JPH04125364A - スターリングサイクル用軸封装置 - Google Patents
スターリングサイクル用軸封装置Info
- Publication number
- JPH04125364A JPH04125364A JP24627690A JP24627690A JPH04125364A JP H04125364 A JPH04125364 A JP H04125364A JP 24627690 A JP24627690 A JP 24627690A JP 24627690 A JP24627690 A JP 24627690A JP H04125364 A JPH04125364 A JP H04125364A
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- Japan
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- end surface
- sealing end
- ring
- seat ring
- crankcase
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 14
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/0535—Seals or sealing arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Mechanical Sealing (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、あるいは、圧縮機等のクランク室内の高圧流体
をシールする軸封装置に関する。
冷凍機、あるいは、圧縮機等のクランク室内の高圧流体
をシールする軸封装置に関する。
（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
ンクある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
膨張室とを有する閉ガス回路から導入された高圧作動ガ
スを封入する。このクランクケース内から機関外部への
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
ンクある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
膨張室とを有する閉ガス回路から導入された高圧作動ガ
スを封入する。このクランクケース内から機関外部への
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図を参照して、クランクケース内の従来より使用さ
れているシール機構を説明する、クランクケース１内の
クランク室１３には、作動ピストン（図示なし）に連結
されたガイドピストン４が往復動自在に装着され、この
ガイドピストン４を回転シャフト２′と一体のクランク
シャフト２にコンロッド３を用いて連結する。
れているシール機構を説明する、クランクケース１内の
クランク室１３には、作動ピストン（図示なし）に連結
されたガイドピストン４が往復動自在に装着され、この
ガイドピストン４を回転シャフト２′と一体のクランク
シャフト２にコンロッド３を用いて連結する。
クランクケース１より側方に延出し且つ、その内部に回
転シャフト２′を納めるクランクケース１の一部となる
シールハウジング１５２の内周部にはうけ金１４９と、
合成ゴム製または樹脂製などの緩衝リング１４３を介し
て、シートリング１４１が装着されており、該シートリ
ングはシールハウジング１５２に圧入したノック１５０
をシートリング１４１に設けた溝内に挿入することによ
りシートリング１４１の回転が防止される。
転シャフト２′を納めるクランクケース１の一部となる
シールハウジング１５２の内周部にはうけ金１４９と、
合成ゴム製または樹脂製などの緩衝リング１４３を介し
て、シートリング１４１が装着されており、該シートリ
ングはシールハウジング１５２に圧入したノック１５０
をシートリング１４１に設けた溝内に挿入することによ
りシートリング１４１の回転が防止される。
又、シートリング１４１の内方の従動リング１４２は、
パツキン１４４とバックアップリング１４８を介して、
回転シャフト２′の外周部には接触せず、軸方向には動
くことができるように回転シャフト２′にはめである。
パツキン１４４とバックアップリング１４８を介して、
回転シャフト２′の外周部には接触せず、軸方向には動
くことができるように回転シャフト２′にはめである。
この従動リング１４２は該パツキン１４４によって緩衝
的にシャフトに支持される。
的にシャフトに支持される。
コンプレッションリング１４６はパツキン１４４の側部
に接触させ、ストッパー１４７は回転シャフト２′には
め、押しねじ１５１によりこの回転シャフトと固定して
あり、このストッパーとコンプレッションリングとの間
にはスプリング１４５が装着される。
に接触させ、ストッパー１４７は回転シャフト２′には
め、押しねじ１５１によりこの回転シャフトと固定して
あり、このストッパーとコンプレッションリングとの間
にはスプリング１４５が装着される。
更に、従動リング１４２とストッパー１４７はかみ合い
、これらの間の相対回転は防止されるが、軸方向は動く
ことを可能である。シートリング１４１の側端面と従動
リング１４２の側端面はラッピングにより表面アラサを
小さくし、平坦度を高度に保たれる。いわゆる高精度に
仕上げられる。
