JP6723237B2 - Compressor and its usage - Google Patents

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12Details
    • F16J9/14Joint-closures
    • F16J9/16Joint-closures obtained by stacking of rings

Description

本発明は、圧縮機およびその使用方法に関する。 The present invention relates to compressors and methods of use thereof.

特許文献1では、一つのピストンリングが規定摩耗に達した場合にそのピストンリングの過摩耗を防止するためにピストンリングに絞り通路(オリフィス)を設け、摩耗限界に達したピストンリングに圧縮ガスが作用しなくなり、その後の摩耗の進行をなくす技術が示されている(第6図等)。 In Patent Document 1, a throttle passage (orifice) is provided in the piston ring in order to prevent excessive wear of the piston ring when one piston ring reaches specified wear, and compressed gas is supplied to the piston ring that has reached the wear limit. A technique is shown in which it does not work and the subsequent progression of wear is eliminated (Fig. 6, etc.).

特開平4−203370号公報JP-A-4-203370 特開2014―214672号公報JP, 2014-214672, A

特許文献1に記載されたピストンリングにおいては、上面から下面に連通する通路が示されている。このようなピストンリングで摩耗が進行した場合には、連通した通路は、運転中のピストンの径方向の動きにより通路が開口したり閉口したりする。 In the piston ring described in Patent Document 1, a passage communicating from the upper surface to the lower surface is shown. When wear progresses in such a piston ring, the communicating passage opens or closes due to the radial movement of the piston during operation.

そのため、特許文献1に記載されたピストンリングでは連通した流路からの漏れが不安定となり、ピストンリングのシール性を十分に確保することができなかった。一方で、例えば複数のピストンリングを設けた場合、ピストンリングの摩耗が1つのピストンリングに偏り、ピストンリングを交換するまでの時間を延長することができなかった。 Therefore, in the piston ring described in Patent Document 1, leakage from the communicating flow path becomes unstable, and it is not possible to sufficiently secure the sealability of the piston ring. On the other hand, for example, when a plurality of piston rings are provided, the wear of the piston rings is biased to one piston ring, and the time until the piston ring is replaced cannot be extended.

上記の点を鑑みて、本発明では、ピストンリングのシール性を向上させた圧縮機を提供することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a compressor having improved sealability of a piston ring.

また、他の観点の本発明では、ピストンリングを交換するまでの時間を延長することができる圧縮機の使用方法を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method of using a compressor that can extend the time until the piston ring is replaced.

上記課題を解決するため本発明は、シリンダと、前記シリンダ内のクランク室側と圧縮室側との間を往復動し、前記圧縮室の流体を圧縮するピストンと、該ピストンに設けられ前記シリンダ内のクランク室側と圧縮室側との間をシールするピストンリングを備え、前記ピストンリングは圧縮室側に設けられた上側合口とクランク室側に設けられた下側合口とを有し、前記上側合口においてピストンリングの内周側と外周側とが連通し、前記上側合口に連通し、前記下側合口には連通しない外周溝を前記ピストンリングの外周に設け、前記ピストンリングの内周側には、前記上側合口および前記下側合口を遮断する遮断部材を設けることを特徴とする圧縮機を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a cylinder, a piston that reciprocates between a crank chamber side and a compression chamber side in the cylinder, and compresses a fluid in the compression chamber, and the cylinder provided in the piston. A piston ring for sealing between the crank chamber side and the compression chamber side, wherein the piston ring has an upper abutment provided on the compression chamber side and a lower abutment provided on the crank chamber side; An inner peripheral side and an outer peripheral side of the piston ring communicate with each other in the upper joint, and an outer peripheral groove that communicates with the upper joint and does not communicate with the lower joint is provided on the outer periphery of the piston ring. A compressor is provided with a blocking member for blocking the upper joint and the lower joint.

また、他の観点における本発明は、シリンダと、前記シリンダ内のクランク室側と圧縮室側との間を往復動し、前記圧縮室の流体を圧縮するピストンと、該ピストンに設けられ前記シリンダ内の前記クランク室側と前記圧縮室側との間をシールするピストンリングを複数備える圧縮機の使用方法であって、前記複数のピストンリングのうち、少なくとも1つが限界摩耗に達した後も前記圧縮機の使用を継続することを特徴とする圧縮機の使用方法を提供する。 In addition, the present invention in another aspect provides a cylinder, a piston that reciprocates between a crank chamber side and a compression chamber side in the cylinder, and compresses fluid in the compression chamber, and the cylinder provided in the piston. A method of using a compressor, comprising: a plurality of piston rings that seal between the crank chamber side and the compression chamber side of the compressor, wherein at least one of the plurality of piston rings has reached a limit wear. Provided is a method of using a compressor, which is characterized by continuing to use the compressor.

本発明によれば、ピストンリングのシール性を向上させた圧縮機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a compressor having improved piston ring sealability.

また、他の観点の本発明によれば、ピストンリングを交換するまでの時間を延長することができる圧縮機およびその使用方法を提供することができる。 Further, according to the present invention in another aspect, it is possible to provide a compressor capable of extending the time until the piston ring is replaced and a method of using the compressor.

ステップカットピストンリングの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a step cut piston ring. ステップカットピストンリングの合口加工の方法を示す図である。It is a figure which shows the method of abutment processing of a step cut piston ring. ステップカットピストンリングの面圧バランスを示す図である。It is a figure which shows the surface pressure balance of a step cut piston ring. 図1のA部の漏れ通路を示す図である。It is a figure which shows the leak passage of the A section of FIG. 本発明の実施例1におけるピストンリングの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the piston ring in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1におけるピストンリングの面圧バランスを示す図である。It is a figure which shows the surface pressure balance of the piston ring in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1におけるピストンリングの合口の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the abutment of the piston ring in Example 1 of this invention. 従来のピストンリングと本発明の実施例1におけるピストンリングの摩耗量の比較を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison of the amount of wear of the conventional piston ring and the piston ring in Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1におけるピストンリングを2本用いた場合のピストンの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a piston when two piston rings are used in Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1におけるピストンリングを2本用いた場合にピストンを合口側から見た図である。It is the figure which looked at the piston from the abutment side when using two piston rings in Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1におけるピストンリングを2本用いた場合の摩耗量を示す図である。It is a figure which shows the wear amount at the time of using two piston rings in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2におけるピストンリングを3本用いた場合の摩耗量を示す図である。It is a figure which shows the amount of wear when three piston rings are used in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2におけるピストンリングの合口の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the abutment of the piston ring in Example 2 of this invention. 往復動圧縮機の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a reciprocating compressor. 硬度の高い材料で形成したピストンリングの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the piston ring formed with the material with high hardness. 本発明の実施例3における高硬度のライダーリングの初期の構造を示す図である。It is a figure which shows the initial structure of the high hardness rider ring in Example 3 of this invention. 本発明の実施例3における高硬度のライダーリングの初期厚さと限界摩耗時の関係を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the relationship between the initial thickness of a high-hardness rider ring and the time of critical wear in Example 3 of the present invention. 本発明の実施例3における高硬度のライダーリングの限界摩耗時に合口の一端が接触した場合の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure at the time of the limit wear of the high hardness rider ring in Example 3 of this invention when one end of the abutment contacts. 本発明の実施例4における高硬度のライダーリングの初期の構造を示す図である。It is a figure which shows the initial structure of the high hardness rider ring in Example 4 of this invention. 本発明の実施例4における高硬度のライダーリングの限界摩耗時の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure at the time of limit wear of a high hardness rider ring in Example 4 of this invention. 本発明の実施例5における高硬度のライダーリングの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rider ring of high hardness in Example 5 of this invention. 本発明の実施例5における高硬度のライダーリングの展開図である。It is a development view of a high-hardness rider ring in Example 5 of the present invention. 本発明の実施例5における高硬度のライダーリングの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rider ring of high hardness in Example 5 of this invention. 本発明の実施例5における高硬度のライダーリングの展開図である。It is a development view of a high-hardness rider ring in Example 5 of the present invention.

まず、本発明の前提となる、往復動圧縮機の構成とピストンリングの構造について、図面を用いて説明する。 First, the structure of a reciprocating compressor and the structure of a piston ring, which are the premise of the present invention, will be described with reference to the drawings.

図14に往復動圧縮機の概略構造を示す。図14において、(A)は全体構成図、(B)は圧縮機本体の拡大図を示している。図14に示すモータ15が回転駆動することにより、ベルト14を通じて圧縮機本体11のクランク室9内に設けられたクランク部18へ回転力が伝達され、クランク部18は回転運動する。 FIG. 14 shows a schematic structure of the reciprocating compressor. In FIG. 14, (A) is an overall configuration diagram and (B) is an enlarged view of the compressor body. When the motor 15 shown in FIG. 14 is rotationally driven, the rotational force is transmitted to the crank portion 18 provided in the crank chamber 9 of the compressor body 11 through the belt 14, and the crank portion 18 rotates.

クランク部18の回転運動が連接棒17に伝達され、ピストン7がシリンダ8内を往復動する。ピストン7がシリンダ8内を往復動することによって吸入口12から吸入した流体を圧縮室10内にて圧縮し、吐出口13からタンク16に向けて吐出し、タンク16に圧縮流体を貯留する。なお、圧縮機本体11で圧縮する流体は空気のほか、特定の気体(窒素・酸素・冷媒)であってもよい。また、圧縮機本体11は大気圧の流体を圧縮するものであってもよいし、昇圧された気体を再圧縮するブースタであってもよい。 The rotational movement of the crank portion 18 is transmitted to the connecting rod 17, and the piston 7 reciprocates in the cylinder 8. As the piston 7 reciprocates in the cylinder 8, the fluid sucked from the suction port 12 is compressed in the compression chamber 10 and discharged from the discharge port 13 toward the tank 16 to store the compressed fluid in the tank 16. The fluid compressed by the compressor body 11 may be a specific gas (nitrogen, oxygen, refrigerant) in addition to air. Further, the compressor body 11 may be one that compresses the fluid at atmospheric pressure, or may be a booster that recompresses the pressurized gas.

