JPS6090960A - ピストンロツドのシール装置 - 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】 、（産業上の利用分野） 本発明は、例えば低速ディーゼルエンジンのようなシリ
ンダとクランクケースとの間に位置するピストンロツド
のシール装置に関し、特にピストンロッドをこれに密接
して取り囲む一対のシーノレリングを有づる。

（従来技術》 多くの往復動機関及び圧縮機においては、ピストンロッ
ドは区壁ないし隔壁と言われる部分を貫通しており、こ
れらの区壁ないし隔壁はシリンダの中に供給された液体
ないしガスが収容されかつこれにより汚染された室と外
気との何れからも密封状態となったクランクケースを分
離する。このピストンロツドはこのように上記両方の環
境の間を交互に移動し、一方の環境が他方の環境により
汚染され、かつ一方の環境内に他方の環境内の封入物が
漏出づるのを防止するだめのパツキンないしシール材を
通常固定する前記隔壁をピストンロッドは貫通している
。

特に、通常船舶推進用として用いられる低速ディーゼル
エンジンの場合には、鉛直軸方向に設置されるシリンダ
を有しており、前記隔壁より上の前記室には、通常未燃
焼燃料、未使用のクランクｆ／ｌ滑油及び燃焼生成物に
より汚染された加圧状態の掃気用空気が存在する一方、
前記隔壁よりも下方は、圧力状態どなった空気とスプレ
ィ状及び霧状の潤滑油の雰囲気となった奇問状態のクラ
ンクケースとなっている。

重要なことは、クランクケースの潤滑油はクランクケー
スよりも＾い圧力状態どなっている前記隔壁の上方に存
在する前記生成物によって（よ汚染されていないという
ことである。更にまた重要なことは、潤滑油の減量及び
Ｉ［Ｉｌｌｔ油の補充し過ぎに起因して、潤滑油がクラ
ンクケースから漏出でるのを防止するということである
。

それぞれ複数の部分からなり一統きとなったリングから
なる種々の形状のシール材が、これを取り囲むガーター
スプリングによりピストンロッドと接触状態に保持され
ており、前記リングは支持箱内の溝に密接状態となって
いる。これらのリングの働きはロフトがパツキンに入り
込むに従ってピストンロツドを清浄にふき取り、そして
ロフトの表面の流体を元の室に押し戻すことである。

通常パツキンは完全に効果的ではなく、このためシール
材の中には排出手段が設りられており、この排出手段か
らクランクケース内の潤滑油の混合物と掃気室内の汚染
物が、クランクケース内の油の浄化と再利用のために排
出される。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、クランクケース内の潤滑油のの汚れを
大幅に減少し、潤滑油の再利用に要する工程と費用を減
少する改良されたシール構造を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、ピストンロッドのシール材はリング相
互間のピストンロッドの部分を取り囲む空間を有づると
いう特徴があり、この空間にはこの空間の部分の両側よ
りもだ高い圧力状態の障壁用ガスが供給されている。

シール材はロッドを取り囲む支持箱ないし環体部と、当
該環体部に環状の通路のにうに形成された空間と、前記
環体部に装着された各々のリングとを有し、各々のリン
グは環体部に形成された径方向内方に突出し、各々のリ
ング内の溝に接触覆るフランジによって前記環体部に装
着されている。

シール材は更に環体部内の環状の凹部内に災【ノられた
−続きとなったシール用リングを有している。

好ましくは、各々のリングは２つ又はそれ以上の部分と
なっており、ガータースプリングによりピストンロッド
と接触するように保持されている。

環体部内にお【プる少なくとも１つの環状四部からの排
出通路が設けられている。

障壁用ガスがエンジンの排気ガス又はエンジンの排出ガ
スによって駆動されるターボ過給機から抽気されるか、
或いは汚染されておらず、かつ非腐食性の高圧ガス源か
ら案内される。

種々のリングを構成する材質は、その構造と位置に応じ
、そして支持箱の両側の状況に適用づべきであるという
機能に応じて変えられる。例えば、鋳鉄、黄銅ない、し
ホワイトメタル（バビット合金）のような合金や充填剤
ないし補強材を含む或いはこれを含まない樹脂が用いら
れる。この材料として好適なものの１つとしては、炭素
繊維で補強されたポリエチルエーテルケトンがある。

