JP2010209723A - ラビリンスピストン式往復動圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、ラビリンスピストンの外周面に形成されたラビリンス山の一部として低ラビリンス山を設け、これにより、ラビリンスピストンの摩耗状態が摩耗基準値に達したか否かを外部から容易に判定できるようにすることを目的とする。
【解決手段】本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機は、ラビリンスピストン(14)の外周面に設けられたラビリンス山(22)の一部に低ラビリンス山(23)を設け、この低ラビリンス山(23)の状態によりラビリンスピストン(14)の摩耗量が基準に達したか否かを判定できるようにした構成である。
【選択図】図2

Description

本発明は、ラビリンスピストン式往復動圧縮機に関し、特に、ラビリンスピストンの外周面に形成されたラビリンス山の一部として低ラビリンス山を設け、これにより、ラビリンスピストンの摩耗状態が摩耗基準値に達したか否かを外部から容易に判定できるようにするための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種のラビリンスピストン式往復動圧縮機としては、特許出願をしていないため、特に特許文献等を開示していないが、一般に、ラビリンスピストン自体には何らの加工等は施されておらず、保守の際に、ラビリンスピストンを圧縮機本体から取り外し、ラビリンスピストンの外径を測定し、摩耗量が基準値を越えた場合には、ラビリンスピストンの交換を行っていた。
また、他の従来構成として、ラビリンスピストン以外の一般のピストンのシール材の摩耗量の測定装置としては、例えば、特許文献1に開示されたピストン用シール材の摩耗量測定装置においては、図示していないが、シール材が摩耗していない状態では、シリンダの軸縁とピストンの軸縁とが一致した状態でピストンが水平方向に往復移動し、その運転によってシール材の特に下部が摩耗し、これによってピストンが下方に変位する。これによってそのピストンのシリンダヘッド側の端面に固着されている被検出部材が下降し、そのために一方のグループの光ファイバ素線を介して光源から照射された光が、被検出部材の同心円状の突起と溝との組合せ、または第1および第2領域との組合せによって、反射して検出されて受光される反射光量が変化することになる。これによってシール材の摩耗量を測定することができるように構成されていた。
特公平06−010604号公報
従来、用いられていたこの種のラビリンスピストン式往復動圧縮機においては、ラビリンスピストンには何らの加工等は施されていないため、使用時間の経過によって発生する保守の際に、シリンダのシリンダ弁カバー及び吸入、吐出シリンダ弁を取り外し、ラビリンスピストンをシリンダから外に取り出し、外径測定及び摩耗状態の測定を行った後に、再び、シリンダ内に取付け、吸入、吐出シリンダ弁およびシリンダ弁カバーの装着を行うことになり、一連の作業は多大の労力とコストを必要としていた。
また、前述の特許文献1のピストン用シール材の摩耗量測定装置においては、光ファイバを用いて反射光量の変化によりシール材の摩耗量を検出していたため、シリンダ周辺に光学的装置を装着しなければならず、シリンダ装置としては構造が複雑となり、コストの面だけでなく、信頼性および保守等の面で課題が存在していた。
本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機は、ラビリンスピストンをシリンダ内で往復動させることにより圧縮を行うようにしたラビリンスピストン式往復動圧縮機において、前記ラビリンスピストンの外周面に設けられたラビリンス山の外周の少なくとも一部として、少なくとも1箇所設けた低ラビリンス山の状態により前記ラビリンスピストンの摩耗量が基準に達したか否かを判定できる構成であり、また、前記低ラビリンス山は、前記ラビリンス山の少なくとも一部として所定の高さで形成され、前記高さは前記ラビリンスピストンの交換時期を示す高さである構成であり、また、前記低ラビリンス山を形成する第1低ラビリンス山は、前記ラビリンス山の山頂部を予め設定された摩耗基準値まで径方向に除去された前記高さで構成され、かつ周方向に連続して設けられている構成であり、また、前記低ラビリンス山を形成する第2低ラビリンス山は、前記ラビリンス山の山頂部の一部を、予め設定された摩耗基準値まで低く接線方向に直線的に除去された前記高さで構成される構成であり、また、前記低ラビリンス山を形成する第3低ラビリンス山は、前記各ラビリンス山のピッチを変えることなくテーパ壁の一部を除去し断面で鋭角山形状として山の高さを予め設定された摩耗基準値まで低くした前記高さで構成され、かつ周方向に連続して設けられた構成であり、また、前記低ラビリンス山は、前記シリンダのシリンダ弁カバー及び吸入シリンダ弁又は吐出シリンダ弁が除去された前記シリンダの吸入用又は吐出用シリンダ弁ポート部に臨んで露出している構成である。