図3、4に示すように、ピストン7には、図1に示すピストンリング1がピストン7に形成されたリング溝19に設けられている。ピストンリング1は、圧縮室10側(ピストン7によって加圧される加圧側)からクランク室9側(ピストン7によって加圧されない非加圧側)へ流体が漏れないようにシールしている。なお、以降、圧縮室10側を上側、クランク室9側を下側に配置した場合を例に挙げて説明する。図1は往復動圧縮機に用いられるステップカット形状のピストンリング1の構造を示す。ステップカット形状のピストンリング1は圧縮室10側とクランク室9側の円周上の異なる位置に径方向内側から外側に向けて切り込みが入れられ、合口隙間2、3が形成されている。合口隙間2、3において、それぞれピストンリング1の内周側と外周側(径方向内側と外側の側面)とが連通している。ピストンリング1は、合口隙間2、3の間において、上側合口4と下側合口5とが重なり合う構造となっている。このような構造にすることによって、例えば、ピストン7が往復動に伴い傾斜する揺動型圧縮機においてもピストンリング1が拡縮径することで、圧縮室10のシール性を維持している。 As shown in FIGS. 3 and 4, the piston 7 is provided with the piston ring 1 shown in FIG. 1 in a ring groove 19 formed in the piston 7. The piston ring 1 seals against fluid leakage from the compression chamber 10 side (pressurized side pressurized by the piston 7) to the crank chamber 9 side (non-pressurized side not pressurized by the piston 7). Note that, hereinafter, the case where the compression chamber 10 side is arranged on the upper side and the crank chamber 9 side is arranged on the lower side will be described as an example. FIG. 1 shows the structure of a step cut piston ring 1 used in a reciprocating compressor. The piston ring 1 having a step cut shape has notches 2 and 3 formed at different positions on the circumference of the compression chamber 10 side and the crank chamber 9 side from the inner side toward the outer side in the radial direction. In the joint gaps 2 and 3, the inner peripheral side and the outer peripheral side (radially inner and outer side surfaces) of the piston ring 1 communicate with each other. The piston ring 1 has a structure in which the upper joint 4 and the lower joint 5 are overlapped with each other in the gaps 2 and 3. With such a structure, for example, even in an oscillating compressor in which the piston 7 tilts as the piston reciprocates, the piston ring 1 expands and contracts to maintain the sealing property of the compression chamber 10.

図2にピストンリング1の加工方法を示す。ピストンリング1は、合口隙間2、3が密着した状態の円形リングに対して、図2に示すようにL字型を組み合わせた形状のカッタ6で押し込むことで切り込みを入れる。これにより、合口隙間2、3、上側合口4、下側合口5を形成している。ピストンリング1はカッタ6で切り込みを入れるだけで加工ができるため、工数・コストをかけずに加工することが可能である。 FIG. 2 shows a method of processing the piston ring 1. The piston ring 1 is cut into a circular ring in which the gaps 2 and 3 are in close contact with each other by pushing it with a cutter 6 having a combination of L-shapes as shown in FIG. Thereby, the abutment gaps 2, 3, the upper abutment 4, and the lower abutment 5 are formed. Since the piston ring 1 can be processed simply by making a notch with the cutter 6, it can be processed without man-hours and cost.

図3にはこのピストンリング1を用いた場合の面圧バランスの状態を示す。ピストン7のリング溝19とピストンリング1との間には隙間があるためピストンリング1の背面(径方向内側の側面)に圧縮室10内の圧力Pcが作用する。一方、摺動面では上端(圧縮室10側)がPc、下端(クランク室9側)が大気のため三角形状の圧力分布となる。 FIG. 3 shows a state of surface pressure balance when the piston ring 1 is used. Since there is a gap between the ring groove 19 of the piston 7 and the piston ring 1, the pressure Pc in the compression chamber 10 acts on the back surface (side surface in the radial direction) of the piston ring 1. On the other hand, the sliding surface has a triangular pressure distribution because the upper end (the compression chamber 10 side) is Pc and the lower end (the crank chamber 9 side) is the atmosphere.

この結果、摺動面と背面の圧力の一部が相殺され、(I)で示した領域の摺動面と背面の圧力差の平均が面圧P1として作用することになる。 As a result, a part of the pressure on the sliding surface and the back surface is offset, and the average pressure difference between the sliding surface and the back surface in the region shown in (I) acts as the surface pressure P1.

図4には図1のA−A部断面形状を示す。ピストンリング1の合口は上側合口4と下側合口5が接触しており、合口隙間2と合口隙間3との間は遮断されている。そのため、ピストンリング1の上面から下面へ直接漏れを生じる流路は無い。 FIG. 4 shows a cross-sectional shape of the AA part in FIG. As for the abutment of the piston ring 1, the upper abutment 4 and the lower abutment 5 are in contact with each other, and the abutment gap 2 and the abutment gap 3 are blocked. Therefore, there is no flow path that directly leaks from the upper surface to the lower surface of the piston ring 1.

しかし、図4に示すようにピストンリング1の合口隙間3はピストンリング1の背面から大気側(クランク室9側)へ開口しているため漏れ流路が存在する事となり、合口隙間3の幅が大きい場合はシール性が課題となっている。 However, as shown in FIG. 4, the abutment gap 3 of the piston ring 1 is open from the rear surface of the piston ring 1 to the atmosphere side (the side of the crank chamber 9), so that a leakage flow path exists, and the width of the abutment gap 3 is increased. When is large, the sealing property is a problem.

また、ピストンリング1を用いる場合はシリンダ8との間での摺動時の面圧が高いため、摩耗に伴う交換寿命の延長も課題となっていた。 Further, when the piston ring 1 is used, since the surface pressure during sliding with the cylinder 8 is high, there has been a problem of extending the replacement life due to wear.

ここで、特許文献1によるピストンリングを用いた場合、摩耗が一定ではなく、円周の一部の摩耗が進行する偏摩耗を生じることもある。この場合も通路の開口の度合いが場所によって変わることとなり、安定した通路の形成がなされない。そのため、摩耗の度合いが大きくなくてもピストンリングのシール性が低下して、十分にシールがなされない場合があった。 Here, when the piston ring according to Patent Document 1 is used, the wear is not constant, and uneven wear may occur in which wear of a part of the circumference progresses. In this case as well, the degree of opening of the passage changes depending on the location, and a stable passage cannot be formed. Therefore, even if the degree of wear is not great, the sealability of the piston ring may be deteriorated and the seal may not be sufficiently performed.

また、ピストンリングの摩耗により通路が開口する際、徐々に開口する。そのため、連通穴の形状によっては開口部からの漏れ量が少なくピストンリング背圧が変化しにくく、連通穴から十分に圧縮流体を流すことができない場合もあった。これにより、例えば、複数のピストンリングを設けた場合、ピストンリングの摩耗が1つのピストンリングに偏り、ピストンリングを交換するまでの時間を延長することができなかった。 Further, when the passage is opened due to wear of the piston ring, it gradually opens. Therefore, depending on the shape of the communication hole, the amount of leakage from the opening is small and the back pressure of the piston ring is unlikely to change, so that the compressed fluid may not be able to flow sufficiently from the communication hole. As a result, for example, when a plurality of piston rings are provided, the wear of the piston rings is biased to one piston ring, and the time until the piston rings are replaced cannot be extended.

以下に、本発明の各実施例における往復動圧縮機およびピストンリングを、図面を用いて説明する。 The reciprocating compressor and piston ring in each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図5は本実施例のピストンリング21の構造を示す図である。図5において、ピストンリング21はピストンリング1と同様のステップカット形状であり、合口隙間22、23において、それぞれピストンの内周側と外周側(径方向内側と外側の側面)とが連通している。また、ピストンリング21の外周(シリンダ8との摺動面)に外周溝26が設けられている。外周溝26はピストンリングの高さの中央に位置する場合を例に示している。ここで、ピストンリング21の高さとは、ピストンリング21の円周方向および径方向に垂直な方向をいい、ピストンリング21のピストンリング厚さとは、径方向をいう。 FIG. 5 is a view showing the structure of the piston ring 21 of this embodiment. In FIG. 5, the piston ring 21 has a step cut shape similar to that of the piston ring 1, and the inner peripheral side and the outer peripheral side (radially inner and outer side surfaces) of the piston communicate with each other in the gaps 22 and 23, respectively. There is. An outer peripheral groove 26 is provided on the outer periphery of the piston ring 21 (sliding surface with the cylinder 8). The case where the outer peripheral groove 26 is located at the center of the height of the piston ring is shown as an example. Here, the height of the piston ring 21 means a direction perpendicular to the circumferential direction and the radial direction of the piston ring 21, and the piston ring thickness of the piston ring 21 means the radial direction.

外周溝26の一端は、ピストンリング21の上側(シリンダ8の圧縮室10側)に設けられた合口隙間22に連通しておりピストンリング21の径方向内側の背面圧力もしくはシリンダ8内の圧力を容易に外周溝に導けるように構成されている。なお、外周溝26に穴を設け背面圧力を導けるように構成されても良い。この様に穴を設ける構造は以降で述べる他の実施例においても同様である。また、外周溝26の他端はピストンリング21の下側(シリンダ8内のクランク室9側)に設けられた合口隙間23近傍まで設けられているが合口隙間23には連通していない。その結果、ピストンリング21の背面から別途連通穴を加工することなく外周溝26には上側合口22から圧縮室10内の圧縮空気が導かれる。一方、外周溝26の反対側は下側合口23に連通していないために外周溝内の流体が漏れて性能低下することが防止できる。また、ピストンリング21内周には、ピストンリング21の内周側と外周側(径方向内側と外側)とを遮断する遮断部材としてのシールリング27を設けている。シールリング27はピストンリング21に追従して拡縮径するリング状の板で形成されている。シールリング27は、ピストンリング21の内周面に接触することで、合口隙間22、23から径方向内側をシールしている。例えば高さがリング21と同一の薄い鋼板製で内周に1.5巻き程設けた状態で示している。シールリング27は図7で説明するように合口隙間22、23を遮断できれば、材質、巻き数は前述によらず任意である。 One end of the outer peripheral groove 26 communicates with a gap 22 provided on the upper side of the piston ring 21 (on the side of the compression chamber 10 of the cylinder 8 ), so that the back surface pressure on the radially inner side of the piston ring 21 or the pressure inside the cylinder 8 is maintained. It is configured so that it can be easily guided to the outer peripheral groove. The outer peripheral groove 26 may be provided with a hole so as to guide the back pressure. The structure in which the holes are provided in this manner is the same in other embodiments described later. Further, the other end of the outer peripheral groove 26 is provided up to the vicinity of the abutment gap 23 provided on the lower side of the piston ring 21 (on the side of the crank chamber 9 in the cylinder 8), but does not communicate with the abutment gap 23. As a result, the compressed air in the compression chamber 10 is guided from the upper joint 22 to the outer peripheral groove 26 without separately processing a communication hole from the rear surface of the piston ring 21. On the other hand, since the opposite side of the outer peripheral groove 26 does not communicate with the lower joint 23, it is possible to prevent the fluid in the outer peripheral groove from leaking and degrading the performance. Further, on the inner circumference of the piston ring 21, there is provided a seal ring 27 as a blocking member for blocking the inner circumference side and the outer circumference side (radially inside and outside) of the piston ring 21. The seal ring 27 is formed of a ring-shaped plate that expands and contracts to follow the piston ring 21. The seal ring 27 is in contact with the inner peripheral surface of the piston ring 21 to seal the inside in the radial direction from the gaps 22 and 23. For example, the height of the ring 21 is the same as that of the ring 21, and the inner circumference of the ring 21 is about 1.5 turns. As long as the seal ring 27 can block the gaps 22 and 23 as described with reference to FIG. 7, the material and the number of turns are arbitrary regardless of the above.

