JPH04327063A - Piston ring device - Google Patents

Piston ring device

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Publication number
JPH04327063A
JPH04327063A JP11904291A JP11904291A JPH04327063A JP H04327063 A JPH04327063 A JP H04327063A JP 11904291 A JP11904291 A JP 11904291A JP 11904291 A JP11904291 A JP 11904291A JP H04327063 A JPH04327063 A JP H04327063A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston ring
piston
pressure side
ring device
ring
Prior art date
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Pending
Application number
JP11904291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Wada
和田良昭
Koichiro Kasahara
笠原浩一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04327063A publication Critical patent/JPH04327063A/en
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

PURPOSE:To keep the sliding characteristic of a piston ring and prevent the stepped deformation of the low pressure side which is a side surface opposite to a compression chamber side of a piston. CONSTITUTION:A piston ring operation 31 is formed of two piston rings different in material, and of the two piston rings, a tetrafluoroethylene resin piston ring 33 is disposed on the high pressure side, and a thermosetting resin piston ring 32 is disposed on the low pressure side.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、ピストンリング装置に
関するもので、より詳しくは、ピストンの外周面に刻設
されたリング溝内に装着され、ピストン外周面とシリン
ダー内壁面との間のピストンクリアランス部の気密を保
持するためのピストンリング装置に関するものである。 本発明の装置は、内燃機関、圧縮機、液体圧シリンダー
、或いはスターリングエンジンや冷凍機等の所謂往復動
機械、更に油圧用回転軸シールリング等に適用される。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a piston ring device, and more specifically, the present invention relates to a piston ring device, and more specifically, the piston ring device is installed in a ring groove carved on the outer circumferential surface of a piston, and is mounted between the piston outer circumferential surface and the inner wall surface of the cylinder. The present invention relates to a piston ring device for keeping a clearance part airtight. The device of the present invention is applied to internal combustion engines, compressors, hydraulic cylinders, so-called reciprocating machines such as Stirling engines and refrigerators, as well as hydraulic rotary shaft seal rings and the like.

【0002】0002

【従来の技術】従来、一般に利用されている往復動圧縮
機の一例として、図3に示されるものがすでに提案され
ている。この往復動圧縮機10に於いては、モーター等
の動力源の回転軸に固定されたクランク11にベアリン
グ12を介してコンロッド13の下端部が装着され、コ
ンロッド13の上端部はピストンピン14を介してピス
トン15に回動自在に装着される。ピストン15の外周
面にはリング溝16、17が刻設され、該リング溝16
にはピストン15とシリンダー18との間の金属接触を
防止するためにライダーリング19が装着される。一方
、リング溝内17には、ピストン15の往復運動に伴い
、ピストン15の外周面とシリンダー18の内壁面との
間の所謂ピストンクリアランス部の気密を保持するため
に、ピストンリング20が装着される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an example of a reciprocating compressor commonly used, the one shown in FIG. 3 has already been proposed. In this reciprocating compressor 10, a lower end of a connecting rod 13 is attached to a crank 11 fixed to a rotating shaft of a power source such as a motor via a bearing 12, and a piston pin 14 is attached to an upper end of the connecting rod 13. The piston 15 is rotatably attached to the piston 15 via the piston 15. Ring grooves 16 and 17 are carved on the outer peripheral surface of the piston 15.
A rider ring 19 is attached to the piston 15 to prevent metal contact between the piston 15 and the cylinder 18. On the other hand, a piston ring 20 is installed in the ring groove 17 in order to keep the so-called piston clearance area between the outer peripheral surface of the piston 15 and the inner wall surface of the cylinder 18 airtight as the piston 15 reciprocates. Ru.

【0003】該ピストンリング20は、図2に示される
様に、断面略矩形状を成し、シリンダー18の内壁面と
摺動する外周面と反対の内周面側より鋼製の張りリング
21により、ピストンリング20がシリンダー18の内
壁面に押圧される簡単な構造のものが一般的に採用され
ている。
As shown in FIG. 2, the piston ring 20 has a substantially rectangular cross section, and a tension ring 21 made of steel is inserted from the inner peripheral surface side opposite to the outer peripheral surface that slides on the inner wall surface of the cylinder 18. Therefore, a simple structure in which the piston ring 20 is pressed against the inner wall surface of the cylinder 18 is generally adopted.

