JP2012007560A - Piston ring for reciprocating compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は往復動圧縮機用ピストンリングに関し、特にオイルフリー圧縮機のピストンに装着されて空気、不活性ガスなどの気体をシールする往復動圧縮機用ピストンリングに関する。 The present invention relates to a piston ring for a reciprocating compressor, and more particularly to a piston ring for a reciprocating compressor that is attached to a piston of an oil-free compressor and seals a gas such as air or an inert gas.
一般に、往復動圧縮機はシリンダ内をピストンが往復する間に、吸込工程では該シリンダ内に形成される圧縮室内に吸込弁を介して気体を吸込み、吐出工程では気体を加圧して吐出弁を介して吐出させるようになっている。そして、該往復動圧縮機はそのピストンとシリンダとの間をシールすべく、該ピストンの外周にピストンリングが嵌着され、該ピストンリングはピストンとシリンダとの間の気密性を長期にわたり維持できるようにされている。 Generally, in a reciprocating compressor, while a piston reciprocates in a cylinder, in a suction process, gas is sucked into a compression chamber formed in the cylinder via a suction valve, and in the discharge process, the gas is pressurized and the discharge valve is operated. It is made to discharge through. The reciprocating compressor has a piston ring fitted on the outer periphery of the piston so as to seal between the piston and the cylinder, and the piston ring can maintain the airtightness between the piston and the cylinder for a long time. Has been.
従来のピストンリングとして、シールリング、バックアップリングおよびテンションリングの組み合わせからなるものが知られている。図4は、ピストンに装着されているピストンリングの拡大断面図を、図5はピストンリングの斜視図を示す。図4に示すように、シリンダ6とピストン7との間に、シリンダ6と接触するピストンリングがピストン7の外周に設けられた溝8内に配設され、シール部材として機能している。この溝8は、シール性の向上および耐久性の向上のため複数個設けられている場合もある。
As a conventional piston ring, a piston ring comprising a combination of a seal ring, a backup ring and a tension ring is known. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the piston ring attached to the piston, and FIG. 5 is a perspective view of the piston ring. As shown in FIG. 4, a piston ring that contacts the cylinder 6 is disposed between the cylinder 6 and the
図5に示すように、ピストンリング12は、段付合い口9aを有するシールリング9と、このシールリング9の内周面に接する合い口10aを有するバックアップリング10と、このバックアップリング10の内周面に接し、合い口11aを有するテンションリング11とから構成されている。ピストンリング12は、段付合い口9aと合い口10aとが重なり合わないように、例えば180度位置がずれるように組み付けられて溝8内に配設されている。これは、合い口9aと合い口10aとが重なり合うと、合い口より気体が漏れてシール部材として機能しなくなるからである。また、シールリング12に用いられる材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと記す)樹脂に銅系または鉄系の合金とカーボン繊維とを配合した樹脂組成物を用い、シリンダ6などの相手部材への攻撃性および自己摩耗性を抑制するものが知られている。
As shown in FIG. 5, the
ピストンリングを用いた往復動圧縮機において、該圧縮機が停止した場合、圧縮室内はピストンリングで気密に保たれているため、吐出弁側から高圧の気体が圧縮室内へ漏れて、圧縮室内が高圧になることがある。この状態で往復動圧縮機を始動させると、圧縮室内が過圧縮状態となり、タイムラグを生じるなどの始動不良を起こすことがある。 In a reciprocating compressor using a piston ring, when the compressor stops, the compression chamber is kept airtight by the piston ring, so high-pressure gas leaks from the discharge valve side to the compression chamber, and the compression chamber May be high pressure. If the reciprocating compressor is started in this state, the compression chamber may be overcompressed, resulting in a starting failure such as a time lag.