、これらの間の相対回転は防止されるが、軸方向は動く
ことを可能である。シートリング１４１の側端面と従動
リング１４２の側端面はラッピングにより表面アラサを
小さくし、平坦度を高度に保たれる。いわゆる高精度に
仕上げられる。
該、側端面同志を密接させて、密封端面を構成し、スプ
リングの弾発力によって、接触圧力が強められる。
リングの弾発力によって、接触圧力が強められる。
シャフトが回転するとストッパーはこのシャフトと共に
回転し、更に、従動リングを回転させる。
回転し、更に、従動リングを回転させる。
もちろんパツキン、コンプレッションリング、スプリン
グも回転する。但しシートリングは回転しないから、密
封端面での摺動となり、該、摩擦によって摩耗すると、
スプリングの弾発力により従動リングがシートリングの
方へ押し進められる構造となっている。即ち、メカニカ
ルシールが採用される。
グも回転する。但しシートリングは回転しないから、密
封端面での摺動となり、該、摩擦によって摩耗すると、
スプリングの弾発力により従動リングがシートリングの
方へ押し進められる構造となっている。即ち、メカニカ
ルシールが採用される。
（本発明が解決しようとする課Ｂ）
このようなメカニカルシールで高圧流体をシールする場
合は、シートリングや従動リングの摺動材料にはカーボ
ンや超硬合金あるいはセラミック等の難加工材を使用し
、又該摺動面は前記のようにランピングやポリシング等
の超仕上げで高精度に仕上げなければならない。
合は、シートリングや従動リングの摺動材料にはカーボ
ンや超硬合金あるいはセラミック等の難加工材を使用し
、又該摺動面は前記のようにランピングやポリシング等
の超仕上げで高精度に仕上げなければならない。
しかし、それにもかかわらず、シートリングと従動リン
グの摺動により発生する摩擦熱により、第３図に示すよ
うな従動リングの熱変形が生じ、高圧流体が直接作用す
る、密封端面の外周側に若干のすきまが生じ、高圧油室
１２内の高圧流体が機関外部へ漏れるという問題点があ
った。
グの摺動により発生する摩擦熱により、第３図に示すよ
うな従動リングの熱変形が生じ、高圧流体が直接作用す
る、密封端面の外周側に若干のすきまが生じ、高圧油室
１２内の高圧流体が機関外部へ漏れるという問題点があ
った。
それ故に、本発明は、前記メカニカルシールの持つ問題
点を解決し、できるだけ安いコストで確実に機関外部へ
の漏れを防（ことができる軸封装置を提供することを解
決すべき課題とする。
点を解決し、できるだけ安いコストで確実に機関外部へ
の漏れを防（ことができる軸封装置を提供することを解
決すべき課題とする。
（課題を解決するための手段とその作用）本発明は、前
述した課題を解決するために、基本的には、従動リング
の密封端面の肉厚を薄肉構造とさせる技術的手段を用い
る。
述した課題を解決するために、基本的には、従動リング
の密封端面の肉厚を薄肉構造とさせる技術的手段を用い
る。
この手段の採用は、該従動リング本体に高圧流体が作用
した時に、該密封端面が撓み、高圧流体が直接作用する
摺動端面の外周側で強く接触し、更に摺動時の摩擦発熱
による前記熱変形が最大になっても面接触が可能な撓み
量が得られる。
した時に、該密封端面が撓み、高圧流体が直接作用する
摺動端面の外周側で強く接触し、更に摺動時の摩擦発熱
による前記熱変形が最大になっても面接触が可能な撓み
量が得られる。
（実施例）
本発明に拘る軸封装置の一例の基本構成は、第２図を参
照して既に説明したので、ここではその構造説明を省略
し、本発明の要旨の一例について述べる。以下に本発明
の実施例を図面を参照しながら説明する。
照して既に説明したので、ここではその構造説明を省略
し、本発明の要旨の一例について述べる。以下に本発明
の実施例を図面を参照しながら説明する。
従来より使用されてきた回転軸の軸封装置であるメカニ
カルシールの従動リング１４２を第１図に示すように、
該内周側に溝１５３を刻設し、薄肉密封端面１４２′を
形成する。該薄肉密封端面の厚さは１．０圓〜３．０鵬
とし、前記内周側の溝１５３の深さはシートリング１４
１の密封端面の最外径と路間−径となるように掘り込ん
だ。即ち、シートリング１４１の密封端面と接触する面
は全面薄肉に設定されている。
カルシールの従動リング１４２を第１図に示すように、
該内周側に溝１５３を刻設し、薄肉密封端面１４２′を
形成する。該薄肉密封端面の厚さは１．０圓〜３．０鵬
とし、前記内周側の溝１５３の深さはシートリング１４
１の密封端面の最外径と路間−径となるように掘り込ん
だ。即ち、シートリング１４１の密封端面と接触する面
は全面薄肉に設定されている。
従動リングに作用する高圧流体による接触面圧を５０ｋ
ｇ／ｃｄとし、回転数１５０Ｏｒｐｍでシール性能試験
を行うと、厚さ１．０ ｍの密封端面１４２′は座屈変
形をし、シール性能が悪化、又、厚さ３．０ｍの密封端
面１４２′は同じくシール性能が悪化、テスト后の摺動
面を観察すると該従動リングの密封端面の内周側の摺動
跡が強い為第３図に示すような熱変形をしていたものと
推定できる。しかし厚さ２．０ｍの密封端面１４２′の
従動リングを使用したものは、高圧油室１２よりの高圧
流体の漏れは完全に防止することができた。即ち、第３
図に示す如き、摺動時の摩擦発熱による熱変形が発生し
ても、該従動リングの密封端面の肉厚を適正寸法に設定
することで、前記密封端面が撓み、高圧流体が直接作用
する密封端面の外周側でのシートリングとの接触圧力を
高く維持できるのでシール効果を高める。
ｇ／ｃｄとし、回転数１５０Ｏｒｐｍでシール性能試験
を行うと、厚さ１．０ ｍの密封端面１４２′は座屈変
形をし、シール性能が悪化、又、厚さ３．０ｍの密封端
