JP2955353B2 - air compressor - Google Patents

air compressor

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JP2955353B2
JP2955353B2 JP33339090A JP33339090A JP2955353B2 JP 2955353 B2 JP2955353 B2 JP 2955353B2 JP 33339090 A JP33339090 A JP 33339090A JP 33339090 A JP33339090 A JP 33339090A JP 2955353 B2 JP2955353 B2 JP 2955353B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ピストンリングの摩耗を制限した空気圧縮
機に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an air compressor in which wear of a piston ring is limited.

「従来の技術」 ピストンのシール構造の従来技術として、実公平1−
7888号公報に見られるものが知られている。
"Conventional technology" As a conventional technology for a piston seal structure, the
What is found in the publication 7888 is known.

この種の技術は、目的の圧力の空気を発生させるにあ
たり、第1段階目のシリンダで目的よりも低めの圧力と
し、第2段階目のシリンダで所望の圧力とする、いわゆ
る2段無給油式空気圧縮機に用いられ、第12図に示すよ
うに、クランク室1bに設けられたクランクシャフト(図
示せず)にコネクチングロッド2a,ピストンピン2bを介
して連結され、シリンダ1内に移動自在に設けられたピ
ストン2によりシリンダ1の内部に圧縮室1aを形成して
いる。
This type of technology is based on a so-called two-stage oilless system in which air at a target pressure is generated at a pressure lower than the target at a first stage cylinder and at a desired pressure at a second stage cylinder. Used in an air compressor, as shown in FIG. 12, it is connected to a crankshaft (not shown) provided in a crank chamber 1b via a connecting rod 2a and a piston pin 2b so as to be movable in the cylinder 1. A compression chamber 1a is formed inside the cylinder 1 by the provided piston 2.

また、シリンダ1の圧縮室1aとクランク室1bとの間を
シールすべくピストン2の外周面にピストン2の軸方向
に間隔をおいて形成された複数の環状の凹溝3,3にそれ
ぞれ第1ピストンリング4,第2ピストンリング5を装着
し、これら第1ピストンリング4,第2ピストンリング5
により前記圧縮室1aと、クランク室1bとの両室間をシー
ルするようになっている。そして、稼働時における第1
ピストンリング4,第2ピストンリング5の熱膨張及び第
1ピストンリング4,第2ピストンリング5の摩耗の影響
を吸収するためにこれら第1ピストンリング4,第2ピス
トンリング5に合わせ目(合口)を設け、この合わせ目
に適当な隙間を設けている。なお、符号6はピストン2
の外周に嵌入されピストン2の摺動部となるエチレン樹
脂製のライダーリングである。
A plurality of annular grooves 3 are formed in the outer circumferential surface of the piston 2 at intervals in the axial direction of the piston 2 to seal between the compression chamber 1a and the crank chamber 1b of the cylinder 1. The first piston ring 4 and the second piston ring 5 are mounted, and the first piston ring 4 and the second piston ring 5 are mounted.
This seals between the compression chamber 1a and the crank chamber 1b. And the first during operation
In order to absorb the effects of thermal expansion of the piston ring 4 and the second piston ring 5 and wear of the first piston ring 4 and the second piston ring 5, the first and second piston rings 4 and 5 are joined. ), And an appropriate gap is provided at the joint. Reference numeral 6 denotes the piston 2
Is a rider ring made of an ethylene resin, which is fitted on the outer periphery of the piston 2 and serves as a sliding portion of the piston 2.

「発明が解決しようとする課題」 ところが、前記従来の空気圧縮機においては、第1ピ
ストンリング4,第2ピストンリング5の摩耗が摩耗限界
に達しても、これら第1ピストンリング4,第2ピストン
リング5の摩耗を制限する手段がとられていないため、
第1ピストンリング4,第2ピストンリング5の摩耗が進
み、その結果第1ピストンリング4,あるいは第2ピスト
ンリング5が凹溝3から外れて破損しシリンダ内壁を傷
つけたりして空気圧縮機の故障発生の原因となるおそれ
があった。
However, in the conventional air compressor, even if the first piston ring 4 and the second piston ring 5 reach the wear limit, the first piston ring 4 and the second piston ring 4 Because there is no means to limit the wear of the piston ring 5,
The wear of the first piston ring 4 and the second piston ring 5 progresses, and as a result, the first piston ring 4 or the second piston ring 5 comes off the groove 3 and breaks, thereby damaging the inner wall of the cylinder. There was a risk of failure.

