JPS6227273B2 - - Google Patents

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JPS6227273B2
JPS6227273B2 JP20738584A JP20738584A JPS6227273B2 JP S6227273 B2 JPS6227273 B2 JP S6227273B2 JP 20738584 A JP20738584 A JP 20738584A JP 20738584 A JP20738584 A JP 20738584A JP S6227273 B2 JPS6227273 B2 JP S6227273B2
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JP
Japan
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piston
crank
crosshead
balance
connecting rod
Prior art date
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Application number
JP20738584A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6185591A (en
Inventor
Hiroshi Nakajima
Kazuo Iwasaki
Kyoshi Doi
Yasuhito Fukumori
Toshiaki Hirata
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.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6185591A publication Critical patent/JPS6185591A/en
Publication of JPS6227273B2 publication Critical patent/JPS6227273B2/ja
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  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は構造がコンパクトで軽量且つ信頼性の
高い多シリンダ型往復式圧縮機に関し、詳細には
1個のクロスヘツドに複数のピストン及びシリン
ダを設けて必要機能を複合的に搭載し、それでも
尚構造がコンパクトで軽量であると共に、圧縮ピ
ストン機構にバランスピストン機構を組合せたバ
ランシングによりクランクシヤフトの回転部分等
に作用する慣性力を完全にバランスすることので
きる多シリンダ型往復式圧縮機に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a multi-cylinder reciprocating compressor that is compact in structure, lightweight, and highly reliable, and more specifically, a single crosshead is provided with a plurality of pistons and cylinders to provide multiple necessary functions. The multi-cylinder reciprocating system is equipped with a compact and lightweight structure, and can perfectly balance the inertial force acting on the rotating parts of the crankshaft through balancing by combining a compression piston mechanism with a balance piston mechanism. This relates to a type compressor.

まず、第1乃至第3図に基づいて本発明で解決
すべき2つの課題について順番に述べる。まず第
1の課題であるが、第1図は従来例を示す断面説
明図でガスの圧縮に用いる往復式無潤滑圧縮機を
例示する断面模式図である。往復式無潤滑圧縮機
(以下単に圧縮機という)Kはクランク機構と、
該クランク機構に連結されてガスを加圧するピス
トン機構から構成される。図においてクランク機
構Pはクランクケース1、クランク軸O、クラン
クピン5、連接棒6、クランク軸受B、クランク
ピン軸受B′、クロスヘツドピン軸受Cよりなり、
ピストン機構Qはクロスヘツド8、クロスヘツド
ガイド7、ピストン棒9、ピストンリング2を設
けたピストン10、シリンダ3よりなる。そして
無潤滑の圧縮機Kの場合シリンダ3とクランクケ
ース1の間にはデイスタンスピース4を設けてク
ランクケース1内の潤滑油がピストン棒9の往復
動によつてシリンダ3内へ流入するのを防止し、
ピストン棒9が貫通する両壁にはクランクケース
1側から順にオイルワイパーリング11およびロ
ツドパツキン12が設けられている。そして通常
は油切りを充分に行なう為にデイスタンスピース
4の長さ即ち前記オイルワイパーリング11とロ
ツドパツキン12間の距離Mとしてクランク機構
Pの1ストローク又はそれ以上の長さを確保する
様に構成されているが、油切りを更に徹底する必
要のある場合にはピストン棒9上に図示する様な
油切りリング13を設けて潤滑油がシリンダ3側
へ侵入するのを防止する様に構成されている。従
つて油切りを必要とする圧縮機Kは、油切りを必
要としない油潤滑式圧縮機に比してデイスタンス
ピース4の長さ分(M)だけその構造が長くな
り、従つてその分重量も重い。又デイスタンスピ
ース4を設けたために圧縮機内に余分なスペース
が必要であるがそのスペースは圧縮機能を増大す
るために用いられているものではなく、不経済な
装置になつていると言わなければならない。同様
にデイスタンスピースを用いない従来の油潤滑式
の圧縮機にしてもそのスペースが充分活用されて
いるとは言えない。特に近年に到つて超高速或は
極低温などの最先端技術と組合わせて用いられる
場合を考慮すると、機能的にすぐれていることは
勿論のことであるが、これと共に構造がコンパク
トで軽量の圧縮機であることが不可欠の要件とな
つてきている。
First, two problems to be solved by the present invention will be described in order based on FIGS. 1 to 3. First, regarding the first problem, FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing a conventional example, and is a schematic cross-sectional view illustrating a reciprocating type non-lubricated compressor used for compressing gas. Reciprocating non-lubricated compressor (hereinafter simply referred to as compressor) K is a crank mechanism,
It consists of a piston mechanism that is connected to the crank mechanism and pressurizes gas. In the figure, the crank mechanism P consists of a crank case 1, a crankshaft O, a crank pin 5, a connecting rod 6, a crank bearing B, a crank pin bearing B', and a crosshead pin bearing C.
The piston mechanism Q consists of a crosshead 8, a crosshead guide 7, a piston rod 9, a piston 10 provided with a piston ring 2, and a cylinder 3. In the case of a non-lubricated compressor K, a distance piece 4 is provided between the cylinder 3 and the crankcase 1 so that the lubricating oil in the crankcase 1 flows into the cylinder 3 by the reciprocating movement of the piston rod 9. prevent,
An oil wiper ring 11 and a rod packing 12 are provided on both walls through which the piston rod 9 passes, in order from the crankcase 1 side. Usually, in order to drain oil sufficiently, the length of the distance piece 4, that is, the distance M between the oil wiper ring 11 and the rod packing 12, is configured to ensure the length of one stroke or more of the crank mechanism P. However, if it is necessary to remove oil more thoroughly, an oil removal ring 13 as shown in the figure is provided on the piston rod 9 to prevent lubricating oil from entering the cylinder 3 side. ing. Therefore, the compressor K that requires oil draining has a longer structure by the length (M) of the distance piece 4 compared to an oil-lubricated compressor that does not require oil draining, and therefore has a longer structure by the length (M) of the distance piece 4. It's also heavy. Also, extra space is required within the compressor due to the provision of the distance piece 4, but that space is not used to increase the compression function, and it must be said that it has become an uneconomical device. It won't happen. Similarly, even with conventional oil-lubricated compressors that do not use distance pieces, the space cannot be said to be fully utilized. Particularly in recent years, when we consider the case where it is used in combination with cutting-edge technology such as ultra-high speed or cryogenic technology, it goes without saying that it is functionally superior, but it also has a compact structure and is lightweight. Compressors are becoming an essential requirement.

