JP2013044272A - Reciprocating compressor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reciprocating compressor having a piston ring causing no welding at a piston ring abutment part by heat generation caused by operation in the reciprocating compressor having the piston ring subjected to abutment working so as to be expandable and contractible in diameter.SOLUTION: The reciprocating compressor includes a compressor body for compressing air by the reciprocating motion of a piston mounted with the piston ring, inside a cylinder, and a motor for driving the compressor body. The piston ring has an abutment part expandable and contractible in diameter, uses PTFE (polytetrafluoroethylene) as a base material with copper powder filled therein, and has particle diameters of the filled copper powder being distributed to have at most 10% of 100 μm or more.

Description

本発明は、ピストンリングを備えた往復動圧縮機に関する。   The present invention relates to a reciprocating compressor provided with a piston ring.

特許文献1に記載の空気圧縮機用ピストンリングは、PTFEを基材とし潤滑材及び球状の炭素材を充填したことを特徴としている。   The piston ring for an air compressor described in Patent Document 1 is characterized in that PTFE is used as a base material and a lubricant and a spherical carbon material are filled.

また、特許文献2に記載の空気圧縮機用シール材は、旧モース硬度が6〜8でありかつ平均粒径が100μm以下の粉末状の硬質材料と、ポリテトラフルオロエチレン樹脂及び/または四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン樹脂とを含有する複合材料により構成され、硬質材料を、珪藻土、電気石、珪酸塩鉱物、金属酸化物から選択された1種または2種以上とし、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン樹脂を、その分子量を500万以上とし、かつ非熱可塑性としたことを特徴とする。   In addition, the sealing material for an air compressor described in Patent Document 2 has a powdery hard material having an old Mohs hardness of 6 to 8 and an average particle size of 100 μm or less, a polytetrafluoroethylene resin and / or a four-fluid material. Composed of a composite material containing a fluorinated ethylene / perfluoroalkoxyethylene resin, and the hard material is one or more selected from diatomaceous earth, tourmaline, silicate mineral, metal oxide, and tetrafluoroethylene The perfluoroalkoxyethylene resin has a molecular weight of 5 million or more and is non-thermoplastic.

特願平10−78045Japanese Patent Application No. 10-78045 特願2004−135785Japanese Patent Application No. 2004-135785

上記2つの特許文献に記載のリング材料は、耐摩耗性を向上させるものであるが、圧縮機の更なる小型、高圧化を図る場合、ピストンリング合口部の溶着が大きな課題となる。   The ring materials described in the above two patent documents improve wear resistance. However, when the compressor is further reduced in size and pressure, welding of the piston ring joint becomes a major issue.

そこで本発明は上記課題に鑑み、合口加工を施した拡縮径可能なピストンリングを備える往復動圧縮機において、運転による発熱でピストンリング合口部に溶着が発生しないピストンリングを有する往復動圧縮機を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a reciprocating compressor having a piston ring that can be expanded and contracted and subjected to joint processing, and has a piston ring that does not cause welding at the piston ring joint portion due to heat generated by operation. The purpose is to provide.

本発明は、ピストンリングを有するピストンがシリンダ内で往復動することにより、空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動するモータとを備え、前記ピストンリングは、拡縮径可能な合口部を有し、PTFEを基材として、銅粉が充填され、充填された銅粉の粒径の分布は100μm以上のものが10%以下となることを特徴とする往復動圧縮機を提供する。   The present invention includes a compressor main body that compresses air by reciprocating a piston having a piston ring in a cylinder, and a motor that drives the compressor main body. And a reciprocating compressor characterized in that the particle size distribution of the filled copper powder is 100 μm or more and 10% or less using PTFE as a base material. .

本発明によれば、圧縮機の運転による発熱でピストンリングの合口部が溶着が発生しないピストンリングを有する往復動圧縮機を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reciprocating compressor which has a piston ring in which the fusion part of a piston ring does not generate | occur | produce welding by the heat_generation | fever by a driving | operation of a compressor can be provided.

