JP2735182B2 - シール装置 - Google Patents
シール装置Info
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- JP2735182B2 JP2735182B2 JP62007832A JP783287A JP2735182B2 JP 2735182 B2 JP2735182 B2 JP 2735182B2 JP 62007832 A JP62007832 A JP 62007832A JP 783287 A JP783287 A JP 783287A JP 2735182 B2 JP2735182 B2 JP 2735182B2
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- piston
- piston ring
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- ring
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は，シリンダと該シリンダ内を往復動するピス
トンとの間をシールするシール装置に関する。 （従来の技術） 従来，シリンダとピストンとの間を，ピストンの移動
に悪影響を与えることなくシールする手段として，ピス
トンリングを装着することが多用されている。すなわ
ち，シリンダ内を移動するピストンの外周面に環状の溝
を設け，この溝内にシリンダ内面へ摺接する関係にピス
トンリングを装着するようにしている。ピストンリング
は，簡単な構造であるため，製作も取付けも極めて簡単
で，装置の価格上昇を抑える利点を備えている。４そし
て，スターリングエンジンのようにピストンリングとし
て無給油式のものを用いる場合には，通常，第５図に示
すように，シリンダ１内に配置されたピストン２の外周
面に，ピストン２の移動方向へ，たとえば４段構成に環
状溝３を設け，これら環状溝３内に無給油式のピストン
リング４をそれぞれ装着するようにしている。このよう
に，ピストンリング４を複数段設ける理由は，シール性
を向上させるとともにガス圧による一段当りの負荷を減
少させてリングの耐久性を向上させるためである。 ところで，上記のように装着されるピストンリング４
は，第６図に実線矢印で示すようにリング背面の流体圧
力と，リング・シリンダ間流体圧力との差圧が主な力と
なってシリンダ１に押付けられてリング・シリンダ間を
シールする。そして，上記の押付け力は，リングを境に
した両側空間の圧力差△Ｐにほぼ比例すると言われてい
る。したがって，第５図に示したように，リングを複数
段設け，リング間空間圧を段階的に下げると,1段当りの
△Ｐを減少させることができる。その結果として各リン
グのシリンダ１への押付け力が減り，摩耗を低減させる
ことが可能となる。 しかし，リング間空間圧の分布は，通常，片寄るとが
多く，これによって特定のリングを境にしての△Ｐが他
に比べて大きくなる。たとえば，第７図に示すようなリ
ング間空間圧の分布であると，空間Ａと空間Ｂとの間に
装着されるリングの押付け力が最大となる。どのリング
の押付け力が最大となるかは，シールするガス圧力の変
動状況などによって決まる。 従来の複数段シール方式を採用したシール装置にあっ
ては，単にピストンリングを複数段に設けただけの構成
であるため，各段のピストンリングが同じ摩耗速度を示
すことはほとんどなく，特定のピストンリングの摩耗速
度が他に比べて早いことが多い。摩耗の進行したピスト
ンリングは，肉厚が薄くなり，ついには破壊してシリン
ダとピストンとの間に入ってピストン等の動きに支障を
与える。特に，ピストンリングの場合には，構造的に合
い口の部分に軸方向厚みの薄い部分が存在しているの
で，押付け力が最大となるピストンリングでは合い口の
部分が急速に摩耗する。このため，シール装置の寿命
が，最も摩耗進行の速いピストンリングによって決定さ
れてしまう問題があった。 （発明が解決しようとする問題点） 上記のように，従来のシール装置にあっては，ピスト
ンリングを複数段に設けたことによる特徴を最大限に発
揮させることができない問題があった。 そこで本発明は，ピストンリングを複数段設けたこと
による特徴，つまり長寿命化を実現できるシール装置を
提供することを目的としている。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために，本発明は，シリンダと該
シリンダ内を往復動するピストンとの間をシールするシ
ール装置において，前記ピストンの外周面に該ピストン
の移動方向に複数設けられた環状溝と，前記ピストンの
移動方向に重合する合い口を備えるとともに前記各環状
溝内にそれぞれ装着されて前記シリンダの内面に摺接す
るピストンリングと，前記各ピストンリングの少なくと
も合い口の近くにそれぞれ設けられて前記シリンダとの
摺接に伴う摩耗量が一定値に達した時点でピストンリン
グを境とする両空間を連通させてシリンダへの摺接力を
ほぼ零に軽減する摺接力規制機構とを備えている。 （作用） 複数のピストンリングのうち，あるピストンリングの
摩耗量が一定値まで進行すると，そのピストンリングに
設けられた摺接力規制機構の作用でピストンリングの摺
接力がほぼ零となる。このため，摩耗量が一定値に至っ