次に第2の課題について述べる。第2図はピス
トンの往復動機構の説明図で、クランク半径r、
連接棒の長さl、連接棒比r/l=λ、上死点X
から測つたクランク角度θ、連接棒とシリンダ軸
線との角度β、ピストンの上死点Xからの変位量
x、ピストン速度C、クランク角速度ω、ピスト
ン加速度α、クランク回転速度Nrpmとすると、
ピストンの加速度αは通常次式であらわされる。
即ち α=rω(cosθ+λcos2θ) ……(1) 前記の加速度によりピストン、ピストン棒、クロ
スヘツド、連接棒、クランクピンなどに作用する
慣性力Fは、これらの往復重量をWとすると F=−W/gα=−W/grω(cosθ+λcos2θ
) =−W/grω2cosθ−λ/4 W/gr(2ω)2
cos2θ ……(2) で与えられる。
Next, we will discuss the second issue. Figure 2 is an explanatory diagram of the reciprocating mechanism of the piston, with the crank radius r,
Connecting rod length l, connecting rod ratio r/l=λ, top dead center X
Assuming that the crank angle θ measured from , the angle β between the connecting rod and the cylinder axis, the displacement x of the piston from the top dead center
The acceleration α of the piston is usually expressed by the following equation.
That is, α=rω 2 (cos θ + λ cos 2 θ) ... (1) The inertial force F that acts on the piston, piston rod, crosshead, connecting rod, crank pin, etc. due to the above acceleration is, assuming that the reciprocating weight of these is W, F = -W /gα=-W/grω 2 (cosθ+λcos2θ
) =-W/grω 2 cosθ-λ/4 W/gr(2ω) 2
cos2θ ... is given by (2).