本発明の実施例1に係る圧縮機本体の側断面図である。It is a sectional side view of the compressor main body which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るピストンリングである。It is a piston ring which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るピストンリングの配合である。It is a mixing | blending of the piston ring which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る充填材のサイズと割合である。It is the size and ratio of the filler which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る溶着確認の試験結果である。It is a test result of the welding confirmation which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るピストンリング合口部の拡大図である。It is an enlarged view of the piston ring joint part which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係るピストンリングの配合である。It is a mixing | blending of the piston ring which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る充填材のサイズと割合である。It is the size and ratio of the filler which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る溶着確認の試験結果である。It is a test result of the welding confirmation which concerns on Example 2 of this invention.

本発明の実施例に係る空気圧縮機本体及びピストンリング材料を図面を参照しつつ詳細に説明する。   An air compressor body and piston ring material according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本発明の実施例1に係る空気圧縮機において空気を圧縮する圧縮機本体の構造を、図1を参照しつつ以下に説明する。なお、本実施例では空気を圧縮する圧縮機で説明するが、その他の流体を圧縮する場合も同様な効果を奏することが可能である。   First, the structure of the compressor main body that compresses air in the air compressor according to Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, although the present Example demonstrates by the compressor which compresses air, when compressing other fluids, the same effect can be show | played.

1は空気を圧縮する圧縮機本体である。圧縮機本体1は、クランクケース1Aとクランクケース1Aに取り付けられたシリンダ18A、18Bを備えている。クランクケース1A内にはモータ6のシャフト(回転軸)6Aが貫通している。   Reference numeral 1 denotes a compressor body that compresses air. The compressor body 1 includes a crankcase 1A and cylinders 18A and 18B attached to the crankcase 1A. A shaft (rotary shaft) 6A of the motor 6 passes through the crankcase 1A.

1Aは圧縮機本体1及びモータ6を覆うクランクケースである。クランクケース1Aの一端側にはステータ2が直接固定され、ベアリング3が装着されており、ステータ2の取り付け側と反対側には、ベアリング4が装着された軸受箱5が勘合される構造となっている。また、クランクケース1A内を貫通するシャフト6Aの中央部にはキー12を有する。また、空気をシールするためのピストンリング24が装着されたピストン14、空気をシールするためのリップリング26が装着されたピストン25が、ベアリング15と偏心したエキセントリック16を介してバランス17と共に挿入される。ピストン14、ピストン25、バランス17は、クランクケース1Aおよび軸受箱5に装着された2個のベアリング3、4によって両側から支持されている。なお、本実施例では、高圧側のシリンダ18A内で往復動するピストン14にのみピストンリング24を設けたが、低圧側のシリンダ18B内で往復動するピストン25にも同様にピストンリング24を設けてもよい。   A crankcase 1A covers the compressor body 1 and the motor 6. A stator 2 is directly fixed to one end side of the crankcase 1A and a bearing 3 is mounted. A bearing box 5 to which a bearing 4 is mounted is fitted on the opposite side of the stator 2 from the mounting side. ing. A key 12 is provided at the center of the shaft 6A penetrating the crankcase 1A. In addition, a piston 14 fitted with a piston ring 24 for sealing air and a piston 25 fitted with a lip ring 26 for sealing air are inserted together with a balance 17 via an eccentric 16 eccentric with the bearing 15. The The piston 14, the piston 25, and the balance 17 are supported from both sides by the two bearings 3 and 4 attached to the crankcase 1 </ b> A and the bearing housing 5. In this embodiment, the piston ring 24 is provided only for the piston 14 that reciprocates in the high-pressure side cylinder 18A, but the piston ring 24 is similarly provided for the piston 25 that reciprocates in the low-pressure side cylinder 18B. May be.

6は圧縮機本体1を駆動するモータである。モータ6はステータ2、ベアリング3、シャフト6A、キー7、ロータ8、ワッシャ9を有し、シャフト6Aの端部には冷却ファン10が設けられている。シャフト6Aの一端側にキー7を介してロータ8が装着されている。ロータ8はワッシャ9と冷却ファン10を取り付けるためのファンシャフト11によって、軸方向に固定されている。   Reference numeral 6 denotes a motor for driving the compressor body 1. The motor 6 includes a stator 2, a bearing 3, a shaft 6A, a key 7, a rotor 8, and a washer 9. A cooling fan 10 is provided at an end of the shaft 6A. A rotor 8 is attached to one end side of the shaft 6A via a key 7. The rotor 8 is fixed in the axial direction by a fan shaft 11 for attaching a washer 9 and a cooling fan 10.

