形成された掻取りブッ
シュが設けられており、該掻取りブッシュが、掻き取ら
れた液体を導出するための導出部を有している形式のも
のに関する。
レス機等に設けられた、たとえば、上述したピストンコ
ンプレッサのピストンロッドのような、シールされた往
復運動する構成部材において、シール部における作業冷
却液体または作業潤滑液体の通流を阻止するために、今
日ではたいてい、従来のシール部材に加えて付加的に、
特別な掻取りリングを備えたパッキンが使用される。こ
のパッキンによって、液体は、運動する構成部材から掻
き取られかつ戻し案内されるかまたは別々に導出され
る。運動する構成部材の表面との接触によって常に掻き
取りを行うことができるように、掻取りリングは、構成
部材の運動方向で掻取りブッシュ内に幾分遊びを有して
いなければならない。これによって、掻取りリングは、
掻き取られ得る構成部材の表面に追随することができ、
ひいては、たとえば互いに異なる熱膨張が、掻取りリン
グの互いのもしくは掻取りブッシュに対しての相対運動
を締め付けによって妨害することはない。相対運動の妨
害は、一層大きい非シール性と、掻き取りたい液体の、
望ましくない通流とを生ぜしめる恐れがある。これによ
って、上で述べた形式の従来公知の装置においては、掻
取りブッシュの、掻き取りたい液体を有するスペースに
面した流入側には特に、第1の掻取りリングと掻取りブ
ッシュの内面との間に半径方向で比較的大きい量の液体
が流入する。したがって、たいていは小さくしか構成さ
れ得ず、かつこれに相応して容易に閉鎖される導出部に
よって、掻取りリングの背後に位置するパッキン室から
の液体の可能な限り迅速な導出はしばしば困難になる。
これに伴って、たいてい存在する別の掻取りリングまた
は類似のエレメントは、往復運動する構成部材に付着す
るだけでなくパッキン室内全てに存在する液体に関して
大きい問題を有している。
課題は、冒頭で述べた形式の掻取り装置を改良して、上
述した公知の掻取り装置の欠点を回避しかつ掻取りブッ
シュ内への過剰な液体流入を、特に構造的に簡単な方法
で阻止することである。
に本発明の構成では、掻取りブッシュ内の、掻き取りた
い液体の流入部の側に絞りリングが設けられており、該
絞りリングが、液体の流入部に面した側の端面に平滑な
リング面を装備していて、液体における付着力の作用を
受けて掻取りブッシュの、絞りリングに面した側の平滑
な内側の端面に付着するようにした。
ュ内への可能な液体流入は、運動する構成部材と絞りリ
ングとの間に存在する環状ギャップに制限される。この
環状ギャップは、一方では、従来の掻取り装置において
少なくとも、掻き取られ得る構成部材の「進入」行程時
に軸方向で見て入口側に常に存在する、上述したように
掻取りリングの運動のために必要な間隙よりも通常は明
らかに小さく構成することができ、ひいては可能な液体
流入に対する環状ギャップの作用にそれほど問題なく構
成することができるのに対して、他方でも、いずれにせ
よ環状ギャップを通ってなおも通流する液体量が主とし
て、往復運動する構成部材に付着し、これによって、後
置された掻取りリングによって掻き取られ、そのあと
に、上述したように導出されるので十分に問題なく構成
することができる。したがって、掻取りブッシュの流入
側で、往復運動する構成部材から掻き取りたい液体のた
めに存在する両方の流路のうち、パッキンの第1のリン
グの端面と、掻取りブッシュの内側の端面との間の、問
題のある一層大きい液体量が通流する流路は簡単にかつ
確実に遮断される。いずれにせよ、この場合、掻取りブ
ッシュの所属の内側の端面への絞りリングの所要な密な
接触が、往復運動する構成部材の(掻取りブッシュから
の)「走出」運動時に、往復運動する構成部材によって
もしくはこの構成部材に配置された掻取りリングによっ
て保証されるのに対して、他方では、掻取りブッシュの
内側の端面と、絞りリングの所属の端面との間の間隙に
おける液体の付着力が十分大きく設定されていなければ
ならず、これによって、構成部材の短い運動時間の間、
掻き取りたい液体のための流入路が開放されないという
ことを保証することができる。
が、分割された部分、有利には対角線もしくは直径線に
沿って分割された2つの部分から成っていて、組み付け
られた状態で、絞りリングの外周面に接触するばねエレ