これを解決する手段として、特許文献1では、段付合い口を有するピストンリングの合い口に気体抜き用通路を設けたものが提案されている。また、特許文献1の従来の技術に記載されているように、吸込弁と、該吸込弁によって施蓋される吸込孔との間に隙間を形成させ、圧縮機の運転停止時に圧縮室内の気体を吸込孔を介して外部へ放出し、圧縮室内の圧力上昇を防止しているものなどが提案されている。
As means for solving this problem,
また、ピストン7がシリンダ6内を往復摺動する場合、気体の圧力、テンションリング11の張力、シリンダ6の内周面に対するピストン7の傾き、シールリング9の内周面とバックアップリング10の外周面との不均一接触などが原因となり、シールリング9、バックアップリング10およびテンションリング11に回転する動きが発生する。その結果、使用時において、円周上でシールリング9の段付合い口9aとバックアップリング10の合い口10aとが重なる場合が生じる。重なり合った場合、気体がその重なり部より漏れてシール性を低下させるという問題がある。
Further, when the
このような問題に対して、特許文献2では、ピストンリングにおけるバックアップリングとシールリングとを相互に係止する手段として、(1)テンションリングの合い口端部を外方に折り曲げることにより形成された突起部を、バックアップリングの合い口およびシールリングの内周面に形成された凹状部に係合する係止手段、(2)バックアップリングの外周面およびシールリングの内周面に形成された回り止めピンによる係止手段、(3)バックアップリングの外周面に形成された凹部または凸部、およびシールリングの内周面に形成された凹部または凸部とが、それぞれ相互の凹部と凸部とに係合する係止手段、が提案されている。
With respect to such a problem, in
また、特許文献3では、段付合い口を有するシールリングと、このシールリングの内周に接するバックアップリングとを備えてなり、上記シールリングは幅方向に形成された穴の径より大きくかつシールリングの幅以下の長さのピンなどの嵌合物を上記穴に圧入して得られる突起部を段付合い口以外の位置に有し、上記突起部に上記バックアップリングの合い口を係止させてなるピストンリングが提案されている。
Further, in
しかしながら、インパクトドライバやインパクトレンチなどに用いられる小型の往復動圧縮機では、モータの容量が小さいため、特許文献1に開示された技術、および特許文献1に記載の従来技術では十分な解決とはならなかった。
However, in a small reciprocating compressor used for an impact driver or an impact wrench, the capacity of the motor is small. Therefore, the technique disclosed in
また、特許文献2に記載された、テンションリングの合い口端部を外方に折り曲げることにより形成された突起部を、バックアップリングの合い口およびシールリングの内周面に形成された凹状部に係合する係止手段を有するピストンリングは、テンションリングの使用が必須である。また、バックアップリングの外周面およびシールリングの内周面に形成された回り止めピンによる係止手段を有するピストンリングは、回り止めピンが外れる危険性がある。さらに、シールリングが回り止めピンを乗り越えることがある。また、バックアップリングの外周面に形成された凹部または凸部、およびシールリングの内周面に形成された凹部または凸部が、それぞれ相互の凹部と凸部とに係合する係止手段を有するピストンリングは、シールリングが肉厚でないと使用できない。
Further, the protrusions formed by bending outwardly the mating end of the tension ring described in
特許文献3に記載のピストンリングは、ピンなどの嵌合物が外れる危険性がある。該嵌合物が外れた場合、シールリングが回転しシールリングの合い口とバックアップリングの合い口とが重なり合い、気体がその重なり部より漏れてシール性を低下させるおそれがある。さらに、シールリングがピンなどの嵌合物を乗り越えることがある。また、軸方向の位置決めができないため、リング溝への組み付けの際に、シールリングとバックアップリング、あるいはシールリングとバックアップリングとテンションリングがばらばらになることがある。
The piston ring described in
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、インパクトドライバやインパクトレンチなどに用いられる小型の往復動圧縮機であっても、停止直後の再起動において始動不良を生じず、また、ピンなどを使わずに簡単な手段でシールリングとバックアップリングとの合い口が重なることや組み付けの際に、ばらばらにならない往復動圧縮機用ピストンリングを提供することを目的とする。 The present invention was made to cope with such problems, and even a small reciprocating compressor used for an impact driver, an impact wrench or the like does not cause a start failure in restart immediately after stopping, It is another object of the present invention to provide a piston ring for a reciprocating compressor that does not become disjointed when the joints of the seal ring and the backup ring overlap with each other by simple means without using pins.
本発明の往復動圧縮機用ピストンリングは、ピストンとシリンダとの間をシールすべく上記ピストンの外周に設けられた溝に嵌め込まれて使用される往復動圧縮機用ピストンリングにおいて、上記シリンダと摺接するシールリングと、該シールリングの内周面に弾性接触するバックアップリングとを備え、上記シールリングと上記バックアップリングはそれぞれ合い口が形成されており、上記シールリングの内周面と側面との隅部全周に気体抜き用の通路が設けられていることを特徴とする。 The piston ring for a reciprocating compressor according to the present invention is a piston ring for a reciprocating compressor that is used by being fitted in a groove provided on the outer periphery of the piston so as to seal between the piston and the cylinder. A seal ring that is in sliding contact; and a backup ring that elastically contacts the inner peripheral surface of the seal ring. The seal ring and the backup ring each have an abutment, and an inner peripheral surface and a side surface of the seal ring. A gas venting passage is provided in the entire circumference of the corner of the gas.