次に、図6はピストンリング21の面圧バランスを説明する図である。図6において、外周溝26には、上記したように、圧縮室10内の圧力Pcが導かれている。従って、摺動面の圧力分布は、外周溝26の上方の圧力はPcが一定で作用し、外周溝26の下端をPcとし、ピストンリング21の下端が大気となる分布となる。この場合、外周溝26の上方とピストンリング21の背面の圧力Pcはバランスすることになる。そのため、(II)で示した領域にしか摺動面と背面の圧力差は生じない。図4の場合と同様に、本実施例でも摺動面と背面の圧力差の平均P2が本実施例の摺動面の面圧となる。本実施例の摺動面の面圧P2と図4で示した摺動面の面圧P1との関係は、P2<P1となり、本実施例により面圧の低減が図れる。なお、図6では外周溝26の下端の高さがピストンリング21の高さの1/2の位置にある。この場合は、ピストンリング21の上側半分は背面側と摺動面側とで圧力差が生じない。そのため、P2=P1/2となり面圧を1/2に低減できることが判る。また、外周溝26の位置は上記に限定されるものではなく、ピストンリングの高さ方向のさらに下に設けることで、(II)で示した領域がさらに小さくなり、摺動面の面圧をさらに小さくすることができる。 Next, FIG. 6 is a diagram for explaining the surface pressure balance of the piston ring 21. In FIG. 6, the pressure Pc in the compression chamber 10 is guided to the outer peripheral groove 26 as described above. Therefore, the pressure distribution on the sliding surface is such that the pressure above the outer peripheral groove 26 acts at a constant Pc, the lower end of the outer peripheral groove 26 is Pc, and the lower end of the piston ring 21 is the atmosphere. In this case, the pressure Pc above the outer peripheral groove 26 and the back surface of the piston ring 21 is balanced. Therefore, the pressure difference between the sliding surface and the back surface occurs only in the area shown by (II). As in the case of FIG. 4, in this embodiment as well, the average pressure difference P2 between the sliding surface and the back surface is the surface pressure of the sliding surface in this embodiment. The relationship between the surface pressure P2 of the sliding surface of this embodiment and the surface pressure P1 of the sliding surface shown in FIG. 4 is P2<P1, and the surface pressure can be reduced by this embodiment. In FIG. 6, the height of the lower end of the outer peripheral groove 26 is half the height of the piston ring 21. In this case, the upper half of the piston ring 21 has no pressure difference between the back surface side and the sliding surface side. Therefore, it is understood that P2=P1/2 and the surface pressure can be reduced to 1/2. Further, the position of the outer peripheral groove 26 is not limited to the above, but by providing it further below in the height direction of the piston ring, the region shown in (II) becomes smaller and the surface pressure of the sliding surface is reduced. It can be further reduced.

次に図7では、シールリング27がピストンリング21の径方向内側と外側との間の流路を遮断している様子を示している。このように、シールリング27は合口隙間22、23のある位置でピストンリング21の径方向内側に設けられ、ピストンリング21の径方向内側と外側との間の流路を遮断することによりピストンリング21のシール性能が向上する。特にピストンリング21が限界摩耗に達するまでは安定したシール性を有する。 Next, FIG. 7 shows that the seal ring 27 blocks the flow path between the radially inner side and the outer side of the piston ring 21. As described above, the seal ring 27 is provided inside the piston ring 21 in the radial direction at the positions where the gaps 22 and 23 are provided, and blocks the flow passage between the radial inside and the outside of the piston ring 21 to close the piston ring 21. The sealing performance of 21 is improved. In particular, it has a stable sealing property until the piston ring 21 reaches the limit wear.

本実施例におけるピストンリング21を用いた場合のピストンリング21の摩耗の状況を図8で説明する。破線は従来のピストンリング1の摩耗状況を模式的に示しており限界摩耗に至る時間はT0である。ここで、限界摩耗とはリング摺動面が摩耗して徐々に合口が広がるが、当初存在した上側合口4(24)と下側合口5(25)の重なりが無くなり、2つの合口隙間2(22)と3(23)の周方向の位置が重なり、連通したとき、つまり、合口の上から下への漏れ流路が開口するときの摩耗量を示す。一方、本実施例におけるピストンリング21は従来のピストンリング1に対して面圧が低減しているため摩耗が少なく限界摩耗に至る時間はT1まで延長される。 The state of wear of the piston ring 21 when the piston ring 21 in this embodiment is used will be described with reference to FIG. The broken line schematically shows the wear situation of the conventional piston ring 1, and the time until the limit wear is T0. Here, the limit wear means that the ring sliding surface is worn and the abutment gradually expands, but the initially existing upper abutment 4 (24) and lower abutment 5 (25) do not overlap, and the two abutment gaps 2 ( 22) and 3(23) overlap each other in the circumferential direction and communicate with each other, that is, the amount of wear when the leakage flow path from the top to the bottom of the joint opens. On the other hand, the surface pressure of the piston ring 21 in the present embodiment is lower than that of the conventional piston ring 1, so that the piston ring 21 is less worn and the time until the limit wear is extended to T1.

本実施例のピストンリングを2本用いて寿命延長を行った例を図9、図10を用いて説明する。 An example of extending the life by using two piston rings of this embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

図9はピストン33にピストンリング31を2本設けた場合である。第一のピストンリング31−1が上側(圧縮室10側)に、第二のピストンリング31−2が下側(クランク室9側)に組みつけられている。第一のピストンリング31−1と第二のピストンリング31−2は、それぞれステップカット形状である点、それぞれの径方向内側にシールリング27が設けられている点などは、図5のピストンリング21と同様である。ピストンリング31のシール性は2本で同じでなくてもよい。例えば、第一のピストンリング31−1のシール性(単に圧力差当たりの流体の漏れ量)が第二のピストンリング31−2より良い場合は、ランド35及び第二のピストンリング31−2の背面36の圧力Pmはクランク室9側の圧力(例えば大気圧)に近くなる。すなわち、第一のピストンリング31−1のみで背面34とランド35との間をシールして圧縮し摩耗も第一のピストンリング31−1が第二のピストンリング31−2より多くなる。第一のピストンリング31−1が限界摩耗まで摩耗すると、図10に示したように第一のピストンリング31−1の上側合口37と下側合口38の重なっている部分がなくなり始める。上側合口37と下側合口38の重なっている部分が完全になくなると、第一のピストンリング31−1の上面と下面との間で漏れ流路が開口する。一方、第二のピストンリング31−2は摩耗が少ないため上側合口39と下側合口40は重なっており上から下へ開口する漏れ流路は無い。 FIG. 9 shows a case where the piston 33 is provided with two piston rings 31. The first piston ring 31-1 is attached to the upper side (compression chamber 10 side) and the second piston ring 31-2 is attached to the lower side (crank chamber 9 side). The first piston ring 31-1 and the second piston ring 31-2 have step cut shapes, and the seal ring 27 is provided on the inner side in the radial direction. The same as 21. The two piston rings 31 do not have to have the same sealing property. For example, when the sealability of the first piston ring 31-1 (the amount of fluid leakage per pressure difference) is better than that of the second piston ring 31-2, the land 35 and the second piston ring 31-2 are The pressure Pm on the back surface 36 becomes close to the pressure on the crank chamber 9 side (for example, atmospheric pressure). That is, only the first piston ring 31-1 seals and compresses between the back surface 34 and the land 35, and the first piston ring 31-1 wears more than the second piston ring 31-2. When the first piston ring 31-1 is worn to the limit wear, the overlapping portion of the upper joint 37 and the lower joint 38 of the first piston ring 31-1 starts to disappear as shown in FIG. When the overlapping portion of the upper joint 37 and the lower joint 38 completely disappears, a leak flow path opens between the upper surface and the lower surface of the first piston ring 31-1. On the other hand, since the second piston ring 31-2 is less worn, the upper joint 39 and the lower joint 40 are overlapped with each other, and there is no leakage flow path opening from top to bottom.

この時の第一のピストンリング31−1と第二のピストンリング31−2の背面の圧力状態を、図9で説明する。第一のピストンリング31−1の合口が開口するため、第一のピストンリング31−1の背面34、ランド35および第二のピストンリング31−2の背面36の圧力はPm=Pcとなる。この結果、第一のピストンリング31−1の上下の圧力差が無くなるため第一のピストンリング31−1はこれ以上摩耗しなくなる。一方、第二のピストンリング31−2は第一のピストンリング31−1が限界摩耗に達した以降に圧縮室10の圧力を受けて圧縮室10とクランク室9との間をシールし、シリンダ8との間での面圧が増加することになり徐々に摩耗していく。 The pressure states on the back surfaces of the first piston ring 31-1 and the second piston ring 31-2 at this time will be described with reference to FIG. 9. Since the joint of the first piston ring 31-1 is open, the pressure on the back surface 34 of the first piston ring 31-1, the land 35, and the back surface 36 of the second piston ring 31-2 is Pm=Pc. As a result, the pressure difference between the upper side and the lower side of the first piston ring 31-1 is eliminated, and the first piston ring 31-1 is not worn any more. On the other hand, the second piston ring 31-2 receives the pressure of the compression chamber 10 after the first piston ring 31-1 reaches the limit wear and seals between the compression chamber 10 and the crank chamber 9, The surface pressure between No. 8 and No. 8 increases, and wear gradually occurs.