そして、このようなことは、第1ピストンリング4,第
2ピストンリング5に限らず、多数のピストンリングが
ピストン2に装着されていた場合においても同様であっ
て、それら多数のピストンリングの少なくとも1本のピ
ストンリングが摩耗限界に達したら、前述のように空気
圧縮機を故障させるおそれがあるので、ピストン2に装
着されているすべてのピストンリングを交換しなければ
ならず、またピストン2に装着されている多数のピスト
ンリングのうちの1本でも摩耗限界に達していると、他
のピストンリングが摩耗限界に達していなくてもすべて
のピストンリングを交換することになることから、摩耗
限界に達していないピストンリングを有効に使用するこ
とができないという問題があった。
The same is true not only for the first piston ring 4 and the second piston ring 5 but also when a large number of piston rings are mounted on the piston 2. If one piston ring reaches the wear limit, the air compressor may be damaged as described above. Therefore, all the piston rings attached to the piston 2 must be replaced, and the piston 2 must be replaced. If even one of the many piston rings has reached the wear limit, all piston rings will be replaced even if the other piston rings have not reached the wear limit. However, there is a problem that the piston ring which has not reached the limit cannot be used effectively.

本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、ピス
トンリングが摩耗限界に達した時に、ピストンまたはピ
ストンリングに形成された絞り通路を介して圧縮室の流
体を逃がして摩耗限界に達したピストンリングの摩耗の
進行を制限し、空気圧縮機の損傷を防止して耐久性を向
上させることができる空気圧縮機を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when the piston ring has reached the wear limit, the fluid in the compression chamber has escaped through the throttle passage formed in the piston or the piston ring to reach the wear limit. It is an object of the present invention to provide an air compressor that can limit the progress of wear of a piston ring, prevent damage to the air compressor, and improve durability.

「課題を解決するための手段」 本発明は、前記目的を達成させるために次のような構
成としている。即ち、シリンダと、クランク室に設けら
れたクランクシャフトに連結され前記シリンダ内に圧縮
室を形成すべくシリンダの内部に移動自在に設けられた
ピストンと、前記シリンダの圧縮室とクランク室との間
をシールすべく前記ピストンの外周面にピストンの軸方
向に間隔をおいて形成された凹溝に装着されることによ
り、前記ピストン外周面とシリンダ内壁との間に形成さ
れる空間を、圧縮室側空間とクランク室側空間とに画成
する複数のピストンリングとからなる空気圧縮機におい
て、 前記ピストンリングが摩耗限界に達した状態でのみ、
当該ピストンリングにより画成される前記圧縮室側空間
と前記クランク室側空間とを連通させる絞り通路を、前
記ピストンリングまたは前記ピストンの凹溝のクランク
室側側壁に設けている。
"Means for Solving the Problems" The present invention has the following configuration to achieve the above object. That is, between a cylinder, a piston connected to a crankshaft provided in a crank chamber, and movably provided inside the cylinder to form a compression chamber in the cylinder, and between the compression chamber and the crank chamber of the cylinder. A space formed between the outer peripheral surface of the piston and the inner wall of the cylinder is formed in the compression chamber by being mounted on a concave groove formed in the outer peripheral surface of the piston at an axial interval so as to seal the piston. In an air compressor comprising a plurality of piston rings defined in a side space and a crankcase side space, only in a state where the piston rings have reached a wear limit,
A throttle passage for communicating the compression chamber side space and the crank chamber side space defined by the piston ring is provided on the crank ring side wall of the piston ring or the concave groove of the piston.

前記ピストン外周面と少なくとも一のピストンリング
とシリンダ内壁との間に画成された空間と、前記クラン
ク室との間を、圧縮工程において前記複数のピストンリ
ングの少なくとも一のピストンリングが摩耗限界に達し
た状態でのみ連通させる絞り通路を設けている。
Between the space defined between the outer peripheral surface of the piston, at least one piston ring and the inner wall of the cylinder, and the crank chamber, at least one of the plurality of piston rings in the compression step has a wear limit. There is provided a throttle passage which communicates only in the reached state.

「作用」 前記構成によれば、圧縮工程において、シリンダ内で
ピストンを圧縮室側へ摺動させると、シリンダ内の圧縮
室とクランク室との間に発生する差圧により、ピストン
リングが拡径してその外周がシリンダの内壁に密接し、
シリンダ内の圧縮室とクランク室とがシールされる。
[Operation] According to the above configuration, in the compression step, when the piston is slid toward the compression chamber in the cylinder, the diameter of the piston ring increases due to a differential pressure generated between the compression chamber and the crank chamber in the cylinder. And its outer periphery is in close contact with the inner wall of the cylinder,
The compression chamber and the crank chamber in the cylinder are sealed.

