JPS6255446A - Power piston seal mechanism for stirling engine - Google Patents
Power piston seal mechanism for stirling engineInfo
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- JPS6255446A JPS6255446A JP19509385A JP19509385A JPS6255446A JP S6255446 A JPS6255446 A JP S6255446A JP 19509385 A JP19509385 A JP 19509385A JP 19509385 A JP19509385 A JP 19509385A JP S6255446 A JPS6255446 A JP S6255446A
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- 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
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、スターリングエンジンの動力ピストンのシ
ール機構に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to a sealing mechanism for a power piston of a Stirling engine.
第3図は従来のディスプレーサ型スクーリングエンジン
の概略構成を示す図であり、この図において、1はヒー
タ、2は再生器、3はクーラ、4はディスプレーサ、5
は動力ピストンである。この動力ピストン5において、
20は上、下に設けられたリング溝、21はリングラン
ドである。また6は上記リング溝20に設けられシリン
ダ11の内壁と摺動するプレーンリング、7はこのプレ
ーンリング6の内側に設けられたインナーリング、8は
これらのりング6,7を張り、シリンダ内壁に押圧する
ためのテンションリングである。また、9は膨張室、1
0は圧縮室、12はバッファ室である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional displacer type cooling engine. In this figure, 1 is a heater, 2 is a regenerator, 3 is a cooler, 4 is a displacer, and 5 is a
is a power piston. In this power piston 5,
20 is a ring groove provided at the top and bottom, and 21 is a ring land. Further, 6 is a plain ring provided in the ring groove 20 and slides on the inner wall of the cylinder 11, 7 is an inner ring provided inside this plain ring 6, and 8 is a plain ring provided on the inner wall of the cylinder 11 by stretching these rings 6 and 7. It is a tension ring for pressing. Also, 9 is an expansion chamber, 1
0 is a compression chamber, and 12 is a buffer chamber.
このような構成において、プレーンリング6とインナー
リング7はテンションリング8によって張られ、シリン
ダ11に押し付られて圧縮室10とバッファ室12の間
のガスのシールが行なわれ、る。In such a configuration, the plain ring 6 and the inner ring 7 are stretched by the tension ring 8 and pressed against the cylinder 11 to seal gas between the compression chamber 10 and the buffer chamber 12.
このような従来のスターリングエンジンにおける動力ピ
ストンのシール機構において、エンジン運転時に異物、
ゴミ等の介入によって時間的にピストンリングの上面、
下面の漏れ抵抗がわずかにかわり、これによりシールに
方向性がついて、シール性能が不均一になることがある
。そしてその結果圧縮室10とバッファ室12の圧力の
差圧が変動して圧縮室10の圧力は各サイクル間で変動
し、特に圧縮室10の時間平均圧力レベルが変動してエ
ンジン出力が変動するという問題点があった。In the power piston sealing mechanism of such a conventional Stirling engine, foreign objects,
Due to the intervention of dust etc., the upper surface of the piston ring
The leakage resistance on the underside changes slightly, which can cause the seal to become directional and result in non-uniform sealing performance. As a result, the pressure difference between the compression chamber 10 and the buffer chamber 12 fluctuates, and the pressure in the compression chamber 10 fluctuates between each cycle. In particular, the time-averaged pressure level in the compression chamber 10 fluctuates, causing engine output to fluctuate. There was a problem.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、エンジン運転時、ピストンリングのシール性
能を均一にできるとともに、各サイクル間で圧縮室とバ
ッファ室の圧力変動をなくして安定な゛状態にし、これ
により圧縮室の時間平均圧力レベルを安定にしてエンジ
ン出力を安定化することのできるスターリングエンジン
の動力ピストンのシール機構を提供することを目的とす
る。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it not only makes the sealing performance of the piston ring uniform during engine operation, but also eliminates pressure fluctuations in the compression chamber and buffer chamber between each cycle, making it stable. It is an object of the present invention to provide a sealing mechanism for a power piston of a Stirling engine, which can stabilize the time-average pressure level of a compression chamber and stabilize the engine output.
この発明に係るスターリングエンジンの動力ピストンの
シール機構は、その片面に切欠きを有するインナーリン
グ等によって、シールに強制的に方向性を持たせ、圧縮
室とバッファ室のガス差圧によりプレーンリングを張ら
せてガスのシールをするようにしたものである。The sealing mechanism for the power piston of a Stirling engine according to the present invention forcibly gives directionality to the seal using an inner ring having a notch on one side, and seals the plain ring by the gas pressure difference between the compression chamber and the buffer chamber. It is made to seal against gas by stretching it.