本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ラビリンスピストンをシリンダ内で往復動させることにより圧縮を行うようにしたラビリンスピストン式往復動圧縮機において、前記ラビリンスピストンの外周面に設けられたラビリンス山の外周の少なくとも一部として、少なくとも1箇所設けた低ラビリンス山の状態により前記ラビリンスピストンの摩耗量が基準に達したか否かを判定できる構成としたことにより、使用後にラビリンスピストンを外すことなく、簡単な構造で、目視等により摩耗量が予め設定した摩耗基準値に達したか否かを、シリンダ外部から判定することができる。
本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機を示す構成図である。 図1のA−A断面図である。 図2の低ラビリンス山の他の形態を示す平面図である。 図2のラビリンスピストンのB−B断面及び図3のC−C断面の一部を示す拡大断面図である。 図4の他の形態を示す断面図である。 図4の低ラビリンス山の外観を示す要部の拡大図である。 図6の他の形態を示す拡大図である。 図6の他の形態を示す拡大図である。 図4の要部の拡大断面図である。 図5の要部の拡大断面図である。 図6のラビリンスピストンの摩耗前の一部の状態を示す拡大図である。 図7のラビリンスピストンの摩耗前の一部の状態を示す拡大図である。 図8のラビリンスピストンの摩耗前の一部の状態を示す拡大図である。 図11の低ラビリンス山の摩耗後を示す拡大図である。 図12の低ラビリンス山の摩耗後を示す拡大図である。(点線は摩耗前の外周面形状) 図13の低ラビリンス山の摩耗後を示す拡大図である。 シリンダの外部からラビリンスピストンの低ラビリンス山が目視できる状態を示す断面図である。
本発明は、ラビリンスピストンの外周面に形成された複数のラビリンス山の一部のラビリンス山の代わりに低ラビリンス山を設け、これによりラビリンスピストンの摩耗状態が摩耗基準値に達したか否かを外部から容易に判定できるようにしたラビリンスピストン式往復動圧縮機を提供することを目的とする。
以下、図面と共に本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機の好適な実施の形態について説明する。
図1において符号1で示されるものは、全体形状がほぼ箱形をなすフレームであり、このフレーム1の下部位置にはクランク軸2が回転自在に設けられ、このクランク軸2にクランクピン軸受3を介して設けられた連続棒4は、クロスヘッドピン5を介してクロスヘッド6に接続されている。
前記クロスヘッド6は前記フレーム1のクロスヘッド案内孔7内で上下動自在に設けられ、このクロスヘッド6の上部に接続されたピストン棒8は、前記フレーム1の上部に位置するピストン棒案内軸受9、油切りリング10、油止めリング11及びパッキン箱12aを介して、前記フレーム1の上部に設けられたシリンダ12のピストンロッドパッキン13に上下動自在に支持されている。
前記シリンダ12内に延設された前記ピストン棒8の上部にはラビリンスピストン14が上下動自在(実線と点線で示すストローク)に設けられ、このシリンダ12の上部にはシリンダカバー15が設けられている。
前記シリンダ12の外周位置にはシリンダ弁カバー16が設けられ、これらの各シリンダ弁カバー16の内側には、上下一対の吸入シリンダ弁17及び吐出シリンダ弁18が着脱自在に設けられている。
前記シリンダ12は、A−A断面図が図2で示されるように構成され、前記各吸入シリンダ弁17の内側には吸入用シリンダ弁ポート部20が形成されている。
さらに、前記各吐出シリンダ弁18の内側には吐出用シリンダ弁ポート部21が形成され、前記各吸入用シリンダ弁ポート部20から吸入された媒体は前記各吐出用シリンダ弁ポート部21を介してシリンダ12外へ吐出され、媒体の吸入/圧縮が行われるように構成されている。
前述の図2で示す図1のA−A断面図は、前記各シリンダ弁カバー16、吸入シリンダ弁17及び吐出シリンダ弁18を除去した除去状態を示しており、前記ラビリンスピストン14の外周に形成された輪状のラビリンス山22の一部には、少なくとも1箇所もしくは複数個所の低ラビリンス山23が設けられていると共に各低ラビリンス山23は、例えば、ラビリンス山22と同一材料等からなり、前記除去状態において、前記各シリンダ弁ポート部20、21に臨んで露出するように構成されている。