上記気体抜き用通路の軸方向断面の断面積が、0.07mm2〜0.5mm2であることを特徴とする。また、上記気体抜き用通路が、C面またはR面の面取りであることを特徴とする。また、上記バックアップリングの合い口隙間が、2mm〜6mmであることを特徴とする。
Sectional area of the axial section of the gas vent passage, characterized in that it is a 0.07
上記シールリングの合い口と上記バックアップリングの合い口とが、円周方向で重なり合わないように、上記シールシリングと上記バックアップリングとが相互に回転不可にされていることを特徴とする。上記シールリングの合い口が段付合い口であることを特徴とする。 The seal silling and the backup ring are made non-rotatable so that the seal ring and the backup ring do not overlap in the circumferential direction. The mating port of the seal ring is a stepped mating port.
上記バックアップリングは、合い口以外の外周面に、上記シールリングの段付合い口と相補し合う突起部を備え、該突起部と上記段付合い口とが相補し合うことで上記シールリングと上記バックアップリングの周方向および軸方向の位置決めがなされることを特徴とする。 The backup ring has a protrusion that complements the stepped opening of the seal ring on an outer peripheral surface other than the mating opening, and the protrusion and the stepped opening complement each other so that the seal ring and the backup ring are complementary. The ring is positioned in the circumferential direction and the axial direction.
上記バックアップリングの突起部が、バックアップリングの円周中心点に対して合い口を0度としたとき、45度〜315度の間に形成されていることを特徴とする。特に、170度〜190度の間に形成されていることを特徴とする。 The protrusion part of the said backup ring is formed between 45 degree | times and 315 degree | times when an abutment is made into 0 degree | times with respect to the circumferential center point of a backup ring. In particular, it is formed between 170 degrees and 190 degrees.
上記バックアップリングの突起部の外周面からの高さが、上記シールリングの厚みと同じもしくは薄いことを特徴とする。また、上記バックアップリングの突起部の外周面からの高さが、上記シールリングの厚みの2/3以上であることを特徴とする。 The height from the outer peripheral surface of the protrusion of the backup ring is the same as or thinner than the thickness of the seal ring. The height from the outer peripheral surface of the protrusion of the backup ring is 2/3 or more of the thickness of the seal ring.
上記シールリングおよび前記バックアップリングが、合成樹脂製であることを特徴とする。また、上記バックアップリングが、射出成形されたものであることを特徴とする。特に、上記バックアップリングが、平板状に射出成形されたものであることを特徴とする。 The seal ring and the backup ring are made of synthetic resin. The backup ring is injection-molded. In particular, the backup ring is injection-molded into a flat plate shape.
上記バックアップリングが、フッ素樹脂製であることを特徴とする。また、上記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(以下、PFAと記す)樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(以下、ETFEと記す)樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(以下、FEPと記す)樹脂から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする。 The backup ring is made of a fluororesin. The fluororesin is a polytetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (hereinafter referred to as PFA) resin, an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (hereinafter referred to as ETFE) resin, tetrafluoroethylene / hexa It is at least one selected from fluoropropylene copolymer (hereinafter referred to as FEP) resin.
上記シールリングが、フッ素樹脂製であることを特徴とする。また、上記フッ素樹脂が、PTFE樹脂であることを特徴とする。 The seal ring is made of a fluororesin. The fluororesin is a PTFE resin.
上記バックアップリングの内周にテンションリングを設けたことを特徴とする。また、上記ピストンリングは、空気またはガスをシールすることを特徴とする。 A tension ring is provided on the inner periphery of the backup ring. The piston ring seals air or gas.