この発明においては、切欠きを有するインナーリングを
ピストン溝に一定方向に入れること等により、シールは
方向性を持たされ、これによる圧縮室とバッファ室のガ
ス差圧によりプレーンリングはリング溝の上又は下面に
押圧され、ピストンリングのシール性能の不均一が抑制
されてガスのシール性が向上し、圧縮室とバッファ室の
圧力は安定な状態となる。In this invention, the seal is given directionality by inserting the inner ring having a notch in a certain direction into the piston groove, and the resulting gas pressure difference between the compression chamber and the buffer chamber causes the plain ring to move above the ring groove. Alternatively, it is pressed against the lower surface, suppressing uneven sealing performance of the piston ring, improving gas sealing performance, and stabilizing the pressures in the compression chamber and buffer chamber.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、第3図と同一符号は同−又は相当部分を示
す。13はプレーンリング6の内側に設けられたインナ
ーリングであり、これは第2図で詳細に示すように、一
方の面に間欠的に切欠き30が形成されている。そして
上、下段のインナーリング13はともにその切欠き30
が上方にくるよう配設されている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In the figure, the same reference numerals as in FIG. 3 indicate the same or corresponding parts. 13 is an inner ring provided inside the plain ring 6, and as shown in detail in FIG. 2, notches 30 are formed intermittently on one surface of the inner ring. Both the upper and lower inner rings 13 have their notches 30.
is arranged so that it is on top.
次に作用効果について説明する。Next, the effects will be explained.
第1図に示すように、ピストンリングのインナーリング
13をその切欠き30が上方にくるように設置した場合
は、圧縮室10の圧力がバッファ室12より高くなると
、ピストンリングはリング溝20の下面に押し付けられ
る。このとき、インナーリング13の下面には切欠きは
無いので、これとプレーンリング6により圧縮室10か
らバッファ室12方向へのガス漏れは殆どゼロとなる。As shown in FIG. 1, when the inner ring 13 of the piston ring is installed with its notch 30 facing upward, when the pressure in the compression chamber 10 becomes higher than the buffer chamber 12, the piston ring moves into the ring groove 20. Pressed against the bottom surface. At this time, since there is no notch on the lower surface of the inner ring 13, gas leakage from the compression chamber 10 toward the buffer chamber 12 is almost zero due to this and the plain ring 6.
即ち、これはガスの漏れ抵抗が大きいことを意味する。That is, this means that gas leakage resistance is high.
一方圧縮室10の圧力がバッファ室12の圧力より低く
なると、ピストンリングはリング溝20の上面に押し付
られるが、この時、インナーリング13の上面には切欠
き30が形成されており、この切欠き部とプレーンリン
グ6の合口部を介してバッファ室12から圧縮室10へ
の吹きぬけが生じる。即ち、これはガスの漏れ抵抗が小
さいことを意味する。On the other hand, when the pressure in the compression chamber 10 becomes lower than the pressure in the buffer chamber 12, the piston ring is pressed against the upper surface of the ring groove 20, but at this time, a notch 30 is formed on the upper surface of the inner ring 13. Blow-through occurs from the buffer chamber 12 to the compression chamber 10 via the notch and the abutment of the plain ring 6. That is, this means that gas leakage resistance is low.
ここで、圧縮室10の圧力は、1サイクルの間の圧縮室
10からバッファ12へのガス痛れ量とバッファ室12
から圧縮10へのガス漏れ量が等しくなる所で決定され
るので、この結果、上記の構成においては、圧縮室圧力
の最低圧とバッファ室圧力がほぼ等しくなり、ピストン
リングはほぼピストンリングランドの下方に強く押しつ
けられた状態となり、異物、ゴミ等の介入を防止しやす
くなり、長期に渡ってシール性能を安定に保てる。Here, the pressure in the compression chamber 10 is determined by the amount of gas leakage from the compression chamber 10 to the buffer 12 during one cycle and the
As a result, in the above configuration, the lowest pressure in the compression chamber and the pressure in the buffer chamber are approximately equal, and the piston ring is approximately at the piston ring land. It is in a state where it is strongly pressed downward, making it easier to prevent foreign objects, dirt, etc. from intervening, and maintaining stable sealing performance over a long period of time.