この場合の2本のリングの摩耗状況について図11を用いて説明する。 The wear condition of the two rings in this case will be described with reference to FIG.

図11は当初第一のピストンリング31−1で上下の圧力差を受ける場合を示している。第一のピストンリング31−1が限界摩耗に達するまで摩耗が多い様子を示している。第一のピストンリング31−1がT1時間で限界摩耗に達するとリングのシールが第二のピストンリング31−2に移り、以降第一のピストンリング31−1は摩耗せず、第二のピストンリング31−2のみが摩耗することになる。第二のピストンリング31−2が限界摩耗に達する時間T2が2本のピストンリングを交換するまでの寿命となる。 FIG. 11 shows a case where the first piston ring 31-1 initially receives a pressure difference between the upper and lower sides. It is shown that the first piston ring 31-1 has much wear until it reaches the limit wear. When the first piston ring 31-1 reaches the limit wear in T1 time, the ring seal moves to the second piston ring 31-2, and thereafter, the first piston ring 31-1 does not wear and the second piston ring 31-1 does not wear. Only the ring 31-2 will wear. The time T2 when the second piston ring 31-2 reaches the limit wear is the life until the two piston rings are replaced.

本実施例のピストンリング21を1本用いた場合の寿命は第一のピストンリング31−1の摩耗と同様となるので1本のピストンリング21を用いた場合の寿命は時間T1である。ピストンリングを2本用いた場合、一方のピストンリング(第一のピストンリング31−1)が限界摩耗に至ってもそのまま使用することですべてのピストンリングが限界摩耗に達するまでの寿命はT1からT2へ延長される事になる。また、図12に示すようにピストンリング21を3本設けた場合は、さらに寿命を延長できる。 The life when one piston ring 21 of this embodiment is used is similar to the wear of the first piston ring 31-1, so the life when one piston ring 21 is used is time T1. When two piston rings are used, even if one piston ring (first piston ring 31-1) reaches the limit wear, it is used as it is, and the life until all the piston rings reach the limit wear is from T1 to T2. Will be extended to. Further, when three piston rings 21 are provided as shown in FIG. 12, the life can be further extended.

これまでは、第一のピストンリング31−1が最初にシールして摩耗が進むことで述べたが、最初に第二のピストンリング31−2が大きな面圧を受け、摩耗が進む場合でも最初に限界摩耗に達するピストンリングの順序が変わるだけで同様の推移、効果を生み出す。 Up to now, it was described that the first piston ring 31-1 seals first and wear progresses, but first, even if the second piston ring 31-2 receives a large surface pressure and wear progresses, The same transition and effect are produced only by changing the order of piston rings that reach the limit wear.

本実施例のピストンリングを複数用いる場合の他の効果を次に説明する。 Another effect of using a plurality of piston rings of this embodiment will be described below.

本実施例のピストンリングは、限界摩耗に達した場合に合口がリングの厚さ方向に急激に開口する。そのため、瞬時に上面と下面にかかる圧力差を第一のピストンリング31−1から第二のピストンリング31−2へ受け渡すことができる。 In the piston ring of this embodiment, when the limit wear is reached, the abutment opens rapidly in the thickness direction of the ring. Therefore, the pressure difference applied to the upper surface and the lower surface can be instantaneously transferred from the first piston ring 31-1 to the second piston ring 31-2.

この結果、第一のピストンリング31−1を限界摩耗まで使用してもその後は第一のピストンリング31−1の上下の圧力差と摺動面にかかる面圧が瞬時になくなるため第一のピストンリング31−1が限界摩耗に達した以降は摩耗しない。 As a result, even if the first piston ring 31-1 is used until the limit wear, the pressure difference between the upper and lower sides of the first piston ring 31-1 and the surface pressure applied to the sliding surface are instantaneously eliminated thereafter. After the piston ring 31-1 reaches the limit wear, it does not wear.

またピストンリングが摩耗すると、合口隙間22、23が開き、圧縮室10からの圧力を受けて、上側合口24が合口隙間23に落ち込む変形をする。このとき、本実施例の合口はステップカット形状で、半径方向の厚さが薄くならない形状である。そのため、上側合口24が合口隙間23に落ち込む変形をした場合も合口が開く寸前まで合口が強度を保つことができる。また、上側合口24の厚さを下側合口25の厚さよりも厚くすることでさらに合口の強度を保つことができる。これにより、複数のピストンリングが限界摩耗するまで使用することが可能となり、交換寿命を延長することができる。 When the piston ring is worn, the abutment gaps 22 and 23 are opened, and the upper abutment 24 is deformed by receiving the pressure from the compression chamber 10 into the abutment gap 23. At this time, the abutment of the present embodiment has a step-cut shape and the thickness in the radial direction does not become thin. Therefore, even when the upper abutment 24 is deformed to fall into the abutment gap 23, the abutment can maintain its strength until just before the abutment is opened. Further, the strength of the abutment can be further maintained by making the thickness of the upper abutment 24 larger than that of the lower abutment 25. As a result, it becomes possible to use the plurality of piston rings until they reach the limit wear, and the replacement life can be extended.

また、複数のピストンリング(第一のピストンリング31−1と第二のピストンリング31−2のピストンリング)を用いた場合、少なくとも1つのピストンリング(第一のピストンリング31−1)が限界摩耗に達した後も残りの少なくとも1つのピストンリング(第二のピストンリング31−2)が限界摩耗に達していなければ、残りのすべてのピストンリング(第二のピストンリング31−2)が限界摩耗に達する前までは圧縮機の使用を継続することができる。これにより、いずれか1つのピストンリングが限界摩耗になった場合に交換するよりもピストンリングの交換寿命を延長することができる。 Further, when a plurality of piston rings (first piston ring 31-1 and second piston ring 31-2) are used, at least one piston ring (first piston ring 31-1) is the limit. If the remaining at least one piston ring (second piston ring 31-2) does not reach the limit wear after reaching the wear, all remaining piston rings (the second piston ring 31-2) reach the limit. The compressor can continue to be used until wear is reached. As a result, the replacement life of the piston ring can be extended as compared with replacement when any one of the piston rings has reached the limit wear.

実施例1の第一のピストンリング31−1と第二のピストンリング31−2はそれぞれシールリング27で合口をシールしている。シールリング27の外周面と、シールリング27が接する第一のピストンリング31−1および第二のピストンリング31−2の内周面は必ずしも形状が完全には合致しない場合もある。この場合はシールリング27の外周面と第一のピストンリング31−1および第二のピストンリング31−2の内周面との間に微小な隙間が生じここを通る漏れを生じる可能性がある。 The first piston ring 31-1 and the second piston ring 31-2 of the first embodiment are sealed by a seal ring 27. The outer peripheral surface of the seal ring 27 and the inner peripheral surfaces of the first piston ring 31-1 and the second piston ring 31-2, which are in contact with the seal ring 27, may not always have the same shape. In this case, a minute gap may occur between the outer peripheral surface of the seal ring 27 and the inner peripheral surfaces of the first piston ring 31-1 and the second piston ring 31-2, which may cause leakage therethrough. ..

そこで、本実施例では合口のシールを確実にしつつ、摩耗が進んだ場合にピストンリングの上面と下面にかかる圧力差を第一のピストンリングから第二のピストンリングへ確実に受け渡す構造を示す。 Therefore, the present embodiment shows a structure in which the pressure difference applied to the upper surface and the lower surface of the piston ring is reliably transferred from the first piston ring to the second piston ring when the wear progresses while ensuring the sealing of the abutment. ..

図13を用いて本実施例のピストンリングについて説明する。なお、図13(A)および(B)は、ピストンリング41の下面を見やすくするため、ピストンリング41の上面と下面を逆にして示している。本実施例のピストンリング41は圧縮室10側(上面)が合口隙間42を有し、実施例1と同様のステップカット形状である。また、クランク室9側(下面)では、内周側と外周側とが重なり合ったリップ45を持ったリップカット形状で内周側のリップ45が外周側のリップ受け面46に接触している。このようにすることで、ピストンリング41の下面の径方向外側と内側にそれぞれ切り込みを入れて形成された合口隙間43から44への圧縮流体の漏れを低減した構造となっている。合口隙間43はピストンリング41の外周側(径方向外側)に連通し、合口隙間44はピストンリング41の内周側(径方向内側)に連通している。 The piston ring of this embodiment will be described with reference to FIG. 13A and 13B, the upper surface and the lower surface of the piston ring 41 are shown in reverse so that the lower surface of the piston ring 41 can be easily seen. The piston ring 41 of the present embodiment has a gap 42 on the compression chamber 10 side (upper surface) and has the same step cut shape as that of the first embodiment. On the crank chamber 9 side (lower surface), the inner peripheral side lip 45 is in contact with the outer peripheral side lip receiving surface 46 in a lip cut shape having a lip 45 in which the inner peripheral side and the outer peripheral side overlap. By doing so, the structure is such that the leakage of the compressed fluid from the abutment gaps 43 to 44 formed by making cuts on the radially outer side and the inner side of the lower surface of the piston ring 41 is reduced. The abutment gap 43 communicates with the outer peripheral side (radial direction outer side) of the piston ring 41, and the abutment gap 44 communicates with the inner peripheral side (radial direction inner side) of the piston ring 41.

本実施例の構造では、ピストンリング41のシールをリップ45で行っているが合口断面が小さいため限界まで使用するとリップ45が破損する場合がある。そこで、図13(B)に示すように、リングの摩耗が進んだ場合、合口のリップ45とリップ受け面46が重なりを残した状態でもリング背面から合口隙間43へ開口するように、リップ受け面46に長さLの溝47を設けている。 In the structure of the present embodiment, the piston ring 41 is sealed by the lip 45, but the lip 45 may be damaged if it is used to its limit because the cross section of the abutment is small. Therefore, as shown in FIG. 13(B), when the wear of the ring progresses, even if the lip 45 and the lip receiving surface 46 of the abutment are left overlapping with each other, the lip support is opened from the back surface of the ring to the abutment gap 43. A groove 47 having a length L is provided on the surface 46.