本発明の往復動圧縮機用ピストンリングは、合い口を有するシールリングとバックアップリングとを備えた構成において、シールリングの内周面と側面との隅部全周に気体抜き用の通路が設けられているので、圧縮機の停止時において、圧縮室内に閉じ込められた高圧の気体は、この気体抜き用の通路からバックアップリングの合い口の隙間を通り、下側の気体抜き用の通路を経て速やかに圧縮室の外に逃がされる。このため、再起動しても始動不良を起こさずに直ぐに始動可能にすることができる。特に、モータ容量の小さい、インパクトレンチやインパクトドライバなどのハンドツールに使用される小型の往復動圧縮機に使用しても、停止直後に再起動しても始動不良を起こすことがない。 The piston ring for a reciprocating compressor according to the present invention is provided with a seal ring having an abutment and a backup ring, and a gas vent passage is provided in the entire periphery of the corner between the inner peripheral surface and the side surface of the seal ring. Therefore, when the compressor is stopped, the high-pressure gas confined in the compression chamber passes through the gap of the back-up ring joint from the venting passage and passes through the lower venting passage. Immediately escaped from the compression chamber. For this reason, even if it restarts, it can be started immediately without starting failure. In particular, even if it is used for a small reciprocating compressor used for a hand tool such as an impact wrench or an impact driver having a small motor capacity, it does not cause a start failure even if it is restarted immediately after stopping.
上記気体抜き用通路の軸方向断面の断面積が、0.07mm2〜0.5mm2であるので、運転時のシール効果と停止時の速やかな高圧気体の排出という相反する作用を両立できる。また、上記バックアップリングの合い口隙間が2〜6mmであるので、高圧気体の排出がスムーズに行なわれる。 Sectional area of the axial section of the gas vent passage, since it is 0.07 mm 2 to 0.5 mm 2, can be both opposing effects of discharge of rapid pressure gas when stopping the sealing effect during operation. In addition, since the gap between the back-up rings is 2 to 6 mm, high-pressure gas can be discharged smoothly.
上記気体抜き用通路がC面またはR面の面取りであるので、製造工程を増やすことなく気体抜き用通路を形成することができる。 Since the venting passage is a chamfered surface of the C or R plane, the venting passage can be formed without increasing the number of manufacturing steps.
上記シールリングの合い口と上記バックアップリングの合い口とが円周方向で重なり合わないように相互に回転不可にされているので、シールリングの段付合い口とバックアップリングの合い口とが重ならず、良好なシール性が維持される。また、上記シールリングの合い口が段付合い口なので、運転時のシール効果に優れる。 Since the joint of the seal ring and the joint of the backup ring are not allowed to rotate with each other so as not to overlap each other in the circumferential direction, if the step joint of the seal ring and the joint of the backup ring overlap Therefore, good sealing performance is maintained. Further, since the mating port of the seal ring is a stepped mating port, the sealing effect during operation is excellent.
上記バックアップリングは、合い口以外の外周面に、上記シールリングの段付合い口と相補し合う突起部を備え、該突起部と上記段付合い口とが相補し合うことで上記シールリングと上記バックアップリングの周方向および軸方向の位置決めがなされるので、シールリングの段付合い口とバックアップリングの合い口とが重ならず、良好なシール性が長期間維持される。また、組み付けの際にばらばらに外れることがなく、組付け時間が長くならない。 The backup ring has a protrusion that complements the stepped opening of the seal ring on an outer peripheral surface other than the mating opening, and the protrusion and the stepped opening complement each other so that the seal ring and the backup ring are complementary. Since the ring is positioned in the circumferential direction and the axial direction, the stepped joint of the seal ring and the joint of the backup ring do not overlap, and good sealing performance is maintained for a long time. In addition, the assembly time does not come apart and assembly time does not increase.
上記バックアップリングの突起部が、バックアップリングの円周中心点に対して合い口を0度としたとき、45度〜315度の間に形成されているので、シール性が優れる。さらに、該突起部を、170度〜190度の間に形成することで、組付け性にも優れる。 Since the protrusion of the backup ring is formed between 45 degrees and 315 degrees when the abutment is 0 degrees with respect to the circumferential center point of the backup ring, the sealing performance is excellent. Furthermore, it is excellent in assemblability by forming the protrusions between 170 degrees and 190 degrees.