この結果エンジン出力を安定にできる。As a result, engine output can be stabilized.
また、ピストンリングのインナーリング13を切欠き3
0が下方にくるように設置した場合は、圧縮室10の圧
力の最大圧とバッファ室12の圧力がほぼ等しくなる。Also, cut the inner ring 13 of the piston ring into the notch 3.
When installed so that 0 is at the bottom, the maximum pressure of the compression chamber 10 and the pressure of the buffer chamber 12 are approximately equal.
即ち、上記とは逆の安定した圧力の状態を作ることがで
き、この場合も上記実施例と同様なシール性能の安定性
を確保でき、エンジン出力を安定にできる。That is, a stable pressure state opposite to the above can be created, and in this case also, the same stability of sealing performance as in the above embodiment can be ensured, and the engine output can be stabilized.
なお、上記実施例では、ピストンリングが2つのプレー
ンリングとインナーリングとからなる3ピース型のもの
について説明したが、本発明は第4図(a)、 (b)
に示すように、1ピース型ピストンリングの場合にも通
用できる。即ちこの実施例では、1ピース型ピストンリ
ング14に、半径方向に複数の溝15を設けて、上記実
施例と同様シールの漏れ抵抗に方向性を持たせている。In the above embodiment, a three-piece piston ring consisting of two plain rings and an inner ring was described, but the present invention is similar to that shown in FIGS. 4(a) and 4(b).
As shown in the figure, it can also be used in the case of a one-piece piston ring. That is, in this embodiment, a plurality of grooves 15 are provided in the one-piece piston ring 14 in the radial direction, so that the leakage resistance of the seal is directional as in the above embodiment.
またこの第4図の変形例として、第5図(a)、 (b
)に示すように崖径方向に複数の突起16を゛設けても
よ(、上記実施例と同様の効果を奏する。Also, as a modification of this Fig. 4, Figs. 5(a) and (b)
), a plurality of protrusions 16 may be provided in the radial direction of the cliff (the same effect as in the above embodiment can be achieved).
また、上記各実施例ではシールに方向性を付与する手段
として、ピストンリングに溝(切欠き)又は突起を設け
た場合について説明したが、この手段としては上記実施
例に限られるものではなく、例えば第6図、第7図に示
されるような構成としてもよい。Further, in each of the above embodiments, a case was explained in which a groove (notch) or a protrusion was provided in the piston ring as a means for imparting directionality to the seal, but this means is not limited to the above embodiments. For example, a configuration as shown in FIGS. 6 and 7 may be used.
即ち第6図の実施例では、動力ピストン5の上段及び下
段のリングi20の上側内面に半径方向に複数の溝17
を設けている。この場合のピストンリングは従来同様の
ものを使用すれば主<、この実施例によっても上記のピ
ストンリングに切欠きを設けた場合と同様の作用効果が
得られる。That is, in the embodiment shown in FIG.
has been established. In this case, if a piston ring similar to the conventional piston ring is used, the same effect as in the case where the piston ring is provided with a notch can also be obtained with this embodiment.
また第7図の実施例では、動力ピストン5の上段及び下
段リング溝20の上側内面に半径方向に複数の突起1日
を設けており、この実施例によっても上記実施例と同様
の効果が得られる。Further, in the embodiment shown in FIG. 7, a plurality of protrusions are provided in the radial direction on the upper inner surface of the upper and lower ring grooves 20 of the power piston 5, and this embodiment also provides the same effect as the above embodiment. It will be done.
さらに、上記実施例ではピストンリングを2段に設けた
場合について説明したが、これは何段であってもよく、
上記実施例と同様の効果を奏する。Furthermore, in the above embodiment, the case where the piston rings are provided in two stages has been described, but this may be in any number of stages.
The same effects as in the above embodiment are achieved.
以上のように、この発明に係る動力ピストンのシール機
構によれば、片面に切欠きのあるインナーリングを各ピ
ストンリング溝に一定方向に取り付けること等により、
ピストンリングに所定のシール方向性を持たせたので、
シール性能が安定化され、安定したエンジン出力が得ら
れる効果がある。As described above, according to the power piston sealing mechanism according to the present invention, by attaching an inner ring having a notch on one side to each piston ring groove in a fixed direction,
Since the piston ring has a predetermined seal direction,
This has the effect of stabilizing sealing performance and providing stable engine output.
