JPH03249481A - 高圧流体用回転軸シール装置 - Google Patents
高圧流体用回転軸シール装置Info
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- JPH03249481A JPH03249481A JP2042539A JP4253990A JPH03249481A JP H03249481 A JPH03249481 A JP H03249481A JP 2042539 A JP2042539 A JP 2042539A JP 4253990 A JP4253990 A JP 4253990A JP H03249481 A JPH03249481 A JP H03249481A
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Landscapes
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- Sealing Of Bearings (AREA)
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- Sealing Material Composition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、スターリングサイクルを利用したエンジンや
冷凍機、或いは、圧縮機等のクランク室内の高圧流体を
シールする装置に関する。
冷凍機、或いは、圧縮機等のクランク室内の高圧流体を
シールする装置に関する。
（従来の技術）
スターリングエンジンは、ヘリウム等の作動ガスの等容
、等温変化により、作動ピストンを往復動させ、この往
復動を回転運動に変換可能とさせる構成を有す。このス
ターリングエンジンの作動ピストンの往復運動は、クラ
ンク或いは斜板を介して出力軸により回転運動として機
械的に取出されている。この出力取出機構を備えるクラ
ンクケース内には、スターリングエンジンの圧縮室と膨
脹室とを有する閉ガス回路から導入された高圧作動ガス
が封入される。このクランクケース内からの機関外部へ
のガス漏れは、作動ガスの平均流体圧を下げ、スターリ
ングエンジンの出力を低下させることから、クランクケ
ース内の高圧流体をシールさせることはきわめて重要で
ある。
、等温変化により、作動ピストンを往復動させ、この往
復動を回転運動に変換可能とさせる構成を有す。このス
ターリングエンジンの作動ピストンの往復運動は、クラ
ンク或いは斜板を介して出力軸により回転運動として機
械的に取出されている。この出力取出機構を備えるクラ
ンクケース内には、スターリングエンジンの圧縮室と膨
脹室とを有する閉ガス回路から導入された高圧作動ガス
が封入される。このクランクケース内からの機関外部へ
のガス漏れは、作動ガスの平均流体圧を下げ、スターリ
ングエンジンの出力を低下させることから、クランクケ
ース内の高圧流体をシールさせることはきわめて重要で
ある。
第２図を参照しながら、従来のシール機構を中心に説明
すると、スターリングエンジンの膨脹室と圧縮室を画定
する作動ピストン（図示なし）に連結されたガイドピス
トン４をコンロッド３を介してクランクシャフト２に連
結し、クランクシャフト２により作動ピストンの往復動
を回転運動に変換し、回転軸２′を回転させる。
すると、スターリングエンジンの膨脹室と圧縮室を画定
する作動ピストン（図示なし）に連結されたガイドピス
トン４をコンロッド３を介してクランクシャフト２に連
結し、クランクシャフト２により作動ピストンの往復動
を回転運動に変換し、回転軸２′を回転させる。
クランク室１３は高圧流体の容器の一種となっており、
同様に該高圧流体は潤滑油とともにコロ軸受５部を通り
高圧油室１２へも流れ込む。更に該高圧油室１２にはク
ランクシャフト２と回転軸２′の内部の潤滑油供給穴１
５を通りオイルポンプより冷却用のオイルが噴射される
。
同様に該高圧流体は潤滑油とともにコロ軸受５部を通り
高圧油室１２へも流れ込む。更に該高圧油室１２にはク
ランクシャフト２と回転軸２′の内部の潤滑油供給穴１
５を通りオイルポンプより冷却用のオイルが噴射される
。