１つは又はそれ以上のリングには、前記各部分の間に接
合用隙間が設（プられ、隣接し合う各部分には一方の部
分に設けられて、これと隣接する部分の溝の中に嵌合さ
れる舌部により接合されている。舌部と溝は傾斜して段
重）られており、これにより、シール用リングをまっす
ぐに通過させず、ロッドと接触状態のリングに取（＝Ｊ
ＧＪられたガータースプリングの弾発力を補助するため
に、高圧側からのガスがリングの背面に回りこむように
なっている。

１つは又それ以上のリングには、リングを構成する各部
分のうら隣り合う各部分間に、ロッドと隣り合う重なり
合った２つの平面状態の接合部を有し、軸方向へのガス
のまっづぐな流れが存在しないようにされており、これ
らの接合部は２つの平面に対して垂直な接線方向をなす
セグメン］・によって径方向に接触しており、レグメン
トはガータースプリングにより前記各部分に接触状態に
保持されている。

これらのリングのうち環状体に設けられた溝の中に位置
し、軸方向の最外側に位置するリングは径方向には突出
しない重なり部を有゛ジる形式の接合部を有し、かっロ
ッドに接触し径方向内側に設けられた２つのエツジを有
し、これらのエッチ間に設けられた溝は通路によりリン
グの外周面と連通されている。これにより、どのような
流体であっても移送される通路が１ｑられる。環状体の
凹部内に位置する前記最外側のリングに設けられたガー
タースプリングは、これのコイル部の間の隙間が少なく
ともコイル材の直径と同様になるように、コイル相互が
開いた形状となっている。ｔ）７ましくは、軸方向の最
外側部に位置するリングであって、軸方向最外側に位置
するエッヂは、ピストンロッドに鋭角をもって接触して
いる。

（実施例） 本発明は種々の態様で実施することが可能であるが、こ
こでは添付図面を参照して本発明の一実施例を説明する
。

半断面図を示す第１図には、大型の低速ディーゼルエン
ジンに用いて好適なシールないしパツキン装置の典型例
が示されており、同図中ピストンロッド１はボルト止め
されたフランジ或いはイの他の適当な手段により隔壁３
に固定された支持箱ないし環状体２を貫通して往復動す
る。

支持箱の上方は上記圧力を有する燃焼生成物、燃焼燃料
及びシリンダ油等の所定の汚染物質が含有された１ｔ■
気窄４となっており、支持箱の下方は、空気スプレィ状
及び霧状の潤滑油との混合物質を含有づる圧力状態のフ
ランクケース５どなっている。

支持箱２と隔壁との間の洩れ、及び連絡通路相互の洩れ
は、Ｏリング６によって防止される。

支持箱２の孔には種々の形状の複数のシール用リングが
設けられ、それぞれのリングは溝内に密接して摺動自在
となっており、ピストンロツドのほんの僅かな横方向の
移動に対して追従することができる。

支持箱２の大部と底部の最外側端には、掻き取り用ない
し剥ぎ取り用のリング７が取付けられてＬｉ２つ、その
作用はロッド１の移動速度によって液体の簿膜をビス［
・ンロツド１から掻き取ることであり、これにより可＃
Ｊ部相互の衝突がなされなくなる。これらのリング７は
第２図〜第４図に詳細に示されている。これらのリング
は複数の部分からなり、それぞれの部分は摺動ににって
最適の状態に摩耗し得るように、相互に密接覆る傾斜し
た接合部８を有しており、そし゛にれらのリングは、径
方向外方に対向し合う平行な側面溝１０の凹部に設けら
れ、取り囲むように位置づるカータースプリング９によ
って、ピストン１に接触するように装着されている。こ
れにより、リング７が支持箱２の孔面に形成された内方
フランジ１１に沿って横方向に摺動し得る。

リング７をこのように形成することによって種々の利点
がある。まず、第１に油をリング７から通過さけてしま
って、リングの内面にお（プるＩＥ力上昇の原因となる
ようなピストンロッド１の移動速度によって油が捕捉さ
れてしまうような四部がリングの内孔には存在せず、第
２に溝内におりる容易な摺動運動を妨げるような燃焼油
やタール等の残留物が上部のリングにお（プる凹部を詰
まらＵるようなことがない。