10はステータ2、シリンダ18A、18B、シリンダヘッド21A、21Bなど空気圧縮機の構成要素を冷却するための冷却ファンである。冷却ファン10はファンシャフト11によってシャフト6Aの端部に設けられ、モータ6によって駆動される。   Reference numeral 10 denotes a cooling fan for cooling components of the air compressor such as the stator 2, the cylinders 18A and 18B, and the cylinder heads 21A and 21B. The cooling fan 10 is provided at the end of the shaft 6 </ b> A by the fan shaft 11 and is driven by the motor 6.

18Aは、クランクケースに取り付けられた高圧側のシリンダである。本実施例では高低圧側にシリンダ18A、18Bの2つを設け、一対のシリンダ18A、18Bがクランクケースを挟んで互いに対向するように取り付けた。シリンダ18Aは、フランジ19A、空気弁20A、通しボルト22Aを備える。シリンダヘッド21A、クランクケース1Aにはシリンダ18Aを取り付けるためのフランジ19Aが設けられており、シリンダ18A、空気弁20A、シリンダヘッド21Aが、通しボルト22Aによって前記フランジ19Aに固定され、圧縮室23Aを形成している。   18A is a high-pressure side cylinder attached to the crankcase. In this embodiment, two cylinders 18A and 18B are provided on the high and low pressure sides, and the pair of cylinders 18A and 18B are attached so as to face each other with the crankcase interposed therebetween. The cylinder 18A includes a flange 19A, an air valve 20A, and a through bolt 22A. The cylinder head 21A and the crankcase 1A are provided with a flange 19A for mounting the cylinder 18A. The cylinder 18A, the air valve 20A, and the cylinder head 21A are fixed to the flange 19A by a through bolt 22A, and the compression chamber 23A is formed. Forming.

同様に18Bは、クランクケースに取り付けられた低圧側のシリンダである。シリンダ18Bは、フランジ19B、空気弁20B、通しボルト22Bを備える。シリンダヘッド21Bクランクケース1Aにはシリンダ18Bを取り付けるためのフランジ19Bが設けられており、シリンダ18B、空気弁20B、シリンダヘッド21Bが、通しボルト22Bによって前記フランジ19Bに固定され、圧縮室23Bを形成している。   Similarly, 18B is a low-pressure side cylinder attached to the crankcase. The cylinder 18B includes a flange 19B, an air valve 20B, and a through bolt 22B. The cylinder head 21B crankcase 1A is provided with a flange 19B for mounting the cylinder 18B. The cylinder 18B, the air valve 20B, and the cylinder head 21B are fixed to the flange 19B by a through bolt 22B to form a compression chamber 23B. is doing.

