JP2003106256A - 往復圧縮機におけるロッドとクロスヘッドとの間の接続手段 - Google Patents

往復圧縮機におけるロッドとクロスヘッドとの間の接続手段

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JP2003106256A JP2002230692A JP2002230692A JP2003106256A JP 2003106256 A JP2003106256 A JP 2003106256A JP 2002230692 A JP2002230692 A JP 2002230692A JP 2002230692 A JP2002230692 A JP 2002230692A JP 2003106256 A JP2003106256 A JP 2003106256A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、往復圧縮機におけるロッド（１
２）とクロスヘッド（１３）との間の接続手段（１０）
に関する。 【解決手段】 該接続手段（１０）は、ネジ装置と、回
転阻止固定装置と、軸方向位置決め部材とを含み、ネジ
装置は、第１の内側固定ナット（３７）で構成され、こ
の第１の内側固定ナット（３７）は、ロッド（１２）の
ネジ切りされた末端部（２４）が螺合される内ネジ（３
９）と、異なる直径を有する２つの外ネジ（４１、４
２）とを備え、これら２つの外ネジ（４１、４２）のう
ちの一方は、左ネジの回転阻止固定装置に接続するため
のものであり、ネジ装置はまた、その内径にネジ（４
５）を設けた第２の外側固定ナット（３８）で構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、往復圧縮機におけ
るロッドとクロスヘッドとの間の接続手段に関する。
【０００２】
【発明の背景】最も一般的な形式の往復圧縮機は、その
内部でピストンが往復摺動運動を行う１つ又は複数のシ
リンダで構成される。
【０００３】ピストンの往復運動のための運動学的制御
機構に関しては、例えば、連結ロッドとクランク、ある
いは連結ロッドとクランクとクロスヘッドとで構成され
た運動学的機構が参照される。
【０００４】提案された往復運動伝達の第２の形式は、
連結ロッドの脚部とピストンとの間の直接的な接続部は
有しないが、ステム又はロッドの介在を必要とする機械
に使用されている。
【０００５】しかしながら、ロッドは横方向の力に耐え
るようには設計されておらず、従ってピストンの脚部に
対するロッドの関節接続部において、その関節部の中心
をシリンダの軸線に沿って運動させる、いわゆるクロス
ヘッドによって構成された直線案内部材を必要とする。
【０００６】クロスヘッドは、連結ロッドに対して関節
接続するためのジャーナル又はピンと、ランナとを備え
たクロスヘッド本体で構成され、ピンの軸線がロッドと
ランナの軸線に対して直角になるように、つまりピンが
ロッドとランナに対して十字形に配置される。
【０００７】一般にランナは、鋳鉄、鋼、又は軽合金で
作られた円筒状表面を持つように作製され、クロスヘッ
ド本体と一体的であるか、もしくはクロスヘッド本体に
付け加えられ、かつ減摩金属で覆われる。ランナは、相
補的な円筒状表面を有する案内部材内で摺動する。
【０００８】一般に本体は、鋳鉄、鋳鋼、又は鍛鋼で作
製される。
【０００９】以後、クロスヘッドについては、例とし
て、両方向へ回転し従って横方向の力を両方の案内部材
と引き換えることができるドライブシャフトへの接続の
ために設計された、ピンと２つのランナとを備えた構成
について論じることにする。
【００１０】現在は、往復圧縮機におけるピストンとク
ロスヘッドとの間の接続手段は、通常のネジ装置、すな
わちナットと単一の固定ナットとからなる装置で構成さ
れている。
【００１１】正確な取付けのために、回転停止用のキー
形式の部材も使用される。
【００１２】一般に用いられる取付け解決策において
は、ロッドとクロスヘッドとの間の接続手段、つまりナ
ットと固定ナットが、最終的に締結ロッドによってクロ
スヘッドに接続される例えばフランジのような支持部材
