JPH05502712A - チルトピストン用シールの環状支持体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 チルトピストン用シールの環状支持体 発明の背景 本発明は、一般的に言えば、チルトピストン圧縮機やその他の用途において使用 できるようなチルトピストン（ウオップルピストンともいう）に関し、さらに詳 しく言えば、チルトピストン用のシールを支持する環状支持体に関するものであ る。

現在は、チルトピストンを比較的軽い圧力と動力の圧縮機において用いている。

可動部品の数が限られ、製作が容易で、潤滑剤としての油がないチルトピストン 圧縮機型の簡単な設計は、チルトピストンの設計に従来の往復型設計に勝るいく つかの利点を与える。

この設計の制限要因の一つは、ピストンが曝されることになる、今までより大き な圧力、ピストン穴体積及び力に耐えることのできるピストンへラドシールを得 ることである。

ピストンシールがそれらの取り扱えるものを超える圧力に曝されると、シールが 破損し、チルトピストンの側面がピストン穴に係合し、穴とピストンに大きな損 傷を与える。

前述のことは、現在のチルトピストンのへラドシールの設計にあると知られてい る限界を例示している。したがって、前述の限界の一つ以上を克服することを目 的とした代替案を提供することが有益であることが明らかである。したがって以 下にさらに完全に開示する特徴を備える適当な代替案が提供される。

発明の概要 本発明の一面においては、これは、ピストンヘッドを有するチルトピストンを備 えた装置を提供することによって達成される。半径方向に伸びる支持体がピスト ンヘッドの円周に沿って取りつけられ、この支持体は、第１の外周表面に終わる 第１の直径を持っている。

事実上半径方向に伸びるシールが支持体に隣接してピストンヘッドの円周に沿っ て取りつけられている。このシールは、第１の直径より大きい第２の直径を持ち 、第２の外周表面に終わっている。第２の外周表面は、第１の外周表面から離れ る方向にある角度をなしてずらされている。

前述及びその他の面は、添付図面と関連して考慮されるとき発明の以下の詳細な 説明から明らかになる。

図面の簡単な説明 図１は、ピストンが上死点位置にある従来のチルトピストン圧縮機の実施例を示 す部分断面図である。

図２は、ピストンが中間位置にある図１と同様の図である。

図３は、図２に示された従来のチルトピストンの丸で囲んだ部分の断面図でる。

図４は、シールをピストンヘッドに対して位置決めするためにテーパリセス部材 を通して引き抜かれようとしている本発明のチルトピストンを示す部分断面図で ある。

図５は、ピストンが傾斜軸の回りに最大量かたむけられた本発明のチルトピスト ンの１実施例を示す部分断面図と部分立面図である。

図６は、支持体が円形断面形状を持つ別の実施例のチルトピストンを示す断面図 である。

図７は、支持部材とシールが単一部材で形成されている図６と同様の図である。

詳細な説明 従来技術と本発明において同一要素は同一の参照文字で表されている。

チルトピストン圧縮機において普通に用いられるチルトピストン１０は、ピスト ンヘッド１２を形成特表平５−５０２７１２　（３） されている。ピストンヘッド１２は、穴壁１８がハウジング１４の中に形成され た穴１６の中に配置されている。チルトピストン圧縮機の例が、本明細書の中で 引用することによって組み入れられた米国特許第３，９６１，８６９号及び米国 特許第４，０２８．０１５号である。

チルトピストンは、回転経路２４の中を移動するクランク２２か中に配置されて いる穴２０を備えている。穴２０は、クランク２２の経路２４を追従し、ピスト ンヘッド１２の穴１６の中の往復動変位を生ずる。

たわみ環状シール２６がピストンヘッド１２の回りに円周に沿って取りつけられ 、このシールがピストンヘッド１２と穴壁１８との間から流体の抜けでるのを制 限している。シールの寿命は、チルトピストン設計の圧縮機の寿命における決定 的要因である。

シール２６は、プラスチック、エラストマ、合成材料、金属材料又は負荷のかか った状態でシールの長寿命を可能にしながら柔軟性を与える任意の材料で作るこ とができる。テフロンの名で売られている製品に青銅材料を埋め込んだものがシ ール材料に特に適しているとわかった。シールは、環状をしており、断面は、他 の断面（たとえば円形）を用いることができるとしても、矩形断面に形成するの が好ましい。

シールは、ピストンヘッド１２の回りの所定の位置にあるとき、第１の半径力・ 向２８に伸びている。第１の半径方向２８は、軸方向成分３０と半径方向成分３ ２に分解できる。

シール２６が半径方向成分から傾けられた第１の半径方向２８に向けられている ので、シールは、穴壁１８とピストンヘッド１２の間に加えられる圧縮荷重に応 じてたわみ、しかもピストンヘッド１２の周辺３４の回りの密封を維持すること ができる。

シール２６の外周表面には穴１６の直径を超える第１の直径２７がある。この形 状は、ピストンヘッド１２の全周辺３４の密封をピストンヘッド１２の穴１６内 の往復移動の間限られた範囲の角度変位にわたって維持できるようにする。本明 細書において、シール２６と環状支持部材５２の外径は、それを組み立てる前に 決められる。