また、この場合、複数のピストンリングの少なくとも
一のピストンリングが摩耗限界に達すると、ピストン外
周面と少なくとも一のピストンリングとシリンダの内周
との間に画成される圧縮室側空間の流体が絞り通路を通
りクランク室側空間へ流入するので、圧縮室側空間とク
ランク室側空間との間に発生する差圧により前記摩耗限
界に達したピストンリングをシリンダ内壁に押し付ける
力が殆ど働かなくなり、摩耗限界に達したピストンリン
グの摩耗の進行は殆どなくなる。これにより、ピストン
からのピストンリングの外れ及びピストンリングに起因
しての空気圧縮機の故障の発生を防止し、ピストンに複
数のピストンリングを装着したときすべてのピストンリ
ングが摩耗限界に達するまでそのままの状態で稼働させ
ることができ、空気圧縮機の耐久性を従来より向上させ
る。
Further, in this case, when at least one of the plurality of piston rings reaches the wear limit, the fluid in the compression chamber side space defined between the outer peripheral surface of the piston and at least one of the piston rings and the inner periphery of the cylinder is formed. Flows through the throttle passage into the crank chamber side space, so that the force for pressing the piston ring, which has reached the wear limit, against the cylinder inner wall due to the differential pressure generated between the compression chamber side space and the crank chamber side space hardly works. The wear of the piston ring which has reached the wear limit hardly progresses. This prevents disengagement of the piston ring from the piston and failure of the air compressor due to the piston ring, and when multiple piston rings are mounted on the piston, all piston rings remain intact until they reach the wear limit. , And the durability of the air compressor is improved as compared with the conventional case.

「実施例」 以下、本発明の第1実施例を第1図ないし第5図に基
づき無給油式空気圧縮機について説明する。
Embodiments Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 for an oilless air compressor.

なお、本実施例において従来例と同一部分には同一符
号を付してその一部の説明を省略する。
In this embodiment, the same parts as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description of some of them will be omitted.

本実施例においては、ピストンリングの少なくとも一
のピストンリングが摩耗限界に達すると、ピストン外周
面と少なくとも一のピストンリングとシリンダの内壁面
との間に画成された空間の流体が絞り通路を通りクラン
ク室へ流入し、圧縮室とクランク室との間に発生した差
圧により前記摩耗限界に達したピストンリングをシリン
ダ内壁に押し付ける力が殆ど働かなくなり、摩耗限界に
達したピストンリングの摩耗が殆ど進行しなくなるよう
にしている。
In this embodiment, when at least one of the piston rings reaches the wear limit, the fluid in the space defined between the outer peripheral surface of the piston, the at least one piston ring, and the inner wall surface of the cylinder passes through the throttle passage. Flows into the crankcase, and the pressure that presses the piston ring, which has reached the wear limit, against the inner wall of the cylinder hardly works due to the differential pressure generated between the compression chamber and the crankcase. I try to make it hardly progress.

第1図ないし第4図中、符号4は第1ピストンリン
グ、符号5は第2ピストンリングである。これら第1ピ
ストンリング4,第2ピストンリング5は、柔軟で順応性
に富むエチレン樹脂等の非金属の耐熱性弾性を有するシ
ール材からなり、空気圧縮機等のシリンダ,ピストン間
のガスのシールとして使用されるものである。第1ピス
トンリング4,第2ピストンリング5は、リングの一箇所
が切り欠かれこのリングの切欠部の両端間に隙間が形成
された合口を有する断面長方形のものである。
In FIGS. 1 to 4, reference numeral 4 denotes a first piston ring, and reference numeral 5 denotes a second piston ring. The first piston ring 4 and the second piston ring 5 are made of a non-metallic heat-resistant elastic material such as ethylene resin, which is flexible and highly adaptable, and seals a gas between a cylinder and a piston of an air compressor or the like. Is used as Each of the first piston ring 4 and the second piston ring 5 has a rectangular cross-section having an abutment in which one portion of the ring is cut away and a gap is formed between both ends of the cut portion of the ring.

ピストン2は一端(第3図における上端)が閉塞され
た円筒形のもので、シリンダ1の内部にライダーリング
6を介して摺動自在に嵌合され、シリンダ1内の空間は
ピストン2によってそれぞれ圧縮室1aとクランク室1bと
に区画されている。
The piston 2 has a cylindrical shape whose one end (the upper end in FIG. 3) is closed. The piston 2 is slidably fitted into the cylinder 1 via a rider ring 6. It is partitioned into a compression chamber 1a and a crank chamber 1b.

また、ピストン2の外周面にピストン2の軸方向に間
隔をおいて形成された環状の凹溝3,3にはそれぞれ第1
ピストンリング4,第2ピストンリング5が嵌入されてい
る。
First annular grooves 3 are formed on the outer peripheral surface of the piston 2 at intervals in the axial direction of the piston 2.
The piston ring 4 and the second piston ring 5 are fitted.

ピストン2の外周壁には、第1ピストンリング4が嵌
入された凹溝3の側壁のクランク室1b側の側壁3aの1箇
所に、圧縮行程において第1ピストンリング4が摩耗限
界に達した第1図に示す状態において、ピストン2の外
周面と第1ピストンリング4とシリンダ1の内壁面1cと
の間に画成された空間12と、クランク室1bとの間を連通
する圧力調整用の絞り通路(オリフィス)11が形成され
ている。
In the outer peripheral wall of the piston 2, the first piston ring 4 reaches the wear limit in the compression stroke at one position on the side wall 3a on the crank chamber 1b side of the side wall of the concave groove 3 in which the first piston ring 4 is fitted. In the state shown in FIG. 1, a pressure adjusting passage communicating between a space 12 defined between the outer peripheral surface of the piston 2, the first piston ring 4 and the inner wall surface 1 c of the cylinder 1, and the crank chamber 1 b is provided. A throttle passage (orifice) 11 is formed.