に当接する。
【００１３】これらの接続手段の使用時における保持を
保証する所定の荷重を加えるなどして、ネジ装置を締め
ることは、低性能の往復圧縮機の場合には、例えば手動
的に、あるいは油圧によって行うことができる。
【００１４】最大限の信頼性と安全性とを保証しなけれ
ばならない高性能機械の場合には、油圧による締め付け
は一層良好な予荷重を得ることを可能にし、従ってロッ
ドとクロスヘッドとの間の接続のより良好な保持を可能
にする。
【００１５】往復圧縮機におけるロッドとクロスヘッド
との間の接続手段の油圧による締め付けは、例えば油圧
ジャッキを、クロスヘッドに順次固定される支持部材と
ナットとの間に当接するようにするなど、ナットと固定
ナットとの間の部分においてロッド上の置くことによっ
て行われる。
【００１６】この解決策は、油圧ジャッキを正しく働か
せるために、対応する保持手段を設けなくてはならない
ので、構造的に一層複雑である。
【００１７】現在使用されている接続手段ような往復圧
縮機におけるロッドとクロスヘッドとの間の接続手段の
主な不利な点は、作動中にロッドに加え得る荷重に限度
があることに関係する。以上に述べた情報に基づいて、
この値は取付け中に加えられる予荷重の公称値に依存し
ており、とりわけ締付けが完了した時点における、緩和
率の形で表される緩和の度合いに依存する。
【００１８】事実、往復圧縮機における現在の取付け解
決策においては、ロッドとクロスヘッドとの間の接続手
段、つまりナット又は固定ナットは、取付段階の間は応
力を受けず、ロッドをクロスヘッドに接続するために加
えられる牽引荷重が解除された瞬間にのみ応力を受け
る。従って、この取付け解決策では緩和率は最適にはな
らない。
【００１９】往復圧縮機において、ロッドとクロスヘッ
ドとの間の接続手段は、この機械の信頼性と性能とにと
って重大な特性となる。
【００２０】往復圧縮機の作動に特徴的な周期的荷重に
より引き起こされる動応力は、とりわけ往復運動を行う
装置に特徴的な耐疲労強度の観点から、これらの接続手
段の性能を制限する可能性がある。
【００２１】しかしながら、これまで使用されてきた往
復圧縮機のロッドとクロスヘッドとの間の接続手段は、
機械の性能という点から言えば、最適な答えとはなって
いない。
【００２２】
【発明の概要】本発明の目的は、上述した諸々の不利な
点を排除した、往復圧縮機におけるロッドとクロスヘッ
ドとの間の接続手段を提供することである。
【００２３】本発明のもう１つの目的は、公称予荷重が
同一でかつナットのネジ形式が同一である場合にロッド
に加えることができる荷重に関して、より高い性能レベ
ルを得ることを可能にする、往復圧縮機におけるロッド
とクロスヘッドとの間の接続手段を提供することであ
る。
【００２４】本発明の更にもう１つの目的は、特に単純
かつ機能的であり、しかも低コストの、往復圧縮機にお
けるロッドとクロスヘッドとの間の接続手段を提供する
ことである。
【００２５】本発明の目的は、往復圧縮機におけるロッ
ドとクロスヘッドとの間の接続手段を使用することによ
って達成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明による、往復圧縮機におけ
るロッドとクロスヘッドとの間の接続手段の特徴と利点
は、非限定的な実施例による、添付の概略図面を参照し
てなされる以下の説明から一層明らかになるであろう。
【００２７】図は、全体を符号１０で表した、往復圧縮
機におけるロッド１２とクロスヘッド１３との間の接続
手段を示しており、この接続手段は、実質的に、２つの
固定ナットなどのネジ装置と、回転阻止固定装置と、軸
方向位置決め部材とで構成される。
【００２８】図１から図３に示すクロスヘッド１３は、
本体１４とランナ１５とで構成され、ランナ１５は円筒
状の表面を有し、この円筒状表面と相補的な案内部材１
６内で摺動する。図２に示すように、クロスヘッドの本
体１４は、ほぼ中空の環形状を有し、ピン１８を収容す
る受座１７を備え、その軸線１９がランナ１５の摺動方
向Ｘと直角をなすように配置される。
【００２９】座ぐり付きネジ孔２０を備えたピン１８