チルトピストンを製作するために、環状肩３６がピストンヘッドの内部に形成さ れる。環状部材シール２６が肩３６に隣接して配置され、シール保持リング３８ が肩３６の第１の壁４０に固着され、シール２６が肩３６に隣接した所定の位置 にしつかり保持されるようにする。

次に、チルトピストン１０は、シール２６の元の外径３５よりわずかに小さい最 小直径４４を持つテーパリセス部材４２を押し通される。チルトピストン１０を 方向４６（最小直径４４の方へ）テーパリセス部材４２を通して引っ張ると、シ ール２６は、第１の半径方向２８の方へ変位する。

シール２６には第１の半径方向２８の方に戻る自然の傾向があり、シールがこの 位置からそらされるときは常に復元力か加えられる。このバネ力は、チルトピス トン１０か往復運動を行うとき、ピストンヘッド１２と穴１６の間のすべての流 体漏れを封じるのに役立つ。

チルトピストン１０を高速で動作させ、より重くより大きなチルトピストンを用 い、より大きな圧力を生ずるようになるチルトピストンを用いている間、ピスト ンヘッド１２と穴１６の間に（密封を行うに必要なもの以上の）過大な半径方向 力が加わる。

この過大な半径方向力は、ピストンヘッド１２の一方の側面にシールを押しつけ て曲げる傾向を持ち、シール２６と穴壁１８の間にあるシール表面積を大きくす る。

このようにシール表面積が大きくなると、シールの摩耗が増え、シール２６と穴 １６の間の熱の発生が増え、さらにチルトピストン１０を穴１６の中で移動させ るための抵抗を大きくする。上記のすべては、摩耗又は破滅的な破壊（圧縮機１ ３全体の寿命を制限する）によってシールの寿命を短くする傾向を持っている。

したかって、シール表面積５０を最小にすることが望まれる。

本発明は、環状支持部材５２とシール２６の相互作用に関する。環状支持部材５ ２は、ピストンヘッド１２の円周の回りにシール２６に隣接して取りつけられる 。支持部材５２とシール２６の両方が環状肩３６の中に含まれ、シール保持リン グによって押しつけられている。

支持部材５２は、第２の直径５５を持つ第２の外周表面５３を備え、ピストンヘ ッド１２の全周辺３４の回りでピストンヘッドを支持する。ピストンは、普通に はリングの形に作られている。支持部材は、シール２６に均一な支持を与えこ任 意の環形状を用いることができるとしても、普通は、円形断面又は矩形断面のリ ングである。第２の直径５５は、組立前には、普通には、第１の直径２７と穴１ ６の間にある。

支持部材５２とシール２６は、普通には、図６に示されいるように、二つの別々 の部材として構成されている。代わりに、これら二つの部材を図７に示されてい るように支持部材部分５２′　とシール部分２６′を含む単体要素５３として形 成してもよい。

両方の設計において、支持部材５２の外径５４は、穴１６の内径５６に等しいか それを上回る。

図１．２及び５に例示されているように、チルトピストンか穴１６の中に往復運 動し、穴２０がクランク２２の回転経路２４を追従するとき、ピストンヘッド１ ２は傾斜軸５８の回りに傾く。ピストンヘッドの非傾斜軸６０は、ピストンヘッ ド１２が穴の中で往復動するとき平行なままである。

傾斜軸に交わるシール２６と支持部材５２の両方は、ピストンヘッド１２の往復 移動の各点の開穴１８の壁と（穴の中心線６２において）接触し続ける。

この接触は、ピストンヘッド１２の傾斜軸５８をピストンヘッドが傾斜軸５８の 回りにどれだけ傾くかにかかわらず中心線６２から変位しないようにする。

ピストン５８の傾斜軸が穴１６の中で中心に留まるので、シールは、ピストンの 寿命における上述の制限をもたらすピストンヘッド１２の周辺の回りのどの点に おいても穴の側面に対して押しつけられない。傾斜軸の回りのチルトピストンの 傾きのために、ピストンヘッド１２が傾斜軸５８の回りの傾斜限界にあるとき、 非傾斜軸６０に交わる支持部材５２の部分６４が穴１６の壁と接触しなくなる可 能性がある。

支持部材５２は、シール２６と同じ材料で構成してもよい。しかし、シールの場 合のように支持部材が柔軟である必要はない（シールはそれか第１の半径方向２ ８の方へ傾けられるとき変形されなれけはならない）。プラスチック、金属又は エラストマが支持部材５２を構成するのに適当であることがある。

摩耗特性のために青銅を埋め込んだテフロンが特に適切であることがわかった。

ＦＩＧ、７ 開示の要約 装置がピストンヘッドを有するチルトピストンを備えている。このピストンヘッ ドは、ハウジングの中に形成された円筒形穴の内部に往復動するように配置され ており、穴は１本の軸に沿って方向づけられている。ピストンヘッドの回りに円 周に沿ってシールが取り付けられている。シールは、円筒形穴の内径より大きい 外形を持っている。シールは、軸方向成分を持つ第１の方向に半径方向に伸びて いる。