メントによって共に保持される。この場合、絞りリング
の内径が、往復運動する構成部材の外径よりも僅かに大
きく設定されている。これによって、絞りリングの簡単
な組み付けが可能となる。この場合、上述した直径比率
によって、往復運動する構成部材が実際には絞りリング
を貫通して自由に運動可能であり、特に、除去したい液
体の掻き取りは、往復運動する構成部材によって行われ
るのではなくて、当然ながら、上述した後続の掻取りリ
ングによって処理されるということが保証されている。
動する構成部材は、このような駆動ロッド等において十
分に一般的な純円筒形状とは異なる構造を有していても
よく、「掻取りリング」もしくは「絞りリング」のみ
が、相応に適合された内側輪郭を有している限り、説明
した掻取り装置では特に、当然ながら楕円状のまたはそ
の他の横断面を備えて形成された摺動ロッド等が装備さ
れていてもよいということである。
が、プラスチックから、有利にはたとえばガラス繊維強
化もしくは炭素繊維強化されたPTFE(ポリテトラフ
ルオロエチレン)のような繊維強化されたプラスチック
から成っている。このようなリングは製造が簡単で、化
学的に非常に安定しているので、たいてい問題とされる
使用ケースにとって最適である。
シュと絞りリングとの端面間のリング面積が、掻取りリ
ングの、端面側の接触面積よりも著しく大きく、有利に
はほぼ10倍の大きさに設定されている。こうして、一
方では、大きい接触面積によって、掻取りブッシュ内へ
掻き取られ得る液体の可能な流入路の良好なシール性が
提供されており、他方では、反対の側、つまり絞りリン
グと後続の掻取りリングとの間においても生じる液体に
おける付着力が、本発明による、絞りリングと、所属の
端面との間の付着力よりも著しく小さく保たれるという
ことが保証されており、これによって、絞りリングは、
掻き取られ得る構成部材の進入行程時には、掻取りブッ
シュに対して相対的に不動であるのに対して、後続の掻
取りリングは、掻取りブッシュ内の軸方向の遊びによっ
て構成部材と共に僅かに連動され得る。
の、掻き取りたい液体の流入部とは反対の側で掻取りブ
ッシュ内に配置された掻取りリングもしくはそれぞれの
掻取りリングが、分割された部分、有利には対角線もし
くは直径線に沿って分割された2つの部分から成ってい
て、組み付けられた状態で、掻取りリングの外周面に接
触するばねエレメントによって共に保持され、しかも金
属の材料、有利には軸受け用ブロンズから成っている。
これによって、掻き取りたい液体の流入の方向で見て、
絞りリングに続く掻取りリングの掻取り作用を改善する
ことができると共に組み付けも簡単に行うことができ
る。軸受け用ブロンズ製の構造によって、実際には、著
しく大きい摩擦もしくはこの摩擦に関連した問題のな
い、往復運動する構成部材への遊びのない接触が可能と
なる。
構成では、掻取りリングの半径方向の厚さが、剛性要求
と製造要求とを考慮して可能な限り小さく、有利には約
4mmに設定されている。これによって、掻取りリング
は、往復運動する構成部材の表面に一層良好に適合する
ことができ、これは、前記構成部材が、たとえば理想的
な円筒形状からずれているかまたはすでに相応に摩耗し
ている場合に特に有利である。この僅かな半径方向の厚
さによって、外周面に接触するばねエレメントのばね力
も比較的小さく保つことができる。このことも同様に、
上述した摩擦損失もしくはこの摩擦損失に関連した発熱
または膨張等を減少させる。
グが、掻き取りたい液体の流入部に面した側に、組み付
けられた状態で、往復運動する構成部材と接触する掻取
りエッジを有していて、内周面に、この掻取りエッジか
ら他方の側へ開放する僅かな円錐領域を有している。こ
れによって、一方では、掻取りリングの、できるだけ遊
びのない密な接触は、比較的僅かに擦過する掻取りエッ
ジに集中されている。これによって、他方では、掻き取
り時に、往復運動する構成部材の表面粗さに基づきなお
も掻取りエッジの下側を通過する液体(液体フィルム)
が、往復運動する構成部材の戻り運動時に再び連行さ
れ、掻取りリングの、掻取りエッジとは反対に位置する
他方の側では掻き取られず、これによって、不都合な形
式で掻取り装置の後方に搬送されるということはあり得
ない。