上記バックアップリングの突起部の外周面からの高さが、上記シールリングの厚みと同じもしくは薄いので、該突起部によるシールリングからの出っ張りが防止できる。また、上記バックアップリングの突起部の外周面からの高さが、上記シールリングの厚みの2/3以上であるので、シールリングの回転を確実に防止できる。 Since the height from the outer peripheral surface of the protrusion of the backup ring is the same as or thinner than the thickness of the seal ring, it is possible to prevent the protrusion from protruding from the seal ring. Moreover, since the height from the outer peripheral surface of the protrusion part of the backup ring is 2/3 or more of the thickness of the seal ring, rotation of the seal ring can be reliably prevented.
上記シールリングおよび上記バックアップリングが、合成樹脂製であるので、無潤滑雰囲気での使用が可能となる。また、上記バックアップリングが、射出成形されたものであるので、上記突起部がある場合でも、その成形が容易である。また、上記バックアップリングが、平板状に射出成形されたものであるので、該ピストンリングにおいて、テンションリングが不要となる。 Since the seal ring and the backup ring are made of synthetic resin, they can be used in a non-lubricated atmosphere. Moreover, since the backup ring is injection-molded, the molding is easy even when the protrusion is present. Further, since the backup ring is injection-molded into a flat plate shape, no tension ring is required in the piston ring.
上記バックアップリングが、フッ素樹脂製であるので、潤滑特性に優れる。また、上記フッ素樹脂が、PFA樹脂、ETFE樹脂、FEP樹脂から選ばれた少なくとも一つであるので、潤滑特性に優れながら、射出成形で製造可能である。 Since the backup ring is made of a fluororesin, it has excellent lubrication characteristics. Further, since the fluororesin is at least one selected from PFA resin, ETFE resin, and FEP resin, it can be manufactured by injection molding while having excellent lubrication characteristics.
上記シールリングが、フッ素樹脂製であるので、潤滑特性に優れる。また、上記フッ素樹脂が、PTFE樹脂であるので、潤滑特性と併せてシール特性に優れる。 Since the seal ring is made of a fluororesin, it has excellent lubrication characteristics. Moreover, since the said fluororesin is PTFE resin, it is excellent in a sealing characteristic with a lubrication characteristic.
上記バックアップリングの内周にさらにテンションリングを設けたので、シールリングとバックアップリングの張力計算を省略できる。 Since the tension ring is further provided on the inner periphery of the backup ring, the calculation of the tension between the seal ring and the backup ring can be omitted.
本発明の往復動圧縮機用ピストンリングの一例を図1に示す。図1は、ピストンリングの構成要素およびその組み立て状態を示す斜視図である。図1に示すように、ピストンリング1は、シールリング2とバックアップリング3とテンションリング4とを、外輪から内輪に向かって順に組立てることにより得られる。シールリング2は、ピストンリング1の最外層にあり、シリンダなどの内壁と接触して空気、不活性ガスなどの気体をシールする(図2参照)。バックアップリング3は、シールリング2の内周面2aに弾性接触して設けられ、気体から加わる圧力やテンションリング4からの押しつける力をシールリング2に均一にかかるようにしている。シールリング2には合い口2cが、バックアップリング3には合い口3aが、それぞれ形成されている。バックアップリング3は、シールリング2の上記合い口2cからの気体の漏れを防止している。テンションリング4は、シールリング2およびバックアップリング3を外周方向に向かって押圧し、気体のシール性をより向上させている。なお、本発明のピストンリング1において、テンションリング4は必ずしも設ける必要はなく、テンションリング4を使わない場合は、バックアップリング3がその代わりを行なうよう設計する。上記構成において、シールリング2の内周面2aと側面2bとの隅部全周に気体抜き用の通路5が設けられている。
An example of a piston ring for a reciprocating compressor according to the present invention is shown in FIG. FIG. 1 is a perspective view showing components of a piston ring and its assembled state. As shown in FIG. 1, the