また、ピストン2の外周壁には、第2ピストンリング
5が嵌入された凹溝3の側壁のクランク室1b側の側壁3b
の1箇所に、圧縮行程において第2ピストンリング5が
摩耗限界に達した第4図に示す状態において、ピストン
2の外周面と第2ピストンリング5とシリンダ1の内壁
面1cとの間に画成された空間13と、クランク室1bとの間
を連通する圧力調整用の絞り通路(オリフィス)14が形
成されている。
Further, on the outer peripheral wall of the piston 2, a side wall 3 b on the side of the crank chamber 1 b of the side wall of the concave groove 3 in which the second piston ring 5 is fitted.
In the state shown in FIG. 4 in which the second piston ring 5 has reached the wear limit in the compression stroke, there is a gap between the outer peripheral surface of the piston 2 and the second piston ring 5 and the inner wall surface 1c of the cylinder 1. A pressure adjustment throttle passage (orifice) 14 is formed to communicate between the space 13 formed and the crank chamber 1b.

次に、前記構成の空気圧縮機の作動について説明す
る。空気圧縮機の駆動源(図示略)を駆動させ、クラン
クシャフト(図示略)を回転させる。すると、ピストン
2がコネクチングロッド2a,ピストンピン2bを介して第
1図において上下(ピストン2の略軸方向)に摺動す
る。
Next, the operation of the air compressor having the above configuration will be described. A drive source (not shown) of the air compressor is driven to rotate a crankshaft (not shown). Then, the piston 2 slides vertically (substantially in the axial direction of the piston 2) in FIG. 1 via the connecting rod 2a and the piston pin 2b.

ここで、第2図に示すように、第1ピストンリング4,
第2ピストンリング5が共に摩耗限界に達していない状
態のときについて述べる。この場合、シリンダ1内をピ
ストン2が下死点から上死点へ移動する圧縮行程におい
ては、第1ピストンリング4に、圧縮室1aの圧縮ガス圧
力がシリンダ1の内壁面1cに第1ピストンリング4を押
し付ける力15aとなって作用すると共に、前記側壁3aに
第1ピストンリング4を押し付ける力15bとなって作用
する。従って、第1ピストンリング4はシリンダ内壁面
1c及び側壁3aに押し付けられシリンダ1,ピストン2間を
シールすると共にオリフィス11をシールする。
Here, as shown in FIG. 2, the first piston ring 4,
The case where both the second piston rings 5 have not reached the wear limit will be described. In this case, during the compression stroke in which the piston 2 moves from the bottom dead center to the top dead center in the cylinder 1, the first piston ring 4 applies the compressed gas pressure of the compression chamber 1 a to the inner wall surface 1 c of the cylinder 1. It acts as a force 15a for pressing the ring 4 and acts as a force 15b for pressing the first piston ring 4 on the side wall 3a. Therefore, the first piston ring 4 is located on the inner wall surface of the cylinder.
1c and the side wall 3a are pressed to seal between the cylinder 1 and the piston 2 and also seal the orifice 11.

またこのとき、第2ピストンリング5に、同第2図に
示すように、第1ピストンリング4によってシールしき
れなくて空間12から空間13内に漏れた圧縮ガス圧力がシ
リンダ1の内壁面1cに第2ピストンリング5を押し付け
る力16aとなって作用すると共に、前記側壁3bに第2ピ
ストンリング5を押し付ける力16bとなって作用する。
従って、第2ピストンリング5はシリンダ内壁面1c及び
側壁3aに押し付けられシリンダ1,ピストン2間をシール
すると共にオリフィス14をシールする。なお、前記第1
ピストンリング4,第2ピストンリング5が摩耗限界に達
していない状態においては、押し付ける力15a>押し付
ける力16aであり、押し付ける力15b>押し付ける力16b
である。
At this time, as shown in FIG. 2, the pressure of the compressed gas which has not been completely sealed by the first piston ring 4 and leaked from the space 12 into the space 13 is applied to the second piston ring 5 as shown in FIG. And acts as a force 16b for pressing the second piston ring 5 against the side wall 3b.
Therefore, the second piston ring 5 is pressed against the cylinder inner wall surface 1c and the side wall 3a to seal the gap between the cylinder 1 and the piston 2 and seal the orifice 14. In addition, the first
When the piston ring 4 and the second piston ring 5 have not reached the wear limit, the pressing force 15a> the pressing force 16a, and the pressing force 15b> the pressing force 16b.
It is.