本実施例における圧縮機本体1の動作について図1、図2を用いて説明する。本実施例における圧縮機本体1は前記ロータ8の駆動によりシャフト6Aが回転すると、エキセントリック27によってリップリング26を有するピストン25が圧縮室23B内をリップリング26がシリンダ18Bと摺動しつつ往復運動する。リップリング26を有するピストン25が上死点から下死点へ向かう吸い込み工程ではクランクケース1A、シリンダ19Bを通じて圧縮室23B内へ空気を吸い込み、逆に上死点へ向かう吐き出し工程では吸い込んだ空気を0.7MPa程度まで圧縮しつつ、空気弁20B、シリンダヘッド21Bを通じて吐き出す構造であり、吐き出された圧縮空気は配管28を通して、高圧側のシリンダヘッド21Aへ送られる。低圧側と同様に、ロータ8の駆動によりシャフト6Aが回転し、エキセントリック16によってピストンリング24を有するピストン14が圧縮室23A内をピストンリング24がシリンダ18Aと摺動しつつ往復運動することで、低圧側のシリンダ18Aより送られた圧縮空気は、ピストンリング24を有するピストン14が上死点から下死点へ向かう吸込み工程でシリンダヘッド21A、空気弁20Aを通じて圧縮室23A内へ吸い込まれ、逆に上死点へ向かう吐き出し工程で高圧縮の一例として、4.2MPa程度まで再度圧縮される。そこで圧縮された空気は配管29を通し、空気タンク30に貯留される。このように本実施例の圧縮機本体1は二段階に分けて空気を圧縮する二段圧縮機である。二段圧縮機は、一段圧縮の場合よりも低圧側、高圧側の圧力比が各々小さくなるため、効率がよくなることで圧縮部に発生する熱を少なくすることができる。しかし、本圧縮機は無給油式圧縮機であり、潤滑油を用いないため、ピストンリング24にはPTFEを基材とし、二硫化モリブデン、銅粉、炭素などを充填した摺動性の高い、耐摩耗性に優れた部材が用いている。そのため、給油式に比べ圧縮部の温度が高くなる傾向がある。また、本圧縮機は4.0MPa以上の高圧空気を圧縮する高圧圧縮機ため、1.0MPa程度まで空気を圧縮する標準の圧縮機に比べ、圧縮により発生する圧縮熱が高くなり、圧縮部の温度が上昇する傾向にある。   The operation of the compressor body 1 in this embodiment will be described with reference to FIGS. In the compressor body 1 in this embodiment, when the shaft 6A is rotated by driving the rotor 8, the piston 25 having the lip ring 26 is reciprocated while the lip ring 26 slides with the cylinder 18B in the compression chamber 23B by the eccentric 27. To do. The piston 25 having the lip ring 26 sucks air into the compression chamber 23B through the crankcase 1A and the cylinder 19B in the suction process from the top dead center toward the bottom dead center, and conversely in the discharge process toward the top dead center. The compressed air is discharged through the air valve 20B and the cylinder head 21B while being compressed to about 0.7 MPa, and the discharged compressed air is sent to the cylinder head 21A on the high pressure side through the pipe 28. Similarly to the low pressure side, the shaft 6A is rotated by driving the rotor 8, and the piston 14 having the piston ring 24 is reciprocated in the compression chamber 23A by the eccentric 16 while the piston ring 24 slides on the cylinder 18A. The compressed air sent from the low-pressure side cylinder 18A is sucked into the compression chamber 23A through the cylinder head 21A and the air valve 20A in the suction process in which the piston 14 having the piston ring 24 moves from the top dead center to the bottom dead center. As an example of high compression in the discharge process toward the top dead center, it is compressed again to about 4.2 MPa. The compressed air passes through the pipe 29 and is stored in the air tank 30. Thus, the compressor main body 1 of the present embodiment is a two-stage compressor that compresses air in two stages. In the two-stage compressor, the pressure ratio on the low-pressure side and the high-pressure side is smaller than that in the case of the single-stage compression. Therefore, the heat generated in the compression section can be reduced by improving the efficiency. However, since this compressor is an oil-free compressor and does not use lubricating oil, the piston ring 24 has PTFE as a base material and is highly slidable filled with molybdenum disulfide, copper powder, carbon, etc. A member with excellent wear resistance is used. Therefore, the temperature of the compression part tends to be higher than that of the oil supply type. In addition, since this compressor compresses high-pressure air of 4.0 MPa or higher, the compression heat generated by compression is higher than that of a standard compressor that compresses air to about 1.0 MPa, and the compression section Temperature tends to rise.

次に、本発明の実施例1に係るピストンリング24の溶着について図3、図4を参照しつつ以下に説明する。   Next, the welding of the piston ring 24 according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

実施例1に使用されるピストンリングには、主に図3に示すリークカットピストンリング24Aや図4に示すステップカットピストンリング24Bが用いられる。このリークカットピストンリング24Aやステップカットピストンリング24Bは合口部31を有しており、その合口部31が自在に拡縮径することで、圧縮工程時にピストンリング24がシリンダ18Aの形状に合わせ変形することで、シリンダ18Aとピストンリング24のシールを行う。   As the piston ring used in the first embodiment, a leak cut piston ring 24A shown in FIG. 3 or a step cut piston ring 24B shown in FIG. 4 is mainly used. The leak-cut piston ring 24A and the step-cut piston ring 24B have a joint portion 31, and the joint portion 31 freely expands and contracts, so that the piston ring 24 is deformed according to the shape of the cylinder 18A during the compression process. Thus, the cylinder 18A and the piston ring 24 are sealed.