更には、ガータースプリング９をリングに取り囲むよう
に取付けることによって、ガータースプリングの張力を
減少させてしまうようなスプリングのコイル間に残留物
が集まるということが防止されることになる。

溝１２，１３．１４内には、最外側端のかき取り用のリ
ング７を通り過ぎてピストンロッド１の表面に付着して
いる液体の薄膜を取り去るために、一対のかき取り用の
リング１５が取付けられている。これらのリング１５は
第５図〜第７図に詳細に示されている。これらのリング
１５は重なり部１７に段【］られ、相互に密接覆る傾斜
した接合部１６を有する複数の部分からなり、各々の細
い掻き取り用エッヂ１８にお１プる各々の接合部１６は
同一の軸方向線には位置しなくなる。接合部１６を傾斜
さぜることによってリング１５の各部分の相互の摺動に
より最適状態に摩耗されることになる。リングの円周全
体には所定の間隔置きに設けられた多数の孔ないし通路
４２によって、リングの後側と連通づ−る深い溝４１が
、掻き取り用エッヂ１８相互間に設番プられている。リ
ング１５の各々の部分は、断面Ｖ字形状の溝の側部２０
に装着されてリング１５を取り囲むガータースプリング
１９によって、ピストンロツド１に接触Ｊ−るようにＭ
Ｗされている。ガータスプリングは排出用の自由な流れ
が与えられるように、コイル部相互間が開いて形成され
、コイル相互間の隙間がガータースプリングの線材の直
径よりも小さくならないように、そして好ましくはスプ
リングの自由ＩＡｇにお番プる前記隙間が線材の直径の
少なくもと２倍となるように設定されている。

第５図〜第７図に示される好適例においては、エッヂ１
８にそれ自体の排出部を形成づべく、リング１５の上側
に排出用通路４３が付加的に設けられている。

上側の掻き取り用ないし剥ぎ取り用リンク７を通過し、
更に溝１２内の掻き取り用リング１５により取り除かれ
た液体は、通路２６によってエンジンフレームの外側に
排出されることになるが、これはそこに存在する圧力差
によって促進されることになる。

溝１２に隣接したこれらの下側には、環状の空間２１が
設けられ、この中に上記掃気室４におＩ−する圧力より
も高い圧力でガスが通路２２を通って供給されて、１３
す、これにより掃気室４から空間２１へ、そしてまた、
クランクケース５から空間２１への流体の通路に、所定
圧の空間であってｌｌ！！壁部が形成される。この障壁
用ガスとしては適当なる供給手段からの不活性ガスが良
いが、より便宜的にはアフタークーラよりの前の位置で
ターボ送Ｊ！１機の排出部から抽気された空気が用いら
れ、これにより、前記クーラを介する圧力降下によって
ガスが掃気室４にお（プる圧力よりも高い圧力となるこ
とを確保覆る簡便な手段が得られることになる。

前記クーラにＪ３ける圧力降下が不充分であるエンジン
においては、空間２１に対づる圧力は、第１７図に示さ
れるように分岐ノズル２４を用いることに−一って高め
られている。この図は掃気ｖ４へのｉＪｌ出ダクトを有
する退屈１機のＪＪＩ出渦出品巻部略的に示づ。出口２
５を通って入口２２に１）１出される空気の運動エネル
ギーを圧力に変換覆るために、分岐した断面を有するノ
ズル２４が最大流速となる部分の渦巻部２３に取イ」番
ノられている。

前記障壁用ガスとしては、これを適当な清浄器、濾過器
及び冷却器を通過させることにより、ターボ送風機に入
る前のエンジン排出ガスからもｉｌられる。この方法は
、まず第１に、このガスが不活性であり、第２にもし必
要ならば送風機かＩうの排出ガスよりも高い圧力で利用
できるという２つの利点を有する。

空間２１からクランクケース５への障壁用ガスの流れを
最小とするために、一対のガスシール用リング２８．２
９が支持箱の溝２７に取（１１：ｊられている。これら
のリング２８．２９は第８図〜第１５図に示されている
。