【0004】ピストン15の吸入行程のときには、即ち
ピストン15の下降時には、圧縮室22内に生じる負圧
力により、吸入弁23が開き吸入管24より大気が吸い
込まれる。
During the suction stroke of the piston 15, that is, when the piston 15 descends, the suction valve 23 opens due to the negative pressure generated in the compression chamber 22, and atmospheric air is sucked in through the suction pipe 24.

【0005】そしてピストン15の圧縮行程のときには
、即ちピストン15の上昇時には、圧縮室22内で圧縮
された空気圧により、排気弁25が開き排気管26を通
って空気圧が通常タンク(図示せず)に貯蔵される。
During the compression stroke of the piston 15, that is, when the piston 15 moves upward, the air pressure compressed within the compression chamber 22 causes the exhaust valve 25 to open and the air pressure to pass through the exhaust pipe 26 to the normal tank (not shown). stored in

【0006】しかしながら、上述構造の従来の圧縮機、
特に潤滑油を使用しない圧縮機に於いては、ピストンリ
ング20は、自己潤滑性に優れた四フッ化エチレン樹脂
をベースに、強度および耐摩耗性の向上を目的としてカ
ーボンやガラス繊維等の充填材を混合した所謂樹脂リン
グが一般に採用されている。この様な無潤滑圧縮機を長
時間運転すると、ピストンリング20は、シリンダー1
8の内壁面との摺動発熱や圧縮熱等により、その材料強
度が著しく低下する。
However, the conventional compressor having the above structure,
In particular, in compressors that do not use lubricating oil, the piston ring 20 is made of polytetrafluoroethylene resin with excellent self-lubricating properties, and is filled with carbon, glass fiber, etc. to improve strength and wear resistance. A so-called resin ring made of a mixture of materials is generally used. When such a non-lubricated compressor is operated for a long time, the piston ring 20
Due to the heat generated by sliding with the inner wall surface of 8, the heat of compression, etc., the material strength is significantly reduced.

【0007】その為、ピストンリング20は、ピストン
クリアランス部27へはみ出し変形し、圧縮室22内の
圧力の作用で、ピストンリング20のクランクケース側
への倒れ変形等が発生する。その結果、図2に示す破線
の形状の様に、ピストンリング溝17とのシール面に段
付変形28が発生し、結果的にはピストンリング20の
倒れ現象に伴い、ピストンリング20の圧縮室22側の
外周面角部の摩耗が多くなり、同じく図2の破線の形状
の様に略テーパー状29に摩耗が発生する。従って、圧
縮室22内の圧縮空気が、テーパー状29に摩耗したピ
ストンリング20の外周面とシリンダー18の内壁面と
の間で形成される楔状部分30へ侵入しやすくなる。そ
の為、ピストンリング20の気密性が低下し、圧縮室2
2内の圧縮空気の漏れ量が増大し、容積効率が低下する
という問題点を有していた。
As a result, the piston ring 20 protrudes into the piston clearance portion 27 and is deformed, and the pressure inside the compression chamber 22 causes the piston ring 20 to fall and deform toward the crankcase. As a result, a stepped deformation 28 occurs on the sealing surface with the piston ring groove 17, as shown by the broken line in FIG. The wear of the corner portion of the outer circumferential surface on the 22 side increases, and the wear also occurs in a substantially tapered shape 29 as shown by the broken line in FIG. Therefore, the compressed air in the compression chamber 22 easily enters the wedge-shaped portion 30 formed between the outer circumferential surface of the piston ring 20 worn into the tapered shape 29 and the inner wall surface of the cylinder 18 . Therefore, the airtightness of the piston ring 20 decreases, and the compression chamber 2
However, there was a problem in that the leakage amount of the compressed air inside 2 increased and the volumetric efficiency decreased.