その回転軸２′まわりの軸シール構造は０−リング１１
を介してクランクケース１の左端面に固設したケーシン
グ７の内壁面に密封され且つ支持された金属製ホルダー
リング８を備え、前記ホルダーリング８の内周傾斜面８
′と対接する外周傾斜面６′を有し且つその内周面６″
が回転軸２′の外周面２″に密接する断面略台形の樹脂
製のシールリング本体６を有し、前記シールリング本体
６をホルダーリング８にスプリングリテーナ−９を介し
てスプリング１０等で押圧させる構造を成し、シールリ
ング本体６の内側面側にクランク室１３内の流体圧を作
用させ、ホルダーリング８の内周傾斜面８′と回転軸２
′の外周面２″で形成される楔状空間へシールリング本
体６が押し込まれ、長期間安定したシール性能が維持で
きる機構を有している。
を介してクランクケース１の左端面に固設したケーシン
グ７の内壁面に密封され且つ支持された金属製ホルダー
リング８を備え、前記ホルダーリング８の内周傾斜面８
′と対接する外周傾斜面６′を有し且つその内周面６″
が回転軸２′の外周面２″に密接する断面略台形の樹脂
製のシールリング本体６を有し、前記シールリング本体
６をホルダーリング８にスプリングリテーナ−９を介し
てスプリング１０等で押圧させる構造を成し、シールリ
ング本体６の内側面側にクランク室１３内の流体圧を作
用させ、ホルダーリング８の内周傾斜面８′と回転軸２
′の外周面２″で形成される楔状空間へシールリング本
体６が押し込まれ、長期間安定したシール性能が維持で
きる機構を有している。
通常シールリング本体６は基本的には四フフ化エチレン
やポリイミド等の柔軟性に富んだ樹脂を用いる。
やポリイミド等の柔軟性に富んだ樹脂を用いる。
（本発明が解決しようとする課Ｍ）
ところがシールリング本体６の内側面側に作用するクラ
ンク室１３内の高圧流体により該シールリング本体６は
、ホルダーリング８の内周傾斜面８′と回転軸２′の外
周面２＃で形成される楔状空間へ強力に押し込まれるこ
とにより、回転軸２′の外周面２＃とシールリング本体
６の内周面６＃との間で摺動現象が生じ、接触面圧の高
い状態でのこの摺動は、回転軸２′の外周面２＃上での
摩耗を大とさせ、又、第３図に示すように、回転軸２′
の外周面２″に傷付きが発生し、オイル漏れが増加し回
転軸２′の交換を必要とする。この回転軸２′の交換は
容易な作業でなく且つ高価である。
ンク室１３内の高圧流体により該シールリング本体６は
、ホルダーリング８の内周傾斜面８′と回転軸２′の外
周面２＃で形成される楔状空間へ強力に押し込まれるこ
とにより、回転軸２′の外周面２＃とシールリング本体
６の内周面６＃との間で摺動現象が生じ、接触面圧の高
い状態でのこの摺動は、回転軸２′の外周面２＃上での
摩耗を大とさせ、又、第３図に示すように、回転軸２′
の外周面２″に傷付きが発生し、オイル漏れが増加し回
転軸２′の交換を必要とする。この回転軸２′の交換は
容易な作業でなく且つ高価である。
そこで本発明は回転軸２′の外周面２″上の摩耗を防止
し、その為に発生する傷付き、それに伴う回転軸２′の
交換を防止することを技術的課題とする。
し、その為に発生する傷付き、それに伴う回転軸２′の
交換を防止することを技術的課題とする。
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決するために講じた技術的手段は、高圧流
体を封入したクランク室を画定するクランクケースに軸
支され且つクランク室内に延出する回転軸２′の、シー
ルリング本体の内周面６″と摺動する外周面２＃の部分
にセラミック膜を設けるようにしたことである。
体を封入したクランク室を画定するクランクケースに軸
支され且つクランク室内に延出する回転軸２′の、シー
ルリング本体の内周面６″と摺動する外周面２＃の部分
にセラミック膜を設けるようにしたことである。
（作用）
これによれば、セラミック膜の高硬度による優れた耐摩
耗性により、回転軸の外周面上での摩耗もなく、更に傷
付きの発生も起らなく、長期間安定したシール性能を維
持することができる。
耗性により、回転軸の外周面上での摩耗もなく、更に傷
付きの発生も起らなく、長期間安定したシール性能を維
持することができる。
（実施例）
前述の従来技術として説明した第２図と、機関の構造・