連接棒の様にクロスヘツド側の一端が往復運動
し、クランクピン側の他端が回転運動する場合に
は、往復動慣性力F1と遠心加速度による遠心力
Bを生ずる。ピストンの面に作用する圧縮ガス
の力は機械内部の作用・反作用の力であり、圧縮
機の基礎を通じて外部への力にはならないが、前
記往復動慣性力F1、遠心力FBならびにこれらの
力によつて生ずるモーメントは外力として作用す
る。これらの外力をできるだけ小さくし、振動の
発生を減らす手段として例えば通常の1シリンダ
方式圧縮機の場合には、クランクアームの反対側
にバランスウエートを取り付ける。しかしバラン
スウエートを、連接棒の先端部の回転重量を含め
た全回転部分とつりあわせるだけつけたのでは、
往復動慣性力F1がまるまる残ることになるの
で、普通はバランスウエートをこれより大きく
し、往復動慣性力F1の50%を遠心力と釣り合わ
せるようにしている(ハーフバランス)。第3図
にこれらの力関係を示す。図の様にバランスウエ
ートをハーフバランス(W/2)にすれば任意のクラ ンク角度θにいて、白抜矢印で示すピストンの往
復動方向の慣性力F1[F1=W/grω2cosθ](以下 1次慣性力という)とバランスウエートの遠心力
B[FB=1/2 W/grω]とを合成した合力FN
は 左方に書いた図の様な分布となり、上下・左右の
各方向に対する加振力をほぼ片振幅[1/2 W/gr
ω ]とすることができる。即ちピストンの往復動
方向に見ると1次慣性力F1は半分になるが、直
角方向に見ると新たに1/2 W/grωの慣性力が
生じ ることとなる。つまりこれはハーフバランスによ
つて1次慣性力F1の一部分を垂直方向に変化さ
せただけに過ぎない。又前記(2)式中の第2項の慣
性力(以下2次慣性力という)をF2とすると、 F2=−λ/4 W/gr(2ω)2cos2θ の式から理解できる様に2次慣性力F2中には2
ωの角速度項を含んでいるから、クランク軸の2
倍の角速度の慣性力F2をバランスウエートだけ
で釣り合わせることは不可能である。この様に現
行のバランスウエートによるハーフバランスでは
1次慣性力の軽減はできても、垂直方向には軽減
量に等しい新たな慣性力(1/2F1)が生じ、更に2 次慣性力(F2)の不釣合に対しては全く作用して
いないから、慣性力に対するバランスは完全に解
決されていないわけであつて圧縮機の振動の原因
となつており、高速回転化、更にはストロークの
短縮化をはばんでいる。
When one end on the crosshead side reciprocates like a connecting rod and the other end on the crankpin side rotates, a reciprocating inertia force F 1 and a centrifugal force F B due to centrifugal acceleration are generated. The force of the compressed gas acting on the surface of the piston is a force of action and reaction inside the machine, and does not become a force to the outside through the foundation of the compressor, but it is caused by the reciprocating inertia force F 1 , centrifugal force F B and these forces. The moment caused by the force acts as an external force. As a means to minimize these external forces and reduce the occurrence of vibrations, for example, in the case of a normal one-cylinder compressor, a balance weight is attached to the opposite side of the crank arm. However, if the balance weight is attached only to balance the entire rotating part including the rotating weight at the tip of the connecting rod,
Since the entire reciprocating inertia force F 1 remains, the balance weight is normally made larger than this to balance 50% of the reciprocating inertia force F 1 with the centrifugal force (half balance). Figure 3 shows these force relationships. As shown in the figure, if the balance weight is set to half balance (W/2), the crank angle θ is at an arbitrary position, and the inertia force F 1 in the direction of the reciprocating movement of the piston as shown by the white arrow [F 1 = W/grω 2 cos θ] (hereinafter referred to as primary inertia force) and the centrifugal force F B of the balance weight [F B = 1/2 W/grω 2 ], resulting in a resultant force F N
is distributed as shown in the figure on the left, and the excitation force in the vertical and horizontal directions is approximately half amplitude [1/2 W/gr
ω 2 ]. That is, when viewed in the reciprocating direction of the piston, the primary inertial force F 1 is halved, but when viewed in the right angle direction, an additional inertial force of 1/2 W/grω 2 is generated. In other words, this is just a portion of the primary inertial force F 1 that is changed in the vertical direction by the half balance. Also, if the inertial force of the second term in the above equation (2) (hereinafter referred to as secondary inertial force) is F 2 , then as can be understood from the equation F 2 = -λ/4 W/gr(2ω) 2 cos2θ 2 in the secondary inertia force F 2
Since it includes the angular velocity term of ω, the crankshaft's 2
It is impossible to balance the inertial force F 2 with twice the angular velocity using only a balance weight. In this way, although it is possible to reduce the primary inertia force with the half balance using the current balance weight, a new inertia force (1/2F 1 ) equal to the amount of reduction is generated in the vertical direction, and an additional secondary inertia force (F 1 ) is generated in the vertical direction. 2 ) is not acting at all on the unbalance, so the balance against inertial force has not been completely resolved, which causes vibrations in the compressor, and the need for higher rotation speeds and even shorter strokes. This is preventing people from becoming more popular.