なお、溝47はリップ45に設けてもよく、その場合、合口隙間43には開口せず、合口隙間44に開口することとなる。 It should be noted that the groove 47 may be provided in the lip 45, and in that case, the groove 47 does not open to the abutment gap 43 but to the abutment gap 44.

本実施例でも実施例1と同様にこのピストンリング41を複数設けることで、シール性能を維持したまま、限界摩耗に達した時にピストンリング41の上面と下面にかかる圧力差の受け渡しが可能となり、実施例1と同様に寿命の延長が可能となる。 Also in the present embodiment, by providing a plurality of piston rings 41 as in the first embodiment, it is possible to transfer the pressure difference applied to the upper surface and the lower surface of the piston ring 41 when the limit wear is reached while maintaining the sealing performance, The life can be extended as in the first embodiment.

他の実施例として、シール性能に余裕があれば、図4、5で示したステップカット形状のみのピストンリング21と図13のステップカット形状とリップカット形状とを設けたピストンリング41の組合せも可能である。この場合、どちらのリングを上に設けても効果に差は無く寿命延長が得られる。また、ピストンリング21(41)の外周に上側合口24(37、39)へ連通する外周溝26を設けて寿命延長できることは言うまでも無い。 As another embodiment, if there is a margin in sealing performance, a combination of the piston ring 21 having only the step cut shape shown in FIGS. 4 and 5 and the piston ring 41 having the step cut shape and the lip cut shape shown in FIG. 13 may be used. It is possible. In this case, there is no difference in effect regardless of which ring is provided on the top, and the life can be extended. It goes without saying that the outer circumference of the piston ring 21 (41) is provided with the outer peripheral groove 26 communicating with the upper joint 24 (37, 39) to extend the life.

本実施例では、ライダーリング50の材料と構造を変えることにより、乾燥ガス圧縮に用いる場合に寿命延長を図った例について説明する。実施例1、2と同一の構成に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。 In the present embodiment, an example will be described in which the life and the life of the lidar ring 50 are extended by using different materials and structures for compressing dry gas. The same components as those in Embodiments 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図14のピストン7には、ピストンリング1の下側(シリンダ8内のクランク室9側)に形成されたリング溝にライダーリング50が装着されている。 In the piston 7 of FIG. 14, the rider ring 50 is mounted in a ring groove formed on the lower side of the piston ring 1 (on the side of the crank chamber 9 in the cylinder 8).

ライダーリング50はピストン7が往復動するときにシリンダ8との間で発生する圧縮時の負荷方向の側圧を受けるものである。ライダーリング50は、ピストン7の側面に帯状に巻かれており、ピストン7とシリンダ8との接触を防止する。ライダーリング50は合口を有するリング形状である。 The rider ring 50 receives the lateral pressure in the load direction at the time of compression generated between the piston 7 and the cylinder 8 when the piston 7 reciprocates. The rider ring 50 is wound around the side surface of the piston 7 in a band shape and prevents the piston 7 and the cylinder 8 from coming into contact with each other. The rider ring 50 has a ring shape with an abutment.

なお、本実施例では、図14に示す通り、ピストンリング1(21)を1つ用いた例を説明するが、図9、10に示すようにピストンリング31−1、31−2を複数用いてもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 14, an example in which one piston ring 1 (21) is used will be described. However, as shown in FIGS. 9 and 10, a plurality of piston rings 31-1 and 31-2 are used. May be.

ここで、PTFE基材のピストンリング、ライダーリングを用いて大気を圧縮する場合はPTFEの移着膜が相手材(シリンダ)の摺動面に生成されPTFE同士の摺動となりピストンリング、ライダーリングの摩耗が抑えられ長寿命を達成できることが知られている。 Here, when the atmosphere is compressed by using the piston base material piston ring and the rider ring, the PTFE transfer film is generated on the sliding surface of the mating material (cylinder), and the PTFE material slides with each other to form the piston ring and the rider ring. It is known that wear of the steel is suppressed and a long life can be achieved.

一方、同構造で窒素ガス等の不活性乾燥ガスを圧縮すると、相手(シリンダ)摺動面に移着膜が生成されずピストンリング、ライダーリングの異常摩耗(大気圧縮時の20〜30倍)を生じる。これは、不活性乾燥ガスによりPTFEの移着膜の移着強度が低下するため移着膜が摺動面に残らずPTFE同士の摺動が行われないためである。なお、窒素ガスを圧縮する場合、シリンダ内のガスに接しているピストンリングは窒素ガス内の摺動となるが、ピストンリングから漏れ出たガスがライダーリングの摺動面に向けて流れ出すため、ライダーリングも窒素ガス内の摺動となる。窒素ガス圧縮においてはピストンリングだけでなく、ライダーリングの寿命延長も課題となる。 On the other hand, if an inert dry gas such as nitrogen gas is compressed with the same structure, a transfer film will not be formed on the mating (cylinder) sliding surface and abnormal wear of the piston ring and rider ring (20 to 30 times that of atmospheric compression) Cause This is because the transfer strength of the PTFE transfer film is reduced by the inert dry gas and the transfer film does not remain on the sliding surface so that the PTFE particles do not slide with each other. When compressing the nitrogen gas, the piston ring in contact with the gas in the cylinder slides in the nitrogen gas, but since the gas leaking from the piston ring flows out toward the sliding surface of the rider ring, The rider ring also slides in nitrogen gas. When compressing nitrogen gas, extending the life of not only the piston ring but also the rider ring becomes an issue.

ここで、特許文献2(特開2014―214672号公報)によれば、移着強度の高い酸素原子含有官能基を含んだフェノール樹脂、エポキシ樹脂等をPTFE系摺動材の近くに設けることが記載されている。即ち、移着強度の強い樹脂の移着膜によってPTFEの移着膜の代わりとさせることでPTFEの摩耗を低減する技術が記載されている。具体的には、酸素原子含有官能基を含んだフェノール樹脂、エポキシ樹脂等でライダーリングを成形しPTFEで形成されたピストンリングの摩耗低減を行う構造が示されている。 Here, according to Patent Document 2 (JP-A-2014-214672), a phenol resin, an epoxy resin or the like containing an oxygen atom-containing functional group having high transfer strength may be provided near the PTFE-based sliding material. Have been described. That is, there is described a technique of reducing the abrasion of PTFE by using a resin transfer film having high transfer strength as a substitute for the PTFE transfer film. Specifically, a structure is shown in which a rider ring is formed of a phenol resin, an epoxy resin, or the like containing an oxygen atom-containing functional group to reduce wear of a piston ring formed of PTFE.

しかし、酸素原子含有官能基を含んだフェノール樹脂、エポキシ樹脂等で形成されたライダーリングがピストンリングから離れていて、移着膜がピストンリングの摺動する位置まで十分に形成されない場合や、圧縮圧力が高く面圧が高い場合などはピストンリングの摩耗を抑えることができない。 However, if the rider ring made of phenolic resin, epoxy resin, etc. containing an oxygen atom-containing functional group is separated from the piston ring and the transfer film is not formed sufficiently to the position where the piston ring slides, When the pressure is high and the surface pressure is high, the wear of the piston ring cannot be suppressed.

ここで、ピストンリングとライダーリングの寿命の延長のみに着目すれば移着強度の高い酸素原子含有官能基を含んだフェノール樹脂、エポキシ樹脂等でピストンリング、ライダーリングを形成すれば良い。 Here, if attention is paid only to the extension of the life of the piston ring and the rider ring, the piston ring and the rider ring may be formed of a phenol resin, an epoxy resin or the like containing an oxygen atom-containing functional group having high transfer strength.

ところが、これらの樹脂は硬度が高く、柔軟性が低いため、ピストン7への組み付けを考慮すると、図15に示すような2分割構造での2つの合口を持つピストンリング48の構造とせざるを得ない。そのため、仮に合口をストレート形状にすると、ピストンリング内側にシールリング27を用いてもピストンリング48の合口の上方から下方へ抜ける漏れ通路ができる。これにより、合口からの漏れを低減できず性能低下が課題となる。 However, since these resins have high hardness and low flexibility, in consideration of the assembling to the piston 7, the structure of the piston ring 48 having two abutments in the two-part structure as shown in FIG. 15 cannot be avoided. Absent. Therefore, if the abutment is straight, even if the seal ring 27 is used on the inside of the piston ring, a leak passage can be formed that passes downward from above the abutment of the piston ring 48. As a result, leakage from the abutment cannot be reduced, and performance deterioration becomes a problem.

ピストンリングを2分割構造にして、かつ図1に示したようなステップカット形状の合口を両端に持った構造も考えられる。しかし、この場合は図1に示した柔軟性を有したPTFE系リング(合口は1ヶ所)と異なり硬度が高い。そのため合口をステップカット形状にしたとしても、例えば合口の高さ方向の加工寸法誤差で漏れ通路が発生する。 It is also conceivable that the piston ring has a two-divided structure, and that both ends have step-cut shaped abutments as shown in FIG. In this case, however, the hardness is high unlike the PTFE-based ring (there is one abutment) having flexibility as shown in FIG. Therefore, even if the abutment is formed into a step cut shape, for example, a leak passage is generated due to a processing dimension error in the height direction of the abutment.

一方、ピストンリングをPTFEで形成すれば、柔軟性があるため合口で高さ方向の加工寸法誤差による隙間を生じても圧力で合口が柔軟に変形して隙間を埋めるため漏れ通路を生じない。 On the other hand, if the piston ring is made of PTFE, since it has flexibility, even if a gap due to a processing dimension error in the height direction occurs at the abutment, the abutment is flexibly deformed by the pressure and fills the gap, so that no leak passage is formed.

そこで、窒素ガスを圧縮する場合は漏れが少なく圧縮性能が良く、ピストンリング、ライダーリングの寿命も延長できるピストンリング、ライダーリングの構造・材料が課題となる。 Therefore, when compressing nitrogen gas, there is a problem with the structure and material of the piston ring and the rider ring, which have less leakage and good compression performance and can extend the life of the piston ring and the rider ring.