たピストンリングは，摩耗がそれ以上進行して破壊に至
るようなことはない。このため，他のまだ摩耗の少ない
ピストンリングのシール機能を使って運転を続行できる
ことになり，結局，シール装置としての寿命を延ばすこ
とが可能となる。特に，本発明では，ピストンリングに
おいて摩耗量が他の部分より多い合い口の近くに摺接力
規制機構を設けているので，この摺接力規制機構の作用
によってピストンリングが破壊する前にシリンダ内面へ
の摺接力を確実にほぼ零に軽減できる。したがって，信
頼性の高いものを得ることができる。 （実施例） 以下，図面を参照しながら実施例を説明する。 第１図は本発明に係るシール装置の一例を示すもの
で，第５図と同一部分は同一符号で示してある。 この実施例が従来のものと異なる点は，各段に装着さ
れたピストンリング4aの構成にある。すなわち，各ピス
トンリング4aは，ピストン２の移動方向に重合する合い
口を備えたもので，これらピストンリング4aには，第２
図に示すようにリングの外周縁と内周縁との間に厚み方
向（軸方向）に貫通する摺接力規制機構としての透孔11
が少なくとも合い口の近く，この例では周方向に亙って
複数形成されている。 このような構成であると，第３図に示すように,4つの
ピストンリングのうち摩耗速度の最も速いピストンリン
グの摩耗量が一定値に達すると，透孔11を通してそのピ
ストンリングを境にして両側に位置する空間12,13が連
通する。このため，リングを境にして両側の差圧はほぼ
零となり，そのリングのシリンダ１への押付け力もほぼ
零となる。特に，ピストンリング4aにおいて摩耗量が他
の部分より多い合い口の近くにも透孔11を設けているの
で，この透孔11の作用によってピストンリング4aが破壊
する前にシリンダ内面への摺接力を確実にほぼ零に軽減
できる。したがって，このリングの摩耗は止まり，以後
その形状に保たれ，また以後のシール機能は残った他の
３つのピストンリング4aが担当することになる。シール
機能を担当する３つのピストンリング間でも摩耗速さに
差が生じるが，このうち最も摩耗の速いピストンリング
の摩耗量が一定値に達すると，このリングは先にシール
機能を停止したリングと同様に破壊に至る前にシール機
能を停止する。したがって，最後の１段に至るまで運転
を続行できることになり，従来の装置に比べて寿命を大
幅に延ばすことができる。 なお，本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。すなわち，上記実施例ではピストンリングに透孔を
設け，この透孔で摺接力規制機構を構成しているが，第
４図に示すように，ピストンリング4bの合い口14の広さ
が一定以上となるのを防止する爪金具15と，この爪金具
15の爪部に係合する凹部16とを設け，ピストンリング4b
が一定量摩耗した時点でシール面への押付け力を零とす
るように構成してもよい。 ［発明の効果］ 以上述べたように，本発明によれば，ピストンリング
が一定量摩耗するとシール面への押付け力を失って摩耗
が止まる構成を採用しているので，ピストンリングの破
壊を回避させることができる。このため，特定のピスト
ンリングの摩耗破壊によってシール装置の寿命が決まる
のを防止でき，シール装置の長寿命化を実現することが
できる。
トンとの間をシールするシール装置に関する。 （従来の技術） 従来，シリンダとピストンとの間を，ピストンの移動
に悪影響を与えることなくシールする手段として，ピス
トンリングを装着することが多用されている。すなわ
ち，シリンダ内を移動するピストンの外周面に環状の溝
を設け，この溝内にシリンダ内面へ摺接する関係にピス
トンリングを装着するようにしている。ピストンリング
は，簡単な構造であるため，製作も取付けも極めて簡単
で，装置の価格上昇を抑える利点を備えている。４そし
て，スターリングエンジンのようにピストンリングとし
て無給油式のものを用いる場合には，通常，第５図に示
すように，シリンダ１内に配置されたピストン２の外周
面に，ピストン２の移動方向へ，たとえば４段構成に環
状溝３を設け，これら環状溝３内に無給油式のピストン
リング４をそれぞれ装着するようにしている。このよう
に，ピストンリング４を複数段設ける理由は，シール性
を向上させるとともにガス圧による一段当りの負荷を減
少させてリングの耐久性を向上させるためである。 ところで，上記のように装着されるピストンリング４
は，第６図に実線矢印で示すようにリング背面の流体圧
力と，リング・シリンダ間流体圧力との差圧が主な力と
なってシリンダ１に押付けられてリング・シリンダ間を
シールする。そして，上記の押付け力は，リングを境に
した両側空間の圧力差△Ｐにほぼ比例すると言われてい
る。したがって，第５図に示したように，リングを複数
段設け，リング間空間圧を段階的に下げると,1段当りの
△Ｐを減少させることができる。その結果として各リン
グのシリンダ１への押付け力が減り，摩耗を低減させる
ことが可能となる。 しかし，リング間空間圧の分布は，通常，片寄るとが
多く，これによって特定のリングを境にしての△Ｐが他
に比べて大きくなる。たとえば，第７図に示すようなリ
ング間空間圧の分布であると，空間Ａと空間Ｂとの間に
装着されるリングの押付け力が最大となる。どのリング
の押付け力が最大となるかは，シールするガス圧力の変