図2は図1のA−A断面を示しており、前記各シリンダ弁カバー16、吸入シリンダ弁17及び吐出シリンダ弁18を除去した状態を示しており、前記ラビリンスピストン14の外周に形成された輪状の複数のラビリンス山22の外周の一部には、低ラビリンス山23が設けられ、この低ラビリンス山23は、少なくとも1箇所の後述の3種類の第1〜第3低ラビリンス山23a、23b、23c(すなわち、3つの形態)で構成されている。
従って、前記各低ラビリンス山23a〜23cは、前記除去した状態において、前記各シリンダ弁ポート部20、21に臨んで露出するように構成されている。尚、図3は前記第2低ラビリンス山23bの形態を示し、ラビリンス山22の一部を接線方向に直線的に除去して形成した形態である。
図4及び図5は前述の図2及び図3の断面を示しており、その軸方向Yに沿って複数の前記ラビリンス山22が多段状に所定の間隔でほぼ全長にわたり形成されている。
図6、図7及び図8は、前記ラビリンス山22と第1〜第3低ラビリンス山23a〜23cの一部を示しており、第1、第2低ラビリンス山23a、23bは、前記軸方向Yに沿って前記各シリンダ弁ポート部20、21に臨んで外部に露出するような軸方向位置に設けられている。
すなわち、図6は第1低ラビリンス山23aを示し、図7は第2低ラビリンス山23bを示している。
図9は前記第1、第2低ラビリンス山23a、23bの拡大断面を示し、図10は第3低ラビリンス山23cの拡大断面を示している。
前記各ラビリンス山22の間に設けられた各低ラビリンス山23a、23b、23cは、ラビリンス山22の外周の一部又は全部に形成されている。
図9において、ラビリンスピストン14の各ラビリンス山22の1個又は複数のラビリンス山22の外周には、その突条部25A先端に摩耗部分26が摩耗して予め設定された摩耗基準値T、すなわち、ラビリンス山22が予め設定された高さTとなると、この高さTは、前記第1、第2低ラビリンス山23a、23bと同じ高さとなり、この各低ラビリンス山23a、23bの低ラビリンス山外周面23Aに摩耗が波及することによって、ラビリンスピストン14の摩耗、すなわち、交換時期であることが後述の目視等により判定することができる。
すなわち、この判定については、目視の他に、電子カメラで撮像した画像を画像処理によって自動的に判定することも可能である。
従って、前記各ラビリンス山22の間のラビリンス山22の外周の一部又は全部に形成された第1、第2低ラビリンス山23a及び23bの低ラビリンス山外周面23Aと前記摩耗基準値Tとは一致している。
また、前記第3低ラビリンス山23cは、図8及び図10に示されるように、各ラビリンス山22のピッチは変えないでラビリンス山22の外周のテーパ壁25の一部を除去し、断面形状で鋭角山形状として山の高さを予め設定した前記摩耗基準値Tまで低くした前記高さTで形成され、かつ、周方向に一周又は部分的に設けられている。
尚、前述の第1、第2低ラビリンス山23a、23bの形状差異は、全体形状はほぼ同一であるが、図6及び図7で示されるように、外周面の削り形状が直線状か曲面であるかの差である。
次に、動作について述べる。前述の構成において、ラビリンスピストン式往復圧縮機の稼動により、図6、図7及び図8並びに図9及び図10で示される新品のラビリンスピストン14の外周面である摩耗部分26の幅が、各低ラビリンス山23a、23bの低ラビリンス山外周面23Aである摩耗外周面26Aの摩耗(図11、図12、図13のドットで示す領域部分)が進行して、摩耗基準値Tに達すると、図9のように、摩耗部分26の幅が各低ラビリンス山23a、23bの外周面23Aと同等となり、さらに、この外周面23Aの摩耗も始まり(図14、図15、図16の拡大したドットで示す領域成分で示す)、この摩耗がラビリンスピストン14と各低ラビリンス山23a〜23cの外周面にも拡大したことが目視等(目視の他に、画像処理等も可能)によって検出されると、摩耗の判定ができ、この状態でラビリンスピストン14は交換時期に達したこととなる。
前述のラビリンスピストン14の摩耗の目視等による判定は、図2に示されるように、各シリンダ弁カバー16、吸入シリンダ弁17及び吐出シリンダ弁18を取り除くと、各低ラビリンス山23a〜23cが各シリンダ弁ポート部20、21に臨んで外部に露出していることにより、容易に行うことができる。