本実施例では、上記課題を解決するピストンリング21、ライダーリング50の構造・材料を提案するものである。本実施例では、ピストンリング21をPTFE系材料で形成し、ライダーリング50をピストンリング21よりも硬い材料で形成した。 The present embodiment proposes structures and materials of the piston ring 21 and the rider ring 50 that solve the above problems. In this embodiment, the piston ring 21 is made of a PTFE material and the rider ring 50 is made of a material harder than the piston ring 21.

図16に酸素原子含有官能基を含んだフェノール樹脂、エポキシ樹脂等PTFEよりも硬い材料で製作されたライダーリング50の一例を示す。 FIG. 16 shows an example of a rider ring 50 made of a material harder than PTFE, such as phenol resin or epoxy resin containing an oxygen atom-containing functional group.

図16Aにライダーリング50の初期状態の2つの合口隙間aが均等にある状態における平面図(上段)と側面図(下段)を示す。また、図16Bにピストン7に組付けた状態におけるライダーリング50の初期厚さと限界摩耗量の関係を示す。 FIG. 16A shows a plan view (upper stage) and a side view (lower stage) in a state where the two abutment gaps a in the initial state of the rider ring 50 are even. Further, FIG. 16B shows the relationship between the initial thickness of the rider ring 50 and the limit wear amount when assembled to the piston 7.

本実施例のライダーリング50は円筒を2分割にした2分割構造である。ライダーリング50は圧縮機運転中の側圧を受けた状態でピストンの姿勢を維持しピストン7とシリンダ8との接触を防止する目的のものであり、圧縮ガスのシールを目的としていないため2分割構造で合口がストレート形状でも機能上問題は無い。 The rider ring 50 of this embodiment has a two-part structure in which a cylinder is divided into two parts. The rider ring 50 is for the purpose of maintaining the posture of the piston and preventing the contact between the piston 7 and the cylinder 8 under the condition of receiving the lateral pressure during the operation of the compressor, and is not for the purpose of sealing the compressed gas. Therefore, even if the joint is straight, there is no functional problem.

この結果、ライダーリング50は酸素原子含有官能基を含んだフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の材料特性から得られる移着強度の高い移着膜で摩耗低減ができ、長寿命が得られる。一方、ピストンリング21は実施例1で示した面圧を低減した構造にてPTFE系材料で形成するため、前述した効果で材料に頼らず長寿命が得られる。また、柔軟性のあるPTFE系樹脂で合口が1ヶ所の一体型として構成するため、柔軟性があり合口の寸法誤差による漏れも少なくなり、シール性に優れた高性能な圧縮機が得られる。 As a result, the rider ring 50 is a transfer film having a high transfer strength, which is obtained from material properties such as phenol resin and epoxy resin containing an oxygen atom-containing functional group, and wear can be reduced, and long life can be obtained. On the other hand, since the piston ring 21 is made of a PTFE-based material with the structure in which the surface pressure is reduced as shown in the first embodiment, a long life can be obtained without relying on the material due to the above-mentioned effect. In addition, since it is made of a flexible PTFE-based resin and has a single abutment, it is flexible, and leakage due to dimensional errors in the abutment is reduced, and a high-performance compressor having excellent sealing properties can be obtained.

本実施例によれば、ライダーリング50は酸素原子含有官能基を含んだフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の材料で構成し、ピストンリング21をPTFE系リングで実施例1、2に示す構造で構成することで、ピストンリング21、ライダーリング50の寿命とシール性に優れた高性能な圧縮機を得ることが可能となる。 According to the present embodiment, the rider ring 50 is made of a material such as phenol resin or epoxy resin containing an oxygen atom-containing functional group, and the piston ring 21 is a PTFE ring having the structure shown in the first and second embodiments. As a result, it is possible to obtain a high-performance compressor that is excellent in the life of the piston ring 21 and the rider ring 50 and in the sealing property.

なお、ライダーリング50もピストンリング21と同様に実施例1に示した構造で面圧低減を行いPTFE系材料で構成することも考えられる。しかし、ライダーリング50はシリンダ8の側圧を機械的に受ける構造のため実施例1で説明したピストンリング1と同一の面圧バランスを考慮して設計することはできない。そのため、例えば面圧を1/2にする場合は面積を2倍にする必要がある。従って、ライダーリング50が大きくなり、ピストン7とピストン7の摺動を受けるシリンダ8も大きくなり、結果的に圧縮機が非常に大型化する。そのため、原価の増加や圧縮機振動の増加(ピストン7の大型化で往復動慣性力が大きくなりアンバランス力による振動が増加するため)などデメリットが大きく、ライダーリング50は本実施例で示したように酸素原子含有官能基を含んだフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の材料を用いて構成することが圧縮機として総合的に優れたものとなる。 It should be noted that the rider ring 50 may be made of a PTFE-based material by reducing the surface pressure with the structure shown in the first embodiment like the piston ring 21. However, since the rider ring 50 has a structure that mechanically receives the lateral pressure of the cylinder 8, it cannot be designed in consideration of the same surface pressure balance as that of the piston ring 1 described in the first embodiment. Therefore, for example, when the surface pressure is set to 1/2, the area needs to be doubled. Therefore, the rider ring 50 becomes large, the piston 7 and the cylinder 8 that receives the sliding movement of the piston 7 also become large, and as a result, the compressor becomes very large. Therefore, the cost is increased and the vibration of the compressor is increased (since the piston 7 becomes larger, the reciprocating inertial force is increased and the vibration due to the unbalance force is increased). Thus, using a material such as a phenol resin or an epoxy resin containing an oxygen atom-containing functional group is a comprehensively superior compressor.

また、これらの効果を有する材料の組合せは硬度(ショアー硬度(D))で示すと次のようになる。ピストンリング21(PTFE系リング)は柔軟性を有してシール性能を維持するためには硬度40以下が望ましい。また、ライダーリング50は薄肉で構成し強度を有するためには硬度55以上が望ましい。 Further, the combination of materials having these effects is as follows in terms of hardness (Shore hardness (D)). The piston ring 21 (PTFE ring) has flexibility and preferably has a hardness of 40 or less in order to maintain the sealing performance. The rider ring 50 is preferably thin and has a hardness of 55 or more in order to have strength.

一方、ピストンリング21は硬度40以上になると柔軟性が欠如し、合口の漏れが多くなるとともに合口が1ヶ所の一体型リングを開いてピストン7に装着することが困難となる。また、ライダーリング50は硬度55以下になると摩耗の増加や強度低下で組付け時に割れるなどの不具合を生じる。 On the other hand, when the hardness of the piston ring 21 is 40 or more, the flexibility is lacking, the leakage of the abutment increases, and it becomes difficult to open the integrated ring having a single abutment and mount it on the piston 7. Further, when the hardness of the rider ring 50 is 55 or less, wear and increase in strength cause a problem such as cracking during assembly.

本実施例では、2分割のライダーリング50の構造について説明する。実施例1−3と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。 In this embodiment, the structure of the two-divided rider ring 50 will be described. The same components as those in Embodiment 1-3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

なお、本実施例では、図14に示す通り、ピストンリング1(21)を1つ用いた例を説明するが、図9、10に示すようにピストンリング31−1、31−2を複数用いてもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 14, an example in which one piston ring 1 (21) is used will be described. However, as shown in FIGS. 9 and 10, a plurality of piston rings 31-1 and 31-2 are used. May be.

図16Aに示すライダーリング50は、運転中にシリンダ8との接触面(ライダーリング50の外周面)の摩耗が進むと合口が徐々に広がる。ライダーリング50が限界摩耗量まで摩耗し、2つの合口のうち一方の合口が接触し、反対側の合口が開いた場合のライダーリング50を図17に示す。また、ライダーリング50は2分割構造であり、一方の合口が接触した時、他方の合口の隙間は最大となる。このとき、接触した合口と反対側の合口の隙間をa‘(図17)とする。ピストン7とシリンダ8の接触が始まる前に交換が必要となるライダーリング50の限界摩耗量をδ(図16Bに示す)とする。また、2つの合口隙間を同じ寸法になるようにしたときの初期の合口隙間をa(図16Aに示す)とし、2つの合口隙間の合計をAとする。このとき、2×a=Aが成立する。限界摩耗時に接触した合口と反対側の合口の隙間a‘は
a‘=A+2×δ×π ・・・・(1)
となる。
In the rider ring 50 shown in FIG. 16A, when the contact surface with the cylinder 8 (the outer peripheral surface of the rider ring 50) is worn during operation, the abutment gradually expands. FIG. 17 shows the rider ring 50 when the rider ring 50 is worn to the limit wear amount, one of the two abutments contacts, and the other abutment opens. Further, the rider ring 50 has a two-part structure, and when one of the abutments comes into contact, the gap of the other abutment becomes the maximum. At this time, a gap between the contacting abutment and the opposite abutment is defined as a′ (FIG. 17). Let δ (shown in FIG. 16B) be the limit wear amount of the rider ring 50 that must be replaced before the contact between the piston 7 and the cylinder 8 begins. In addition, the initial abutment gap when the two abutment gaps have the same size is a (shown in FIG. 16A), and the total of the two abutment gaps is A. At this time, 2×a=A holds. The gap a'at the abutment on the opposite side to the abutment contacted at the time of limit wear is a'=A+2×δ×π (1)
Becomes

なお、ライダーリング50の限界摩耗量δはライダーリング50の径方向の厚さとライダーリング50を装着するピストン7の溝の深さとの差よりも小さな値である。 The limit wear amount δ of the rider ring 50 is smaller than the difference between the radial thickness of the rider ring 50 and the depth of the groove of the piston 7 in which the rider ring 50 is mounted.