本発明は以上の様な事情に着目してなされたも
のであつて、必要機能を確保しつつ往復式圧縮機
内の構造をコンパクト化、軽量化すると共に、圧
縮ピストン機構と組合わせてバランスピストン機
構を設け、クランクシヤフトの回転部分等に作用
する慣性力を完全にバランスさせることのできる
多シリンダ型往復式圧縮機を提供しようとするも
のである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it aims to make the internal structure of a reciprocating compressor more compact and lightweight while ensuring necessary functions, and to create a balance piston mechanism in combination with a compression piston mechanism. The present invention aims to provide a multi-cylinder reciprocating compressor that can completely balance the inertial forces acting on the rotating parts of the crankshaft, etc.

即ち上記目的を達成し得た本発明の構成とは、
半径rのクランク機構及び長さlの連接棒を介し
てクランク軸心Oと直交する方向に往復摺動する
クロスヘツドを設け、該クロスヘツドに圧縮ピス
トンを取付けた往復式圧縮機において、前記クロ
スヘツドのクランク機構P側に、前記クランク軸
中心点とクロスヘツド中心点を結ぶ中心線Lに直
交する面内で、且つ前記クロスヘツドの中心点C
を外した位置に複数のピストン棒を前記クロスヘ
ツド摺動方向と平行に突設し、該各ピストン棒の
先に各々ピストン及びシリンダを設けて複数の圧
縮ピストン機構を構成し、前記中心線L上に存在
する前記圧縮ピストン機構全体の重心位置Zから
前記クランク軸心Oと平行で且つ反対方向に夫々
等距離間隔a,aをおいた位置に1対のバランス
ピストン機構を設け、該バランスピストン機構と
前記クランク機構とは、前記クランク機構の連接
棒取付位置と180゜位相をずらした位置に取付け
られた接合棒によつて接続され、前記バランスピ
ストン機構の重量は前記圧縮ピストン機構の全往
復重量の半分に相当する重量で構成され、前記バ
ランスピストン機構のクランク半径は前記圧縮ピ
ストン機構のクランク半径rと同一長さとし、さ
らに前記連接棒と接合棒は同一長さlに形成した
ことを要旨とするものである。
That is, the structure of the present invention that achieves the above object is as follows:
A reciprocating compressor is provided with a crosshead that reciprocates in a direction perpendicular to the crank axis O through a crank mechanism with a radius r and a connecting rod with a length l, and a compression piston is attached to the crosshead. On the mechanism P side, in a plane perpendicular to the center line L connecting the crankshaft center point and the crosshead center point, and at the center point C of the crosshead.
A plurality of piston rods are provided protruding parallel to the sliding direction of the crosshead at a position where the crosshead is removed, and pistons and cylinders are provided at the tip of each piston rod to constitute a plurality of compression piston mechanisms. A pair of balance piston mechanisms are provided at positions parallel to the crankshaft O and at equal distances a and a in opposite directions from the center of gravity Z of the entire compression piston mechanism existing in the center of gravity, and the balance piston mechanism and the crank mechanism are connected by a connecting rod mounted at a position 180° out of phase with the connecting rod mounting position of the crank mechanism, and the weight of the balance piston mechanism is equal to the total reciprocating weight of the compression piston mechanism. The crank radius of the balance piston mechanism is the same length as the crank radius r of the compression piston mechanism, and the connecting rod and the connecting rod are formed to have the same length l. It is something to do.