各々のリング２８．２９は隙間を持った接続部を有する
２つ又はそれ以上の部分となっており、この結果、摩耗
が生じたときには前記リングの各々の部分がピストンロ
ッド１との接触を保持し得ることになり、前記各々の部
分は、これを取り囲むガータースプリング４５によって
、ピストンロッド１に保持されている。２つのリング２
８，２９は合せピンは３０により相互に接続され、これ
らの接合部は第９図に示されるようにずらされている。

上側つまり圧力側のリング２８（第１０図〜第１３図参
照）は、舌部３１が取すイ」Ｇ：Ｊられた接続部を有し
、この舌部３１はリングの内孔３３とリングの下面３４
に達覆る溝３２に密着して］■合してＪ３す、これらの
両面において接続部の隙間を通ってガスが流れないよう
になっている。しかしながら、ガスは接続部の隙間を通
っ−ｃ舌部３１と溝２７の壁との間を通過することがで
さ、これによりリング２８の背面に圧力を加え、ピスト
ンロツド１への接触を維持づる弾発力を増加づることに
なる。

下側のリング２９は、第１４図〜第１６図に示されてお
り、リングの各部分の間の接合部の隙間が密着状態の重
なり部３５を有しており、軸方向におけるガスの流れを
防止づることを除き、同様にいわゆる接線方向に分離し
たリングであり、これによりリング２９はガスのシール
を完全にしている。接合部の隙間は分離した複数のレグ
メント３６によってリングの背面からのガスの洩れに対
して径方向にシールされる。

図示実施例においては、二つの別の形状のリングにより
一対をなしており、いずれか一方のリングだけ段【ノる
ことか可能であると理解されるべきであるが、実際には
２つのリングがＨｃＪられており、この場合にはリング
の背面へのカス圧は孔又はｔＲによって得られ、ｆｆｆ
ｔ　２７の背面に圧力側から導かれる。

