JP2015532396A - ピストンリング - Google Patents
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Abstract
Description
目的は、特に往復圧縮機用のピストンリングであって、軸線方向を備える中間点を中心とした周方向に延びる一体的なシールリングであって、同シールリングは、弧状に延びる外側表面と、ジョイント端部による直線的なカットジョイントと、該ジョイント端部間を周方向Dに延びる間隙とを含むシールリングと、該間隙をシールするためのジョイントロックとを備えるピストンリングによって達成される。ジョイントロックは、対称面に関して対称的に設計され、ジョイントロックは、対称面を始点として周方向に両側に延びる2本の脚部を有し、ジョイントロックの2本の脚部は、すべて20°乃至180°の角度範囲にわたって延び、ジョイントロックの脚部は、弧状に延びるとともに径方向外側に配向された外側を有し、ジョイントロックは、対称面を始点として周方向に両側に延びるとともにジョイントロックの脚部にわたって軸線方向に沿って突出する接触部を有し、接触部は、ジョイントロックの2本の脚部の一部の角度にわたってのみ周方向に延び、接触部は、径方向外側に配向された接触面を有し、同接触面は、脚部の外側に対して径方向に戻るように延び、これにより、ジョイントロックの脚部は、接触面に沿って軸線方向に配向される係止部を形成するようにロックし、シールリングおよびジョイントロックは、組み立てられた状態において、ジョイントロックが係止部を介してシールリングに対して側方に突き合わされるように、かつ接触部の接触面が、間隙に沿って延びるとともに周方向に沿って間隙を覆うように相互に形状が一致するように設計される。ジョイントロックの対称的な設計は、対称または主対称において、力が、ジョイントロックの領域あるいはシールリングの間隙の領域に生じ、これにより、シールリングにおいて特に一様に材料が摩耗し、これにより、ピストンリングのシール作用が長期にわたって確実に得られるという効果を有する。
周方向におけるこのジョイントロックの範囲は、多くて180°以下であり、これにより、摩耗の補償が、ジョイントロックの屈曲ではなく、ジョイントロックの径方向の移動により行われる。したがって、ジョイントロックの材料特性、特にその弾性は、摩耗補償の質において重要なものではない。さらに、ジョイントロックがピストンに実装される際に、ピストンは実装のために屈曲するものではなく、単純に溝内に挿入されるため、破損の危険性がない。特に好ましい実施形態において、ピストンリングは、例えばPTFEのようなポリマーからなる比較的弾性を備えたシールリングと、例えば金属またはPEEKからなる比較的剛性を備えたジョイントロックとを備える。そのような実施形態は、シールリングがその弾性特性により、実装時に問題なく破損の危険性がなく、開放可能であるという長所を有する。
図1aは、往復圧縮機用のピストンリング1を示す平面図であり、図1bは、交差線A−Aに沿ったピストンリングの断面図である。ピストンリング1は、シールリング2の他、さらにジョイントロック3を備える。図2aは、シールリング2を示す平面図であり、図2bは、交差線B−Bに沿ったシールリング2の断面図である。図3aは、ジョイントロック3を示す平面図であり、図3bは、交差線C−Cに沿ったジョイントロック3を示す断面図である。シールリング2は、一体的に設計されるとともに中間点Mを中心とした周方向Nに延び、軸線方向Hは、周方向Nに直交して延びる。シールリング2は、弧状に延びる外側表面2kを有し、シールリング2は、ジョイント端部2lによる直線的なカットジョイントを有し、間隙2aは、周方向Nに沿ってジョイント端部2l間を延びる。ジョイントロック3は間隙2aをシールし、ジョイントロック3は対称面Sに関して対称的な設計である。ジョイントロック3は、対称面Sを始点として周方向Nに沿って両側に延びる2本の脚部3dを有し、ジョイントロックの2本の脚部3dは、最小で20°乃至最大で180°の角度範囲全体にわたってすべて延び、図1aおよび図3aに示すように、好ましくは、180°未満の角度範囲にわたって延びる。ジョイントロックの脚部3dは、弧状に延びるとともに径方向外側に配向される外側3gを有する。