JPH04116680U - 往復式圧縮機のピストン棒軸封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 個々のパッキンを有効に利用し、全体として
パッキン寿命を長くすることを可能とする。 【構成】 高圧空間１と低圧空間２とを仕切る隔壁３を
貫通させたピストン棒４の軸方向に沿って並設した複数
のパッキン５をピストン棒４と隔壁３との間に介在させ
た往復式圧縮機のピストン棒軸封装置において、パッキ
ン５同志の間にあって、ピストン棒４の周囲の空間７の
各々に別個に通じるガス抜き流路６ａ，６ｂ，６ｃ，６
ｄと各ガス抜き流路毎に流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃ，
８ｄと上記各空間７と各流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃ，
８ｄとの間の各ガス抜き流路６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの
圧力を検出する圧力検出手段９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと
を設けて形成してある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、複数のパッキンを並設した往復式圧縮機のピストン棒軸封装置に関 するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、図６に示すように高圧空間１と低圧空間２とを仕切る隔壁３を貫通させ たピストン棒４の軸方向に沿って並設した複数のパッキン５を、ピストン棒４と 隔壁３との間に介在させたピストン棒軸封装置が公知である。 一般に、この種の装置では高圧空間１と低圧空間２の圧力差が大きい程、パッ キン５の数を多くして、各パッキン５当りの圧力差負荷の軽減が図られる。 また、ピストン棒４とパッキン５とはお互いに相対的に摺動し乍ら、高圧側か ら低圧側へと微量のガス漏れを許容する構造となっている。 このため、図６に示す装置では中間段のパッキン間の空間を軸封装置外、例え ば高圧空間１に至るガス吸込流路に連通させる一つのガス抜き流路６を設けて高 圧空間１のガスが低圧空間２に漏れるのを防ぐように形成してある。

【０００３】 さらに、図７〜図１０に示すように、ピストン棒４とパッキン５との間の摺動 部を冷却するようにした装置が提案されている。なお、図７〜図１０において図 ６と互いに共通する部分には、同一番号を付して説明を省略する。 ピストン棒４とパッキン５との間では、摺動摩擦により発熱し、この熱がパッ キン５を熱変形させ、その摩耗を早めたりするので、この熱をできる限り取除く 必要がある。 このため、図７に示す装置では、隔壁３のパッキンケース１１の周囲の部分に 冷却水、または冷却油を流すようにした冷却用ジャケット３１が設けてあり、図 ８に示す装置では、パッキンケース１１に冷却用ジャケット３１が設けてある。

【０００４】 また、図９に示す装置では、パッキンケース１１の周囲にジャケットカバー３ ２を設けて、パッキンケース１１とジャケットカバー３２との間に冷却用ジャケ ット３１を形成してある。 さらに、図１０に示す装置では、ピストン棒４内に油穴２４を穿設して、この 油穴３３内に冷却用油を流すことによってピストン棒４自体を油によって冷却す るようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上述のように、図６に示す装置では、ガス抜き流路６によるガス抜き位置の高 圧側に複数、図示する例では４個のパッキン５が設けられている場合、このガス 抜き位置の高圧側であって、これに最も近いパッキン５の摩耗，消耗が早く、こ のパッキン５のみが軸封装置に作用する圧力差負荷を略全面的に受持つことが本 考案者による種々の実験の結果見出された。 このため、この装置ではパッキン交換は全てのパッキン５が摩耗等していない 場合になされることが多く、無駄が多く、結果的にパッキン寿命は短くなるとい う問題があった。