は、図示しないが連結ロッドとの関節点となる。
【００３０】クロスヘッド１３と係合する部分におい
て、ロッド１２は、図４に詳しく示すように、ロッドの
軸線２３に沿った、円頭面２２内に設けられた座ぐり付
きネジ孔２１を有する。
【００３１】ロッド１２は、ネジ切りされた末端部分２
４と、テーパ部分２５と、大径の心出し部分２６と、最
後にこの心出し部分に対応して接続され、ロッドの軸線
２３に対して角度αだけ傾斜した停止面２７とを有す
る。
【００３２】円錐状のリング２８は、シリンダの固定さ
れた部材に対して、ロッドとピストンとで構成されたア
センブリを軸方向に位置決めする部材の一部を形成す
る。
【００３３】位置決めリング２８は、ロッドの傾斜した
停止面２７と補完的な円錐台形状開口２９を有する。
【００３４】フランジ３０は、もう１つの軸方向位置決
め部材となり、ロッドと固定ナットとを収容するスリー
ブ３１で構成され、スリーブ３１は、対向する側に対を
なして配置された４つの孔３３を備えた接続プレート３
２から延びる。
【００３５】これらの孔３３には同数の締結ロッド３４
が挿入され、これらの締結ロッド３４は、フランジ３０
をクロスヘッド１３に接続するために、クロスヘッド本
体１４内に収容されたピン１８上に螺合される。
【００３６】フランジ３０のスリーブ３１を有する部分
は、ロッド１２の心出し部分２６の最大径に等しい内径
を有する。
【００３７】フランジ３０の一方の端部において、内径
上に円筒状受座３５、３６が設けてあり、これらの受座
のそれぞれに対して、第１の内側固定ナット３７と第２
の外側固定ナット３８が当接する。
【００３８】第１の内側固定ナット３７は、細長い形状
を有する円筒状部材から成り、その全長に沿って延びる
内ネジ３９を備えている。外側には順次直径が増大する
３つの別々の部分がある。小さな径を有する第１の円筒
部分４０には、より大きな径を有する第１の外ネジ４１
が後続し、最後に最大径を有する左外ネジ４２がある。
【００３９】第１の固定ナット３７の側方環状面４３も
また、１つ又はそれ以上の孔４４を備えており、これら
の孔４４は、ロッドの回転を阻止する固定部材と協働す
る。
【００４０】第２の外側固定ナット３８の内面には、ネ
ジ４５があり、他方外面は、その一方の端部に、固定手
段を介在させるための孔４７を備えた円筒部分４６を有
し、又これより小さな径を有する円筒部分４８を有す
る。
【００４１】回転阻止固定装置は、固定ナット３７及び
３８を固定するためのリングナット４９で構成され、リ
ングナット４９は、固定手段を介在させるための孔５０
を備えており、又その内径には左ネジ５１が設けてあ
る。リングナット４９は、薄い末端リップ５２を備えて
おり、ロッドが取り付けられた時、この末端リップ５２
は、図３に断面で詳細に示したように、フランジ３０に
設けられた受座５３の近傍に配置される。
【００４２】回転阻止固定装置はまた、ロッドを固定す
るための部材５４を含み、該部材５４は、左ネジ５５
と、固定手段を介在させるための孔５６と、外側リム５
７とを備えた円筒形末端部分を有する。この外側リム５
７は、薄壁からなる円形リングの形態を有するか、ある
いは、例えば環状に配置されたタブの形態に作ることも
できる。
【００４３】回転阻止固定装置は、螺合された部材が互
いに緩むのを防止することにより、使用状態における安
定した接続を保証しなくてはならない。
【００４４】本発明の主題である、ロッド１２とクロス
ヘッド１３との間の接続手段は、二重の固定ナット３７
及び３８の使用により、とりわけフランジ３０に対する
ロッド１２の安定した接続を保証する。従ってこれらの
手段は、ロッド１２と一体的であるフランジ３０のクロ
スヘッド本体１４に対する接続を保証する。ロッドは、
既にシリンダ内に取り付けてあるピストンに接続されて
いるから、図４の拡大詳細図から分るように、円錐状の
位置決めリング２８は、それが対応する傾斜面２７に当
接するまで、ロッド１２の自由端上に挿入される。
【００４５】最初の取り付け中に正確なサイズに加工さ
れる円錐状リング２８は、シリンダの固定された部材に
対して、ロッドとピストンとによって構成される装置の