次に、ピストン2の稼働により、第1ピストンリング
4,第2ピストンリング5が摩耗し、第1図に示すよう
に、第1ピストンリング4が摩耗限界に達し、第2ピス
トンリング5が摩耗限界に達していない状態のときにつ
いて述べる。この場合、シリンダ1内をピストン2が下
死点から上死点へ移動する圧縮行程においては、同第1
図に示すように、オリフィス11は第1ピストンリング4
によりシールされず開口状態となる。そこで、空間12内
の圧縮ガスがオリフィス11を通り空間13内に流入する。
このため、シリンダ1の内壁面1cに第1ピストンリング
4を押し付ける力は殆どなくなり、第1ピストンリング
4のそれ以上の摩耗の進行は殆どなくなる。
Next, by operating the piston 2, the first piston ring
4, the case where the second piston ring 5 has worn and the first piston ring 4 has reached the wear limit and the second piston ring 5 has not reached the wear limit as shown in FIG. 1 will be described. In this case, in the compression stroke in which the piston 2 moves from the bottom dead center to the top dead center in the cylinder 1,
As shown in the figure, the orifice 11 is the first piston ring 4
, It is not sealed and is in an open state. Then, the compressed gas in the space 12 flows into the space 13 through the orifice 11.
Therefore, there is almost no force for pressing the first piston ring 4 against the inner wall surface 1c of the cylinder 1, and the wear of the first piston ring 4 further hardly progresses.

また、オリフィス11を通り空間13へ流入した圧縮ガス
圧力は、第2ピストンリング5に、シリンダ1の内壁面
1cに第2ピストンリング5を押し付ける力16aとして作
用すると共に、側壁3bに第2ピストンリング5を押し付
ける力16bとして作用する。その結果、第2ピストンリ
ング5がシリンダ1の内壁面1cとピストン2との間をシ
ールし、第2ピストンリング5は圧縮室1aとクランク室
1bとをシールする。
The pressure of the compressed gas flowing into the space 13 through the orifice 11 is applied to the second piston ring 5 by the inner wall surface of the cylinder 1.
1c acts as a force 16a for pressing the second piston ring 5, and also acts as a force 16b for pressing the second piston ring 5 on the side wall 3b. As a result, the second piston ring 5 seals between the inner wall surface 1c of the cylinder 1 and the piston 2, and the second piston ring 5 separates the compression chamber 1a and the crank chamber.
1b and seal.

従って、第1ピストンリング4が摩耗限界に達した後
であっても、第2ピストンリング5が摩耗限界に達する
までは、第2ピストンリング5によりピストン2,シリン
ダ1の内壁面1c間のシールが保たれ、従来の空気圧縮機
に比べて耐久性が向上する。またピストン2から第1ピ
ストンリング4,第2ピストンリング5が外れることもな
い。
Therefore, even after the first piston ring 4 reaches the wear limit, the seal between the inner wall surface 1c of the piston 2 and the cylinder 1 is kept by the second piston ring 5 until the second piston ring 5 reaches the wear limit. And the durability is improved as compared with the conventional air compressor. Further, the first piston ring 4 and the second piston ring 5 do not come off from the piston 2.

次に、ピストン2の稼働により、第1ピストンリング
4,第2ピストンリング5が摩耗し、第4図に示すよう
に、第1ピストンリング4は摩耗限界に達しておらず、
第2ピストンリング5が摩耗限界に達した状態のときに
ついて述べる。
Next, by operating the piston 2, the first piston ring
4, the second piston ring 5 is worn, and as shown in FIG. 4, the first piston ring 4 has not reached the wear limit,
The case where the second piston ring 5 has reached the wear limit will be described.

この場合、シリンダ1内をピストン2が下死点から上
死点へ移動する圧縮行程においては、同第4図に示すよ
うに、オリフィス11は第1ピストンリング4によりシー
ルされ、オリフィス14は第2ピストンリング5によりシ
ールされていない開口状態となっているので、第1ピス
トンリング4に、圧縮室1aの圧縮ガス圧力がシリンダ1
の内壁面1cに第1ピストンリング4を押し付ける力15a
となって作用すると共に、前記側壁3aに第1ピストンリ
ング4を押し付ける力15bとなって作用する。従って、
第1ピストンリング4はシリンダ内壁面1c及び側壁3aに
押し付けられシリンダ1,ピストン2間をシールすると共
にオリフィス11をシールする。
In this case, in the compression stroke in which the piston 2 moves from the bottom dead center to the top dead center in the cylinder 1, the orifice 11 is sealed by the first piston ring 4 and the orifice 14 is closed as shown in FIG. Since the first piston ring 4 is in an open state not sealed by the two piston rings 5, the compressed gas pressure in the compression chamber 1a is applied to the cylinder 1
15a for pressing the first piston ring 4 against the inner wall surface 1c
And acts as a force 15b for pressing the first piston ring 4 against the side wall 3a. Therefore,
The first piston ring 4 is pressed against the cylinder inner wall surface 1c and the side wall 3a to seal between the cylinder 1 and the piston 2 and seal the orifice 11.