前述した通り、本圧縮機は無給油式圧縮機且つ高圧圧縮機のため、給油式圧縮機や1.0MPa程度の低圧圧縮機に比べ、圧縮部の温度が高くなる。更に現在、製品のニーズとして圧縮機の小型化、高圧化が進んでおり、それに伴い圧縮部の温度が上昇するという問題がある。圧縮部の温度が上昇すると、熱可塑性樹脂であるPTFEを基材にしたピストンリング24は軟化する。ピストンリングが軟化状態のまま、圧縮機の運転により生成される圧縮空気でピストンリング合口部25同士が押しつけられ常温まで冷やされると、ピストンリング合口部の溶着が発生する。これはピストンリングの主材料であるPTFEが熱可塑性樹脂であるため、リング軟化時に合口部同士が固着し、リング温度が低下するとPTFEが硬化するために起こる。尚、より高圧、例えば4.0MPa以上で合口部同士が押し付けられると合口部は更に溶着し易くなる。前述したように、リークカットピストンリング24Aやステップカットピストンリング24Bは合口部31を有しており、その合口部31が自在に拡縮径することで、ピストンリングはシリンダ18Bとシールするが、合口部が溶着すると、ピストンリングが拡縮径しないため(合口部同士が固着しリングの径が変わらないため)運転をしても圧縮機は昇圧しない。そのため、現在までは圧縮機本体1の冷却の高効率化などが進められてきたが、今後更なる高圧化、小型化を目指した場合に本問題に有効は手段の確立は不可欠である。そこで、冷却性の向上ではなく、以下に示す材料の改良により本問題を解決した。   As described above, since this compressor is an oil-free compressor and a high-pressure compressor, the temperature of the compression section is higher than that of an oil-provided compressor or a low-pressure compressor of about 1.0 MPa. Furthermore, as the needs of products, the size and pressure of compressors are increasing, and there is a problem that the temperature of the compression section rises accordingly. When the temperature of the compression part rises, the piston ring 24 based on PTFE, which is a thermoplastic resin, softens. When the piston ring abutment portions 25 are pressed against each other with the compressed air generated by the operation of the compressor while being cooled, the piston ring abutment portions are welded. This occurs because PTFE, which is the main material of the piston ring, is a thermoplastic resin, so that the abutment portions adhere to each other when the ring is softened, and PTFE is cured when the ring temperature is lowered. Note that when the joint portions are pressed against each other at a higher pressure, for example, 4.0 MPa or more, the joint portions are more easily welded. As described above, the leak-cut piston ring 24A and the step-cut piston ring 24B have the abutment portion 31, and the abutment portion 31 freely expands and contracts so that the piston ring seals with the cylinder 18B. When the parts are welded, the piston ring does not expand or contract (because the joint portions are fixed and the ring diameter does not change), the compressor does not increase in pressure even when the operation is performed. For this reason, up to now, the efficiency of cooling of the compressor body 1 has been improved, but it is indispensable to establish means effective for this problem when aiming at further higher pressure and smaller size in the future. Therefore, this problem was solved not by improving the cooling performance but by improving the materials shown below.

従来、無給油式往復動圧縮機では、摺動性や放熱性を良くするためピストンリング24には、例えば、グラファイト等を混合したPTFE(ポリ四弗化エチレン)が用いられる。PTFEに二硫化モリブデンや青銅粉を混合する場合もある。しかし、ステップカットピストンリング24Bやリークカットピストンリング24Aのような合口部を持つピストンリング24においては、前述した通りピストンリング24の合口部の溶着という問題がある。   Conventionally, in an oil-free reciprocating compressor, in order to improve slidability and heat dissipation, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene) mixed with graphite or the like is used for the piston ring 24. In some cases, PTFE is mixed with molybdenum disulfide or bronze powder. However, in the piston ring 24 having the joint portion such as the step cut piston ring 24B and the leak cut piston ring 24A, there is a problem that the joint portion of the piston ring 24 is welded as described above.