正確な軸方向の位置決めを行うという目的を果たす。
【００４６】このようにフランジ３０は、それが円錐状
リング２８に当接するまで、ロッド１２上に挿入され、
又ロッドの直径上で心出しを行うことにおいても協働す
る。
【００４７】第２の外側固定ナット３８は、第１の内側
固定ナット３７のより小さな直径を有する外ネジ４１の
上に、全体を螺合される。次いで、この第１の固定ナッ
ト３７の内ネジ３９が、ロッド１２の末端部分２４のネ
ジに螺合される。
【００４８】この段階で、固定ナット３７及び３８の小
さな径を有する円筒部分４０及び４８は、フランジ３０
内のそれぞれの円筒形受座３５及び３６内に、少なくと
も部分的に挿入される。この状態においては、第１の内
側固定ナット３７のみがフランジ３０に当接する。他
方、第２の外側固定ナット３８は、これに続く取付段階
で、フランジ３０に対しその円形受座３６内において当
接させられることになる。
【００４９】ロッド１２とクロスヘッド１３との間の接
続手段を固く締めるために、第１の固定ナット３７の内
ネジ３９の自由部分に油圧ジャッキが螺合される。
【００５０】オイルを所要圧力まで圧送することによ
り、ロッド１２の末端部分２４に正確な予張力が与えら
れ、ロッド上に螺合した第１の固定ナット３７の内ネジ
３９が変形する。
【００５１】油圧を一定に保ちながら、第２の外側固定
ナット３８を、これがフランジ３０に設けられた受座３
６に当接するまで締めつける。
【００５２】油圧ジャッキを固定ナット３７から除去す
るために油圧が解除された時、第２の固定ナット３８に
よって及ぼされる反対方向のスラスト作用により、公称
予荷重の緩和が少なくなる。
【００５３】予荷重緩和の度合いは、一般的に緩和率の
形で表される。
【００５４】最後に回転阻止固定装置を構成する部材を
取り付けることにより、使用状態における最大限の信頼
性が保証され、従って固定ナット間の接続の緩みが防止
される。
【００５５】固定用のリングナット４９が、第１の固定
ナット３７の左外ネジ４２上に完全に螺合される。螺合
し終えた時、リングナット４９と固定ナット３７との間
の相対的な回転を防止して、使用中に固定ナット３７が
緩んだり抜け落ちるのを防ぐように、末端リップ５２
が、図３に示すようにフランジ３０内に設けられた対応
する受座５３内に折り込まれる。
【００５６】このようにして固定用リングナット４９
は、第２の固定ナット３８の、従って又第２の固定ナッ
ト３８と一体的な内側固定ナット３７の起り得る緩みを
防止し、それによってこれらの固定ナットにフランジ３
０との一体性を与える機能を果たす。
【００５７】最後に、前述したように、ロッド固定部材
５４は、フランジ３０に対するロッド１２と固定ナット
３７、３８との間の相対的な回転を防止する。
【００５８】ロッド固定部材５４は、ロッド１２自体の
円頭面２２内に設けられた座ぐり付きネジ孔２１の左ネ
ジに螺合される。
【００５９】従って、小さな厚みを有する外側リム５７
は、第１の固定ナット３７の側方環状面４３内にある少
なくとも１つの孔４４内に折り込まれる。
【００６０】規格ＡＰI618に規定されているように、ロ
ッド１２とフランジ３０との間の、従ってロッド１２と
クロスヘッド本体１４との間の回転阻止固定が、高度に
予荷重を加えられたロッド部分内に螺合された、センタ
リングキーのような装置を使用することなしに得られ
る。ロッドは疲労応力を受けるから、事実これまで使用
されてきた回転阻止固定装置は、ロッドの完全な状態を
危険にさらす。
【００６１】フランジ３０は、当業者には周知の、従っ
て簡単にしか触れない、取付作業によって接続される。
【００６２】フランジ３０は、４本の締結ロッド３４に
よってクロスヘッド本体１４に接続されており、これら
の締結ロッド３４は、連結ロッドの脚部を関節接続する
ために、クロスヘッド本体１４内に設けられた受座１７
内に挿入されているピン１８の座ぐり付きネジ孔２０内
に螺合される。
【００６３】４本の締結ロッド３４は、十字に対向する
各締結ロッドの対を同時に、油圧ジャッキによって締め
られる。
【００６４】本発明による接続はまた、上述した形式と
