JPS6140452A - Displacer sealing structure for stirling engine - Google Patents
Displacer sealing structure for stirling engineInfo
- Publication number
- JPS6140452A JPS6140452A JP16230884A JP16230884A JPS6140452A JP S6140452 A JPS6140452 A JP S6140452A JP 16230884 A JP16230884 A JP 16230884A JP 16230884 A JP16230884 A JP 16230884A JP S6140452 A JPS6140452 A JP S6140452A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ring
- displacer
- piston ring
- tension
- piston
- Prior art date
- 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
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
-
- 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
-
- 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
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
-
- 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
- F02G2253/00—Seals
- F02G2253/02—Reciprocating piston seals
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明はスターリングエンジンのディスプレーサシー
ル構造に関するものである。 、〔従来技術〕
一般に、スターリングエンジンとはディスプレーサの往
復動によってシリンダ内に圧力変動を生じさせ、該圧力
変動を動力ピストンに作用させて出力を得るようにした
ものであり、その概略構成図を第1図に示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a displacer seal structure for a Stirling engine. , [Prior Art] In general, a Stirling engine is an engine in which pressure fluctuations are generated in a cylinder by the reciprocating motion of a displacer, and the pressure fluctuations are applied to a power piston to obtain output. Shown in Figure 1.
第1図はスターリングエンジンの代表的な構成例の一つ
であるディスプレーサ型スクーリングエンジンの構成図
である。図において、1は膨張シリンダ、2はヒータチ
ューブ、3は再生器、4はターラチューブ、5は一般に
ディスプレーサと呼ばれる送気ピストン、6はディスプ
レーサロッド、7は膨張シリンダ1とロッド6との摺動
すきま部をシールするための第10ツドシール、8は圧
縮シリンダ、9は圧縮シリンダ8と膨張シリンダ丁とを
連通ずるための葎→連通管、10は動力ピストン、11
は動力ピストンリング、12は圧縮シリンダ8と動力ピ
ストンロッド11との摺動すきま部をシールするための
第20ツドシール、13はクランク軸の回転力をディス
プレーサ5の往復動作に変えるための第1コンロツド、
14は動力ピストン10の往復動作をクランク軸の回転
力に変えるための第2コンロツド、15はディスプレー
サ5と動力ピストン10の往復動作を所定の位相差で行
なわせると同時に回転力を得るためのクランク軸、16
.17はクランク軸15の主軸受、100は上記各構成
部品1〜17を所定の個所に保持するためのクランクケ
ース、18はバッファー室である。FIG. 1 is a block diagram of a displacer type schooling engine, which is one of the typical configurations of a Stirling engine. In the figure, 1 is an expansion cylinder, 2 is a heater tube, 3 is a regenerator, 4 is a Tala tube, 5 is an air supply piston generally called a displacer, 6 is a displacer rod, and 7 is a sliding movement between the expansion cylinder 1 and the rod 6. 10th seal for sealing the gap, 8 is a compression cylinder, 9 is a cap → communication pipe for communicating the compression cylinder 8 and the expansion cylinder, 10 is a power piston, 11
12 is a power piston ring, 12 is a 20th rod seal for sealing the sliding gap between the compression cylinder 8 and the power piston rod 11, and 13 is a first connecting rod for converting the rotational force of the crankshaft into reciprocating motion of the displacer 5. ,
14 is a second connecting rod for converting the reciprocating motion of the power piston 10 into rotational force of the crankshaft; 15 is a crank for causing the reciprocating motion of the displacer 5 and the power piston 10 to be performed with a predetermined phase difference and at the same time obtaining rotational force. axis, 16
.. 17 is a main bearing of the crankshaft 15; 100 is a crankcase for holding the components 1 to 17 at predetermined positions; and 18 is a buffer chamber.
このように構成されたスターリングエンジンにおいて、
ヒータチューブ2を連続的にバーナ等で加熱し、ターラ
チューブ4を連続的に水等によって冷却すれば、シリン
ダ内に圧力変動が生じ、これにより動力ピストン10は
上下し、動力が取り出せる。In the Stirling engine configured in this way,
If the heater tube 2 is continuously heated with a burner or the like, and the tara tube 4 is continuously cooled with water or the like, pressure fluctuations occur within the cylinder, which causes the power piston 10 to move up and down, allowing power to be extracted.
