JPH08145187A - プランジャ型圧縮機のシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＵＶ両パッキンを用いることによりシール空間
を長くしないでシール性能の保持時間を大幅に延長す
る。 【構成】シリンダブロック９に形成されているシリンダ
１０の１部の内面に摺動して往復運動するプランジャ８
とシリンダ１０との間の空間に挿入され径方向の圧縮力
が大きいＶパッキン２０と、プランジャ８とシリンダ１
０との間の空間に挿入され径方向の圧縮力が小さいＵパ
ッキン２１とからなり、両パッキンの共同作用によりシ
ール寿命を飛躍的に延長する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プランジャ型圧縮機の
摺動部のシール装置に関する。さらに詳しくは、摺動部
にＶパッキンを介装し摩耗に応じて軸方向に増し締めし
シール性能を回復させるようにしたプランジャ型圧縮機
のシール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダブロックと、同シリンダブロッ
ク内に形成されたシリンダと、同シリンダ内で往復動す
るプランジャとを備えたプランジャ型の圧縮機は、周知
である。このようなプランジャ型圧縮機には、シリンダ
とプランジャとの間の摺動部にパッキンが介装されてい
る。被圧縮流体が摺動部から漏洩するのを阻止するパッ
キンは、圧縮機の圧縮率を保持する。

【０００３】従来、実公平４−３７２７２号公報に見ら
れるように、被圧縮流体が摺動部から漏洩するのを防止
するためのパッキンとして、断面がくの字状のパッキン
即ちＶパッキンが用いられている。このような複数個の
Ｖパッキンが、プランジャの往復運動方向に並べられて
用いられている。複数個のＶパッキンは、往復運動方向
に圧縮されている。摩耗により圧縮力が弱まると増し締
めがなされる。このように増し締めを行いながら用いら
れる複数個のＶパッキンの個数は多い方がよいとされて
きた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、超高圧セメン
トミルクの注入機に用いられる圧縮機では、Ｖパッキン
の個数を増加するだけでは解決できない問題が生じてい
る。即ち、プランジャに外接するＶパッキンの摺動面の
摩耗、破損がある程度進むと、増し締めはシール性能を
かえって低下させることになり、このような問題点は、
Ｖパッキンの個数を増加するだけでは解決できない。

【０００５】本発明はこのような技術的背景に基づいて
なされたものであり、下記目的を達成するものである。

【０００６】本発明は、ＵＶ両パッキンを用いることに
よりシール性能の保持時間を延長するプランジャ型圧縮
機のシール装置を提供することを目的とする。

【０００７】本発明は、ＵＶ両パッキンを用いることに
よりシール空間を長くしないでシール性能の保持時間を
延長するプランジャ型圧縮機のシール装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に次のような手段を採る。

【０００９】この発明１のプランジャ型圧縮機のシール
装置は、シリンダブロック（９）と、前記シリンダブロ
ック（９）に形成されているシリンダ（１０）と、シリ
ンダ（１０）の１部の内面に摺動して往復運動するプラ
ンジャ（８）と、前記プランジャ（８）と前記シリンダ
（１０）との間の空間に挿入され径方向の圧縮力が大き
い適当個数のＶパッキン（２０）と、前記プランジャ
（８）と前記シリンダ（１０）との間の空間に挿入され
径方向の圧縮力が小さく前記Ｖパッキン（２０）の高圧
側に配置され前記Ｖパッキン（２０）の適当個数に対応
する適当個数のＵパッキン（２１）と、前記Ｖパッキン
（２０）を軸方向に締め付けるための締付手段（２７）
とからなる。

【００１０】この発明２のプランジャ型圧縮機のシール
装置は、前記発明１において、前記Ｕパッキン（２１）
は複数個設けられていることを特徴としている。

【００１１】

【作用】本発明のプランジャ型圧縮機のシール装置は、
摺動面積が小さいが径方向の圧縮力が大きいＶパッキン
と摺動面積が大きいが径方向の圧縮力が小さいＵパッキ
ンとがプランジャの同一摺動面に接して摺動方向に並ん
でいる。径方向内方に高圧を受けるＵパッキンのシール
性能は高く摩耗しにくいが、シール性能は完全ではな
い。Ｕパッキンより低圧側にあるＶパッキンに作用する
圧力流体の圧力はＵパッキンの存在により著しく低下し
ている。締付手段により締め付けられ圧縮力をかけられ
てパッキン群は剛体化されている。前後のＶパッキン間
には隙間がない。このため、往復運動するプランジャに
より摩擦力を受けてもパッキン群の剛体化されている摺
動面部に激しい振動が生じない。このため、せん断破壊
が起こり難く、摩耗量が軽減される。