機能の大部分が同一である為シール装置部分を中心に、
本発明の一例を、第１図を参照して説明する。
機能の大部分が同一である為シール装置部分を中心に、
本発明の一例を、第１図を参照して説明する。
即ちシール装置としての樹脂製シールリング本体６は基
本的には四フッ化エチレンやポリイミド等から成り、回
転軸２′の外周面２″にＰＶＤ法等により施行されたセ
ラミック表面１７に密接する内周面６″と、低圧側に対
向する外側面１９と、高圧側に対向する内側面２０と、
高圧側から低圧側へ且つ径方向内方に向って角度をもっ
て傾斜した傾斜外周面６′とで形成した断面略台形状を
呈している。
本的には四フッ化エチレンやポリイミド等から成り、回
転軸２′の外周面２″にＰＶＤ法等により施行されたセ
ラミック表面１７に密接する内周面６″と、低圧側に対
向する外側面１９と、高圧側に対向する内側面２０と、
高圧側から低圧側へ且つ径方向内方に向って角度をもっ
て傾斜した傾斜外周面６′とで形成した断面略台形状を
呈している。
一方クランクケース１に固定されるケーシング７側の金
属ホルダーリング８ば、シールリング本体６の傾斜外周
面６′に対接する内周傾斜面８′を有し、該ホルダーリ
ング８の外周にはホルダーリング８とケーシング７との
間をシールする０−リング１１を埋設している。更にシ
ールリング本体６の高圧側内側面２０をスプリングリテ
ーナ−９を介して、スプリング１０で押圧し、シールリ
ング零体６の外周傾斜面６′と金属製ホルダーリング８
の内周傾斜面８′とを予かしめ密着するような構造とす
る。
属ホルダーリング８ば、シールリング本体６の傾斜外周
面６′に対接する内周傾斜面８′を有し、該ホルダーリ
ング８の外周にはホルダーリング８とケーシング７との
間をシールする０−リング１１を埋設している。更にシ
ールリング本体６の高圧側内側面２０をスプリングリテ
ーナ−９を介して、スプリング１０で押圧し、シールリ
ング零体６の外周傾斜面６′と金属製ホルダーリング８
の内周傾斜面８′とを予かしめ密着するような構造とす
る。
該シールリング本体６は基本的には四フッ化エチレンや
ポリイミド等の樹脂製である為非常に柔軟性に冨み追従
性が良好であるとともに、低摩擦係数の為に機械損失の
低減が可能である。又、回転軸２′の外周面２＃に施行
されるセラミック１７はイオンブレーティング等のＰＶ
Ｄ法で施行されるＴｉＮあるいはＣｒＮ等で該の膜厚は
数ミクロン−数十ミクロンと極めて薄い層で更に表面粗
度は０．５μｍ Ｒｚのように超仕上げが施こされてい
る。
ポリイミド等の樹脂製である為非常に柔軟性に冨み追従
性が良好であるとともに、低摩擦係数の為に機械損失の
低減が可能である。又、回転軸２′の外周面２＃に施行
されるセラミック１７はイオンブレーティング等のＰＶ
Ｄ法で施行されるＴｉＮあるいはＣｒＮ等で該の膜厚は
数ミクロン−数十ミクロンと極めて薄い層で更に表面粗
度は０．５μｍ Ｒｚのように超仕上げが施こされてい
る。
第５図に使用した反応性イオンブレーティング装置の概
要を示す。本装置においては蒸発エネルギー源としてＨ
ＣＤ型電子銃を用いたが、高周波放電を利用するイオン
化機構を有する装置においては通常の電子銃を採用する
ことも出来る。
要を示す。本装置においては蒸発エネルギー源としてＨ
ＣＤ型電子銃を用いたが、高周波放電を利用するイオン
化機構を有する装置においては通常の電子銃を採用する
ことも出来る。
容器３内に収容された被処理物保持具４は図示しない回
転装置により回転する。保持具４に保持された被処理物
１はその上方に位置するヒータ５により約４００°Ｃに
加熱、保温されている。被処理物１の下方には水冷銅る
つぼ６が配設され、るつぼ６内には蒸発物質となる金属
クロム又は金属チタン７が収容されている。容器３の側
壁には雰囲気ガスを導入する窒素ガス導入管９とＨＣＤ
銃１０が設けられ、ＨＣＤ銃１０からのアルゴンガスと
プラズマビームを蒸発物質７に収束する収束コイル８が
設けられている。尚、容器３は図示しない真空ポンプに
連結され減圧可能となっている。
転装置により回転する。保持具４に保持された被処理物
１はその上方に位置するヒータ５により約４００°Ｃに
加熱、保温されている。被処理物１の下方には水冷銅る