と掻取りリングとが、掻き取りたい液体の流入部とは反
対の端面に、ほぼ半径方向に方向付けられた流出溝をそ
れぞれ有している。これによって、これらの両エレメン
ト間で、別個のスペーサエレメント等を設けることなし
に、掻き取られた液体の、十分に邪魔されない流出を行
うことができる。
グの、絞りリングとは反対の側に、少なくとも1つのガ
スシールリングセットおよび/または掻取りブッシュ
の、掻き取りたい液体の流入部とは反対の内側の端面と
協働する別の絞りリングが掻取りブッシュ内に配置され
ていてよい。これによって、掻き取りたい液体の流入に
関連して、掻取りブッシュの外側でも掻取り作用のさら
なる改善が得られる。
面につき詳しく説明する。
材2と、この構成部材2を取り囲むケーシング開口3と
の間の周面ギャップ1における液体の通流を阻止するた
めの掻取り装置は、少なくとも1つの掻取りリング5を
収容するための、ケーシング開口3の領域で構成部材2
を取り囲むように形成された掻取りブッシュ4を有して
いる。この場合、往復運動する構成部材2から掻き取ら
れた液体は、(図1にのみ示した)導出部6を介して導
出されるかもしくは適当な循環路内へ戻し案内される。
掻き取りたい液体の流入部の側7では、掻取りブッシュ
4内に絞りリング8が設けられている。この絞りリング
8の、液体の流入部に面した端面は、平滑なリング面9
で構成されていて、液体における付着力の作用を受けて
掻取りブッシュ4の、絞りリング8に面した平滑な内側
の端面10に付着する。絞りリング8をこのように配置
することによって、構成部材2から掻き取りたい液体
の、掻取りブッシュ4内への流入は著しく減少させら
れ、このことは、以下に、図2の概略図に基づきさらに
詳しく説明する。
してある。ここでは、掻取りブッシュ4内に掻取りリン
グ5と絞りリング8とが1つずつしか図示されていな
い。個々の構成部材間の間隔もしくは間隙は、可能な液
体流路を明瞭に示すために極端に拡大されている。
しくはケーシング開口3へ達する液体量は符号Qで示し
てある。掻取りブッシュ4内へ達する部分流は、入口側
の第1のリング(ここでは絞りリング8)のリング面9
と、掻取りブッシュ4の内側の端面10との間の部分量
Q1ならびに第1のリング(ここでは絞りリング8)の
内周面と、掻き取られ得る構成部材2自体の表面との間
の部分量Q3から成っている。往復運動する構成部材2
の表面から掻取りリング5によって掻き取られた液体量
が符号Q2で示してある。たいていこの液体量Q2は、
重力の作用を受けて掻取りブッシュ4から導出部6(図
1参照)を介して簡単に再び流出する。符号Q4では、
掻き取られ得る構成部材2の表面に(主として表面粗さ
のため)まだ付着していて、さらに掻取りリング5を通
過する液体量が示してあり、さらに符号Q5では、全て
の掻取り手段にもかかわらず、さらに掻取りブッシュ4
の後方へ搬送される液体量が示してある。
に示したように多数配置されている場合の掻取りリング
5)は、側方のリング面である程度自由に可動でなけれ
ばならず、特に、掻き取られ得る構成部材2にもしくは
構成部材2の表面に場合によって存在する不規則性に追
随できるように締め付けられていてはならないので、掻
取りリング5のために軸方向で遊びが設けられなければ
ならない。これによって、従来公知の、入口側の絞りリ
ング8なしの掻取り装置においては、構成部材2の、
(図1および図2で示した図面で見て右側への)その都
度の進入行程時に、入口側で掻取りブッシュ4の内側の
端面10に対して比較的大きい間隙が開放されることに
なり、その結果、比較的大きい部分量Q1が掻取りブッ
シュ4内へ到達し得る。構成部材2の進入行程時におけ
るこの部分量Q1を阻止するために、本発明の構成では
絞りリング8が設けられている。この絞りリング8のリ
ング面9は、液体における付着力(S1)の作用を受け
て掻取りブッシュ4の内側の端面10に付着する。この
場合、掻取りブッシュ4と絞りリング8との端面9;1
0間のリング面積が、掻取りリング5と絞りリング8と
の、端面側の接触面積よりも著しく大きいと有利であ
り、ひいてはこの接触面でも生じる付着力S2がS1よ
りも小さく保たれる。
に、(液体が、この場合に間隙内に生じる負圧の作用を
受けて間隙を充填する前に、少なくとも付着力の作用し