【0008】また、図3に示される従来型の無潤滑圧縮
機の気密性を保持するために、ピストンリング20の低
圧側(クランクケース側)の側面の段付変形を防止する
ことを目的に、ピストンリング20を熱硬化性樹脂で製
作しピストンリング溝17に組付ける方法が考えられる
。しかし、この方法で圧縮機を運転すると、ピストンリ
ング20は、やや材料の柔軟性に欠けるために、気密性
能が悪化し、圧縮空気の漏れ量が増大し、結果として容
積効率が低下するという同様の問題を招くことになった
Furthermore, in order to maintain the airtightness of the conventional non-lubricated compressor shown in FIG. A conceivable method is to manufacture the piston ring 20 from a thermosetting resin and assemble it into the piston ring groove 17. However, when the compressor is operated in this manner, the piston ring 20 has a somewhat inflexible material, which deteriorates the airtight performance, increases the amount of compressed air leakage, and results in a decrease in volumetric efficiency. This led to problems.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記した従来技術の有する問題点を解決するために、ピス
トンリングの摺動特性を維持し気密性能を確保すると共
に、ピストンリングの圧縮室側とは反対側の側面である
低圧側の段付変形を防止することをその技術的課題とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in order to solve the problems of the prior art described above, the present invention aims to maintain the sliding characteristics of the piston ring and ensure airtight performance, and to reduce the compression chamber of the piston ring. The technical problem is to prevent stepped deformation on the low pressure side, which is the opposite side.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明に於いて講じた技術的手段は、ピスト
ンリングを材質の異なる2本のリングに分け、圧縮室側
(一般的に高圧側)には従来より使用される四フッ化エ
チレン樹脂製ピストンリングを配置し、クランクケース
側(一般的には低圧側)には熱硬化性樹脂製ピストンリ
ングを配置することである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above technical problems, the technical means taken in the present invention is to divide the piston ring into two rings made of different materials, and to A conventionally used piston ring made of tetrafluoroethylene resin is placed on the high pressure side), and a piston ring made of thermosetting resin is placed on the crankcase side (generally the low pressure side).

【0011】[0011]

【作用】上記した技術的手段を採用することにより、高
圧側に配置した四フッ化エチレン樹脂製ピストンリング
の材質が有する柔軟性により、ピストンリングのシリン
ダー内壁面への追従性は損なわれることなく、つまりピ
ストンリングの気密性能は確保されたままである。そし
て、低圧側に配置した熱硬化性樹脂製ピストンリングの
材質の有する高温作動時の強度確保により、更に該ピス
トンリングによりピストンクリアランスがカバーできる
ことにより、ピストンリングの低圧側の段付変形を確実
に防止することができ、結果として気密性能が長期間保
持される。
[Operation] By adopting the above-mentioned technical means, the flexibility of the material of the piston ring made of tetrafluoroethylene resin placed on the high pressure side allows the piston ring to follow the cylinder inner wall surface without impairing its ability to follow the inner wall surface of the cylinder. In other words, the airtight performance of the piston ring is maintained. The material of the thermosetting resin piston ring placed on the low-pressure side ensures strength during high-temperature operation, and the piston clearance can be covered by the piston ring, ensuring that stepped deformation of the piston ring on the low-pressure side is prevented. As a result, airtight performance can be maintained for a long period of time.

【0012】0012

【実施例】以下、本発明の技術手段を具体化した一実施
例について、添付図面に基づき説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment embodying the technical means of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0013】図3に示す従来型無潤滑圧縮機の気密性を
保持するためのピストンリング20の低圧側の側面の段
付変形を防止するために、1つのピストンリング溝17
の中に、図1に示すように、本発明に従ったピストンリ
ング装置31は低圧側(一般的にはクランクケース側)
に配置される熱硬化性樹脂製のピストンリング32と、
高圧側(一般的には圧縮室側)に配置されるカーボンや
ガラス繊維等の各種充填材料を混入した四フッ化エチレ
ン樹脂製ピストンリング33とから構成される。熱硬化
製ピストンリング32と四フッ化エチレン樹脂製ピスト
ンリング33とは、軸方向に2枚重ね接合した構造を成
し、両ピストンリング32、33の軸方向の厚さ寸法は
略同一となっている。ピストンリング31は、該ピスト
ンリング内周面に対接するように装着された鋼製のエキ
スパンダーリング21により張り出し、シリンダー18
の内壁面に押圧されるシール構造を成している。
In order to prevent stepped deformation of the low pressure side side surface of the piston ring 20 for maintaining airtightness in the conventional non-lubricated compressor shown in FIG. 3, one piston ring groove 17 is provided.
As shown in FIG.
a piston ring 32 made of thermosetting resin disposed in;
It is composed of a piston ring 33 made of tetrafluoroethylene resin mixed with various filling materials such as carbon and glass fiber, which is placed on the high pressure side (generally on the compression chamber side). The thermosetting piston ring 32 and the tetrafluoroethylene resin piston ring 33 have a structure in which two pieces are stacked and joined in the axial direction, and the axial thickness dimensions of both piston rings 32 and 33 are approximately the same. ing. The piston ring 31 is extended by a steel expander ring 21 mounted so as to be in contact with the inner peripheral surface of the piston ring, and
It has a seal structure that is pressed against the inner wall surface of the