【００１２】さらに本発明のプランジャ型圧縮機のシー
ル装置は、前記作用において、Ｖパッキン数が減少して
もＵパッキン数が増せば、適正個数のＶパッキンンと適
正個数のＵパッキンの組み合わせにより、シール性能の
保持時間が延長される。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）次に、本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明の実施例１を示し正面断面図である。図
２は、図１のパッキン介装部を含むプランジャ型圧縮装
置の全体構成を示す正面断面図である。図２に示すよう
に、圧縮機１は内部に適宜の原動機（図示せず）に連結
されるクランク軸２を有している。クランク軸２には、
クランク３、ピン４、スライダ５、連接棒６、カップリ
ング７などを介してプランジャ８が連結されている。

【００１４】プランジャ８は、シリンダブロック９に形
成されるシリンダ１０にはめられている。プランジャ８
はシリンダ１０の中でほぼ同軸に往復運動自在に設けら
れている。プランジャ８は、後述するように、圧縮空
気、圧縮液体などの圧縮流体を圧縮するためのピストン
として用いられる。吸入口１１は、流体を吸い込むため
の吸込口である。

【００１５】吸入弁機構１２は、吸入口１１から吸入し
た流体を吸入して圧縮時には閉鎖するためのバルブ機構
である。吐出口１３は、圧縮流体を吐出する吐き出し口
である。吐出弁機構１４は、このための吐き出し弁の機
構である。吸入口１１と吐出口１３との間の圧縮部１５
は、圧縮室１６を備えている。圧縮室１６にプランジャ
８の先頭部が突入し進退動する。

【００１６】プランジャ８とシリンダ１０との間には、
図１に詳しく示すように、Ｖパッキン２０とＵパッキン
２１とが同一のシリンダ１０と同一のプランジャ８との
間にプランジャ８の往復運動方向に間隔を置いて配置さ
れている。各Ｖパッキン２０は、プランジャ８の外周面
２２との間の摺動面積は小さいが径方向の圧縮力が大き
い。各Ｕパッキンは、摺動面積は大きいが径方向の圧縮
力が小さい。

【００１７】研磨された円筒外周面２２を持つプランジ
ャ８と研磨された円筒内周面２３を持つシリンダ１０と
の間に５個のＶパッキン２０，２０，２０，２０，２０
が運動方向即ち軸方向に互いに密接させられて配置され
ている。Ｖパッキン２０は、１８０度異なる位置に現れ
る２つの断面の内の１つの断面の形状がくの字状であ
る。

【００１８】くの字の凸部が低圧側（図で左側）、その
凹部が高圧側である。従って、高圧側から圧力流体の圧
力を受けて各Ｖパッキン２０は、径方向に縮む圧縮力を
受ける。各Ｖパッキン２０は、凹側にヒンジ部が有効に
形成されるように、凹側に窪み２４が形成されている。
低圧側Ｖパッキン２０の凹部に高圧側のＶパッキン２０
の凸部が重なり合って並ぶ１群のＶパッキン群２０Ｇの
低圧側端部には、高圧側が凹部に形成された金属製の低
圧側パッキン押さえ２５がシリンダ１０とプランジャ８
との間にはめ込まれている。

【００１９】１群のＶパッキン群２０Ｇの高圧側端部に
は、高圧側が凸部に形成された金属製の高圧側パッキン
押さえ２６がシリンダ１０とプランジャ８との間にはめ
込まれている。パッキン押さえ２６はシリンダ１０の１
部の小径部１０ａに圧接している。低圧側パッキン押さ
え２５の低圧側端面は、増締用摺動管２７の高圧側端面
に面接している。

【００２０】外周面に雄ねじが切られた増締用摺動管２
７は、シリンダ１０の内周面に切られた雌ねじに螺合し
ている。回転する増締用摺動管２７は、プランジャ８の
往復運動方向に前進後退する。小径部１０ａの高圧側に
１個のＵパッキン２１が配置されている。Ｕパッキン２
１は、シリンダブロック９の１部の面と小径部１０ａの
高圧側の面との間に配置され、小径部１０ａの高圧側の
面とＵパッキン２１との間にバックアップリング２８が
介設されている。Ｕパッキン２１は、１８０度異なる位
置に現れる２つの断面の内の１つの断面の形状がＵの字
状である。Ｕの字の凹部面が高圧側に面している。

【００２１】シリンダ１０には、潤滑用空気と混合され
たオイルミスト又はオイルをプランジャ８の周面に導入
するための潤滑油注入用穿孔２９が開けられている。増
締用摺動管２７の外周面と内周面に輪溝３０，３１が設
けられ、両輪溝は接続穴３２により接続されている。増
締用摺動管２７とプランジャ本体８との間にシールリン
グ３３が介設されている。