【０００６】 また、図７〜図９に示す装置のいずれにおいても、ピストン棒４とパッキン５ の摺動部を間接的に冷却するようにしたものに過ぎず、上記摺動部での熱を十分 に取去ることはできない。このため、パッキン５の摩耗が早く、また、ピストン 棒４とパッキン５との摺動部にパッキン摩耗粉の付着と堆積を起こし易く、パッ キンの損傷を招き、その寿命が短くなるという問題がある。 さらに、これらの装置では、冷却用ジャケット１３を設けるために、パッキン ケース１１の加工が複雑になったり、軸直角方向（軸の半径方向）に大きなスペ ースを必要とし、このため圧縮機のシリンダを大きくしなければならないという 問題がある。 同じく、図１０に示す装置においても図７〜図９に示す装置よりは冷却効果が 良くなると考えられるが、上記摺動部を直接的に冷却するようにしたものでなく 、同様の問題が生じる。 また、細長いピストン棒４に小径の長い穴加工が必要となり、加工が難しい他 、ピストン棒４は重要な強度部材であるから、油穴３３はその強度低下を招くこ とになり、好ましくないという問題がある。 本考案は、斯る従来の問題点を課題としてなされたもので、個々のパッキンを 有効に利用し、またパッキンとピストン棒の摺動部で発生した熱を効率よく取除 き、全体としてパッキン寿命を長くすることを可能とした往復式圧縮機のピスト ン棒軸封装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、第１考案は、高圧空間と低圧空間とを仕切る隔壁 を貫通させたピストン棒の軸方向に沿って並設し、上記ピストン棒と上記隔壁と の間に介在させた複数のパッキンと、このパッキン同志の間にあって、上記ピス トン棒の周囲の空間の各々に別個に通じるガス抜き流路と、上記各ガス抜き流路 毎に設けた流路開閉弁と、上記各空間と各流路開閉弁との間の各ガス抜き流路の 圧力を検出する圧力検出手段とから形成した。

【０００８】 また、第２考案は、高圧空間と低圧空間とを仕切る隔壁を貫通させたピストン 棒の軸方向に沿って並設し、上記ピストン棒と上記隔壁との間に介在させた複数 のパッキンと、上記ピストン棒が貫通し、上記パッキンをパッキンケースととも にこのピストン棒と上記隔壁との間に固定する押えフランジと、この押えフラン ジとこれに隣接する上記パッキンケースの両者のうち、少なくとも押えフランジ と上記ピストン棒との間に設けた環状の冷却用ジャケットとから形成したことを 特徴とする往復式圧縮機のピストン棒軸封装置。 さらに、第３考案は、上記冷却用ジャケット内に流す冷却剤を循環使用可能 に形成した。

【０００９】

【作用】

上記第１考案のように構成することにより、ガス抜き位置を任意に変更して、 所望のパッキンに圧力差負荷を受持たせ、かつそのパッキンの異常を検出できる ようになる。 また、第２考案のように構成することにより、ピストン棒を直接冷却してその 温度上昇を抑え、パッキンの摺動部で発生した熱は効率よくピストン棒によって 取除かれるようになる。 さらに、第３考案のように構成することにより、第２考案における上記作用に 加えて、冷却剤を使い捨てることなく、有効利用できるようになる。

【００１０】

【実施例】

次に、第１考案の一実施例を図面にしたがって説明する。 図１は、第１考案の第１実施例に係る往復式圧縮機のピストン棒軸封装置を示 し、図６に示す装置と同様、高圧空間１，低圧空間２，隔壁３，ピストン棒４， パッキン５が設けてある。 さらに、本実施例では高圧側から２段目以降のパッキン５同志の間にあって、 ピストン棒４の周囲の空間７の各々に別個に通じるガス抜き流路６ａ，６ｂ，６ ｃ，６ｄと、各ガス抜き流路毎に流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、上記各 空間７と各流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄとの間の各ガス抜き流路６ａ，６ ｂ，６ｃ，６ｄの圧力を検出する圧力検出手段９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄとが設け てある。各ガス抜き流路６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃ ，８ｄの反圧力検出手段側で合流して１本の流路１０となり、その先はガスの種 類により異なり、即ち毒性ガス，可燃性ガス，高価なガス，爆発性ガス，嗅気ガ スか否かにより異なり、例えば高圧空間１に至るガス吸込流路に連通するか、煙 突により高所に至る等、適宜処理場所に通じている。