また、第2図は上記ディスプレーサ5とシリンダとの間
のシールを行なうためのピストンリング21を示してお
り、このピストンリング21は合い口がステップカット
された無潤滑材で成形されている。第3図はこのピスト
ンリング21をディスプレーサ5のリング溝に装着した
状態を示しており、22はピストンリング21をシリン
ダ内面に押し付ける力を与えるためのテンションリング
、5aはディスプレーサ5に設けられたリング溝である
。Further, FIG. 2 shows a piston ring 21 for sealing between the displacer 5 and the cylinder, and this piston ring 21 is made of a lubricant-free material with a step-cut abutment. FIG. 3 shows the piston ring 21 installed in the ring groove of the displacer 5, where 22 is a tension ring for applying force to press the piston ring 21 against the inner surface of the cylinder, and 5a is a ring provided on the displacer 5. It's a groove.
このように構成されたスターリングエンジンの送気ピス
トンリングのシール性能は、非常に悪いことが判った。It has been found that the sealing performance of the air supply piston ring of the Stirling engine constructed in this manner is very poor.
即ち、ピストンリング21に作用するガス圧力による力
(第3図中、F’l)は、ディスプレーサ形スクーリン
グエンジン特有の作用から非常に小さく、従ってピスト
ンリング21は通常テンションリング22によってシリ
ンダ面に押し付けられ、ピストンリング上下間のガスシ
ールを行なっている。しかるに、ピストンリング21は
シリンダ面との摩擦力、慣性力のためにディスプレーサ
5のリングisa内を上下してしまい、ピストンリング
のステップカットされた合い口にすきま間が発生し、゛
ここからガスが吹き抜けてしまうのである。That is, the force (F'l in FIG. 3) due to gas pressure acting on the piston ring 21 is very small due to the action peculiar to the displacer type cooling engine, and therefore the piston ring 21 is normally pressed against the cylinder surface by the tension ring 22. This provides a gas seal between the top and bottom piston rings. However, the piston ring 21 moves up and down within the ring isa of the displacer 5 due to the frictional force with the cylinder surface and the inertial force, and a gap is generated at the step-cut joint of the piston ring. It blows through.
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、ピストンリングをシリンダ内面
に押し付けるための従来のテンションリングに加え、ピ
ストンリングの上下動を防ぐ第2のテンションリングを
設けることにより、ディスプレーサのシール性能を向上
させることのできるスターリングエンジンのディスプレ
ーサシール構造を提供することを目的としている。This invention was made to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and in addition to the conventional tension ring for pressing the piston ring against the inner surface of the cylinder, a second tension ring is provided to prevent the piston ring from moving up and down. It is an object of the present invention to provide a displacer seal structure for a Stirling engine that can improve the sealing performance of the displacer by providing the following.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第4
図において、第3図と同一符号は同一機能部材である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Fourth
In the figure, the same reference numerals as in FIG. 3 indicate the same functional members.
22はピストンリング21をシリンダ面に押し付けるた
めの第1のテンションリング、26はピストンリング2
1をディスプレーサ5のリング溝5a下方に押し付ける
ためのシール機能を有した円環状の第2のテンションリ
ングであり、その断面形状はU字状となっている。22 is a first tension ring for pressing the piston ring 21 against the cylinder surface; 26 is the piston ring 2;
This is an annular second tension ring having a sealing function for pressing the displacer 1 downward into the ring groove 5a of the displacer 5, and its cross-sectional shape is U-shaped.
次にこのような構成において、ピストンリング21に作
用する力と方向を説明する。第4図において、F2はピ
ストンリング21をシリ、ンダ面に ・押し付ける
力(半径方向力)で、この力は第1のテンションリング
22によって与えられる力ごゐる。F3.F4はディス
プレーサ5の往復動に伴って生じるピストンリング21
の摩擦力とピストンリング21に生じる慣性力との和を
示している。Next, in such a configuration, the force and direction acting on the piston ring 21 will be explained. In FIG. 4, F2 is a force (radial force) that presses the piston ring 21 against the cylindrical surface, and this force is the force given by the first tension ring 22. F3. F4 is a piston ring 21 generated as the displacer 5 reciprocates.
The sum of the frictional force and the inertial force generated on the piston ring 21 is shown.