第1図はこの発明の一実施例によるスターリングエンジ
ンの動力ピストンのシール機構を示す断面構成図、第2
図は該シール機構に用いるインナーリングを示蓋図、第
3図は従来のシール機構を示す図、第4図及び第5図は
ピストンリングにシール方向性付与手段を設けた本発明
の他の実施例を示す図、第6図及び第7図はリング溝に
シール方向性付与手段を設けた本発明の他の実施例を示
す図である。
5・・・動力ピストン、6・・・プレーンリング、8・
・・テンションリング、10・・・圧縮室、12・・・
バッファ室、13・・・インナーリング、14・・・1
ピース型ピストンリング、15.17・・・溝、16.
18・・・突起、20・・・リング溝、30・・・切欠
き。
なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a sealing mechanism of a power piston of a Stirling engine according to an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure shows an inner ring used in the sealing mechanism, FIG. 3 shows a conventional sealing mechanism, and FIGS. 4 and 5 show another example of the present invention in which a piston ring is provided with seal directionality imparting means. Embodiment Figures 6 and 7 are diagrams showing other embodiments of the present invention in which a ring groove is provided with seal directionality imparting means. 5... Power piston, 6... Plain ring, 8...
...Tension ring, 10...Compression chamber, 12...
Buffer chamber, 13...inner ring, 14...1
Piece-type piston ring, 15.17...Groove, 16.
18...Protrusion, 20...Ring groove, 30...Notch. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (4)
圧縮室とバッファ室とを分けるピストンリングと、 該ピストンリングが一方向のシールの方向性を持つよう
上記ピストンリングの上面から下面、下面から上面への
漏れ抵抗を異ならせるシール方向性付与手段とを備えた
ことを特徴とするスターリングエンジンの動力ピストン
のシール機構。(1) A piston ring installed in the power piston of a Stirling engine that separates a compression chamber and a buffer chamber; A sealing mechanism for a power piston of a Stirling engine, characterized in that it is equipped with means for imparting seal directionality to vary leakage resistance.
プレーンリングの内側に設けられたインナーリングから
なるものであり、上記シール方向性付与手段は上記イン
ナーリングの片面に間欠的に設けられ上記プレーンリン
グの合い口と連通する切欠き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動力
ピストンのシール機構。(2) The piston ring is composed of a plain ring and an inner ring provided inside the plain ring, and the seal directionality imparting means is intermittently provided on one side of the inner ring and is provided on one side of the plain ring. A sealing mechanism for a power piston of a Stirling engine according to claim 1, characterized in that the sealing mechanism is a notch communicating with a joint.
のピストンリング溝の下又は上のいずれかの内面に半径
方向に設けられ、上記ピストンリングの合い口と連通す
る複数の溝からなる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動力ピス
トンのシール機構。(3) The seal directionality imparting means is formed of a plurality of grooves provided in the radial direction on either the lower or upper inner surface of the piston ring groove of the power piston and communicating with the abutment of the piston ring. A sealing mechanism for a power piston of a Stirling engine as claimed in claim 1.
のピストンリング溝の下又は上のいずれかの内面に半径
方向に設けられその隣接する両者間の空間が上記ピスト
ンリングの合い口と連通する複数の突起からなるもので
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動力ピストンのシール機構。(4) The seal directionality imparting means is provided in a radial direction on either the lower or upper inner surface of the piston ring groove of the power piston, and the space between the adjacent two communicates with the abutment of the piston ring. A sealing mechanism for a power piston of a Stirling engine according to claim 1, characterized in that the sealing mechanism is composed of a plurality of protrusions.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19509385A JPS6255446A (en) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | Power piston seal mechanism for stirling engine |
DE8686305677T DE3676251D1 (en) | 1985-08-30 | 1986-07-24 | SEALING DEVICE FOR STIRLING ENGINE. |
EP86305677A EP0212861B1 (en) | 1985-08-30 | 1986-07-24 | Seal mechanism for a stirling engine |
US06/896,188 US4736586A (en) | 1985-08-30 | 1986-08-14 | Seal mechanism for a Stirling engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19509385A JPS6255446A (en) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | Power piston seal mechanism for stirling engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6255446A true JPS6255446A (en) | 1987-03-11 |
Family
ID=16335413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19509385A Pending JPS6255446A (en) | 1985-08-30 | 1985-09-04 | Power piston seal mechanism for stirling engine |
Country Status (1)
Country | Link |
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