【００１１】 次に、上記構成からなる装置の使用方法の一例について説明する。 パッキン５の全てが正常である場合には、最も高圧側に位置する流路開閉弁８ ａのみを開いて、他の流路開閉弁８ｂ，８ｃ，８ｄを閉じておく。これにより、 最も高圧側のガス抜き流路６ａのみが働き、この流路に直接連通する空間７の高 圧側に隣接する２段目のパッキン５が主として圧力差負荷を受ける。例えば、高 圧空間１の圧力をＰ_C，ガス抜き流路６ａの出口圧力をＰ_Oとした場合、２段目の パッキン５には略（Ｐ_C−Ｐ_O）の差圧が作用する。そして、時間が経過するにつ れてこのパッキン５が摩耗等して軸封機能を失えば上記差圧は零に近づいてゆく ため、圧力検出手段９ａの指示値が次第に高圧側圧力Ｐ_Cに近づき、略等しくな るのを監視することにより上記摩耗等が明らかになる。

【００１２】 このようにして、２段目のパッキン５の摩耗等が明らかになると、流路開閉弁 ８ａを閉じて、ガス抜き流路６ａからの漏れガスの流出を止めて、流路開閉弁８ ｂを開く。この結果、３段目のパッキン５が上述した圧力差負荷を受けるように なり、圧力検出手段９ｂによりその摩耗等が明らかにされる。 以後、上記同様の操作を繰り返すことにより４段目，５段目のパッキン５の摩 耗等が明らかにされる。 なお、第１考案に係る軸封装置の使用方法は、上記のように高圧側から順番に 開くようにするものに限定するものでなく、その他状況に応じて流路開閉弁８ａ ，８ｂ，８ｃ，８ｄを開く順番を任意に変更してもよい。

【００１３】 図２は、第１考案の第２実施例に係る往復式圧縮機のピストン棒軸封装置を示 し、図１に示す軸封装置とは流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの反圧力検出手 段側の流路構成を除き、他は実質的に同一であり、互いに対応する部分には同一 番号を付して説明を省略する。 この軸封装置では、高圧側の流路開閉弁８ａ，８ｂの反圧力検出手段側で１本 の流路１０ａに、また低圧側の流路開閉弁８ｃ，８ｄの反圧力検出手段側で１本 の流路１０ｂに合流させて、高圧側，低圧側の流路１０ａ，１０ｂに分けて形成 してある。 そして、斯る構成により高圧側の流路開閉弁８ａ，８ｂのいずれかと、低圧側 の流路開閉弁８ｃ，８ｄのいずれかを同時に開いて、対応する２本のガス抜き流 路６ａまたは６ｂと、６ｃまたは６ｄとを他方への漏れガスの流入を生ずること なく同時に働かせることを可能としたものである。

【００１４】 なお、通常高圧空間１に最も近い１段目のパッキン５は、他の２段目以降のパ ッキン５とは異なり高圧ガスを荒止め軸封するものである故、上記各実施例では １，２段目のパッキン５同志の空間に連通するガス抜き流路を設けていないもの を示したが、図１，図２において二点鎖線にて示すようにこの空間にも上記同様 にここに連通するガス抜き流路を設けてもよい。 また、第１考案はパッキン，ガス抜き流路数を上記実施例に限定するものでな く、流路の合流のさせ方も上記実施例に限定するものではない。