以下実施例を示す図面に基づいて本発明の構成
及び作用効果を具体的に説明するが、下記実施例
は一具体例に過ぎず、もとより前・後記の趣旨に
徴して種々設計を変更することは、いずれも本発
明の技術的範囲に含まれる。
The configuration and effects of the present invention will be explained below in detail based on the drawings showing the embodiments. However, the embodiments below are only one specific example, and the design may be modified in various ways in keeping with the spirit described above and below. All are included within the technical scope of the present invention.

第4図は本発明の多シリンダ型圧縮機を例示す
る断面模式図、第5図は第4図の−線断面矢
視図、第6図は第5図の矢印方向から見た図、
第7図は第5図の―線断面矢視図、第8図は
作動説明図を示す。図示された縦型の圧縮機Ka
は、クランク軸心Oの中心点ととクロスヘツド8
の中心点を結ぶ中心線L(一点鎖線)と直交する
面内で、且つクロスヘツド8の中心点を外した位
置Ta,Taに複数個のピストン棒9a,9aをク
ランク機構P側に突設すると共に、該ピストン棒
9a,9aの先に夫々ピストンリング2aを設け
た圧縮ピストン10a,10a及びシリンダ3
a,3aを設けて多シリンダ型圧縮機を構成す
る。即ちクランク機構Pをはさんでクロスヘツド
8とシリンダ3a,3aは反対側に配設される。
両端にオイルワイイパーリング11aとロツドパ
ツキン12aを設けてこれらの間に必要距離Mを
保持したデイスタンスピース4a,4aはクラン
クケース1a内に設けられている。一方中心線L
上で圧縮ピストン機構全重量の重心位置Zから前
記クランク軸心Oと平行で反対方向に夫々等距離
間隔a,aをおいた位置にはバランスピストン1
4a,14aが圧縮ピストン10a,10aと同
方向に設けられている。そしてバランスピストン
14aとクランク機構Pとは、連接棒6の取付位
置と180゜位相をずらした位置に設けたクランク
ピン16aとクランクピン軸受B′、バランスピス
トンピン軸受Hを介し、接合棒17aによつて連
接されている。尚接合棒17aの長さl′は連接棒
6の長さlと同一長さとし、接合棒17aのクラ
ンク半径は連接棒6と同一で回転半径rを有する
ものとする。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the multi-cylinder compressor of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line - in FIG. 4, and FIG. 6 is a view seen from the direction of the arrow in FIG.
FIG. 7 is a sectional view taken along the line -- in FIG. 5, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation. Illustrated vertical compressor Ka
is the center point of the crankshaft center O and the crosshead 8
A plurality of piston rods 9a, 9a are provided protruding toward the crank mechanism P side in a plane orthogonal to the center line L (dotted chain line) connecting the center points of the crosshead 8, and at positions Ta, Ta that are off the center point of the crosshead 8. At the same time, compression pistons 10a, 10a and a cylinder 3 are provided with piston rings 2a at the tips of the piston rods 9a, 9a, respectively.
a, 3a are provided to constitute a multi-cylinder compressor. That is, the crosshead 8 and the cylinders 3a, 3a are disposed on opposite sides of the crank mechanism P.
Distance pieces 4a, 4a having an oil wiper ring 11a and a rod packing 12a at both ends and maintaining a required distance M between them are provided in the crankcase 1a. On the other hand, center line L
In the above, the balance piston 1 is located at an equal distance interval a, a from the center of gravity position Z of the entire weight of the compression piston mechanism in parallel to the crankshaft center O and in opposite directions.
4a, 14a are provided in the same direction as the compression pistons 10a, 10a. The balance piston 14a and the crank mechanism P are connected to the connecting rod 17a via a crank pin 16a, a crank pin bearing B', and a balance piston pin bearing H, which are provided at a position 180 degrees out of phase with the mounting position of the connecting rod 6. They are connected together. It is assumed that the length l' of the connecting rod 17a is the same as the length l of the connecting rod 6, and that the crank radius of the connecting rod 17a is the same as that of the connecting rod 6 and has a rotation radius r.