ている制限された時間にわたって)絞りリング8が内側
の端面10と密着したままであるのに対して、掻取りリ
ング5は、掻取りブッシュ4の、後側の内側の端面20
に接触するまで軸方向に連動され得る。構成部材2の
(図1および図2で見て左側への)走出行程時には、絞
りリング8は、構成部材2自体によってもしくは、やは
り図面で見て左側へ連行される掻取りリング5によって
内側の端面10へ押圧される。つまり両方の行程時に
は、部分量Q1のための流路が実際に閉鎖されているの
で、掻取りブッシュ4内への、掻き取りたい液体の流入
は、実際には絞りリング8の内周面における部分流Q3
によってしか行われ得ない。
は直径線に沿って分割された2つの部分から成ってい
て、組み付けられた状態では、絞りリング8の外周面に
接触するばねエレメント11によって共に保持される。
この場合、絞りリング8の内径は、往復運動する構成部
材2の外径よりも僅かに大きく設定されており、絞りリ
ング8は、掻取り装置の運転時には内側の端面10にで
きるだけ密接に付着しているのが望ましく、ひいては絞
りリング8の内周面が、往復運動する構成部材2の表面
に自由に追随させられてはならず、説明したように掻取
りブッシュ4内で比較的自由に可動な掻取りリング5で
生じる掻取り機能は、絞りリング8にとっては最初から
目標とされていない。したがって、たとえば繊維強化さ
れたプラスチックから成る絞りリング8は主として、従
来可能な液体部分流Q1に対する流入側の確実な遮断の
機能しか引き受けない。往復運動する構成部材2からの
液体の本来の掻取りは、この掻取りのために特別に形成
された掻取りリング5によって行われる。
もしくは直径線に沿って分割された2つの部分から成っ
ていて、図示のように組み付けられた状態では、掻取り
リング5の外周面に接触するばねエレメント12によっ
て共に保持されており、しかも軸受け用ブロンズのよう
な金属の材料から成っている。往復運動する構成部材2
の表面にできるだけ十分に追随できるように、掻取りリ
ング5の半径方向の厚さは、剛性要求と製造要求とを考
慮して可能な限り小さく設定されているので、本来の掻
取りエッジ13は、構成部材2にできるだけ良好に適合
することができる。掻取りリング5の内周面には、掻取
りリング5が組み付けられた状態で、往復運動する構成
部材2に接触する掻取りエッジ13から他方の側へ開口
する僅かな円錐領域14が設けられている。この円錐領
域14の円錐角は極めて小さく、たとえば約2゜であ
る。これによって、掻取りエッジ13が設けられている
にもかかわらずもしくはこの掻取りエッジ13の下側を
通ってさらに掻取りリング5の後方へ達する、構成部材
2の表面に付着している部分流Q4の少なくとも大部分
は、(図1および図2で見て左側への)走出方向の戻り
運動時にも構成部材2と共に再び掻取りリング5の手前
もしくはこの掻取りリング5の掻取りエッジ13の手前
に戻され得る。円錐領域14が設けられておらず、たと
えば図2で見て掻取りリング5の右側にも鋭い掻取りエ
ッジが装備されていると、液体量Q4が増大して、実際
に不都合に掻取り装置の後方へ搬送されてしまうことに
なる。
き取りたい液体の流入部とは反対の側の端面にはそれぞ
れ、ほぼ半径方向に方向付けられた流出溝15,16が
設けられている。この流出溝15,16は、導出部6の
方向への、掻き取られた液体の流出を可能にする。
の部分から成っている。第1の入口領域17内には、絞
りリング8と共に3つの個々の掻取りリング5が配置さ
れている。中間領域18内には、2つの別の掻取りリン
グ5が設けられている。図面で見て最も外側の右側領域
19内には、一般的にSLPリング(側方負荷型圧縮リ
ング)と呼ばれるガスシールリングセット21が設けら
れている。通常、ガスシール部材として使用される、一
般的に第1の両リングと関連して取り囲まれたガスシー
ルリングセット21は、ここでは装置全体の掻取り作用
を助成する。しかし、これとは別に右側領域19内で
は、掻取りリング5の、絞りリング8とは反対の側に、
たとえば掻取りブッシュ4の、掻き取りたい液体の流入
部とは反対の側の内側の端面20と協働する別の絞りリ
ングが設けられていてもよい。この絞りリングは、図2
で符号Q5を付した部分流を、Q1に関連して上述した