【００２２】図３は、ＮＯＫ社（東京都港区）のＵＶ両
パッキンの仕様比較表である。表中ＵはＵパッキンを示
し、ＶはＶパッキンを示す。黒塗りはニトリルゴム、点
々は耐寒用ニトリルゴム、クロス線はフッ素ゴムを示
す。表の上段は各パッキンの断面形状、同中段は耐圧、
同下段は使用温度範囲を示す。Ｖ欄中段は、Ｖパッキン
のＶ９６Ｈについて、３枚使用で３０ｋｇｆ／平方ｃ
ｍ、４枚使用で８０ｋｇｆ／平方ｃｍ、５枚使用で３０
０ｋｇｆ／平方ｃｍの各耐圧限界を示し、Ｕパッキンの
ＩＤＩについて、単体使用で７００ｋｇｆ／平方ｃｍの
耐圧限界を示している。

【００２３】次に、実施例１の作用を説明する。プラン
ジャ８の１部は、弾性的なＶパッキン２０、Ｕパッキン
２１に支持されている。クランク軸２の回転運動に連動
して往復運動する連接棒６にカップリング７を介して往
復運動力の伝達を受けるプランジャ８は、わずかな角度
であるが方向無限定な揺動角を持って径方向に振動す
る。高圧流体が、Ｕパッキン２１の凹部面に作用しＵパ
ッキン２１の内周面である摺動面をプランジャ８の外周
面２２に押しつける。

【００２４】Ｕパッキン２１は、Ｖパッキン２０に較べ
てもともとシール性能がよい。Ｕパッキン２１のプラン
ジャ８に対して摺動する摺動面の面積は、各Ｖパッキン
２０の摺動面の面積より大きい。Ｕパッキン２１は、高
圧流体のこのような大きい押しつけ力を考慮して、初期
圧縮力が適正に定められている。Ｕパッキン２１は、空
間２８の中で軸方向に膨張しやすいように設けられてい
るので、プランジャ８の往復運動により無理な圧縮力を
受けにくい。

【００２５】Ｕパッキン２１のシール性能は元来すぐれ
ているが、高圧流体の漏洩を完全に防止することはでき
ない。Ｕパッキン２１の摺動面に高圧で浸透してＶパッ
キン２０の所に達した圧力流体は、Ｕパッキン２１の漏
洩面で受ける抵抗分だけ低圧化されている。比較的に低
圧の圧力流体は、Ｖパッキン２０の凹部面に作用する。
Ｖパッキン２０の凹部面は、Ｕパッキン２１の凹部面よ
り軸直角面に対する傾斜角度が小さい。Ｕパッキン２１
が圧力流体から受ける径方向の圧縮力は、比較的に小さ
い。Ｕパッキン２１は、締め付け手段である増締め摺動
管２７により軸方向に初期的に圧縮されている。Ｖパッ
キン２０の内側部は、往復運動するプランジャ８から大
きい歪み力を受け、比較的に大きい応力を受ける。Ｖパ
ッキン２０の内周面とプランジャ８の外周面との間の密
着力が大きい。

【００２６】流体として建設現場でセメントミルクであ
る場合がある。一般に、圧力液体中の塵埃が摺動面に入
り込むとＶパッキン群の摩耗が激しく起こるが、Ｕパッ
キンンにより圧力低下しているＶパッキン群の所の漏洩
流体中の塵埃による摩耗は、大幅に軽減される。

【００２７】Ｕパッキン２１よりも各Ｖパッキン２０の
摩耗が激しい。Ｖパッキン群２０Ｇの内周面側の劣化が
起こりシール性能が低下したときは、増締用摺動管２７
を右回転させる。１／４回転で、増締用摺動管２７は
０．５ｍｍ前進する。増締用摺動管２７の前進により各
Ｖパッキン２０は、圧縮を受け径方向に膨張しＶパッキ
ン２０とプランジャ８との圧接力が復帰する。Ｖパッキ
ン２０を交換しなければならない時期とＵパッキン２１
の性能劣化時期が一致することにより、全体の寿命が大
幅に延びる。