ライダーリング50は圧縮機運転中に溝内で回転することにより均一に摩耗する。ところが、一方の合口が接触し、反対側の合口が完全に開いた状態(重なりのない状態)になると、合口が開いた位置(合口a’)とピストン7の負荷方向(ピストン7にクランク部18の回転方向の力が作用する方向)が一致すると合口が開いた位置にピストン7が入り込んでしまう。合口が開いた位置にピストン7が入り込んでしまうとライダーリング50が負荷で止まって動かなくなる。この結果、均一に摩耗せずに部分的な摩耗が生じ、ピストン7とシリンダ8との接触に至る寿命を短くすることになる。 The rider ring 50 is uniformly worn by rotating in the groove during operation of the compressor. However, when one abutment is in contact and the other abutment is completely open (no overlap), the abutment open position (abutment a′) and the load direction of piston 7 (piston 7 crank part). If the directions of the rotational force of 18 act), the piston 7 will enter the position where the abutment is opened. If the piston 7 gets into the position where the abutment is opened, the rider ring 50 will stop under load and will not move. As a result, partial wear occurs without uniform wear, and the life of contact between the piston 7 and the cylinder 8 is shortened.

図18A、Bに合口の一方が接触した場合でも反対側の合口が完全には開かないライダーリング50の構造を初期と限界摩耗時に分けて示す。図18Aに初期のライダーリング50の平面図と側面図を図18Bに限界摩耗時のライダーリング50の平面図と側面図を示す。図18Aに示した初期のライダーリング50は2つの合口隙間がaとなる場合の状態である。図18Bに示した限界摩耗時のライダーリング50は一方の合口(C矢視)が接触し、他方の合口(D矢視)が隙間a‘となるように開いている。 FIGS. 18A and 18B show the structure of the rider ring 50 in which the opposite abutment is not completely opened even when one of the abutments comes into contact, separately for the initial stage and the limit wear. FIG. 18A shows a plan view and a side view of the initial rider ring 50, and FIG. 18B shows a plan view and a side view of the rider ring 50 at the time of limit wear. The initial rider ring 50 shown in FIG. 18A is in a state where the two gap openings are a. The rider ring 50 at the time of critical wear shown in FIG. 18B is opened so that one abutment (view C) contacts and the other abutment (view D) forms a gap a′.

図18A、Bに示したライダーリング50は、限界摩耗時に一方の合口を接触させても反対側の合口には上下に連続した鉛直な隙間が生じることはない。その結果、接触した合口の反対側が圧縮機の負荷方向と一致した場合でもピストン7がライダーリング50の合口隙間に入り込むことがなく、ライダーリング50の回転方向の動きが止まることはない。 In the rider ring 50 shown in FIGS. 18A and 18B, even if one of the abutments is brought into contact with each other at the time of limit wear, a vertical gap that is continuous in the vertical direction does not occur at the abutment on the opposite side. As a result, even if the opposite side of the contacting abutment matches the load direction of the compressor, the piston 7 does not enter the abutment gap of the rider ring 50, and the movement of the rider ring 50 in the rotational direction does not stop.

この状態を得るためには、接触した合口との反対側の合口隙間a‘よりも段差部の周方向の長さ(上側合口と下側合口が重なる部分の最大長さ)B(図18BのD矢視方向の側面図に示す長さ)が長いことが必要となる。 To obtain this state, the circumferential length of the step portion (the maximum length of the portion where the upper and lower abutments overlap) with respect to the abutment gap a′ on the opposite side to the contacted abutment B (in FIG. 18B) The length shown in the side view in the direction of the arrow D) must be long.

即ち、ライダーリングの合口の段差部の周方向の長さBを以下の式(2)を満たすように構成することで合口に鉛直方向の隙間が生じることがなくなる。 That is, by constructing the circumferential length B of the step portion of the abutment of the rider ring so as to satisfy the following equation (2), no vertical gap is created at the abutment.

B>A+2×δ×π・・・・・(2)
これにより、ライダーリング50の使用中に均一な摩耗を生じ、イレギュラーな寿命の低下を防止できる。
B>A+2×δ×π (2)
As a result, uniform wear occurs during use of the rider ring 50, and it is possible to prevent irregular reduction in life.

本実施例では、2分割のライダーリング50について限界摩耗時でも円滑に使用できる構造を説明する。実施例1−4と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。 In this embodiment, a structure will be described in which the rider ring 50 divided into two parts can be smoothly used even when the wear is limited. The same components as those in the first to fourth embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

なお、本実施例では、図14に示す通り、ピストンリング1(21)を1つ用いた例を説明するが、図9、10に示すようにピストンリング31−1、31−2を複数用いてもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 14, an example in which one piston ring 1 (21) is used will be described. However, as shown in FIGS. 9 and 10, a plurality of piston rings 31-1 and 31-2 are used. May be.

本実施例は、2つの合口のうち一方の合口が接触して反対側の合口が開いたときでも鉛直な隙間ができず、ライダーリング50が回転方向の動きが止まらない構造に関するものである。 The present embodiment relates to a structure in which a vertical gap cannot be formed even when one of the two abutments is in contact and the other abutment is opened, and the rider ring 50 does not stop in the rotational direction.

図19A、Bを用いてこの構造と効果を説明する。 This structure and effect will be described with reference to FIGS. 19A and 19B.

図19Aのライダーリング52の合口は、軸線方向(ピストン7が往復運動する方向)に対して傾斜しており、側面から透視して見た場合に互いに交差するように設けられている。このライダーリングを展開した図が図19Bである。 The abutment of the rider ring 52 of FIG. 19A is inclined with respect to the axial direction (the direction in which the piston 7 reciprocates), and is provided so as to intersect with each other when seen through from the side. FIG. 19B is a developed view of this rider ring.

一方、側面から透視して見た場合に交差しないライダーリング53の形状は図20Aであり展開した図が図20Bである。 On the other hand, the shape of the rider ring 53 that does not intersect when seen through from the side is FIG. 20A, and the developed view is FIG. 20B.

何れの構造も合口の傾斜部の周方向長さ(上側合口と下側合口が重なる部分の最大長さ)Bが実施例4で示した式(2)で表される寸法の場合、限界摩耗時でも鉛直な隙間は生じない。 In any of the structures, when the circumferential length of the inclined portion of the abutment (the maximum length of the portion where the upper abutment and the lower abutment overlap) B is the dimension represented by the formula (2) shown in Example 4, the limit wear Even when there is no vertical gap.

ところが、図20A、Bに示すライダーリング53は、運転時に2分割構造のライダーリング53の合口で接触した場合、2つの合口において、同じ方向(図20Bにて鉛直方向に示した矢印の方向)に力が作用する。例えば、2分割構造の一方は2つの合口隙間でいずれも上方向、2分割構造の他方は2つの合口でいずれも下方向に力が作用する。従って、ピストン7のリング溝内で押し付けられてしまい、回転方向に動きづらくなる。一方、図19A、Bのライダーリング52場合は2つの合口において、反対方向(図19Bにて上下方向に示した矢印の方向)の力が作用する。例えば、2分割構造の一方は2つの合口隙間で上方向と下方向、2分割構造の他方は2つの合口で下方向と上方向に力が作用する。従って、ピストン7のリング溝内で押し付けられることを抑制でき、リング溝内で回転方向に動きづらくなることを防止できる。これにより、ライダーリング52の使用中に均一な摩耗を生じ、イレギュラーな寿命の低下を防止できる。
However, when the rider ring 53 shown in FIGS. 20A and 20B contacts at the joint of the two-divided rider ring 53 during driving, the two joints have the same direction (the direction of the arrow shown in the vertical direction in FIG. 20B). Force acts on. For example, one of the two-divided structures has two abutment gaps in both upward directions, and the other of the two-divided structures has two abutment gaps in both of which downward force acts. Therefore, it is pressed in the ring groove of the piston 7 and becomes difficult to move in the rotational direction. On the other hand, in the case of the rider ring 52 of FIGS. 19A and 19B, a force in the opposite direction (the direction of the arrow shown in the vertical direction in FIG. 19B) acts on the two joints. For example, one of the two-divided structures has two abutment gaps in the upward and downward directions, and the other of the two-divided structures has two abutment gaps in the downward and upward directions. Therefore, it is possible to prevent the piston 7 from being pressed in the ring groove, and prevent it from becoming difficult to move in the rotation direction in the ring groove. As a result, uniform wear occurs during use of the rider ring 52, and it is possible to prevent irregular reduction in life.

1 ピストンリング
7 ピストン
8 シリンダ
9 クランク室
10 圧縮室
11 圧縮機本体
15 モータ
16 タンク
21 ピストンリング
22 合口隙間
23 合口隙間
24 上側合口
25 下側合口
26 外周溝
27 シールリング
31−1 第一のピストンリング
31−2 第二のピストンリング
33 ピストン
34、36 背面
35 ランド
37 第一の上側合口
38 第一の下側合口
39 第二の上側合口
40 第二の下側合口
41 ピストンリング
42 合口隙間
45 リップ
46 リップ受け部
47 溝
48 硬度の高い材料で形成したピストンリング
50、51、52、53 硬度の高い材料で形成したライダーリング
1 piston ring 7 piston 8 cylinder 9 crank chamber 10 compression chamber 11 compressor body 15 motor 16 tank 21 piston ring 22 abutment gap 23 abutment gap 24 upper abutment 25 lower abutment 26 outer peripheral groove 27 seal ring 31-1 first piston Ring 31-2 Second piston ring 33 Pistons 34, 36 Rear surface 35 Land 37 First upper abutment 38 First lower abutment 39 Second upper abutment 40 Second lower abutment 41 Piston ring 42 Abutment gap 45 Lip 46 Lip receiving portion 47 Groove 48 Piston rings 50, 51, 52, 53 made of a hard material Rider ring made of a hard material

Claims (16)