は別のクロスヘッドのためにも使用される。
【００６５】従って使用に際しては、複数の装置が、ロ
ッドとフランジとの間のネジ接続の保持を保証するのに
貢献する。左ネジを備えた回転阻止固定部材を有すると
共に、これらの固定部材はまた、隣接する部材の孔内に
折り込まれる薄いリムを備えている。
【００６６】本発明の主題である往復圧縮機のロッドと
クロスヘッドとの間の接続手段は、関係部材の弾性に起
因する予荷重の低下を最小限にする利点を有する。
【００６７】本発明の主題である接続手段を使用するこ
とによって、一般に公称予荷重の４０〜４５％に等しい
通常の緩和値が、公称荷重の２０〜２５％の緩和にまで
減らされる。
【００６８】従って、本発明の主題である往復圧縮機の
ロッドとクロスヘッドとの間の接続手段の使用は、公称
予荷重が同一でかつナットのネジ形式が同一である場合
にロッドに加えることができる荷重に関して、より高い
性能レベルを得ることを可能にする。
【００６９】取付段階において、油圧ジャッキは、内側
固定ナットの内ネジに作用して、それに加えられる作用
によって該内側固定ナットの内ネジを直ちに変形させ、
しかも締め付け圧力が解除された後でも、第２の固定ナ
ットの作用により、変形された状態が継続されるのが有
利である。
【００７０】更に、規格ＡＰI618の第４版によって要求
されているように、ロッドとフランジとの間、従って又
ロッドとクロスヘッド本体との間の接続の保持を保証す
るロッドのための回転阻止固定部材は、機械的強度の観
点から言って、大きな利点を有する。
【００７１】事実、ロッドの高度に予荷重を加えられた
部分に螺合する、例えばキー形式の通常の回転阻止固定
装置を排除することにより、ロッドの耐疲労強度を増大
させることが可能となる利点がある。
【００７２】全て本発明の技術的範囲内に含まれる多数
の変更及び変形を、本発明の主題である往復圧縮機のロ
ッドとクロスヘッドとの間の、上述のように設計された
接続手段に適用することができ、更に全ての細部は、技
術的に等価な部材で置き換えることができる。なお、特
許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであ
ってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するもので
はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の主題である接続手段によりロッドを
固定した往復圧縮機のクロスヘッドの部分断面側面図。
【図２】 本発明の主題である、ロッドを支えるクロス
ヘッドと接続手段とを異なる平面における部分断面で示
した、図１を横方向から見た図。
【図３】 図１の部分断面平面図。
【図４】 本発明の主題である往復圧縮機におけるロッ
ドとクロスヘッドとの間の接続手段の拡大詳細図。
【符号の説明】
１２ ロッド １３ クロスヘッド １４ クロスヘッド本体 １５ ランナ １６ 案内部材 １７ 受座 １８ ピン ２０ ネジ孔 ２３ ロッド軸線 ２４ ロッドの末端部分 ２５ ロッドのテーパ部分 ２６ ロッドの心出し部分 ２７ 停止面 ２８ 位置決めリング ３０ フランジ ３１ スリーブ ３４ 締結ロッド ３７ 内側固定ナット ３８ 外側固定ナット ４９ リングナット ５４ ロッド固定部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シモーヌ・プラテシ イタリア、イ−50141・フィレンツェ、ヴ ィーア・エッレ・ジュリアーニ、106／ビ （番地なし) Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AC01 CB01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ネジ装置と、回転阻止固定装置と、軸方
    向位置決め部材とを含む、往復圧縮機におけるロッド
    （１２）とクロスヘッド（１３）との間の接続手段（１
    ０）であって、 前記ネジ装置が、第１の内側固定ナット（３７）と、内
    径にネジ（４５）を設けた第２の外側固定ナット（３