シールリング2、バックアップリング3、およびテンションリング4のリングの軸方向の断面形状は、シールリング2の内周面にバックアップリング3を配置し、バックアップリング3の内周面にテンションリング4を配置できる形状であれば、特に限定されない。各リングの配置がしやすいことから、図1および図2に示すように、各リングを矩形断面とすることが好ましい。
The axial cross-sectional shapes of the
図2に、本発明の往復動圧縮機用ピストンリングをピストンに装着した状態の軸方向の拡大断面図を示す。図2に示すように、ピストンリング1は、シリンダ6とピストン7との間で、シリンダ6と摺接しつつ、ピストン7の外周に設けられた溝8内に嵌め込まれて、空気、不活性ガスなどの気体をシールするシール部材として機能している。溝8は、シール性の向上および耐久性の向上のため複数個設けてもよい。
FIG. 2 shows an enlarged sectional view in the axial direction in a state where the piston ring for a reciprocating compressor of the present invention is mounted on the piston. As shown in FIG. 2, the
気体抜き用の通路5は、シールリング2の内周面2aと、側面2bとの隅部に設けられている。ここで、内周面2aと側面2bとの隅部とは、内周面2aと側面2bとの境界部分(角部分)の一定範囲をいう。図2に示す態様では、気体抜き用の通路5は、シールリング2の2箇所(左右)、すなわち、シールリング2の圧縮室側と大気側にそれぞれ位置する側面2bと、内周面2aとの隅部に設けられている。また、気体抜き用の通路5は、シールリング2の円周方向に対しては、全周にわたり設けられている。
The
気体抜き用の通路5は、シールリング2において、少なくとも圧縮室側の側面2bと内周面2aとの隅部に設けておけばよいが、ピストンリング1の組み立ておよび溝8への組み込み性を考慮して、図2に示す態様のように、圧縮室側と大気側の両側の隅部に設けることが好ましい。
The
圧縮室内に残された高圧の気体は、シールリング2とピストンの溝8との隙間から、シールリング2の内周面2aと側面2bとの隅部全周に形成された圧縮室側の気体抜き用の通路5を経て、バックアップリング3の合い口3aの隙間を通じ、さらに大気側のシールリング2の気体抜き用の通路5を通じてシリンダ6の外に逃がされる(図1および図2参照)。なお、大気側のシールリング2の気体抜き用の通路5からは、シールリング2の合い口2cの隙間や、該合い口2cとバックアップリング3の突起部3cとの嵌合隙間を通じて逃がされる。
The high-pressure gas left in the compression chamber is the gas on the compression chamber side formed around the entire periphery of the inner peripheral surface 2a and
気体抜き用通路5は、その軸方向断面の断面積を0.07〜0.5mm2に設定することが好ましい。この範囲とすることで、運転時のシール効果と停止時の速やかな高圧気体の排出という相反する作用を両立できる。気体抜き用通路5の断面積が0.07mm2より小さければ、停止時に高圧気体の排出が速やかに行なわれない場合がある。また、気体抜き用通路5の断面積が0.5mm2より大きければ、シール効果が低下し圧縮不良が生じるおそれがある。
The
気体抜き用通路5の軸方向断面の形状は、任意の形状とすることができ、例えば、長方形状(矩形)、三角形状(C面)、円弧状(R面)とすることができる。シールリング2の製造工程を増やすことなく、気体抜き用通路5を形成できることから、C面またはR面の面取りとすることが好ましい。例えば、シールリング2を後述するPTFE樹脂のラム押出し成形から製造されたパイプ材から製造するときに、内径および外径を旋盤で仕上げた後、内径側から突っ切り加工するときに面取りを同時にすることで形成することができる。具体的には、突っ切り加工するバイトの両側面に面取り部を設けたバイトを使用することで可能である。
The shape of the cross section in the axial direction of the
シールリング2の合い口2cの形状としては、シールの密封性に優れている段付合い口、いわゆるステップカットが好ましい。特に、図1に示すように、バックアップリング3の突起部3cと相補し合う間隔を空けたステップカットが好ましい。また、バックアップリング3の合い口3aの形状としては、高圧の気体の気体抜き用通路として使われるため、図1に示すようなストレートカットが好ましい。また、テンションリング4の合い口4aの形状としては、特に限定されず、例えば、図1に示すようなストレートカットとできる。
The shape of the mating port 2c of the
テンションリング4の合い口4aの隙間は、ピストン内が最高温度に達したとき、熱膨張によりリングが円周方向に伸長しても合い口の隙間が0にならないように設定する。また、バックアップリング3の合い口3aの隙間はピストン内が最高温度に達したときでも少なくとも1.0mmは開いているように設定する。
The gap of the abutment 4a of the
バックアップリング3の合い口3aの隙間は、2〜6mmであることが好ましい。この範囲であると、高圧気体の排出がスムーズに行なわれる。合い口3aの隙間が2mmより小さいと、熱膨張したとき合い口隙間が小さくなり、高圧気体の排出の妨げとなるおそれがある。また、合い口3aの隙間が6mmより大きいと、合い口隙間が大きくなりすぎて運転時のシール効果を低下するおそれがある。
It is preferable that the gap of the abutment 3a of the
シールリング2の合い口2cとバックアップリング3の合い口3aとが、円周方向で重なり合わない位置で組み立てるとともに、使用時においてシールリング2とバックアップリング3とが相互に回転不可とすることで、シールリング2の合い口2cとバックアップリング3の合い口3aとが重ならず、良好なシール性を維持できる。シールリング2とバックアップリング3とを相互に回転不可とする手段としては、両リングが回転する動きを防止できるものであれば、任意の手段を採用できる。