そこで、以下に上記問題を解決する本発明の具体的な実施の形態について説明する。まず、PTFEを基材とし、リングの強度を向上させるため球状の炭素を、圧縮機の運転によりピストンリングの熱を放熱させるため銅粉を、リングとシリンダの摺動性を向上させるため二硫化モリブデンをそれぞれ図5の比較例1、実施例1〜2の欄に示す種類、比率で混合したものを、圧縮成型、熱処理、切削加工しピストンリング(比較例1、実施例1〜2)を得た。尚、混合した銅粉の粒径分布を図6に示す。ここで、図6に示すとおり、比較例1、実施例1〜2の銅粉の粒径分布は、比較例1では、100μm以上のものが少なくとも15%以上あり、実施例1では、100μm以上のものが10%、実施例2では、100μm以上のものが0%である。   Therefore, a specific embodiment of the present invention that solves the above problem will be described below. First, PTFE as a base material, spherical carbon to improve the strength of the ring, copper powder to dissipate the heat of the piston ring by operating the compressor, disulfide to improve the slidability of the ring and cylinder Piston rings (Comparative Example 1 and Examples 1 and 2) were prepared by compression molding, heat treatment, and cutting a mixture of molybdenum in the types and ratios shown in the columns of Comparative Example 1 and Examples 1 and 2 in FIG. Obtained. In addition, the particle size distribution of the mixed copper powder is shown in FIG. Here, as shown in FIG. 6, the particle size distribution of the copper powders of Comparative Example 1 and Examples 1-2 is at least 15% or more in 100 μm in Comparative Example 1, and 100 μm or more in Example 1. Is 10%, and in Example 2, 100% or more is 0%.

そして、上記ピストンリングを図1に示す圧縮機に装着し、高温、高負荷(4.2MPa)で連続運転を行い、温度がサチレートした後、負荷をかけた状態で圧縮機を常温まで冷却する溶着再現試験を実施した。その結果を図7に示す。   Then, the piston ring is mounted on the compressor shown in FIG. 1 and continuously operated at a high temperature and a high load (4.2 MPa). After the temperature has been saturated, the compressor is cooled to room temperature with the load applied. A welding reproduction test was conducted. The result is shown in FIG.

図7の結果から、比較例1では、溶着が発生し、実施例1、2では、溶着の発生を防ぐことができたことがわかる。即ち、PTFEに充填している銅粉の粒径の分布を100μm以上のものが10%以下となるような分布とすることで溶着の発生を防ぐことができることがわかる。これは、ステップカットピストンリング24Bやリークカットピストンリング24Aなどの縮径部をもつピストンリング24の切削加工時に銅粉が加工面より脱落し、図9に示す孔33の発生を防止できるからである。ピストンリング24の合口部は刃物にて加工されるが、加工面にピストンリング24に充填されていた銅粉32が存在すると、図8のように加工時に銅粉32が脱落する可能性がある。銅粉32が加工時に脱落すると、ピストンリング合口部31に図8、図9に示すような孔33が多数発生し、運転により生成される圧縮空気でピストンリングの合口部同士が押し付けられた際、従来よりもピストンリング合口部同士が接触する面積が少なくなるため、合口接触面の面圧が上昇し溶着が発生しやすくなる。   From the results of FIG. 7, it can be seen that welding occurred in Comparative Example 1, and the welding could be prevented in Examples 1 and 2. That is, it can be seen that the occurrence of welding can be prevented by setting the particle size distribution of the copper powder filled in PTFE to be 10% or less when the particle size is 100 μm or more. This is because when the piston ring 24 having a reduced diameter portion such as the step cut piston ring 24B or the leak cut piston ring 24A is cut, the copper powder is dropped from the processed surface, and the generation of the hole 33 shown in FIG. 9 can be prevented. is there. The joint portion of the piston ring 24 is processed with a blade, but if the copper powder 32 filled in the piston ring 24 is present on the processed surface, the copper powder 32 may fall off during processing as shown in FIG. . When the copper powder 32 falls off during processing, a large number of holes 33 as shown in FIGS. 8 and 9 are generated in the piston ring joint portion 31, and when the piston ring joint portions are pressed against each other by compressed air generated by operation. Since the area where the piston ring abutment portions contact each other is smaller than in the prior art, the surface pressure of the abutment contact surface increases and welding is likely to occur.