F5.F6はピストンリング21上下間に生じるシール
差圧によって生じる力、F7は上記シールエ
差#によって生じるピストンリング21をシリンダ面に
押し付ける力である。またF8は第2のテンションリン
グ26によってピストンリング21をリング溝5a下方
に押し付ける力である。F5. F6 is a force generated by the seal pressure difference generated between the upper and lower sides of the piston ring 21, and F7 is a force generated by the seal error # that presses the piston ring 21 against the cylinder surface. Further, F8 is the force by which the second tension ring 26 presses the piston ring 21 downward into the ring groove 5a.
以上のような力がピストンリング21に作用する訳であ
るが、この実施例では、ピストンリング21をリング溝
下方に押し付ける合力Fa、BちFa=FB −(F5
+F3”)がディスプレーサ5の往復動に関係なく得
られるように、かつピストンリング21をシリンダ面に
押し付ける合力Fb、即ちFb−F2 +l’7がディ
スプレーサ5の往復動に関係なく常にFb>Faの関係
となるように、第1.第2のテンションリング22.2
6の張力を設定している。The above-mentioned forces act on the piston ring 21, but in this embodiment, the resultant force Fa, B that presses the piston ring 21 downward in the ring groove, Fa=FB - (F5
+F3'') is obtained regardless of the reciprocating motion of the displacer 5, and the resultant force Fb that presses the piston ring 21 against the cylinder surface, that is, Fb-F2 +l'7, is always such that Fb>Fa is obtained regardless of the reciprocating motion of the displacer 5. The first and second tension rings 22.2
The tension is set at 6.
このような本実施例の構成によれば、ディスプレーサピ
ストンリングのガスもれ量が従来に比べ約1/20程度
に軽減でき、また、たとえピストンリングのシリンダ面
との当接部が摩耗してもピストンリング本来の持つ自己
拡張作用によって、長期に渡って高性能なシールができ
、従って実用可能なスターリングエンジンを提供するこ
とができ、る。According to the configuration of this embodiment, the amount of gas leaking from the displacer piston ring can be reduced to about 1/20 compared to the conventional one, and even if the contact portion of the piston ring with the cylinder surface is worn out. The self-expanding action of the piston ring also provides a long-lasting, high-performance seal, making it possible to provide a practical Stirling engine.
なお、上記実施例では第2のテンションリングをピスト
ンリング上面とリング溝との間に装着した場合について
説明したが、上記第2のテンションリングはピストンリ
ング下面とリング溝との間に装着してもよく、上記実施
例と同様の考えで張力設定を行なえば、上記実施例と同
様の効果が得られる。In the above embodiment, the case where the second tension ring is installed between the top surface of the piston ring and the ring groove is explained, but the second tension ring is installed between the bottom surface of the piston ring and the ring groove. However, if the tension is set based on the same concept as in the above embodiment, the same effects as in the above embodiment can be obtained.
以上のように、本発明に係るスターリングエンジンのデ
ィスプレーサシール構造によれば、ディスプレーサに装
着されるピストンリングを第1のテンションリングでシ
リンダ面に押し付けるとともに、上記ピストンリングを
第2のテンションリングでリング溝の下又は上方向に押
し付けるようにしたので、ディスプレーサのシール性能
を従来 、1に比して大幅に向上することが
でき、スターリングエンジンの実用化に非常に有効とな
る効果かある。As described above, according to the displacer seal structure for a Stirling engine according to the present invention, the piston ring mounted on the displacer is pressed against the cylinder surface by the first tension ring, and the piston ring is pressed against the cylinder surface by the second tension ring. Since the displacer is pressed downward or upward into the groove, the sealing performance of the displacer can be greatly improved compared to the conventional displacer 1, which is an effect that will be very effective for practical use of Stirling engines.
第1図はスターリングエンジンの代表的な構成例を示す
概略構成図、第2図は該スターリングエンジンのディス
プレーサに装着されるピストンリングの斜視図、第3図
は従来のディスプレーサのシール構造を示す図、第4図
は本発明の一実施例によるスターリングエンジンのディ
スプレーサシール構造を示す図である。
1・・・膨張シリンダ、5・・・ディスプレーサ、5a
・・・リング溝、10・・・動力ピストン、21・・・
ピストンリング、22・・・第1のテンションリング、
26・・・第2のテンションリング。
なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
代理人 弁理士 早 瀬 憲 −
第1図
第2図
第4図Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing a typical configuration example of a Stirling engine, Fig. 2 is a perspective view of a piston ring attached to a displacer of the Stirling engine, and Fig. 3 is a diagram showing a seal structure of a conventional displacer. , FIG. 4 is a diagram showing a displacer seal structure for a Stirling engine according to an embodiment of the present invention. 1... Expansion cylinder, 5... Displacer, 5a
...Ring groove, 10...Power piston, 21...