またこのとき、第2ピストンリング5に、同第4図に
示すように、第1ピストンリング4によってシールしき
れなくて空間12から空間13内に漏れた圧縮ガス圧力がオ
リフィス14を通りクランク室1bに流入する。このため、
シリンダ1の内壁面1cに第2ピストンリング5を押し付
ける力は殆どなくなり、第2ピストンリング5のそれ以
上の摩耗の進行は殆どなくなる。
At this time, as shown in FIG. 4, the pressure of the compressed gas leaked from the space 12 into the space 13 through the second piston ring 5 through the orifice 14 without being completely sealed by the first piston ring 4 passes through the orifice 14, as shown in FIG. Flow into 1b. For this reason,
The force that presses the second piston ring 5 against the inner wall surface 1c of the cylinder 1 is almost eliminated, and the further progress of wear of the second piston ring 5 is almost eliminated.

従って、第2ピストンリング5が摩耗限界に達した後
であっても、第1ピストンリング4が摩耗限界に達する
までは、第1ピストンリング4によりピストン2,シリン
ダ1の内壁面1c間のシールが保たれ、従来の空気圧縮機
に比べて耐久性が向上する。
Therefore, even after the second piston ring 5 reaches the wear limit, the seal between the piston 2 and the inner wall surface 1c of the cylinder 1 is maintained by the first piston ring 4 until the first piston ring 4 reaches the wear limit. And the durability is improved as compared with the conventional air compressor.

また、ピストン2から第1ピストンリング4,第2ピス
トンリング5が外れることもない。
Further, the first piston ring 4 and the second piston ring 5 do not come off from the piston 2.

第5図は空気圧縮機の運転時間とピストンリングの摩
耗量との関係を示す特性線図であり、同図中、破線は従
来の空気圧縮機のピストンリングの摩耗特性線図を示
し、は従来の空気圧縮機のピストンリングの摩耗限界
量を、は従来の空気圧縮機のピストンリングが摩耗限
界量を越えた後の摩耗をそれぞれ示し、実線は本実施例
の空気圧縮機において先に摩耗限界に達したピストンリ
ングの摩耗特性線図を示し、一点鎖線は本実施例の空気
圧縮機において後で摩耗限界に達したピストンリングの
摩耗特性線図を示し、tは従来の空気圧縮機のピストン
リングの交換必要時間を示し、Tは本実施例の空気圧縮
機のピストンリングの交換必要時間を示す。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between the operation time of the air compressor and the amount of wear of the piston ring, in which a broken line shows a wear characteristic diagram of the piston ring of the conventional air compressor. The wear limit of the piston ring of the conventional air compressor is indicated by the wear after the piston ring of the conventional air compressor exceeds the wear limit, and the solid line indicates the wear first in the air compressor of the present embodiment. The wear characteristic diagram of the piston ring that has reached the limit is shown, and the dashed line shows the wear characteristic diagram of the piston ring that has reached the wear limit later in the air compressor of the present embodiment, and t is the conventional air compressor. The time required for replacement of the piston ring is indicated, and T indicates the time required for replacement of the piston ring of the air compressor of the present embodiment.

この第5図が示しているように、本実施例において
は、最初に摩耗限界に達したピストンリングにより開口
されたオリフィスの作用により、この最初に摩耗限界に
達したピストンリングに圧縮ガス力が作用しなくなっ
て、その後の摩耗進行はなくなり、従来はここですべて
のピストンリングを交換しなければならなかったが、本
実施例では摩耗限界に達したピストンリングが外れるこ
とはないので、残りのピストンリングが摩耗限界に達す
るまでさらに運転を続行することができるため、空気圧
縮機の耐久性を向上させることができることを示してい
る。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the action of the orifice opened by the piston ring which has reached the wear limit first causes the compressed gas force to act on the piston ring which has reached the wear limit first. The piston ring no longer works and the subsequent wear progresses, and conventionally all the piston rings had to be replaced here.However, in the present embodiment, the remaining piston ring which has reached the wear limit is not removed, so the remaining This indicates that the operation can be continued further until the piston ring reaches the wear limit, so that the durability of the air compressor can be improved.

なお、単段空気圧縮機で第1ピストンリング4が先に
摩耗限界に達したとき、第2ピストンリング5の上の空
間がすべて隙間容積となるから、若干空気圧縮機の性能
低下があるが、多段空気圧縮機では隙間容積の空気圧縮
機の性能への影響は小さいから、空気圧縮機の性能の低
下は殆どない(第1実施例)。
When the first piston ring 4 reaches the wear limit first in the single-stage air compressor, the space above the second piston ring 5 becomes the clearance volume, so that the performance of the air compressor slightly decreases. In a multi-stage air compressor, the effect of the clearance volume on the performance of the air compressor is small, so that the performance of the air compressor hardly decreases (first embodiment).

なお、前記第1実施例においては、ピストン2にオリ
フィス11,14を設けたが、これに限ることなく、第6図
に示すように第1ピストンリング21,第2ピストンリン
グ22にそれぞれオリフィス21a,オリフィス22aを設けて
もよく、この場合においても前記第1実施例同様の効果
をあげることができる(第2実施例)。
In the first embodiment, the orifices 11 and 14 are provided in the piston 2. However, the present invention is not limited to this, and the orifices 21a are provided in the first piston ring 21 and the second piston ring 22 as shown in FIG. The orifice 22a may be provided, and in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained (second embodiment).

