JP3092255B2 - Seal ring - Google Patents
Seal ringInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/0535—Seals or sealing arrangements
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は合成樹脂中に充填させた
カーボン繊維の配列を改良してクラックの発生を防止さ
せているシールリングに関し、特に詳述すれば、スター
リングサイクルエンジンのピストンロッドの外周面に沿
って洩れる作動ガスをシールするに適するシールリング
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seal ring for preventing the occurrence of cracks by improving the arrangement of carbon fibers filled in a synthetic resin, and more particularly, to a seal ring for a piston rod of a Stirling cycle engine. The present invention relates to a seal ring suitable for sealing working gas leaking along an outer peripheral surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】往復動するピストンロッド外周まわりの
シールのために、金属製ホルダーリングによりその外周
面を保持される断面台形状のシールリングを用いること
は、たとえば、実公昭６３−１４０４５号公報に開示さ
れる如く公知である。2. Description of the Related Art The use of a seal ring having a trapezoidal cross section whose outer peripheral surface is held by a metal holder ring for sealing around the outer periphery of a reciprocating piston rod is disclosed, for example, in Japanese Utility Model Publication No. Sho 63-14045. As is disclosed in US Pat.
【０００３】同公報に開示される如く、スターリングサ
イクルエンジンは、出力或いは熱効率の低下を防止する
上で、作動流体の閉回路を構成する圧縮部から、高圧の
作動ガスを洩らさないことが重要であるため、前述した
如きシールリングを、往復動するピストンロッドまわり
に配置している。[0003] As disclosed in the publication, the Stirling cycle engine does not leak high-pressure working gas from a compression section constituting a closed circuit of the working fluid in order to prevent a decrease in output or thermal efficiency. For this reason, the seal ring as described above is arranged around the reciprocating piston rod.
【０００４】このように重要なシール作用をなすシール
リングは、合成樹脂（好ましくはポリテトラフルオロエ
チレン）の母材中に、カーボン繊維を充填させたものを
用いる。A seal ring having such an important sealing effect is formed by filling a carbon fiber in a base material of a synthetic resin (preferably polytetrafluoroethylene).
【０００５】カーボン繊維を充填させたシールリングの
内側面に高圧ガスが作用する厳しい条件下のスターリン
グサイクルエンジンに、この種のシールリングを用いる
と、ピストンロッドの外周面と摺接する中央貫通孔の内
周面より半径方向外方へとクラックが発生する。When a seal ring of this type is used in a Stirling cycle engine under severe conditions in which high-pressure gas acts on the inner surface of a seal ring filled with carbon fibers, a central through-hole that slides on the outer peripheral surface of the piston rod is formed. Cracks occur radially outward from the inner peripheral surface.
【０００６】[0006]
【本発明が解決しようとする課題】シールリングの内周
面から半径方向へとクラックが発生すると、シールリン
グの耐久性が著しく低下することになり、又、エンジン
の出力を安定させるための障害となっている。When a crack is generated in the radial direction from the inner peripheral surface of the seal ring, the durability of the seal ring is significantly reduced, and an obstacle for stabilizing the output of the engine. It has become.
【０００７】それ故に、本発明は前述した従来技術の不
具合を解消させることを解決すべき課題とする。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は前述した課題を
解決するために、合成樹脂中のカーボン繊維の長手方向
の向きを改善する手段を採用する。シールリングの成形
に際して、原料のポリテトラフルオロエチレンとカーボ
ン繊維とを型内に入れ圧縮成形して任意形状の素材を作
る。この素材はカーボン繊維の長手方向がほゞ一定方向
を向いているので、この向きを利用して、カーボン繊維
の長手方向の向きが、軸線方向となるよう素材を筒状に
加工する。筒状素材を切削しシールリングとさせ、シー
ルリングの軸線方向にカーボン繊維が向くようにする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs means for improving the longitudinal direction of carbon fibers in a synthetic resin. In forming the seal ring, raw materials of polytetrafluoroethylene and carbon fiber are placed in a mold and compression-molded to produce a material of an arbitrary shape. In this material, since the longitudinal direction of the carbon fiber is almost constant, the material is processed into a cylindrical shape by using this direction so that the longitudinal direction of the carbon fiber is in the axial direction. The cylindrical material is cut into a seal ring, and the carbon fibers are directed in the axial direction of the seal ring.
【０００９】具体的には、本発明は、断面台形状をな
し、その中央貫通孔にピストンロッドが往復動し且つ高
圧側から低圧側へと傾斜した外周面に金属製ホルダーリ
ングが対接し、合成樹脂中にカーボン繊維を充填させて
いるシールリングにおいて、カーボン繊維を１０〜４０
wt％充填させたもので且つカーボン繊維の長手方向がシ
ールリングの軸線方向に沿って配列されていることを特
徴とするシールリングを提供する。Specifically, the present invention provides a trapezoidal cross section, in which a piston rod reciprocates in a central through hole and a metal holder ring contacts an outer peripheral surface inclined from a high pressure side to a low pressure side, In a seal ring in which carbon fiber is filled in a synthetic resin, the carbon fiber is
Provided is a seal ring characterized by being filled with wt%, wherein the longitudinal direction of the carbon fibers is arranged along the axial direction of the seal ring.
【００１０】好ましくは、シールリングが金属製ホルダ
ーリングがＯーリングを介してシリンダに対接し、前記
ピストンロッドがスターリング機関用のピストンに連結
され、その内側面が高圧側に面する。[0010] Preferably, the seal ring is in contact with the cylinder via a metal holder ring via an O-ring, the piston rod is connected to a piston for a Stirling engine, and the inner surface thereof faces the high pressure side.
【００１１】[0011]
【作用】本発明によれば、合成樹脂中のカーボン繊維
が、シールリングの軸線方向にその長手方向が向くの
で、半径方向外方へと走ろうとするクラックに対して、
カーボン繊維が抵抗してクラックの発生を抑える。According to the present invention, since the longitudinal direction of the carbon fibers in the synthetic resin is oriented in the axial direction of the seal ring, cracks that run outward in the radial direction are prevented.
Carbon fiber resists and suppresses cracks.
【００１２】[0012]
【実施例】本発明のシールリングの例を好ましい適用例
を中心に以下説明する。シリンダ１内で往復動するピス
トン２にはピストンロッド３が連結されていて、該ピス
トンロッド３はシリンダ内の端部に設けられたハウジン
グ４を通してクランク室５に延在する。ここで、ハウジ
ング４の両端部には前段軸封装置であるシールリング６
と後段軸封装置７が設けられていて、その間に背圧室８
が形成される。背圧室８は逆止弁９を通して圧縮室１０
に連通する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of the seal ring of the present invention will be described below focusing on a preferred application example. A piston rod 3 is connected to a piston 2 that reciprocates in the cylinder 1, and the piston rod 3 extends to a crank chamber 5 through a housing 4 provided at an end in the cylinder. Here, at both ends of the housing 4, a seal ring 6 as a front shaft sealing device is provided.
And a rear shaft sealing device 7, between which a back pressure chamber 8 is provided.
Is formed. The back pressure chamber 8 is connected to the compression chamber 10 through a check valve 9.
Communicate with
【００１３】上記構成において、行程中、圧縮室１０内
で圧力変動する高圧ガスは前段軸封装置から漏れて背圧
室８に侵入し背圧室の気圧を上昇させるが、行程中で圧
縮室１０内の気圧が背圧室８の気圧より低くなると背圧
室内の気体は逆止弁９を介して圧縮室に戻される。In the above structure, during the stroke, the high-pressure gas whose pressure fluctuates in the compression chamber 10 leaks from the shaft sealing device at the front stage and enters the back pressure chamber 8 to increase the pressure in the back pressure chamber. When the pressure in the pressure chamber 10 becomes lower than the pressure in the back pressure chamber 8, the gas in the back pressure chamber is returned to the compression chamber via the check valve 9.
【００１４】従って、背圧室内の気圧は圧縮室の行程中
の最低値に近い値に維持されている。Therefore, the pressure in the back pressure chamber is maintained at a value close to the lowest value during the stroke of the compression chamber.
【００１５】背圧室８からクランク室５へのガス漏れを
防止するに有効な軸封装置は、ピストンロッド３の外周
面に対接摺動してその間を封止する合成樹脂製のシール
リング本体１１と、シールリング本体１１の外周に対接
してシールリング本体１１を保持する金属製ホルダーリ
ング１２と、金属製ホルダーリング１２の周囲とケーシ
ングとの間をシールするＯーリング１３とで構成されて
いて、シールリング本体１１は、ピストンロッド３の外
周面に対接する内周面１４と、高圧側から低圧側に向
け、且つ径方向内方に４０°〜６０°の角度をなして傾
斜した外周傾斜面１５と、高圧側に対向する内側面１６
及び低圧側に対向する外側面１７とでなる断面台形をな
す。An effective shaft sealing device for preventing gas leakage from the back pressure chamber 8 to the crank chamber 5 is a synthetic resin seal ring which slides against the outer peripheral surface of the piston rod 3 to seal the gap therebetween. It is composed of a main body 11, a metal holder ring 12 which is in contact with the outer periphery of the seal ring main body 11 and holds the seal ring main body 11, and an O-ring 13 which seals between the periphery of the metal holder ring 12 and the casing. The seal ring main body 11 is inclined at an angle of 40 ° to 60 ° radially inward from the high pressure side to the low pressure side and the inner circumferential surface 14 which is in contact with the outer circumferential surface of the piston rod 3. An outer peripheral inclined surface 15 and an inner surface 16 facing the high pressure side
And an outer surface 17 facing the low pressure side to form a trapezoidal cross section.
【００１６】また、金属製ホルダーリング１２は、前記
シールリング本体１１の外周傾斜面１５に対応した傾斜
角をもって傾斜した内周傾斜面を有し、外周はケーシン
グとの間に位置するＯーリング１３により封止される。The metal holder ring 12 has an inner peripheral inclined surface inclined at an inclination angle corresponding to the outer peripheral inclined surface 15 of the seal ring main body 11, and the outer periphery is an O-ring 13 located between the casing and the casing. Sealed.
【００１７】シールリング１１は、好ましくは、ポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に直径１０〜５０μ
ｍ、長さ１００〜１０００μｍのカーボン繊維を１０〜
４０ｗｔ％充填させたもので、図２に示す如く、カーボ
ン繊維８は、その長手方向がシールリング１１の軸線方
向に向くように配列される。このような配列は、半径方
向外方へと走ろうとするクラックに対して抵抗して、ク
ラックの発生を抑える。The seal ring 11 is preferably made of polytetrafluoroethylene (PTFE) having a diameter of 10 to 50 μm.
m, carbon fiber having a length of 100 to 1000 μm
As shown in FIG. 2, the carbon fibers 8 are arranged so that the longitudinal direction thereof is oriented in the axial direction of the seal ring 11. Such an arrangement resists cracks that try to run radially outward and suppresses the occurrence of cracks.
【００１８】シールリング１１を作るには、原料のポリ
テトラフルオロエチレンとカーボン繊維を成形型内に充
填した後、圧縮成形して得られた素材から、カーボン繊
維の長手方向が、シールリングの軸線方向に向くように
図２の断面形状に削り出し加工すればよい。In order to form the seal ring 11, the longitudinal direction of the carbon fiber is shifted from the axial direction of the seal ring from the raw material obtained by filling polytetrafluoroethylene and carbon fiber as raw materials in a mold, and then compressing the material. What is necessary is just to cut and machine in the cross-sectional shape of FIG.
【００１９】[0019]
【効果】本発明では、カーボン繊維の向きに工夫を加え
たのみであるから、シールリングの柔軟性を損うことな
く、しかも、カーボン繊維の配合率を変えることなく又
他の充填材を特に必要としないので経済的である。According to the present invention, since only the direction of the carbon fiber is devised, the flexibility of the seal ring is not impaired, and the other filler is particularly used without changing the compounding ratio of the carbon fiber. It is economical because it does not require it.
【図１】本発明の一例の適用例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an application example of an example of the present invention.
【図２】本発明の一例のシールリングの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a seal ring according to an example of the present invention.
１ シリンダ ２ ピストン ３ ピストンロッド １１ シールリング １８ カーボン繊維 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder 2 Piston 3 Piston rod 11 Seal ring 18 Carbon fiber
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝田 洋行 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 渡辺 哲美 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 百瀬 豊 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 皆本 直樹 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−15622（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−139550（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02G 1/053 F16J 15/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroyuki Katsuta 2-1-1 Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi Aisin Seiki Co., Ltd. (72) Inventor Tetsumi Watanabe 2-1-1, Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi Aisin Seiki (72) Inventor Yutaka Momose 2-1-1 Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi Ai Shin Seiki Co., Ltd. (72) Inventor Naoki 2-1-1 Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi Aisin Seiki Co., Ltd. (56) References JP-A-49-15622 (JP, A) JP-A-58-139550 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02G 1/053 F16J 15 / 26
Claims (2)
ストンロッドが往復動し且つ高圧側から低圧側へと傾斜
した外周面に金属製ホルダーリングが対接し、合成樹脂
中にカーボン繊維を充填させているシールリングにおい
て、カーボン繊維を１０〜４０wt％充填させたもので且
つカーボン繊維の長手方向がシールリングの軸線方向に
沿って配列されていることを特徴とするシールリング。1. A trapezoidal cross section, a piston rod reciprocates in a central through hole, and a metal holder ring contacts an outer peripheral surface inclined from a high pressure side to a low pressure side, and carbon fibers are filled in a synthetic resin. The sealing ring is filled with 10 to 40% by weight of carbon fiber and
The seal ring, wherein the longitudinal direction of the carbon fibers is arranged along the axial direction of the seal ring.
を介してシリンダに対接し、前記ピストンロッドがスタ
ーリング機関用のピストンに連結され、その内側面が高
圧側に面する請求項１のシールリング。2. The seal ring according to claim 1, wherein the metal holder ring is in contact with the cylinder via an O-ring, the piston rod is connected to a piston for a Stirling engine, and an inner surface thereof faces the high pressure side.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP03287252A JP3092255B2 (en) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | Seal ring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03287252A JP3092255B2 (en) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | Seal ring |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0599070A JPH0599070A (en) | 1993-04-20 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP03287252A Expired - Fee Related JP3092255B2 (en) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | Seal ring |
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| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006176544A (en) * | 2003-04-23 | 2006-07-06 | Nok Corp | Polytetrafluoroethylene resin composition |
-
1991
- 1991-10-08 JP JP03287252A patent/JP3092255B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0599070A (en) | 1993-04-20 |
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