By assembling the mating port 2c of the
両リングが回転する動きを防止する手段として、図1に示すように、バックアップリング3の合い口3a以外の外周面3bに、シールリング2の段付合い口2cと相補し合う突起部3cを備えることが好ましい。突起部3cと段付合い口2cとが相補し合うことでシールリング2とバックアップリング3の周方向および軸方向の位置決めがなされる。このような構成とすることで、ピンなどを使用しない簡単な手段で、シールリング2の段付合い口2cとバックアップリング3の合い口3aとが重なることを防止でき、良好なシール性を長期間維持できる。また、組み付けの際にばらばらに外れることがなく、組付け時間が長くならない。
As a means for preventing the rotation of both rings, as shown in FIG. 1, a
バックアップリング3の突起部3cは、バックアップリング3の円周中心点に対して合い口を0度としたとき、45度〜315度の間に形成することが好ましい。ここで、突起部3cを45度〜315度の間に形成するとは、突起部3cの円周方向中心が、45度〜315度の間に位置するように形成することをいう。なお、突起部3cの円周方向長さは、全円周に対しては十分小さく、上記角度で5度〜10度程度である。突起部3cを形成する位置が、45度未満または315度をこえる位置である場合、シールリング2の合い口2cと、バックアップリング3の合い口3aとが近すぎて、設計上シール洩れがなくても、シール洩れに対して安心感が得られない場合がある。
The
バックアップリング3の突起部3cを形成する位置は、より好ましくは90度〜270度の間であり、さらに好ましくは170度〜190度の間である。突起部3cを形成する位置を、170度〜190度の間とすることで、シール性に加えて、組付け性にも優れる。なお、突起部3cを形成する位置は、最も好ましくは合い口3aと反対側の180度である。
The position where the
バックアップリング3の突起部3cの外周面3bからの高さは、シールリング2の厚みと同じかそれより薄く設定することが好ましい。突起部3cの高さを、シールリング2の厚みと同じもしくは薄くすることで、該突起部3cがシールリング2から出っ張ることを防止できる。一方、突起部3cの高さが低すぎる場合、該突起部3cを乗り越えてシールリング2が回転するおそれがある。よって、バックアップリング3とシールリング2との相対回転を確実に防止するために、バックアップリング3の突起部3cの外周面3bからの高さは、シールリング2の厚みの2/3以上とすることが好ましい。
The height from the outer
シールリング2に用いられる材料は、合成樹脂が好ましく、この中でも自己潤滑性、シール性、耐熱性、耐薬品性などに優れるフッ素樹脂が好ましい。フッ素樹脂としては、PTFE樹脂、PFA樹脂、FEP樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、ETFE樹脂、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂、ポリビニリデンフルオライド樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂などが挙げられる。これらの中でも、PTFE樹脂、PFA樹脂、FEP樹脂、ETFE樹脂を用いることが、シリンダとの摩擦抵抗が小さいため好ましい。特に、PTFE樹脂を用いることが、自己潤滑性と併せて、シール性などにも優れるため好ましい。
The material used for the
バックアップリング3に用いられる材料は、合成樹脂が好ましく、この中でも突起部3cを形成するため射出成形可能な樹脂組成物が好ましい。樹脂組成物としては、PFA樹脂、FEP樹脂、ETFE樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(以下、PEEKと記す)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(以下、PPSと記す)樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。これらの中でも、PFA樹脂、FEP樹脂、ETFE樹脂、PEEK樹脂、PPS樹脂を用いることが、自己潤滑性、シール性、耐熱性、耐薬品性などに優れる点から好ましい。特に、射出成形可能なフッ素樹脂であるPFA樹脂、FEP樹脂、ETFE樹脂から選ばれた少なくとも一つであることが好ましい。なお、シールリング2とバックアップリング3とが固着するのを防止するため、バックアップリング3はシールリング2と異なった樹脂を用いる必要がある。シールリング2およびバックアップリング3を、上記のような合成樹脂製とすることで、無潤滑雰囲気での使用が可能となる。
The material used for the
シールリング2およびバックアップリング3は、上述の合成樹脂のみ、すなわち、配合剤を配合しない合成樹脂100%のものを用いることができる。また、必要に応じて、合成樹脂以外に、各種の充填材を添加することもできる。この場合、合成樹脂の非粘着性を妨げないように、それぞれの配合割合は、合成樹脂97〜70重量%、充填材3〜30重量%とすることが好ましい。
As the
シールリング2およびバックアップリング3の成形方法は、特に限定されるものではなく、射出成形、押出し成形、圧縮成形などを採用できる。シールリング2をPTFE樹脂などを材料として成形する方法としては、例えば、原材料を均一に混合した粉末混合物を、ラム押出し成形等によってパイプ状に成形し、得られたパイプ材から、内径および外径を旋盤で仕上げた後、内径側から突っ切り加工するときに面取りを同時にすることで、気体抜き通路5を有する形成するシールリング2が得られる。
The molding method of the