第6図はシリンダ3a,3aの間にバランスピ
ストン14a,14aを配置したものを示してい
る。即ちクロスヘツド8、圧縮ピストン10aを
比重の小さい材料、例えばアルミニウム合金やマ
グネシウム合金などの軽合金製とし、バランスピ
ストン14aを鉄等の比重の大きい材料で製作
し、さらにバランスピストン14aの(長さ/直
径)の比を大きくすることにより、クランクケー
ス1aを薄型とし、又こうすることによつて主軸
受けスパンが小さくなるのでクランク軸を細くす
ることができる。
FIG. 6 shows balance pistons 14a, 14a arranged between cylinders 3a, 3a. That is, the crosshead 8 and the compression piston 10a are made of a material with low specific gravity, such as a light alloy such as an aluminum alloy or a magnesium alloy, and the balance piston 14a is made of a material with a high specific gravity such as iron. By increasing the ratio of diameter), the crankcase 1a can be made thinner, and by doing so, the main bearing span can be reduced, so the crankshaft can be made thinner.

一方バランスピストン14aに沿つて設けられ
たバランスピストン用ガイド15aは二重管構造
になつており、即ち第7図に示すバランスピスト
ン用ガイド15aは中央部にバランスピストン1
4aを挿入し、その外側にはバランスピストン1
4aの頭部で押出されるガス通路18aを形成し
ている。又バランスピストン14a,14aを設
けるに際しては、夫々のバランスピストン往復重
量(バランスピストン14a,14aの重量と接
合棒17aの往復分重量の合計重量)が往復体
(下記する部材の総称)の合計往復重量W(クロ
スヘツド8、ピストン棒9a,9a、圧縮ピスト
ン10a,10aの重量及び連接棒6の往復分重
量の合計重量)の1/2の関係になる様に構成す
る。圧縮機Kaはクランク機構Pのクランク軸
O、クランクピン5、連接棒6、クランク軸受
B、クランクピン軸受B′、クロスヘツドピン軸受
の構造は圧縮機Kと同じであるが、ピストン機構
Qについては、クロスヘツド8及びクロスヘツド
ガイド7が夫々単一であるのに対しピストン棒9
a,ピストン10a、シリンダ3aが夫々複数個
から構成され、ピストン機構Qがクロスヘツド8
のクランク機構P側に設けられた点が従来の圧縮
機と全く異なり、クランクケース1a内に形成さ
れた空間を利用してデイスタンスピース4a,4
aが設けてあるので、クランク機構Pの余剰スペ
ース分が利用されたというだけでなく、クランク
ケース1aが短縮化されたことになつてその分ク
ランクケース全体の軽量化に寄与することができ
多シリンダ化の効果と相まつてその利用価値が格
段に向上することとなつた。又デイスタンスピー
ス4a,4aを設けなければそのまま油潤滑圧縮
機としても利用できる。
On the other hand, the balance piston guide 15a provided along the balance piston 14a has a double tube structure, that is, the balance piston guide 15a shown in FIG. 7 has the balance piston 1 in the center.
4a, and balance piston 1 is inserted outside of it.
A gas passage 18a is formed at the head of the gas passage 4a. In addition, when providing the balance pistons 14a, 14a, the reciprocating weight of each balance piston (the total weight of the weight of the balance pistons 14a, 14a and the reciprocating weight of the connecting rod 17a) is equal to the total reciprocating weight of the reciprocating body (a general term for the members described below). It is constructed so that the relationship is 1/2 of the weight W (the total weight of the crosshead 8, piston rods 9a, 9a, compression pistons 10a, 10a, and the reciprocating weight of the connecting rod 6). Compressor Ka has the same structure as compressor K, including crankshaft O, crank pin 5, connecting rod 6, crank bearing B, crank pin bearing B', and crosshead pin bearing of crank mechanism P, but with regard to piston mechanism Q. The crosshead 8 and crosshead guide 7 are each single, but the piston rod 9
a, a plurality of pistons 10a and a plurality of cylinders 3a, and a piston mechanism Q is connected to a crosshead 8.
It is completely different from conventional compressors in that it is provided on the side of the crank mechanism P, and distance pieces 4a, 4 are installed using the space formed inside the crankcase 1a.
Since a is provided, not only the surplus space of the crank mechanism P is utilized, but also the crankcase 1a is shortened, which contributes to the weight reduction of the entire crankcase. Coupled with the effect of cylinderization, its utility value has greatly improved. Furthermore, if the distance pieces 4a, 4a are not provided, it can be used as an oil-lubricated compressor as is.