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に従ったピス
トンリング装置に於いては、1つのピストンリング溝の
中に材質の異なる2つのピストンリングを装着する所謂
ハイブリッドタイプに於いて、圧縮室側の高圧側に配置
された四フッ化エチレン樹脂製ピストンリングの有する
材質の柔軟性により、ピストンリングのシリンダ内壁面
への追従性は損なわれることがない。同時に、クランク
ケース側の低圧側に配置された熱硬化性樹脂製ピストン
リングの有する高温作動時の材料強度により、更に該ピ
ストンリングによってピストンクリアランスがカバーで
きることにより、ピストンリングの低圧側の側面の段付
変形は確実に防止される。その結果、気密性能が長期間
保持でき、長寿命のピストンリング装置を提供すること
ができる。
As explained above, in the piston ring device according to the present invention, in the so-called hybrid type in which two piston rings made of different materials are installed in one piston ring groove, compression Due to the flexibility of the material of the piston ring made of tetrafluoroethylene resin disposed on the high pressure side of the chamber, the ability of the piston ring to follow the inner wall surface of the cylinder is not impaired. At the same time, due to the material strength of the thermosetting resin piston ring placed on the low pressure side of the crankcase during high temperature operation, the piston clearance can be covered by the piston ring. Deformation is reliably prevented. As a result, it is possible to maintain airtight performance for a long period of time, and it is possible to provide a piston ring device with a long life.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明に従ったピストンリング装置の一実施例
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a piston ring device according to the present invention.

【図2】従来のピストンリング装置を示す部分断面図で
ある。
FIG. 2 is a partial sectional view showing a conventional piston ring device.

【図3】従来の無潤滑圧縮機の構造を示す断面図である
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a conventional non-lubricated compressor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15  ピストン 17  ピストンリング溝 18  シリンダー 22  圧縮室 31  ピストンリング装置 15 Piston 17 Piston ring groove 18 Cylinder 22 Compression chamber 31 Piston ring device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ピストンの外周面に刻設された1つの
ピストンリング溝内に、材質の異なる2本のピストンリ
ングが装着されるハイブリッド型ピストンリング装置に
於いて、前記2本のピストンリングのうち、高圧側に四
フッ化エチレン樹脂製ピストンリングが配置され、低圧
側に熱硬化性樹脂製ピストンリングが配置されたピスト
ンリング装置。
1. In a hybrid piston ring device in which two piston rings made of different materials are installed in one piston ring groove carved on the outer circumferential surface of the piston, A piston ring device in which a piston ring made of tetrafluoroethylene resin is arranged on the high pressure side and a piston ring made of thermosetting resin is arranged on the low pressure side.
【請求項2】  前記2本のピストンリングのうち、高
圧側に配置された前記四フッ化エチレン樹脂製ピストン
リングと、低圧側に配置された熱硬化性樹脂製ピストン
リングとが、軸方向に重ね接合された複合型ピストンリ
ング構造とした請求項1に記載のピストンリング装置。
2. Of the two piston rings, the tetrafluoroethylene resin piston ring disposed on the high-pressure side and the thermosetting resin piston ring disposed on the low-pressure side are aligned in the axial direction. The piston ring device according to claim 1, wherein the piston ring device has a composite piston ring structure in which the piston rings are overlapped and joined.
【請求項3】  前記複合型ピストンリング構造に於い
て、前記四フッ化エチレン樹脂製ピストンリングと、前
記熱硬化性樹脂製ピストンリングとの夫々の軸方向厚さ
が略同一である請求項2に記載のピストンリング装置。
3. In the composite piston ring structure, the axial thickness of the tetrafluoroethylene resin piston ring and the thermosetting resin piston ring are substantially the same. The piston ring device described in.
JP11904291A 1991-04-24 1991-04-24 Piston ring device Pending JPH04327063A (en)

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