シリンダと、
前記シリンダ内のクランク室側と圧縮室側との間を往復動し、前記圧縮室の気体を圧縮するピストンと、
該ピストンに設けられ前記シリンダ内の前記クランク室側と前記圧縮室側との間をシールするピストンリングと、を備え、
前記ピストンリングは、周方向の異なる位置に、前記圧縮室側に設けられた上側合口と前記クランク室側に設けられた下側合口とを有し、
前記ピストンリングの外周に外周溝が有り、
前記外周溝の片方の端部が前記上側合口の周方向の隙間とつながっており、前記外周溝のもう片方の端部が前記上側合口の周方向の隙間に及び前記下側合口の周方向の隙間につながっていないことを特徴とする圧縮機。
A cylinder,
A piston that reciprocates between the crank chamber side and the compression chamber side in the cylinder to compress the gas in the compression chamber,
A piston ring provided in the piston for sealing between the crank chamber side and the compression chamber side in the cylinder,
The piston ring has an upper abutment provided on the compression chamber side and a lower abutment provided on the crank chamber side at different positions in the circumferential direction,
There is an outer peripheral groove on the outer periphery of the piston ring,
One end of the outer circumferential groove is connected to the circumferential gap of the upper abutment, and the other end of the outer circumferential groove is in the circumferential gap of the upper abutment and in the circumferential direction of the lower abutment. A compressor characterized by not being connected to a gap.
前記ピストンリングには、
前記上側合口において前記ピストンリングの外周側と内周側とが連通する第1の連通部と、
前記下側合口において前記ピストンリングの外周側と内周側とが連通する第2の連通部と、があり、
前記圧縮機はさらに、前記ピストンリングの内周側に配置され、前記第1の連通部における連通を遮断し、前記第2の連通部における連通を遮断する遮断部材を有することを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。
In the piston ring,
A first communication portion in which the outer peripheral side and the inner peripheral side of the piston ring communicate with each other in the upper joint,
There is a second communication portion in which the outer peripheral side and the inner peripheral side of the piston ring communicate with each other in the lower joint,
The compressor further includes a blocking member that is disposed on an inner peripheral side of the piston ring and blocks communication in the first communication part and blocks communication in the second communication part. The compressor according to Item 1.
前記ピストンリングを複数備えることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1, comprising a plurality of the piston rings. 前記下側合口において、前記ピストンリングの内周面と外周面とが重なり合った構造であることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1, wherein the lower abutment has a structure in which an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of the piston ring overlap each other. 複数の前記ピストンリングのうち、一方の前記下側合口において、
前記ピストンリングの外周側と内周側とが連通し、他方の前記下側合口において、前記ピストンリングの内周面と外周面とが重なり合った構造であることを特徴とする請求項3に記載の圧縮機。
Of the plurality of piston rings, in the one lower abutment,
The outer peripheral side and the inner peripheral side of the piston ring communicate with each other, and the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the piston ring overlap each other at the lower joint of the other side. Compressor.
複数の前記ピストンリングのうち1つが限界摩耗に達した後も前記圧縮機の使用を継続することを特徴とする請求項3に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 3, wherein the compressor continues to be used even after one of the plurality of piston rings reaches a limit wear. 前記遮断部材は前記ピストンリングの内周面に接触するリング状の板であることを特徴とする請求項2に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 2, wherein the blocking member is a ring-shaped plate that contacts an inner peripheral surface of the piston ring. 前記ピストンと前記シリンダとの接触を防止するライダーリングを備え、前記ライダーリングを前記ピストンリングよりも硬い材料で形成することを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1, further comprising a rider ring that prevents contact between the piston and the cylinder, the rider ring being formed of a material harder than the piston ring. 前記ピストンリングのショアー硬度を40以下とし、前記ライダーリングのショアー硬度を55以上とすることを特徴とする請求項8に記載の圧縮機。 9. The compressor according to claim 8, wherein the Shore hardness of the piston ring is 40 or less, and the Shore hardness of the rider ring is 55 or more. 前記ライダーリングは複数の合口を有し、複数の前記合口によって複数に分割していることを特徴とする請求項8に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 8, wherein the rider ring has a plurality of abutments and is divided into a plurality of parts by the plurality of abutments. 前記ピストンリングはPTFEを基材とし、前記ライダーリングは酸素原子含有官能基を含んだフェノール樹脂またはエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項8に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 8, wherein the piston ring is made of PTFE as a base material, and the rider ring is a phenol resin or an epoxy resin containing an oxygen atom-containing functional group. シリンダと、
前記シリンダ内のクランク室側と圧縮室側との間を往復動し、前記圧縮室の気体を圧縮するピストンと、
該ピストンに設けられ前記シリンダ内の前記クランク室側と前記圧縮室側との間をシールするピストンリングと、を備え、
前記ピストンリングは、周方向の異なる位置に、前記圧縮室側に設けられた上側合口と前記クランク室側に設けられた下側合口とを有し、
前記上側合口の周方向の隙間に連通し、前記下側合口の周方向の隙間には連通しない外周溝が前記ピストンリングの外周に有り、
前記下側合口において、前記ピストンリングの内周面と外周面とが重なり合った構造であり、前記内周面と前記外周面とが重なり合った部分に溝が有ることを特徴とする圧縮機。
A cylinder,
A piston that reciprocates between the crank chamber side and the compression chamber side in the cylinder to compress the gas in the compression chamber,
A piston ring provided in the piston for sealing between the crank chamber side and the compression chamber side in the cylinder,
The piston ring has an upper abutment provided on the compression chamber side and a lower abutment provided on the crank chamber side at different positions in the circumferential direction,
There is an outer peripheral groove on the outer circumference of the piston ring, which communicates with the circumferential gap of the upper joint, and does not communicate with the circumferential gap of the lower joint.
A compressor having a structure in which an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of the piston ring are overlapped with each other in the lower abutment, and a groove is provided in a portion where the inner peripheral surface and the outer peripheral surface are overlapped with each other.
シリンダと、
前記シリンダ内のクランク室側と圧縮室側との間を往復動し、前記圧縮室の気体を圧縮するピストンと、
該ピストンに設けられ前記シリンダ内の前記クランク室側と前記圧縮室側との間をシールするピストンリングと、前記ピストンと前記シリンダとの接触を防止するライダーリングと、を備え、
前記ピストンリングは、周方向の異なる位置に、前記圧縮室側に設けられた上側合口と前記クランク室側に設けられた下側合口とを有し、
前記上側合口の周方向の隙間に連通し、前記下側合口の周方向の隙間には連通しない外周溝が前記ピストンリングの外周に有り、
前記ライダーリングは前記ピストンリングよりも硬い材料であり、
前記ライダーリングは複数の合口を有し、複数の前記合口によって複数に分かれており、
前記ライダーリングの複数の前記合口の隙間の寸法の合計をA、前記合口の周方向長さをB、限界摩耗量をδとしたとき、B>A+2Xδ+πであることを特徴とする圧縮機。
A cylinder,
A piston that reciprocates between the crank chamber side and the compression chamber side in the cylinder to compress the gas in the compression chamber,
A piston ring provided on the piston for sealing between the crank chamber side and the compression chamber side in the cylinder; and a rider ring for preventing contact between the piston and the cylinder,
The piston ring has an upper abutment provided on the compression chamber side and a lower abutment provided on the crank chamber side at different positions in the circumferential direction,
There is an outer peripheral groove on the outer circumference of the piston ring, which communicates with the circumferential gap of the upper joint, and does not communicate with the circumferential gap of the lower joint.
The rider ring is a harder material than the piston ring,
The rider ring has a plurality of abutments, and is divided into a plurality by the plurality of abutments,
The compressor is characterized in that when the sum of the dimensions of the gaps of the plurality of the abutment of the rider ring is A, the circumferential length of the abutment is B, and the limit wear amount is δ, B>A+2Xδ+π.
シリンダと、
前記シリンダ内のクランク室側と圧縮室側との間を往復動し、前記圧縮室の気体を圧縮するピストンと、
該ピストンに設けられ前記シリンダ内の前記クランク室側と前記圧縮室側との間をシールするピストンリングと、前記ピストンと前記シリンダとの接触を防止するライダーリングと、を備え、
前記ピストンリングは、周方向の異なる位置に、前記圧縮室側に設けられた上側合口と前記クランク室側に設けられた下側合口とを有し、
前記上側合口の周方向の隙間に連通し、前記下側合口の周方向の隙間には連通しない外周溝が前記ピストンリングの外周に有り、
前記ライダーリングは前記ピストンリングよりも硬い材料であり、
前記ライダーリングは複数の合口を有し、複数の前記合口によって複数に分かれており、
前記ライダーリングに形成された複数の前記合口は軸線方向に対して傾斜していることを特徴とする圧縮機。
A cylinder,
A piston that reciprocates between the crank chamber side and the compression chamber side in the cylinder to compress the gas in the compression chamber,
A piston ring provided on the piston for sealing between the crank chamber side and the compression chamber side in the cylinder; and a rider ring for preventing contact between the piston and the cylinder,
The piston ring has an upper abutment provided on the compression chamber side and a lower abutment provided on the crank chamber side at different positions in the circumferential direction,
There is an outer peripheral groove on the outer circumference of the piston ring, which communicates with the circumferential gap of the upper joint, and does not communicate with the circumferential gap of the lower joint.
The rider ring is a harder material than the piston ring,
The rider ring has a plurality of abutments, and is divided into a plurality by the plurality of abutments,
A compressor characterized in that a plurality of the abutments formed in the rider ring are inclined with respect to an axial direction.
前記ライダーリングに形成された複数の前記合口は側面から見て互いに交差することを特徴とする請求項14に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 14, wherein the plurality of abutments formed in the rider ring intersect each other when viewed from a side surface. シリンダと、
前記シリンダ内のクランク室側と圧縮室側との間を往復動可能であり、前記圧縮室の気体を圧縮可能なピストンと、
該ピストンに設けられ前記シリンダ内の前記クランク室側と前記圧縮室側との間をシールするピストンリングと、を備え、
前記ピストンリングは、周方向の異なる位置に、前記圧縮室側にある上側合口と前記クランク室側にある下側合口とを有し、
前記上側合口の周方向の隙間に連通し、前記下側合口の周方向の隙間には連通しない外周溝が前記ピストンリングの外周に有り、前記外周溝の下端の高さが前記ピストンリングの高さの中央に又は中央より下に位置することを特徴とする圧縮機。
A cylinder,
A piston capable of reciprocating between the crank chamber side and the compression chamber side in the cylinder, and capable of compressing the gas in the compression chamber,
A piston ring provided in the piston for sealing between the crank chamber side and the compression chamber side in the cylinder,
The piston ring has an upper abutment on the compression chamber side and a lower abutment on the crank chamber side at different positions in the circumferential direction,
There is an outer peripheral groove on the outer periphery of the piston ring that communicates with the circumferential gap of the upper joint and does not communicate with the circumferential gap of the lower joint, and the height of the lower end of the outer peripheral groove is the height of the piston ring. A compressor characterized in that it is located at or below the center of the sea.
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