また、図17で示されるように、前記シリンダ12の外部から実際に目視できるラビリンス山22及び各低ラビリンス山23a〜23cは、実線で示される上死点位置の前記ラビリンスピストン14の上端部C、及び、点線で示される下死点位置のラビリンスピストン14の下端部C’に限られるが、ラビリンスピストン14の上端部Cと下端部C’との間の中間部Eは、前述の状態では目視することはできず、この中間部Eを見るためには、従来と同様にラビリンスピストン14をシリンダ12から除去しなければ目視不可である。
以上の通り、本発明における前記第1〜第3低ラビリンス山23a〜23cは、次のように構成されている。
すなわち、前記各低ラビリンス山23a〜23cは、ラビリンス山22の外周の少なくとも一部として所定の高さTで形成され、この高さTはラビリンスピストン14の交換時期を示す高さである。
また、前記低ラビリンス山23a、23bは、ラビリンス山22の山頂部の一部を直線状又は曲面に除去して低くして高さTとなるようにした構成である。
また、前記低ラビリンス山23cは、各ラビリンス山22のピッチを変えることなくテーパ壁25の一部を除去し断面で鋭角山形状として山の高さを予め設定された摩耗基準値Tまで低くした高さTで構成されている。
本発明は、ラビリンスピストン式往復動圧縮機に限らず、例えば、往復動型の空気ポンプ、油圧ポンプ等に適用可能である。
1 フレーム
2 クランク軸
3 クランクピン軸受
4 連接棒
5 クロスヘッドピン
6 クロスヘッド
7 クロスヘッド案内孔
8 ピストン棒
9 ピストン棒案内軸受
10 油切りリング
11 油止めリング
12 シリンダ
12a パッキン箱
13 ピストンロッドパッキン
14 ラビリンスピストン
15 シリンダカバー
16 シリンダ弁カバー
17 吸入シリンダ弁
18 吐出シリンダ弁
20 吸入用シリンダ弁ポート部
21 吐出用シリンダ弁ポート部
22 ラビリンス山
23a 第1低ラビリンス山
23b 第2低ラビリンス山
23c 第3低ラビリンス山
23A 低ラビリンス山外周面
24 平面底
25 テーパ壁
25A 突条部
26 摩耗部分
26A 摩耗外周面
T 摩耗基準値
C 上端部
C’ 下端部
高さ
Y 軸方向

Claims (6)

  1. ラビリンスピストンをシリンダ内で往復動させることにより圧縮を行うようにしたラビリンスピストン式往復動圧縮機において、前記ラビリンスピストン(14)の外周面に設けられたラビリンス山(22)の外周の少なくとも一部として、少なくとも1箇所設けた低ラビリンス山(23)の状態により前記ラビリンスピストン(14)の摩耗量が基準に達したか否かを判定できる構成としたことを特徴とするラビリンスピストン式往復動圧縮機。
  2. 前記低ラビリンス山(23)は、前記ラビリンス山(22)の少なくとも一部として所定の高さ(T1)で形成され、前記高さ(T1)は前記ラビリンスピストン(14)の交換時期を示す高さであることを特徴とする請求項1記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
  3. 前記低ラビリンス山(23)を形成する第1低ラビリンス山(23a)は、前記ラビリンス山(22)の山頂部を予め設定された摩耗基準値(T)まで径方向に除去された前記高さ(T1)で構成され、かつ周方向に連続して設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
  4. 前記低ラビリンス山(23)を形成する第2低ラビリンス山(23b)は、前記ラビリンス山の山頂部の一部を、予め設定された摩耗基準値(T)まで低く接線方向に直線的に除去された前記高さ(T1)で構成されることを特徴とする請求項1又は2記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
  5. 前記低ラビリンス山(23)を形成する第3低ラビリンス山(23c)は、前記各ラビリンス山のピッチを変えることなくテーパ壁(25)の一部を除去し断面で鋭角山形状として山の高さを予め設定された摩耗基準値(T)まで低くした前記高さ(T1)で構成され、かつ周方向に連続して設けられたことを特徴とする請求項1又は2記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
  6. 前記低ラビリンス山(23)は、前記シリンダ(12)のシリンダ弁カバー(16)及び吸入シリンダ弁(17)又は吐出シリンダ弁(18)が除去された前記シリンダ(12)の吸入用又は吐出用シリンダ弁ポート部(20,21)に臨んで露出していることを特徴とする請求項1ないし5の何れかに記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
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