つぼ６が配設され、るつぼ６内には蒸発物質となる金属
クロム又は金属チタン７が収容されている。容器３の側
壁には雰囲気ガスを導入する窒素ガス導入管９とＨＣＤ
銃１０が設けられ、ＨＣＤ銃１０からのアルゴンガスと
プラズマビームを蒸発物質７に収束する収束コイル８が
設けられている。尚、容器３は図示しない真空ポンプに
連結され減圧可能となっている。
以上の装置を用いて、被処理物１を約４００″Ｃに昇温
させ、ガス導入管９から窒素ガスを導入して容器３内の
圧力をＩ Ｘ １０−’ｔｏｒｒとし、被処理物１を陰
極として１０分間のスパンタフリーニングを行った後、
るつぼ６内に収容された金属クロム又は金属チタン７を
プラズマビームにより蒸発させ、ガス導入管９より窒素
ガスを容器３内に導入し、容器３内を３ Ｘ １０−”
ｔｏｒｒにして４０分間コーティングを行って、ＴｉＮ
又はＣｒＮからなる窒化層を形成した。
させ、ガス導入管９から窒素ガスを導入して容器３内の
圧力をＩ Ｘ １０−’ｔｏｒｒとし、被処理物１を陰
極として１０分間のスパンタフリーニングを行った後、
るつぼ６内に収容された金属クロム又は金属チタン７を
プラズマビームにより蒸発させ、ガス導入管９より窒素
ガスを容器３内に導入し、容器３内を３ Ｘ １０−”
ｔｏｒｒにして４０分間コーティングを行って、ＴｉＮ
又はＣｒＮからなる窒化層を形成した。
ここで、プラズマビーム出力を約５０ＯＡとし、母材１
には一３０Ｖのバイアス電圧を印加しておいた。
には一３０Ｖのバイアス電圧を印加しておいた。
ここでシールリング本体６は、スプリング１０の付勢力
とクランク室１３内の高圧流体圧により回転軸２′の外
周面２′表面に施行されたセラミック部１７に沿って滑
動してホルダーリング８の内周傾斜面８′と回転軸２′
の外周面２″で形成される楔状空間へ押込まれ、回転軸
２′の回転運動に伴い、その内周面６＃が回転軸の外周
に施行したセラミック表面との間で回転摺動を行う。
とクランク室１３内の高圧流体圧により回転軸２′の外
周面２′表面に施行されたセラミック部１７に沿って滑
動してホルダーリング８の内周傾斜面８′と回転軸２′
の外周面２″で形成される楔状空間へ押込まれ、回転軸
２′の回転運動に伴い、その内周面６＃が回転軸の外周
に施行したセラミック表面との間で回転摺動を行う。
しかし該回転軸２′の外周面２″に施したセラミック膜
は非常に高硬度である為に摩耗もな（、又その表面への
傷付きも起こらない。更にその表面が０．５μ１ＩＩＲ
２のように超精密仕上げが施されているためシールリン
グ本体６の内周面６″の摩耗も少くでき長期間安定して
使用することができる。
は非常に高硬度である為に摩耗もな（、又その表面への
傷付きも起こらない。更にその表面が０．５μ１ＩＩＲ
２のように超精密仕上げが施されているためシールリン
グ本体６の内周面６″の摩耗も少くでき長期間安定して
使用することができる。
（発明の効果）
本発明の実施結果を第４図に示す。
回転軸２′の外周面２″に施行したセラミック膜１７を
ＴｉＮとし該表面仕上げアラサを０．５μ０ＩＲＺとし
た結果、シールリング本体６の内周面６″との回転摺動
部はトレースであ、り回転軸表面の摩耗あるいは傷付き
は全く発生せず、高価な回転軸の交換を防止することが
できる。
ＴｉＮとし該表面仕上げアラサを０．５μ０ＩＲＺとし
た結果、シールリング本体６の内周面６″との回転摺動
部はトレースであ、り回転軸表面の摩耗あるいは傷付き
は全く発生せず、高価な回転軸の交換を防止することが
できる。
第１図は、本発明装置の一実施例を示す要部拡大中央部
分縦断面図、第２図は従来装置の中央縦断面図、第３図
は従来装置によるテスト後の摩耗した回転軸表面の形状
測定結果の図、第４図は本発明装置によるテスト後の回
転軸表面の形状測定結果の図、および第５図はイオンブ
レーティングの装置を示す断面図である。 図中： １−クランクケース ２′・−回転軸 ６・−シールリング本体 ７−ケーシング ８−・・ホルダーリング ９．１〇−押圧装置 １１− ○−リング ７ セラミック膜
分縦断面図、第２図は従来装置の中央縦断面図、第３図
は従来装置によるテスト後の摩耗した回転軸表面の形状
測定結果の図、第４図は本発明装置によるテスト後の回
転軸表面の形状測定結果の図、および第５図はイオンブ