ジョイントロック3は、対称面Sを始点として周方向Nに沿って両側に延びるとともに軸線方向Hに沿って脚部3dにわたって突出する接触部3bを有する。接触部3bは、ジョイントロックの2本の脚部3dの角度範囲の一部にわたってのみ周方向Nに延び、接触部3bは径方向外側に配向される接触面3cを有し、接触面3cは脚部の外側3gに対して径方向に戻るように延び、これにより、接触面3cに沿ったジョイントロックの脚部3dは、軸線方向Hに配向された係止部3hを形成する。シールリング2およびジョイントロック3は、図1aおよび図1bから明らかなように、組み立てられた状態において、ジョイントロック3が係止部3hを介してシールリング2に対して側方に突き合わされ、これにより、接触部3bの接触面3cが、特に間隙2aに沿って延びるとともに、周方向Nに沿ってこれを覆うように相互に形状が一致するように設計される。
好適な一実施形態において、各脚部2bおよび2cは、図2bに示すように、肩部2gを有し、脚部2bおよび2cの軸線方向Hにおける軸線方向の幅Kの厚みは、肩部2gの領域において低減され、これにより、脚部2bおよび2cは、肩部2gとジョイント端部2lとの間に低減された厚み、あるいは低減された軸線方向の幅K1を有する。
Claims (18)
- 往復圧縮機用のピストンリング(1)であって、
軸線方向(H)を備える中間点(M)を中心とした周方向(N)に延びる一体的なシールリング(2)であって、同シールリング(2)は、弧状に延びる外側表面(2k)と、ジョイント端部(2l)による直線的なカットジョイントと、該ジョイント端部(2l)間を周方向(N)に延びる間隙(2a)とを含むシールリング(2)と、
前記間隙(2a)をシールするためのジョイントロック(3)と、を備え、
前記ジョイントロック(3)は、対称面(S)に関して対称的に設計され、前記ジョイントロック(3)は、前記対称面(S)を始点として周方向(N)に沿って両側に延びる2本の脚部(3d)を有し、前記ジョイントロックの前記2本の脚部(3d)は、すべて20°乃至180°の角度範囲にわたって延び、前記ジョイントロックの前記脚部(3d)は、弧状に延びるとともに径方向外側に配向された外側(3g)を有し、前記ジョイントロック(3)は、前記対称面(S)を始点として周方向(N)に沿って両側に延びるとともに前記ジョイントロックの前記脚部(3d)にわたって前記軸線方向(H)に沿って突出する接触部(3b)を有し、前記接触部(3b)は、前記ジョイントロックの前記2本の脚部(3d)の一部の角度にわたってのみ周方向(N)に延び、前記接触部(3b)は、径方向外側に配向された接触面(3c)を有し、同接触面(3c)は、前記脚部の外側(3g)に対して径方向に戻るように延び、これにより、前記接触面(3c)に沿った前記ジョイントロックの前記脚部(3d)は、前記軸線方向(H)に配向される係止部(3h)を形成し、前記シールリング(2)および前記ジョイントロック(3)は、組み立てられた状態において、前記ジョイントロック(3)が前記係止部(3h)を介して前記シールリング(2)に対して側方に突き合わされるように、かつ前記接触部(3b)の前記接触面(3c)が、前記間隙(2a)に沿って延びるとともに前記周方向(N)に沿って前記間隙(2a)を覆うように相互に形状が一致するように設計されることを特徴とするピストンリング(1)。 - 前記シールリング(2)は、第1の脚部(2b)および第2の脚部(2c)からなり、各脚部(2b、2c)は、肩部(2g)を有し、前記脚部(2b、2c)の軸線方向の幅(K)は、前記肩部(2g)の領域において低減され、これにより、各脚部(2b、2c)は、前記肩部(2g)と前記ジョイント端部(2l)との間に低減された軸線方向の幅(K1)を備える端部脚部(2h)を有することを特徴とする請求項1に記載のピストンリング。
- 前記シールリング(2)は、2つの前記肩部(2g)間に前記周方向(N)に沿って一定の軸線方向の幅(K)および一定の径方向の幅(I)を有し、前記端部脚部(2h)は、低減された軸線方向の幅(K1)を有し、前記ジョイントロックの前記脚部(3d)は、軸線方向の部分的な幅(K2)を有し、前記端部脚部(2h)および前記ジョイントロックの前記脚部(3d)は、それらの軸線方向の幅全体が、2つの前記肩部(2g)間の前記シールリング(2)の前記軸線方向の幅(K)に対応するように、相互に形状が一致するように配置されるとともに設計されることを特徴とする請求項2に記載のピストンリング。