【００２８】ＮＯＫ社標準仕様のパッキン使用による実
験結果を説明する。従来常識とされたＶパッキン５個使
用と従来使用を全く顧慮されなかったＵパッキン併用と
の比較実験を行った。図３は同社標準のパッキン例を示
している。Ｖパッキンとして従来使用されている図３の
表中右端に示すピストン・ロッドシール専用パッキンの
Ｖ９６Ｈで示すＶパッキン５個を使用した実験例を比較
実験という。これに対して、同Ｖパッキン５個に同表中
左端に示すＵパッキンであるＩＤＩで示すＵパッキン１
個併用の実験例を本発明実験例という。経験則的に使用
可能状態にある漏れ程度に達するまで（当該圧縮機の圧
縮率を保持できる下限程度に達するまで）の耐久時間を
実測した。本発明実験例の耐久時間は、比較実験の耐久
時間の３．５倍であった。

【００２９】作用の推定 このように著しく耐久時間を延長するＵＶ両パッキンの
併用の作用を次の通り推定する。Ｕパッキンとプランジ
ャとの間の摺動面に浸透してＶパッキン側に漏洩した流
体の圧力は、前記摺動面の浸透圧力分だけ低下してい
る。隣り合う２体のＶパッキン間に浸透する圧力はこの
ように低減しているので、締付手段２７により軸方向に
強く圧着している隣り合う２個のＶパッキン間に隙間が
生じない。もし、隣り合う２個のＶパッキン間に浸透す
る圧力Ｐが高い場合は、図５に示すように、Ｖパッキン
が圧縮され隣り合う２個のＶパッキン間に微小な隙間Ｓ
が生じる。このような２個のＶパッキンは剛体化されて
いないので、プランジャの１往復により１回の強烈な振
動力を受ける。ゴムはこのような振動には脆弱であるの
で、段々に部分が欠落する。これに対して締め付け手段
により締め付けられている隣り合う２個のＶパッキンの
境界面に浸透する低圧化された流体によっては、図５に
示すような隙間を生じさせない。即ち、パッキン群は剛
体化されているので、各Ｖパッキンはプランジャからの
摺動摩擦を受けて摺動摩擦理論による摩耗作用を受ける
が、強い振動力による脆弱化作用を受けないので、摩耗
がきわめて少ない。

【００３０】（実施例２）図４は、本発明の実施例２を
示す断面図である。実施例１と異なる点は、Ｖパッキン
の数が実施例１の５個に対して３個に減少したこととＵ
パッキンの数が２個に増加したこととである。実験結果
を述べる。Ｖパッキン５個のみを使用しＵパッキンを１
個も使用しない前記同一の比較実験に対して寿命は７倍
に延びた。

【００３１】

【その他の実施例】この発明のプランジャ型圧縮機のシ
ール装置の実施例は、ＵＶ両パッキンの個数の組み合わ
せは自由である。パッキン材質、耐圧限界、圧力流体の
種類により変更が行われる。

【００３２】

【発明の効果】この発明のプランジャ型圧縮機のシール
装置は、ＵＶ両パッキンの個数の組み合わせにより、圧
縮流体の種類及び圧縮率（高圧化の程度）に対応でき
る。また、ＵＶ両パッキンの個数の組み合わせにより材
質を任意に選ぶことができる。このような対応を可能に
しながらシール性能の保持時間を大幅に延長できる。シ
ール空間の長さを増大させない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のプランジャ型圧縮機のシール
装置の実施例１を示す正面断面図である。

【図２】図２は、本発明に係わるプランジャ型圧縮機の
全体構成を示す正面断面図である。

【図３】図３は、ＵＶ両パッキンの標準仕様書の写しで
ある。

【図４】図４は、本発明のプランジャ型圧縮機のシール
装置の実施例２を示す正面断面図である。

【図５】図５は、Ｖパッキンの振動破壊を説明するため
の断面図である。

【符号の説明】

８…プランジャ ９…シリンダブロック １０…シリンダ ２０…Ｖパッキン ２１…Ｕパッキン ２７…増締用摺動管（締付手段） ２８…空間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダブロック（９）と、 前記シリンダブロック（９）に形成されているシリンダ
   （１０）と、 シリンダ（１０）の１部の内面に摺動して往復運動する
   プランジャ（８）と、 前記プランジャ（８）と前記シリンダ（１０）との間の
   空間に挿入され径方向の圧縮力が大きい適当個数のＶパ
   ッキン（２０）と、 前記プランジャ（８）と前記シリンダ（１０）との間の
   空間に挿入され径方向の圧縮力が小さく前記Ｖパッキン
   （２０）の高圧側に配置され前記Ｖパッキン（２０）の
   適当個数に対応する適当個数のＵパッキン（２１）と、 前記Ｖパッキン（２０）を軸方向に締め付けるための締
   付手段（２７）とからなるプランジャ型圧縮機のシール
   装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記Ｕパッキン（２１）は複数個設けられていることを
   特徴とするプランジャ型圧縮機のシール装置。