また、前記第1実施例,第2実施例においては、ピス
トン2の外周に第1ピストンリング4,第2ピストンリン
グ5の2本のピストンリングを設けた例について説明し
たが、これに限ることなく、第7図に示すようにピスト
ン2にさらに他のピストンリング31を装着してピストン
2の外周に多数のピストンリングを設けてもよい。この
場合、すべてのピストンリングが摩耗限界に達するまで
空気圧縮機を運転することができるから、前記各実施例
よりさらに空気圧縮機の耐久性を増すことができる。な
お、3cは側壁である(第3実施例)。
In the first embodiment and the second embodiment, the example in which the two piston rings of the first piston ring 4 and the second piston ring 5 are provided on the outer periphery of the piston 2 has been described. Instead, as shown in FIG. 7, another piston ring 31 may be attached to the piston 2 and a number of piston rings may be provided on the outer periphery of the piston 2. In this case, since the air compressor can be operated until all the piston rings reach the wear limit, the durability of the air compressor can be further increased as compared with the above embodiments. 3c is a side wall (third embodiment).

また、前記第1実施例においては、ピストン2の凹溝
3の側壁にオリフィス11またはオリフィス14を、第2実
施例においては第1ピストンリング21,第2ピストンリ
ング22にそれぞれオリフィス21a,22aを設けたが、これ
に限ることなく、第8図及び第9図に示すように凹溝3
の側壁41,42の外周に溝からなる絞り通路41a,42aを設け
てもよく(第4実施例)、 また、第10図に示すように、各ピストンリング51の内
周面に溝からなる絞り通路51aを設けてもよく(第5実
施例)、 また、第11図に示すように、ピストン2に装着した各
ピストンリング61のクランク室1b側面に溝からなる絞り
通路61aを設けてもよい(第6実施例)。
In the first embodiment, the orifice 11 or the orifice 14 is provided on the side wall of the concave groove 3 of the piston 2, and in the second embodiment, the orifices 21a and 22a are provided in the first piston ring 21 and the second piston ring 22, respectively. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIGS.
Restriction passages 41a, 42a formed of grooves may be provided on the outer periphery of the side walls 41, 42 (fourth embodiment). Further, as shown in FIG. 10, grooves are formed on the inner peripheral surface of each piston ring 51. A throttle passage 51a may be provided (fifth embodiment). Further, as shown in FIG. 11, a throttle passage 61a formed of a groove may be provided on the side of the crank chamber 1b of each piston ring 61 mounted on the piston 2. Good (sixth embodiment).

「発明の効果」 本発明によれば、圧縮工程において、複数のピストン
リングの少なくとも一のピストンリングが摩耗限界に達
した場合、ピストン外周面と少なくとも一のピストンリ
ングとシリンダ内壁との間に画成された圧縮室側空間の
流体を、絞り通路を通してクランク室側空間へ流入させ
ることができるので、圧縮室側空間とクランク室側空間
との間に発生する差圧により前記摩耗限界に達したピス
トンリングをシリンダ内壁に押し付ける力を殆ど働かな
くさせることが可能となり、ピストンリングの過摩耗を
防止することができる。
According to the present invention, in the compression step, when at least one of the plurality of piston rings reaches a wear limit, a gap is formed between the outer peripheral surface of the piston, at least one piston ring, and the inner wall of the cylinder. Since the formed fluid in the compression chamber side space can flow into the crank chamber side space through the throttle passage, the wear limit has been reached due to the differential pressure generated between the compression chamber side space and the crank chamber side space. The force for pressing the piston ring against the inner wall of the cylinder can be hardly exerted, so that excessive wear of the piston ring can be prevented.

また、このピストンリングの過摩耗防止により、ピス
トンからのピストンリングの外れ及びこのピストンリン
グに起因しての空気圧縮機の故障の発生を防止すること
ができる。
Further, by preventing the piston ring from being excessively worn, it is possible to prevent the piston ring from coming off from the piston and to prevent the air compressor from malfunctioning due to the piston ring.

また、ピストンに複数のピストンリングを装着したと
きには、すべてのピストンリングが摩耗限界に達するま
でそのままの状態で稼働させることができ、その結果空
気圧縮機の耐久性を従来より向上させることができる。
Also, when a plurality of piston rings are mounted on the piston, all the piston rings can be operated in the same state until they reach the wear limit, and as a result, the durability of the air compressor can be improved as compared with the conventional case.