- 前記ジョイントロックの前記脚部(3d)は、前記係止部(3h)を介して前記端部脚部(2h)に対して突き合わされ、前記端部脚部(2h)の前記低減された軸線方向の幅(K1)および前記ジョイントロックの前記脚部(3d)の前記軸線方向の部分的な幅(K2)は、前記軸線方向の幅(K)に相当する軸線方向の幅全体をなすことを特徴とする請求項3に記載のピストンリング。
- 前記シールリング(2)および前記ジョイントロック(3)は、前記ジョイントロック(3)が前記シールリング(2)の前記内側(2i)に突き合わされた場合に前記ジョイントロック(3)の前記脚部の外側(3g)および前記シールリング(2)の前記外側表面(2k)が前記周方向(N)の少なくとも一部にわたって径方向に一致して延びるように、相互に形状が一致するように設計されることを特徴とする請求項1乃至4のうちのいずれか一項に記載のピストンリング。
- 前記ジョイントロック(3)は、中間に、前記対称面(S)の領域に、前記接触面(3c)を超えて径方向に突出する突出タブ(3a)を有し、前記タブ(3a)は、前記周方向(N)において前記間隙(2a)と同じ幅であるか前記間隙(2a)より狭く設計されることを特徴とする請求項1乃至5のうちのいずれか一項に記載のピストンリング。
- 前記突出タブ(3a)は、前記脚部の外側(3g)まで延びることを特徴とする請求項6に記載のピストンリング。
- 前記ジョイントロック(3)は、最大で120°の角度範囲にわたって前記周方向(N)に延びることを特徴とする請求項1乃至7のうちのいずれか一項に記載のピストンリング。
- 前記シールリング(2)は、第1および第2の脚部(2b、2c)からなり、前記周方向(N)に沿った前記2本の脚部(2b、2c)は、径方向に前記ジョイント端部(2l)に向かって先端ほど細くなることを特徴とする請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載のピストンリング。
- 前記2本の脚部(2b、2c)は、前記ジョイント端部(2l)まで延びる角度範囲に沿って先端ほど細くなり、前記ジョイント端部(2l)を始点とするこの角度範囲は、最大で90°であることを特徴とする請求項9に記載のピストンリング。
- 前記2本の脚部(2b、2c)は、周方向全体(N)に沿った一定の径方向の幅(I)を有することを特徴とする請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載のピストンリング。
- 前記ジョイントロック(3)の前記2本の脚部(3d)は、対応する端面(3f)で終端し、前記端面(3f)およびさらに肩部(2g)は、前記ジョイントロック(3)が前記シールリング(2)に挿入される場合に、前記端面(3f)が対応する前記肩部(2g)に突き合わされるように、相互に形状が一致するように設けられることを特徴とする請求項2乃至11のうちのいずれか一項に記載のピストンリング。
- 外側周面(2k)上の前記シールリング(2)は、前記周方向に延びる圧力解放溝(2m)を有することを特徴とする請求項1乃至12のうちのいずれか一項に記載のピストンリング。
- 前記圧力解放溝(2m)は、前記中間点(M)に関して前記間隙(2a)に対向するとともに対称的に延びることを特徴とする請求項13に記載のピストンリング。
- 前記シールリング(2)および前記ジョイントロック(3)は同じ材料から製造されることを特徴とする請求項1乃至14のうちのいずれか一項に記載のピストンリング。
- 前記シールリング(2)および前記ジョイントロック(3)は異なる材料から製造され、前記シールリング(2)の前記材料は、前記ジョイントロック(3)より少なくとも10%低い曲げ弾性率を有することを特徴とする請求項1乃至15のうちのいずれか一項に記載のピストンリング。
- 前記シールリング(2)は金属からなり、前記ジョイントロック(3)はプラスチックからなることを特徴とする請求項16に記載のピストンリング。
- 前記シールリング(2)はポリマーからなり、前記ジョイントロック(3)はPEEKからなることを特徴とする請求項16に記載のピストンリング。
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