【００１５】 図３は第２考案の第１実施例，図４は第２考案の第２実施例に係るピストン棒 軸封装置を示し、図１に示す軸封装置と互いに共通する部分には同一番号を付し て説明を省略する。 まず図３に示す装置は、パッキン５をパッキンケース１１とともに、ピストン 棒４とシリンダ内の隔壁３との間に固定する押えフランジ１２とピストン棒４と の間に環状の冷却用ジャケット１３を設けて形成したものである。そして、この 冷却用ジャケット１３の下方および上方にこれに通じる冷却剤流入路１４，冷却 剤流出路１５を設けて冷却用ジャケット１３内に冷却水、或は冷却油等の液体を 流してピストン棒４のパッキン５との摺動部で生じた熱を直接的に取除き、これ を冷却するようになっている。

【００１６】 また、冷却用ジャケット１３の両側には圧縮機の運転中に生じるピストン棒４ の微小な軸振れ（軸直角方向の動き）に追従させ得るように柔軟性，自在性を有 する例えばオイルシール，Ｏ−リング，スリッパシール，コイルパッキン材等の 軸封材料を使用した漏れ止めパッキン１６を設けて冷却用ジャケット１３からの 冷却剤のもれを防止してある。 さらに、パッキン５間の空間部に連通させて流路１７，１８が設けてあり、流 路１７により図中右側、即ちシリンダ側のパッキン１６から漏れ出た微量の冷却 剤をシリンダに至らせることなく機外に排出し、流路１８によりシリンダ側から 漏れ出た微量のガスを機外に排出するように形成してある。 なお、冷却ジャケット１３内の冷却剤は上記冷却の他にピストン棒４の表面に 付着しているパッキン５の摩耗粉も機外に排出する働きをする。

【００１７】 シリンダ内圧力を所定圧力として、実機テストを行った結果、ピストン棒４の 摺動面温度は図７〜図９に示す構造を採用すると約２００℃以上となるのに対し て、本実施例によれば約４０℃以下になること、およびパッキン寿命が図７〜図 ９に示すものでは３〜１０日間であったのに対して、本実施例では６カ月以上に なり、延命効果が明確に表れた。 図４に示す装置は、冷却用ジャケット１３を押えフランジ１２からパッキンケ ース１１にまで至らせて、冷却剤に直接接触するピストン棒４の摺動面の面積を 広くすることにより冷却効果を高めるようにした点を除き、他は図３に示す装置 と実質的に同一である。

【００１８】 ついで、図５は第３考案に係るピストン棒軸封装置の冷却剤流路系統のみを示 したもので、軸封装置本体部は図３、或は図４１に示す軸封装置と実質的に同一 であり、装置本体部の説明は省略する。 図中Ａは図３、或は図４中の冷却剤流入路１４に、またＢは同じく冷却剤流出 路１５に通じ、冷却剤を溜めるタンク２１からポンプ２２，クーラ２３，フィル タ２４を介して冷却剤流入路１４に通じる流路２５と、冷却剤流出路１５から続 く流路２６とを設けて形成してある。 そして、流路２５より冷却剤流入路１４にクーラ２３により冷却して、かつフ ィルタ２４により濾過した冷却剤をポンプ２２により送り、ピストン棒４を冷却 した冷却剤を冷却剤流出路１５から流路２６を経てタンク２１に回収して冷却剤 を循環使用するように形成してある。