    ８）とで構成され、 前記第１の内側固定ナット（３７）が、前記ロッド（１
    ２）のネジ切りされた末端部（２４）が螺合される内ネ
    ジ（３９）と、異なる直径を有する２つの外ネジ（４
    １、４２）とを備え、 前記回転阻止固定装置に接続するための前記２つの外ネ
    ジ（４１、４２）のうちの一方が左ネジである、ことを
    特徴とする往復圧縮機におけるロッド（１２）とクロス
    ヘッド（１３）との間の接続手段（１０）。
  2. 【請求項２】 前記回転阻止固定装置が、前記固定ナッ
    ト（３７、３８）のための、内径に左ネジ（５１）を設
    けた固定リングナット（４９）と、座ぐり付きネジ孔
    （２１）に螺合するための左ネジ（５５）を備えた円筒
    状末端部を有する、前記ロッドを固定するための部材
    （５４）とで構成され、前記孔（２１）が、前記ロッド
    （１２）の円頭面（２２）内に設けられていることを特
    徴とする、請求項１に記載の往復圧縮機におけるロッド
    （１２）とクロスヘッド（１３）との間の接続手段（１
    ０）。
  3. 【請求項３】 前記固定ナット（４９）が、前記軸方向
    位置決め部材のうちの１つに設けられた受座（５３）内
    に折り込むことができる末端リップ（５２）を備えるこ
    とを特徴とする、請求項２に記載の往復圧縮機における
    ロッド（１２）とクロスヘッド（１３）との間の接続手
    段（１０）。
  4. 【請求項４】 前記ロッドを固定するための前記部材
    （５４）が、前記第１の固定ナット（３７）の側方環状
    面（４３）内にある少なくとも１つの孔（４４）内に折
    り込むことができる外側リム（５７）を備えることを特
    徴とする、請求項２に記載の往復圧縮機におけるロッド
    （１２）とクロスヘッド（１３）との間の接続手段（１
    ０）。
  5. 【請求項５】 前記軸方向位置決め部材が、シリンダの
    固定された部材に対する、前記ロッド（１２）のための
    位置決めリング（２８）と、前記クロスヘッド（１３）
    に接続するためのフランジ（３０）とを含むことを特徴
    とする、請求項１に記載の往復圧縮機におけるロッド
    （１２）とクロスヘッド（１３）との間の接続手段（１
    ０）。
  6. 【請求項６】 前記接続フランジ（３０）が、前記ロッ
    ド（１２）及び前記固定ナット（３７、３８）を収容す
    るスリーブ（３１）と、前記クロスヘッド（１３）に接
    続するためのプレート（３２）とで構成されることを特
    徴とする、請求項５に記載の往復圧縮機におけるロッド
    （１２）とクロスヘッド（１３）との間の接続手段（１
    ０）。
  7. 【請求項７】 前記位置決めリング（２８）が、前記ロ
    ッド（１２）の停止面（２７）と補完的な関係にあり、
    前記ロッド（１２）の軸線（２３）に対して角度（α）
    だけ傾斜した円錐台形状開口面（２９）を有することを
    特徴とする、請求項５に記載の往復圧縮機におけるロッ
    ド（１２）とクロスヘッド（１３）との間の接続手段
    （１０）。
  8. 【請求項８】 前記収容リング（３１）が、前記ロッド
    （１２）の心出し部分（２６）の最大径に等しい内径を
    有することを特徴とする、請求項６に記載の往復圧縮機
    におけるロッド（１２）とクロスヘッド（１３）との間
    の接続手段（１０）。
  9. 【請求項９】 前記第１の内側固定ナット（３７）及び
    第２の外側固定ナット（３８）が、それらの末端円筒状
    部分において、前記フランジ（３０）の内径内に設けら
    れた円筒状受座（３５、３６）に係合するための、より
    小さい径（４０、４８）を有することを特徴とする、請
    求項５に記載の往復圧縮機におけるロッド（１２）とク
    ロスヘッド（１３）との間の接続手段（１０）。
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