ピストンヘッドの円周に沿いシールに隣接して支持体が取り付けられている。支 持体の外径は、シールの外径より小さい。シールは、円形又は矩形の断面のもの でよい連続した環状リングである。シールと支持体は、単一部材として形成され てもよいし、又は、二つの別々の要素であってもよい。支持体は、ピストンの穴 の中での移動の一部分の開穴に接触する。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 請求項１ハウジング内に形成された穴の中に往復運動するように配置されたチル トピストンであり、 ピストンヘッドと、 ピストンヘッドの円周方向に取りつけられ、前記穴以上の初期直径を有する第１ の外周表面に終わる第１の直径を有する半径方向に伸びる支持体と、ピストンヘ ッドの円周上に前記支持体に隣接して取り付けられ、第１の直径より大きい第２ の直径を有し、前記第１の外周表面から離れる方向にある角度でずらされた第２ の外周表面で終わる事実上半径方向に伸びるシールとを備えるチルトピストン。 請求項２前記支持体が環状リングである請求項１に記載のチルトピストン。 請求項３前記環状リングが円形断面を有する請求項２に記載のチルトピストン。 請求項４前記環状リングが矩形断面を有する請求項２に記載のチルトピストン。 請求項５前記シールと前記支持体が別々の部材である請求項１に記載のチルトピ ストン。 請求項６前記シールと前記支持体が単体部材として形成されている請求項１に記 載のチルトピストン。 請求項７前記チルトピストンが前記穴の中で往復移動するように取りつけられて いる請求項１に記載のチルトピストン。 請求項８ピストンヘッドの前記穴の中の移動の一部分の間、前記支持部材が穴の 壁に接触し、それによって穴の壁から不純物を清掃する請求項１に記載のチルト ピストン。 請求項９前記支持体が前記シールの過大なたわみを制限する請求項１に記載のチ ルトピストン。 請求項１０軸に沿って方向づけられハウジング内に形成された円筒形穴の内部に 往復動するように配置されたピストンヘッドを有するチルトピストン。 一つの直径を有し前記ピストンヘッドの回りに円周に沿って取りつけられている シールであり、前記シールは円筒形穴の内径を超える外径を有し、かつ前記シー ルは軸方向成分を有する第１の方向に半径方向に伸びているシールと、 前記シールに隣接して前記ピストンヘッドの回りに円周に沿って取りつけられ、 前記シール直径より小さい直径を有する支持手段を備え、前記支持手段の直径が 前記穴の直径より大きく、前記支持手段は、ピストンヘッドから前記穴に加えら れる負荷に対する半径方向抵抗を与え、それによってシールの変形を小さくして いることを特徴とする装置。 請求項１１前記シールと前記支持手段が別々の部材である請求項１０に記載の装 置。 請求項１２前記シールと前記支持部材が単体部材である請求項１０に記載の装置 。 請求項１３前記シールと前記支持手段がともに前記穴の内部のピストン移動の一 部分の間前記穴に接触する請求項１０に記載の装置。 請求項１４前記シールと前記支持手段の両方の少なくとも一部分が前記ピストン ヘッドの前記穴の中での往復運動の間絶えず前記穴の壁に接触する請求項１０に 記載の装置。 請求項１５前記シールと前記穴の間のシール表面積が、チルトピストンの変位の 間シールの圧縮を防止する支持手段によって最小にされる請求項１０に記載の装 置。 請求項１６ハウジングの中に形成され、軸に沿った方向を向いている円筒形穴の 内部に往復運動できるように配置されたピストンヘッドを有するチルトピストン と、 一つの直径を有し、前記ピストンヘッドの回りに円周に沿って取りつけられ、ピ ストンの周辺と前記穴の間の流体の漏れを制限するシール手段と、ピストンヘッ ドの円周に沿って前記シールに隣接して取りつけられ、前記シールの最初の外径 より小さいが前記穴の内径より大きい外径を有し、前記ピストンヘッドから前記 穴に加えられる負荷に対する半径方向の抵抗を与えてシールの変形を小さくする 支持手段と、 を備えた装置。 請求項１７前記シールと前記支持手段が別々の部材である請求項１６に記載の装 置。 請求項１８前記シールと前記支持部材が単体部材である請求項１６に記載の装置 。 請求項１９前記シールと前記支持手段がともに前記穴の内部のピストン移動の一 部分の間前記穴に接触する請求項１６に記載の装置。 請求項２０前記シールと前記支持手段の両方の少なくとも一部分が前記ピストン ヘッドの前記穴の中での往復運動の各点の間前記穴の壁に接触する請求項１６に 記載の装置。 請求項２１前記シール手段と前記穴の間のシール表面積が、チルトピストンの変 位の間シール手段の圧縮を防止する支持手段によって最小にされる請求項１６に 記載の装置。