面１４２′は同じくシール性能が悪化、テスト后の摺動
面を観察すると該従動リングの密封端面の内周側の摺動
跡が強い為第３図に示すような熱変形をしていたものと
推定できる。しかし厚さ２．０ｍの密封端面１４２′の
従動リングを使用したものは、高圧油室１２よりの高圧
流体の漏れは完全に防止することができた。即ち、第３
図に示す如き、摺動時の摩擦発熱による熱変形が発生し
ても、該従動リングの密封端面の肉厚を適正寸法に設定
することで、前記密封端面が撓み、高圧流体が直接作用
する密封端面の外周側でのシートリングとの接触圧力を
高く維持できるのでシール効果を高める。
（効 果）
本発明では従動リング１４２の密封端面１４２′を薄肉
に設定し、該密封端面の撓みを利用することで、高圧流
体が直接作用する密封端面の外周側の接触圧を高めるこ
とができるのでシール効果が高い。
に設定し、該密封端面の撓みを利用することで、高圧流
体が直接作用する密封端面の外周側の接触圧を高めるこ
とができるのでシール効果が高い。
第１図は、本発明の軸封装置の要部断面図、第２図は従
来の回転軸シール装置を装着した駆動部の断面図、第３
図は従来の軸封装置の摺動時の要部断面図である。 図中： １・・・クランクケース、２・・・クランクシャフト、
２′一回転シャフト、１４１・−シートリング、１４２
−ｍ−従動リング、１４２′・−・薄肉密封端部筒 図
来の回転軸シール装置を装着した駆動部の断面図、第３
図は従来の軸封装置の摺動時の要部断面図である。 図中： １・・・クランクケース、２・・・クランクシャフト、
２′一回転シャフト、１４１・−シートリング、１４２
−ｍ−従動リング、１４２′・−・薄肉密封端部筒 図
Claims (3)
- （１）高圧流体を封入したスターリングサイクル用クラ
ンク室を画定するクランクケース、該クランクケースに
軸支されるクランクシャフトと一体の回転軸、その外周
面がＯ−リング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シートリング、
該シートリングの密封端面と対接し且つ摺動面を形成す
る他の密封端面を持ち、回転軸と共に回転運動をする従
動リングを有するスターリングサイクル用軸封装置にお
いて、該従動リングの密封端面の肉厚が薄肉構造となっ
ているスターリングサイクル用軸封装置。 - （２）該密封端面の表面が摺動時中央に凹状となってい
る請求項（１）の軸封装置。 - （３）該密封端面に近接して環状の溝を有する請求項（
１）の軸封装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24627690A JPH04125364A (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | スターリングサイクル用軸封装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24627690A JPH04125364A (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | スターリングサイクル用軸封装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04125364A true JPH04125364A (ja) | 1992-04-24 |
Family
ID=17146132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24627690A Pending JPH04125364A (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | スターリングサイクル用軸封装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04125364A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001084025A1 (fr) * | 2000-05-02 | 2001-11-08 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Mecanisme d'etancheite d'arbre de compresseur par joint mecanique |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP24627690A patent/JPH04125364A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001084025A1 (fr) * | 2000-05-02 | 2001-11-08 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Mecanisme d'etancheite d'arbre de compresseur par joint mecanique |
| US6688602B2 (en) | 2000-05-02 | 2004-02-10 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Shaft sealing mechanism of compressor with mechanical seal |
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