次に往復体の合計往復重量Wによつて発生する
前記(2)式で表わされる慣性力Fに対して180゜位
相をずらして設けた往復重量W/2のバランスピスト ン14a,14aの慣性力Fcは となり、2個のバランスピストン14a,14a
によつて発生する合計慣性力は 2Fc=−W/grω(cosθ+λcos2θ) となり、前記慣性力Fの大きさと等しくなり、互
いの慣性力の方向が逆向きとなり、慣性力Fと
2Fcは打ち消し合う。第8図はその状況を模式的
に示した図である。
Next, the inertia force of the balance pistons 14a, 14a with a reciprocating weight W/2, which are provided 180 degrees out of phase with the inertia force F expressed by the above equation (2) generated by the total reciprocating weight W of the reciprocating bodies. Fc is Therefore, two balance pistons 14a, 14a
The total inertial force generated by
2Fc cancel each other out. FIG. 8 is a diagram schematically showing the situation.

又慣性偶力については往復体の重心Zから等距
離a,aで両側にバランスピストン14a,14
aが配置されているので、各々のバランスピスト
ン14a,14aは力の方向が同一なので偶力は
互いに打消し合つて一切発生しない。
Regarding the inertial couple, there are balance pistons 14a, 14 on both sides at equal distances a, a from the center of gravity Z of the reciprocating body.
Since the balance pistons 14a and 14a have the same direction of force, they cancel each other out and no force couples are generated.

次に第9図は第7図の他の例を示す図で、バラ
ンスピストン14cがバランスピストンガイド1
5cに偏心して配設され、ガス通路18cを片側
に寄せて設けてある。
Next, FIG. 9 is a diagram showing another example of FIG. 7, in which the balance piston 14c is connected to the balance piston guide 1.
5c, and the gas passage 18c is provided to one side.

第10図は第6図の変形例を示す図で、圧縮ピ
ストン機構が4シリンダの場合のシリンダ3dと
バランスピストン14dの配置を例示している。
バランスピストン14d,14dは2本のシリン
ダ3d,3dの中間部に設けられ、ガス通路18
dはバランスピストン14d,14dの間に設け
てある。この様に配置すれば圧縮用シリンダは2
本に限らず任意の複数本とすることが可能であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a modification of FIG. 6, and illustrates the arrangement of the cylinder 3d and balance piston 14d when the compression piston mechanism has four cylinders.
The balance pistons 14d, 14d are provided in the middle part between the two cylinders 3d, 3d, and are connected to the gas passage 18.
d is provided between the balance pistons 14d, 14d. If arranged like this, there will be 2 compression cylinders.
It is not limited to books, but can be any number of books.

本発明は以上の様に構成したから、次の様な効
果を得ることができる。即ち カウンターピストン方式によりストローク方
向に大幅な短縮化ができ、バランスピストンを
設けてもコンパクトな構造で軽量な多シリンダ
型圧縮機が得られる。
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. That is, the counter piston system allows for a significant shortening in the stroke direction, and even with the provision of a balance piston, a lightweight multi-cylinder compressor with a compact structure can be obtained.

クランク軸の回転部分等に作用する慣性力の
残留不釣合を完全に解消できて高速回転化やス
トロークの短縮化も可能である。
It is possible to completely eliminate the residual unbalance of the inertial force acting on the rotating parts of the crankshaft, and it is also possible to increase the rotation speed and shorten the stroke.

1つのクロスヘツドを設けるものでありなが
ら多段圧縮への適用ができ、多段のシリンダ型
圧縮機が得られる。
Although it is provided with one crosshead, it can be applied to multi-stage compression, and a multi-stage cylinder type compressor can be obtained.