Piston ring, 22... first tension ring,
26...Second tension ring. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Agent: Ken Hayase, Patent Attorney - Figure 1 Figure 2 Figure 4
Claims (3)
力変動を生じさせ該圧力変動を動力ピストンに作用させ
て出力を得るようにしたスターリングエンジンのディス
プレーサシール構造であって、上記ディスプレーサに装
着されるピストンリングをシリンダ面に押し付けるため
の第1のテンションリングと、上記ピストンリングを該
ピストンリングが装着されるリング溝の下又は上方向の
どちらか一方に押し付けるための第2のテンションリン
グとを備えたことを特徴とするスターリングエンジンの
ディスプレーサシール構造。(1) A displacer seal structure for a Stirling engine in which pressure fluctuations are generated in the cylinder by the reciprocating motion of the displacer and the pressure fluctuations are applied to the power piston to obtain output, and the piston ring is attached to the displacer. a first tension ring for pressing the piston ring against the cylinder surface; and a second tension ring for pressing the piston ring either below or above the ring groove in which the piston ring is installed. Stirling engine displacer seal structure featuring:
ンリングにより押付けられることによって受ける力Fb
、Faは、ディスプレーサ往復動と無関係に常にFa<
Fbとなるよう設定されたものであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載のスターリングエンジンのデ
ィスプレーサシール構造。(2) Force Fb that the piston ring receives when it is pressed by the first and second tension rings
, Fa is always Fa<
The displacer seal structure for a Stirling engine according to claim 1, wherein the displacer seal structure is set to be Fb.
形状の円環状に形成されるとともに、上記ピストンリン
グの上面又は下面と上記リング溝との間に両者間をシー
ルするよう装着されたものであることを特徴とする特許
請求の範囲第1項又は第2項記載のスターリングエンジ
ンのディスプレーサシール構造。(3) The second tension ring is formed in an annular shape with a U-shaped cross section, and is installed between the top or bottom surface of the piston ring and the ring groove so as to seal therebetween. A displacer seal structure for a Stirling engine according to claim 1 or 2, characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16230884A JPS6140452A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Displacer sealing structure for stirling engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16230884A JPS6140452A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Displacer sealing structure for stirling engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6140452A true JPS6140452A (en) | 1986-02-26 |
Family
ID=15752039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16230884A Pending JPS6140452A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Displacer sealing structure for stirling engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6140452A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7866153B2 (en) | 2005-04-26 | 2011-01-11 | Somemore Limited | Displacer piston assembly |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP16230884A patent/JPS6140452A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7866153B2 (en) | 2005-04-26 | 2011-01-11 | Somemore Limited | Displacer piston assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4222575A (en) | Shaft seal device | |
US4244192A (en) | Refrigeration system and reciprocating compressor therefor with pressure stabilizing seal | |
EP0022769B1 (en) | Piston rod seal | |
US4794848A (en) | Anti-seizing design for circumferentially continuous piston ring | |
US5195320A (en) | Piston-cylinder assembly particularly useful in stirling cycle machines | |
US4280708A (en) | Sealing device for engine piston | |
JPS6140452A (en) | Displacer sealing structure for stirling engine | |
US4832352A (en) | Piston rod seal | |
JPH0633729B2 (en) | Stirling engine | |
JPS6346677Y2 (en) | ||
JPS636431Y2 (en) | ||
JPS6255446A (en) | Power piston seal mechanism for stirling engine | |
KR100410503B1 (en) | A piston oil ring for decreasing noise | |
JPS6026236Y2 (en) | compressor piston | |
SU1668724A1 (en) | Piston compressor stage | |
KR0122942Y1 (en) | Structure of piston | |
JPH0544549Y2 (en) | ||
SU1671927A1 (en) | Cylinder block | |
KR19980078616A (en) | Compression Ring of Piston | |
JP2545893Y2 (en) | Self-charging cylinder | |
JPH0631569B2 (en) | Stirling engine | |
JPS6140451A (en) | Stirling engine | |
KR200231802Y1 (en) | Piston airtight structure of internal combustion engine | |
KR100227661B1 (en) | Piston with low oil consumption | |
JPS6088851A (en) | Stirling engine |