バックアップリング3をPFA樹脂、FEP樹脂、ETFE樹脂などを材料として成形する方法としては、例えば、原材料をヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダー、レディゲミキサー、ウルトラヘンシェルミキサーなどにて乾式混合し、さらに二軸押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレットを得た後、射出成形することで得られる。
As a method of forming the
バックアップリング3は、図1のようにリング状に成形してもよいが、図3のように平板状に成形してもよい。平板状の場合、復元力によって張力が発生するため、ピストンリング1において、テンションリング4を不要とすることができる。
The
テンションリング4に用いられる材料は、バックアップリング3に押し付ける力を与えられることのできるバネ状を示す材料であれば使用できる。例えば、ステンレス鋼(SUS)や、鉄−コバルトなどの金属材料や樹脂材料が挙げられる。また、テンションリング4を設けることで、シールリング2とバックアップリング3の張力計算を省略できる。
The material used for the
本発明の往復動圧縮機用ピストンリングは、特にオイルフリー圧縮機のピストンに装着されて空気、不活性ガスなどの気体をシールするピストンリングとして利用できる。特に、インパクトドライバやインパクトレンチなどに用いられる小型の往復動圧縮機であっても、停止直後の再起動において始動不良を生じないので、これらの往復動圧縮機のピストンリングとして好適に利用できる。 The piston ring for a reciprocating compressor according to the present invention can be used as a piston ring that is mounted on a piston of an oil-free compressor and seals a gas such as air or an inert gas. In particular, even a small reciprocating compressor used for an impact driver, an impact wrench, or the like can be suitably used as a piston ring for these reciprocating compressors because no starting failure occurs upon restart immediately after stopping.
1 ピストンリング
2 シールリング
3 バックアップリング
4 テンションリング
5 気体抜き用の通路
6 シリンダ
7 ピストン
8 溝
1
Claims (20)
前記ピストンリングは、前記シリンダと摺接するシールリングと、該シールリングの内周面に弾性接触するバックアップリングとを備え、
前記シールリングと前記バックアップリングはそれぞれ合い口が形成されており、前記シールリングの内周面と側面との隅部全周に気体抜き用の通路が設けられていることを特徴とする往復動圧縮機用ピストンリング。 In a piston ring for a reciprocating compressor used by being fitted in a groove provided on the outer periphery of the piston so as to seal between the piston and the cylinder,
The piston ring includes a seal ring that is in sliding contact with the cylinder, and a backup ring that is in elastic contact with the inner peripheral surface of the seal ring,
The seal ring and the backup ring each have an abutment, and a reciprocating motion characterized in that a gas vent passage is provided around the entire corner of the inner peripheral surface and the side surface of the seal ring. Piston ring for compressor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010145145A JP2012007560A (en) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | Piston ring for reciprocating compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010145145A JP2012007560A (en) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | Piston ring for reciprocating compressor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012007560A true JP2012007560A (en) | 2012-01-12 |
Family
ID=45538375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2010145145A Pending JP2012007560A (en) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | Piston ring for reciprocating compressor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2012007560A (en) |
-
2010
- 2010-06-25 JP JP2010145145A patent/JP2012007560A/en active Pending
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