レーティングの装置を示す断面図である。 図中： １−クランクケース ２′・−回転軸 ６・−シールリング本体 ７−ケーシング ８−・・ホルダーリング ９．１〇−押圧装置 １１− ○−リング ７ セラミック膜
Claims (2)
- （１）高圧流体を封入したクランク室を画定するクラン
クケース、該クランクケースに軸支され且つクランク室
内に延出する回転軸、その外周面がシールを介してクラ
ンクケースの内壁面に密封され且つ該クランクケースに
支持されたホルダーリング、該ホルダーリングの内周傾
斜面と対接する外周傾斜面を有し且つ回転軸の外周面に
セラミック膜を介して嵌合する樹脂製のシールリング本
体、該シールリング本体をホルダーリングに押圧させる
装置とを有する高圧流体用回転軸シール装置。 - （２）前記セラミック膜がＴｉＮ又はＣｒＮからなる請
求項（１）の高圧流体用回転軸シール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2042539A JPH03249481A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 高圧流体用回転軸シール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2042539A JPH03249481A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 高圧流体用回転軸シール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03249481A true JPH03249481A (ja) | 1991-11-07 |
Family
ID=12638875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2042539A Pending JPH03249481A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 高圧流体用回転軸シール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03249481A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5826884A (en) * | 1996-07-30 | 1998-10-27 | Caterpillar Inc. | Track joint sealing assembly for sealing a track joint having ceramic and elastomeric seal portions |
| US6102408A (en) * | 1997-09-03 | 2000-08-15 | Caterpillar Inc. | Track link assembly having a resiliently bonded protectively coated seal member and associated method for maintaining a track link assembly |
| EP1353096A1 (de) * | 2002-04-08 | 2003-10-15 | Hammelmann Maschinenfabrik GmbH | Dichtungseinrichtung |
| US6666457B2 (en) * | 2000-08-10 | 2003-12-23 | Hans Georg Genser | Sealing device for sealing a cavity rotatable about a rotation axis |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP2042539A patent/JPH03249481A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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