また、ピストンリングが摩耗限界に達していない状態
においては、ピストンリングにより画成される圧縮側空
間とクランク室側空間との連通が遮断状態に保たれるこ
とから、高い圧縮効率が維持できる。
In addition, when the piston ring has not reached the wear limit, the communication between the compression-side space defined by the piston ring and the crankcase-side space is kept in an interrupted state, so that high compression efficiency can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図ないし第5図は本発明の第1実施例を示すもの
で、第1図は第1ピストンリングが摩耗限界に達したと
きの状態を示す要部の側断面図、第2図は圧縮行程にお
いてピストンリングにかかる力を説明するための要部の
側断面図、第3図は要部の側断面図、第4図は第2ピス
トンリングが摩耗限界に達したときの状態を示す要部の
側断面図、第5図は空気圧縮機の運転時間とピストンリ
ングの摩耗量との関係を示す特性線図、第6図は本発明
の第2実施例を示す要部の側断面図、第7図は本発明の
第3実施例を示す要部の側断面図、第8図及び第9図は
本発明の第4実施例を示すもので、第8図は斜視図、第
9図は要部の側断面図、第10図は本発明の第5実施例を
示すピストンリングの一部の斜視図、第11図は本発明の
第6実施例を示すピストンリングの一部の斜視図、第12
図は従来の空気圧縮機の要部の側断面図である。 1……シリンダ、1a……圧縮室、1b……クランク室、1c
……内壁面、2……ピストン、3……凹溝、3a,3b,3c…
…側壁、4,21……第1ピストンリング、5,22……第2ピ
ストンリング、11,14,21a,22a,32……絞り通路(オリフ
ィス)、41a,42a,51a,61a……絞り通路、31,51,61……
ピストンリング。
1 to 5 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side sectional view of a main part showing a state when a first piston ring has reached a wear limit, and FIG. FIG. 3 is a side sectional view of a main part for explaining a force applied to the piston ring in a compression stroke. FIG. 3 is a side cross sectional view of the main part. FIG. 4 shows a state when the second piston ring reaches a wear limit. FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the operating time of the air compressor and the amount of wear of the piston ring. FIG. 6 is a side sectional view of the essential part showing a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a side sectional view of a main part showing a third embodiment of the present invention. FIGS. 8 and 9 show a fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a side sectional view of a main part, FIG. 10 is a perspective view of a part of a piston ring showing a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a piston showing a sixth embodiment of the present invention. Partial perspective view of a ton ring, twelfth
FIG. 1 is a side sectional view of a main part of a conventional air compressor. 1 ... Cylinder, 1a ... Compression chamber, 1b ... Crank chamber, 1c
... inner wall surface, 2 ... piston, 3 ... groove, 3a, 3b, 3c ...
... side wall, 4,21 ... first piston ring, 5,22 ... second piston ring, 11,14,21a, 22a, 32 ... throttle passage (orifice), 41a, 42a, 51a, 61a ... throttle Passages, 31,51,61 ……
piston ring.

フロントページの続き (72)発明者 角谷 直樹 神奈川県綾瀬市小園1116番地 トキコ株 式会社相模工場内 (72)発明者 寺田 宏 神奈川県綾瀬市小園1116番地 トキコ株 式会社相模工場内 (56)参考文献 実開 昭52−40010(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04B 39/00 107 Continued on the front page (72) Inventor Naoki Kadoya 1116 Koizono, Ayase-shi, Kanagawa Prefecture Tokiko Corporation Sagami Plant (72) Inventor Hiroshi Terada 1116 Koizono, Ayase-shi, Kanagawa Prefecture Tokiko Corporation Sagami Plant (56) Reference Literature Japanese Utility Model 52-4010 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F04B 39/00 107

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリンダと、クランク室に設けられたクラ
ンクシャフトに連結され前記シリンダ内に圧縮室を形成
すべくシリンダの内部に移動自在に設けられたピストン
と、前記シリンダの圧縮室とクランク室との間をシール
すべく前記ピストンの外周面にピストンの軸方向に間隔
をおいて形成された凹溝に装着されることにより、前記
ピストン外周面とシリンダ内壁との間に形成される空間
を、圧縮室側空間とクランク室側空間とに画成する複数
のピストンリングとからなる空気圧縮機において、 前記ピストンリングが摩耗限界に達した状態でのみ、当
該ピストンリングにより画成される前記圧縮室側空間と
前記クランク室側空間とを連通させる絞り通路を、前記
ピストンリングまたは前記ピストンの凹溝のクランク室
側側壁に設けたことを特徴とする空気圧縮機。
1. A cylinder, a piston connected to a crankshaft provided in a crank chamber, and movably provided inside the cylinder to form a compression chamber in the cylinder, a compression chamber of the cylinder, and a crank chamber. To seal the gap between the outer peripheral surface of the piston and the inner wall of the cylinder by being mounted in a concave groove formed at an interval in the axial direction of the piston on the outer peripheral surface of the piston. An air compressor including a plurality of piston rings defined in a compression chamber side space and a crank chamber side space, wherein the compression defined by the piston ring is performed only when the piston ring has reached a wear limit. A throttle passage communicating between the chamber side space and the crank chamber side space is provided in the crank chamber side wall of the piston ring or the concave groove of the piston. Features air compressor.
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