動状況などによって決まる。 従来の複数段シール方式を採用したシール装置にあっ
ては，単にピストンリングを複数段に設けただけの構成
であるため，各段のピストンリングが同じ摩耗速度を示
すことはほとんどなく，特定のピストンリングの摩耗速
度が他に比べて早いことが多い。摩耗の進行したピスト
ンリングは，肉厚が薄くなり，ついには破壊してシリン
ダとピストンとの間に入ってピストン等の動きに支障を
与える。特に，ピストンリングの場合には，構造的に合
い口の部分に軸方向厚みの薄い部分が存在しているの
で，押付け力が最大となるピストンリングでは合い口の
部分が急速に摩耗する。このため，シール装置の寿命
が，最も摩耗進行の速いピストンリングによって決定さ
れてしまう問題があった。 （発明が解決しようとする問題点） 上記のように，従来のシール装置にあっては，ピスト
ンリングを複数段に設けたことによる特徴を最大限に発
揮させることができない問題があった。 そこで本発明は，ピストンリングを複数段設けたこと
による特徴，つまり長寿命化を実現できるシール装置を
提供することを目的としている。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために，本発明は，シリンダと該
シリンダ内を往復動するピストンとの間をシールするシ
ール装置において，前記ピストンの外周面に該ピストン
の移動方向に複数設けられた環状溝と，前記ピストンの
移動方向に重合する合い口を備えるとともに前記各環状
溝内にそれぞれ装着されて前記シリンダの内面に摺接す
るピストンリングと，前記各ピストンリングの少なくと
も合い口の近くにそれぞれ設けられて前記シリンダとの
摺接に伴う摩耗量が一定値に達した時点でピストンリン
グを境とする両空間を連通させてシリンダへの摺接力を
ほぼ零に軽減する摺接力規制機構とを備えている。 （作用） 複数のピストンリングのうち，あるピストンリングの
摩耗量が一定値まで進行すると，そのピストンリングに
設けられた摺接力規制機構の作用でピストンリングの摺
接力がほぼ零となる。このため，摩耗量が一定値に至っ
たピストンリングは，摩耗がそれ以上進行して破壊に至
るようなことはない。このため，他のまだ摩耗の少ない
ピストンリングのシール機能を使って運転を続行できる
ことになり，結局，シール装置としての寿命を延ばすこ
とが可能となる。特に，本発明では，ピストンリングに
おいて摩耗量が他の部分より多い合い口の近くに摺接力
規制機構を設けているので，この摺接力規制機構の作用
によってピストンリングが破壊する前にシリンダ内面へ
の摺接力を確実にほぼ零に軽減できる。したがって，信
頼性の高いものを得ることができる。 （実施例） 以下，図面を参照しながら実施例を説明する。 第１図は本発明に係るシール装置の一例を示すもの
で，第５図と同一部分は同一符号で示してある。 この実施例が従来のものと異なる点は，各段に装着さ
れたピストンリング4aの構成にある。すなわち，各ピス
トンリング4aは，ピストン２の移動方向に重合する合い
口を備えたもので，これらピストンリング4aには，第２
図に示すようにリングの外周縁と内周縁との間に厚み方
向（軸方向）に貫通する摺接力規制機構としての透孔11
が少なくとも合い口の近く，この例では周方向に亙って
複数形成されている。 このような構成であると，第３図に示すように,4つの
ピストンリングのうち摩耗速度の最も速いピストンリン
グの摩耗量が一定値に達すると，透孔11を通してそのピ
ストンリングを境にして両側に位置する空間12,13が連
通する。このため，リングを境にして両側の差圧はほぼ
零となり，そのリングのシリンダ１への押付け力もほぼ
零となる。特に，ピストンリング4aにおいて摩耗量が他
の部分より多い合い口の近くにも透孔11を設けているの
で，この透孔11の作用によってピストンリング4aが破壊
する前にシリンダ内面への摺接力を確実にほぼ零に軽減
できる。したがって，このリングの摩耗は止まり，以後
その形状に保たれ，また以後のシール機能は残った他の
３つのピストンリング4aが担当することになる。シール
機能を担当する３つのピストンリング間でも摩耗速さに
差が生じるが，このうち最も摩耗の速いピストンリング
の摩耗量が一定値に達すると，このリングは先にシール
機能を停止したリングと同様に破壊に至る前にシール機
能を停止する。したがって，最後の１段に至るまで運転
を続行できることになり，従来の装置に比べて寿命を大
幅に延ばすことができる。 なお，本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。すなわち，上記実施例ではピストンリングに透孔を
設け，この透孔で摺接力規制機構を構成しているが，第
４図に示すように，ピストンリング4bの合い口14の広さ
が一定以上となるのを防止する爪金具15と，この爪金具
15の爪部に係合する凹部16とを設け，ピストンリング4b
が一定量摩耗した時点でシール面への押付け力を零とす
るように構成してもよい。 ［発明の効果］ 以上述べたように，本発明によれば，ピストンリング
が一定量摩耗するとシール面への押付け力を失って摩耗
が止まる構成を採用しているので，ピストンリングの破
壊を回避させることができる。このため，特定のピスト
ンリングの摩耗破壊によってシール装置の寿命が決まる