のと同様に阻止するかまたは少なくとも妨害する。
ある。
図である。
開口、 4 掻取りブッシュ、 5 掻取りリング、
6 導出部、 7 側、 8 絞りリング、9 リング
面、 10 端面、 11,12 ばねエレメント、
13 掻取りエッジ、 14 円錐領域、 15,16
流出溝、 17 入口領域、 18中間領域、 19
右側領域、 20 端面、 21 ガスシールリング
セット
Claims (9)
- 【請求項1】 往復運動する構成部材(2)と、この構
成部材(2)を取り囲むケーシング開口(3)との間の
周面ギャップ(1)における液体の通流を阻止するため
の掻取り装置、特にピストンコンプレッサのピストンロ
ッドのためのオイル掻取りパッキンであって、少なくと
も1つの掻取りリング(5)を収容するための、ケーシ
ング開口(3)の領域で構成部材(2)を取り囲むよう
に形成された掻取りブッシュ(4)が設けられており、
該掻取りブッシュ(4)が、掻き取られた液体を導出す
るための導出部(6)を有している形式のものにおい
て、掻取りブッシュ(4)内の、掻き取りたい液体
(Q)の流入部の側(7)に絞りリング(8)が設けら
れており、該絞りリング(8)が、液体の流入部に面し
た側の端面に平滑なリング面(9)を装備していて、液
体における付着力(S1)の作用を受けて掻取りブッシ
ュ(4)の、絞りリング(8)に面した側の平滑な内側
の端面(10)に付着することを特徴とする掻取り装
置。 - 【請求項2】 絞りリング(8)が、分割された部分、
有利には対角線もしくは直径線に沿って分割された2つ
の部分から成っていて、組み付けられた状態で、絞りリ
ング(8)の外周面に接触するばねエレメント(11)
によって共に保持され、絞りリング(8)の内径が、往
復運動する構成部材(2)の外径よりも僅かに大きく設
定されている、請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 絞りリング(8)が、有利には繊維強化
されたプラスチックから成っている、請求項1または2
記載の装置。 - 【請求項4】 掻取りブッシュ(4)と絞りリング
(8)との端面(9,10)間のリング面積が、掻取り
リング(5)の、端面側の接触面積よりも著しく大き
く、有利にはほぼ10倍の大きさに設定されている、請
求項1から3までのいずれか1項記載の装置。 - 【請求項5】 絞りリング(8)の、掻き取りたい液体
の流入部とは反対の側で掻取りブッシュ(4)内に配置
された掻取りリング(5)もしくはそれぞれの掻取りリ
ング(5)が、分割された部分、有利には対角線もしく
は直径線に沿って分割された2つの部分から成ってい
て、組み付けられた状態で、掻取りリング(5)の外周
面に接触するばねエレメント(12)によって共に保持
され、しかも金属の材料、有利には軸受け用ブロンズか
ら成っている、請求項1から4までのいずれか1項記載
の装置。 - 【請求項6】 掻取りリング(5)の半径方向の厚さ
が、剛性要求と製造要求とを考慮して可能な限り小さ
く、有利には約4mmに設定されている、請求項5記載
の装置。 - 【請求項7】 掻取りリング(5)が、掻き取りたい液
体の流入部に面した側に、組み付けられた状態で、往復
運動する構成部材(2)と接触する掻取りエッジ(1
3)を有していて、内周面に、該掻取りエッジ(13)
から他方の側へ開放する僅かな円錐領域(14)を有し
ている、請求項5または6記載の装置。 - 【請求項8】 絞りリング(8)と掻取りリング(5)
とが、掻き取りたい液体の流入部とは反対の端面に、ほ
ぼ半径方向に方向付けられた流出溝(15,16)をそ
れぞれ有している、請求項1から7までのいずれか1項
記載の装置。 - 【請求項9】 掻取りリング(5)の、絞りリング
(8)とは反対の側に、少なくとも1つのガスシールリ
ングセット(21)および/または掻取りブッシュ
(4)の、掻き取りたい液体の流入部とは反対の内側の
端面(20)と協働する別の絞りリングが掻取りブッシ
ュ(4)内に配置されている、請求項1から8までのい
ずれか1項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
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