そこで、充填している銅粉の粒径を細かくすることで、リング加工時に銅粉が脱落し難くすると共に、銅粉が脱落しても孔が小さいため、合口部の面圧上昇を防ぐことができる。   Therefore, by reducing the particle size of the filled copper powder, it is difficult for the copper powder to fall off during ring processing, and even if the copper powder falls off, the hole is small, preventing an increase in surface pressure at the joint. Can do.

このように、ピストンリングのPTFEに充填している銅粉の粒径の分布を100μm以上のものが10%以下となるような分布とすることでピストンリング合口部の溶着を防止できると以下のような効果がある。
(1)ピストンリング合口部に特殊なコーティング等の処理を施す必要がなく安価で生成可能である
(2)圧縮機の小型化、高圧化による温度上昇が発生しても高信頼性のピストンリングを提供可能である。
(3)ピストンリング合口部を別工程で研磨加工する必要がなく安価で生成可能である。
(4)ピストンリング合口部を摩耗させるための慣らし運転を必要とせず、生産性を向上させることができる。
Thus, when the distribution of the particle size of the copper powder filled in the PTFE of the piston ring is such that the particle size of 100 μm or more is 10% or less, welding of the piston ring joint can be prevented as follows. There is an effect like this.
(1) Piston ring joint can be produced at low cost without the need for special coating treatment (2) Highly reliable piston ring even if temperature rises due to downsizing and high pressure of the compressor Can be provided.
(3) The piston ring joint portion need not be polished in a separate process and can be produced at low cost.
(4) The running-in operation for wearing the piston ring joint portion is not required, and the productivity can be improved.

1 圧縮機本体
1A クランクケース
6 モータ
6A シャフト
10 冷却ファン
18 シリンダ
21 シリンダヘッド
24 ピストンリング
1 Compressor body 1A Crankcase 6 Motor 6A Shaft 10 Cooling fan 18 Cylinder 21 Cylinder head 24 Piston ring

Claims (6)

ピストンリングを有するピストンがシリンダ内で往復動することにより、空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体を駆動するモータとを備え、
前記ピストンリングは、拡縮径可能な合口部を有し、PTFEを基材として、銅粉が充填され、充填された銅粉の粒径の分布は100μm以上のものが10%以下となることを特徴とする往復動圧縮機。
A compressor body that compresses air by reciprocating a piston having a piston ring in the cylinder;
A motor for driving the compressor body,
The piston ring has a joint portion that can be expanded and contracted, PTFE is used as a base material, copper powder is filled, and the particle size distribution of the filled copper powder is 100 μm or more and 10% or less. A reciprocating compressor characterized.
前記圧縮機本体は、圧縮時に潤滑油を用いない無給油式であることを特徴とする請求項1に記載の往復動圧縮機。   The reciprocating compressor according to claim 1, wherein the compressor body is an oil-free type that does not use lubricating oil during compression. 前記圧縮機本体は4.0MPa以上の圧力に昇圧させることを特徴とする請求項1に記載の往復動圧縮機。   The reciprocating compressor according to claim 1, wherein the compressor body is boosted to a pressure of 4.0 MPa or more. 前記圧縮機本体は、低圧側のシリンダとピストンとで圧縮された空気をさらに高圧側のシリンダとピストンとで圧縮する二段圧縮を行うことを特徴とする請求項1に記載の往復動圧縮機。   2. The reciprocating compressor according to claim 1, wherein the compressor main body performs two-stage compression in which the air compressed by the low pressure side cylinder and the piston is further compressed by the high pressure side cylinder and the piston. . 前記低圧側のピストンにリップリングを装着し、前記高圧側のピストンに前記ピストンリングを装着することを特徴とする請求項4に記載の往復動圧縮機。   The reciprocating compressor according to claim 4, wherein a lip ring is attached to the low pressure side piston, and the piston ring is attached to the high pressure side piston. 前記ピストンリングは、二硫化モリブデン、銅粉、炭素が充填されることを特徴とする請求項1に記載の往復動圧縮機。   The reciprocating compressor according to claim 1, wherein the piston ring is filled with molybdenum disulfide, copper powder, and carbon.
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