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

第1図は従来例を示す断面模式図、第2図、第
3図は同説明図、第4図は本発明を例示する断面
模式図、第5図は第4図の―線断面矢視図、
第6図は第5図の線矢視図、第7図は第5図の
―線断面矢視図、第8図は本発明の作動説明
図、第9図は他の実施例を示す断面模式図、第1
0図は他の実施例を示す説明図である。 1……クランクケース、2……ピストンリン
グ、3……シリンダ、4……デイスタンスピー
ス、5……クランクピン、6……連接棒、7……
クロスヘツドガイド、8……クロスヘツド、9…
…ピストン棒、10……圧縮ピストン、11……
オイルワイパーリング、12……ロツドパツキ
ン、13……油切りリング、14……バランスピ
ストン、15……バランスピストン用ガイド、1
6……クランクピン、17……接合棒、18……
ガス通路、P……クランク機構、Q……ピストン
機構。
Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional example, Figs. 2 and 3 are explanatory views of the same, Fig. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the present invention, and Fig. 5 is a cross-sectional view taken along the line - in Fig. 4. figure,
6 is a cross-sectional view taken along the line arrow in FIG. 5, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line -- in FIG. Schematic diagram, 1st
FIG. 0 is an explanatory diagram showing another embodiment. 1... Crank case, 2... Piston ring, 3... Cylinder, 4... Distance piece, 5... Crank pin, 6... Connecting rod, 7...
Crosshead guide, 8...Crosshead, 9...
...Piston rod, 10...Compression piston, 11...
Oil wiper ring, 12...Rod packing, 13...Oil drain ring, 14...Balance piston, 15...Balance piston guide, 1
6...Crank pin, 17...Joining rod, 18...
Gas passage, P...crank mechanism, Q...piston mechanism.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半径rのクランク機構及び長さlの連接棒を
介してクランク軸心と直交する方向に往復摺動す
るクロスヘツドを設け、該クロスヘツドに圧縮ピ
ストンを取付けた往復式圧縮機において、前記ク
ロスヘツドのクランク機構側に、前記クランク軸
中心点とクロスヘツド中心点を結ぶ中心線に直交
する面内で、且つ前記クロスヘツドの中心点を外
した位置に複数のピストン棒を前記クロスヘツド
摺動方向と平行に突設し、該各ピストン棒の先に
各々ピストン及びシリンダを設けて複数の圧縮ピ
ストン機構を構成し、前記中心線上に存在する前
記圧縮ピストン機構全体の重心位置から前記クラ
ンク軸心と平行で且つ反対方向に夫々等距離間隔
をおいた位置に1対のバランスピストン機構を設
け、該バランスピストン機構と前記クランク機構
とは、前記クランク機構の連接棒取付位置と180
゜位相をずらした位置に取付けられた接合棒によ
つて接続され、前記バランスピストン機構の往復
重量は前記圧縮ピストン機構の全往復重量の半分
に相当する重量で構成され、前記バランスピスト
ン機構のクランク半径は前記圧縮ピストン機構の
クランク半径rと同一長さとし、さらに前記連接
棒と接合棒は同一長さlに形成したことを特徴と
する多シリンダ型往復式圧縮機。
1. In a reciprocating compressor that is provided with a crosshead that reciprocates in a direction perpendicular to the crank axis via a crank mechanism with radius r and a connecting rod with length l, and a compression piston is attached to the crosshead, the crank of the crosshead A plurality of piston rods are provided on the mechanism side, in a plane orthogonal to a center line connecting the crankshaft center point and the crosshead center point, and at positions away from the center point of the crosshead, protruding parallel to the sliding direction of the crosshead. A plurality of compression piston mechanisms are constructed by providing a piston and a cylinder at the tip of each piston rod, and the direction is parallel to and opposite to the crankshaft center from the center of gravity of the entire compression piston mechanism existing on the center line. A pair of balance piston mechanisms are provided at positions equidistant apart from each other, and the balance piston mechanisms and the crank mechanism are located 180 degrees apart from the connecting rod mounting position of the crank mechanism.
° The reciprocating weight of the balance piston mechanism is equal to half the total reciprocating weight of the compression piston mechanism, and the crank of the balance piston mechanism A multi-cylinder reciprocating compressor characterized in that the radius is the same length as the crank radius r of the compression piston mechanism, and the connecting rod and the connecting rod are formed to have the same length l.
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