のを防止でき，シール装置の長寿命化を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例装置を局部的に示す縦断面
図，第２図は同装置に組み込まれたピストンリングの斜
視図，第３図は同装置の作用を説明するための図，第４
図はピストンリングの変形例を示す斜視図，第５図は複
数段シール方式を採用した従来のシール装置を一部切欠
して示す側面図，第６図および第７図は従来装置の問題
点を説明するための図である。 １……シリンダ,2……ピストン,3……環状溝,4a,4b……
ピストンリング,11……摺接力規制機構を構成する透孔,
14……合い口,15……爪金具,16……凹部。
図，第２図は同装置に組み込まれたピストンリングの斜
視図，第３図は同装置の作用を説明するための図，第４
図はピストンリングの変形例を示す斜視図，第５図は複
数段シール方式を採用した従来のシール装置を一部切欠
して示す側面図，第６図および第７図は従来装置の問題
点を説明するための図である。 １……シリンダ,2……ピストン,3……環状溝,4a,4b……
ピストンリング,11……摺接力規制機構を構成する透孔,
14……合い口,15……爪金具,16……凹部。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．シリンダと該シリンダ内を往復動するピストンとの
間をシールするシール装置において、 前記ピストンの外周面に該ピストンの移動方向に複数設
けられた環状溝と、 前記ピストンの移動方向に重合する合い口を備えるとと
もに前記各環状溝内にそれぞれ装着されて前記シリンダ
の内面に摺接するピストンリングと、 前記各ピストンリングの少なくとも合い口の近くにそれ
ぞれ設けられて前記シリンダとの摺接に伴う摩耗量が一
定値に達した時点でピストンリングを境とする両空間を
連通させてシリンダへの摺接力を軽減する摺接力規制機
構と を具備してなることを特徴とするシール装置。 ２．前記摺接力規制機構は、前記ピストンリングの摩耗
量が一定値に達した時点でピストンリングを境とする両
空間を連通させる如く上記ピストンリングに軸方向に穿
設された透孔で構成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のシール装置。 ３．前記ピストンリングは、無給油式のものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62007832A JP2735182B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | シール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62007832A JP2735182B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | シール装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63176873A JPS63176873A (ja) | 1988-07-21 |
| JP2735182B2 true JP2735182B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=11676574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62007832A Expired - Fee Related JP2735182B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | シール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735182B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010034870B4 (de) * | 2010-08-19 | 2020-10-22 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolben-Kolbenringsystem |
| US10094472B2 (en) | 2015-06-17 | 2018-10-09 | Hamilton Sundstrand Corporation | Piston ring sealing for pneumatic actuator |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50122739U (ja) * | 1974-03-27 | 1975-10-07 | ||
| JPS6098748U (ja) * | 1983-09-23 | 1985-07-05 | 川崎重工業株式会社 | 内燃機関用ピストン |
-
1987
- 1987-01-16 JP JP62007832A patent/JP2735182B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63176873A (ja) | 1988-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |