JP6424369B1 - Piston ring and boost pump for liquefied gas - Google Patents
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Abstract
【課題】低温液体を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリングにおいて、低温液体の漏れを抑制し、ピストンリングの破損を抑制する。【解決手段】ピストンリングは、第1の合口を有する第1のピストンリング要素と、前記第1のピストンリング要素と重ね合わせる、第2の合口を有する第2のピストンリング要素と、を備える。前記第1のピストンリング要素は、前記第1のピストンリング要素を前記第2のピストンリング要素に組み付けるとき前記第2のピストンリング要素と当接する第1面と、前記第2の合口の隙間に対応するように、前記第1面に対して突出した第1突出部と、を備える。前記第2のピストンリング要素も、前記第1のピストンリング要素と当接する第2面と、前記第1の合口の隙間に対応するように、前記第2面に対して突出した第2突出部と、を備える。【選択図】図3In a piston ring used for a piston of a pressure rising pump for pressurizing and discharging a low temperature liquid, leakage of the low temperature liquid is suppressed and breakage of the piston ring is suppressed. A piston ring includes a first piston ring element having a first joint, and a second piston ring element having a second joint that overlaps with the first piston ring element. The first piston ring element has a first surface that abuts the second piston ring element when the first piston ring element is assembled to the second piston ring element, and a gap between the second joint and the second surface. And, correspondingly, a first protrusion protruding with respect to the first surface. The second piston ring element also has a second protrusion that protrudes with respect to the second surface so as to correspond to a gap between the second surface in contact with the first piston ring element and the first joint. And. [Selected figure] Figure 3
Description
本発明は、低温液体を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリング及び液化ガス用昇圧ポンプに関する。 The present invention relates to a piston ring used for a piston of a pressurizing pump for pressurizing and discharging a low temperature liquid and a pressurizing pump for liquefied gas.
低温液体を昇圧して吐出させる昇圧ポンプは、低温液体を安定して所定の圧力に昇圧させて吐出させることが求められる。例えば、−162℃程度の液化天然ガスのような低温液体を昇圧する場合、低温による各部材の熱収縮を考慮して昇圧ポンプは設計される。しかも、昇圧ポンプは、室温で適切に稼動するか否かの試運転をすることから、数10℃の温度雰囲気でも昇圧ポンプは稼動するように設計される。したがって、昇圧ポンプの構成部材は、数10℃から−200℃よりも低い低温、例えば保管温度+60℃から−253℃までの広い温度範囲の熱収縮を考慮して設計される。 A pressure rising pump for pressurizing and discharging a low temperature liquid is required to stably press the low temperature liquid to a predetermined pressure and discharge it. For example, in the case of pressurizing a low temperature liquid such as liquefied natural gas at about -162 ° C, the pressure boosting pump is designed in consideration of the thermal contraction of each member due to the low temperature. Moreover, since the boost pump performs a test to determine whether it operates properly at room temperature, the boost pump is designed to operate even in a temperature atmosphere of several tens of degrees Celsius. Therefore, the components of the pressure pump are designed in consideration of thermal contraction at a low temperature lower than several tens of degrees C. to -200 degrees C., for example, a wide temperature range from storage temperature +60 degrees C. to -253 degrees C.
例えば、低温流体用昇圧ポンプのピストンリングに関して、破損を防止してポンプ性能の低下を防止することができることを目的として、ピストンリングとして、第1のピストンリング及び第2のピストンリングに分割したものを組み合わせたものが提案されている(特許文献1)。 For example, with regard to the piston ring of a low-temperature fluid pressure booster pump, the piston ring is divided into a first piston ring and a second piston ring for the purpose of preventing breakage and preventing deterioration of pump performance. A combination of the above has been proposed (Patent Document 1).
このピストンリングは、低摩耗樹脂材から形成された第1のピストンリングと、高強度樹脂材から形成された第2のピストンリングと、を含み、第1のピストンリング側が低圧側に、第2のピストンリング側が高圧側になるように、低温流体用昇圧ポンプのピストンの外周面に形成されたリング溝に配置される。 The piston ring includes a first piston ring formed of a low wear resin material and a second piston ring formed of a high strength resin material, and the first piston ring side is a low pressure side, the second It is disposed in a ring groove formed on the outer peripheral surface of the piston of the low-temperature fluid pressure booster pump so that the piston ring side of the cylinder is the high pressure side.
上記ピストンリングでは、第1のピストンリングと第2のピストンリング同士を重ね合わせてリング溝に設けるが、第1のピストンリングと第2のピストンリングとの間の相対的な回転を拘束しないので、例えば、低温液体をシリンダー内への吸引するためにピストンを後退させたとき、第1のピストンリングを第2のピストンリングが押し付けて拘束する力が緩くなり、第1のピストンリングと第2のピストンリングとの間で相対的な回転が生じ易くなる。このため、第1のピストンリングと第2のピストンリングを重ねるとき合口同士が重ならないように配置してリング溝に設けたとしても、第1のピストンリングの合口と第2のピストンリングの合口が重なる場合が生じる。この場合、ピストンが前進してシリンダー内の低温液体を昇圧したとき、一部の低温液体がピストンの先端からピストンとシリンダーとの隙間を流れピストンリングに到達し、さらに、重なった合口を通過して低温液体はピストン基部に向かって流動する、いわゆる低温液体の漏れが生じる。 In the above piston ring, the first piston ring and the second piston ring are superimposed on each other and provided in the ring groove, but the relative rotation between the first piston ring and the second piston ring is not restricted. For example, when the piston is retracted to suck the low temperature liquid into the cylinder, the force with which the second piston ring presses and restrains the first piston ring is relaxed, and the first piston ring and the second piston ring The relative rotation between the piston ring and the piston ring is likely to occur. For this reason, even if the first piston ring and the second piston ring are disposed in the ring groove so that the joints do not overlap when the first piston ring and the second piston ring overlap, the joint of the first piston ring and the second piston ring May overlap. In this case, when the piston advances to pressurize the low temperature liquid in the cylinder, a portion of the low temperature liquid flows from the tip of the piston through the gap between the piston and the cylinder to reach the piston ring and passes through the overlapping joint As a result, the cryogenic fluid flows towards the piston base, a so-called cryogenic fluid leak occurs.
また、低圧側に配置された第1のピストンリングの合口に対応する、高圧側に配置された第2のピストンリングの対応部分には、ピストンとシリンダーとの隙間に流れ込んだ昇圧した低温液体の高い圧力がかかり、この対応部分には、第1のピストンリングによる支えがないため、曲げ変形して最悪破損する場合もある。特に、第1のピストンリング及び第2のピストンリングは、樹脂材で構成されるため、金属材料に比べて線膨張係数は高く、−162℃の低温では熱収縮は大きい。このため、第1のピストンリング及び第2のピストンリングに設けられる合口の隙間は低温により広がり、その結果、上記曲げ変形も大きくなって破損し易くなる。 In the corresponding portion of the second piston ring disposed on the high pressure side corresponding to the joint of the first piston ring disposed on the low pressure side, the pressurized low temperature liquid flowing into the gap between the piston and the cylinder High pressure is applied, and this corresponding portion may be bent and deformed at worst because it is not supported by the first piston ring. In particular, since the first piston ring and the second piston ring are made of a resin material, the linear expansion coefficient is high as compared with the metal material, and the thermal contraction is large at a low temperature of -162 ° C. For this reason, the gap between the joint provided in the first piston ring and the second piston ring widens at a low temperature, and as a result, the bending deformation also becomes large and it becomes easy to be broken.
そこで、本発明は、低温液体を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリングにおいて、低温液体の漏れを抑制し、ピストンリングの破損を抑制することができるピストンリングを提供し、さらに、このピストンリングを用いた液化ガス用昇圧ポンプを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a piston ring that can suppress leakage of low temperature liquid and can suppress breakage of the piston ring in a piston ring used for a piston of a pressure rising pump that pressurizes and discharges low temperature liquid, and further, An object of the present invention is to provide a pressurized pump for liquefied gas using this piston ring.
本発明の一態様は、液体燃料を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリングである。当該ピストンリングは、
第1の合口を有する円弧形状の第1のピストンリング要素と、
前記第1のピストンリング要素の前記円弧形状と重ね合わせる、第2の合口を有する円弧形状の第2のピストンリング要素と、を備える。
前記第1のピストンリング要素は、前記第1のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第2のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第2のピストンリング要素と当接する第1面と、前記第2のピストンリング要素の前記第2の合口の隙間に対応するように、前記第1面に対して突出した第1突出部と、を備え、
前記第2のピストンリング要素は、前記第2のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第1のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第1のピストンリング要素と当接する第2面と、前記第1のピストンリング要素の前記第1の合口の隙間に対応するように、前記第2面に対して突出した第2突出部と、を備え、
前記第1突出部の突出先端は、前記第1のピストンリング要素が前記第2のピストンリング要素と当接したとき、前記第2のピストンリング要素の前記第2面と反対側の面と面一になるように、前記第1突出部の突出高さが設定されている。
One aspect of the present invention is a piston ring used for a piston of a pressure rising pump that discharges liquid fuel by pressurizing. The piston ring is
An arc-shaped first piston ring element having a first abutment;
And an arc-shaped second piston ring element having a second joint that is superimposed on the arc shape of the first piston ring element.
A first surface that contacts the second piston ring element when assembling the first arc shape of the first piston ring element to the second arc shape of the second piston ring element; And a first protrusion protruding with respect to the first surface to correspond to a gap of the second joint of the second piston ring element,
The second surface of the second piston ring element that abuts on the first piston ring element when assembling the arc shape of the second piston ring element onto the arc shape of the first piston ring element. And a second protrusion protruding with respect to the second surface to correspond to a gap of the first joint of the first piston ring element,
When the first piston ring element abuts on the second piston ring element, the protruding tip end of the first protrusion has a surface and a surface opposite to the second surface of the second piston ring element. The projection height of the first projection is set to be one .
前記第2突出部の突出先端は、前記第2のピストンリング要素が前記第1のピストンリング要素と当接したとき、前記第1のピストンリング要素の前記第1面と反対側の面と面一になるように、あるいは、前記第1面と反対側の面に対して凹む位置にあるように、前記第2突出部の突出高さが設定されている、ことが好ましい。 When the second piston ring element abuts on the first piston ring element, the projecting end of the second projection has a surface and a surface opposite to the first surface of the first piston ring element. Preferably, the projection height of the second projection is set to be one or to be recessed with respect to the surface opposite to the first surface.
前記第1突出部を前記第2のピストンリング要素の前記第2の合口に配置したとき前記第2の合口に隙間ができるように、前記第1突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第2の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短く、
前記第2突出部を前記第1のピストンリング要素の前記第1の合口に配置したとき前記第1の合口に隙間ができるように、前記第2突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第1の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短い、ことが好ましい。
この場合、前記第1のピストンリング要素及び前記第2のピストンリング要素は、ポリテトラフルオロエチレン、あるいは、ポリテトラフルオロエチレンに補強材を含んだ材料で構成され、
前記第1突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第2の合口に隙間の40〜50%であり、
前記第2突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第1の合口に隙間の40〜50%である、ことが好ましい。
また、前記第1突出部における、前記第1面と接する突出基部は、曲面で構成されていることが好ましい。前記突出基部を前記曲面で構成することにより、応力緩和を達成することができる。
The width along the arc shape of the first protrusion is such that a gap is formed in the second gap when the first protrusion is disposed in the second gap of the second piston ring element, Shorter than the dimension of the clearance along the arc shape of the second joint,
The width along the arc shape of the second protrusion is such that a gap is formed in the first gap when the second protrusion is disposed in the first gap of the first piston ring element, It is preferable that the dimension is shorter than the dimension of the clearance along the arc shape of the first joint.
In this case, the first piston ring element and the second piston ring element are made of polytetrafluoroethylene or a material containing a reinforcing material in polytetrafluoroethylene.
The width along the arc shape of the first protrusion is 40 to 50% of the gap in the second joint,
It is preferable that the width along the said circular arc shape of a said 2nd protrusion part is 40 to 50% of a clearance gap in a said 1st abutment.
Moreover, it is preferable that the protrusion base which touches the said 1st surface in a said 1st protrusion part is comprised with a curved surface. Stress relief can be achieved by configuring the protruding base with the curved surface.
前記第1突出部は、前記第1のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第1の合口と対向する位置に設けられ、
前記第2突出部は、前記第2のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第2の合口と対向する位置に設けられる、ことが好ましい。
前記ピストンリングは、前記第1のピストンリング要素及び前記第2のピストンリング要素の前記円弧形状の内側から径方向外側に、前記第1のピストンリング要素及び前記第2のピストンリング要素が拡張するように作用するばね部材を備える、ことが好ましい。
The first projection is provided at a position facing the first joint with respect to the center of the arc shape of the first piston ring element,
It is preferable that the second protrusion be provided at a position facing the second joint with respect to the center of the arc shape of the second piston ring element.
The piston ring expands the first piston ring element and the second piston ring element radially outward from the inside of the arc shape of the first piston ring element and the second piston ring element. Preferably, it comprises a spring member acting as such.
さらに、本発明の他の一態様は、
前記ピストンリングを備えたピストンと、
前記ピストンが往復運動する内部空間を有するシリンダーと、を備え、
前記ピストンの移動により前記内部空間に液化ガスを吸入して昇圧して吐出させる、液化ガス用昇圧ポンプを提供する。
Furthermore, another aspect of the present invention is
A piston provided with the piston ring;
A cylinder having an internal space in which the piston reciprocates;
A liquefied gas pressure-rising pump is provided which sucks, pressurizes and discharges liquefied gas into the internal space by movement of the piston.
上述のピストンリング及び液化ガス用昇圧ポンプでは、ピストンとシリンダーの間の隙間における低温液体の漏れを抑制し、ピストンリングの破損を抑制することができる。 In the piston ring and the pressure pump for liquefied gas described above, it is possible to suppress the leakage of the low temperature liquid in the gap between the piston and the cylinder, and to suppress the breakage of the piston ring.
以下、一実施形態であるピストンリング及び液化ガス用昇圧ポンプを添付図に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a piston ring and a liquefied gas pressure booster pump according to an embodiment will be described in detail based on the attached drawings.
(燃料ガス供給装置)
図1は、一実施形態の液化ガス用昇圧ポンプを使用する燃料ガス供給装置10の概略の構成図である。
(Fuel gas supply device)
FIG. 1 is a schematic block diagram of a fuel
燃料ガス供給装置10は、ガス燃焼エンジン28の燃焼室内へ、液体燃料(低温液化ガスの流体)を気化させた燃料ガスを高圧で噴射して供給する装置である。ガス燃焼エンジン28は船舶に搭載されるディーゼルエンジンであり、例えば2ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンを用いることができる。
The fuel
燃料ガス供給装置10は、図1に示すように、作動油貯留タンク12と、油圧ポンプ14と、油圧モータ16と、液体燃料タンク18と、昇圧ポンプ20と、気化装置22と、調圧弁24と、を主に有する。この他に、燃料ガス供給装置10は、油圧管15と、低圧液体燃料供給管19と、高圧液体燃料供給管21と、ガス燃料供給管26を有する。
燃料ガス供給装置10のこれらの構成要素は全て船舶に搭載される。
作動油貯留タンク12は、油圧モータ16を駆動させる油圧を供給するための作動油を貯留する。
液体燃料タンク18は、ガス燃焼エンジン28に供給される燃料ガスが気化される前の液体燃料を貯留する。液体燃料として、液化天然ガス(LNG)、液化石油ガス(LPG)等を用いることができる。液体燃料タンク18は、低圧液体燃料供給管19と接続されており、低圧液体燃料供給管19を介して液体燃料を昇圧ポンプ20に供給する。
As shown in FIG. 1, the fuel
All of these components of the fuel
The hydraulic
The
昇圧ポンプ20は、入口側が低圧液体燃料供給管19と接続され、出口側が高圧液体燃料供給管21と接続されている。昇圧ポンプ20は、液体燃料タンク18から低圧液体燃料供給管19を介して吸入された液体燃料を一定の圧力に昇圧し、高圧液体燃料供給管21を介して気化装置22に排出する。昇圧ポンプ20では、後述するように、ピストン206が往復運動を行う。
The
油圧モータ16は昇圧ポンプ20を駆動する動力源である。例えば、昇圧ポンプ20のピストンと同様に前進後退をするリニアアクチュエータ(リニアモータ)であってもよい。また、図示しないクランクを用いて、油圧モータ16の回転運動を昇圧ポンプ20のピストンの往復運動に変換することもできる。
油圧モータ16は、作動油貯留タンク12から吸入した作動油を油圧ポンプ14で昇圧した後油圧管15を通して供給した油圧により駆動される。作動油としては、油や水溶性作動油を用いることができる。水溶性作動油は、主成分として水を含む作動油であり、例えば、O/Wエマルション、W/Oエマルション、ポリグリコール溶液を含む。
本実施形態では、油圧により駆動される油圧モータ16を用いるが、作動油貯留タンク12、油圧ポンプ14、及び油圧モータ16に代えて電動機を用いることもできる。危険区域において電動機を用いる場合、防爆処理が施されることが好ましい。このように、昇圧ポンプ20の動力源は、公知のものであれば良く、特に制限されない。
The
The
In the present embodiment, the
気化装置22は、入口側が高圧液体燃料供給管21と接続され、出口側がガス燃料供給管26と接続されている。気化装置22は、高圧液体燃料供給管21を介して供給される昇圧後の液体燃料を加熱し気化させて、液体燃料をガスとする。液体燃料を加熱する熱源として、例えば、液体燃料タンク18で発生するボイルオフガスの燃焼熱を用いることができる。例えば、ボイルオフガスの燃焼熱で加熱した温水との熱交換により液体燃料を加熱してもよい。
燃料ガス供給管26には、調圧弁24が設けられており、一端が気化装置22と、他端がガス燃焼エンジン28の燃焼室と接続されている。液体燃料が気化した燃料ガスは、調圧弁24により所定の範囲の圧力(例えば、150〜400bar)に調圧された後、燃料ガス供給管26を介してガス燃焼エンジン28の燃焼室に供給される。
図1には示されていないが、油圧や液体燃料やガスの供給量や圧力を調整するための油圧バルブ(リリーフ弁、チェック弁、流量制御弁等)が適宜用いられる。
The
A
Although not shown in FIG. 1, hydraulic valves (relief valves, check valves, flow control valves, etc.) for adjusting the supply pressure and pressure of hydraulic pressure, liquid fuel and gas are suitably used.
(昇圧ポンプ)
図2は、一実施形態である昇圧ポンプ20の断面図である。昇圧ポンプ20は、シリンダー201の外周に設けられた液体燃料供給口202を通して低圧液体燃料供給管19(図1参照)と接続され、液体燃料が昇圧ポンプ20のシリンダライナ空間内に吸入される。液体燃料は、ピストン206で押されて高圧となり、吸入・吐出用弁体208の吐出弁を通して昇圧ポンプ20の一端から排出用貫通孔216を通して吐出される。ピストン206は、油圧モータ16により駆動される。
(Boost pump)
FIG. 2 is a cross-sectional view of a
昇圧ポンプ20は、主な部材として、シリンダー201と、シリンダライナ204と、ピストン206と、吸入・吐出用弁体208と、トップカバー210と、フランジ212と、を含む。
The
ピストン206とシリンダライナ204は、シリンダー本体部を形成する。このシリンダー本体部は、ピストン206とシリンダライナ204により画されたシリンダー内空間を有する。
ピストン206は、油圧モータ16の回転運動を往復運動に変換する図示されないリニアアクチュエータ等の機構に接続されている。
シリンダー201は、筒形状であり、凹部を備え、シリンダライナ204と吸入・吐出用弁体208を当接させて、シリンダライナ204、吸入・吐出用弁体208、及びトップカバー210の順番に凹部内に組み込むように構成されている。凹部の壁、すなわちシリンダー201の筒形状の側壁には、液体燃料を供給するための供給用貫通孔214を備える。吸入・吐出用弁体208は、供給用貫通孔214と接続された流体供給部が吸入用弁体を介してシリンダライナ204のシリンダー内空間に接続するようにシリンダライナ204に対して当接されて配置される。さらに、吸入・吐出用弁体208には、ピストン206により昇圧した液体燃料をシリンダー内空間から吐出用弁体を介して排出するための流体排出部が設けられる。流体排出部は、排出用貫通孔216と接続されている。
The
The
The
ピストン206は、油圧モータ16を動力源として、シリンダー内空間を往復運動する。ピストン206の側壁には、リング溝220が複数設けられ、各リング溝220にピストンリング(図2では省略されている)が設けられている。図2に示す例では、リング溝220は4つ設けられるが、リング溝220の数は4つに制限されず、2つ、3つ、あるいは5つ、6つ、7つ、8つ等であってもよい。
The
(ピストンリング)
図3は、一実施形態のピストンリング230の外観斜視図である。図4は、ピストンリング230の配置を説明する図である。
ピストンリング230は、第1のピストンリング要素232と第2のピストンリング要素234とを含む。
第1のピストンリング要素232は、ピストン206の先端側に設けられる円弧形状の部材であり、第1の合口232aを有する。
第2のピストンリング要素234は、ピストン206の基部側に設けられ、第1のピストンリング要素232の中心軸方向に、第1のピストンリング要素234の円弧形状と重ね合わせてピストンリング230を形成する円弧形状の部材であり、第2の合口234aを有する。
(piston ring)
FIG. 3 is an external perspective view of a
The first
The second
第1のピストンリング要素232は、第1のピストンリング要素232の円弧形状を第2のピストンリング要素234の円弧形状に重ねて組み付けるとき第2のピストンリング要素234と当接する第1面232cと、第2のピストンリング要素234の第2の合口234aの隙間に対応するように、第1面232cに対して突出した第1突出部232bと、を備える。
第2のピストンリング要素234は、第2のピストンリング要素234の円弧形状を第1のピストンリング要素232の円弧形状に重ねて組み付けるとき第1のピストンリング要素232と当接する第2面234cと、第1のピストンリング要素232の第1の合口232aの隙間に対応するように、第2面234cに対して突出した第2突出部234bと、を備える。
図3に示すように、一実施形態によれば、第1突出部232b及び第2突出部234bの立ち上がり基部は、曲率半径を有する滑らかな曲面で構成されていることが好ましい。
第1のピストンリング要素232及び第2のピストンリング要素234の材料は特に制限されず、金属、樹脂等であってもよい。第1のピストンリング要素232及び第2のピストンリング要素234は、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)で構成される。さらに、強度向上のために、グラスファイバ等の補強材を材料に含ませることも好ましい。
このような第1のピストンリング要素232及び第2のピストンリング要素234を張りリング236(図4参照)の外周に取り付けてピストンリング230をリング溝220に取り付ける。張りリング236は、第1のピストンリング要素232及び第2のピストンリング要素234が円弧形状の径方向に拡張するように作用するばね部材である。
The first
The second
As shown in FIG. 3, according to one embodiment, the rising bases of the
The material of the first
The first
このように、第1のピストンリング要素232が第2のピストンリング要素234と向き合う面に、第2の合口234aに対応するように第1突出部232bを設け、第2のピストンリング要素234が第1のピストンリング要素232と向き合う面に、第1の合口232aに対応するように第2突出部234bを設けるのは、低温の液体燃料の漏れを抑制し、ピストンリング230の破損を抑制するためである。
第1突出部232b及び第2突出部234bは、第1のピストンリング要素232と第2のピストンリング要素234の相対的な回転を拘束するので、第1の合口232aと第2の合口234a同士が重ならない。このため、低温の液体燃料の漏れを抑制することができる。
また、第1の合口232a及び第2の合口234aには、第2突出部234b及び第1突出部232bが位置するので、第1の合口232a及び第2の合口234の隙間を小さくすることができるので、低温の液体燃料の漏れを抑制することができる。
また、第2の合口234aに対応する位置には、第1突出部232bの突出高さ分、第1のピストンリング要素232の厚さが厚くなっているので、ピストン206によって昇圧した液体燃料の一部が、ピストン206とシリンダライナ204の間の隙間に進入してピストンリング230に圧力を加えても曲げ変形は生じ難く、曲げ変形による破損は生じ難い。
Thus, the
The first projecting
In addition, since the
In addition, since the thickness of the first
図5は、一実施形態のピストンリング230の例を説明する図である。図5に示すように、第1突出部232bの突出先端は、第1のピストンリング要素232が第2のピストンリング要素234と当接したとき、第2のピストンリング要素234の第2面234cと反対側の面234dと面一になるように、第1突出部232bの突出高さは設定されていることが好ましい。
図5に示すように、ピストン206が前進して液体燃料を昇圧させた時、ピストン206とシリンダライナ204の間の隙間に進入してピストンリング230に圧力(図5に示す矢印)を加えても第2のピストンリング要素234の面234d及び第1突出部232bの突出先端が面一の状態で、リング溝220の側壁220aに当接するので、第2の合口234aの小さな隙間に対応する第1のピストンリング232の対応部分の曲げ変形は極めて小さくなり、曲げ変形による破損は一層生じ難い。この曲げ変形は、均等荷重を受けた梁の一端が固定支持され、他端が支持された曲げ変形に対応する。一方、第1突出部232bの突出先端が面234dと面一にならず、リング溝の側壁220aに当接しない場合、第2の合口234aの小さな隙間に対応する第1のピストンリング232の対応部分の曲げ変形は、均等荷重を受けた両端が支持された梁の曲げ変形に対応する。第2の合口234aの小さな隙間に対応する第1のピストンリング232の対応部分の、一端が固定支持され、他端が支持された曲げ変形は、両端が支持された梁の曲げ変形に比べて小さい。このため、第2のピストンリング要素234の面234d及び第1突出部232bの突出先端が面一となる形態では、耐久性が向上する。この点から、第1突出部232bの突出先端は、第2のピストンリング要素234の面234dと面一になるように、第1突出部232bの突出高さは設定されていることが好ましい。
また、第1突出部232bの突出先端は、第1のピストンリング要素232が第2のピストンリング要素234と当接したとき、第2のピストンリング要素234の第2面234cと反対側の面234dに対して内側に凹む位置にあるように、第1突出部232bの突出高さは設定されていてもよい。この場合、第1のピストンリング要素232あるいは第2のピストンリング要素234が塑性変形することによって、第1突出部232bの突出先端が面234dと面一になる場合がある。
また、一実施形態によれば、第1の合口232a及び第2の合口234aの角部は、面取りが施されていることが好ましい。
FIG. 5 is a view for explaining an example of a
As shown in FIG. 5, when the
Also, when the first
Further, according to one embodiment, it is preferable that the corner portions of the first joint 232a and the
さらに、図示されないが、第2突出部234bの突出先端は、第2のピストンリング要素234が第1のピストンリング要素232と当接したとき、第1のピストンリング要素232の第1面232cと反対側の面232dと面一にならず、第2突出部234bの突出先端は、面232dに凹んでもよいが、面一になるように、第2突出部234bの突出高さが設定されていることも好ましい。
Furthermore, although not shown, the protruding end of the
第1突出部232bを第2のピストンリング要素234の第2の合口234aに配置したとき第2の合口234aに隙間ができるように、第1突出部232bの円弧形状に沿った幅Wは、第2の合口234aの円弧形状に沿った隙間寸法Lに比べて短く、第2突出部234bを第1のピストンリング要素232の第1の合口232aに配置したとき第1の合口232aに隙間ができるように、第2突出部234bの円弧形状に沿った幅Wは、第1の合口232aの円弧形状に沿った隙間寸法Lに比べて短い、ことが好ましい。
低温の状態では、常温に比べて、第1の合口232a及び第2の合口234aの隙間寸法Lは広がり、第1突出部232b及び第2突出部234bの幅Wは小さくなり、第2突出部232b及び第1突出部234bが第1の合口232a及び第2の合口234aに位置したときの隙間は、常温より広がるが、この場合、隙間が広いと曲げ変形が大きくなり、破損しやすくなるので好ましくない。しかし、第2突出部234b及び第1突出部232bの幅Wを第1の合口232a及び第2の合口234aの隙間寸法Lに可能な限り近づけると、常温に比べて高温状態で昇圧ピストンを試運転する場合があり、この場合、第1の合口232a及び第2の合口232bは、第1のピストンリング要素232及び第2のピストンリング要素234の円弧形状に沿った部材の熱膨張により狭くなるが、熱膨張するための隙間がなければ、第1のピストンリング要素232及び第2のピストンリング要素234は変形して破損し易くなる。このため、第1突出部232b及び第2突出部234bの円弧形状に沿った幅Wは、熱膨張を考慮して第2の合口234a及び第1の合口232aの円弧形状に沿った隙間寸法Lに比べて短いことが好ましい。ただし、幅Wは、第1のピストンリング要素232及び第2のピストンリング要素に用いる材料の線膨張係数、第1のピストンリング要素232及び第2のピストンリング要素のサイズ、設計温度に対する温度差に基づいて決定される。例えば、幅Wは、隙間寸法Lの40〜50%であることが好ましい。
The width W along the arc shape of the
In a low temperature state, the gap dimension L between the first joint 232a and the second joint 234a is wider and the width W of the
一実施形態によれば、第1突出部232bは、第1のピストンリング要素232の円弧形状の中心に対して、第1の合口232aと対向する位置に設けられ、第2突出部234bは、第2のピストンリング要素234の円弧形状の中心に対して、第2の合口234aと対向する位置に設けられる,ことが好ましい。これにより、ピストンリング230において、曲げ変形に対する剛性の弱い、第1の合口232aと第2の合口234aのある部分が互いに最も遠く離れた位置にあるので、ピストンリング230の破損がより生じ難くなる。
According to one embodiment, the
以上、本発明のピストンリング及び液化ガス用昇圧ポンプについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 As mentioned above, although the piston ring of this invention and the pressure | voltage rise pump for liquefied gas were demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment, Even if it does not deviate from the main point of this invention, various improvement and change are possible. Of course it's good.