第１図に示される構造は例示として、そして具体化する
上での必要によっているとが理解されるべきであり、障
壁用ガスの環状空間の両側に、上述にりも多くか或いは
少ない数の掻き取り用リングないしガス剥ぎ取り用リン
グが用いられる。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、エンジンのクランクケ
ースとシリンダとの間に延Ｓすされるピストンロッドを
シールリ−る装置であって、リング相互間の位置におけ
る前記ピストンロツ１ｚを取り囲む一対のシール用リン
グと、エンジンの作動状態の下で前記２つのリングの反
対側にＪ３１プる圧力よりも高い圧ノｊの障壁用ガスを
収容Ｊる前記空間とを有するので、空間内の障壁用ガス
によりピストンロッドの往復動に伴ってリングに入り込
む流体は確実に元の室に押し戻され、クランクケース内
の潤滑油の汚れが大幅に減少し、潤滑油の再利用に要す
る設備ないし工程と費用を減少することが可能となった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例として低速ディーゼルエンジ
ンに用いられるシール装置を示１半断面図、第２図は第
１図に用いられる外側の掻き取り用リングを示す要部拡
大側面図、第３図は第２図におけるｈ〜１１線方向の矢
視図、第４図は第２図におけるＱ−１１線に沿う断面図
、第５図は第１図に用いられている内側の掻き収り用リ
ングを示づ一要部拡大側面図、第６図は第５図にお【ノ
るｆ−ｆ線方向の矢視図、第７図は第６図にお【ノるｃ
　−ｅ線に沿う断面図、第８図は第１図のシール装置に
用いられる一対のシールリングを示す断面図、第９図は
第８図のシールリングの一部を示づ軸方ｌｒｌの平面図
、第１０図は第８図のシール用１ノングの一部を示Ｊ側
面図、第１１図は第１０図に８３１Ｊるｂ　７ｂ線に沿
う方向の矢視図、第１２図【よ第１０図におけるａ−ａ
線に沿う方向の断面図、第１３図は第１０図におけるリ
ングの端部を示す斜ン只図、第１４図は第８図における
他のリングの一部を示す側面図、第１５図は第１４図に
お【プるｄ−（１線に沿う方向の矢視図、第１６図は第
１４図にＪＨ〕るＣ−Ｃ線に沿う方向の断面図、第１７
１図（よ障壁用ガスを供給するだめの分岐ノズルを示づ
ターｚｌｃ過給気の渦巻部を示す断面図である。 １・・・ピストンロッド、２・・・環状体、３・・・隔
壁、４・・・掃気室、５・・・クランクケース、７・・
・掻き取り用リング、８・・・接合部、９・・・ガータ
ースプリング、１０・・・溝、１１・・・フランジ、１
６・・・接合部、１８・・・エッヂ、１９・・・ガータ
ースプリング、２１・・・空間、２８．２９・・・シー
ル用リング、３１・・・舌部、４５・・・ガータースプ
リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）エンジンのクランクケースとシリンダとの間に延
   設されるピストンロッドをシールする装置であって、リ
   ング相互間の位ｒにおける前記ピストンロッドを取り囲
   む一対のシール用リングと、エンジンの作動状態の下で
   前記２つのリングの反対側における圧力よりも高い圧力
   のｒ４壁用ガスを収容づる前記空間とを有Ｊ゛るピスト
   ンロツドのシール装置。 （２）前記ピストンロッドを取り囲む環状体を含み、当
   該環状体に環状の通路として形成された前記空間と、前
   記各々のリングに形成された溝に対向してＨＱｔＪられ
   、かつ前記環状体に径方向内方に設けられたフランジに
   より前記環状体に装着されたリングとを有することを特
   徴とする特許の範囲第１項に記載のピストンロンドのシ
   ール装置。 （３》前記環状体に設けられた複数の環状凹部内に設置
   されたシール用リングを有し、少なくとも１つの前記凹
   部に排出用通路を設けてなる前記特許請求の範囲第２項
   に記載のピストンロッドのシール装置。 （４）前記各々のリングは２つ又はそれ以上の部分から
   成り、各々の部分はガータースプリングによりピストン
   ロッドと接触状態に保持されたことを特徴とする前記特
   許請求の範囲第１項，第２項ないし第３項に記載のピス
   トンロッドのシール装置。 （５》前記障壁用ガスがエンジン排出ガス部から抽気さ
   れたことを特徴とする前記特許請求の範囲第１〜第４項
   に記載のピストンロッドのシール装置。 （６）前記障壁用ガスがエンジン排出ガスにより駆動さ
   れる過給機から抽気されたコトを特徴とづる前記特許請
   求の範囲第１〜４項に記載のピストンロツドのシール装
   置。 （７）前記リングのうち１つ又はそれ以上のものがリン
   グを構成する各部分の間に接合部の隙間を有し、一つの
   部分がこれと隣接覆る他の部分に形成された溝内に嵌合
   して延びる傾斜した舌部によって、隣接し合う２つの部
   分を連絡したことを特徴とする特許 れかに記載のピストンロッドのシール装置。 （８）前記リングのうち１つ又はぞれ以上が、隣接し合
   う部分の間に２つの平面を有する接合部を有し、軸方向
   にガスをまっすぐには案内しないように前記ピストンロ
   ッドに隣接した接合部用の重なり部を形成し、前記接合
   部は前記平面に対して接線方向の接合部を形成するしグ
   メントにより径方向に閉じた状態となり、前記セグメン
   トはガータースプリングにＪ：り前記各々の部分に接触
   状態に保持されてなる前記特許請求の範囲第４項〜第７
   項に記載のピストロッドのシール装置。 （９》前記環状体に設けらたれ凹部内に設置された前記
   最外側端に位置する２つのリングは重なった形状を有し
   径方向には突出しない接合部を有し、かつロフトと接触
   する径方向内方に突出したエッヂを有し、これらのエッ
   チの間の溝は通路にＪ：、リリングの外側周面に連通さ
   れたことを特徴とする前記特許請求の範囲第４項〜第８
   項に記載のピストンロッドのシール装置。 （１０）前記リングに設けらたれエッヂのうら最外側に
   位置するものが前記ピストンロッドに対して鋭角をもっ
   て接触づるようにしてなる前記特許請求の範囲第１項〜
   第９項に記載のピストンロッドのシール装置。