【００１９】

【考案の効果】

以上の説明より明らかなように、第１考案によれば、高圧空間と低圧空間とを 仕切る隔壁を貫通させたピストン棒の軸方向に沿って並設し、上記ピストン棒と 上記隔壁との間に介在させた複数のパッキンと、このパッキン同志の間にあって 、上記ピストン棒の周囲の空間の各々に別個に通じるガス抜き流路と、上記各ガ ス抜き流路毎に設けた流路開閉弁と、上記各空間と各流路開閉弁との間の各ガス 抜き流路の圧力を検出する圧力検出手段とから形成してある。 このため、ガス抜き位置を任意に変更して、所望のパッキンに圧力差負荷を作 用させて、かつそのパッキンの異常を検出できるようになる結果、個々のパッキ ンを有効に使用でき、全体としてパッキン寿命を延ばすことが可能になるという 効果を奏する。 また、第２考案は、高圧空間と低圧空間とを仕切る隔壁を貫通させたピストン 棒の軸方向に沿って並設し、上記ピストン棒と上記隔壁との間に介在させた複数 のパッキンと、上記ピストン棒が貫通し、上記パッキンをパッキンケースととも にこのピストン棒と上記隔壁との間に固定する押えフランジと、この押えフラン ジとこれに隣接する上記パッキンケースの両者のうち、少なくとも押えフランジ と上記ピストン棒との間に設けた環状の冷却用ジャケットとから形成してある。 このため、ピストン棒を直接冷却してその温度上昇を抑え、パッキンの摺動部 で発生した熱は効率よくピストン棒，冷却剤によって取除かれ、この結果ピスト ン棒の曲がりがなくなり、ピストン棒自体の摩耗損傷防止にも有効であり、かつ パッキンの熱変形や摩耗が低減される他、冷却剤によりパッキンの摩耗粉を機外 に排出され、ピストン棒表面やパッキンケース内での摩耗粉の堆積によるパッキ ンの損傷が少なくなりパッキン寿命を延ばすこと、およびピストン棒の軸封機能 の低下防止が可能になり、従来のピストン棒に加工を施す必要もないという効果 を奏する。 さらに、第３考案は、上記冷却用ジャケット内に流す冷却剤を循環使用可能 に形成した。 このため、第２考案による上記効果に加えて、冷却剤を使い捨てることなく、 有効利用できるようになり、経済的な圧縮機運転が可能になるという効果を奏す る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１考案の第１実施例に係る軸封装置の断面
図である。

【図２】 第１考案の第２実施例に係る軸封装置の断面
図である。

【図３】 第２考案の第１実施例に係る軸封装置の断面
図である。

【図４】 第２考案の第２実施例に係る軸封装置の断面
図である。

【図５】 第３考案に係る軸封装置の冷却剤循環冷却装
置の循環系統図である。

【図６】 従来の軸封装置の断面図である。

【図７】 従来の軸封装置の断面図である。

【図８】 従来の軸封装置の断面図である。

【図９】 従来の軸封装置の断面図である。

【図１０】 従来の軸封装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 高圧空間 ２ 低圧空間 ３ 隔壁 ４ ピストン棒 ５ パッキン ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ ガス抜き流路 ７ 空間 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 流路開閉弁 ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 圧力検出手段 ２０ 冷却剤循環冷却装置

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧空間と低圧空間とを仕切る隔壁を貫
   通させたピストン棒の軸方向に沿って並設し、上記ピス
   トン棒と上記隔壁との間に介在させた複数のパッキン
   と、このパッキン同志の間にあって、上記ピストン棒の
   周囲の空間の各々に別個に通じるガス抜き流路と、上記
   各ガス抜き流路毎に設けた流路開閉弁と、上記各空間と
   各流路開閉弁との間の各ガス抜き流路の圧力を検出する
   圧力検出手段とから形成したことを特徴とする往復式圧
   縮機のピストン棒軸封装置。
2. 【請求項２】 高圧空間と低圧空間とを仕切る隔壁を貫
   通させたピストン棒の軸方向に沿って並設し、上記ピス
   トン棒と上記隔壁との間に介在させた複数のパッキン
   と、上記ピストン棒が貫通し、上記パッキンをパッキン
   ケースとともにこのピストン棒と上記隔壁との間に固定
   する押えフランジと、この押えフランジとこれに隣接す
   る上記パッキンケースの両者のうち、少なくとも押えフ
   ランジと上記ピストン棒との間に設けた環状の冷却用ジ
   ャケットとから形成したことを特徴とする往復式圧縮機
   のピストン棒軸封装置。
3. 【請求項３】 上記冷却用ジャケット内に流す冷却剤を
   循環使用可能に形成したことを特徴とする請求項２に記
   載の往復式圧縮機のピストン棒軸封装置。