10 燃料ガス供給装置
12 作動油貯留タンク
14 油圧ポンプ
15 油圧管
16 油圧モータ
18 液体燃料タンク
19 低圧液体燃料供給管
20 昇圧ポンプ
21 高圧液体燃料供給管
22 気化装置
24 調圧弁
26 ガス燃料供給管
28 ガス燃焼エンジン
201 シリンダー
202 液体燃料供給口
204 シリンダライナ
206 ピストン
208 吸入・吐出用弁体
210 トップカバー
212 フランジ
214 供給用貫通孔
216 排出用貫通孔
218 液体燃料供給口
220 リング溝
220a 側壁
230 ピストンリング
232 第1ピストンリング要素
232a 第1の合口
232b 第1突出部
232c 第1面
232d,234d 面
234 第2ピストンリング要素
234a 第2の合口
234b 第2突出部
234c 第2面
236 張りリング
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1の合口を有する円弧形状の第1のピストンリング要素と、
前記第1のピストンリング要素の前記円弧形状と重ね合わせる、第2の合口を有する円弧形状の第2のピストンリング要素と、を備え、
前記第1のピストンリング要素は、前記第1のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第2のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第2のピストンリング要素と当接する第1面と、前記第2のピストンリング要素の前記第2の合口の隙間に対応するように、前記第1面に対して突出した第1突出部と、を備え、
前記第2のピストンリング要素は、前記第2のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第1のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第1のピストンリング要素と当接する第2面と、前記第1のピストンリング要素の前記第1の合口の隙間に対応するように、前記第2面に対して突出した第2突出部と、を備え、
前記第1突出部の突出先端は、前記第1のピストンリング要素が前記第2のピストンリング要素と当接したとき、前記第2のピストンリング要素の前記第2面と反対側の面と面一になるように、前記第1突出部の突出高さが設定されている、ことを特徴とするピストンリング。 A piston ring used for a piston of a pressure-rising pump for pressurizing and discharging liquid fuel ,
An arc-shaped first piston ring element having a first abutment;
An arc-shaped second piston ring element having a second joint overlapping with the arc shape of the first piston ring element;
A first surface that contacts the second piston ring element when assembling the first arc shape of the first piston ring element to the second arc shape of the second piston ring element; And a first protrusion protruding with respect to the first surface to correspond to a gap of the second joint of the second piston ring element,
The second surface of the second piston ring element that abuts on the first piston ring element when assembling the arc shape of the second piston ring element onto the arc shape of the first piston ring element. And a second protrusion protruding with respect to the second surface to correspond to a gap of the first joint of the first piston ring element,
When the first piston ring element abuts on the second piston ring element, the protruding tip end of the first protrusion has a surface and a surface opposite to the second surface of the second piston ring element. The piston ring , wherein the projection height of the first projection is set to be one .
前記第2突出部を前記第1のピストンリング要素の前記第1の合口に配置したとき前記第1の合口に隙間ができるように、前記第2突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第1の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短い、請求項1または2に記載のピストンリング。 The width along the arc shape of the first protrusion is such that a gap is formed in the second gap when the first protrusion is disposed in the second gap of the second piston ring element, Shorter than the dimension of the clearance along the arc shape of the second joint,
The width along the arc shape of the second protrusion is such that a gap is formed in the first gap when the second protrusion is disposed in the first gap of the first piston ring element, shorter than the gap size along the arc shape of said first abutment, the piston ring according to claim 1 or 2.
前記第1突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第2の合口に隙間の40〜50%であり、The width along the arc shape of the first protrusion is 40 to 50% of the gap in the second joint,
前記第2突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第1の合口に隙間の40〜50%である、請求項3に記載のピストンリング。The piston ring according to claim 3, wherein a width of the second protrusion along the arc shape is 40 to 50% of a gap in the first joint.
前記第2突出部は、前記第2のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第2の合口と対向する位置に設けられる、請求項1〜4のいずれか1項に記載のピストンリング。 The first projection is provided at a position facing the first joint with respect to the center of the arc shape of the first piston ring element,
The said 2nd protrusion part is provided in the position facing the said 2nd abutment with respect to the center of the said circular arc shape of the said 2nd piston ring element of any one of Claims 1-4. piston ring.
前記ピストンが往復運動する内部空間を有するシリンダーと、を備え、
前記ピストンの移動により前記内部空間に液化ガスを吸入して昇圧して吐出させる、ことを特徴とする液化ガス用昇圧ポンプ。 A piston provided with the piston ring according to any one of claims 1 to 6 .
A cylinder having an internal space in which the piston reciprocates;
A liquefied gas pressure-rising pump characterized by suctioning, pressurizing and discharging liquefied gas into the internal space by movement of the piston.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6298070A (en) * | 1985-10-25 | 1987-05-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas tight piston ring |
JP2009180090A (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Piston ring of pressure boosting pump for low temperature fluid |
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